脉冲调制信号相位噪声数学模型和测量方法研究

摘要

相位噪声是描述频率源频域短期稳定度的重要指标，随着雷达技术的飞速发展，对频率源稳定度要求越来越高，相位噪声作为衡量雷达性能的重要因素，准确测量相位噪声十分重要。本文研究发现，连续波信号相位噪声测量方法中鉴相法与幂律模型在近载波频段都不能准确测量相位噪声，本文分别对这两种测量模式提出补偿方法和改善模型，从而解决近载波频段测量不准确的问题。雷达发射的是脉冲调制信号，与连续波信号不同，脉冲调制信号相位噪声测量难度更大，因此本文提出脉冲调制信号相位噪声的数学模型，解决脉冲调制信号相位噪声的测量难题。本文主要研究点有： （1）通过鉴相法测量相位噪声的仿真实验发现，测量的相位噪声在近载波段被衰减（低频缺损问题）。对鉴相法测量电路的组成与测量原理进行分析，研究了低频缺损问题产生的机理，提出合适的补偿方法，通过实验验证，本文提出的方法可以有效补偿低频缺损问题，提高鉴相法的近载波段测量性能，扩展鉴相法的相位噪声边带测量能力。 （2）基于幂律数学模型测量相位噪声的实验研究发现，幂律数学模型不能很好地拟合临近载波段（距中心频率约1Hz以内）相位噪声。本文建立一种新的数学模型，测量近载波段相位噪声，与幂律数学模型结合实现相位噪声的分段测量，改善了临近载波段相位噪声的测量性能，提高数学模型测量相位噪声带宽，为近载波段相位噪声测量难的问题提供新的解决办法。 （3）通过仿真实验产生脉冲调制信号，针对载波信号经过脉冲调制后相位噪声产生的边带混叠、周期性杂散等一系列问题，进行深入分析研究，建立脉冲调制信号相位噪声数学模型。利用数学模型测量脉冲调制信号相位噪声，并进一步利用数学模型拟合方法测量载波信号相位噪声，最后通过实验验证本文研究的数学模型对脉冲调制信号相位噪声测量的真实性和有效性，为低成本测量脉冲调制信号相位噪声提供可行方案，并且解决雷达在工作状态下无法测量频率源信号相位噪声的问题。

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