專利名稱：一種利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌本振變頻器測試的方法
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(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌本振變頻器測試的方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，通信系統(tǒng)越來越復(fù)雜，尤其是衛(wèi)星通信系統(tǒng)，為了提高系統(tǒng)終端等通信設(shè)備的整體性能，需要精確測量系統(tǒng)組成各個部分的矢量傳輸特性，僅測量設(shè)備傳統(tǒng)的幅頻傳輸特性已不能滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，更多矢量參數(shù)特性的精確測量對系統(tǒng)性能的提高愈來愈迫切。內(nèi)嵌本振變頻器在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器上有廣泛的應(yīng)用，這些變頻器的性能，尤其是群時延性能，直接決定了通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性、誤碼率等性能指標(biāo)，對其進(jìn)行精確測試顯見是非常必要的。目前，對內(nèi)嵌本振變頻器進(jìn)行測試的方法如下 激勵響應(yīng)法該方法通過信號源和頻譜分析儀組成測試系統(tǒng)，通過外加雙定向耦合器完成內(nèi)嵌本振變頻器的變頻增益和輸入匹配的測試。激勵響應(yīng)法測試圖如圖I所示，該圖中包括信號源、頻譜分析儀、雙定向耦合器、被測件(內(nèi)嵌本振變頻器)。測試過程信號源產(chǎn)生點(diǎn)頻信號送入雙定向耦合器反射輸入端口，從反射耦合端口可以測量入射信號的幅度，入射信號經(jīng)過參考輸入端口直接送入內(nèi)嵌本振變頻器，通過內(nèi)嵌本振變頻器的輸出即可得到變頻增益指標(biāo)，及通過雙定向耦合器的參考耦合輸出得到輸入匹配指標(biāo)。載波調(diào)制法該方法是利用網(wǎng)絡(luò)的包絡(luò)時延來進(jìn)行測試，通過信號源與雙通道示波器組建測試系統(tǒng)進(jìn)行測試。采用這種方法不要求測試系統(tǒng)的信號和被測件的信號之間是相位相參的關(guān)系，所以在測試的時候不需要把被測件的本振信號引入測試系統(tǒng)，可以測試內(nèi)嵌本振變頻器的群時延指標(biāo)。信號源產(chǎn)生窄帶調(diào)頻載波信號，調(diào)頻信號被分成兩路，一路送入被測件的輸入端，作為測試信號使用，另一路作為參考信號直接進(jìn)入示波器進(jìn)行測試，通過參考信號和被測件輸出端的信號的相位差，用下面的公式就可以計算出群時延。T d = - A 小/360*fMod(I)其中A (]5為參考信號和被測件輸出端的信號的相位差，fMod為被調(diào)制的載波信號頻率。激勵響應(yīng)法測試時，測試系統(tǒng)很復(fù)雜，測試時間長，由于需要引入雙定向耦合器，增加了測量誤差，測試精度較差，并且采用逐點(diǎn)測試，只能測試被測件的標(biāo)量指標(biāo)，并不能對矢量參數(shù)特性進(jìn)行描述。載波調(diào)制法測試被測件的輸出信號時，受示波器測試頻率限制，經(jīng)常要接入下變頻器先把信號變頻到較低的頻率，這樣無形中增加了測試成本，同樣下變頻器的群時延參數(shù)也要事先表征出來，這并不是容易做的工作，而且這種方法測試時間長，在測試精度上也
差很多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了目前利用多臺儀器、設(shè)備組成測試系統(tǒng)帶來的體積龐大、成本昂貴、測試過程復(fù)雜、測試速度慢、測量精度差等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌本振變頻器測試的方法，第一步進(jìn)行粗略掃描，也就是讓接收機(jī)在一定寬度的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，確定本振大概的工作頻率；在進(jìn)行粗略掃描之前，先要設(shè)定一個本振頻率的偏差范圍，還要設(shè)置掃描點(diǎn)數(shù)，以大致確定掃描的寬度和頻率分辨率；還可設(shè)置疊代掃描次數(shù)和誤差容限，在每次掃描結(jié)束后以一定的步進(jìn)縮小掃描寬度，使得掃描結(jié)果更加接近于實(shí)際的本振頻率；在實(shí)際測量過 程中會檢測到2個信號，一個是被測本振信號的真實(shí)值，另外一個是它的鏡像信號，這是因為外部輸入的本振信號可以看作是一個固定的點(diǎn)頻信號，而網(wǎng)絡(luò)儀的接收機(jī)本振是在掃頻，必然會產(chǎn)生間隔為二倍中頻信號的2個頻率點(diǎn)，而矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采用的是高本振方案，因此需要把頻率低的信號濾掉，高頻率信號為測試本振信號的真正信號，然后逐漸縮小頻寬，逼近真實(shí)值；第二步進(jìn)行精確掃描，這一步是點(diǎn)頻連續(xù)波掃描，接收機(jī)頻率調(diào)諧至第一步掃描得到的本振頻率，通過掃描確定本振的相位隨時間的變化，通過繪制的相位與時間曲線，選取2個點(diǎn)，分別是markl和mark2,測得這2個點(diǎn)的時間和相位值,通過下面的公式精確地確定頻率偏差，進(jìn)而計算出本振的工作頻率。
頻率偏差 A f = (cpmark2-(p
markl )/360*(t roark2 tmarkl)( 2 )第三步是調(diào)諧矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部的參考通道相位與被測件的內(nèi)嵌本振信號相位匹配；第四步是進(jìn)行矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的變頻器測量校準(zhǔn)。本發(fā)明利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行內(nèi)嵌本振變頻器測試，經(jīng)過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀后臺測試，快速地計算出內(nèi)嵌本振頻率，執(zhí)行變頻器的矢量校準(zhǔn)后即可快速、準(zhǔn)確地對內(nèi)嵌本振變頻器的變頻增益、增益平坦度、相移和群時延、端口匹配等指標(biāo)進(jìn)行測試，操作簡單方便，測試精度高，大大地縮短了測試時間。


圖I是激勵響應(yīng)法測試圖。圖2是載波調(diào)制法測試圖。 圖3是內(nèi)嵌本振變頻器示意圖。圖4是內(nèi)嵌本振變頻器測試的處理流程圖。圖5是利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行內(nèi)嵌本振變頻器測試圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的較佳實(shí)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。內(nèi)嵌本振變頻器是頻率變換器件的一種類型，只是本振源內(nèi)置于變頻器之中，而且其本振源的時鐘/時基不能與外部設(shè)備同步。當(dāng)測量內(nèi)嵌本振變頻器時，變頻器內(nèi)置本振的具體工作頻率是一個未知量，本振實(shí)際工作頻率與其標(biāo)稱頻率有偏移。因此，如何測量此類器件的各項指標(biāo)是一個難題。圖3所示即為一種典型的內(nèi)嵌本振變頻器示意圖。測量時內(nèi)嵌本振變頻器的輸入射頻信號由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)置激勵源提供，其對于網(wǎng)絡(luò)儀是一個已知量，但是本振信號是一個未知量，因此變頻器輸出的中頻信號是一個未知量。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收裝置必須精確知道中頻輸出信號的頻率，才能進(jìn)行變頻器的測量，所以首先要測量實(shí)際中頻信號的頻率，通過測量結(jié)果和已知輸入的射頻信號，可以計算出本振頻率。圖4是利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行內(nèi)嵌本振變頻器測試的處理流程圖。整個測量過程如下第一步進(jìn)行粗略掃描，也就是讓接收機(jī)在一定寬度的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，確定本振大概的工作頻率。在進(jìn)行粗略掃描之前，先要設(shè)定一個本振頻率的偏差范圍，還要設(shè)置掃描點(diǎn)數(shù)，以 大致確定掃描的寬度和頻率分辨率。還可以設(shè)置疊代掃描次數(shù)和誤差容限，在每次掃描結(jié)束后以一定的步進(jìn)縮小掃描寬度，使得掃描結(jié)果更加接近于實(shí)際的本振頻率。在實(shí)際測量過程中會檢測到2個信號，一個是被測本振信號的真實(shí)值，另外一個是它的鏡像信號，這是因為外部輸入的本振信號可以看作是一個固定的點(diǎn)頻信號，而網(wǎng)絡(luò)儀的接收機(jī)本振是在掃頻，必然會產(chǎn)生間隔為二倍中頻信號的2個頻率點(diǎn)，而矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采用的是高本振方案，因此需要把頻率低的信號濾掉，高頻率信號為測試本振信號的真正信號，然后逐漸縮小頻寬，逼近真實(shí)值。第二步進(jìn)行精確掃描，這一步是點(diǎn)頻連續(xù)波掃描，接收機(jī)頻率調(diào)諧至第一步掃描得到的本振頻率，通過掃描確定本振的相位隨時間的變化，通過繪制的相位與時間曲線，選取2個點(diǎn)，分別是markl和mark2,測得這2個點(diǎn)的時間和相位值,通過下面的公式精確地確定頻率偏差，進(jìn)而計算出本振的工作頻率。
頻率偏差△ f= ((p ark2-(p > rkl) /360* Ctmark2" tmarkl)( 2 )這里也存在一個疊代掃描的問題在掃描結(jié)束計算出頻率偏差之后，再按照新的
頻率設(shè)置接收機(jī)頻率，然后再掃描，再計算......直到頻率偏差計算結(jié)果小于預(yù)先設(shè)置的
容限為止。掃描的時間跨度和掃描點(diǎn)數(shù)設(shè)置也比較關(guān)鍵，如果設(shè)置不恰當(dāng)，有可能得不到預(yù)期的測量值或者會影響測量精度。第三步是調(diào)諧矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部的參考通道相位與被測件的內(nèi)嵌本振信號相位匹配。第四步是進(jìn)行矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的變頻器測量校準(zhǔn)。變頻器校準(zhǔn)需要參考混頻器和校準(zhǔn)混頻器。參考混頻器提供相位參考，由于要進(jìn)行變頻器的群時延測量，實(shí)際上就是測量S21 = B/Rl, S21定義的前提就是B測試接收機(jī)的工作頻率必須與Rl參考接收機(jī)一致，如果頻率不一致，無法測量S21相位信息。當(dāng)測量變頻器時，Rl工作在射頻，而B工作在中頻，為了使Rl與B接收機(jī)工作頻率一致，必須把到達(dá)Rl接收機(jī)的射頻信號變頻到中頻，因此需要接入?yún)⒖蓟祛l器。通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量傳統(tǒng)S參數(shù)，必須對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)。雙端口校準(zhǔn)，即在端口 I和端口 2分別做開路、短路和負(fù)載校準(zhǔn)，然后做直通校準(zhǔn)。對于變頻器同樣也是做雙端口校準(zhǔn)，但是由于端口 I和2的工作頻率不一樣，可以對傳統(tǒng)雙端口校準(zhǔn)進(jìn)行演變實(shí)現(xiàn)，即端口 I在射頻頻率做開路、短路和負(fù)載校準(zhǔn)，端口 2在中頻頻率做開路、短路和負(fù)載校準(zhǔn)，由于直通兩段的工作頻率不一樣，從而引入校準(zhǔn)變頻器作為變頻的直通件實(shí)現(xiàn)直通校準(zhǔn)。校準(zhǔn)變頻器的特性必須是互易的，并且之后必須增加一個能抑制校準(zhǔn)變頻器輸出端產(chǎn)生的變頻產(chǎn)物的濾波器，同時校準(zhǔn)變頻器還需要通過表征獲取方向性，源匹配和反射跟蹤三項特性，可以在它的輸出端連接開路、短路、負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行單端口校準(zhǔn)即可完成。校準(zhǔn)完成之后，直接連接被測件進(jìn)行測量即可。如果被測內(nèi)嵌本振變頻器滿足校準(zhǔn)混頻器要求的條件，在校準(zhǔn)過程中也可以直接使用被測件作為校準(zhǔn)變頻器。經(jīng)校準(zhǔn)后可以測得內(nèi)嵌本振變頻器的變頻增益、增益平坦度、相移和群時延、端口匹配等一系列標(biāo)量或者矢量參數(shù)。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)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(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌本振變頻器測試的方法，其特征在于， 第一步進(jìn)行粗略掃描，也就是讓接收機(jī)在一定寬度的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，確定本振大概的工作頻率； 在進(jìn)行粗略掃描之前，先要設(shè)定一個本振頻率的偏差范圍，還要設(shè)置掃描點(diǎn)數(shù)，以大致確定掃描的寬度和頻率分辨率；還可設(shè)置疊代掃描次數(shù)和誤差容限，在每次掃描結(jié)束后以一定的步進(jìn)縮小掃描寬度，使得掃描結(jié)果更加接近于實(shí)際的本振頻率；在實(shí)際測量過程中會檢測到2個信號，一個是被測本振信號的真實(shí)值，另外一個是它的鏡像信號，這是因為外部輸入的本振信號可以看作是一個固定的點(diǎn)頻信號，而網(wǎng)絡(luò)儀的接收機(jī)本振是在掃頻，必然會產(chǎn)生間隔為二倍中頻信號的2個頻率點(diǎn)，而矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采用的是高本振方案，因此需要把頻率低的信號濾掉，高頻率信號為測試本振信號的真正信號，然后逐漸縮小頻寬，逼近真實(shí)值； 第二步進(jìn)行精確掃描，這一步是點(diǎn)頻連續(xù)波掃描，接收機(jī)頻率調(diào)諧至第一步掃描得到的本振頻率，通過掃描確定本振的相位隨時間的變化，通過繪制的相位與時間曲線，選取2個點(diǎn)，分別是markl和mark2,測得這2個點(diǎn)的時間和相位值,通過下面的公式精確地確定頻率偏差,進(jìn)而計算出本振的工作頻率， 頻率偏差Δ f= (φ mark2 φmarkl) / 360* (tmark2 tmarkl) 第三步是調(diào)諧矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部的參考通道相位與被測件的內(nèi)嵌本振信號相位匹配； 第四步是進(jìn)行矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的變頻器測量校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)嵌本振變頻器的測試方法，其特征在于確定被測內(nèi)嵌本振變頻器的本振工作頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的內(nèi)嵌本振變頻器的測試方法，其特征在于設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的一路信號源和接收機(jī)為固定頻率，作為內(nèi)嵌本振變頻器的輸入射頻信號，另一路信號源和接收機(jī)為掃頻,通過測量幅度峰值和鏡頻抑制確定內(nèi)嵌本振變頻器的輸出中頻頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的內(nèi)嵌本振變頻器的測試方法，其特征在于應(yīng)用相位與時間曲線確定頻率偏差。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的內(nèi)嵌本振變頻器的測試方法，其特征在于調(diào)諧參考通道相位與內(nèi)嵌本振信號相位匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的內(nèi)嵌本振變頻器的測試方法，其特征在于進(jìn)行矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀變頻器測量校準(zhǔn)，引入?yún)⒖蓟祛l器提供相位參考，端口 I在射頻頻率做開路、短路和負(fù)載校準(zhǔn)，端口 2在中頻頻率做開路、短路和負(fù)載校準(zhǔn)，引入校準(zhǔn)變頻器作為變頻的直通件實(shí)現(xiàn)直通校準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明是一種利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行內(nèi)嵌本振變頻器測試的方法，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀先進(jìn)行粗略掃描，確定本振大概的工作頻率，再進(jìn)行精確掃描，通過相位與時間曲線確定頻率偏差，然后調(diào)諧參考通道相位與內(nèi)嵌本振信號相位匹配，最后進(jìn)行變頻器測量校準(zhǔn)。本發(fā)明解決了目前利用多臺儀器、設(shè)備組成測試系統(tǒng)帶來的體積龐大、成本昂貴、測試過程復(fù)雜、測試速度慢、測量精度差等問題。
文檔編號G01R23/12GK102680826SQ20121015496
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者劉丹, 曹志英, 李卓明, 梁勝利, 郭永瑞 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所