专利名称：一种电子装置残余相位噪声的检测方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电子技术领域，具体涉及电子器件和链路的电子装置残余相位噪声的检测方法及其装置。
背景技术：
在电子技术领域中，传统的电子器件和链路的残余相位噪声检测系统的一般组成是:一个单频率的电子信号源通过功分器分成两路，一路通过被测电子装置，然后经电子放大器放大后连至混频器的一端；另一路则经过电子延迟线连至混频器的另一端，电子延迟线中可包括移相器、放大器和衰减器。混频器的输出经过低通滤波器后连至互相关信号处理器，就可以根据互相关信号处理器获得的功率谱计算出被测电子装置的残余相位噪声。这种检测方法的关键是同一信号源分出的两路信号通过混频器后，则信号源的相位噪声被相干抑制，混频器输出端测得的是被测电子装置的残余相位噪声。另外还有在传统方法上作出了改进的载波抑制法，即在传统检测装置的基础上采用多个相同频率的信号源，提升了残余相位噪声测量的灵敏度。然而这些方法均存在着局限性，在测量大延时的长链路以及长链路中的某一器件的残余相位噪声时，由于两路信号的延时差较大，导致信号源的相位噪声在混频器时不能充分被抑制，造成相位噪声测量的灵敏度随链路的延时增大而显著恶化。本发明使用了一种“多频法”，即在残余相位噪声的测量时采用多个(大于I个且小于10000个)不同频率的信号源，可以克服传统方法的弊端，在测量长链路以及长链路中某一器件的残余相位噪声时的灵敏度显著优于传统方法。
发明内容
为了克服现有残余相位噪声测试方法的局限性，解决长链路中长延时导致电子信号源相位噪声不能完全相干抑制的弊端，本发明提供一种准确性高的电子装置残余相位噪声的检测方法及其装置。本发明采用如下技术方案:一种电子装置残余相位噪声的检测方法，包括以下步骤:步骤I分别取N个不同频率的电子信号源，其中至少有两个电子信号源的频率差大于0.001赫兹,将每个电子信号源的电子信号分成两个部分,再将每个电子信号中的一部分进行合波，输入到被测电子装置中，N为大于I且小于10000的整数，步骤2接收被测电子装置的电子输出信号并将被测电子装置的电子输出信号分成N路，步骤2.1将N个电子信号源中的任意一个电子信号源的另一部分电子信号通过第一个移相器后与N路输出信号中的任意一路电子输出信号混频,混频时调节第一个移相器使混频器两个输入端的电子信号中相同频率的电子信号相位差为90度，形成混频后的第一电子信号，再将混频后的第一电子信号输入至互相关信号处理器，利用互相关信号处理器对混频后的第一电子信号进行分析，得到第一通道的被测电子装置的残余相位噪声测量结果，步骤2.2将剩余N-1个电子信号源中的任意一个电子信号源的另一部分电子信号通过第二个移相器后与剩余N-1路输出信号中的任意一路电子输出信号混频，混频时调节第二个移相器使混频器两个输入端的电子信号中相同频率的电子信号相位差为90度，形成混频后的第二电子信号，再将混频后的第二电子信号输入至互相关信号处理器，得到第二通道的被测电子装置的残余相位噪声测量结果，以此类推，直到剩余最后一个电子信号源中的另一部分电子信号通过第N个移相器后与剩余最后一路输出信号与混频，混频时调节第N个移相器使混频器两个输入端的电子信号中相同频率的电子信号相位差为90度，形成混频后的第N电子信号，再将混频后的第N电子信号输入至互相关信号处理器，得到第N通道的被测电子装置的残余相位噪声测
量结果，步骤3用互相关信号处理器对第一至第N通道的被测电子装置的残余相位噪声测试结果进行互相关处理，得到互相关后的功率谱，步骤4根据互相关后的功率谱计算出被测电子装置最终的残余相位噪声。本发明所述的一种用于实现所述电子装置残余相位噪声的检测方法的装置，包括:N个不同频率的电子信号源、N个混频器M1, M2,...，Mn_1； Mn及互相关信号处理器，其中至少有两个信号源的频率差大于0.001赫兹，N为大于I且小于10000的整数，在各个电子信号源的输出端上分别连接有1X2功分器A1, A2,…，An+An,各个1X2功分器的第一输出端上的输出信号分别经移相器P1, P2...，Pm, Pn移相后作为各个混频器M1, M2,...，Mn_1； Mn的第一输入端口的输入信号，各个1X2功分器的第二输出端上的输出信号经由I禹合器率禹合后形成的耦合信号作为被测电子装置的输入信号，被测电子装置的输出信号经多路功分器E形成N个功分器E的输出信号，各个功分器E的输出信号分别与各个混频器M1,M2,, Μν_1； Mn的第一输入端口的输入信号进行配对并将配对后的各个功分器E的输出信号分别作为各个混频器M1, M2,, Mh，Mn的第二输入端口的输入信号，各个混频器M1,M2,, Mn_1； Mn的输出信号分别经低通滤波器L1, L2,, LN_1;LN滤波后分别输出至互相关信号处理器的各个输入端。本发明的有益效果是，当测量长链路以及长链路中某一器件的残余相位噪声时，通过使用不同频率的电子信号源且其中至少有两个电子信号源的频率差大于0.001赫兹，最后混频出来的直流信号项包含了各个电子信号源的相位噪声，并且它们是不相关的，因此可以通过互相关把电子信号源的相位噪声抑制掉，同时也可以降低测量系统中其它非被测电子装置的噪声对测量结果的影响。而使用单个电子信号源来作为被测电子装置的输入信号，即使分成多路，由于其相位噪声是相关的，因此无法利用不同测量通路之间的互相关处理来抑制信号源的相位噪声。而使用同一频率或频率差较小(其中任意两个的频率差小于0.001赫兹)的不同电子信号源来作为被测电子装置的输入信号，由于无法有效分离不同电子信号源下被测电子装置的残余相位噪声信息，因此即使用了互相关之 后也无法有效抑制电子信号源的相位噪声对测量结果的影响。因此，通过使用不同频率的电子信号源可以显著提高被测电子装置残余相位噪声测量的灵敏度，使测试结果更接近被测电子装置真实的残余相位噪声。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是传统检测系统的系统原理图。图2是本发明的第一个实施例的系统原理图。图3是本发明多于两个频率源情况的系统原理图。图4是第一个实施例与传统方法的测试结果对比图。图5是本发明的基本方法流程图。图1中f是一个单一频率的电子信号源，A是功分器，P是移相器，它有控制端，输入端和输出端三个端口，K是移相器的控制端，I是电子放大器，M是混频器，L是低通滤波器，F是互相关信号处理器，D是待测电子装置。图2中和f2是两个不同频率的电子信号源，A是功分器，B是耦合器，P是移相器，K是移相器P的控制端，I是电子放大器，M是混频器，L是低通滤波器，F是互相关信号处理器，D是待测电子装置，它可以是单独一个电子器件，比如电子放大器等；它也可以是链路中的某一器件，比如光电探测器等；它也可以是一个短链路或短延时模块， 比如级联放大器模块等；它也可以是一个长链路，比如有长光纤的微波光链路等。图3中f\，f2...fN_1； fN (1<N<10000且N为整数)是频率各不相同的电子信号源，A1, A2,…，An_1； An是两路功分器，C是多路耦合器，D是被测电子装置，E是多路功分器，P1, P2-..PN-1； Pn 是移相器，K1, K2...V1, Kn 分别对应 P1, P2...PN_1; Pn 的控制端，M1,M2,, Mn_1； Mn是混频器，L1, L2,, V1, Ln是低通滤波器，F是互相关信号处理器。
具体实施例方式一种电子装置残余相位噪声的检测方法，包括以下步骤:步骤I分别取N个不同频率的电子信号源，其中至少有两个电子信号源的频率差大于0.001赫兹,将每个电子信号源的电子信号分成两个部分,再将每个电子信号中的一部分进行合波，输入到被测电子装置中，N为大于I且小于10000的整数，步骤2接收被测电子装置的电子输出信号并将被测电子装置的电子输出信号分成N路，步骤2.1将N个电子信号源中的任意一个电子信号源的另一部分电子信号通过第一个移相器后与N路输出信号中的任意一路电子输出信号混频,混频时调节第一个移相器使混频器两个输入端的电子信号中相同频率的电子信号相位差为90度，形成混频后的第一电子信号，再将混频后的第一电子信号输入至互相关信号处理器，利用互相关信号处理器对混频后的第一电子信号进行分析，得到第一通道的被测电子装置的残余相位噪声测量结果，步骤2.2将剩余N-1个电子信号源中的任意一个电子信号源的另一部分电子信号通过第二个移相器后与剩余N-1路输出信号中的任意一路电子输出信号混频，混频时调节第二个移相器使混频器两个输入端的电子信号中相同频率的电子信号相位差为90度，形成混频后的第二电子信号，再将混频后的第二电子信号输入至互相关信号处理器，得到第二通道的被测电子装置的残余相位噪声测量结果，以此类推，直到剩余最后一个电子信号源中的另一部分电子信号通过第N个移相器后与剩余最后一路输出信号与混频，混频时调节第N个移相器使混频器两个输入端的电子信号中相同频率的电子信号相位差为90度，形成混频后的第N电子信号，再将混频后的第N电子信号输入至互相关信号处理器，得到第N通道的被测电子装置的残余相位噪声测
量结果，步骤3用互相关信号处理器对第一至第N通道的被测电子装置的残余相位噪声测试结果进行互相关处理，得到互相关后的功率谱，步骤4根据互相关后的功率谱计算出被测电子装置最终的残余相位噪声。在图2所示实施例中，选取两个电子信号源频率分别为9Hz和9.5GHz，功率均为8dBm,待测电子装置D为一个电子光链路，链路中使用的DFB (Distributed Feedback)激光器功率为80mW，波长为1550nm，链路中光纤使用的是SMF-28单模光纤，长度为I米。移相器使用的是Sage公司的机械移相器,型号为6705-2,有控制端,输入端和输出端三个端口，调节它的控制端可以使经过该移相器的信号相位发生改变。系统运行时，保证两个混频器M两端的输入功率均为IOdBm (使混频器工作在饱和状态)并调节移相器的控制端使每个混频器两端相同频率的信号相位差为90度，两个低通滤波器L的3dB带宽均为50MHz，远小于两个电子信号源频率差的绝对值。当系统达到稳定状态时，读取互相关信号处理器上的两个通道(ChannelI和Channel2)的功率谱，经过校准后得到单通道的单边带残余相位噪声如图4虚线所示(即可以认为是用传统方法测得的相位噪声)，在IkHz频偏相位噪声为-127dBc/Hz 和-128dBc/Hz，在 IOkHz 频偏相位噪声为 _128dBc/Hz 和 _130dBc/Hz。设置互相关信号处理器的通道I和通道2进行互相关(Cross-correlation)，经过校准后得到互相关后的残余相位噪声如图7实线所示，在IkHz频偏相位噪声为-140dBc/Hz，在IOkHz频偏相位噪声为-145dBc/Hz。可以看到，使用本发明所测得的残余相位噪声比单通道(传统方法)要低得多，因为本发明很大程度上抑制了电子信号源的相位噪声对测量结果的影响，也可以认为，本发明测得的残余相位噪声更接近被测电子装置的真实残余相位噪声。实施例2一种用于实现所述电子装置残余相位噪声的检测方法的装置，包括:N个不同频率的电子信号源、N个混频器M1, M2,...，MN_i，Mn及互相关信号处理器，其中至少有两个信号源的频率差大于0.001赫兹，N为大于I且小于10000的整数，在各个电子信号源的输出端上分别连接有1X2功分器ApA2,An,各个1X2功分器的第一输出端上的输出信号分别经移相器P1, P2-..PN-1 Pn移相后作为各个混频器M1, M2,..., Μν_1； Mn的第一输入端口的输入信号，各个1X2功分器的第二输出端上的输出信号经由多路f禹合器(C) I禹合后形成的耦合信号作为被测电子装置(D)的输入信号，被测电子装置的输出信号经多路功分器E形成N个功分器(E)的输出信号，各个功分器(E)的输出信号分别与各个混频器M1,M2,...，Mn+Mn的第一 输入端口的输入信号进行配对并将配对后的各个功分器(E)的输出信号分别作为各个混频器M1, M2,, Mh，Mn的第二输入端口的输入信号，各个混频器M1,M2,, Mn_1； Mn的输出信号分别经低通滤波器L1, L2,, LN_1;LN滤波后分别输出至互相关信号处理器(F)的各个输入端。
权利要求
1.一种电子装置残余相位噪声的检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I分别取N个不同频率的电子信号源，其中至少有两个电子信号源的频率差大于0.0Ol赫兹,将每个电子信号源的电子信号分成两个部分,再将每个电子信号中的一部分进行合波，输入到被测电子装置中，N为大于I且小于10000的整数， 步骤2接收被测电子装置的电子输出信号并将被测电子装置的电子输出信号分成N路， 步骤2.1将N个电子信号源中的任意一个电子信号源的另一部分电子信号通过第一个移相器后与N路输出信号中的任意一路电子输出信号混频，混频时调节第一个移相器使混频器两个输入端的电子信号中相同频率的电子信号相位差为90度，形成混频后的第一电子信号，再将混频后的第一电子信号输入至互相关信号处理器，利用互相关信号处理器对混频后的第一电子信号进行分析，得到第一通道的被测电子装置的残余相位噪声测量结果， 步骤2.2将剩余N-1个电子信号源中的任意一个电子信号源的另一部分电子信号通过第二个移相器后与剩余N-1路输出信号中的任意一路电子输出信号混频，混频时调节第二个移相器使混频器两个输入端的电子信号中相同频率的电子信号相位差为90度，形成混频后的第二电子信号，再将混频后的第二电子信号输入至互相关信号处理器，得到第二通道的被测电子装置的残余相位噪声测量结果， 以此类推，直到剩余最后一个电子信号源中的另一部分电子信号通过第N个移相器后与剩余最后一路输出信号与混频，混频时调节第N个移相器使混频器两个输入端的电子信号中相同频率的电子信号相位差为90度，形成混频后的第N电子信号，再将混频后的第N电子信号输入至互相关信号处理 器，得到第N通道的被测电子装置的残余相位噪声测量结果， 步骤3用互相关信号处理器对第一至第N通道的被测电子装置的残余相位噪声测试结果进行互相关处理，得到互相关后的功率谱， 步骤4根据互相关后的功率谱计算出被测电子装置最终的残余相位噪声。
2.一种用于实现权利要求1所述电子装置残余相位噪声的检测方法的装置，其特征在于，包括:N个不同频率的电子信号源、N个混频器M1, M2...Mn_1; Mn及互相关信号处理器，其中至少有两个信号源的频率差大于0.001赫兹，N为大于I且小于10000的整数，在各个电子信号源的输出端上分别连接有1X2功分器ApA2,…，Ap1, An,各个1X2功分器的第一输出端上的输出信号分别经移相器P1, P2...PN-1； Pn移相后作为各个混频器M1, M2...Mn^1 , Mn的第一输入端口的输入信号，各个1X2功分器的第二输出端上的输出信号经由多路I禹合器(C)耦合后形成的耦合信号作为被测电子装置(D)的输入信号，被测电子装置的输出信号经多路功分器E形成N个功分器(E)的输出信号,各个功分器(E)的输出信号分别与各个混频器M1, M2...Mn_1； Mn的第一输入端口的输入信号进行配对并将配对后的各个功分器(E)的输出信号分别作为各个混频器M1, M2...Mn^1 , Mn的第二输入端口的输入信号,各个混频器M1, M2...Mn_1; Mn的输出信号分别经低通滤波器L1, L2...Ln_1; Ln滤波后分别输出至互相关信号处理器(F)的各个输入端。
全文摘要
一种电子装置残余相位噪声的检测方法及其装置。方法取N个电子信号源，将每个电子信号源的信号分成两个部分，其中的一部分合波，输到被测电子装置中，将被测电子装置的电子输出信号分成N路，与N个电子信号源的另一部分混频，再输入至互相关信号处理器，用互相关信号处理器进行分析，得残余相位噪声测量结果，互相关处理后得到功率谱，计算出残余相位噪声。装置含N个不同频率的电子信号源、N个混频器及互相关信号处理器，各电子信号源的输出端上连功分器，其第一输出信号输至混频器，各功分器的第二输出端上的输出信号耦合后输至被测电子装置，将各个功分器E的输出信号分别作为各个混频器的另一个输入信号，最后输出至互相关信号处理器。
文档编号G01R29/26GK103197160SQ20131008025
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者杨春 申请人:东南大学