一种标量网络分析仪与信号发生器准确同步扫频的方法与流程

本发明涉及标量网络分析仪与信号发生器同步扫频领域，具体涉及一种标量网络分析仪与信号发生器准确同步扫频的方法。

背景技术

标量网络分析仪具有成本低、操作简单的特点，标量网络分析仪与扫频信号发生器配合，可以快速、准确的进行传输测量、回波损耗和端口驻波比测量，通过配接不同频段的检波器、电桥及定向耦合器，可满足用户在不同频段的测试需求。

目前已有的标量网络分析仪与扫频信号发生器扫频同步的方案如图1所示，通过4根控制线连接标量网络分析仪与扫频信号发生器，实现扫频同步。

如图2所示为已有标量网络分析仪与扫频信号发生器扫频同步时序示意图。

4根控制线的作用分别为：

(1)开始扫描控制线：连接扫频信号发生器的开始扫描接口，在开始一次扫描之前，扫频信号发生器发出“开始扫描”指令，标量网络分析仪接到“开始扫描”指令后，准备好扫频测量工作，并发送一个“确认”指令到扫频信号发生器。

(2)停止扫描控制线：连接扫频信号发生器的停止扫描接口，在一次扫描结束后，扫频信号发生器发出“停止扫描”指令，标量网络分析仪接到“停止扫描”指令后，结束一次扫频测量工作，并发送一个“确认”指令到扫频信号发生器。

(3)扫描斜坡控制线：连接扫频信号发生器的扫描斜坡接口。扫频信号发生器在扫频时，同步产生一个0v至10v的均匀的斜坡电压。在标量网络分析仪内部，通过12位dac芯片为核心产生一个扫描电压比较器，选择每次扫描的步进电压，将每次扫描的数据送至dac，使dac输出电压以一定步进递增，通过与扫描斜坡电压比较，在每个频率点下产生一个脉冲，作为测量的脉冲同步信号。

(4)gpib接口总线：通过gpib电缆连接标量网络分析仪与扫频信号发生器，通过标量网络分析仪设置扫频信号发生器，设置参数包括起始频率、终止频率、功率电平、扫频点数、扫描时间等等。

现有的标量网络分析仪与扫频信号发生器扫频同步的方案，有以下缺点：

1)电路复杂，对电路精度要求高：特别是标量网络分析仪内部的扫描电压比较电路，其比较电压绝对误差不能超过0.5mv。

2)算法复杂：在每一个频率点下，都需要设置dac，产生一个准确电压与扫描斜坡电压进行比较，产生一个窄脉冲用于扫频同步。为了弥补硬件绝对误差，需要多个校准、补偿和验证算法。

技术实现要素：

针对现有的扫频同步方案存在的电路复杂，算法复杂的问题，本发明提供了一种标量网络分析仪与信号发生器准确同步扫频的方法。

本发明采用以下的技术方案：

一种标量网络分析仪与信号发生器准确同步扫频的方法，包括信号发生器和标量网络分析仪，信号发生器分别通过第一bnc电缆、第二bnc电缆和网线与标量网络分析仪相连；

准确同步扫频的方法包括以下步骤：

步骤1：在标量网络分析仪上设置扫频参数，包括起始频率、终止频率、扫描时间和功率电平等，各个参数通过网线发送到信号发生器；

步骤2：信号发生器接收到步骤1中扫频参数后，开始扫频，信号发生器通过第一bnc电缆将开始/停止扫描信号送至标量网络分析仪，信号发生器通过第二bnc电缆将扫描脉冲信号送至标量网络分析仪；

步骤3：标量网络分析仪处理信号发生器发出的开始/停止扫描信号和扫描脉冲信号；

步骤4：在不改变扫频参数的情况下，步骤2和步骤3重复进行。

优选地，所述信号发生器包括第一开始/停止扫描接口、第一扫描脉冲接口和第一网络接口，标量网络分析仪包括第二开始/停止扫描接口、第二扫描脉冲接口和第二网络接口；

第一开始/停止扫描接口与第二开始/停止扫描接口通过第一bnc电缆相连；

第一扫描脉冲接口与第二扫描脉冲接口通过第二bnc电缆相连；

第一网络接口与第二网络接口通过网线相连；

标量网络分析仪还包括限幅保护驱动电路，限幅保护驱动电路电连接有现场可编程门阵列，现场可编程门阵列电连接有处理器。

优选地，所述步骤2，具体包括以下子步骤：

步骤2.1：将开始/停止扫描信号拉高，等待100us后，将开始/停止扫描信号拉低；

步骤2.2：按照标量网络分析仪的参数设置，设置起始频率点fstart；

步骤2.3：设置完成起始频率点后，信号发生器通过第二bnc电缆将一个扫描脉冲信号送至标量网络分析仪，作为扫频测量的同步信号；

步骤2.4：等待设置第二个频率点同样设置完成后，发出一个扫描脉冲信号；

其中，ttotal为扫描完成1601个点所占用的总时间，fend为终止频率；

步骤2.5：重复步骤2.4，依次设置每一个扫频点，直至设置到终止频率点，并将开始/停止扫描信号拉高，一次扫频过程结束。

优选地，所述步骤3，具体包括以下子步骤：

步骤3.1：在现场可编程门阵列内部用1ms/s的时钟检测开始/停止扫描信号和扫描脉冲信号；

当检测到开始/停止扫描信号为高电平时，设置扫频计数器为0，在开始/停止扫描信号为低电平后，每来一个扫描脉冲信号，扫频计数器的计数值+1，同时产生一个扫频中断；

步骤3.2：扫频中断到来后，通知处理器，处理器首先读取扫频计数器的值n，确定当前对应的频率点然后对当前频率点的信号测量，在时间内完成所有测量工作，并将当前扫频点的测量结果显示出；

一个频率点测量完成后，处理器处理其他工作，并等待下一个扫频中断的到来；

步骤3.3：处理完最后一个频率点之后，现场可编程门阵列检测到开始/停止扫描信号为高电平，将扫频计数器清零，重新开始扫频测量。

本发明具有的有益效果是：

1)电路简单：所有扫频同步信号均为ttl电平信号和数字信号，不存在电路精度的要求；

2)算法简单：标量网络分析仪通过网络接口设置信号发生器，启动扫频模式，标量网络分析仪等待信号发生器发出的扫频同步信号和扫频脉冲信号，根据扫频脉冲信号计算测量结果即可。

通过该方法，可以简单、准确地实现扫频信号发生器与标量网络分析仪的同步测量。

附图说明

图1为现有标量网络分析仪与信号发生器同步扫频原理图。

图2为现有标量网络分析仪与信号发生器同步扫频时序示意图。

图3为本发明标量网络分析仪与信号发生器扫频同步电路图。

图4为本发明的扫描控制时序图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

结合图3和图4，一种标量网络分析仪与信号发生器准确同步扫频的方法，包括信号发生器a1和标量网络分析仪a2，信号发生器分别通过第一bnc电缆l1、第二bnc电缆l2和网线l3与标量网络分析仪相连。

信号发生器包括第一开始/停止扫描接口k1、第一扫描脉冲接口k2和第一网络接口k3，标量网络分析仪包括第二开始/停止扫描接口k5、第二扫描脉冲接口k6和第二网络接口k4。

第一开始/停止扫描接口k1与第二开始/停止扫描接口k5通过第一bnc电缆l1相连。

第一扫描脉冲接口k2与第二扫描脉冲接口k6通过第二bnc电缆l2相连。

第一网络接口k3与第二网络接口k4通过网线l3相连。

标量网络分析仪a2还包括限幅保护驱动电路a3，限幅保护驱动电路电连接有现场可编程门阵列a4，现场可编程门阵列电连接有处理器a5。

信号发生器a1具有扫频功能，在设定好扫频的起始频率和终止频率后，a1自动将起始频率和终止频率之间的频段平均分为1600份，在设定的扫频时间内，从起始频率开始，按照固定频率间隔和时间间隔，依次产生每一个频率点的信号，直至终止频率，每次扫频过程共设置1601个频率点。

第一开始/停止扫描接口k1，在停止扫描时候，开始/停止扫描为高电平，在扫描过程中，开始/停止扫描为低电平。

第一扫描脉冲接口k2，在开始扫描后，信号发生器按照固定时间间隔设置频率点，设置好一个频率点后，发出一个扫描脉冲信号。

第一网络接口k3，在本发明中，信号发生器作为被控设备，接收标量网络分析仪发出的程控命令。

标量网络分析仪a2，a2接收a1发送来的起始/停止扫描信号、扫描脉冲信号，并由始/停止扫描信号、扫描脉冲信号控制3个通道的功率测量，并根据测量方式的设置，完成传输测量、回波损耗和端口驻波比等参数的测试。

限幅保护驱动电路a3，a3的功能是起始/停止扫描信号、扫描脉冲信号进行保护、限幅、驱动等处理，目的是防止外接信号损坏标量网络分析仪内部电路，同时增强起始/停止扫描信号、扫描脉冲信号的驱动能力，并将驱动后的起始/停止扫描信号、扫描脉冲信号送至现场可编程门阵列a4。

现场可编程门阵列a4，a4接收经过驱动后的起始/停止扫描信号、扫描脉冲信号，在现场可编程门阵列内部实现与信号发生器频率设置同步、标量网络分析仪的多通道数据采集等工作。

处理器a5，a5在每个扫描脉冲信号到来之后进行一次功率测量，测量结果显示在屏幕中。

第二网络接口k4，在本发明中，标量网络分析仪作为主控设备，发出程控命令控制信号发生器的设置。

准确同步扫频的方法包括以下步骤：

步骤1：在标量网络分析仪上设置扫频参数，包括起始频率、终止频率、扫描时间和功率电平等，各个参数通过网线发送到信号发生器。

步骤2：信号发生器接收到步骤1中扫频参数后，开始扫频，信号发生器通过第一bnc电缆将开始/停止扫描信号送至标量网络分析仪，信号发生器通过第二bnc电缆将扫描脉冲信号送至标量网络分析仪。

具体包括以下子步骤：

步骤2.1：将开始/停止扫描信号拉高，等待100us后，将开始/停止扫描信号拉低；

步骤2.2：按照标量网络分析仪的参数设置，设置起始频率点fstart；

步骤2.3：设置完成起始频率点后，信号发生器通过第二bnc电缆将一个扫描脉冲信号送至标量网络分析仪，作为扫频测量的同步信号；

步骤2.4：等待设置第二个频率点同样设置完成后，发出一个扫描脉冲信号；

其中，ttotal为扫描完成1601个点所占用的总时间，fend为终止频率；

步骤2.5：重复步骤2.4，依次设置每一个扫频点，直至设置到终止频率点，并将开始/停止扫描信号拉高，一次扫频过程结束。

步骤3：标量网络分析仪处理信号发生器发出的开始/停止扫描信号和扫描脉冲信号。

具体包括以下子步骤：

步骤3.1：在现场可编程门阵列内部用1ms/s的时钟检测开始/停止扫描信号和扫描脉冲信号；

当检测到开始/停止扫描信号为高电平时，设置扫频计数器为0，在开始/停止扫描信号为低电平后，每来一个扫描脉冲信号，扫频计数器的计数值+1，同时产生一个扫频中断；

步骤3.2：扫频中断到来后，通知处理器，处理器首先读取扫频计数器的值n，确定当前对应的频率点然后对当前频率点的信号测量，在时间内完成所有测量工作，并将当前扫频点的测量结果显示出；

一个频率点测量完成后，处理器处理其他工作，并等待下一个扫频中断的到来；

步骤3.3：处理完最后一个频率点之后，现场可编程门阵列检测到开始/停止扫描信号为高电平，将扫频计数器清零，重新开始扫频测量。

步骤4：在标量网络分析仪对信号发生器完成一次设置之后，如果不改变参数设置，则上述扫频过程一直进行下去，并且不会发生错误的测量结果。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。