CN102749513B - 一种利用矢量网络分析仪实现交调失真频谱测量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用矢量网络分析仪实现交调失真频谱测量的方法是利用高性能矢量网络分析仪的内置双源、合路器特性，由网络分析仪产生测量交调失真的双音激励信号，同时编写一个频谱分析插件，利用现有数据采集***实现交调失真频谱分析功能。本发明只用一台仪器即可以测量非线性器件的交调失真频谱，去除了外置源本身引入的交调失真，同时编写了高效的频谱分析模块，可以方便、快速、准确的测量交调失真频谱。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用矢量网络分析仪实现交调失真频谱测量的方法。
背景技术
放大器和变频器件等非线性器件的测量是测试领域中的难点，这种器件的非线性特性导致在测量时产生大量的交调失真产物，其中三阶、五阶交调失真产物因为靠近基波频率而对测试结果产生很大的影响，其它阶次产物对测量的最终结果也会产生一定的影响，如果可以直接观察到被测器件的各阶交调失真产物的频谱特性，则可以方便用户分析测量结果，评估产品的性能。
目前的交调失真频谱测量方法是利用程控方式控制两台仪表(一般为信号源)来产生双音激励信号，经过一个外接合路装置后输入到被测件的输入端，被测件输出的信号接入频谱分析仪表进行分析并显示交调频谱测量结果。
首先双源的同步问题往往需要编程解决，而产生双音信号还需要外接一个合路器，增加了用户的负担和测量的不确定性；其次测量点数多时需要花费大量的时间；还有利用频谱分析仪测量时无法得到用户关心的S参数测量结果。
当两个信号(双音信号)进入非线性被测器件时，因为被测件的非线性特性会产生大量的谐波和交调失真产物，尤其奇数阶交调产物：3阶、5阶、7阶...因为离双音输入信号很近而难以被滤除，从而影响非线性器件的测试结果。观察非线性器件的各级交调失真产物的频谱可以方便用户评估器件的指标和特性。
以往的交调频谱测试，往往需要利用两台仪表来产生双音信号，再通过一个外部信号合路装置后进入非线性被测件输入端，最后利用一台频谱分析仪表来接收非线性器件的输出信号，对交调失真频谱进行分析测量。然而这种方式因为需要多台仪表所以测量起来十分繁琐，又因为采用的仪表太多从而影响了测量精确度。
本发明首次在矢量网络分析仪上实现了交调失真频谱测量功能，它利用高性能矢量网络分析仪的内置双源和内置信号合路器，无需外接其它测试仪表及测试装置既可以方便的完成交调失真谱测量。本发明为用户提供了一个简便的操作界面，使用户可像测量普通器件一样，只要将被测件直接连接到网络分析仪端口即可得到交调失真测量结果。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种利用矢量网络分析仪实现交调失真频谱测量的方法，本发明利用高性能矢量网络分析仪的内置双源和合路器特性，利用双源产生的双音信号对被测件进行测量，同时在网络分析仪内部设计一个交调频谱分析模块，对接收到的交调频谱进行分析，结果送屏幕显示。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
一种利用矢量网络分析仪实现交调失真频谱测量的方法，所述矢量网络分析仪包括合路器、旁路开关、接收机、分析仪，利用高性能矢量网络分析仪的内置高谐波抑制的双源产生功率相等的双音激励信号，经内部合路器和旁路开关送分析仪测试端口输出到被测件的输入端，被测件的交调失真响应信号输入到分析仪的接收端口，此时分析仪的接收机工作在频谱测量模式下，具体为首先设置分析仪的双源输出功率相等、频率相差用户指定量的固定的双音信号，分析仪接收机则按照一定的步进扫描用户指定的频率范围，设置数字中频处理模块为频谱分析模式，根据用户设置的分辨率带宽和扫描频率范围，***根据频率步进小于三分之一分辨率带宽的关系自动计算出测量所需的点数和步进量，以保证整个扫描频段内的被测信号频谱不丢失的被采样处理，处理的最终结果根据用户指定的格式进行显示。
所述方法还包括设计一个频谱分析插件，该频谱分析插件按照传统频谱分析仪的指标要求设计，它利用分析仪现有数据采集***，将下变频之后的中频数据经过具有高选择性的高斯滤波器后得到输入信号的频谱信息，因为镜频信号的存在会产生假中频而导致***得出错误的输入信号频谱信息，因此镜频的抑制是频谱分析的一个重要指标，设fLO为本振频率，fin是待扫描的频率，fIF为中频，fim表示镜频，它们之间的关系为：fIF＝fLO-fin(1)，fIF＝fim-fLO(2)，如果将fLO偏移分辨率带宽的一半，则(1)式和(2)式将相差一个分辨率带宽，镜频产生的假中频信号将被滤除，根据上述原理，利用网络分析仪的点平均特性，在一个扫描点上扫描不同的本振频率，若两次得到的频谱都为有效值即大于基底噪声，则可以判断为有效的输入信号，否则即为镜频频谱。
本发明的有益效果是：
本发明的优点是利用高性能矢量网络分析仪高谐波抑制性能的内置双源和合路器特性，只用一台仪器即可以测量非线性器件的交调失真频谱，去除了外置源本身引入的交调失真，同时编写了高效的频谱分析模块，可以方便、快速、准确的测量交调失真频谱。
附图说明
图1是交调失真信号关系图；
图2测量信号流程图；
图3交调失真谱测量流程图。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
目前的电子信息设备中有很多微波功率放大器、混频器、倍频器、振荡器等非线性器件，在大功率状态和复杂调制激励下，由于有源器件存在的非线性特性会产生交调信号。如图1所示，当两个双音激励信号f1和f2加到放大器等有源器件上后，有源器件的任何非线性都会产生额外的频率成分：(f1+f2)+(2f1-f2)+(2f2-f1)+(3f1-2f2)+(3f2-2f1)+......，交调成分中也有2f1+1f2、2f2+2f1等频率相加成分，但由于这些成分离基波频率很远很容易被抑制掉而不构成危害，因此测试时主要关心的是频率相减的交调成分。交调成分中奇数阶交调成分，尤以3阶、5阶交调信号最容易对通信构成干扰，影响最大，在载频功率相同的条件下，交调阶数越小，其失真信号越大，即产生的干扰越大，因此也是最为关注的。大功率条件下的交调失真不能用线性***小信号的分析方法进行分析和测试，因此需要一种观察和分析非线***调失真的测量方法。
本发明利用高性能矢量网络分析仪的内置高谐波抑制的双源产生功率相等的双音激励信号，经内部合路器和旁路开关送分析仪测试端口输出到被测件的输入端，被测件的交调失真响应信号输入到分析仪的接收端口，如图2所示。此时分析仪的接收机工作在频谱测量模式下：首先设置分析仪的双源输出功率相等、频率相差用户指定量的固定的双音信号，分析仪接收机则按照一定的步进扫描用户指定的频率范围，设置数字中频处理模块为频谱分析模式，根据用户设置的分辨率带宽和扫描频率范围，***根据频率步进小于三分之一分辨率带宽的关系自动计算出测量所需的点数和步进量，以保证整个扫描频段内的被测信号频谱不丢失的被采样处理。处理的最终结果根据用户指定的格式进行显示。
矢量网络分析仪的数字中频处理模块也可以得到被测件的频谱信息，但是传统网络分析仪的数字中频滤波器因为测量速度和其他特殊测量要求导致滤波器的选择性不高，为了达到传统频谱分析仪的处理效果本发明设计了一个频谱分析插件，该频谱分析插件按照传统频谱分析仪的指标要求设计，它利用分析仪现有数据采集***，将下变频之后的中频数据经过具有高选择性的高斯滤波器后得到输入信号的频谱信息。因为镜频信号的存在会产生假中频而导致***得出错误的输入信号频谱信息，因此镜频的抑制是频谱分析的一个重要指标，设fLO为本振频率，fin是待扫描的频率，FIF为中频，fim表示镜频，它们之间的关系为：fIF＝fLO-fin(1)，fIF＝fim-fLO(2)，如果将fLO偏移分辨率带宽的一半，则(1)式和(2)式将相差一个分辨率带宽，镜频产生的假中频信号将被滤除。本发明根据上述原理，利用网络分析仪的点平均特性，在一个扫描点上扫描不同的本振频率，若两次得到的频谱都为有效值(大于基底噪声)则可以判断为有效的输入信号，否则即为镜频频谱。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种利用矢量网络分析仪实现交调失真频谱测量的方法，所述矢量网络分析仪包括合路器、旁路开关、接收机和分析仪，其特征在于，利用高性能矢量网络分析仪的内置高谐波抑制的双源产生功率相等的双音激励信号，经内部合路器和旁路开关送分析仪测试端口输出到被测件的输入端，被测件的交调失真响应信号输入到分析仪的接收端口，此时矢量网络分析仪的接收机工作在频谱测量模式下，具体为首先设置分析仪的双源输出功率相等、频率相差用户指定量的固定的双音信号，矢量网络分析仪的接收机则按照一定的步进扫描用户指定的频率范围，设置数字中频处理模块为频谱分析模式，根据用户设置的分辨率带宽和扫描频率范围，矢量网络分析仪根据频率步进小于三分之一分辨率带宽的关系自动计算出测量所需的点数和步进量，以保证整个扫描频段内的被测信号频谱不丢失的被采样处理，处理的最终结果根据用户指定的格式进行显示；
矢量网络分析仪还包括设计一个频谱分析插件，该频谱分析插件按照传统频谱分析仪的指标要求设计，它利用分析仪现有数据采集***，将下变频之后的中频数据经过具有高选择性的高斯滤波器后得到输入信号的频谱信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，因为镜频信号的存在会产生假中频而导致矢量网络分析仪得出错误的输入信号频谱信息，因此镜频的抑制是频谱分析的一个重要指标，设fLO为本振频率，fin是待扫描的频率，fIF为中频，fim表示镜频，它们之间的关系为：fIF＝fLO-fin(1)，fIF＝fim-fLO(2)，如果将fLO偏移分辨率带宽的一半，则(1)式和(2)式将相差一个分辨率带宽，镜频产生的假中频信号将被滤除，根据上述原理，利用网络分析仪的点平均特性，在一个扫描点上扫描不同的本振频率，若两次得到的频谱都为有效值即大于基底噪声，则可以判断为有效的输入信号，否则即为镜频频谱。
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