一種簡易的諧波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于諧波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試領(lǐng)域，具體涉及一種簡易的諧波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試裝置 及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代微波毫米波通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，高速寬帶技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展的趨勢， 這種新的技術(shù)往往要求通信系統(tǒng)具有多載波、大動(dòng)態(tài)范圍的特點(diǎn)，因此對微波器件的線性 度要求非常苛刻。因此對于一個(gè)微波器部件，如寬禁帶半導(dǎo)體，非線性的測試方法成為微波 設(shè)計(jì)和測試行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。目前的微波器部件非線性測試均基于諧波模型，即網(wǎng)絡(luò)輸入 選擇單音信號(hào)（可為點(diǎn)頻也可為掃頻），被測網(wǎng)絡(luò)的接受頻率選擇輸入的諧波頻點(diǎn)，進(jìn)行矢 量接收。目前這種諧波參數(shù)測試方法的最主要問題是諧波參考相位的測試成本較大、較為 繁瑣。
[0003]目前諧波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試中使用頻率參考信號(hào)加載于梳妝發(fā)生器，梳妝發(fā)生器產(chǎn)生 全頻段的、均勻的各個(gè)頻率點(diǎn)，提供各個(gè)頻點(diǎn)的參考相位。頻段上的其它頻點(diǎn)的相位由數(shù)值 算法插值而來。這種方法有兩個(gè)缺點(diǎn)：
[0004] (1)寬頻段（如IOM~26. 5/40/50GHZ)的梳妝發(fā)生器非常昂貴，國外禁運(yùn)嚴(yán)重。
[0005] (2)相位的數(shù)值插值與梳妝發(fā)生器的相位校準(zhǔn)非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種簡易的諧波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測 試裝置及方法，設(shè)計(jì)合理，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，相位校準(zhǔn)簡單，具 有良好的效果。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種簡易的諧波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試裝置，包括頻率參考模塊、選擇開關(guān)、測試端口、耦 合器、倍頻選擇單元、下變頻接收機(jī)、計(jì)算機(jī)模塊以及負(fù)載；
[0009] 所述選擇開關(guān)，包括第一選擇開關(guān)、第二選擇開關(guān)和第三選擇開關(guān)；
[0010] 所述測試端口，包括第一測試端口和第二測試端口；
[0011] 所述倍頻選擇單元，包括第一倍頻選擇單元和第二倍頻選擇單元，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào) 的直通、二倍頻、三倍頻至N倍頻的選擇；
[0012] 所述下變頻接收機(jī)，包括用于檢測第一測試端口的出射波的Rl接收機(jī)、用于檢測 第二測試端口的出射波的R2接收機(jī)、用于檢測第一測試端口的入射波的A接收機(jī)以及用于 檢測第二測試端口的入射波的B接收機(jī)；
[0013] 所述親合器，包括第一親合器、第二親合器、第三親合器和第四親合器；
[0014] 所述第一耦合器用于從第一測試端口的發(fā)射信號(hào)耦合部分信號(hào)送入第一倍頻選 擇單元；
[0015] 所述第二耦合器用于從第一測試端口的入射信號(hào)耦合部分信號(hào)送入A接收機(jī)；
[0016] 所述第三耦合器用于從第二測試端口的發(fā)射信號(hào)耦合部分信號(hào)送入第二倍頻選 擇單元；
[0017] 所述第四耦合器用于從第二測試端口的入射信號(hào)耦合部分信號(hào)送入B接收機(jī)；
[0018] 所述下變頻接收機(jī)主要由混頻模塊、中頻調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及DSP矢量計(jì) 算模塊組成；
[0019] 所述負(fù)載包括第一負(fù)載和第二負(fù)載；
[0020] 所述頻率參考模塊，產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)源和一個(gè)用于為下變頻接收機(jī)提供本振信號(hào)的 本振源；所述信號(hào)源經(jīng)由第一選擇開關(guān)分為兩路，其中一路經(jīng)過第一耦合器、第二選擇開 關(guān)、第二耦合器加載至第一測試端口，另一路經(jīng)過第三耦合器、第三選擇開關(guān)、第四耦合器 加載至第二測試端口；所述第一耦合器從第一測試端口的發(fā)射信號(hào)耦合部分信號(hào)送入第一 倍頻選擇單元；所述第二耦合器從第一測試端口的入射信號(hào)耦合部分信號(hào)送入A接收機(jī)； 所述第三耦合器從第二測試端口的發(fā)射信號(hào)耦合部分信號(hào)送入第二倍頻選擇單元；所述第 四耦合器從第二測試端口的入射信號(hào)耦合部分信號(hào)送入B接收機(jī)；進(jìn)入Rl接收機(jī)、R2接收 機(jī)、A接收機(jī)和B接收機(jī)中的信號(hào)分別與本振源產(chǎn)生的本振信號(hào)進(jìn)行基波混頻輸出中頻信 號(hào)，所述中頻信號(hào)經(jīng)過中頻調(diào)理模塊進(jìn)行中頻調(diào)理后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行采樣、轉(zhuǎn)換，之 后進(jìn)入DSP矢量計(jì)算模塊，對數(shù)字化中頻信號(hào)進(jìn)行I/Q分解和濾波，提取被測件的幅度信息 和相位信息，并發(fā)送給計(jì)算機(jī)模塊進(jìn)行顯示與控制。
[0021] 此外，本發(fā)明還提到一種簡易的諧波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試方法，測試前首先進(jìn)行倍頻選 擇單元的相位校準(zhǔn)，該方法采用上述的一種簡易的諧波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試裝置，校準(zhǔn)方法按如 下步驟進(jìn)行：
[0022] 步驟1 :第一測試端口與第二測試端口之間通過電纜連接；
[0023] 步驟2 :第一選擇開關(guān)選通第一測試端口，第二選擇開關(guān)選通信號(hào)源，第三選擇開 關(guān)選通第二負(fù)載，測試正向誤差；
[0024] 步驟3 :第一倍頻選擇單元選擇直通，信號(hào)源頻率為，中頻輸出為fIF，本振源為 f「flF，讀取Rl接收機(jī)相位系
[0025] 步驟4 :第一倍頻選擇單元選擇2倍頻，信號(hào)源頻率為匕，中頻輸出為fIF，本振源為 2fffIF，讀取Rl接收機(jī)相位/^誤差為Δ年=;
[0026] 步驟5 :第一倍頻選擇單元選擇3倍頻，信號(hào)源頻率為匕，中頻輸出為fIF，本振源為 3fl_flF·，讀取Rl接收機(jī)相位考誤差為A考 ='Z碎―以貧；
[0027] 步驟6 :第一倍頻選擇單元選擇N倍頻，信號(hào)源頻率為匕，中頻輸出為fIF，本振源為 NfffIF，讀取Rl接收機(jī)相位，誤差為;
[0028] 步驟7 :改變信號(hào)源頻率為f2, f3，…，fN，重復(fù)步驟3-步驟5,測試正向2倍頻相 位誤差么霉=，Δ6* 2%…，Δ6^_]，3倍頻相位誤差Δ6^ = [A6f，A6^，·..，Δ6^_]以及N倍 頻相位 二，,.·,Δ< ];
[0029] 步驟8 :開關(guān)1選通端口 2,開關(guān)2選通第一負(fù)載，開關(guān)3選通信號(hào)源，重復(fù)步驟 3-步驟6測試反向2倍頻相位誤差Δ筆、3倍頻相位誤差以及N倍頻相位誤差。
[0030] 倍頻選擇單元相位校準(zhǔn)后，進(jìn)行諧波網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)測試，測試方法包括如下步驟：
[0031] 步驟1 :用于測試雙端口網(wǎng)絡(luò)的線性響應(yīng)；令信號(hào)源頻率為f\，f2，…，fN，中頻輸 出為f IF，那么本振源為fIQ= f i-fp，f；rfiF，…，fN-fiF，第一倍頻選擇單元和第二倍頻選擇 單元選擇直通，測試雙端口網(wǎng)絡(luò)的線性響應(yīng)；根據(jù)RU R2接收機(jī)和A、B接收機(jī)求得被測件 基于黑箱模型的雙端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，Rl接收機(jī)代表a2 = 0時(shí)的al波，R2接收機(jī)代表al = 0 時(shí)的a2波，A、B接收機(jī)檢測bl和b2波；
[0032] 步驟2 :用于測試雙端口網(wǎng)絡(luò)的二次諧波響應(yīng)；令信號(hào)源頻率為^時(shí)，令本振 頻率為fI()= 2*f RF-fIF，第一倍頻選擇單元和第二倍頻選擇單元選擇2倍頻，測試雙端 口網(wǎng)絡(luò)的二次諧波響應(yīng)；Rl接收機(jī)代表a2 = 0時(shí)的al波的二倍頻，R2接收機(jī)代表al =0時(shí)的a2波的二倍頻，設(shè)相位分別為吃和; A、B接收機(jī)檢測bl和b2波的二次諧 波，測試相位結(jié)果為劣和茍；bl和b2包含的二次諧波幅度為A、B接收機(jī)讀數(shù)，相位為
限據(jù)測試定義選擇正確的公式；
[0033] 步驟3 :用于測試雙端口網(wǎng)絡(luò)的三次諧波響應(yīng)；令信號(hào)源頻率為fRF時(shí)，令本振 頻率為fnj= 3*f RF-fIF，第一倍頻選擇單元和第二倍頻選擇單元選擇3倍頻，測試雙端 口網(wǎng)絡(luò)的三次諧波響應(yīng)；Rl接收機(jī)代表a2 = 0時(shí)的al波的三倍頻，R2接收機(jī)代表al =0時(shí)的a2波的三倍頻，設(shè)相位分別為吃和劣:；A、B接收機(jī)檢測bl和b2波的三次諧 波，測試相位結(jié)果為#和拷;bl和b2包含的三次諧波幅度為A、B接收機(jī)讀數(shù)，相位為
根據(jù)測試定義選擇正確的公式；
[0034] 步驟4 :用于測試雙端口網(wǎng)絡(luò)的N次諧波響應(yīng)；令信號(hào)源頻率為〖#時(shí)，令本振頻率 為fI()= N*f RF-fIF，第一倍頻選擇單元和第二倍頻選擇單元選擇N倍頻，測試雙端口網(wǎng)絡(luò)的N 次諧波響應(yīng)；Rl接收機(jī)代表a2 = 0時(shí)的al波的N倍頻，R2接收機(jī)代表al = 0時(shí)的a2波的N 倍頻，設(shè)相位分別為<和絞；A、B接收機(jī)檢測bl和b2波的N次諧波，測試相位結(jié)果為咬和 < ;bl和b2包含的N次諧波幅度為A、B接收機(jī)讀數(shù)，相位?
， 根據(jù)測試定義選擇正確的公式；
[0035] 步驟5 :將測試結(jié)果使用非線性散射函數(shù)S矩陣來表示，[b] = [S] [a]。
[0036] 優(yōu)選地，所述倍頻選擇單元為N倍頻選擇通道，N取正整數(shù)。
[0037] 本發(fā)明所帶來的有益技術(shù)效果：
[0038] 本發(fā)明提出了一種簡易的諧波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試裝置及方