附加相位噪聲測(cè)試技術(shù)及測(cè)試過(guò)程注意事項(xiàng)

1引言

相位噪聲是頻率源和頻率控制器件的一個(gè)重要指標(biāo)。頻率源相位噪聲的測(cè)試是時(shí)間頻率專(zhuān)業(yè)計(jì)量測(cè)試人員經(jīng)常進(jìn)行的工作，有大量文章介紹，但是頻率控制器件的相位噪聲即附加相位噪聲的測(cè)試卻很少有文章提及。本文簡(jiǎn)單介紹了相位噪聲的定義，詳細(xì)介紹了附加相位噪聲的測(cè)試過(guò)程，給出了實(shí)際的測(cè)試結(jié)果，指出了附加相位噪聲測(cè)試過(guò)程中的一些注意事項(xiàng)，希望對(duì)附加相位噪聲測(cè)試人員有一定的借鑒意義。

2頻率源相位噪聲的定義

頻率源的輸出信號(hào)，一般可表示為：

在相位噪聲測(cè)量中，實(shí)際的測(cè)試結(jié)果量并非上述定義的譜密度，而是信號(hào)調(diào)制邊帶功率與總信號(hào)功率之比

按照國(guó)際上早年推薦的定義和近些年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院NIST對(duì)有關(guān)特征量的規(guī)定，單邊帶相位噪聲作為頻率穩(wěn)定度的頻域表征量。

3頻率控制器件附加相位噪聲的定義

頻率控制器件附加相位噪聲又稱(chēng)兩端口部件噪聲或剩余噪聲。當(dāng)信號(hào)通過(guò)兩端口部件時(shí)，噪聲以線(xiàn)性相加或相乘（調(diào)制）的形式加到信號(hào)上。兩端口部件包括放大器、分頻器、濾波器、倍頻器等。

4附加相位噪聲的測(cè)量

附加相位噪聲的測(cè)量采用相位檢波器法。

相位檢波器法是一種應(yīng)用最廣泛、靈敏度高、分析范圍寬的相位噪聲測(cè)量方法。它因用相位檢波器把信號(hào)的相位起伏變換為電壓起伏，然后用頻譜分析儀測(cè)得Sφ（ f）而得名。又因此法利用了相位檢波器的兩輸入信號(hào)處于90°相差時(shí)，對(duì)信號(hào)相位敏感的特性，所以又稱(chēng)為正交檢相法。還因此法必須有一個(gè)參考頻率源，也稱(chēng)為雙源法或有源法。這種測(cè)量方法用于測(cè)量高穩(wěn)定、低噪聲的精密頻率源，如原子頻率標(biāo)準(zhǔn)、高穩(wěn)晶振、低噪聲頻率綜合器、鎖相源以及各種頻率控制器件。

相位檢波器法測(cè)試附加相位噪聲的基本測(cè)試原理是將被測(cè)信號(hào)分成兩路進(jìn)行檢相，當(dāng)兩路信號(hào)正交且電長(zhǎng)度相等或近似相等時(shí)，調(diào)幅噪聲和源的噪聲被充分抑制，檢相器的輸出反映的就是被測(cè)頻率控制器件的附加相位噪聲。

4. 1測(cè)量框圖

附加相位噪聲測(cè)量框圖如圖1所示。

圖1附加相位噪聲測(cè)量框圖

4. 2測(cè)量步驟

（ 1）測(cè)量準(zhǔn)備

按圖連接儀器，加電預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間按儀器說(shuō)明書(shū)要求。注意功分器至相位檢波器的兩個(gè)信號(hào)通路的延遲差應(yīng)該最小，并選用調(diào)幅噪聲小的頻率源。