基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試方法及裝置，包括微波源、微波功分器、微波移相器、沿光路方向依次連接的激光源、第一電光調(diào)制器、光纖、第二電光調(diào)制器、光帶通濾波器、光電探測器、電低通濾波器和FFT分析儀；微波源產(chǎn)生的待測微波信號由微波功分器分成兩路，一路信號經(jīng)第一電光調(diào)制器調(diào)制生成初始調(diào)制光信號；另一路信號經(jīng)過微波移相器后進入第二電光調(diào)制器對光纖延時后的初始調(diào)制光信號進行調(diào)制，所得到的最終的調(diào)制光信號依次通過光帶通濾波器、光電探測器、低通電濾波器；低通電濾波器輸出信號由FFT分析儀采集，計算得到待測微波信號的相位噪聲。本發(fā)明具有工作帶寬大、測試靈敏度高且不隨頻率變化等優(yōu)點。
【專利說明】基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試方法及裝置，屬于 微波源相位噪聲測試、微波光子學【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 為滿足各類軍工應(yīng)用對微波振蕩器相位噪聲越來越高的要求，國內(nèi)外研宄人員以 極大的熱情不斷降低高頻微波振蕩器的相位噪聲。目前，X波段商用微波振蕩器的相位噪 聲在IOkHz頻偏處已低于_160dBc/Hz (OEWaves公司，IOGHz中心頻率），而一般商用相噪分 析儀在IOGHz頻率只能測出-120dBc/HZ@10kH Z量級的相噪。特別地，相位噪聲的國內(nèi)計量 標準主要由安捷倫E5505A提供，IOGHz中心頻率處的本底相噪大于-123dBc/H Z@10kHz，與 實際測試需求有三個數(shù)量級以上的差距。
[0003]目前，應(yīng)用最廣的微波源相位噪聲測試方法是外差法。在這種方法中，待測源跟一 個同頻率的高質(zhì)量參考源在混頻器中混頻，混頻器的輸出電壓與待測微波源的相位抖動成 正比，據(jù)此可計算出待測源的相位噪聲。這種方法的測試精度和測試帶寬受限于參考源。當 被測源的相位噪聲低于參考源的相位噪聲時，使用該測試系統(tǒng)不能得到正確結(jié)果。
[0004] 在現(xiàn)有的基于光纖延時的相位噪聲測試方案中，一個連續(xù)光在電光調(diào)制器中被待 測微波源調(diào)制，得到的光信號由光耦合器分成兩路，其中一路經(jīng)光纖延時。以上兩路光信號 分別在光電探測器中轉(zhuǎn)換為微波信號后，經(jīng)微波放大、移相后在混頻器中混頻，進而依據(jù)輸 出電信號計算待測源的相位噪聲。由于使用了微波混頻器、微波放大器等器件，以上測試方 案的工作帶寬和測試精度會受到混頻器和放大器等電器件的限制，而且測試精度都會隨頻 率的增加而降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于微波光子混頻 技術(shù)的微波源相位噪聲測試方法及裝置，提高微波源相位噪聲測試系統(tǒng)的工作帶寬、降低 微波源相位噪聲測試系統(tǒng)的噪底，即提高相位噪聲測試系統(tǒng)的測試精度。
[0006] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] 基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試裝置，包括微波源、微波功分器、微 波移相器、激光源、第一電光調(diào)制器1、光纖、第二電光調(diào)制器2、光帶通濾波器、光電探測 器、電低通濾波器和FFT分析儀；所述激光源的輸出端連接第一電光調(diào)制器1的輸入端，第 一電光調(diào)制器1的輸出端通過光纖連接第二電光調(diào)制器2的輸入端；所述微波源的輸出端 與微波功分器的輸入端連接；所述微波功分器有兩個輸出端：其中一個輸出端與第一電光 調(diào)制器1的驅(qū)動信號輸入端相連接，另一個輸出端和微波移相器輸入端連接；所述微波移 相器的輸出端與第二電光調(diào)制器2的驅(qū)動信號輸入端連接；沿第二電光調(diào)制器2的輸出信 號方向依次連接光帶通濾波器、光電探測器、電低通濾波器和FFT分析儀。
[0008] 進一步的，所述第一電光調(diào)制器1和第二電光調(diào)制器2均為寬帶電光調(diào)制器；所述 寬帶電光調(diào)制器采用相位電光調(diào)制器或強度調(diào)制器或偏振調(diào)制器。
[0009] 進一步的，所述微波功分器為寬帶微波功分器。
[0010] 進一步的，所述微波移相器為寬帶微波移相器。
[0011] -種基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試方法，其特征在于：微波源輸 出待測微波信號，待測微波信號由微波功分器分成第一微波信號和第二微波信號，其中第 一微波信號經(jīng)第一電光調(diào)制器1調(diào)制，生成初始調(diào)制光信號；所述初始調(diào)制光信號經(jīng)過光 纖延時后進入第二電光調(diào)制器2,所述延時為τ ;第二微波信號經(jīng)過微波移相器后進入第 二電光調(diào)制器2,其中調(diào)節(jié)微波移相器使ρ+ωτ=；Γ/2, P為第二微波信號經(jīng)過的相移量，ω 為待測微波信號的角頻率；第二電光調(diào)制器2對光纖延時后的初始調(diào)制光信號和經(jīng)過微波 移相器后的第二微波信號進行調(diào)制，第二電光調(diào)制器2輸出最終的調(diào)制光信號；利用光帶 通濾波器對最終的調(diào)制光信號進行濾波；利用光電探測器對光帶通濾波器輸出的光信號進 行拍頻；經(jīng)過拍頻后的信號進入電低通濾波器進行濾波；電低通濾波器輸出信號由FFT分 析儀采集進行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)所得數(shù)據(jù)即可計算得到待測微波信號的相位噪聲。
[0012] 有益效果：本發(fā)明提供的基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試方法及裝 置：
[0013] 1)本發(fā)明采用電光調(diào)制器1和電光調(diào)制器2來實現(xiàn)微波光子混頻，微波混頻后具 有帶寬大、動態(tài)范圍大的特點，能顯著增大相位噪聲測試系統(tǒng)的工作帶寬；
[0014] 2)本發(fā)明避免了使用微波放大器等有源微波器件，能降低微波源相位噪聲測試系 統(tǒng)的噪底即提高測試精度，并且測試精度不隨頻率變化。
[0015] 3)利用延時線技術(shù)測試相位噪聲不需要額外的參考源，只需待測微波源與自身延 時后的信號混頻，其中用于延時的延時線越長，即光纖越長，對相位噪聲的測試精度越高。 光纖具有低損耗、大帶寬等優(yōu)勢，是最好的延時介質(zhì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明對一個IOGHz的微波源相位噪聲測試結(jié)果與安捷倫Ε4447Α測試結(jié) 果對比圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明的噪底在IkHz頻偏和IOkHz頻偏處隨頻率變化圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0020] 基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試裝置，如圖1所示，包括微波源、微 波功分器、微波移相器、沿光路方向依次連接的激光源、第一電光調(diào)制器1、光纖、第二電光 調(diào)制器2、光帶通濾波器、光電探測器、電低通濾波器和FFT分析儀；所述微波源的輸出端與 微波功分器的輸入端連接；所述微波功分器的兩個輸出端：其中一個輸出端與第一電光調(diào) 制器1的驅(qū)動信號輸入端相連接，另一個輸出端和微波移相器輸入端連接；所述微波移相 器的輸出端與第二電光調(diào)制器2的驅(qū)動信號輸入端連接。
[0021] 激光源用做光載波信號，微波源產(chǎn)生待測微波信號；微波功分器將微波源輸出的 待測微波信號分成兩路；兩個電光調(diào)制器用于實現(xiàn)電與光的調(diào)制。
[0022] 如圖1所示，待測微波信號被微波功分器分成第一微波信號和第二微波信號；這 兩路微波信號分別作為驅(qū)動輸入第一電光調(diào)制器1和第二電光調(diào)制器2 ;第一電光調(diào)制器1 將第一微波信號調(diào)制至激光源輸出的光載波上輸出，第一電光調(diào)制器1輸出的調(diào)制信號為 初始調(diào)制光信號，初始調(diào)制光信號經(jīng)過光纖延時后進入第二電光調(diào)制器2;第二電光調(diào)制 器2將經(jīng)過微波移相器后的第二微波信號調(diào)制至經(jīng)光纖延時后的初始調(diào)制光信號上，得到 最終的調(diào)制光信號，最終的調(diào)制光信號進入光帶通濾波器；由于從第二電光調(diào)制器2輸出 的光信號上有多個邊帶，所以本發(fā)明中利用光帶通濾波器對最終的調(diào)制光信號進行濾波， 獲得正一階或負一階邊帶；利用光電探測器對光帶通濾波器輸出的光信號進行拍頻后進入 電低通濾波器濾波，光電探測器是用來把光信號轉(zhuǎn)換成電信號；由于經(jīng)過光電探測器后的 輸出信號中包含了高次諧波和相位噪聲信息，利用電低通濾波器濾除高次諧波，經(jīng)過電低 通濾波器的輸出相位噪聲信號由快速傅里葉分析儀采集，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理可計算得到待測微 波信號的相位噪聲。
[0023] 在本實施中，微波功分器優(yōu)選寬帶微波功分器；微波移相器優(yōu)選寬帶微波移相器； 第一電光調(diào)制器1、第二電光調(diào)制器2優(yōu)選相位電光調(diào)制器。
[0024] 為了使公眾理解本發(fā)明技術(shù)方案，下面對上述測試裝置的測試原理以第一電光調(diào) 制器1、第二電光調(diào)制器2均為相位電光調(diào)制器為例進行介紹：
[0025] 若微波功分器輸出的第一微波信號為E1U)、第二微波信號為E2(t)，其中AW= ￡ 2(/)=KC0S[r.';H禱)]，激光源輸出的光載波Ec(t) =EceXp(j〇et)。E2(t)經(jīng)過微波移相器移 相后得到A(〇 =R〇s[G>f+<0+列。第一個相位電光調(diào)制器由E1⑴驅(qū)動，則第一個相位電光 調(diào)制器輸出端的信號為：

【權(quán)利要求】
1. 基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試裝置，其特征在于：包括微波源、微 波功分器、微波移相器、激光源、第一電光調(diào)制器（1)、光纖、第二電光調(diào)制器（2)、光帶通濾 波器、光電探測器、電低通濾波器和FFT分析儀；所述激光源的輸出端連接第一電光調(diào)制器 (1)的輸入端，第一電光調(diào)制器（1)的輸出端通過光纖連接第二電光調(diào)制器（2)的輸入端； 所述微波源的輸出端與微波功分器的輸入端連接；所述微波功分器有兩個輸出端：其中一 個輸出端與第一電光調(diào)制器（1)的驅(qū)動信號輸入端相連接，另一個輸出端和微波移相器輸 入端連接；所述微波移相器的輸出端與第二電光調(diào)制器（2)的驅(qū)動信號輸入端連接；沿第 二電光調(diào)制器（2)的輸出信號方向依次連接光帶通濾波器、光電探測器、電低通濾波器和 FFT分析儀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試裝置，其 特征在于：所述第一電光調(diào)制器（1)和第二電光調(diào)制器（2)均為寬帶電光調(diào)制器；所述寬 帶電光調(diào)制器采用相位電光調(diào)制器或強度調(diào)制器或偏振調(diào)制器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試裝置，其特征在 于：所述微波功分器為寬帶微波功分器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試裝置，其特征在 于：所述微波移相器為寬帶微波移相器。
5. -種基于微波光子混頻技術(shù)的微波源相位噪聲測試方法，其特征在于：微波源輸 出待測微波信號，待測微波信號由微波功分器分成第一微波信號和第二微波信號，其中第 一微波信號經(jīng)第一電光調(diào)制器（1)調(diào)制，生成初始調(diào)制光信號；所述初始調(diào)制光信號經(jīng)過 光纖延時后進入第二電光調(diào)制器（2)，所述延時為τ;第二微波信號經(jīng)過微波移相器后進 入第二電光調(diào)制器（2)，其中調(diào)節(jié)微波移相器使ρ+ο^=τγ/2,ρ為第二微波信號經(jīng)過的相移 量，ω為待測微波信號的角頻率；第二電光調(diào)制器（2)對光纖延時后的初始調(diào)制光信號和 經(jīng)過微波移相器后的第二微波信號進行調(diào)制，第二電光調(diào)制器（2)輸出最終的調(diào)制光信 號；利用光帶通濾波器對最終的調(diào)制光信號進行濾波；利用光電探測器對光帶通濾波器輸 出的光信號進行拍頻；經(jīng)過拍頻后的信號進入電低通濾波器進行濾波；電低通濾波器輸出 信號由FFT分析儀采集進行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)所得數(shù)據(jù)即可計算得到待測微波信號的相位噪 聲。
【文檔編號】G01R29/26GK104459360SQ201410796588
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】張方正, 朱登建, 潘時龍, 周沛 申請人:南京航空航天大學