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H P E 5 5 0 1 B 在相位噪声测量中的应用 张爱敏李黎明李荣成 中国 计量科学 研究院 北京 1 0 0 0 1 3 6 4 2 1 4 8 2 8 .棍述 本文主要讨论 H P E 5 5 0 1 B在微波信号源 相位噪声测量中的应用，即将 R P E 5 5 0 1 B 的测 量频段由1 . 6 G H : 扩展到 1 8 G H Z 的方法， 并 给出 测量系 统噪声 本底的 计算方法 及典型测 量结果 . 引言 目 前，无线通讯，卫星通讯及雷达系统发展迅速，为了实现这些先进系 统的总体性能指标，对信号源频谱纯 度的 要求 越来 越高，以至于目 前已 把相 位噪声作为检验信号源品质的根本依据，技术市场对优质信号源的需求也带 动了 对测量系统 本身的改 进及测试方 法的 完善 美国惠 普公司自 七十年代起推出 一系 列相位噪声测量商品系 统，最 新推 出的系 统为 E 5 5 0 0系 列， 我院在世行货款项目中 引进系 统 E 5 5 0 1 B ，该系 统 采 用传统的 正交 鉴相法， 将被测源的 随机相 位起伏 转化为与 之成 正比的 随机 电 压起伏，由 计算机和频 谱仪进 行谱分 析。

简 化框图 如下 : 图 1 H P E 5 5 0 1 B 原理图 B P E 5 5 0 0系 列测量系 统在计算机控制下完 成自 动测量， 性能可靠且操作 简便， 其中E 5 5 0 2 / 0 3 / 0 4系 统内 部含有下变 频器， 其测量范围 分别为 6 , 0 , 1 8 . 0 , 2 6 . 5 G H z ， 但 B 5 5 0 1 B测量范围仅为 5 0 k H z一1 . 6 G H z ,知何利用这一 系 统及我们现有的仪器设备测量徽波频率源的 相位噪声 是本文着重要讨论的 内容 . .徽波须率源相位噪声的浏r }I 当 测量微波信号源的 相位噪声时， 要找到低噪声的 微波频 率源作参考 信 号及在微波 频率上直接鉴 相是很困 难的， 通常 解决的办法 是利 用低噪声的下 变频器 将被测源的频率变至R F / I F 频 段， 这样就可以用 低噪声的 射频 信号源 作参考源和射频段的 鉴相器 这种方法即 为二次下变频法利 用这种方法测 量技术简 单， 可充分利 用射频段已 有的 相位噪声测量设备， 通过二次下变 换 将微波段的测量转化为 射频段的 测量， 避免了 在微波段调整技术的困 难，大 大降低了成本。

我们利用载波噪声测试器 H P 1 1 7 2 9 C的下变频功能， 将被测微波 频率下 变频至 5 - 1 2 8 0 M H z 频率范围内， 配合 H P E 5 5 0 1 B 完成对微波频率源的 相位噪 声测量.测量 框图知下: 6 4 似 H z 图 2微波源相噪测试原理图 实际工作中 我们选用低噪声 须率 综合器H P 8 6 6 2 A 作为参考源， _ 它 的 6 4 0 M H z 输出 具有优良 的相位噪声 特性， 将其作为H P 1 1 7 2 9 C 的参考抢入， H P 1 1 7 2 9 C 将被测 微波频率下变频至 5 M H z 一1 . 2 8 G H :范围内， 其愉出 信号与 H P 8 6 6 2 A 输出的 可调的5 M H z一1 . 2 8 G H z 信号 输入 到 H P E 5 5 0 1 B 的鉴相器内 进行鉴相， 利用E 5 5 0 1 B 的功能完 成对被测 微波 频率源相位噪声的测量. .浏试系 统噪声本底 通过对测量系统原理框图的分析可以看出，该测量系统的残余相位噪 声主要来源于 6 4 0 M H z参考信号，H P 1 1 7 2 9 C 5 - 1 2 8 0 M H :可调信号源 ( H P 8 6 6 2 A ) 及E 5 5 0 1 B系 统，因 此该系 统的 相位噪声本底可由 下式计算: ￡ 系 挽 二 其中: 1 0 l o g ( N x 1 0 1 11 3 0 , 1 0 t 2 / 1 0 + 1 0 L 3 / 1 0 t 1 p f 4 n 0 ) N二H P 1 1 7 2 9 所选的滤波器中心频率/ 6 4 0 M 滋 ￡ ， 二6 4 0 M H z 参 考信 号 的 绝 对 单 边带 相 位 噪 声 〔 d B c / H z ) # , =5 一1 2 8 0 M H z 可 调 信 号 ( H P 8 6 6 2 A ) 的 绝 对 单 边 带 相 位 噪声 ( d B c / H z ) ￡ 、 一H P 1 1 7 2 9 C 的 残 余 相 位 噪 声 ( d B c / H z ) ￡ 。

一E 5 5 0 1 B 的残余 相位噪声 ( d B c / H z ) 通过 对具 体数据的 分析与计算， 可以得到下列系 统本 底 ( d B c / H z ) : 频偏 1. 28 -3 . 2 G H z 3 .2 一 5 . 7 6 G H z 5 . 7 6 - 8 . 3 2 G H z 8 .3 2 一 1 0 . 8 8 G H z 1 0 . 习 8 - 1 3 . 4 4 G H z1 3 . 4 4-1 6 G H z 1 6 - 1 8 . 5 6 0 H . 1 H z- 5 3-4 7- 43 - 4 0-3 8一3 7-3 5 1 0 H z- 8 3-7 7 -7 3- 7 0- 6 8-6 7- 6 5 1 0 0 H z- 1 0 3-9 7 -9 3- 9 0- 8 8-8 7 - 8 5 l k H z - 1 1 5-1 0 9-1 0 5- 10 2 - 1 0 0-9 9- 9 7 I O k H z - 1 2 9-1 2 7-1 25 - 1 2 3- 1 2 2-1 2 1- 1 1 9 1 0 0 k H z - 1 3 0-1 3 0-1 29 - 1 2 9-1 2 8-1 2 7-1 2 7 该系 统可满 足一 般常用微波 信号源的相 位噪声测量. . 实浏结果 下面是我们用这种方法测得的实际结果.被测源为微波频率合成 H P 8 6 7 1 B ， 被测频 率为 1 0 . 0 4 4 G H z , H P 1 1 7 2 9 C 滤波器中心 频率选为 9 . 6 0 G H z , 参考源H P 8 6 6 2 A 频率选为4 4 4 M H z . 所测结果与H P 8 6 7 1 B所给指标相符。

8 6 7 1 B 1 0 .0 4 4 G H z , 1 1 7 2 9 C 8 6 6 2 a E F C HP E5 5 0 0 Ca r r 且 e r : 4 4 4 E+ 6 Hz 0 5 Fe b 1 99 9 1 4 : 2 7 : 1 4一1 4: 3 0 : 1 2 、一汽呵 -1砚-3碑-5-6办-8J冷101llllZll3ll4115ll6fl7I 1 0 0 1 K I O K L ( f )[ d B c / H z ] v s f[ H z ] O O K 1 M . 结论 利用 二次下变频法可将 H P E 5 5 0 1 B系 统的测 童频段扩展到 1 8 C H z ，本文 讨论的内 容仅仅是 H P E 5 5 0 1 B系 统在相位噪声测童中 应用的一个侧面， 但它 却是一个经济而实 用的方案， 有助于以小 的代价来对现有的 射频测量系统进 行改造，从而 拓宽测量频 段， E 5 5 0 1 B系 统是一个多功能的 相位噪声测量系 统，它的 性能， 应用及开发 还有待于 进一步深 入研究. 。