一种噪声负反馈方法.pdf

本发明涉及一种用于改善信号相位噪声谱的噪声负反馈方法，该方法能广泛的应用于微波、特高频、甚高频等频段电路中信号相位噪声谱的改善。
    目前在微波频段改善信号相位噪声谱常采用各种无源稳频法，即一般的腔体稳频，它不仅是窄频带的，而且是仅限于对微波段高端应用的振荡器的直接作用。也有用组成反馈环路方法，例如美国《电子学进展》杂志1975年夏季17卷第2本第34至41页，题为连续波（CW）雷达文中〔Electronics Progrcos Summer 1975 VOl XⅦ NO2 P34-41“cantinuous wave（cw）Radar”〕介绍一种采用腔体组成电桥，经变频系统后解调，再使解调的噪声反馈到调制器的方案，这种方法结构调试都很复杂，制作成本高，而且是属于窄频带应用，因此使用场合受到很大的限制。

    本发明的目的是提供一种既能适用于微波频段，又能适用于特高频、甚高频频段的噪声负反馈方法，用来改善信号相位噪声谱，这种方法结构简单，灵活实用，调试制作方便，既可设计成通用的、又能设计成专用的噪声负反馈装置，用此方法对改善信号相位噪声谱具有明显效果。

    本发明是这样实现的：它由信号发生器SG，二个信号处理器SP1、SP2构成的电路组成，同时在电路中还由调相器PM、方向耦合器DC、信号处理器SP3、鉴频器DF、低噪声放大器LNA、增益调整器GA组成噪声负反馈环路，其中信号发生器SG输出端与信号处理器SP1输入端连接，信号发生器SG产生固定的振荡频率信号，信号处理器SP1可以是倍频器、分频器、混频器、放大器、锁相环等整部件，根据系统实际需要，对信号发生器SG产生的振荡频率选择不同的信号处理器SP1整部件进行信号处理。信号处理器SP1和增益调整器GA的输出端分别与调相器PM的二个输入端连接，增益调整器GA的输出信号是解调后的调频噪声反馈信号。调相器PM地输出端与信号处理器SP2输入端连接，同样，信号处理器SP2可以由放大器、剖频器或混频器等整部件组成，根据系统实际情况选择不同的信号处理方式。信号处理器SP2输出端与方向耦合器DC输入端连接，方向耦合器DC对输入信号进行分路输出，一路由输出端out对噪声谱改善后的信号作输出，另一路输出端与信号处理器SP3输入端连接，信号处理器SP3的输出端与鉴频器DF输入端连接，信号处理器SP3对输入信号进行放大、倍频等信号处理，其信号处理方式选择由鉴频器DF的工作频率决定。鉴频器DF的输出端与低噪声放大器LNA输入端连接，低噪声放大器LNA输出端与增益调整器GA输入端连接，构成一个噪声负反馈电路，所谓负反馈就是利用调相器PM的调相作用，当调整系统中的相位及幅度后，使反馈的噪声信号减小原信号中的相位噪声分量。低噪声放大器LNA对鉴频器DF的输入信号进行放大，它的输出实际上就是信号调频噪声的解调信号，由输出监测端Dis监视其噪声谱变化，增益调整器GA用来调节反馈增益量大小。

    本发明当鉴频器频率在1千赫芝至6千赫芝范围的宽带应用时，可采用延时线型。在发明构成的电路中，增益调整器GA采用电位器型器件，可任意调节反馈增益量，使工作稳定不产生自激。

    本发明结构简单，调试制作方便，设计灵活实用，既可制作成专用型、又可制作成通用型的噪声负反馈装置，成本低，并既可适用于微波频段，又可适用于特高频、甚高频频段。本发明方法研制的装置可应用于雷达、通讯等设备中，对提高测量精度、作用距离和增加通信容量，提高信噪比，降低误码率等指标起着重大作用，因此是一种实用的改善噪声谱的方法。

    以下结合附图对本发明作详细描述。

    图1是本发明实施例的原理方块图，它由信号发生器SG、二个信号处理器SP1、SP2构成的电路组成，同时在电路中还由调相器PM、方向耦合器DC、信号处理器SP3、鉴频器DF、低噪声放大器LNA、增益调整器GA组成噪声负反馈环路。其中信号发生器SG产生固定振荡频率信号，其振荡频率根据所要应用的系统或设备要求选择，信号发生器SG的输出端与信号处理器SP1输入端连接，信号处理器SP1可以是倍频器，或分频器、混频器、放大器、锁相环等部件，根据信号发生器SG产生的振荡频率高低和系统实际需要选择不同的信号处理器SP1整部件。信号处理器SP1和增益调整器GA的输出端分别与调相器PM的二个输入端连接，增益调整器GA输出的信号是解调后调频噪声的反馈信号，应调整此反馈信号相位使产生负反馈，即对输入到调相器PM的信号相位噪声有抵消作用，调整增益调整器GA的反馈量，使其反馈噪声尽可能大，以便有较大抵消作用，但又不能太大，以免系统产生自激。调相器PM的输出端与信号处理器SP2的输入端连接，信号处理器SP2可以采用放大器或倍频器、混频器等信号处理整部件，主要根据调相器PM的工作频率及被改善系统的结构选择不同的信号处理器SP2整部件，系统在实际应用中，根据调相器PM工作频率，信号处理器SP1    SP2二者或二者之一可灵活设计决定是否采用。信号处理器SP2输出端与方向耦合器DC输入端连接，方向耦合器DC对输入信号进行分路输出，一路由输出端out对噪声谱改善后的信号输出至所要应用的系统和设备中，另一路输出端与信号处理器SP3输入端连接信号处理器SP3对输入信号进行放大、或倍频等信号处理，其选择信号处理方式取决于鉴频器DF的工作频率，例如当鉴频器DF的工作频率高于方向耦合器DC的输出信号频率时，则信号处理器SP3采用倍频器，所以当方向耦合器DC的输出信号频率与鉴频器DF的工作频率一致时，可不用信号处理器SP3。信号处理器SP3的输出端与鉴频器DF输入端连接，当鉴频器DF频率在1千赫芝至6千赫芝范围的宽带应用时，鉴频器DF可采用延时线型，以适用于宽频段场合应用，在窄带应用时，本发明可采用任意型式鉴频器DF。鉴频器DF的输出端与低噪声放大器LNA输入端连接，低噪声放大器LNA输出端与增益调整器GA输入端连接，低噪声放大器LNA其通带根据需改善噪声谱的基带范围确定，增益在实施例中一般采用75db左右，低噪声放大器LNA的输出实际上就是信号中调频噪声解调后的噪声信号，由输出监测端Dis可监视其噪声谱变化，如可以采用基带（低频）频谱仪监视噪声谱变化，增益控制器GA用来调反馈增益量大小，一般采用电位器型的器件，实施例中采用100千欧姆的电位器作增益控制，调到工作稳定，不产生自激的适当范围。本实施例可达到改善10db量级的信号相位噪声谱。