本發(fā)明涉及測試系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及到一種用于通信、遙控遙測、儀器儀表、航空航天裝備、雷達成像，醫(yī)療儀器等領(lǐng)域的超寬帶相位噪聲測試系統(tǒng)的使用方法。

背景技術(shù)：

目前，對微波信號源相位噪聲的測量主要有用微波器件來實現(xiàn)的直接頻譜儀法，差拍法，鑒頻法和鑒相法。直接頻譜儀法方法簡單，但受頻譜儀動態(tài)范圍和最小分辨帶寬的限制，該方法只適宜測量漂移較小、相位噪聲相對較高的信號源。差拍法和鑒相法利用鎖相方法把信號相互間的相位起伏轉(zhuǎn)換為相應(yīng)鎖定電壓的變化，再用一定的倍增因子提高測量的分辨率，但所述方法必須使用低噪聲的合成頻率作為標準頻率，使得采用所述方法的系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜、造價高昂。鑒頻法解決了大延遲的問題，但由于鑒頻法采用普通電混頻器，混頻器的平坦度和頻率響應(yīng)對測量結(jié)果影響很大，且難以將普通電混頻器的混頻帶寬擴大至40GHz以上，因此需要對高頻微波信號源進行多次變頻的方法來實現(xiàn)對其相位噪聲的測量。

因此，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)超寬帶、高精度、構(gòu)造簡單合理的高頻微波信號源相位噪聲測試系統(tǒng)就很有必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有微波信號源相位噪聲測試系統(tǒng)測量精度低、系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜、成本過高、難以實現(xiàn)超寬帶測量等問題，提出一種基于平衡光電探測器的超寬帶相位噪聲測量系統(tǒng)。

為解決上述問題，本發(fā)明技術(shù)方案包括：提供一種超寬帶相位噪聲測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括調(diào)制控制模塊，與調(diào)制控制模塊相連接的光調(diào)制模塊，與光調(diào)制模塊相連接的光電探測模塊，與光電探測模塊相連接的低通濾波器204，與低通濾波器相連接的計算機205；

所述調(diào)制控制模塊控制光調(diào)制模塊工作點始終處于線性調(diào)制范圍內(nèi)；

所述光調(diào)制模塊將待測微波信號調(diào)制到光波上進而輸出光載射頻信號；

所述光電探測模塊將光調(diào)制模塊輸出的光載射頻信號轉(zhuǎn)化為帶有待測微波信號相位噪聲信息的直流信號。

進一步地，所述調(diào)制控制模塊包括調(diào)制驅(qū)動器105，與調(diào)制驅(qū)動器相連接的第1光電探測器103和第2光電探測器107。

進一步地，所述光調(diào)制模塊包括窄線寬分布式反饋激光器101，與窄線寬分布式反饋激光器相連接的保偏光纖耦合器102，與保偏光纖耦合器102相連接的強度型光調(diào)制器104，與強度型光調(diào)制器104相連接的第1單模光纖耦合器108；

所述強度型光調(diào)制器104的調(diào)制頻率大于被測微波信號頻率。

進一步地，所述保偏光纖耦合器102的耦合比為1:99。

進一步地，所述第1單模光纖耦合器108的耦合比為1:99。

進一步地，所述光電探測模塊包括第2單模光纖耦合器109，與第2單模光纖耦合器109相連接的第1光纖延遲線201和第2光纖延遲線202，與第1光纖延遲線和第2光纖延遲線相連接的高速平衡光電探測器203；

所述第2單模光纖耦合器109的耦合比為50:50；

所述高速平衡光電探測器203的3dB帶寬頻率大于被測微波信號頻率。

進一步地，所述第1光纖延遲線201包括光開關(guān)1，與光開關(guān)1連接的光纖環(huán)1和光纖環(huán)2，與光纖環(huán)1和光纖環(huán)2相連接的光開關(guān)2。

更進一步地，所述光纖環(huán)1的長度為5千米，光纖環(huán)2的長度為300～500米。

進一步地，所述第2光纖延遲線202為電控光纖延遲線，其長度不大于10毫米。

本發(fā)明還提供一種基于超寬帶相位噪聲測試系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：所述方法包括：

(1)開啟系統(tǒng)，設(shè)置待測微波信號頻率參數(shù)，幅度參數(shù)，相位噪聲參數(shù)。

(2)窄線寬分布式反饋激光器101產(chǎn)生偏振光經(jīng)保偏光纖耦合器102進入強度型光調(diào)制器104；

(3)調(diào)制器驅(qū)動器105通過程序自動控制強度型光調(diào)制器工作在線性工作點，接入待測微波信號；

(4)調(diào)節(jié)第2光纖延遲線，使高速平衡光電探測器203輸出為帶有待測微波信號相位噪聲信息的直流信號；

(5)進行數(shù)據(jù)采集，對所采集數(shù)據(jù)進行算法處理而得到待測微波信號的相位噪聲結(jié)果；

(6)執(zhí)行關(guān)機操作。

本發(fā)明基于平衡光電探測器，無需多次變頻或者分段變頻即可實現(xiàn)超寬帶相位噪聲測試，大延遲量的第1光纖延遲線用來提供對不同頻偏處的相位噪聲測量提供不同的延遲量，第2光纖延遲線用來調(diào)節(jié)進入平衡探測器兩路信號處于正交工作點。有益效果如下：

效果一：無需多次變頻或者分段變頻實現(xiàn)超寬帶相位噪聲測試，系統(tǒng)構(gòu)成簡單、成本更低、測量頻帶更寬；

效果二：降低多個部件引入的誤差，提高了測試平坦度和準確性；

效果三：校準并標定測試系統(tǒng)的最佳測試狀態(tài)，提高測試系統(tǒng)的自適應(yīng)測量能力。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

附圖1是本發(fā)明的總體框圖。

附圖2是本發(fā)明的詳細框圖。

附圖3是本發(fā)明的軟件流程圖。

附圖2中，窄線寬帶式分布反饋激光器-101，保偏光纖耦合器-102，光電探測器1-103，強度型光調(diào)制器-104，調(diào)制驅(qū)動器-105，待測微波信號-106，光電探測器2-107，單模光纖耦合器1-108，單模光纖耦合器2-109，光纖延遲線1-201，光纖延遲線2-202，高速平衡光電探測器-203，低通濾波-204，計算機-205。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供一種超寬帶相位噪聲測試系統(tǒng)及使用方法，所述測試系統(tǒng)包括調(diào)制控制模塊，與調(diào)制控制模塊相連接的光調(diào)制模塊，與光調(diào)制模塊相連接的光電探測模塊，與光電探測模塊相連接的低通濾波器，與低通濾波器相連接的計算機。

如圖2所示，所述調(diào)制控制模塊包括調(diào)制驅(qū)動器105，與調(diào)制驅(qū)動器105相連接的第1光電探測器103和第2光電探測器107；

所述調(diào)制控制模塊將第1光電探測器103和第2光電探測器107從保偏光纖耦合器102及第1單模光纖耦合器108耦合所得的光信號轉(zhuǎn)變成電信號通過調(diào)制器驅(qū)動器105控制光調(diào)制模塊工作點始終處于線性調(diào)制范圍內(nèi)。

所述光調(diào)制模塊包括窄線寬分布式反饋激光器101，與窄線寬分布式反饋激光器101相連接的保偏光纖耦合器102，與保偏光纖耦合器102相連接的強度型光調(diào)制器104，與強度型光調(diào)制器104相連接的第1單模光纖耦合器108；

所述光調(diào)制模塊利用窄線寬分布式反饋激光器101產(chǎn)生的偏振光通過強度型光調(diào)制器104將側(cè)待測微波信號調(diào)制到光波上進而輸出光載射頻信號；

所述強度型光調(diào)制器104的調(diào)制頻率大于被測微波信號頻率。

所述保偏光纖耦合器102的耦合比為1:99，使窄線寬分布式反饋激光器101產(chǎn)生的偏振光百分之一的信號耦合進入第1光電探測器103，百分之九十九的信號進入強度型光調(diào)制器104。

所述第1單模光纖耦合器108的耦合比為1:99，使強度型光調(diào)制器104輸出信號的百分之一耦合進入第2光電探測器107，百分之九十九的信號進入光電探測模塊。

所述光電探測模塊包括第2單模光纖耦合器109，與第2單模光纖耦合器109相連接的第1光纖延遲線201和第2光纖延遲線202，與第1光纖延遲線和第2光纖延遲線相連接的高速平衡光電探測器203；

所述光電探測模塊將光調(diào)制模塊輸出的光載射頻信號經(jīng)第2單模光纖耦合器109分為兩路，一路通過第1光纖延遲線201進入高速平衡光電探測器203，另一路通過第2光纖延遲線202進入高速平衡光電探測器203，高速平衡光電探測器203將光載射頻信號轉(zhuǎn)換為帶有待測微波信號相位噪聲信息的直流信號；

所述第2單模光纖耦合器109的耦合比為50:50，使進入第2單模光纖耦合器109的光載射頻信號等分進入第1光纖延遲線201和第2光纖延遲線202；

所述高速平衡光電探測器203的3dB帶寬頻率大于被測微波信號頻率，以此來保證系統(tǒng)測量帶寬。

所述第1光纖延遲線201包括光開關(guān)1，與光開關(guān)1連接的光纖環(huán)1和光纖環(huán)2，與光纖環(huán)1和光纖環(huán)2相連接的光開關(guān)2。

所述光纖環(huán)1的長度為5千米，光纖環(huán)2的長度為300～500米。

所述第2光纖延遲線202為電控光纖延遲線，其長度不大于10毫米。

所述第1光纖延遲線201和第2光纖延遲線202用來調(diào)節(jié)進入平衡光電探測器兩路信號之間的相位差。

高速平衡光電探測器203輸出的帶有待測微波信號相位噪聲信息的直流信號通過低通濾波器后由計算機采集處理得到最終的相位噪聲測試結(jié)果，信號處理流程如下：

(1)所述輸入待測微波信號表示為：V＝V_ocos(2πf_ot+2πΔfτ)；

其中，V_o為微波信號幅度，Δf為微波信號頻率抖動，2πΔfτ為微波信號頻率抖動經(jīng)過一段時延τ后的相位噪聲。

(2)所述光調(diào)制模塊輸出的光載射頻信號經(jīng)第2單模光纖耦合器109分為兩路，經(jīng)第1光纖延遲線201到達高速平衡光電探測器203后為：V＝V_ocos(2πf_ot+2πΔfτ_d)；

其中，τ_d為第1光纖延遲線201的延遲量。

(3)所述光調(diào)制模塊輸出的光載射頻信號經(jīng)第2單模光纖耦合器109分為兩路，經(jīng)第2光纖延遲線202到達高速平衡光電探測器203后為:V＝V_o cos(2πf_ot+2πΔfτ_o)；

其中，τ_o為第2光纖延遲線202的延遲量。

(4)所述兩路信號經(jīng)高速平衡光電探測器203后為：

(5)調(diào)節(jié)第2光纖延遲線202使2πf_ot+πΔfτ_o-πΔfτ_d＝(2m+1)π/2，此時高速平衡光電探測器203輸出為：

(6)所述第2光纖延遲線202的延遲量τ_o和微波信號頻率抖動Δf極小，高速平衡光電探測器203輸出進一步表示為：

(7)通過所述式進行傅里葉變換即可得到待測微波信號相位噪聲。

本實施例還提供一種用于超寬帶相位噪聲測試系統(tǒng)的使用方法，所述方法包括：

(1)開啟系統(tǒng)，設(shè)置待測微波信號頻率參數(shù)，幅度參數(shù)，相位噪聲參數(shù)；

(2)窄線寬分布式反饋激光器101產(chǎn)生偏振光經(jīng)保偏光纖耦合器102進入強度型光調(diào)制器104；

(3)調(diào)制驅(qū)動器105通過程序自動控制強度型光調(diào)制器工作在線性工作點，接入待測微波信號；

(4)調(diào)節(jié)第2光纖延遲線，使高速平衡光電探測器203輸出為直流信號；

(5)進行數(shù)據(jù)采集，對所采集數(shù)據(jù)進行算法處理而得到待測微波信號的相位噪聲結(jié)果；

(6)執(zhí)行關(guān)機操作。

盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式進行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于具體實施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，只要各種變化只要在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。