專利名稱：基于多音激勵(lì)階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器的網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量互調(diào)譜線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種互調(diào)譜線的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
基于階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器在正弦波激勵(lì)下輸出的脈沖序列具有顯著的頻域諧波非線性，可為非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(NVNA, Nonlinear Vector Network Analyzer)和LSNA等非線性網(wǎng)絡(luò)測(cè)量平臺(tái)提供有效的諧波相位參考信號(hào)?；陔A躍恢復(fù)二極管(SRD，Step Recovery Diode))脈沖發(fā)生器的傳統(tǒng)相位參考都工作在單音正弦激勵(lì)下的諧波模式，在保證有效諧波帶寬的同時(shí)無(wú)法提供精細(xì)的頻譜分辨率，僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)寬帶諧波信號(hào)的相位測(cè)量，無(wú)法滿足對(duì)窄帶調(diào)制信號(hào)的相位測(cè)試需求。
目前為止，所有的相位參考設(shè)計(jì)都是基于諧波方案，均面臨著諧波方式中由“最高可利用諧波次數(shù)”導(dǎo)致的“帶寬與分辨率之間的矛盾”，即在確定帶寬的情況下不能無(wú)限地提高頻譜分辨率?；趩我艏?lì)的SRD脈沖發(fā)生器的諧波相位參考的頻譜分辨率受到SRD物理特性的制約，一方面，單音激勵(lì)信號(hào)的頻率需要控制在一定范圍才能保證理想的階躍恢復(fù)效果。另一方面，激勵(lì)功率的上限決定了各諧波分量的最大值，相當(dāng)于限制了可為NVNA利用的最高諧波次數(shù)和帶寬。因此，對(duì)于譜線頻率間隔為MHz以下、載波及其諧波頻率在百M(fèi)Hz甚至GHz以上的復(fù)雜調(diào)制信號(hào)的測(cè)量，基于SRD的NVNA諧波相位參考難以達(dá)到要求，無(wú)法在各次諧波頻點(diǎn)附近提供數(shù)量與分辨率均可控制的互調(diào)譜線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有基于單音激勵(lì)的SRD脈沖發(fā)生器的諧波相位參考無(wú)法在各次諧波頻點(diǎn)附近提供數(shù)量與分辨率均可控制的互調(diào)譜線的問(wèn)題。而提供的基于多音激勵(lì)階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器的網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量互調(diào)譜線的方法?；诙嘁艏?lì)階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器的網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量互調(diào)譜線的方法，所述測(cè)量方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟為步驟一、基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器的信號(hào)輸出端與非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位參考信號(hào)輸入端相連；步驟二、基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器的激勵(lì)信號(hào)輸入端與多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器的激勵(lì)信號(hào)輸出端相連；步驟三、設(shè)置多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器中多音激勵(lì)的音數(shù)η、中心頻率f和頻率間隔Δ f，所述中心頻率設(shè)置為f的整數(shù)倍，設(shè)置頻率間隔為Λ f的整數(shù)倍，根據(jù)所需測(cè)量信號(hào)所需分辨率的大小設(shè)置頻率間隔；步驟四、開啟多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器，在基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器上處于包絡(luò)不同位置的正弦載波周期均生成一個(gè)和當(dāng)前幅度相對(duì)應(yīng)的窄脈沖，所有窄脈沖周期性排列在一起，具備了不同的頻譜成分，在時(shí)域上實(shí)現(xiàn)了能量的局部集中，在頻域上則完成了能量從基波到各次諧波的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而獲得諧波、互調(diào)譜線；步驟五、根據(jù)所需測(cè)量信號(hào)的屬性設(shè)置非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量頻點(diǎn)，即起始頻率fstart=中心頻率-(n_l)+2X步進(jìn)頻率,終止頻率fstop=中心頻率+ (n_l)+2X步進(jìn)頻率；n為η音的調(diào)制信號(hào)；步驟六、按照基于階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器的校準(zhǔn)向?qū)нM(jìn)行儀器校準(zhǔn)；步驟七、將所需測(cè)量信號(hào)的η音調(diào)制信號(hào)輸入非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)測(cè)量端口，同時(shí)基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)傳輸?shù)椒蔷€性網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位參考信號(hào)輸入端，相位參考信號(hào)的加入在所有測(cè)量頻點(diǎn)上同時(shí)提供連續(xù)穩(wěn)定的互調(diào)譜線，所述互調(diào)譜線與測(cè)量通道相位譜的差值不隨時(shí)間改變更不受本振相位的干擾；步驟八、通過(guò)將相位參考信號(hào)相位連同通道延遲一并補(bǔ)償后，得到被測(cè)通道相位譜的有效測(cè)量值。
本發(fā)明所述測(cè)量互調(diào)譜線的方法可以在各次諧波頻點(diǎn)附近提供數(shù)量與分辨率均可控制的互調(diào)譜線?；陔A躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器在時(shí)域上實(shí)現(xiàn)了能量的局部集中，而在頻域上則相當(dāng)于完成了能量從基波到各次諧波的轉(zhuǎn)移，主要體現(xiàn)了諧波非線性行為。并由圖1，圖2對(duì)比可知，用多音激勵(lì)躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器進(jìn)一步開發(fā)其互調(diào)特性，在各次諧波附近提供豐富的高分辨率譜線，隨著諧波次數(shù)的提高，中心頻率附近的譜線數(shù)量會(huì)逐漸增加，進(jìn)而解決了非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀窄帶調(diào)制信號(hào)的相位測(cè)試需求和在確定帶寬的情況下不能無(wú)限地提高頻譜分辨率的問(wèn)題，提高了非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)復(fù)雜調(diào)制信號(hào)的測(cè)量功能。


圖I為脈沖發(fā)生器單音激勵(lì)的輸入輸出的頻率幅度波形；圖2為多音激勵(lì)下的脈沖發(fā)生器輸入輸出的頻率幅度波形；圖3 IOMHz分辨率設(shè)置下的時(shí)域波形測(cè)試效果圖；圖4 IMHz分辨率設(shè)置下的時(shí)域波形測(cè)試結(jié)果效果圖；圖5為799MHz，800MHz，80 IMHz三音激勵(lì)下的基波互調(diào)譜線；圖6為799MHz，800MHz, 80 IMHz三音激勵(lì)下的二次諧波譜線； 圖7為799MHz，800MHz, 80 IMHz三音激勵(lì)下的三次諧波譜線。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、本實(shí)施方式所述基于多音激勵(lì)階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器的網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量互調(diào)譜線的方法，所述測(cè)量方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟為步驟一、基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器的信號(hào)輸出端與非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位參考信號(hào)輸入端相連；步驟二、基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器的激勵(lì)信號(hào)輸入端與多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器的激勵(lì)信號(hào)輸出端相連；步驟三、設(shè)置多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器中多音激勵(lì)的音數(shù)η、中心頻率f和頻率間隔Δ f，所述中心頻率設(shè)置為f的整數(shù)倍，設(shè)置頻率間隔為Λ f的整數(shù)倍，根據(jù)所需測(cè)量信號(hào)所需分辨率的大小設(shè)置頻率間隔；
步驟四、開啟多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器，在基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器上處于包絡(luò)不同位置的正弦載波周期均生成一個(gè)和當(dāng)前幅度相對(duì)應(yīng)的窄脈沖，所有窄脈沖周期性排列在一起，具備了不同的頻譜成分，在時(shí)域上實(shí)現(xiàn)了能量的局部集中，在頻域上則完成了能量從基波到各次諧波的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而獲得諧波、互調(diào)譜線；步驟五、根據(jù)所需測(cè)量信號(hào)的屬性設(shè)置非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量頻點(diǎn)，即起始頻率fstart=中心頻率-(n_l)+2X步進(jìn)頻率,終止頻率fstop=中心頻率+ (n_l)+2X步進(jìn)頻率；n為η音的調(diào)制信號(hào)；步驟六、按照基于階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器的校準(zhǔn)向?qū)нM(jìn)行儀器校準(zhǔn)；
步驟七、將所需測(cè)量信號(hào)的η音調(diào)制信號(hào)輸入非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)測(cè)量端口，同時(shí)基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)傳輸?shù)椒蔷€性網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位參考信號(hào)輸入端，相位參考信號(hào)的加入在所有測(cè)量頻點(diǎn)上同時(shí)提供連續(xù)穩(wěn)定的互調(diào)譜線，所述互調(diào)譜線與測(cè)量通道相位譜的差值不隨時(shí)間改變更不受本振相位的干擾；步驟八、通過(guò)將相位參考信號(hào)相位連同通道延遲一并補(bǔ)償后，得到被測(cè)通道相位譜的有效測(cè)量值。
具體實(shí)施方式
二、本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施一所述基于多音激勵(lì)階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器的網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量互調(diào)譜線的方法的進(jìn)一步說(shuō)明，在非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量一個(gè)17音的調(diào)制信號(hào)，所述中心頻率為5GHz，頻率間隔為40kHz。進(jìn)行測(cè)量的步驟如下步驟一、基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器的信號(hào)輸出端與非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位參考信號(hào)輸入端相連；步驟二、基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器的激勵(lì)信號(hào)輸入端與多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器的激勵(lì)信號(hào)輸出端相連；步驟三、設(shè)置多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器中多音激勵(lì)的音數(shù)η、中心頻率f和頻率間隔Δ f，所述中心頻率設(shè)置為f的整數(shù)倍，設(shè)置頻率間隔為Λ f的整數(shù)倍，根據(jù)所需測(cè)量信號(hào)所需分辨率的大小設(shè)置頻率間隔；需要保證5GHz為f的整數(shù)倍，40kHz為Af的整數(shù)倍。如n=3, f = IGHz，Af= IOkHz，或 n=5，f = 500MHz, Af = 40kHz ；步驟四、開啟多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器，在基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器上處于包絡(luò)不同位置的正弦載波周期均生成一個(gè)和當(dāng)前幅度相對(duì)應(yīng)的窄脈沖，所有窄脈沖周期性排列在一起，具備了不同的頻譜成分，在時(shí)域上實(shí)現(xiàn)了能量的局部集中，在頻域上則完成了能量從基波到各次諧波的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而獲得諧波、互調(diào)譜線；步驟五、根據(jù)所需測(cè)量信號(hào)的屬性設(shè)置非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量頻點(diǎn)，即起始頻率fstart=中心頻率-(n-1) +2X步進(jìn)頻率，終止頻率fstop=中心頻率+ (n-l)+2X步進(jìn)頻率；11為11音的調(diào)制信號(hào)；即起始頻率fstart=5GHz-(17-l) + 2X40kHz=4. 999680GHz,終止頻率 fst()p=5GHz+(17-1) + 2X40kHz=5. 000320GHz，步進(jìn) fstep=40kHz ；步驟六、按照基于階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器的校準(zhǔn)向?qū)нM(jìn)行儀器校準(zhǔn)；步驟七、將所需測(cè)量信號(hào)的η音調(diào)制信號(hào)輸入非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)測(cè)量端口，同時(shí)基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)傳輸?shù)椒蔷€性網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位參考信號(hào)輸入端，相位參考信號(hào)的加入在所有測(cè)量頻點(diǎn)上同時(shí)提供連續(xù)穩(wěn)定的互調(diào)譜線，所述互調(diào)譜線與測(cè)量通道相位譜的差值不隨時(shí)間改變更不受本振相位的干擾；步驟八、通過(guò)將相位參考信號(hào)相位連同通道延遲一并補(bǔ)償后，得到被測(cè)通道相位譜的有效測(cè)量值。根據(jù)上述設(shè)置方式分別對(duì)分辨率為1MHz，IOMHz頻率的波形進(jìn)行測(cè)試，如圖3，圖4所示；在輸入包絡(luò)幅度較高的部分，SRD具有同單音正弦波激勵(lì)下一樣的脈沖生成效果，脈沖的幅度與當(dāng)前的瞬時(shí)激勵(lì)功率有關(guān)；隨著輸入包絡(luò)幅度降低，小于SRD脈沖發(fā)生對(duì)激勵(lì)功率要求時(shí)，相位參考的輸出波形的脈沖效果減弱，逐漸成為變包絡(luò)的正弦波；并由圖5、圖6、圖7的測(cè)試結(jié)果得出IMHz分辨率設(shè)置下，三音激勵(lì)對(duì)應(yīng)相位參考在諧波頻點(diǎn)附近的輸出功率譜。由于NVNA的動(dòng)態(tài)范圍極寬，達(dá)到85dB甚至超過(guò)IOOdB ;隨著激勵(lì)音數(shù)的增加，各次諧波中心頻率附近的功率譜線會(huì)更加平坦，衰落效果也隨之減弱，相當(dāng)于提供了更理想的相位參考譜線。同時(shí)，IKHz的分辨率也不是實(shí)驗(yàn)采用的相位參考的極限，其至少可以工作在IOOHz的頻率間隔以下。這一性能是在保證幾GHz諧波帶寬前提下，當(dāng)前所有諧波相位參考方案都無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。為了檢驗(yàn)互調(diào)譜線的相位測(cè)量指標(biāo)，在NVNA原型樣機(jī)上采用IOKHz分辨率的三音激勵(lì)SRD脈沖發(fā)生器作為相位參考，測(cè)試了第二臺(tái)矢量信號(hào)發(fā)生器生成的九音信號(hào)(IOKHz頻率間隔，依次掃過(guò)各諧波頻點(diǎn))10次重復(fù)測(cè)量的結(jié)果如表1，表2，表3。表I 800MHz基波附近重復(fù)測(cè)量的相位結(jié)果(單位度)
權(quán)利要求
1.基于多音激勵(lì)階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器的網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量互調(diào)譜線的方法，其特征在于所述測(cè)量方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟為 步驟一、基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器的信號(hào)輸出端與非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位參考信號(hào)輸入端相連； 步驟二、基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器的激勵(lì)信號(hào)輸入端與多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器的激勵(lì)信號(hào)輸出端相連； 步驟三、設(shè)置多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器中多音激勵(lì)的音數(shù)n，中心頻率f和頻率間隔Af，所述中心頻率設(shè)置為f的整數(shù)倍，設(shè)置頻率間隔為Λ f的整數(shù)倍，根據(jù)所需測(cè)量信號(hào)所需分辨率的大小設(shè)置頻率間隔； 步驟四、開啟多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器，在基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器上處于包絡(luò)不同位置的正弦載波周期均生成一個(gè)和當(dāng)前幅度相對(duì)應(yīng)的窄脈沖，所有窄脈沖周期性排列在一起，具備了不同的頻譜成分，在時(shí)域上實(shí)現(xiàn)了能量的局部集中，在頻域上則完成了能量從基波到各次諧波的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而獲得諧波、互調(diào)譜線； 步驟五、根據(jù)所需測(cè)量信號(hào)的屬性設(shè)置非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量頻點(diǎn)，即起始頻率fstart=中心頻率-(n_l)+2X步進(jìn)頻率,終止頻率fstop=中心頻率+ (n_l)+2X步進(jìn)頻率；11為11音的調(diào)制信號(hào)； 步驟六、按照基于階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器的校準(zhǔn)向?qū)нM(jìn)行儀器校準(zhǔn)； 步驟七、將所需測(cè)量信號(hào)的η音調(diào)制信號(hào)輸入非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)測(cè)量端口，同時(shí)基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)傳輸?shù)椒蔷€性網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位參考信號(hào)輸入端，相位參考信號(hào)的加入在所有測(cè)量頻點(diǎn)上同時(shí)提供連續(xù)穩(wěn)定的互調(diào)譜線，所述互調(diào)譜線與測(cè)量通道相位譜的差值不隨時(shí)間改變更不受本振相位的干擾； 步驟八、通過(guò)將相位參考信號(hào)相位連同通道延遲一并補(bǔ)償后，得到被測(cè)通道相位譜的有效測(cè)量值。
全文摘要
基于多音激勵(lì)階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器的網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量互調(diào)譜線的方法，涉及互調(diào)譜線的測(cè)量方法，解決現(xiàn)有基于單音激勵(lì)的SRD脈沖發(fā)生器的諧波相位參考無(wú)法在各次諧波頻點(diǎn)附近提供數(shù)量與分辨率均可控制的互調(diào)譜線的問(wèn)題。基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器的信號(hào)輸出端接非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位參考信號(hào)輸入端；基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器的激勵(lì)信號(hào)輸入端接多音激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器的激勵(lì)信號(hào)輸出端；設(shè)置矢量信號(hào)發(fā)生器的輸出作為基于階躍恢復(fù)二極管的脈沖發(fā)生器的激勵(lì),將待測(cè)的n音調(diào)制信號(hào)輸入的測(cè)量端口，相位參考信號(hào)的加入在所有測(cè)量頻點(diǎn)上同時(shí)提供連續(xù)穩(wěn)定的被測(cè)譜線，得到被測(cè)通道相位譜的有效測(cè)量值。用于互調(diào)譜線的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01R25/00GK102901876SQ20121045376
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者張亦弛, 林茂六, 茍?jiān)獮t 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)