相位噪聲測量中的關(guān)鍵算法及實現(xiàn).pdf

1、相位噪聲是衡量頻率源優(yōu)劣的一項重要技術(shù)指標(biāo)，對其進(jìn)行準(zhǔn)確測量在航空航天、微波鏈路及通信領(lǐng)域有著重要意義，相位噪聲測量技術(shù)已成為電子測量領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。隨著對測量實時性和靈活性的要求不斷提高，數(shù)字化的相位噪聲測量系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用前景。
　　本課題的研究是在鑒相法相位噪聲測量系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)上開展，該系統(tǒng)包括前端鑒相電路、數(shù)字處理模塊以及主機(jī)部分，其中數(shù)字處理模塊使用了 DSP和FPGA硬件平臺。本課題主要工作是研究相位噪聲測量中

2、的關(guān)鍵技術(shù)和算法，并在數(shù)字處理模塊上實現(xiàn)，通過這些技術(shù)和算法改善測量系統(tǒng)的性能。本課題主要研究工作包括以下幾個部分：
　　1.對環(huán)路濾波器設(shè)計技術(shù)進(jìn)行了研究。在鑒相法相位噪聲測量系統(tǒng)中，鎖相環(huán)是整個測量系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，而環(huán)路濾波器是鎖相環(huán)的重要一環(huán)，對鑒相后的信號起到了抑制噪聲及高頻分量的作用。本文選用級聯(lián)梳狀(CIC)濾波器與FIR濾波器級聯(lián)的形式，完成了高抽取率的窄帶環(huán)路濾波器的程序設(shè)計，并在FPGA平臺上實現(xiàn)，該設(shè)計能

3、滿足相位噪聲測量系統(tǒng)的指標(biāo)要求。
　　2.對互相關(guān)算法進(jìn)行了研究。本文將互相關(guān)算法應(yīng)用在相位噪聲測量系統(tǒng)中，研究該算法對噪聲底部的影響，并完成了互相關(guān)算法的程序設(shè)計，將該程序應(yīng)用在系統(tǒng)的DSP中，本課題研究的相位噪聲測量系統(tǒng)具有兩路信號采樣結(jié)構(gòu)，可以在同一個采樣時鐘控制下進(jìn)行兩路同步采樣，采樣獲得的兩路數(shù)據(jù)送入DSP進(jìn)行互相關(guān)算法的處理。實驗結(jié)果表明，在運算次數(shù)達(dá)到一定程度時，互相關(guān)算法對測量電路帶來的非相關(guān)性噪聲有抑制作用，使用

4、該算法獲得的功率譜密度曲線具有更低的噪聲底部。
　　3.對功率譜估計算法進(jìn)行了研究。本系統(tǒng)將鑒相后的信號送入 DSP進(jìn)行功率譜估計以獲得相位噪聲的功率譜密度曲線。本文使用周期圖譜估計法作為功率譜估計方法，并設(shè)計了相應(yīng)的頻譜分段以及拼接的方式，使測量系統(tǒng)在能夠滿足測量精度要求的同時減少運算資源的消耗，完成了功率譜估計算法的仿真試驗和程序設(shè)計，并在DSP上實現(xiàn)。
　　4.對低頻缺損補(bǔ)償算法進(jìn)行了研究。使用鑒相法獲得的相位噪聲功率