用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机的宽带测量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于矢量网络分析技术领域，具体说来是一种用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机的宽带测量方法。
【背景技术】
[0002]随着测量技术的发展，所需测试的频率范围越来越宽，在宽频段内对动态范围的的要求越来越高，这就要求矢量网络分析仪能够一次性测试更低频率与更高频率，在测试宽频率范围的同时，要保证测试动态范围的一致性。
[0003]传统的矢量网络分析仪，基本采用全频段混频模式来实现接收机方案，在整个接收机频段内，信号通过射频前端的低噪声放大器与斜率衰减器，变换为混频器所要求的射频信号，在混频器中与矢量网络分析仪提供的本振信号混频，通过一次下变频，产生所需要的固定中频信号，自动增益控制电路选择性的对中频信号是否采取放大作用，然后进行量化采样。此方案无法满足宽带测试需求。
[0004]现有方案主要是通过全频段混频模式来实现接收机方案，无法使矢量网络分析仪同时进行高频段和低频段的测试，主要表现为以下几点:
[0005]1、低频段动态范围小:由于低频段也采用混频方案，由于混频器本身特性的限制与低频本振信号相位噪声的恶化，导致接收机射频接收端灵敏度下降，引起矢量网络分析仪低频段动态范围的恶化；
[0006]2、接收机隔离度低:由于低频段与高频段共用同一个低噪声放大器与斜率衰减器，导致接收机在不同的频段有不同的隔离度，无法满足测量的一致性；
[0007]3、低频段信号干扰中频采样信号:在低频段信号混频时，由于所测试的低频信号与所3、采样的中频信号所处频段很相近，导致射频端接收的低频信号干扰到中频信号的质量，从而影响低频测试结果。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种本发明提出了一种用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机的宽带测量方法，解决了在宽带测量中因为低频端下变频而引入大量噪声，导致低频段动态范围无法达到与高频段相一致。在低频段(1MHz以内)，采用ADC直接采样，使矢量网络分析仪在低频段获得更高的动态范围，在高频段，通过宽带混频技术，经过一次下变频，获得固定中频采样信号，然后进行ADC采样，这样提高了高频段所能测量的范围。通过低频段通道和高频段通道，使矢量网络分析仪可以具有很宽的频带范围。
[0009]为实现上述目的，本发明提出的用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机的宽带测量方法，包括以下步骤:
[0010]步骤一:射频信号RF经过射频前端电路进入接收机，经过功分器分别进入低频通道与高频通道。低频通道直接进入2选I开关，高频通道经过处理混频后进入2选I开关；
[0011]步骤二:FPGA通道控制电路判断当前需要采样的信号通道，并控制2选I开关选择所需要的通道；
[0012]步骤三:经过2选I开关选择的信号进入A/D转换器中进行采样处理，此过程采用过采样技术，固定采样频率为60MHz。
[0013]在上述技术方案中，所述步骤一中，所述低频通道与高频通道经过不同的方式得到可采样的中频信号，低频通道直接采样，高频通道经过下变频后得到中频信号进行采样，实现了矢量网络分析仪宽带接收机的功能。
[0014]在上述技术方案中，所述步骤二中，所述FPGA通道控制电路控制矢量网络分析仪接收机当前所处的通道，实现了通道选择的自动控制，增加了低频通道和高频通道之间的隔离度。
[0015]在上述技术方案中，所述步骤三中，所述采用过采样处理技术，固定采样频率为60MHz，实现了两通道采样频率的统一，提高了带宽处理增益，保证两通道之间动态范围的一致性。
[0016]矢量网络分析仪在测量时需要很宽的频段，要求矢量网络分析仪能够一次性测试更低频率与更高频率，现在使用的矢量网络分析仪测试低频信号时采用下变频技术，在下变频时引入大量噪声，在低频段无法达到与高频段相同的动态范围，在测试过程中无法满足一致性测试。本发明与现有技术方案相比具有以下有益效果:
[0017]1、提高了矢量网络分析仪接收机的频率范围，低频通道直接采样，保证接收机低频端的灵敏度；高频通道通过多级放大器级联和下变频，实现高增益与更大动态范围；
[0018]2、通道自动识别控制，加入FPGAFPGA通道控制电路与2选I开关，实现低频通道与高频通道的自动识别，同时引入的2选I开关增加了两通道之间的隔离度；
[0019]3、采用射频电路板方案，结构简单易用，抗干扰能力强。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的一种应用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述:
[0022]如图1所示的应用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机示意图，接收机由射频前端接收电路、数字采样和中频处理电路、FPGA通道控制电路三大核心电路组成。射频前端接收电路用于接收并处理矢量网络分析仪测试端口接收到的射频信号RF ;A/D转换器电路用于将经过处理的射频信号RF转换为数字信号；FPGA通道控制电路用于根据矢量网络分析仪测试端口的信号频段自动选择所需通道；
[0023]2.射频前端接收电路用于处理所接收的射频信号RF，包括低频通道与高频通道。射频信号RF经过第一级低噪声放大器处理，在功分器处进入低频通道或者高频通道。低频通道频段为10kHz到10MHz，此低频信号经过低频低噪声放大器与低通滤波器直接进入2选I开关；高频通道频段为1MHz到8.5GHz，此信号经过第二级低噪声放大器和斜率衰减器进入混频器，与本振信号LO混频，射频信号RF与本振信号LO频率相差7.6MHz，所以经混频后得到中频采样信号7.6MHz，进入2选I开关。
[0024]3.FPGA通道控制电路用于选择低频通道或者高频通道中的信号。FPGA通道控制电路接收来自上位机的RF频段判断信号，控制2选I开关选择相应的通道。当信号处在10kHz到1MHz时，2选I开关选择低频通道，此时高频通道处于高隔离状态；当信号处于1MHz到8.5GHz时，2选I开关选择高频通道，此时低频通道处于高隔离状态。矢量网络分析仪通过FPGA通道控制电路实现了低频信号和高频信号的分离，增加了整机的隔离度。
[0025]4.数字采样和中频处理电路用于采样处理2选I开关中的10kHz到1MHz的中频信号。在低频通道10kHz到1MHz的信号，直接进行采样处理；高频通道1MHz到8.5GHz采样处理下变频后得到的7.6MHz中频信号。对于低频通道和高频通道，采样频率统一采用60MHz，A/D转换器工作在过采样状态下，这提高了带宽处理增益，同时提高了动态范围。对采样后的信号进行数字下变频技术，分离出I和Q两路信号，相对于模拟下变频技术引入的噪声更低。
[0026]图1中用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机的宽带测量方法包括下述步骤:
[0027]步骤一:射频信号RF经过射频前端电路进入接收机，经过功分器分别进入低频通道与高频通道。低频通道直接进入2选I开关，高频通道经过处理混频后进入2选I开关。所述低频通道与高频通道经过不同的方式得到可采样的中频信号，低频通道直接采样，高频通道经过下变频后得到中频信号进行采样，实现了矢量网络分析仪宽带接收机的功能。
[0028]步骤二:FPGA通道控制电路判断当前需要采样的信号通道，并控制2选I开关选择所需要的通道。所述FPGA通道控制电路控制矢量网络分析仪接收机当前所处的通道，实现了通道选择的自动控制，增加了低频通道和高频通道之间的隔离度。
[0029]步骤三:经过2选I开关选择的信号进入A/D转换器中进行采样处理，此过程采用过采样技术，固定采样频率为60MHz。所述采用过采样处理技术，固定采样频率为60MHz，实现了两通道采样频率的统一，提高了带宽处理增益，保证两通道之间动态范围的一致性。
[0030]本发明解决了在宽带测量中因为低频端下变频而引入大量噪声，导致低频段动态范围无法达到与高频段相一致。在低频段(1MHz以内)，采用ADC直接采样，使矢量网络分析仪在低频段获得更高的动态范围，在高频段，通过宽带混频技术，经过一次下变频，获得固定中频采样信号，然后进行ADC采样，这样提高了高频段所能测量的范围。通过低频段通道和高频段通道，使矢量网络分析仪可以具有很宽的频带范围。
[0031]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.一种用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机的宽带测量方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:射频信号RF经过射频前端电路进入接收机，经过功分器分别进入低频通道与高频通道。低频通道信号直接进入2选I开关，高频通道信号经过处理混频后进入2选I开关; 步骤二:FPGA通道控制电路判断当前需要采样的信号通道，并控制2选I开关选择所需要的通道； 步骤三:经过2选I开关选择的信号进入A/D转换器中进行采样处理，此过程采用过采样技术，固定采样频率为60MHz。2.根据权利要求1所述用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机的宽带测量方法，其特征在于:所述步骤一中，所述低频通道与高频通道经过不同的方式得到可采样的中频信号，低频通道信号直接采样，高频通道信号经过下变频后得到中频信号进行采样，实现了矢量网络分析仪宽带接收机的功能。3.根据权利要求1所述用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机的宽带测量方法，其特征在于:所述步骤二中，所述FPGA通道控制电路控制矢量网络分析仪接收机当前所处的通道，实现了通道选择的自动控制，增加了低频通道和高频通道之间的隔离度。4.根据权利要求1所述用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机的宽带测量方法，其特征在于:所述步骤三中，所述采用过采样处理技术，固定采样频率为60MHz，实现了两通道采样频率的统一，提高了带宽处理增益，保证两通道之间动态范围的一致性。
【专利摘要】本发明涉及一种用于矢量网络分析仪的双通道宽带接收机的宽带测量方法，解决了在宽带测量中因为低频端下变频而引入大量噪声，导致低频段动态范围无法达到与高频段相一致。在低频段(10MHz以内)，采用ADC直接采样，使矢量网络分析仪在低频段获得更高的动态范围，在高频段，通过宽带混频技术，经过一次下变频，获得固定中频采样信号，然后进行ADC采样，这样提高了高频段所能测量的范围。通过低频段通道和高频段通道，使矢量网络分析仪可以具有很宽的频带范围。
【IPC分类】H04B17/30, H04B17/20
【公开号】CN105515693
【申请号】CN201510464223
【发明人】孙凯, 辛栋栋, 郑勐
【申请人】中国电子科技集团公司第四十一研究所
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年7月23日