相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、相位噪聲是高頻高精度電子系統(tǒng)中的重要指標(biāo)，這需要超低相位噪聲底的測(cè)量系統(tǒng)方可測(cè)量，本文針對(duì)二端口器件相位噪聲測(cè)量技術(shù)開展了理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試等工作內(nèi)容。
　　首先，為了方便對(duì)相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理進(jìn)行分析和理論公式推導(dǎo)，文章對(duì)相位噪聲的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了介紹。其中著重介紹了相位噪聲功率譜密度Sψ(f)的定義，以及相位噪聲的單邊帶和雙邊帶的功率譜密度。
　　隨后，文章介紹了經(jīng)典的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)步驟，這些步驟具有普遍意義

2、。對(duì)于大多數(shù)測(cè)量系統(tǒng)來說，為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)的校準(zhǔn)是必要的步驟。
　　接下來，設(shè)計(jì)并搭建了一系列相位噪聲測(cè)試系統(tǒng)，并完成若干二端口器件相位噪聲測(cè)試工作。首先搭建完成了經(jīng)典的飽和式的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)，其在載頻10GHz處具有-145dBrad2/Hz的底噪指標(biāo)。經(jīng)典的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)受限于混頻器本身較高的相位噪聲以及較低的相位/電壓轉(zhuǎn)換增益，系統(tǒng)相位噪聲底較高。為了解決該問題，這里采取了兩種不同的解決方案。
　　一是降

3、低測(cè)量系統(tǒng)的本底噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，互相關(guān)技術(shù)能夠有效的降低系統(tǒng)的底噪，采用兩個(gè)完全相同的測(cè)量系統(tǒng)對(duì)同一個(gè)待測(cè)件進(jìn)行相位噪聲測(cè)量，得到的結(jié)果進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算能夠顯著的減少單個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的本底噪聲。實(shí)驗(yàn)中在對(duì)測(cè)量結(jié)果取100次平均的基礎(chǔ)上，采用互相關(guān)技術(shù)的測(cè)量系統(tǒng)的噪聲底噪在載頻10GHz處達(dá)到了-155dBrad2/Hz，比單個(gè)通道的測(cè)量系統(tǒng)噪聲底噪降低了10dB。同時(shí)發(fā)現(xiàn)隨著取平均次數(shù)的增加，測(cè)量結(jié)果中的1/f噪聲具有更顯著的-1斜率特

4、性，同時(shí)白噪聲曲線也更加平滑。
　　二是提高測(cè)量系統(tǒng)的相位/電壓轉(zhuǎn)換增益，實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)搭建完成了干涉法相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)。干涉法相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)通過干涉結(jié)構(gòu)進(jìn)行載波抑制，從而提高了相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)的相位/電壓的轉(zhuǎn)換增益。實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量系統(tǒng)相位/電壓轉(zhuǎn)換增益為28.5dBV2/rad2，相位噪聲底噪在載頻10GHz處為-170dBrad2/Hz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于經(jīng)典的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)底噪。
　　干涉法的相位噪聲測(cè)量系統(tǒng)具備良好的測(cè)量系統(tǒng)噪聲