一种双频非线性矢量网络参数测试装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于双频非线性矢量网络参数测试领域，具体涉及一种双频非线性矢量网 络参数测试装置及方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代微波毫米波通信系统的不断发展，如移动通信系统、相控阵雷达、卫星通 信、卫星导航、电子对抗、精确制导等系统和装备的快速发展，高速宽带技术已经成为发展 的趋势。这种新的技术往往要求通信系统具有多载波、大动态范围的特点，因此对微波器件 的线性度要求非常苛刻。因此对于一个微波器部件，如宽禁带半导体、超宽频带混频器和大 功率低互调连接器，其非线性表征、建模问题引起了信息产业的高度关注。研究此问题的一 般方法是基于黑箱理论，测试其非线性行为特征。
[0003]测试微波器部件非线性特征的已有方法是建模其行为级非线性特征，即将微波器 部件作为一个N端口的被测"网络"，这里网络的概念来源于"黑箱模型"。较为著名的非线 性模型有X参数和Cardiff模型。X参数模型为由Jan博士建立，由德科技（安捷伦公司） 主推，采用ADS软件进行建模和处理；Cardiff模型由英国Mesuro公司建立，目前由R&S(罗 德思瓦茨公司）主推。但这些模型都基于单频信号激励，不能完全表达器部件的非线性行 为特征，不能完整表达器部件的行为参数，如无源部件互调失真、功率放大器互调失真、混 频器变频损耗和分频器分频损耗。因此微波通信领域亟需一种突破单频激励限制的、预测 微波器部件非线性行为、可用于系统设计的模型及测试方法。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种双频非线性矢量网络参 数测试装置及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，解决了微波器部件的双频非线性行 为特征表征与测试难题，具有良好的效果。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种双频非线性矢量网络参数测试装置，包括频率参考模块、选择开关、测试端 口、倍频选择单元、接收机、親合器、混频器、计算机模块以及负载；其中：
[0007] 所述选择开关，包括第一选择开关、第二选择开关、第三选择开关、第四选择开关、 第五选择开关、第六选择开关和第七选择开关；
[0008] 所述测试端口，包括第一测试端口、第二测试端口和第三测试端口；
[0009] 所述倍频选择单元，包括第一倍频选择单元和第二倍频选择单元，用于实现信号 的直通、二倍频、三倍频至N倍频的选择；
[0010] 所述接收机，包括用于提供非线性测试的相位参考的R接收机、用于测试第一信 号源的输出信号的R1接收机、用于测试第二信号源的输出信号的R2接收机、用于测试进入 第一测试端口信号的A接收机、用于测试进入第二测试端口信号的B接收机以及用于测试 进入第三测试端口信号的C接收机；
[0011] 所述接收机主要由混频模块、中频调理模块、A/D转换模块以及DSP矢量计算模块 组成；
[0012] 所述親合器，包括第一親合器、第二親合器、第三親合器、第四親合器和第五親合 器；
[0013] 所述第一耦合器，用于从第一信号源的发射信号耦合部分信号送入R1接收机；
[0014] 所述第二耦合器，用于从第二信号源的发射信号耦合部分信号送入R2接收机；
[0015] 所述第三耦合器，用于从第一测试端口的入射信号耦合部分信号送入A接收机；
[0016] 所述第四耦合器，用于从第二测试端口的入射信号耦合部分信号送入B接收机；
[0017] 所述第五耦合器，用于从第三测试端口的入射信号耦合部分信号送入C接收机；
[0018] 所述混频器，用于混频第一倍频选择单元输出信号和第二倍频选择单元输出信 号，并将混频后的信号经第五选择开关输出至R接收机；
[0019] 所述负载包括第一负载和第二负载；
[0020] 所述频率参考模块，产生第一信号源和第二信号源两个信号源和一个用于为接收 机提供本振信号的本振源；所述第一信号源和第二信号源独立或合路输入至第一测试端口 或第三测试端口，第二信号源可独立输出至第二测试端口，本振源为R接收机、R1接收机、 R2接收机、A接收机、B接收机、C接收机六个接收机提供本振信号；
[0021] 所述第一信号源和第二信号源的两路信号分别功分进入第一倍频选择单元和第 二倍频选择单元，从第一倍频选择单元输出的信号，经第六选择开关、第五选择开关送入R 接收机；或从第二倍频选择单元输出的信号，经第七选择开关、第五选择开关送入R接收 机；或从第一倍频选择单元输出的信号和从第二倍频选择单元输出的信号分别经第六选 择开关和第七选择开关后进入混频器混频，经过混频器混频后经第五选择开关送入R接收 机；
[0022] R接收机中的信号和经过第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器和第 五耦合器耦合分别进入R1接收机、R2接收机、A接收机、B接收机和C接收机中的信号分别 与本振源产生的本振信号进行混频输出中频信号，所述中频信号经过中频调理模块进行中 频调理后进入A/D转换模块进行采样、转换，之后进入DSP矢量计算模块，对数字化中频信 号进行I/Q分解和滤波，测试接收信号的幅度和相位，测试数据交由计算机模块进行非线 性建模；同时计算机模块又控制第一信号源和第二信号源和本振源的扫描频率和功率。
[0023] 此外，本发明还提到一种双频非线性矢量网络参数测试方法，该方法采用上述的 一种双频非线性矢量网络参数测试装置，包括如下步骤：
[0024] 步骤1 :对于双端口被测网络，将被测件接入第一测试端口和第三测试端口；
[0025] 步骤2 :用于测试同频反射响应和同频传输响应；关闭第二信号源，令第一选择开 关选通第一测试端口，第三选择开关选通第一信号源，第四选择开关选通第一负载，第一信 号源产生的测试信号由第一测试端口加载至被测件，传输至第三测试端口的信号由第一负 载吸收，校准后测试二端口网络的正向全频段S参数，使用R1接收机与A接收机和C接收 机的测试结果，测试同频反射响应和同频传输响应；
[0026] 步骤3 :用于测试同频反向反射响应和同频反向传输响应；关闭第一信号源，令第 二选择开关选通第三测试端口，第三选择开关选通第二负载，第四选择开关选通第二信号 源，第二信号源产生的测试信号由第三测试端口加载至被测件，传输至第一测试端口的信 号由第二负载吸收，校准后测试二端口网络的反向全频段S参数，使用R2接收机与A接收 机和C接收机的测试结果，测试同频反向反射响应和同频反向传输响应；
[0027] 步骤4 :用于测试正向谐波响应；令第一选择开关选通第一测试端口，第二选择开 关选通第三测试端口，第三选择开关选通第一信号源，第四选择开关选通第一负载，第六选 择开关选通R接收机，第五选择开关选通第一信号源，第一倍频选择单元选择N倍频，N为 大于2的正整数，校准后测试N次谐波响应，使用R接收机、R1接收机、A接收机和C接收机 的测试结果，测试正向谐波响应；
[0028] 步骤5 :用于测试反向谐波响应；令第一选择开关选通第一测试端口，第二选择开 关选通第三测试端口，第三选择开关选通第一信号源，第四选择开关选通第一负载，第六选 择开关选通R接收机，第五选择开关选通第一信号源，第二倍频选择单元选择N倍频，N为 大于2的正整数，校准后测试N次谐波响应，使用R接收机、R1接收机、A接收机和C接收机 的测试结果，测试反向谐波响应；
[0029] 步骤6 :重复步骤4和步骤5的开关动作，测试谐波频率对于基波频率的影响，测 试激励频率1/N频率分量的响应；
[0030] 步骤7:用于测试双音信号的相互耦合作用；设双信号之间频差为Δ = 测试双音信号的相互耦合作用；
[0031] 步骤8 :用于测试正向激励响应；令第一选择开关选通第一测试端口，第二选择开 关选通第一测试端口，第一测试端口输出为双音信号，使用R1接收机、R2接收机、A接收机、 B接收机和C接收机的数据，测试正向激励响应；
[0032] 步骤9 :用于测试反向激励响应；令第一选择开关选通第三测试端口，第二选择开 关选通第三测试端口，第三测试端口输出为双音信号，使用R1接收机、R2接收机、A接收机、 B接收机和C接收机的数据，测试反向激励响应；
[0033] 步骤10 :用于测试双音信号和频的正向响应和反向响应；令第一选择开关选通第 一测试端口，第二选择开关选通第一测试端口，第一测试端口输出为双音信号，第一倍频选 择单元选择直通，第二倍频选择单元选择直通，第六选择开关和第七选择开关选择混频，第 五选择开关选择混频输出，令R接收机接收频率为ωdω2，使用R接收机、R1接收机、B接收 机和C接收机的数据，测试双音信号和频的正向响应，同理第三测试端口输出双音信号时， 测试双音信号和频的反向响应；
[0034] 步骤11 :用于测试双音信号差频的正向响应和反向响应；令第一选择开关选通第 一测试端口，第二选择开关选通第一测试端口，第一测试端口输出为双音信号，第一倍频选 择单元选择直通，第二倍频选择单元选择直通，第六选择开关和第七选择开关选择混频，第 五选择开关选择混频输出，令R接收机接收频率为ω2-ωi，使用R接收机、R1接收机、Β接收 机和C接收机的数据，测试双音信号差频的正向响应，同理第三测试端口输