一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置，包括：中频调理单元、模数转换单元、数字信号处理单元、可编程时钟生成单元；中频调理单元对进入装置的中频信号进行放大、滤波；模数转换单元将调理后的中频信号进行模数转换，得到高速串行采样信号；数字信号处理单元将采样信号进行串并转换，然后进行数字下变频、数字滤波、频谱分析；可编程时钟生成单元能够给模数转换单元提供可编程的差分采样时钟。本发明专利技术的装置及方法只需要用户在单一的矢量网络分析仪中进行一次连接，即可对被测件进行高性能网络参数测量和频谱测量，简化了用户测量操作的复杂度，减少了测量时间。

【技术实现步骤摘要】
一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置及方法
本专利技术涉及测试
，特别涉及一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置，还涉及一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的方法。
技术介绍
在放大器、混频器、变频器等有源器件的研发和生产过程中，工程师不仅要测量其S参数、增益、回波损耗、群时延等网络参数，而且，因为大多数有源器件都是非线性的，它们除了产生有用的频率信号之外，往往还会产生额外的有害频率，这些有害频率会影响到整个系统的性能指标，如动态范围、灵敏度等，因此工程师还需要对有源器件输出的频谱进行测量，以确定有害频率产生的原因并予以消除。目前，对有源器件进行网络参数测量和频谱测量的方法采用“网络分析仪+信号源+频谱分析仪”的方案，即用矢量网络分析仪进行网络参数测量，然后用信号源和频谱分析仪进行频谱测量。传统的“网络分析仪+信号源+频谱分析仪”方案，需要将被测件在不同仪器间进行多次连接，不仅费时费力，而且需要购买多台价格昂贵的微波测量仪器。
技术实现思路
针对上述现有技术方案存在的缺陷，本专利技术给出了一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置及方法，实现了在单一的矢量网络分析仪中进行高性能网络参数测量和频谱测量，简化了用户测量操作的复杂度，节省了测量时间，降低了采购微波仪器的成本。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置，包括：中频调理单元、模数转换单元、数字信号处理单元、可编程时钟生成单元；中频调理单元通过微带线分别与模数转换单元、数字信号处理单元相连；模数转换单元通过微带线分别与中频调理单元、数字信号处理单元以及可编程时钟生成单元相连；数字信号处理单元通过微带线分别与中频调理单元、模数转换单元以及可编程时钟生成单元相连；可编程时钟生成单元通过微带线分别与模数转换单元以及数字信号处理单元相连；数字信号处理单元还与上位机相连；中频调理单元对进入装置的中频信号进行放大、滤波；模数转换单元将调理后的中频信号进行模数转换，得到高速串行采样信号；数字信号处理单元将采样信号进行串并转换，然后进行数字下变频、数字滤波、频谱分析；可编程时钟生成单元能够给模数转换单元提供可编程的差分采样时钟。可选地，当进行频谱分析测量时，用户通过上位机的操作界面设置参数信息，数字信号处理单元接收到用户设置参数信息后进行译码并对相应硬件单元进行控制：通过控制可编程时钟生成单元输出的时钟频率来改变模数转换单元的采样时钟，从而实现用户设置的分辨率带宽；根据用户的设置对中频调理单元进行中频滤波器带宽的选择以及中频增益的控制。可选地，所述中频信号在中频调理单元中首先经过了中频放大器，该放大器的增益值由用户设置或者根据接收到的中频信号大小自动调整增益值；放大后的中频信号经过中频滤波器，该中频滤波器由2个低通滤波器组成，由二选一开关进行选择，以实现用户设置的中频滤波器带宽；经过中频滤波器的单端中频信号被差分放大器调理成差分信号，并送到模数转换单元进行模数转化。本专利技术还提出了一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的方法，步骤如下：步骤(A1)，初次启动后，在数字信号处理单元的控制下，对各个硬件单元进行初始化；步骤(A2)，用户在上位机设置相应参数信息；步骤(A3)，数字信号处理单元接收用户设置参数信息并译码、控制；步骤(A4)，中频信号被中频调理单元接收并进行放大、滤波；步骤(A5)，可编程时钟生成单元在数字信号处理单元的控制下，输出相应的差分时钟，并提供给模数转换单元作为采样时钟，实现了用户设置的分辨率带宽；步骤(A6)，模数转换单元接收中频调理单元调理后的高信噪比的模拟中频信号，并将其采样、保持、量化，输出2路高速串行差分信号及其同步时钟；步骤(A7)，数字信号处理单元接收模数转换单元的采样信号，对其进行数字信号处理，并执行相应的频谱分析，最后将频谱分析结果发送给上位机，以供用户查看和使用。可选地，所述步骤(A1)中的初始化步骤具体包括：初始化中频调理单元的中频放大器，初始化中频滤波器，初始化可编程时钟单元，模数转换单元被初始化为输出2路串行差分信号。可选地，所述步骤(A3)中，具体处理步骤为：步骤(A301)，数字信号处理单元接收用户设置的频谱测量信息；步骤(A302)，将用户设置信息译码成相应的控制指令；步骤(A303)，依据控制指令对相应硬件单元进行重新设置；步骤(A304)，重新设置完成后，开始接收并处理中频信号。可选地，所述步骤(A4)中，具体处理步骤为：步骤(A401)，中频信号在中频调理单元中首先经过了中频放大器，该放大器的增益值由用户设置或者根据接收到的中频信号大小自动调整增益值，以保证在提高信噪比的同时不会产生增益压缩；步骤(A402)，放大后的中频信号经过中频滤波器，该中频滤波器由2个低通滤波器组成，由二选一开关进行选择，以实现用户设置的中频滤波器带宽；步骤(A403)，经过中频滤波器的单端中频信号被差分放大器调理成差分信号，并送到模数转换单元进行模数转化。可选地，所述步骤(A7)中，其具体处理步骤为：步骤(A701)，数字信号处理单元首先将接收到的采样信号进行串并转换，以实现高速串行差分信号转换成较低速率的并行信号；步骤(A702)，对并行信号进行数字下变频、数字滤波处理，得到数字滤波结果；步骤(A703)，对数字滤波结果进行频谱分析运算；步骤(A704)，将频谱分析结果发送给上位机，以供用户查看和使用。本专利技术的有益效果是：(1)只需要用户在单一的矢量网络分析仪中进行一次连接，即可对被测件进行高性能网络参数测量和频谱测量，简化了用户测量操作的复杂度，减少了测量时间；(2)与信号源和频谱仪的昂贵采购成本相比，本专利技术实现的频谱分析功能以较高的性价比满足了那些对采购成本很敏感的中小型企业的需求；(3)本专利技术装置的频谱杂散测量结果与独立的频谱分析仪的测量结果具有高度一致性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置的原理框图；图2为本专利技术的中频调理单元的原理框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。目前，在对被测件进行网络参数测量和频谱测量时只能采用“网络分析仪+信号源+频谱分析仪”的方案来实现，需要将被测件在不同仪器间进行多次连接，不仅费时费力，而且需要购买多台价格昂贵的微波测量仪器。本专利技术给出了一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置及方法，实现了在单一的矢量网络分析仪中进行高性能网络参数测量和频谱测量，减少了用户的测量时间，降低了采购微波仪器的成本。如图1所示，本专利技术给出的一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置，包括：中频调理单元、模数转换单元、数字信号处理单元、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置，其特征在于，包括：中频调理单元、模数转换单元、数字信号处理单元、可编程时钟生成单元；中频调理单元通过微带线分别与模数转换单元、数字信号处理单元相连；模数转换单元通过微带线分别与中频调理单元、数字信号处理单元以及可编程时钟生成单元相连；数字信号处理单元通过微带线分别与中频调理单元、模数转换单元以及可编程时钟生成单元相连；可编程时钟生成单元通过微带线分别与模数转换单元以及数字信号处理单元相连；数字信号处理单元还与上位机相连；中频调理单元对进入装置的中频信号进行放大、滤波；模数转换单元将调理后的中频信号进行模数转换，得到高速串行采样信号；数字信号处理单元将采样信号进行串并转换，然后进行数字下变频、数字滤波、频谱分析；可编程时钟生成单元能够给模数转换单元提供可编程的差分采样时钟。

【技术特征摘要】
1.一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置，其特征在于，包括：中频调理单元、模数转换单元、数字信号处理单元、可编程时钟生成单元；中频调理单元通过微带线分别与模数转换单元、数字信号处理单元相连；模数转换单元通过微带线分别与中频调理单元、数字信号处理单元以及可编程时钟生成单元相连；数字信号处理单元通过微带线分别与中频调理单元、模数转换单元以及可编程时钟生成单元相连；可编程时钟生成单元通过微带线分别与模数转换单元以及数字信号处理单元相连；数字信号处理单元还与上位机相连；中频调理单元对进入装置的中频信号进行放大、滤波；模数转换单元将调理后的中频信号进行模数转换，得到高速串行采样信号；数字信号处理单元将采样信号进行串并转换，然后进行数字下变频、数字滤波、频谱分析；可编程时钟生成单元能够给模数转换单元提供可编程的差分采样时钟。2.如权利要求1所述的一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置，其特征在于，当进行频谱分析测量时，用户通过上位机的操作界面设置参数信息，数字信号处理单元接收到用户设置参数信息后进行译码并对相应硬件单元进行控制：通过控制可编程时钟生成单元输出的时钟频率来改变模数转换单元的采样时钟，从而实现用户设置的分辨率带宽；根据用户的设置对中频调理单元进行中频滤波器带宽的选择以及中频增益的控制。3.如权利要求2所述的一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的装置，其特征在于，所述中频信号在中频调理单元中首先经过了中频放大器，该放大器的增益值由用户设置或者根据接收到的中频信号大小自动调整增益值；放大后的中频信号经过中频滤波器，该中频滤波器由2个低通滤波器组成，由二选一开关进行选择，以实现用户设置的中频滤波器带宽；经过中频滤波器的单端中频信号被差分放大器调理成差分信号，并送到模数转换单元进行模数转化。4.一种在矢量网络分析仪上实现频谱分析功能的方法，其特征在于，步骤如下：步骤(A1)，初次启动后，在数字信号处理单元的控制下，对各个硬件单元进行初始化；步骤(A2)，用户在上位机设置相应参数信息；步骤(A3)，数字信号处理单元接收用户设置参数信息并译码、控制；步骤(A4)，中频信号被中频调理单元接收并进行放大、滤波；步骤(A5)，可编程时钟生成单元在数字信号处理单元的控制下，输出相应...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明飞，年夫顺，梁胜利，袁国平，刘丹，李明太，赵立军，庄志远，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37