前言：

相位噪聲是雷達系統(tǒng)性能的重要參數(shù)。大多數(shù)雷達采用脈沖調(diào)制，目標的速度是通過檢測雷達反射信號相對于發(fā)射器頻率的多普勒頻移得出的。發(fā)射器自身的相位噪聲會強烈影響該測量的分辨率和精度，限制了雷達的檢測閾值和精度。因此，脈沖信號的相位噪聲已成為越來越重要的測量內(nèi)容。

脈沖雷達系統(tǒng)中相位噪聲的貢獻可以是累加的，也可以是絕對的，可以使用不同的方法來測量它們，但每種方法都有優(yōu)點和缺點。鎖相環(huán)（PLL）方法為加法和絕對測量提供了解決方案，非常適合表征相位噪聲性能，因為它具有高動態(tài)范圍和低本底噪聲，并且可重復(fù)且可靠。AnaPico的APPH系列信號源分析儀具有一個高性能指標的本振（LO）輸出選項，是表征脈沖信號相位噪聲的重要工具。本文首先討論其在絕對相位噪聲測量中的應(yīng)用，然后討論放大器等非振蕩元件的加性相位噪聲測量。

絕對相位噪聲

脈沖信號的噪聲由來自基準參考源的噪聲和脈沖調(diào)制引入的噪聲組成。圖1顯示了具有脈沖周期T和脈沖寬度τ的理想脈沖信號的頻譜。在高于脈沖重復(fù)頻率（PRF）之上的部分，脈沖調(diào)制可完全屏蔽相位噪聲；因此，通常我們可以忽略高于PRF的頻率偏移的數(shù)據(jù)。在PRF附近，信號的相位噪聲會通過脈沖調(diào)制而增加：載波噪聲與第一個頻譜圖像的總和，該圖像向右偏移1/ T。相位噪聲的增加取決于脈沖調(diào)制的占空比τ/T，并且是確定性的。

圖 1：脈沖調(diào)制信號的頻譜，脈沖寬度為 τ，脈沖周期為 T

PLL測量方法原理是將可調(diào)諧LO鎖相至被測器件（DUT）的信號。而在脈沖條件下，保持鎖相可能很棘手。在 DUT信號關(guān)斷時抑制儀器噪聲也具有挑戰(zhàn)性，尤其是在測量非常窄的脈沖或非常低的占空比時。低PRF或窄脈沖可能導(dǎo)致相位正交的相位漂移，如果處理不當，甚至會導(dǎo)致鎖相失鎖。在AnaPico的APPH中，復(fù)雜的脈沖檢測電路能夠可靠地保持鎖相，并在脈沖關(guān)斷時主動抑制儀器背景噪聲。因此，APPH能夠在極端脈沖參數(shù)下可靠地測量脈沖（見圖2）。由于鎖定過程只能在“開啟”期間激活，并且必須在“關(guān)斷”期間等待，因此極窄的脈沖寬度、低占空比和非常高或非常低的脈沖速率可能難以測量。盡管存在這些挑戰(zhàn)，APPH仍可測量脈寬窄至40 ns的脈沖和500 Hz至5 MHz的PRF，占空比可低至0.1%。

圖 2：不同調(diào)制的3.8 GHz脈沖信號相噪（脈沖寬度為≥40 ns，PRF ≤5 MHz）

加性相位噪聲

雷達系統(tǒng)中的相位噪聲來自各種來源，而不僅僅是頻率合成器：最需要值得注意的是脈沖調(diào)制器和功率放大器。因此，在分析脈沖雷達系統(tǒng)時，評估經(jīng)過放大器級而附加的相位噪聲是有益的。為了測量附加噪聲，放大器必須在實際條件下使用低噪聲、脈沖調(diào)制信號源工作。

APPH信號源分析儀的LO輸出就是用于此目的。圖3顯示了放大器的雙通道、交叉相關(guān)相加相位噪聲測量的設(shè)置。DUT的脈沖參考信號直接在APPH中合成，并分成三條路徑，并饋入信號源分析儀的兩個REF輸入和RF輸入。除三路功分器外，只需兩個機械移相器即可將參考路徑調(diào)諧為相位正交，從而消除參考信號的相位噪聲，并測量DUT的殘余噪聲。跨頻譜測量可抑制儀器噪聲，并顯著提高儀器靈敏度。APPH軟件會指導(dǎo)用戶完成兩個校準步驟，使測量幾乎像絕對相位噪聲測量一樣簡單。

圖 3：使用APPH的內(nèi)部LO輸出進行脈沖加性相位噪聲測量：測量原理框圖（a）和儀器實際設(shè)置的照片（b）

總結(jié)

AnaPico的APPH信號源分析儀能夠輕松可靠地測量脈沖信號的絕對相位噪聲和加性相位噪聲，最高可達65 GHz。該儀器提供直觀可用的標準脈沖（選件：PULSE）或增強型極窄脈沖（選件 NPS）測量。LO前端輸出選項提供內(nèi)部低噪聲脈沖信號源的輸出，而無需外部源來測量相加相位噪聲，并使測量設(shè)置更快，更直觀，更可靠。

審核編輯：湯梓紅