一種局部頻偏相位噪聲可控的頻率源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頻率源相位噪聲技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種局部頻偏相位噪聲可控的頻率源。
【背景技術(shù)】
[0002]頻率源作為武器系統(tǒng)的重要組成部分，其相位噪聲是一項非常關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，直接影響現(xiàn)代電子系統(tǒng)的性能。在現(xiàn)代接收機(jī)中，大動態(tài)、高選擇性、寬帶捷變頻等都受到相位噪聲限制，尤其在復(fù)雜電磁環(huán)境下，本振信號的相位噪聲直接影響混頻過程中弱小有用信號的提取;在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，相位噪聲不僅影響誤碼率和載頻跟蹤精度，還影響通信接收機(jī)信道內(nèi)、外性能測量。
[0003]在通信設(shè)施、接收機(jī)、雷達(dá)等電子系統(tǒng)的研制、測試與性能評估領(lǐng)域，尤其是在復(fù)雜現(xiàn)場環(huán)境下，除了正常的系統(tǒng)老化引起的性能惡化外，其他如振動、加速度、溫度變化、電磁干擾等現(xiàn)場環(huán)境，都會使電子系統(tǒng)對頻率源相位噪聲的指標(biāo)要求發(fā)生變化，從而影響電子系統(tǒng)的整體性能，甚至不能正常工作。目前，由于缺少有效的量化評估手段，無法準(zhǔn)確標(biāo)定不同環(huán)境條件下頻率源相位噪聲對電子系統(tǒng)性能指標(biāo)的影響，也無法準(zhǔn)確提出不同環(huán)境條件下電子系統(tǒng)頻率源相位噪聲的具體技術(shù)指標(biāo)要求。為了保證電子系統(tǒng)的性能指標(biāo)，除了可能的理論分析外，主要有兩種解決途徑:一種方法是通過反復(fù)試驗完成設(shè)計、測試、性能評估等各項工作，這不僅增加了研制成本，而且延長了研制周期;另一種方法是對頻率源相位噪聲指標(biāo)提出極為嚴(yán)格的要求，這很容易導(dǎo)致“過設(shè)計”，增加系統(tǒng)設(shè)備的復(fù)雜度和研制難度，并為此付出很大代價，如成本、功耗、體積、重量、研制周期等等。
[0004]在相位噪聲測試系統(tǒng)計量校準(zhǔn)領(lǐng)域，傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法是多套相位噪聲測量系統(tǒng)對同一個標(biāo)準(zhǔn)頻率的晶振測試，然后將測試結(jié)果進(jìn)行比對，由于晶振相位噪聲的瞬時變化，其重復(fù)性在±3dB之內(nèi)，比對的誤差較大，給用戶的判斷帶來很大的困難。另外，在相位噪聲測量系統(tǒng)中，由于待測信號相噪類型的不同和相噪水平的不同會引起相噪測量系統(tǒng)中的低噪聲放大器、噪聲數(shù)據(jù)采集和近載頻環(huán)路濾波器等部分表現(xiàn)出差異，導(dǎo)致最終的測量結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。
[0005]因此，為量化電子系統(tǒng)在頻率源不同相位噪聲條件下的性能評估，明確電子系統(tǒng)對頻率源相位噪聲指標(biāo)的具體要求，實現(xiàn)相位噪聲測試系統(tǒng)在不同相位噪聲水平下的準(zhǔn)確計量校準(zhǔn)，進(jìn)行相位噪聲動態(tài)調(diào)制技術(shù)研究，研制局部頻偏相位噪聲可控的頻率源具有重要意義。
[0006]目前，頻率源載波信號相位噪聲調(diào)制主要是通過模擬電路的方法實現(xiàn)，包括環(huán)路注入法和載波調(diào)制法，對數(shù)字實現(xiàn)方法的研究很少。
[0007]環(huán)路注入法是在鎖相環(huán)的環(huán)路內(nèi)加入噪聲，直接用模擬噪聲源調(diào)制振蕩器或壓控振蕩器。雖然鎖相環(huán)技術(shù)和白噪聲源技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但輸出信號相位噪聲受到壓控振蕩器壓控靈敏度以及環(huán)路帶寬的約束，不僅需要較長的鎖定時間和較大的噪聲動態(tài)功率范圍，而且難以做到較高的頻率分辨力和控制精度，也難以模擬有色噪聲曲線。
[0008]載波調(diào)制法是用相位調(diào)制器在相位鎖定的壓控振蕩器輸出端調(diào)制載波信號。這種方法將噪聲電壓注入到相位調(diào)制器，相位調(diào)制器將噪聲電壓轉(zhuǎn)化為相位噪聲，增加噪聲電壓就會增加相位噪聲的調(diào)制幅度。這種相位調(diào)制方式對鎖相環(huán)的環(huán)路帶寬沒有限制，所以為了獲得更短的鎖定時間，環(huán)路帶寬可以盡可能寬。其另一個優(yōu)點(diǎn)就是相位噪聲的分布與壓控振蕩器的壓控靈敏度無關(guān)，而是由相位調(diào)制度決定，具有與調(diào)制噪聲功率譜密度分布一樣的波形。這種方法的缺點(diǎn)是噪聲電壓都是采用模擬電路產(chǎn)生，難以實現(xiàn)對噪聲電壓幅度和形狀的準(zhǔn)確控制，也就難以實現(xiàn)頻率源局部頻偏相位噪聲的準(zhǔn)確控制。
[0009]因此，需要提供一種控制精度高的局部頻偏相位噪聲可控的頻率源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種局部頻偏相位噪聲可控的頻率源，解決現(xiàn)有頻率源局部頻偏相位噪聲控制精度不高的問題。
[0011 ]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0012]—種局部頻偏相位噪聲可控的頻率源，該頻率源包括:現(xiàn)場可編程門陣列、數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)字信號處理器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器；
[0013]所述現(xiàn)場可編程門陣列，根據(jù)外部控制指令生成有色噪聲控制指令；
[0014]所述數(shù)字信號處理器，根據(jù)所述有色噪聲控制指令生成有色噪聲數(shù)字信號，并將所述有色噪聲數(shù)字信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)存儲器；
[0015]所述現(xiàn)場可編程門陣列，還向所述數(shù)據(jù)存儲器發(fā)出數(shù)據(jù)調(diào)用指令，調(diào)取出所述有色噪聲數(shù)字信號，并根據(jù)所述有色噪聲數(shù)字信號生成包含有色相位噪聲信息的幅度控制信號；
[0016]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，對所述包含有色相位噪聲信息的幅度控制信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，生成局部頻偏相位噪聲可控的頻率源的輸出信號。
[0017]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)存儲器為直接靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器。
[0018]優(yōu)選地，所述數(shù)字信號處理器包括:白噪聲產(chǎn)生模塊、多個數(shù)字濾波器、指令解析模塊和有色噪聲數(shù)字信號；
[0019]所述白噪聲產(chǎn)生模塊，采用偽隨機(jī)碼序列的方式產(chǎn)生白噪聲數(shù)字信號，并將所述白噪聲數(shù)字信號分別發(fā)送至所述多個數(shù)字濾波器；
[0020]所述指令解析模塊，將所述有色噪聲控制指令解析成控制數(shù)據(jù)，并將所述控制數(shù)據(jù)分別發(fā)送至所述多個數(shù)字濾波器；
[0021]所述多個數(shù)字濾波器，分別根據(jù)所述控制數(shù)據(jù)對所述白噪聲數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字濾波處理；
[0022]所述有色噪聲產(chǎn)生模塊，根據(jù)多路經(jīng)數(shù)字濾波處理后的白噪聲數(shù)字信號產(chǎn)生有色噪聲數(shù)字信號，并將所述有色噪聲數(shù)字信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)存儲器。
[0023]優(yōu)選地，所述現(xiàn)場可編程門陣列包括:控制模塊、頻率控制模塊、相位控制模塊、相位控制模塊、數(shù)字混頻器和幅度控制數(shù)據(jù)存儲模塊；
[0024]所述控制模塊，完成對外部控制指令的解析，生成頻率控制指令并將其發(fā)送至所述頻率控制模塊，生成有色噪聲控制指令并將其發(fā)送至所述數(shù)字信號處理器，生成數(shù)據(jù)調(diào)用指令并將其發(fā)送至所述數(shù)據(jù)存儲器；
[0025]所述頻率控制模塊，根據(jù)所述頻率控制指令生成頻率控制信號；
[0026]所述相位控制模塊，根據(jù)所述頻率控制字生成相位控制信號；
[0027]所述數(shù)字混頻器，將所述相位控制信號與所述有色噪聲數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字混頻，生成包含局部頻偏相位噪聲控制信息的頻率源相位控制信號；
[0028]幅度控制數(shù)據(jù)存儲模塊，根據(jù)所述包含局部頻偏相位噪聲控制信息的頻率源相位控制信號查表得到包含有色相位噪聲信息的幅度控制信號。
[0029]優(yōu)選地，所述現(xiàn)場可編程門陣列還包括:寄存器，暫存所述相位控制模塊向所述數(shù)字混頻器發(fā)送的相位控制信號。
[0030]本發(fā)明的有益效果如下:
[0031](I)本發(fā)明解決了頻率源局部頻偏相位噪聲控制精度不高的問題。實現(xiàn)了在局部頻偏相位噪聲可控頻率源領(lǐng)域的技術(shù)突破，為量化電子系統(tǒng)在頻率源不同相位噪聲條件下的性能評估，明確電子系統(tǒng)對頻率源相位噪聲指標(biāo)的具體要求，實現(xiàn)相位噪聲測試系統(tǒng)在不同相位噪聲水平下的準(zhǔn)確計量校準(zhǔn)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
[0032](2)本發(fā)明采用數(shù)字方法以及高速數(shù)字器件對噪聲源進(jìn)行準(zhǔn)確賦形，并對載波信號相位噪聲進(jìn)行了準(zhǔn)確有色調(diào)制，實現(xiàn)了載波信號相位噪聲形狀的準(zhǔn)確控制，可任意設(shè)置，突破了相位噪聲只有一種或固定幾種調(diào)制形式的限制。
[0033](3)本發(fā)明采用數(shù)字方法以及高速數(shù)字器件對噪聲源的輸出信號幅度可進(jìn)行精確控制，從而實現(xiàn)了頻率源輸出信號相位噪聲幅度的準(zhǔn)確控制，可任意設(shè)定，幅度控制分辨率可達(dá)0.ldB，達(dá)到先進(jìn)水平。其幅度調(diào)整動態(tài)范圍可達(dá)40dB以上。
【附圖說明】
[0034]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0035]圖1示出局部頻偏相位噪聲可控的頻率源的示意圖。
[0036]圖2示出局部頻偏相位噪聲可控的頻率源中數(shù)字信號處理器的示意圖。
[0037]圖3示出局部頻偏相位噪聲可控的頻率源中現(xiàn)場可編程門陣列的示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限