一種超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置，該測量裝置包括第一功分器(2)、分頻器(3)、第一低通濾波器(4)、相位噪聲測試儀(5)、參考源(6)、混頻器(7)、第二低通濾波器(8)、第二功分器(9)、第一放大器(10)、第二放大器(11)、頻率計數(shù)器(12)和計算機(13)。本發(fā)明的測量裝置能夠用于測量超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度。與現(xiàn)有技術的頻率穩(wěn)定度的測量裝置相比，本發(fā)明的測量裝置的測量分辨率明顯提高，其能夠測量的頻率穩(wěn)定度提高2個數(shù)量級。
【專利說明】一種超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及頻率穩(wěn)定度的測量裝置【技術領域】，特別涉及一種超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置。
【背景技術】
[0002]超導穩(wěn)頻振蕩器具有極高的短期頻率穩(wěn)定度，其頻率穩(wěn)定度可以達到10_15至10_16量級，遠遠超過了氫、銣、銫等傳統(tǒng)原子鐘。超導穩(wěn)頻振蕩器廣泛應用于空間航行、全球定位導航、重力及相對論物理學等各個領域。
[0003]按照觀測域的不同，頻率穩(wěn)定度分為時域頻率穩(wěn)定度(簡稱為頻率穩(wěn)定度)和頻域頻率穩(wěn)定度(簡稱為相位噪聲)。頻率穩(wěn)定度是指由于頻率源內部噪聲引起的頻率取樣值的隨機起伏，是描述平均頻率隨機變化的量，只能用統(tǒng)計的方法，即用各種方差來表示頻率穩(wěn)定度；相位噪聲是指由于頻率源內部噪聲引起的頻率源輸出頻率或輸出相位的隨機起伏，通常用各種譜密度來表征相位噪聲。隨著雷達、通信等高科技的發(fā)展，頻率穩(wěn)定度和相位噪聲逐漸成為系統(tǒng)性能的限制性因素。
[0004]現(xiàn)有技術中，常用的測量頻率穩(wěn)定度方法為頻差倍增測頻法、雙混頻時差法、差拍法、直接頻譜法和相位檢波器法，這些方法操作簡單，使用方便。但是，上述方法的短期測量分辨率最高只達到1*10_13/τ，其中τ為采樣時間，且τ小于Is。然而，超導穩(wěn)頻振蕩器等高穩(wěn)定頻率源的短期頻率穩(wěn)定度可達到10_15量級?，F(xiàn)有技術的頻率穩(wěn)定度的計量測試裝置無法滿足超導穩(wěn)頻振蕩器的需求，即無法實現(xiàn)超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量。因此，非常需要一種用于測量超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的裝置。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置。
[0006]本發(fā)明提供的超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置包括:
[0007]第一功分器，用于按照能量均分的方式將來自所述超導穩(wěn)頻振蕩器的源待測信號分為兩路分待測信號并將該兩路分待測信號分別發(fā)送至分頻器和混頻器；
[0008]分頻器，用于將來自所述第一功分器的一路待測分信號的頻率降低為小于或等于400MHz并將頻率降低后的待測分信號發(fā)送至第一低通濾波器；
[0009]第一低通濾波器，用于對來自所述分頻器的待測分信號進行濾波處理以去除其中頻率大于400MHz的信號并將濾波處理后的信號發(fā)送至相位噪聲測試儀；
[0010]參考源，用于向混頻器發(fā)送參考信號；
[0011 ] 混頻器，用于將來自所述第一功分器的分待測信號和來自所述參考源的參考信號進行混頻并將混頻后的信號發(fā)送至第二低通濾波器；
[0012]第二低通濾波器，用于對混頻后的信號進行濾波處理以去除其中頻率大于400MHz的信號并將濾波處理后的信號發(fā)送至第二功分器；[0013]第二功分器，用于按照能量均分的方式將來自第二低通濾波器的濾波處理后的信號分為兩路信號并將該兩路信號分別發(fā)送至第一放大器和第二放大器；
[0014]第一放大器，用于將來自所述第二功分器的信號放大并將放大后的信號發(fā)送至相位噪聲測試儀；
[0015]相位噪聲測試儀，用于測量超導穩(wěn)頻振蕩器的相位噪聲；
[0016]第二放大器，用于將來自第二功分器的信號放大并將放大后的信號發(fā)送至頻率計數(shù)器；
[0017]頻率計數(shù)器，用于分別在多個時間段內獲得來自所述第二放大器的信號的每一個時間段內的頻率平均值并將獲得的所有的頻率平均值發(fā)送至計算機；以及
[0018]計算機，用于根據來自所述頻率計數(shù)器的所有的頻率平均值獲得超導穩(wěn)頻振蕩器I輸出的源待測信號的頻率穩(wěn)定度；
[0019]所述第一功分器和所述第二功分器各有兩個輸出端，所述混頻器和所述相位噪聲測試儀各有兩個輸入端；
[0020]所述第一功分器的輸入端與超導穩(wěn)頻振蕩器電連接；所述第一功分器的一個輸出端依次與所述分頻器和所述第一低通濾波器電連接，所述第一低通濾波器與所述相位噪聲測試儀的一個輸入端電連接，所述第一功分器的另一個輸出端與所述混頻器的一個輸入端電連接；所述參考源與所述混頻器的另一個輸入端電連接；所述混頻器的輸出端與所述第二低通濾波器電連接，所述第二低通濾波器與所述第二功分器的輸入端電連接；所述第二功分器的一個輸出端與所述第一放大器電連接，所述第一放大器與所述相位噪聲測試儀的另一個輸入端電連接；所述第二功分器的另一個輸出端依次與所述第二放大器、所述頻率計數(shù)器和所述計算機電連接。
[0021]優(yōu)選地，所述第一功分器輸出的每一路分待測信號的能量為所述源待測信號的能量的二分之一，且每一路分待測信號的除能量外的參數(shù)與所述源待測信號相同。
[0022]優(yōu)選地，所述參考信號的頻率比所述源待測信號的頻率低1-200MHZ。
[0023]優(yōu)選地，所述第二功分器輸出的每一路信號的能量為來自所述第二低通濾波器的濾波處理后的信號的能量的二分之一，且每一路信號的除能量外的參數(shù)與來自所述第二低通濾波器的濾波處理后的信號相同。
[0024]優(yōu)選地，所述相位噪聲測試儀的每一路輸入信號的頻率為1ΜΗζ-400ΜΗζ。
[0025]優(yōu)選地，所述相位噪聲測試儀的每一路輸入信號的輸入功率為3_17dBm。
[0026]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0027](I)本發(fā)明的測量裝置能夠用于測量超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度。
[0028](2)與現(xiàn)有技術的頻率穩(wěn)定度的測量裝置相比，本發(fā)明的測量裝置的測量分辨率明顯提高，其能夠測量的頻率穩(wěn)定度提高2個數(shù)量級。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明實施例提供的超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】[0030]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明的
【發(fā)明內容】
作進一步的描述。
[0031]如圖1所示，本實施例提供的超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置包括第一功分器2、分頻器3、第一低通濾波器4、相位噪聲測試儀5、參考源6、混頻器7、第二低通濾波器8、第二功分器9、第一放大器10、第二放大器11、頻率計數(shù)器12和計算機13。其中，第一功分器2和第二功分器9各有兩個輸出端，混頻器7和相位噪聲測試儀5各有兩個輸入端。
[0032]第一功分器2的輸入端與超導穩(wěn)頻振蕩器I電連接；第一功分器2的一個輸出端依次與分頻器3和第一低通濾波器4電連接，第一低通濾波器4與相位噪聲測試儀5的一個輸入端電連接，第一功分器2的另一個輸出端與混頻器7的一個輸入端電連接；參考源6與混頻器7的另一個輸入端電連接；混頻器7的輸出端與第二低通濾波器8電連接，第二低通濾波器8與第二功分器9的輸入端電連接；第二功分器9的一個輸出端與第一放大器10電連接，第一放大器10與相位噪聲測試儀5的另一個輸入端電連接；第二功分器9的另一個輸出端依次與第二放大器11、頻率計數(shù)器12和計算機13電連接。
[0033]超導穩(wěn)頻振蕩器I向第一功分器2輸出頻率為4.5GHz的源待測信號，且該源待測信號的頻率穩(wěn)定度為10_14至10_16量級。在本實施例中，超導穩(wěn)頻振蕩器I的輸出功率大于9dBm。第一功分器2用于按照能量均分的方式將來自超導穩(wěn)頻振蕩器I的源待測信號分為兩路分待測信號并將該兩路分待測信號分別發(fā)送至分頻器3和混頻器7。換言之，第一功分器2輸出的每一路分待測信號的能量為源待測信號的能量的二分之一，且每一路分待測信號的除能量外的參數(shù)與源待測信號相同。分頻器3用于將來自第一功分器2的一路待測分信號的頻率降低為小于或等于400MHz并將頻率降低后的待測分信號發(fā)送至第一低通濾波器4。第一低通濾波器4用于對來自分頻器3的待測分信號進行濾波處理以去除其中頻率大于400MHz的信號并將濾波處理后的信號發(fā)送至相位噪聲測試儀5。相位噪聲測試儀5用于測量超導穩(wěn)頻振蕩器I的相位噪聲。相位噪聲測試儀5的每一路輸入信號的頻率為IMHz-400MHz，相位噪聲測試儀5的每一路輸入信號的輸入功率為3_17dBm。
[0034]參考源6用于向混頻器7發(fā)送參考信號，且參考信號的頻率比源待測信號的頻率低1-200MHZ?；祛l器7用于將來自第一功分器2的分待測信號和來自參考源6的參考信號進行混頻并將混頻后的信號發(fā)送至第二低通濾波器8。第二低通濾波器8用于對混頻后的信號進行濾波處理以去除其中頻率大于400MHz的信號并將濾波處理后的信號發(fā)送至第二功分器9。第二功分器9用于按照能量均分的方式將來自第二低通濾波器8的濾波處理后的信號分為兩路信號并將該兩路信號分別發(fā)送至第一放大器10和第二放大器11。換言之，第二功分器9輸出的每一路信號的能量為來自第二低通濾波器8的濾波處理后的信號的能量的二分之一，且每一路信號的除能量外的參數(shù)與來自第二低通濾波器8的濾波處理后的信號相同。第一放大器10用于將來自第二功分器9的信號放大并將放大后的信號發(fā)送至相位噪聲測試儀5。第二放大器11用于將來自第二功分器9的信號放大并將放大后的信號發(fā)送至頻率計數(shù)器12。頻率計數(shù)器12用于分別在多個時間段內獲得來自第二放大器11的信號的每一個時間段內的頻率平均值并將獲得的所有的頻率平均值發(fā)送至計算機13。計算機13用于根據來自頻率計數(shù)器12的所有的頻率平均值獲得超導穩(wěn)頻振蕩器I輸出的源待測信號的頻率穩(wěn)定度。
[0035]應當理解，以上借助優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術方案進行的詳細說明是示意性的而非限制性的。本領域的普通技術人員在閱讀本發(fā)明說明書的基礎上可以對各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置，其特征在于，該測量裝置包括: 第一功分器(2)，用于按照能量均分的方式將來自所述超導穩(wěn)頻振蕩器(I)的源待測信號分為兩路分待測信號并將該兩路分待測信號分別發(fā)送至分頻器(3)和混頻器(7)；分頻器(3)，用于將來自所述第一功分器(2)的一路待測分信號的頻率降低為小于或等于400MHz并將頻率降低后的待測分信號發(fā)送至第一低通濾波器(4)； 第一低通濾波器(4)，用于對來自所述分頻器(3)的待測分信號進行濾波處理以去除其中頻率大于400MHz的信號并將濾波處理后的信號發(fā)送至相位噪聲測試儀(5)； 參考源出)，用于向混頻器(7)發(fā)送參考信號； 混頻器(7)，用于將來自所述第一功分器(2)的分待測信號和來自所述參考源(6)的參考信號進行混頻并將混頻后的信號發(fā)送至第二低通濾波器(8)； 第二低通濾波器(8)，用于對混頻后的信號進行濾波處理以去除其中頻率大于400MHz的信號并將濾波處理后的信號發(fā)送至第二功分器(9)； 第二功分器(9)，用于按照能量均分的方式將來自第二低通濾波器(8)的濾波處理后的信號分為兩路信號并將該 兩路信號分別發(fā)送至第一放大器(10)和第二放大器(11)；第一放大器(10)，用于將來自所述第二功分器(9)的信號放大并將放大后的信號發(fā)送至相位噪聲測試儀(5)； 相位噪聲測試儀(5)，用于測量超導穩(wěn)頻振蕩器(I)的相位噪聲； 第二放大器(11)，用于將來自第二功分器(9)的信號放大并將放大后的信號發(fā)送至頻率計數(shù)器(12)； 頻率計數(shù)器(12)，用于分別在多個時間段內獲得來自所述第二放大器(11)的信號的每一個時間段內的頻率平均值并將獲得的所有的頻率平均值發(fā)送至計算機(13);以及計算機(13)，用于根據來自所述頻率計數(shù)器(12)的所有的頻率平均值獲得超導穩(wěn)頻振蕩器(I)輸出的源待測信號的頻率穩(wěn)定度； 所述第一功分器(2)和所述第二功分器(9)各有兩個輸出端，所述混頻器(7)和所述相位噪聲測試儀(5)各有兩個輸入端； 所述第一功分器(2)的輸入端與超導穩(wěn)頻振蕩器(I)電連接；所述第一功分器(2)的一個輸出端依次與所述分頻器(3)和所述第一低通濾波器(4)電連接，所述第一低通濾波器(4)與所述相位噪聲測試儀(5)的一個輸入端電連接,所述第一功分器(2)的另一個輸出端與所述混頻器(7)的一個輸入端電連接；所述參考源(6)與所述混頻器(7)的另一個輸入端電連接；所述混頻器(7)的輸出端與所述第二低通濾波器(8)電連接，所述第二低通濾波器(8)與所述第二功分器(9)的輸入端電連接；所述第二功分器(9)的一個輸出端與所述第一放大器(10)電連接，所述第一放大器(10)與所述相位噪聲測試儀(5)的另一個輸入端電連接；所述第二功分器(9)的另一個輸出端依次與所述第二放大器(11)、所述頻率計數(shù)器(12)和所述計算機(13)電連接。
2.根據權利要求1所述的超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置，其特征在于，所述第一功分器(2)輸出的每一路分待測信號的能量為所述源待測信號的能量的二分之一，且每一路分待測信號的除能量外的參數(shù)與所述源待測信號相同。
3.根據權利要求1所述的超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置，其特征在于，所述參考信號的頻率比所述源待測信號的頻率低1-200MHZ。
4.根據權利要求1所述的超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置，其特征在于，所述第二功分器(9)輸出的每一路信號的能量為來自所述第二低通濾波器(8)的濾波處理后的信號的能量的二分之一，且每一路信號的除能量外的參數(shù)與來自所述第二低通濾波器(8)的濾波處理后的信號相同。
5.根據權利要求1所述的超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置，其特征在于，所述相位噪聲測試儀(5)的每一路輸入信號的頻率為IMHz-400MHz。
6.根據權利要求1所述的超導穩(wěn)頻振蕩器的頻率穩(wěn)定度的測量裝置，其特征在于，所述相位噪聲測試儀(5)的每.一路輸入信號的輸入功率為3-17dBm。
【文檔編號】G01R31/00GK103472330SQ201310418373
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權日:2013年9月13日
【發(fā)明者】王暖讓, 崔永順, 楊仁福, 年豐, 高連山 申請人:北京無線電計量測試研究所