[發(fā)明專利]基于高速數(shù)字檢波的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀功率控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410724269.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN104536339A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李卓明;李樹彪;劉丹;梁勝利;曹志英;段飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁波能量的測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于高速數(shù)字檢波的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀功率控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著各種先進(jìn)的數(shù)字調(diào)制技術(shù)在諸如寬帶數(shù)字通信系統(tǒng)中的廣泛采用，為了降低系統(tǒng)的誤碼率，設(shè)計(jì)人員不僅需要關(guān)心整個(gè)射頻收發(fā)系統(tǒng)的幅頻特性，同時(shí)也要求對(duì)其相頻特性進(jìn)行測(cè)量。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是一種通用的微波毫米波測(cè)量?jī)x器，對(duì)于射頻收發(fā)系統(tǒng)中廣泛使用的如放大器、濾波器、雙工器等輸入輸出頻率相同的所謂同頻部件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其幅頻和相頻矢量特性的精確測(cè)量。

傳統(tǒng)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主要進(jìn)行小信號(hào)線性測(cè)量，對(duì)激勵(lì)信號(hào)源功率指標(biāo)要求相對(duì)較低。現(xiàn)代矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀功能越來越多，開始由線性向非線性測(cè)量過渡，非線性特性和功率相關(guān)，所以現(xiàn)代矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的非線性測(cè)試功能對(duì)功率指標(biāo)提出了更高的要求。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀從硬件上主要分為信號(hào)源和接收機(jī)兩大部分，所以在源功率控制方面?zhèn)鹘y(tǒng)的做法是采用合成信號(hào)源中廣泛使用的自動(dòng)電平控制(ALC)技術(shù)來對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的功率進(jìn)行控制。

傳統(tǒng)的自動(dòng)電平控制原理框圖如圖1所示。在源輸出端由功分器分出一路信號(hào)進(jìn)行檢波，為增大對(duì)功率的控制范圍，將檢波信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)放大。參考電平由D/A輸出，用于實(shí)現(xiàn)主機(jī)對(duì)功率的設(shè)置。參考電平與對(duì)數(shù)放大的輸出電壓進(jìn)行比較并且對(duì)比較誤差進(jìn)行積分，最終反饋到源通路中的電調(diào)衰減器上，這樣組成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，實(shí)現(xiàn)源功率的自動(dòng)穩(wěn)幅和控制。

申請(qǐng)?zhí)枮?01210252024.7的發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于中頻檢波的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀功率控制方案，如圖2所示。

此方案利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的激勵(lì)信號(hào)源Source和接收機(jī)本振源LO始終保持固定的中頻進(jìn)行同步掃描的特點(diǎn)，通過在中頻進(jìn)行檢波實(shí)現(xiàn)對(duì)激勵(lì)信號(hào)源功率的自動(dòng)控制。由于中頻檢波帶寬較窄，從而提高了檢波信噪比，增大了功率穩(wěn)幅范圍和功率準(zhǔn)確度。

由于這兩種方案完全用模擬電路來實(shí)現(xiàn)，模擬電路帶寬相對(duì)較寬，噪聲較大導(dǎo)致功率控制精度相對(duì)較低。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種基于高速數(shù)字檢波的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀功率控制系統(tǒng)及方法，通過數(shù)字接收通路來代替?zhèn)鹘y(tǒng)方案中的檢波器及對(duì)數(shù)放大電路，組成一個(gè)數(shù)模混合ALC環(huán)路對(duì)功率進(jìn)行控制，進(jìn)而提高檢波靈敏度及檢波準(zhǔn)確度，達(dá)到提高功率穩(wěn)幅范圍和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀發(fā)射端口功率控制精度的目的。為達(dá)上述目的，一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于高速數(shù)字檢波的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀功率控制系統(tǒng)，包括：

激勵(lì)信號(hào)源、衰減器、第一耦合器、第二耦合器、混頻器、本振源、功率放大器、帶通濾波器、測(cè)試通道、參考通道、CPU以及驅(qū)動(dòng)放大器；

其中，所述激勵(lì)信號(hào)源通過所述衰減器與所述第一耦合器的輸入端連接；

所述第一耦合器的第一輸出端與所述第二耦合器的輸入端連接，其第二輸出端與所述混頻器的第一輸入端連接；

所述混頻器的第二輸入端與所述本振源連接，其輸出端通過所述功率放大器與所述帶通濾波器連接；

所述帶通濾波器通過所述參考通道與所述及CPU的第一輸入端連接；

所述第二耦合器的第一輸出端與輸出端口連接，所述第二耦合器的第二輸出端通過所述測(cè)試通道與所述CPU的第二輸入端連接；

所述CPU的輸出端通過所述驅(qū)動(dòng)放大器與所述衰減器連接。

進(jìn)一步的，所述參考通道包括：相互連接的第一高速A/D轉(zhuǎn)換器以及第一高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP；其中，所述第一高速A/D轉(zhuǎn)換器與所述帶通濾波器連接，所述第一高速DSP與所述CPU的第一輸入端連接；

所述測(cè)試通道包括：相互連接的第二高速A/D轉(zhuǎn)換器以及第二高速DSP；其中，所述第二高速A/D轉(zhuǎn)換器與所述第二耦合器的第二輸出端連接，所述第二高速DSP與所述CPU的第二輸入端連接。

另一方面，本發(fā)明提供了一種基于高速數(shù)字檢波的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀功率控制方法，包括：

激勵(lì)信號(hào)源產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)，通過第一耦合器耦合器分為測(cè)試信號(hào)和參考信號(hào)；

所述測(cè)試信號(hào)經(jīng)過第二耦合器后通過輸出端口輸出；

該第二耦合器將反射信號(hào)經(jīng)測(cè)試通道進(jìn)行采樣和計(jì)算處理完成檢波后，發(fā)送至CPU；

所述參考信號(hào)與本振源產(chǎn)生的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，生成中頻信號(hào)；該中頻信號(hào)經(jīng)放大及帶通濾波后，由參考通道進(jìn)行采樣和計(jì)算處理完成檢波后，發(fā)送至CPU；

所述CPU根據(jù)處理后的參考信號(hào)以及處理后的反射信號(hào)，生成反饋信號(hào)，并將該反饋信號(hào)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)放大器，以使該驅(qū)動(dòng)放大器驅(qū)動(dòng)衰減器改變衰減量，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述激勵(lì)信號(hào)的功率的自動(dòng)控制。