專利名稱：一種利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實現(xiàn)交調(diào)失真頻譜測量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實現(xiàn)交調(diào)失真頻譜測量的方法。
背景技術(shù)：
放大器和變頻器件等非線性 器件的測量是測試領(lǐng)域中的難點(diǎn)，這種器件的非線性特性導(dǎo)致在測量時產(chǎn)生大量的交調(diào)失真產(chǎn)物，其中三階、五階交調(diào)失真產(chǎn)物因為靠近基波頻率而對測試結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，其它階次產(chǎn)物對測量的最終結(jié)果也會產(chǎn)生一定的影響，如果可以直接觀察到被測器件的各階交調(diào)失真產(chǎn)物的頻譜特性，則可以方便用戶分析測量結(jié)果，評估產(chǎn)品的性能。目前的交調(diào)失真頻譜測量方法是利用程控方式控制兩臺儀表(一般為信號源)來產(chǎn)生雙音激勵信號，經(jīng)過一個外接合路裝置后輸入到被測件的輸入端，被測件輸出的信號接入頻譜分析儀表進(jìn)行分析并顯示交調(diào)頻譜測量結(jié)果。首先雙源的同步問題往往需要編程解決，而產(chǎn)生雙音信號還需要外接一個合路器，增加了用戶的負(fù)擔(dān)和測量的不確定性；其次測量點(diǎn)數(shù)多時需要花費(fèi)大量的時間；還有利用頻譜分析儀測量時無法得到用戶關(guān)心的S參數(shù)測量結(jié)果。當(dāng)兩個信號(雙音信號)進(jìn)入非線性被測器件時，因為被測件的非線性特性會產(chǎn)生大量的諧波和交調(diào)失真產(chǎn)物，尤其奇數(shù)階交調(diào)產(chǎn)物3階、5階、7階...因為離雙音輸入信號很近而難以被濾除，從而影響非線性器件的測試結(jié)果。觀察非線性器件的各級交調(diào)失真產(chǎn)物的頻譜可以方便用戶評估器件的指標(biāo)和特性。以往的交調(diào)頻譜測試，往往需要利用兩臺儀表來產(chǎn)生雙音信號,再通過一個外部信號合路裝置后進(jìn)入非線性被測件輸入端，最后利用一臺頻譜分析儀表來接收非線性器件的輸出信號，對交調(diào)失真頻譜進(jìn)行分析測量。然而這種方式因為需要多臺儀表所以測量起來十分繁瑣，又因為采用的儀表太多從而影響了測量精確度。本發(fā)明首次在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上實現(xiàn)了交調(diào)失真頻譜測量功能，它利用高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)置雙源和內(nèi)置信號合路器，無需外接其它測試儀表及測試裝置既可以方便的完成交調(diào)失真譜測量。本發(fā)明為用戶提供了一個簡便的操作界面，使用戶可像測量普通器件一樣，只要將被測件直接連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀端口即可得到交調(diào)失真測量結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實現(xiàn)交調(diào)失真頻譜測量的方法，本發(fā)明利用高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)置雙源和合路器特性，利用雙源產(chǎn)生的雙音信號對被測件進(jìn)行測量，同時在網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部設(shè)計一個交調(diào)頻譜分析模塊，對接收到的交調(diào)頻譜進(jìn)行分析，結(jié)果送屏幕顯示。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是一種利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實現(xiàn)交調(diào)失真頻譜測量的方法，所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀包括合路器、旁路開關(guān)、接收機(jī)、分析儀，利用高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)置高諧波抑制的雙源產(chǎn)生功率相等的雙音激勵信號，經(jīng)內(nèi)部合路器和旁路開關(guān)送分析儀測試端口輸出到被測件的輸入端，被測件的交調(diào)失真響應(yīng)信號輸入到分析儀的接收端口，此時分析儀的接收機(jī)工作在頻譜測量模式下，具體為首先設(shè)置分析儀的雙源輸出功率相等、頻率相差用戶指定量的固定的雙音信號，分析儀接收機(jī)則按照一定的步進(jìn)掃描用戶指定的頻率范圍，設(shè)置數(shù)字中頻處理模塊為頻譜分析模式，根據(jù)用戶設(shè)置的分辨率帶寬和掃描頻率范圍，系統(tǒng)根據(jù)頻率步進(jìn)小于三分之一分辨率帶寬的關(guān)系自動計算出測量所需的點(diǎn)數(shù)和步進(jìn)量，以保證整個掃描頻段內(nèi)的被測信號頻譜不丟失的被采樣處理，處理的最終結(jié)果根據(jù)用戶指定的格式進(jìn)行顯示。所述方法還包括設(shè)計一個頻譜分析插件，該頻譜分析插件按照傳統(tǒng)頻譜分析儀的指標(biāo)要求設(shè)計，它利用分析儀現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將下變頻之后的中頻數(shù)據(jù)經(jīng)過具有高選擇性的高斯濾波器后得到輸入信號的頻譜信息，因為鏡頻信號的存在會產(chǎn)生假中頻而導(dǎo)致系統(tǒng)得出錯誤的輸入信號頻譜信息，因此鏡頻的抑制是頻譜分析的一個重要指標(biāo)，設(shè)fLO為本振頻率，fin是待掃描的頻率，HF為中頻，fim表示鏡頻，它們之間的關(guān)系為fIF = fLO-fin(l), HF = fim-fL0(2)，如果將fLO偏移分辨率帶寬的一半，則(I)式和(2)式將相差一個分辨率帶寬，鏡頻產(chǎn)生的假中頻信號將被濾除，根據(jù)上述原理，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀的點(diǎn)平均特性，在一個掃描點(diǎn)上掃描不同的本振頻率，若兩次得到的頻譜都為有效值即大于基底噪聲，則可以判斷為有效的輸入信號，否則即為鏡頻頻譜。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀高諧波抑制性能的內(nèi)置雙源和合路器特性，只用一臺儀器即可以測量非線性器件的交調(diào)失真頻譜，去除了外置源本身引入的交調(diào)失真，同時編寫了高效的頻譜分析模塊，可以方便、快速、準(zhǔn)確的測量交調(diào)失真頻譜。


圖I是交調(diào)失真信號關(guān)系圖；圖2測量信號流程圖；圖3交調(diào)失真譜測量流程圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。本發(fā)明實施例包括目前的電子信息設(shè)備中有很多微波功率放大器、混頻器、倍頻器、振蕩器等非線性器件，在大功率狀態(tài)和復(fù)雜調(diào)制激勵下，由于有源器件存在的非線性特性會產(chǎn)生交調(diào)信號。如圖I所示，當(dāng)兩個雙音激勵信號和f2加到放大器等有源器件上后，有源器件的任何非
線性都會產(chǎn)生額外的頻率成分(fi+f2) + (2frf2) + (2f2-f\) + (3fr2f2) + (3f2-2f\) +......，
交調(diào)成分中也有24+1&、24+24等頻率相加成分，但由于這些成分離基波頻率很遠(yuǎn)很容易被抑制掉而不構(gòu)成危害，因此測試時主要關(guān)心的是頻率相減的交調(diào)成分。交調(diào)成分中奇數(shù)階交調(diào)成分，尤以3階、5階交調(diào)信號最容易對通信構(gòu)成干擾，影響最大，在載頻功率相同的條件下，交調(diào)階數(shù)越小，其失真信號越大，即產(chǎn)生的干擾越大，因此也是最為關(guān)注的。大功率條件下的交調(diào)失真不能用線性系統(tǒng)小信號的分析方法進(jìn)行分析和測試，因此需要一種觀察和分析非線性交調(diào)失真的測量方法。本發(fā)明利用高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)置高諧波抑制的雙源產(chǎn)生功率相等的雙音激勵信號，經(jīng)內(nèi)部合路器和旁路開關(guān)送分析儀測試端口輸出到被測件的輸入端，被測件的交調(diào)失真響應(yīng)信號輸入到分析儀的接收端口，如圖2所示。此時分析儀的接收機(jī)工作在頻譜測量模式下首先設(shè)置分析儀的雙源輸出功率相等、頻率相差用戶指定量的固定的雙音信號，分析儀接收機(jī)則按照一定的步進(jìn)掃描用戶指定的頻率范圍，設(shè)置數(shù)字中頻處理模塊為頻譜分析模式，根據(jù)用戶設(shè)置的分辨率帶寬和掃描頻率范圍，系統(tǒng)根據(jù)頻率步進(jìn)小于三分之一分辨率帶寬的關(guān)系自動計算出測量所需的點(diǎn)數(shù)和步進(jìn)量，以保證整個掃描頻段內(nèi)的被測信號頻譜不丟失的被采樣處理。處理的最終結(jié)果根據(jù)用戶指定的格式進(jìn)行顯示。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的數(shù)字中頻處理模塊也可以得到被測件的頻譜信息，但是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析儀的數(shù)字中頻濾波器因為測量速度和其他特殊測量要求導(dǎo)致濾波器的選擇性不高，為了達(dá)到傳統(tǒng)頻譜分析儀的處理效果本發(fā)明設(shè)計了一個頻譜分析插件，該頻譜分析插件按照傳統(tǒng)頻譜分析儀的指標(biāo)要求設(shè)計，它利用分析儀現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將下變頻之后的中 頻數(shù)據(jù)經(jīng)過具有高選擇性的高斯濾波器后得到輸入信號的頻譜信息。因為鏡頻信號的存在會產(chǎn)生假中頻而導(dǎo)致系統(tǒng)得出錯誤的輸入信號頻譜信息，因此鏡頻的抑制是頻譜分析的一個重要指標(biāo)，設(shè)為本振頻率，fin是待掃描的頻率，F(xiàn)if為中頻，fim表示鏡頻，它們之間的關(guān)系為fIF = furfin(l)，fIF = Am-U⑵，如果將偏移分辨率帶寬的一半，則⑴式和
(2)式將相差一個分辨率帶寬，鏡頻產(chǎn)生的假中頻信號將被濾除。本發(fā)明根據(jù)上述原理，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀的點(diǎn)平均特性，在一個掃描點(diǎn)上掃描不同的本振頻率，若兩次得到的頻譜都為有效值(大于基底噪聲)則可以判斷為有效的輸入信號，否則即為鏡頻頻譜。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實現(xiàn)交調(diào)失真頻譜測量的方法，所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀包括合路器、旁路開關(guān)、接收機(jī)、分析儀，其特征在于，利用高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)置高諧波抑制的雙源產(chǎn)生功率相等的雙音激勵信號，經(jīng)內(nèi)部合路器和旁路開關(guān)送分析儀測試端口輸出到被測件的輸入端，被測件的交調(diào)失真響應(yīng)信號輸入到分析儀的接收端口，此時分析儀的接收機(jī)工作在頻譜測量模式下，具體為首先設(shè)置分析儀的雙源輸出功率相等、頻率相差用戶指定量的固定的雙音信號，分析儀接收機(jī)則按照一定的步進(jìn)掃描用戶指定的頻率范圍，設(shè)置數(shù)字中頻處理模塊為頻譜分析模式，根據(jù)用戶設(shè)置的分辨率帶寬和掃描頻率范圍，系統(tǒng)根據(jù)頻率步進(jìn)小于三分之一分辨率帶寬的關(guān)系自動計算出測量所需的點(diǎn)數(shù)和步進(jìn)量，以保證整個掃描頻段內(nèi)的被測信號頻譜不丟失的被采樣處理，處理的最終結(jié)果根據(jù)用戶指定的格式進(jìn)行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法還包括設(shè)計一個頻譜分析插件，該頻譜分析插件按照傳統(tǒng)頻譜分析儀的指標(biāo)要求設(shè)計，它利用分析儀現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將下變頻之后的中頻數(shù)據(jù)經(jīng)過具有高選擇性的高斯濾波器后得到輸入信號的頻譜信息，因為鏡頻信號的存在會產(chǎn)生假中頻而導(dǎo)致系統(tǒng)得出錯誤的輸入信號頻譜信息，因此鏡頻的抑制是頻譜分析的一個重要指標(biāo)，設(shè)乙為本振頻率，fin是待掃描的頻率，fIF為中頻，fiffl表示鏡頻，它們之間的關(guān)系為fIF = fL0-fin(l)，fiF = fim-f^(2)，如果將偏移分辨率帶寬的一半，則(I)式和(2)式將相差一個分辨率帶寬，鏡頻產(chǎn)生的假中頻信號將被濾除，根據(jù)上述原理，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀的點(diǎn)平均特性，在一個掃描點(diǎn)上掃描不同的本振頻率，若兩次得到的頻譜都為有效值即大于基底噪聲，則可以判斷為有效的輸入信號，否則即為鏡頻頻譜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實現(xiàn)交調(diào)失真頻譜測量的方法是利用高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)置雙源、合路器特性，由網(wǎng)絡(luò)分析儀產(chǎn)生測量交調(diào)失真的雙音激勵信號，同時編寫一個頻譜分析插件，利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)交調(diào)失真頻譜分析功能。本發(fā)明只用一臺儀器即可以測量非線性器件的交調(diào)失真頻譜，去除了外置源本身引入的交調(diào)失真，同時編寫了高效的頻譜分析模塊，可以方便、快速、準(zhǔn)確的測量交調(diào)失真頻譜。
文檔編號G01R23/20GK102749513SQ201210222249
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者劉丹, 李明太, 李樹彪, 趙學(xué)強(qiáng), 趙立軍, 郭永瑞 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所