[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析儀器擴(kuò)頻功能的裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310616148.3
• 申請(qǐng)日: 2013-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN103634024A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜以濤;許建華;杜會(huì)文;崔素玲;周欽山;郭小文;閆亞力;張明岳
• 申請(qǐng)（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(hào): H04B1/69
• 分類號(hào): H04B1/69;G01R29/08;H04B17/00;G01R23/00;G01R29/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號(hào)分析儀器擴(kuò)頻技術(shù)，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析儀器擴(kuò)頻功能的裝置和方法，屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前對(duì)信號(hào)進(jìn)行參數(shù)測試具有多種儀器。單對(duì)頻率參數(shù)進(jìn)行測量的儀器設(shè)備有頻率計(jì)，單對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)行測量的儀器設(shè)備有功率計(jì)，綜合兩種功能于一體的是信號(hào)分析儀器，其特點(diǎn)是測量頻率范圍寬，幅度測量范圍大。

目前信號(hào)輸入連接器有兩種類型：同軸和波導(dǎo)。同軸連接器適用于較低的頻率范圍，波導(dǎo)連接器適用于較高的頻率范圍。信號(hào)分析儀器主機(jī)同軸連續(xù)測量范圍一般在DC～67GHz之間，而更高的測量頻率范圍受輸入信號(hào)連接器特性限制，一般采用擴(kuò)頻方式實(shí)現(xiàn)，即將主機(jī)的本振引出，在擴(kuò)頻模塊內(nèi)部與輸入信號(hào)進(jìn)行諧波混頻，產(chǎn)生的中頻信號(hào)返回到主機(jī)中進(jìn)一步處理。現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)頻裝置都采用高次諧波混頻方式，根據(jù)預(yù)設(shè)定的混頻公式，利用主機(jī)本振輸出和中頻輸入接口，配置相應(yīng)的控制算法，實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析儀器測量頻率范圍的擴(kuò)展。但是往往具有如下缺陷：1，目前混頻器前端通常使用的用于濾除鏡像響應(yīng)(混頻過程中，有兩個(gè)輸入信號(hào)能和同一頻率本振信號(hào)產(chǎn)生相同的中頻信號(hào)，它們一個(gè)比本振低一個(gè)中頻，一個(gè)比本振高一個(gè)中頻，其中一個(gè)信號(hào)稱為另一個(gè)信號(hào)的鏡像響應(yīng))的預(yù)選器，在高于67GHz以上頻段無法實(shí)現(xiàn)；2，目前通用擴(kuò)頻模塊采用高諧波次數(shù)、低中頻頻率輸出方式，直接進(jìn)入主機(jī)中頻通路，無法濾除鏡像信號(hào)；3，目前通用擴(kuò)頻模塊的鏡像響應(yīng)抑制多采用儀器內(nèi)置內(nèi)容軟件算法，利用雜散信號(hào)具有隨本振頻率變化的特點(diǎn)，分兩次掃描，本振頻率差值為2IF/n(IF為信號(hào)分析儀器的中頻頻率，n為擴(kuò)頻模塊的諧波混頻次數(shù))，對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行取小運(yùn)算，這樣不隨本振變化的信號(hào)為真實(shí)存在的信號(hào)，但是由于軟件算法關(guān)系，信號(hào)幅度比真實(shí)值偏小，而且每次都需要兩次結(jié)果進(jìn)行疊加運(yùn)算，導(dǎo)致測量速度變慢，不符合信號(hào)分析儀器幅度測量準(zhǔn)確度高、測量速度快的需求；4，鏡像響應(yīng)抑制還采用儀器外控軟件算法或手動(dòng)計(jì)算方式，根據(jù)具體的儀器的中頻頻率和諧波次數(shù)，計(jì)算各個(gè)響應(yīng)點(diǎn)的頻率間隔，通過諧波混頻的計(jì)算方式能夠區(qū)分出真實(shí)信號(hào)與雜散信號(hào)，不僅需要很強(qiáng)的儀器構(gòu)成專業(yè)知識(shí)，而且需要長的計(jì)算時(shí)間來分離雜散信號(hào)，測量速度更慢，不符合測試要求；5，現(xiàn)有的擴(kuò)頻方式采用諧波混頻方式變頻損耗增加，對(duì)主機(jī)而言降低了小信號(hào)測量能力。

因此，能否設(shè)計(jì)一種新型的信號(hào)分析儀器擴(kuò)頻裝置及其擴(kuò)頻方法以克服上述缺陷，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員有待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析儀器擴(kuò)頻功能的裝置及方法，能夠在頻率范圍高于67GHz時(shí)仍具備頻譜分析擴(kuò)頻功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)鏡像、多重雜散信號(hào)的抑制，且不降低小信號(hào)測量能力。

本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，該實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析儀器擴(kuò)頻功能的裝置包括：波導(dǎo)轉(zhuǎn)接器、第一波導(dǎo)開關(guān)、第二波導(dǎo)開關(guān)、高通濾波器、低通濾波器、基波混頻器、點(diǎn)頻本振和中頻濾波放大器，其中，波導(dǎo)轉(zhuǎn)接器與第一波導(dǎo)開關(guān)連接，第一波導(dǎo)開關(guān)分別與高通濾波器、低通濾波器的輸入端連接，高通濾波器、低通濾波器的輸出端分別與第二波導(dǎo)開關(guān)連接，第二波導(dǎo)開關(guān)、基波混頻器和點(diǎn)頻本振順次連接，基波混頻器與中頻濾波放大器連接。

在一些技術(shù)方案中，點(diǎn)頻本振的本振頻率范圍F_LO符合如下要求：F_LO=2*n*YTO，其中n為擴(kuò)頻模塊的諧波混頻次數(shù)，YTO為釔鐵石榴石振蕩器輸出頻率。

在一些技術(shù)方案中，中頻輸出范圍F_IF=本振頻率范圍F_LO-輸入信號(hào)頻率范圍F_RF，或中頻輸出范圍F_IF=輸入信號(hào)頻率范圍F_RF-本振頻率范圍F_LO。

在一些技術(shù)方案中，中頻輸出范圍F_IF在信號(hào)分析儀器主機(jī)預(yù)選器覆蓋頻段內(nèi)。

在一些技術(shù)方案中，釔鐵石榴石振蕩器輸出頻率3.1～9.9GHz，步進(jìn)值為200MHz。

在一些技術(shù)方案中，中頻輸出范圍F_IF在4～26.5GHz之間。

本發(fā)明還公開了一種實(shí)現(xiàn)信號(hào)分析儀器擴(kuò)頻功能的方法，包括如下步驟：

步驟一，將擴(kuò)頻裝置與信號(hào)分析儀器主機(jī)進(jìn)行如下連接：信號(hào)分析儀器主機(jī)連接到擴(kuò)頻裝置中的第一波導(dǎo)開關(guān)、第二波導(dǎo)開關(guān)、點(diǎn)頻本振和中頻濾波放大器；

步驟二，向波導(dǎo)轉(zhuǎn)接器輸入信號(hào)，信號(hào)經(jīng)波導(dǎo)轉(zhuǎn)接器進(jìn)入第一波導(dǎo)開關(guān)；