[發(fā)明專利]一體化便攜式多通道相位相干信號分析儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910210901.2
• 申請日: 2009-11-12
• 公開（公告）號: CN101701988A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宏;王尊峰;曹志英;李樹彪;梁勝利
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00;G01R23/02
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務(wù)所 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相位相干信號分析測量技術(shù)，具體的說是一體化便攜 式多通道相位相干信號分析儀。

背景技術(shù)

空間功率合成是基于多路相干電磁輻射信號在空間實(shí)現(xiàn)相干疊 加，用多路小功率輻射信號合成大功率輻射信號的一種方法，該技術(shù) 很好的解決了要求輻射功率無限大和器件輸出功率有限之間的矛盾， 功率合成技術(shù)一經(jīng)提出，便廣泛應(yīng)用于各種大功率發(fā)射源和高靈敏度 接收機(jī)的設(shè)計(jì)方案中，取得了很好效果。理論上來講，對N路相干輻 射信號在空間某點(diǎn)合成后功率主要取決于每路信號到達(dá)該點(diǎn)的幅度 和相位，即對N路信號在該點(diǎn)進(jìn)行矢量和。為了在空間某點(diǎn)取得良好 的合成效果，N路輻射信號到該點(diǎn)的相位必須同相，在空間不同位置 測量多路信號的幅度和相位一致性，多年來一直是工程技術(shù)人員不斷 探索和研究的主要課題。

圖1是空間功率合成的原理框圖，包括4個(gè)發(fā)射通道，每個(gè)通道 包括依次連接的信號源、隔離器、移相器、衰減器、功率放大器和輻 射天線，天線輻射出的四路信號完全相干，通過調(diào)整每個(gè)信號源的輸 出相位，可改變空間合成功率分布，為了獲得最佳合成功率效果，需 要在四個(gè)輻射天線的同一位置處對四路輻射信號的幅度和相位一致 性進(jìn)行精確測量，以獲得四路功率信號的幅度一致性和相位一致性。 目前，在多通道相位相干信號分析方面，主要分析方法有高性能示波 器法、矢量信號分析儀法和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀法三種。

高性能示波器法是對被測多路信號同時(shí)進(jìn)行高速A/D轉(zhuǎn)換，在時(shí) 域同步顯示被測信號間的相位關(guān)系。由于是采用寬帶接收技術(shù)，導(dǎo)致 測量精度較差，很容易受到抖動(dòng)的影響。

矢量信號分析儀法的原理是對多路被測信號進(jìn)行下變頻，得到中 頻信號，然后對該中頻信號A/D采樣，得到數(shù)字中頻信號，最后對數(shù) 字中頻信號進(jìn)行I/Q解調(diào)，計(jì)算出每一路被測信號的相位和幅度信 息，從而得到多路被測信號相位和幅度的相對關(guān)系。比高性能示波器 法測量精度略高，但由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是下變頻模塊和共時(shí) 鐘A/D模塊較貴，成本很高，并且不具有誤差修正和校準(zhǔn)功能，也無 法滿足對多個(gè)被測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相位和幅度一致性的分析，因此不適合作 為專用的多通道相位相干信號分析設(shè)備。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀法中被測信號的接收和分析部分的基本原理和 矢量信號分析儀法相同，除此之外，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀法還可以完成被 測網(wǎng)絡(luò)之間相位和幅度一致性的測量分析，即自身可輸出2路相位相 干的信號作為激勵(lì)，通過比較多個(gè)被測網(wǎng)絡(luò)對激勵(lì)的不同響應(yīng)，得出 多個(gè)被測網(wǎng)絡(luò)之間對相位和幅度改變的相對關(guān)系。是這三種測量方法 中測量精度最高的，但對多通道信號的相位關(guān)系測量中仍缺少專用的 誤差修正和校準(zhǔn)功能；若要實(shí)現(xiàn)對被測網(wǎng)絡(luò)相位和幅度一致性的分 析，需要用到額外的一臺(tái)射頻信號源，或者利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀自身 的2路相干信號輸出作為激勵(lì)信號，而這兩種配置模式增加了測試儀 器的體積、測試復(fù)雜度和測試成本。而且本方法沒有頻率跟蹤技術(shù)， 對頻率已知信號可以測量，但無法實(shí)現(xiàn)對未知信號頻率的跟蹤測試。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種一體化 便攜式多通道相位相干信號分析儀，體積小、成本低、測試過程簡單， 具有矢量誤差校準(zhǔn)和修正功能，保證了多通道相位和幅度差測量的準(zhǔn) 確度，降低了測試成本，縮小了測試時(shí)間，提高了測試靈活度及測試 精度。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一體化便攜式多通道相位相干信號分析儀，其特征在于包括以下 部件：

時(shí)鐘發(fā)生模塊，分別連接至射頻信號源模塊和本振信號源模塊， 提供參考時(shí)基信號；

射頻信號源模塊，基于參考時(shí)基信號產(chǎn)生射頻激勵(lì)信號，輸出至 相干信號產(chǎn)生模塊；

相干信號產(chǎn)生模塊，將輸入的1路射頻激勵(lì)信號處理為4路相干 的射頻激勵(lì)信號，然后由分析儀的輸出接口輸出；

本振信號源模塊，基于時(shí)基參考信號產(chǎn)生相干的本振信號，輸出 至相干接收機(jī)模塊；

相干接收機(jī)模塊，從分析儀的輸入接口獲取4路被測信號，并將 處理好的被測信號通過系統(tǒng)總線發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)；

主控計(jì)算機(jī)，作為分析儀的核心控制，通過系統(tǒng)總線連接除相干 信號產(chǎn)生模塊之外的其余各個(gè)模塊，主控計(jì)算機(jī)模塊通過系統(tǒng)總線調(diào) 用頻率跟蹤算法模塊和誤差校準(zhǔn)及修正算法模塊完成對被測信號的 最終處理。