超低相位噪聲是對雷達測試設備的一個普遍要求，在航空、航天領(lǐng)域雷達信號多為脈沖體制，而脈寬和脈沖重復頻率直接影響到雷達測距和測速的分辨率，如預警雷達需要長脈寬和低脈沖重復頻率的信號；而脈沖多普勒體制雷達(PD雷達)則需要窄脈寬和高脈沖重復頻率的信號。如何準確測量不同脈寬和不同脈沖重復頻率下脈沖信號的相位噪聲顯得越來越迫切。過去，脈沖信號相位噪聲測試系統(tǒng)非常復雜和昂貴，而且需要把參考脈沖源和被測源進行同步，另外測量不同脈寬和不同脈沖重復頻率下相位噪聲的能力受限于PRF濾波器的個數(shù)。現(xiàn)在這種情況已成為歷史，帶R&S FSWP-K4選項的R&S FSWP能夠一鍵式完成這些測量，它能夠記錄信號，自動計算所有參數(shù)，比如脈沖重復頻率、脈沖寬度，自動構(gòu)建PRF數(shù)字濾波器；解調(diào)信號并顯示相位噪聲和幅度噪聲，最大偏置頻率范圍和測量校準自動進行，工程師不需要擔心是否正確設置了正確的參數(shù)。在任何情況下，工程師可以定義脈沖門參數(shù)來避免脈沖沿的瞬態(tài)特性給測試結(jié)果帶來影響并從而提高靈敏度。同樣還可以使用互相關(guān)技術(shù)來測量相位噪聲較好的信號源，目的是為了補償由于脈沖調(diào)制帶來信號靈敏度的降低。

下面的方程1描述了期望達到的動態(tài)范圍的提高量：

ΔL = 5·log(n)         [1]

ΔL: 通過互相關(guān)技術(shù)相位噪聲靈敏度的提高量(單位dB)

n: 互相關(guān)的次數(shù)

舉個例子,如果互相關(guān)的次數(shù)為10,相位噪聲的靈敏度提高5dB.

1、理論分析

產(chǎn)生脈沖調(diào)制信號的通用方法是使用信號源來持續(xù)不斷對載波和脈沖波形進行幅度調(diào)制，在進行調(diào)制之前，先介紹幾個脈沖的標準術(shù)語，圖1是脈沖信號的波形，表1表示脈沖信號幾個主要參數(shù)。

圖1、脈沖波形圖

表1、脈沖信號的標準術(shù)語

除了知道脈沖信號的時域特性外，脈沖信號的頻域特性也是非常重要的，由調(diào)幅原理可知道，產(chǎn)生調(diào)幅信號是通過載波和調(diào)制信號相乘來實現(xiàn)，而信號在時域的相乘等于信號在頻域的卷積。當號信號被脈沖調(diào)制后，信號的頻率譜密度會發(fā)生變化，圖2為經(jīng)脈沖調(diào)制后的頻率譜。頻率譜特性按脈沖重復頻率PRF(pulse Repetition Frequency)為等間隔的離散頻譜， 頻譜形狀為sinx/x幸格函數(shù)。脈寬的倒數(shù)為過零點的位置。

圖2、連續(xù)波經(jīng)脈沖調(diào)制后的功率譜

1.1 脈寬和脈沖重復頻率對相位噪聲的影響

下圖水平位置表示脈沖重復頻率PRF保持不變，而改變脈沖寬度τ脈沖頻率譜的變化情況，垂直位置表示脈沖寬度τ保持不變，而改變脈沖重復頻率PRF脈沖頻率譜的變化情況。