[發明專利]基于多頻正弦信號的高頻譜分辨率相位譜測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201410171273.2
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103913633A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 張亦弛;何昭;黃見明;聶梅寧
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及射頻微波信號測量技術領域，特別涉及基于多頻正弦信號的高頻譜分辨率相位譜測量裝置及方法。

背景技術

非線性矢量網絡分析儀NVNA是在矢量網絡分析儀VNA基礎上的升級和改造，通過引入額外的相位參考信號(目前由脈沖發生器impulse?generator，亦稱梳狀波發生器comb?generator提供)，根據參考信號和被測信號的相位差實現后者相位譜的測量，如圖1所示。這種測量手段要求參考信號的頻譜成分覆蓋被測信號的全部頻點，并且每根譜線的功率滿足測量要求(一般不小于-100dBm)，對于參考信號不能覆蓋的頻點則無法進行有效測量。現有的商用NVNA產品采用“時域窄脈沖信號”用于提供相位參考，其頻譜分辨率為脈沖重復周期的倒數(額定為10MHz,即頻率點為10MHz，20MHz，30MHz，...)，是一種諧波信號，如圖2和圖3所示。隨著頻譜分辨率的提高，脈沖的重復周期需要增加，導致平均功率顯著減少，各譜線的能量不能滿足測量要求(一般需大于-100dBm)。因此，該技術方案目前存在頻譜分辨率的瓶頸：GHz頻段上難以提供kHz級別的頻譜分辨率，即當被測信號的頻譜間隔為kHz級別時，這種參考信號方案無法以足夠的能量覆蓋所有被測頻點，從而不能進行有效測量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于多頻正弦信號的高頻譜分辨率相位譜測量裝置及方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于多頻正弦信號的高頻譜分辨率相位譜測量裝置，包括：多頻正弦信號發生模塊，用于產生多頻正弦信號；相位差測量模塊，用于被設置多個被測頻點，并接收被測信號，計算被測信號和所述多頻正弦信號的相位差測量結果；系統校準模塊，用于對所述相位差測量模塊進行系統校準，獲得所述各被測頻點上的相位測量誤差；計算模塊，用于根據誤差修正方法、所述系統校準模塊的測量結果和所述相位差測量模塊的測量結果，計算被測信號的相位譜。

進一步地，所述多頻正弦信號發生模塊包括矢量信號發生器或任意波形發生器或其他自主研制的可編程信號發生裝置。

進一步地，其特征在于，所述相位差測量模塊包括矢量網絡分析儀或多通道示波器或其他自主研制的可用于多路信號相位差測量的裝置。

進一步地，所述被設置多個被測頻點小于或等于產生多頻正弦信號設置的參數。

進一步地，基于多頻正弦信號的高頻譜分辨率相位譜測量裝置，還包括讀取模塊，用于在所述相位差測量模塊上讀取被測信號和所述多頻正弦信號的相位差測量結果。

本發明還提供基于所述基于多頻正弦信號的高頻譜分辨率相位譜測量裝置的測量方法，包括：

步驟10、在所述相位差測量模塊設置多個被測頻點，同時接收被測信號和多頻正弦信號發生模塊輸出的多頻正弦信號；

步驟20、在所述多頻正弦信號發生模塊設置多頻正弦信號，計算所述被測信號和所述多頻正弦信號的相位差測量結果；

步驟30、通過所述系統校準模塊進行系統校準，獲得所述各被測頻點上的相位測量誤差；

步驟40、根據誤差修正方法、所述步驟20和30的測量結果的測量結果，計算被測信號的相位譜。

進一步地，所述多頻正弦信號發生模塊包括矢量信號發生器或任意波形發生器，或其他自主研制的可編程信號發生裝置。

進一步地，其特征在于，所述相位差測量模塊包括矢量網絡分析儀，或多通道示波器，或其他自主研制的可用于多路信號相位差測量的裝置。

進一步地，所述被設置多個被測頻點小于或等于產生多頻正弦信號設置的參數。

進一步地，該方法還包括在所述相位差測量模塊上讀取被測信號和所述多頻正弦信號的相位差測量結果。

本發明提供的基于多頻正弦信號的高頻譜分辨率相位譜測量裝置及方法回避了現有諧波方案中“頻譜分辨率和譜線功率”之間的矛盾，即參考信號譜線功率不隨頻譜分辨率的提高而減少的問題，使用窄帶的多頻正弦信號作為相位參考(取代了現有的諧波方案)實現相位譜測量，從而突破現有諧波方案的技術瓶頸和指標極限，在GHz頻段上實現kHz級高頻譜分辨率的相位測量。

附圖說明

圖1為現有的商用非線性網絡分析儀NVNA構成框圖；

圖2為時域窄脈沖信號示意圖，其中脈沖序列的重復周期為T；

圖3為時域窄脈沖信號對應的寬帶諧波頻譜示意圖，頻譜分辨率為重復周期T的倒數，覆蓋的頻率點為Δf,2Δf,3Δf,...；