频差消除与相位信息数字提取.pdf

第三章 相位噪声测量方法 图 3.8 中所示的相位估计算法是将相位波动或频率波动看作对理想信号的相 位或频率调制，这样可以按照调相信号解调或调频信号解调的算法实现相位波动 和频率波动的提取。也可采用其它的相位波动提取算法，如本文3.2 节介绍的信号 相位噪声的数字提取方法。 总的来讲，直接数字化方法目前还不能达到硬件相位提取方法所能达到的技 术指标，但是直接数字化方法实现时系统具有更好的灵活性、更小的体积和更低 的成本，在便携式和自动测试类应用中具有一定的优势。本文第七章讨论的基于 PXI 的相位噪声自动测试系统和手持式晶体振荡器相位噪声测试仪两种应用研究 中均不同程度地采用了直接数字化方法的思想。 3.2 信号相位噪声的数字提取方法 振荡器信号一般为正弦信号形式，相位噪声测量中常采用专门的硬件电路提 取被测信号的相位信息。本节提出一种基于参数估计的正弦信号相位信息提取的 数字信号处理方法，该方法可通过对正弦信号四个参数进行估计，提取被测信号 的相位信息。 在基于鉴相法的相位噪声测量中，作为鉴相器的双平衡混频器要求参考信号 和被测信号同频且正交，测量电路中常采用锁相环电路调整参考源相位来保证这 一要求。然而在实际测量中，锁相环不能在任意时刻完全确保参考源信号与被测 源信号同频，这样鉴相器输出将产生一个频率差信号，该信号会影响相位噪声测 量系统的测量效果。本文提出的相位噪声数字提取方法[34]也可应用于基于鉴相法 的相位噪声测量系统，消除该频率差信号的影响。该方法通过对相位噪声信号建 模、参数估计，从而消除频差信号的影响，保证相位噪声测量系统的测量效果和 指标。 3.2.1 振荡器信号相位噪声提取模型 振荡器信号一般为正弦信号形式，被测信号和参考源信号可分别表示为： V (t) A sin[ t   (t)] 式(3.44) I I I I I  V (t) A sin[ t    (t)] R R R R R 2 式(3.45) A cos[ t   (t )] R R R R 其中，V (t)   (t) 为被测信号， 是被测源信号的初始相位， 是被测源信号的相位 I I I 噪声；V (t) 是参考源信号，  2 是参考源信号的初始相位。 (t) 是参考源信 R R R 号的相位噪声。 那么鉴相器的输出信号V (t) 为： d 41 相位噪声频域测量方法研究 V (t) V (t) V (t) d I R  sin[   ( )]cos[   ( )] A A t   t  t   t I