CN112636713A - 适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构，包括第一级衰减网络、第二级衰减网络、第三级衰减网络、放大器和两个SPDT开关，所述的第一级衰减网络由不同衰减量的两个衰减器组成，分别连接在SPDT开关之间，所述的第二级衰减网络与第一级衰减网络输出端的SPDT开关相连，所述的放大器连接在第二级衰减网络和第三级衰减网络之间。采用了本发明的适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构，对矢量网络分析仪接收机的射频信号进行增益控制处理。在不改变大信号指标的情况下通过对射频小信号进行功率补偿，提高了小信号时对应的中频信号幅度，从而提高了小信号状态下的动态范围，且可以改善迹线噪声。
Description
技术领域
本发明涉及通信测试仪器仪表技术领域，尤其涉及矢量网络分析仪的接收机领域，具体是指一种适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构。
背景技术
矢量网络分析仪作为一款通用的S参数测试仪器，广泛应用于各科研院校、实验室、生产产线，进行S参数测量，如应用于各种天线测试、腔体滤波器测试、介质滤波器测试、环形器测试、耦合器测试、分路器合路器测试等。其中腔体滤波器对矢量网络分析仪的动态范围、迹线噪声等指标有着很高的要求，特别是在小信号测量情况下，矢量网络分析仪动态范围、迹线噪声指标的好坏，将很大程度的影响测量结果的准确性。矢量网络分析仪端口输出功率一般都有一个比较宽的范围，比如-50dBm～+10dBm，当矢量网络分析仪端口输出功率设置为-30dBm，甚至-50dBm时，矢量网络分析仪的动态范围将变小，迹线噪声将变得很抖动，这样将不能准确测量腔体滤波器的带外抑制和带内插损指标。
为了提高动态范围，仪器公司通常采取的方法是在中频信号链路上增加增益控制电路，使得到达ADC的中频信号幅度增大，到ADC的最大量程而不溢出为最好。传统的增益控制电路，如图1，是在中频主信号上通过一个功分器或者耦合器，取样得到一个小信号，检波器对此小信号进行检波，转换成数字信号，经比较器和预设值进行比较，通过比较结果控制衰减器的衰减幅度或者放大器的增益，从而改变中频信号的幅度。这种方法的缺点是电路比较庞大，控制过程比较复杂，包含模拟电路、数字电路，容易对中频信号引入新的干扰。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足操作简便、灵活性高、适用范围较为广泛的适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构。
为了实现上述目的，本发明的适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构如下：
该适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包括第一级衰减网络、第二级衰减网络、第三级衰减网络、放大器和两个SPDT开关，所述的第一级衰减网络由不同衰减量的两个衰减器组成，分别连接在SPDT开关之间，所述的第二级衰减网络与第一级衰减网络输出端的SPDT开关相连，所述的放大器连接在第二级衰减网络和第三级衰减网络之间；所述的电路结构还包括端口防护电路，与第一级衰减网络输入端的SPDT开关相连，接收输入信号；所述的电路结构还包括上位机和ADSP电路，上位机与ADSP电路相连接，ADSP电路输出信号至开关控制信号，所述的电路结构自动增益控制两档高低功率。
较佳地，所述的电路结构在上位机设置输出大信号的情况下，ADSP电路通过上位机的功率设置值进行判断，发出开关控制信号，将两个SPDT开关切换到大衰减量衰减网络，对信号进行衰减，经过放大器放大至衰减前状态。
较佳地，所述的电路结构在上位机设置输出小信号的情况下，ADSP电路通过上位机的功率设置值进行判断，发出开关控制信号，将两个SPDT开关切换到小衰减量状态，对信号进行小衰减或不衰减，通过放大器对信号进行放大输出。
较佳地，所述的第一级衰减网络、第二级衰减网络和第三级衰减网络均为π型衰减网络。
较佳地，所述的第二级衰减网络和第三级衰减网络为小衰减量衰减网络，对放大器进行输入输出匹配调试和宽频带范围内的平坦度进行辅助调试。
采用了本发明的适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构，不同于传统的自动增益控制电路。本发明的自动增益控制电路，是对矢量网络分析仪接收机的射频信号进行增益控制处理。工作时，对小信号进行放大补偿，对大信号不放大，这样在不改变大信号指标的情况下通过对射频小信号进行功率补偿，提高了小信号时对应的中频信号幅度，从而提高了小信号状态下的动态范围，且可以改善迹线噪声。
附图说明
图1为现有技术的增益控制方框图。
图2为本发明的适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构的传统增益控制方框图。
图3为本发明的适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构的实施例的电路原理图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构，其中包括第一级衰减网络、第二级衰减网络、第三级衰减网络、放大器和两个SPDT开关，所述的第一级衰减网络由不同衰减量的两个衰减器组成，分别连接在SPDT开关之间，所述的第二级衰减网络与第一级衰减网络输出端的SPDT开关相连，所述的放大器连接在第二级衰减网络和第三级衰减网络之间；所述的电路结构还包括端口防护电路，与第一级衰减网络输入端的SPDT开关相连，接收输入信号；所述的电路结构还包括上位机和ADSP电路，上位机与ADSP电路相连接，ADSP电路输出信号至开关控制信号，所述的电路结构自动增益控制两档高低功率。
作为本发明的优选实施方式，所述的电路结构在上位机设置输出大信号的情况下，ADSP电路通过上位机的功率设置值进行判断，发出开关控制信号，将两个SPDT开关切换到大衰减量衰减网络，对信号进行衰减，经过放大器放大至衰减前状态。
作为本发明的优选实施方式，所述的电路结构在上位机设置输出小信号的情况下，ADSP电路通过上位机的功率设置值进行判断，发出开关控制信号，将两个SPDT开关切换到小衰减量状态，对信号进行小衰减或不衰减，通过放大器对信号进行放大输出。
作为本发明的优选实施方式，所述的第一级衰减网络、第二级衰减网络和第三级衰减网络均为π型衰减网络。
作为本发明的优选实施方式，所述的第二级衰减网络和第三级衰减网络为小衰减量衰减网络，对放大器进行输入输出匹配调试和宽频带范围内的平坦度进行辅助调试。
本发明的具体实施方式中，包含2个SPDT开关、一个放大器、三级衰减网络，电路简单。上位机和ADSP电路为辅助电路，不包含在本发明之内。如图2所示，
第一级衰减网络由不同衰减量的大小两个衰减器组成，分别连接在开关的两级。第二级衰减网络和第三级衰减网络分别连接在放大器的输入和输出。本发明的自动增益控制电路应用于接收机前端，作为优选，在射频信号输入端增加端口防护电路，防止后级电路被端口静电等破坏。
本发明的增益控制电路，为高低功率两档自动增益控制，工作时，当矢量网络分析仪通过上位机设置输出大信号时，ADSP通过上位机的功率设置值进行判断，发出开关控制信号，将两个SPDT开关切换到大衰减量衰减网络，对信号进行衰减，然后经过后级放大器放大到衰减前状态；当矢量网络分析仪通过上位机设置输出小信号时，ADSP通过上位机的功率设置值进行判断，发出开关控制信号，将两个SPDT开关切换到小衰减量状态，对信号进行小衰减或者不衰减，然后后通过后级放大器对信号进行放大，再输出给后级电路。这样相当于对小信号进行了功率补偿，能提高小信号时的动态范围和改善迹线噪声，提高矢量网络分析仪在小信号下的测试准确度。
如图2，第一级衰减网络，第二级衰减网络，第三级衰减网络，常用π型衰减网络，成本低，调试方便。第一级衰减网络为主衰减网络，由于π型衰减网络使用的电阻为集总参数器件，衰减网络对低频信号衰减大，对高频信号衰减小，而很多放大器工作时，也是低频增益大，高频增益小。因此，当工作频率很宽时，一级衰减网络不足以保证整个频带的衰减平坦度，这时可以通过增加斜率电容，配合后级放大器对整个工作频带进行平坦度调试。第二级第三级衰减网络为小衰减量衰减网络，可以对放大器进行输入输出匹配调试和宽频带范围内的平坦度辅助调试。
如图2，本发明的自动增益控制电路，将放大器放置在总路上，这样，大信号和小信号都会经过放大器，可以保证大信号和小信号的温度漂移一致性，提高测试准确性。
如图2，本发明的自动增益控制电路，控制简单，只需一个开关的控制电平信号即可，不含ADC等数字电路，可以避免因数模交叉而引入干扰噪声信号。
如图2，大信号和小信号的功率范围可根据实际情况自行定义。例如，以矢量网络分析仪的输出功率-50dBm～10dBm为例，将-30dBm～10dBm的信号叫做大信号，-50dBm～-30dBm的信号叫做小信号。当矢量网络分析仪的上位机设置功率为大信号时，ADSP根据上位机的功率设置值做出判断，输出开关控制信号，将2个SPDT开关均切换到P2脚，对大信号进行先衰减再放大。矢量网络分析仪的上位机设置功率为小信号时，ADSP根据上位机的功率设置值做出判断，输出开关控制信号，将2个SPDT开关均切换到P1脚，对小信号进行不衰减只放大。
在本发明的具体实施例中，如图3，U1为端口防护器件；U2/U5为SPDT切换开关；U3/U4为衰减器，组成第一级衰减网络；U6为放大器；R1/R2/R3组成第二级衰减网络；R4/R5/R6组成第三级衰减网络。
如图3，本实施例中，衰减器U3为小衰减量衰减器，默认设置为0dB衰减；衰减器U4为大衰减量衰减器，默认设置为20dB衰减。
本实施例中，衰减器U3/U4选择固定衰减值的衰减器芯片，代替π型衰减网络，作为本实施例优选方案。
U6为固定增益放大器，相对传统方式的可控增益放大器，这样电路简单，调试方便。由于很多放大器具有低频端增益大，高频端增益小的特点，本实施例在放大器前后的衰减网络，辅助加以斜率电容，用于宽频带平坦度调试。
如图3，R1/R2/R3组成第二级衰减网络，C8为斜率电容，用以调节整个频带的衰减平坦度。
如图3，R4/R5/R6组成第三级衰减网络，C11为斜率电容，用以调节整个频带的衰减平坦度。
如图3，应用时，当上位机设置输出功率为大信号时，SPDT开关U2/U4均切换到20dB衰减器U4，大信号先衰减，再经过后级放大器U6放大补偿，回到衰减前的状态，不影响此时的动态范围和迹线噪声指标，即不影响此状态下的测试准确度。
如图3，应用时，当上位机设置输出功率为小信号时，SPDT开关U2/U4均切换到0dB衰减器U2，小信号不衰减，再经过后级放大器U6放大补偿，将小信号放大后再输出给后级混频电路。这样等效于提高了此小信号状态下的动态范围，改善了迹线噪声，可以提高此小信号状态下的测试准确度。
综上所述，本发明通过自定义功率大小范围，能灵活设置，根据实际情况对小信号进行放大补偿，改善小信号下的指标。
采用了本发明的适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构，不同于传统的自动增益控制电路。本发明的自动增益控制电路，是对矢量网络分析仪接收机的射频信号进行增益控制处理。工作时，对小信号进行放大补偿，对大信号不放大，这样在不改变大信号指标的情况下通过对射频小信号进行功率补偿，提高了小信号时对应的中频信号幅度，从而提高了小信号状态下的动态范围，且可以改善迹线噪声。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (5)
1.一种适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构，其特征在于，所述的电路结构包括第一级衰减网络、第二级衰减网络、第三级衰减网络、放大器和两个SPDT开关，所述的第一级衰减网络由不同衰减量的两个衰减器组成，分别连接在SPDT开关之间，所述的第二级衰减网络与第一级衰减网络输出端的SPDT开关相连，所述的放大器连接在第二级衰减网络和第三级衰减网络之间；所述的电路结构还包括端口防护电路，与第一级衰减网络输入端的SPDT开关相连，接收输入信号；所述的电路结构还包括上位机和ADSP电路，上位机与ADSP电路相连接，ADSP电路输出信号至开关控制信号，所述的电路结构自动增益控制两档高低功率。
2.根据权利要求1所述的适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构，其特征在于，所述的电路结构在上位机设置输出大信号的情况下，ADSP电路通过上位机的功率设置值进行判断，发出开关控制信号，将两个SPDT开关切换到大衰减量衰减网络，对信号进行衰减，经过放大器放大至衰减前状态。
3.根据权利要求1所述的适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构，其特征在于，所述的电路结构在上位机设置输出小信号的情况下，ADSP电路通过上位机的功率设置值进行判断，发出开关控制信号，将两个SPDT开关切换到小衰减量状态，对信号进行小衰减或不衰减，通过放大器对信号进行放大输出。
4.根据权利要求1所述的适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构，其特征在于，所述的第一级衰减网络、第二级衰减网络和第三级衰减网络均为π型衰减网络。
5.根据权利要求1所述的适用于矢量网络分析仪接收端实现射频增益自动切换控制的电路结构，其特征在于，所述的第二级衰减网络和第三级衰减网络为小衰减量衰减网络，对放大器进行输入输出匹配调试和宽频带范围内的平坦度进行辅助调试。
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