一种非线性S参数检验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种非线性S参数检验装置，解决现有装置无法对非线性网络分析仪S参数测量能力验证的问题。所述装置，包含：定向耦合器、前级可变衰减器、驱动放大器、前级滤波器、肖特基二极管、匹配结构、后级滤波器、第一缓冲放大器、衰减器、第二缓冲放大器、功率放大器、隔离器、后级可变衰减器、模数转换器、功率检测器。定向耦合器接收输入信号，一路经功率检测器至模数转换器，一路至前级可变衰减器；前级可变衰减器输出信号经驱动放大器、前级滤波器、肖特基二极管、匹配结构、后级滤波器、第一缓冲放大器、衰减器、第二缓冲放大器、功率放大器、隔离器，至后级可变衰减器。本发明专利技术实现对各次谐波幅度相位的验证。

A nonlinear S parameter verification device

The invention discloses a non-linear S parameter testing device, which solves the problem that the existing device can not verify the S parameter measuring ability of the non-linear network analyzer. The device comprises a directional coupler, a front-stage variable attenuator, a drive amplifier, a front-stage filter, a Schottky diode, a matching structure, a rear-stage filter, a first buffer amplifier, an attenuator, a second buffer amplifier, a power amplifier, an isolator, a rear-stage variable attenuator, an analog-to-digital converter, and a power detection. Measuring device. Directional coupler receives input signals, all the way through power detector to analog-to-digital converter, all the way to the front variable attenuator; the front variable attenuator outputs signals through drive amplifier, front filter, Schottky diode, matching structure, back filter, first buffer amplifier, attenuator, second buffer amplifier Power amplifier, isolator, and post stage variable attenuator. The invention realizes the verification of the amplitude and phase of each harmonic.

【技术实现步骤摘要】
一种非线性S参数检验装置
本专利技术涉及微波射频领域，尤其涉及一种非线性S参数检验装置。
技术介绍
非线性网络分析仪是测量功率放大器等器件非线性特性参数的测量设备，能够完全表征放大器的非线性参数，从而进行快速建模、仿真并且彻底改善放大器的设计流程，更加高效和精确地仿真设计功率放大器。非线性网络分析仪最主要的计量技术特性是其非线性测量能力，为了确保这一计量能力需要用更高一级的计量标准对其进行校准，从而开展对非线性网络分析仪的校准检定。现有技术仅可以实现线性网络分析仪的S参数指标的验证，通常采用反射幅度标准器、传输幅度标准器和传输相位标准器实现对S参数的反射幅度、传输幅度和传输相位S参数的校准检定。线性网络分析仪只能进行线性S参数的测量，将现有的S参数检验装置用在非线性网络分析仪上，只能对非线性网络分析仪的基频信号的S参数进行验证，无法对谐波测量能力，即非线性S参数测量能力进行验证。
技术实现思路
本专利技术提供一种非线性S参数检验装置，解决现有装置无法的非线性网络分析仪S参数测量能力进行验证的问题。一种非线性S参数检验装置，包含：定向耦合器、前级可变衰减器、驱动放大器、前级滤波器、肖特基二极管、匹配结构、后级滤波器、第一缓冲放大器、衰减器、第二缓冲放大器、功率放大器、隔离器、后级可变衰减器、模数转换器、功率检测器；所述定向耦合器用于接收输入信号，一路经由所述功率检测器至所述模数转换器，另一路传输至所述前级可变衰减器；所述功率检测器与所述模数转换器连接的一端接地；所述模数转换器用于接收所述功率检测器传输的信号，并分别向所述前级可变衰减器、后级可变衰减器传输前级衰减控制信号、后级衰减控制信号；所述前级可变衰减器输出的信号经由所述驱动放大器、所述前级滤波器传输至所述肖特基二极管；所述肖特基二极管用于接收所述前级滤波器输出的信号，产生谐波信号；所述匹配结构用于接收所述谐波信号，产生匹配信号；所述匹配信号经由所述后级滤波器、第一缓冲放大器、衰减器、第二缓冲放大器、功率放大器、隔离器，传输至所述后级可变衰减器。进一步地，所述装置还包含：电压控制电路；所述电压控制电路用于给所述前级可变衰减器、驱动放大器、肖特基二极管、第一缓冲放大器、第二缓冲放大器、功率放大器提供偏置电压。优选地，所述装置的谐波对终端负载的敏感度为：其中，FOM为所述谐波对终端负载的敏感度，N为所述谐波的总次数，M为所述终端负载的匹配个数，n为所述谐波的次数，m为所述终端负载的匹配序号，Γm为反射系数，B2为2端口输出信号电压，A1为1端口输入信号电压。优选地，所述肖特基二极管选用Avago公司的HSMS8101，所述匹配结构为短销匹配结构。进一步地，所述前级可变衰减器、后级可变衰减器选用Hittite公司的HMC939LP4E，所述驱动放大器采用两级低噪放级联的方式，所述两级低噪放均选用Avago公司的VMMK-3803。进一步地，所述前级滤波器为2.5GHz的陶瓷低通滤波器，所述后级滤波器为10GHz微带开路短销低通滤波器。优选地，所述第一缓冲放大器、第二缓冲放大器分别选用Hittite公司的HMC462LP5E和HMC606LC5。优选地，所述功率放大器选用Hittite公司的HMC998LP5E。进一步地，所述模数转换器选用双通道12位的AD9238、所述功率检测器为TILMV221SD。优选地，所述装置的电路板外部加装了铜质屏蔽层。本专利技术有益效果包括：本专利技术设计的非线性S参数检验装置由肖特基二极管及外围电路构成，通过输入输出端可变衰减器的反馈控制使得该器件在输入功率一定范围内变化时，非线性特性仍保持恒定；通过链路上各级缓冲放大器及隔离器的作用，使得信号对输出端阻抗变化不敏感，从而保证稳定的谐波信号产生。该丰富稳定的谐波信号可由非线性网络分析仪准确测定，作为量传标准向下开展非线性网络分析仪非线性S参数的检验。利用本专利技术设计的非线性S参数标准器弥补了目前线性S参数标准器不产生新的频率分量，只能对基波信号的幅度相位进行验证，无法对除基波外的各次谐波幅度相位进行验证的问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为一种非线性S参数检验装置实施例；图2为一种包含电压控制电路的非线性S参数检验装置实施例。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。射频微波系统通常由有源器件和无源器件构成，而有源器件往往具有非线性特性，即有新的频率分量生成。研究和设计这类高性能射频有源器件给设计人员提出了挑战，其中的关键问题在于如何表征器件的非线性特性，从而降低器件的非线性带来的不利影响，或者可以对其加以利用，提供一个线性的、高效的大功率解决方案。放大器是无线通信领域内不可或缺的元件，由于其非线性特性经常造成频谱浪费；如果为了考虑频谱的利用效率而把功率放大器设计为只工作在它的线性区域内，又会造成可用功率的浪费。实际工程中，经常会把放大器推动到其工作的非线性区域，然后在非线性区域的一个工作点附近进行线性化。所以了解功率放大器、倍频器等射频有源器件的非线性特性变得愈加重要，精确测量器件的非线性特性也成为了重中之重。由于所有有源器件在不同程度上都会表现出非线性特性，因此非线性测量能够更完全的表征有源甚至某些无源器件真实特性。根据非线性网络分析仪测量得到的非线性S参数表达式：其中，Bef为端口e处f次谐波的电压波，A11为端口1处基波信号的电压波，agh为端口g处h次谐波的入射小信号，为端口g处h次谐波的入射小信号的共轭信号，为A11信号到Bef的转换函数，分别是由agh、到Bef的转换函数。本专利技术设计的非线性S参数检验件应该具有丰富的谐波分量，当在输入端口激励一个大信号A11时，在各个端口产生各次谐波分量，并且各次谐波分量具有稳定的信号幅度和稳定的相位，可由非线性网络分析仪测量得到标准值。当激励非线性器件时，非线性器件会产生谐波，非线性器件的输入和输出阻抗会影响其输出谐波信号成分，而终端阻抗的变化又会导致输入、输出端口的入射波信号发生变化，也会引起输出信号发生非线性变化。为了得到稳定的非线性信号，要求合理设计非线性器件的输入输出阻抗匹配条件，并使该器件能够在输入基波信号幅度发生变化以及谐波阻抗变化条件下仍输出稳定不变的信号，最后对设计的器件合理评估非线性谐波对终端阻抗变化的敏感度。以下结合附图，详细说明本专利技术各实施例提供的技术方案。图1为一种非线性S参数检验装置实施例，本专利技术实施例提供一种非线性S参数检验装置，包含：定向耦合器1、前级可变衰减器2、驱动放大器3、前级滤波器4、肖特基二极管5、匹配结构6、后级滤波器7、第一缓冲放大器8、衰减器9、第二缓冲放大器10、功率放大器11、隔离器12、后级可变衰减器13、模数转换器14、功率检测器15。所述定向耦合器用于接收输入信号，一路经由所述功率检测器至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非线性S参数检验装置，其特征在于，包含：定向耦合器、前级可变衰减器、驱动放大器、前级滤波器、肖特基二极管、匹配结构、后级滤波器、第一缓冲放大器、衰减器、第二缓冲放大器、功率放大器、隔离器、后级可变衰减器、模数转换器、功率检测器；所述定向耦合器用于接收输入信号，一路经由所述功率检测器至所述模数转换器，另一路传输至所述前级可变衰减器；所述功率检测器与所述模数转换器连接的一端接地；所述模数转换器用于接收所述功率检测器传输的信号，并分别向所述前级可变衰减器、后级可变衰减器传输前级衰减控制信号、后级衰减控制信号；所述前级可变衰减器输出的信号经由所述驱动放大器、所述前级滤波器传输至所述肖特基二极管；所述肖特基二极管用于接收所述前级滤波器输出的信号，产生谐波信号；所述匹配结构用于接收所述谐波信号，产生匹配信号；所述匹配信号经由所述后级滤波器、第一缓冲放大器、衰减器、第二缓冲放大器、功率放大器、隔离器，传输至所述后级可变衰减器。

【技术特征摘要】
1.一种非线性S参数检验装置，其特征在于，包含：定向耦合器、前级可变衰减器、驱动放大器、前级滤波器、肖特基二极管、匹配结构、后级滤波器、第一缓冲放大器、衰减器、第二缓冲放大器、功率放大器、隔离器、后级可变衰减器、模数转换器、功率检测器；所述定向耦合器用于接收输入信号，一路经由所述功率检测器至所述模数转换器，另一路传输至所述前级可变衰减器；所述功率检测器与所述模数转换器连接的一端接地；所述模数转换器用于接收所述功率检测器传输的信号，并分别向所述前级可变衰减器、后级可变衰减器传输前级衰减控制信号、后级衰减控制信号；所述前级可变衰减器输出的信号经由所述驱动放大器、所述前级滤波器传输至所述肖特基二极管；所述肖特基二极管用于接收所述前级滤波器输出的信号，产生谐波信号；所述匹配结构用于接收所述谐波信号，产生匹配信号；所述匹配信号经由所述后级滤波器、第一缓冲放大器、衰减器、第二缓冲放大器、功率放大器、隔离器，传输至所述后级可变衰减器。2.如权利要求1所述的非线性S参数检验装置，其特征在于，所述装置还包含：电压控制电路；所述电压控制电路用于给所述前级可变衰减器、驱动放大器、肖特基二极管、第一缓冲放大器、第二缓冲放大器、功率放大器提供偏置电压。3.如权利要求1～2任一项所述的非线性S参数检验装置，其特征在于，所述装置的谐波对终端负载的敏感度为：其中，FOM为所述谐波对终端负载的敏感度，N为所述谐波的总次数，M为所述终...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈婷，程春悦，李莹，邓姝沛，杨初，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11