CN114553329B - 矢量网络分析*** - Google Patents

Abstract

本公开涉及测量开发技术领域，特别涉及了一种矢量网络分析***，包括射频源电路；功率分配模块，与射频源电路相连接，用于将激励信号分为第一激励信号和第二激励信号，功率分配模块的第一输出端与被测器件的测试端口相连接；频率合成电路，与功率分配模块的第二输出端相连接，用于对第二激励信号进行处理，以获取本振信号；接收机电路，分别与频率合成电路和被测器件的测试端口相连接，用于对测试端口处的信号进行分离，与本振信号进行混频，以获取中频信号，还用于对中频信号进行数据分析，获取被测器件的测试信息。通过对射频信号源进行功分，并利用其中一路的激励信号提供本振信号，有效地简化了矢量网络分析***的电路设计、减小了硬件成本。

Description

矢量网络分析***

技术领域

本发明涉及测量开发技术领域，特别是涉及一种矢量网络分析***。

背景技术

矢量网络分析***是一种信号源与接收机一体的测量仪器，它本身就是一个激励/响应测试***，可以用于测量射频器件的S参数。传统的矢量网络分析***的***架构如图1所示（以双端口矢量网络分析仪为例），图1中PORT1和PORT2分别与被测器件的两个测试端口相连接。与PORT1连接的定向耦合器从PORT1处分离出两路信号分别为A1和B1，与PORT2连接的定向耦合器从PORT1处分离出两路信号分别为A2和B2。A1、B1、A2、B2分别与本振信号混频后形成了4组中频信号IF，ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）芯片对4组中频信号IF进行采集并传送至DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）中进行数据分析。虚线框内的电路部分是接收机通路。接收机通路通常包括下变频电路、放大电路以及信号处理电路等部分。

从图1中可以看出，传统链路下的网络分析仪架构需要包括两个信号源器件，一个是射频信号源，一个是本振信号源。然而，由于矢量网络分析仪需要工作在非常宽带且高频的频率范围，因此，两个超宽带信号源大大增加了矢量网络分析仪的设计难度和生产成本。

发明内容

基于此，有必要针对传统链路下的网络分析仪架构中需要两个超宽带信号源，大大增加了矢量网络分析仪的设计难度和生产成本的问题，提供一种矢量网络分析***。

一种矢量网络分析***，包括射频源电路，用于提供激励信号；功率分配模块，与所述射频源电路相连接，用于将所述激励信号分为第一激励信号和第二激励信号，所述功率分配模块的第一输出端与被测器件的测试端口相连接，所述第一激励信号为所述被测器件的输入激励信号；频率合成电路，与所述功率分配模块的第二输出端相连接，用于对所述第二激励信号进行处理，以获取本振信号；接收机电路，分别与所述频率合成电路和所述被测器件的测试端口相连接，用于对所述测试端口处的信号进行分离，并与所述本振信号进行混频，以获取中频信号，还用于对所述中频信号进行数据分析，以获取所述被测器件的测试信息。

在其中一个实施例中，所述功率分配模块包括第一功分器，所述第一功分器将所述激励信号平均分配分成所述第一激励信号和所述第二激励信号。

在其中一个实施例中，所述功率分配模块还包括第一射频信号放大单元，与所述第一功分器的第一输出端相连接，用于放大所述第一激励信号；第二射频信号放大单元，与所述第一功分器的第二输出端相连接，用于放大所述第二激励信号；开关单元，分别与所述第一射频信号放大单元、所述被测器件的第一测试端口和所述被测器件的第二测试端口相连接，用于导通所述第一射频信号放大单元与所述被测器件的第一测试端口之间的连接通路，或导通所述第一射频信号放大单元与所述被测器件的第二测试端口之间的连接通路。

在其中一个实施例中，所述频率合成电路包括调制单元，所述调制单元的第一端接地，用于提供调制信号；第一混频器，分别与所述功率分配模块的第二输出端和所述调制单元的第二端相连接，用于将所述第二激励信号与所述调制信号进行混频，以获取本振信号；第二功分器，与所述第一混频器相连接，用于将所述本振信号分为第一本振信号和第二本振信号；第一滤波单元，与所述第二功分器的第一端相连接，用于对所述第一本振信号进行滤波；第三射频信号放大单元，与所述第一滤波单元相连接，用于放大所述第一本振信号；第三功分器，与所述第三射频信号放大单元相连接，用于将所述第一本振信号分为两路；第二滤波单元，与所述第二功分器的第二端相连接，用于对所述第二本振信号进行滤波；第四射频信号放大单元，与所述第二滤波单元相连接，用于放大所述第二本振信号；第四功分器，与所述第四射频信号放大单元相连接，用于将所述第二本振信号分为两路。

在其中一个实施例中，所述调制单元包括晶体振荡器。

在其中一个实施例中，所述接收机电路包括信号分离单元，与所述被测器件的测试端口相连接，用于对所述测试端口处的信号分离为传输信号和反射信号；第一混频单元，分别与所述信号分离单元的第一输出端和所述频率合成电路相连接，用于对所述传输信号和所述本振信号进行混频，以获取第一中频信号；第二混频单元，分别与所述信号分离单元的第二输出端和所述频率合成电路相连接，用于对所述反射信号和所述本振信号进行混频，以获取第二中频信号；信号处理单元，分别与所述第一混频单元和所述第二混频单元相连接，用于对所述第一中频信号和第二中频信号进行数据分析，以获取所述被测器件的测试信息。

在其中一个实施例中，所述信号分离单元包括第一定向耦合器和第二定向耦合器，所述第一混频单元包括第二混频器和第三混频器，所述第二混频单元包括第四混频器和第五混频器，所述信号处理单元包括模数转换器和数字信号处理器，所述第一激励信号通过所述第一定向耦合器传输至所述被测器件的第一端口，所述第一定向耦合器的第一输出端与所述第二混频器的第一输入端相连接，所述第二混频器的第二输入端与第三功分器的第一输出端相连接，所述第二混频器的输出端与所述模数转换器相连接，所述第一定向耦合器的第二输出端与所述第四混频器的第一输入端相连接，所述第四混频器的第二输入端与所述第三功分器的第二输出端相连接，所述第四混频器的输出端与所述模数转换器相连接，所述第一激励信号通过所述第二定向耦合器传输至所述被测器件的第二端口，所述第二定向耦合器的第一输出端与所述第三混频器的第一输入端相连接，所述第三混频器的第二输入端与第四功分器的第一输出端相连接，所述第三混频器的输出端与所述模数转换器相连接，所述第二定向耦合器的第二输出端与所述第五混频器的第一输入端相连接，所述第五混频器的第二输入端与所述第四功分器的第二输出端相连接，所述第五混频器的输出端与所述模数转换器相连接，所述模数转换器与所述数字信号处理器相连接。

在其中一个实施例中，所述射频源电路包括射频信号源，所述射频信号源输出的频率范围为75MHz~6GHz，功率范围为-60dbm~-10dbm。

在其中一个实施例中，所述射频源电路还包括输出匹配单元，与所述射频信号源相连接，用于实现所述激励信号与外接负载电阻之间的阻抗匹配；第三滤波单元，与所述输出匹配单元相连接，用于对所述激励信号进行滤波。

在其中一个实施例中，所述矢量网络分析***还包括显示模块，与所述接收机电路相连接，用于对所述被测器件的测试信息进行显示。

上述矢量网络分析***，利用射频源电路提供激励信号，利用功率分配模块将激励信号分为两路，一路传输至被测器件，作为被测器件的输入激励信号；另一路传输至频率合成电路，通过频率合成电路的处理形成本振信号。接收机电路对被测器件的测试端口处信号进行分离、耦合，并与本振信号进行混频以获取中频信号。接收机电路通过对中频信号进行数据分析，可以获取被测器件的测试信息。本公开提供的矢量网络分析***，通过优化矢量网络分析***的射频源电路，将单一的射频信号源进行功分，即，将射频源电路发出的激励信号分为两路。利用其中一路的激励信号来提供本振信号，代替了传统链路结构中的本振信号源，可以有效地简化矢量网络分析***的电路设计，且减小硬件架构的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种传统的双端口矢量网络分析***的结构示意图；

图2为本发明其中一实施例的矢量网络分析***的结构示意图；

图3为本公开其中一个实施例中功率分配模块的结构示意图；

图4为本公开其中一个实施例中频率合成电路的结构示意图；

图5为本公开其中一个实施例中接收机电路的结构示意图；

图6为本公开另一个实施例中接收机电路的结构示意图；

图7为本公开其中一个实施例中射频源电路的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

矢量网络分析仪是一种常见的射频测量仪器，主要用来测量高频器件、电路及***的性能参数，如线性参数、非线性参数、变频参数等。传统的网络分析仪架构需要两个信号源，一个是射频信号源，一个是本振信号源。然而，矢量网络分析仪需要工作在非常宽带且高频的频率范围，可见，两个超宽带信号源会大大增加矢量网络分析仪的设计难度和成本。

本公开提供了一种将简单化设计的矢量网络分析***，可以节约一个本振信号源。图2为本发明其中一实施例的矢量网络分析***的结构示意图，在其中一个实施例中，矢量网络分析***可以包括射频源电路100、功率分配模块200、频率合成电路300和接收机电路400。

在对被测器件进行测试时，网络分析仪内部需要产生满足测试频率和功率要求的激励信号。在本公开提供的矢量网络分析***中可以利用射频源电路100提供激励信号。功率分配模块200，与射频源电路100相连接，功率分配模块200可以将射频源电路100输出的激励信号分为两路，分别为第一激励信号和第二激励信号。功率分配模块200的第一输出端与被测器件的测试端口相连接，即第一激励信号通过功率分配模块200的第一输出端传输至被测器件。第一激励信号可以作为被测器件的输入激励信号，被测器件可以通过传输和反射对激励信号作出响应。

由于网络分析仪要测试被测器件传输、反射特性与工作频率和功率的关系，因此令接收机电路400与被测器件的测试端口相连接，可以利用接收机电路400接收被测器件测试端口处的信号。激励信号输入到被测器件后会发生反射，被测器件端口处反射信号与输入激励信号在相同的物理路径上传播，因此还可以利用接收机电路400将相同物理路径上相反方向传播的信号进行分离、提取。在本公开的一些实施例中，接收机电路400对被测器件端口处信号进行分离后，可以获得传输信号和被测器件的反射信号，其中，传输信号可以为第一激励信号，即被测器件的输入激励信号。

频率合成电路300与功率分配模块200的第二输出端相连接，即第二激励信号通过功率分配模块200的第二输出端传输至频率合成电路300。频率合成电路300可以对第二激励信号进行处理，以获取本振信号。接收机电路400完成对被测器件端口处信号的分离后，将分离得到的信号与本振信号进行混频，可以得到一个较为低频的中频信号。中频信号被带通滤波后，可以使接收机带宽变窄且能显著提高灵敏度及动态范围。接着，接收机电路400对中频信号进行处理，可以获取如幅度、相位等测试信息。在本公开的一些实施例中，测试信息还可以为被测器件的S参数（Scatter参数，即散射参数）。

上述矢量网络分析***，对信号源部分的电路设计进行了优化，对单一的射频信号源进行功分，即，将射频源电路100发出的激励信号分为两路。一路用于作为被测器件的输入激励信号，另一路激励信号经过处理后可以用于提供本振信号，代替了传统链路结构中的本振信号源。本公开提供的矢量网络分析***，可以利用一个信号源实现两种信号源的功能，有效地简化了矢量网络分析***的电路设计，并且还可以减小硬件架构的生产成本。

图3为本公开其中一个实施例中功率分配模块的结构示意图，在其中一个实施例中，功率分配模块200可以包括第一功分器210。第一功分器210的输入端与射频源电路100的输出端相连接，第一功分器210可以将射频源电路100输出的激励信号平均分配分成两路，即第一激励信号与第二激励信号是两路相同的射频信号。例如，当射频源电路100输出200MHz的激励信号，则第一功分器210可以将其平均分为两路，第一激励信号与第二激励信号均为100MHz的射频信号。

上述矢量网络分析***，利用第一功分器210将射频源电路100发出的激励信号平均分为两路。一路激励信号可以用于作为被测器件的输入激励信号，另一路激励信号经过处理后可以用于提供本振信号。利用一个信号源实现两种信号源的功能，与传统的网络分析仪相比，节约了一个信号源，单个板卡的成本大幅降低。可见，本公开提供的矢量网络分析***解决了传统链路下的网络分析仪架构中需要两个超宽带信号源而导致设计难度大和生产成本高的问题。

在其中一个实施例中，功率分配模块200还可以包括第一射频信号放大单元220、第二射频信号放大单元230和开关单元240。

第一射频信号放大单元220与第一功分器210的第一输出端相连接，用于放大第一激励信号。第二射频信号放大单元230与第一功分器210的第二输出端相连接，用于放大第二激励信号。由于射频源电路100输出的激励信号被第一功分器210分为了两路，因此，第一激励信号和第二激励信号的频率与功分前的激励信号相比，均会有一定程度的衰减。利用第一射频信号放大单元220和第二射频信号放大单元230分别对第一激励信号和第二激励信号进行放大处理，可以保证第一激励信号和第二激励信号满足被测器件的测试需求。

矢量网络分析***根据测试端口的数量可分为双端口、3端口、4端口、6端口。在本公开的一些实施例中，开关单元240可以为单刀双掷的射频开关，利用单刀双掷的射频开关可以令上述矢量网络分析***实现双端口测试的目的。开关单元240的输入端与第一射频信号放大单元220相连接，开关单元240的第一输出端与被测器件的第一测试端口相连接，开关单元240的第二输出端与被测器件的第二测试端口相连接。

当对被测器件的第一测试端口进行测试时，可以通过控制开关单元240导通第一射频信号放大单元220与被测器件的第一测试端口之间的连接通路，以将放大后的第一激励信号传输至被测器件的第一测试端口。由于开关单元240为单刀双掷的射频开关，因此当第一射频信号放大单元220与被测器件的第一测试端口之间的连接导通时，第一射频信号放大单元220与被测器件的第二测试端口之间的连接将会断开。

同样地，当对被测器件的第二测试端口进行测试时，可以通过控制开关单元240导通第一射频信号放大单元220与被测器件的第二测试端口之间的连接通路，以将放大后的第一激励信号传输至被测器件的第二测试端口。当第一射频信号放大单元220与被测器件的第二测试端口之间的连接导通时，第一射频信号放大单元220与被测器件的第一测试端口之间的连接将会断开。

在一些其他的实施例中，也可以通过增加射频开关的数量或使用单刀多掷的射频开关等方式来实现矢量网络分析***的测试端口数量为3端口、4端口、6端口。例如，将两个单刀双掷的射频开关的输入端均与第一射频信号放大单元220的输出端相连接，一个单刀双掷的射频开关的两个输出端分别与被测器件的第一测试端口和第二测试端口相连接，另一个单刀双掷的射频开关的两个输出端分与被测器件的第三测试端口和第四测试端口相连接，从而实现了矢量网络分析***的测试端口数量为4端口的目的。

在其中一个实施例中，开关单元240的第一输出端与被测器件的第一测试端口之间可以设置一组或多组射频信号放大单元，当来进一步放大传输至第一测试端口的第一激励信号，以保证第一激励信号为满足测试频率和功率要求的激励信号。

同样地，开关单元240的第二输出端与被测器件的第二测试端口之间也可以设置一组或多组射频信号放大单元，来进一步放大传输至第二测试端口的第一激励信号，以保证第一激励信号为满足测试频率和功率要求的激励信号。

图4为本公开其中一个实施例中频率合成电路的结构示意图，在其中一个实施例中，频率合成电路300可以包括调制单元310、第一混频器320、第二功分器330、第一滤波单元340、第三射频信号放大单元350、第三功分器360、第二滤波单元370、第四射频信号放大单元380、第四功分器390。

调制单元310的第一端接地，调制单元310可以用于提供调制信号。第一混频器320，分别与功率分配模块200的第二输出端和调制单元310的第二端相连接，用于将第二激励信号与调制信号进行混频，以获取本振信号。通过利用调制单元310提供的调制信号与第二激励信号进行混频，可以根据实际测试需求调节本振信号的大小。例如，当第二激励信号为100MHz的射频信号，而实际测试中所需的本振信号为90MHz，则可以令调制单元310提供一个10MHz的调制信号，利用第一混频器320将调制信号与第二激励信号进行下变频混频，即可获取90MHz的本振信号。

在其中一个实施例中，调制单元310可以包括晶体振荡器。由于晶体振荡器具有走时准、耗电省、经久耐用、器件成本低、输出频率精度高等优点，因此，可以选用晶体振荡器来提供稳定的调制信号。其中，优选的，选用10MHz的晶体振荡器作为调制单元310。

上述矢量网络分析***的射频源电路100，对单一的射频信号源进行功分，同时优化了频率合成电路300，利用普通的10MHz晶体滤波器与分出的一路激励信号进行下变频混频来代替传统结构中的本振信号源，混频后的信号进行滤波以及链路的功分。同时经过信号放大后，再进行功率分配。在本公开提供的矢量分析仪架构中，不需要额外增加本振信号源，可以将复杂的矢量网络分析***设计简单化，还减少了硬件架构成本，以及简化了超宽带射频信号源的输出链路。

在其中一个实施例中，在某些应用场景下还可以在矢量网络分析***的链路中再增加一组或多组衰减器，利用衰减器来调整电路中信号的大小和/或改善阻抗匹配。

为了保证相位的准确性，接收机电路400部分在电路布局过程中需要进行全局对称设计。同时，频率合成电路300与接收机电路400的连接链路中，也要保证本振信号链路的相位和幅度对称。一个测试端口处信号将分离出反射信号和传输信号这两种不同的信号，两种信号均需要与本振信号进行混频以获取低频段的中频信号，进而对中频信号进行进一步的数据分析。因此，双端口的矢量网络分析***中频率合成电路300共需输出4路传输至接收机电路400的本振信号，以实现对被测器件双端口的传输/反射特性测试。

频率合成电路300中的第二功分器330与第一混频器320相连接，可以将第一混频器320输出的本振信号均分为两路，分别为第一本振信号和第二本振信号。第二功分器330的第一输出端与第一滤波单元340相连接，第二功分器330的第二输出端与第二滤波单元370相连接。第一滤波单元340可以对第一本振信号进行滤波处理，以去除第一本振信号中的噪声，提高第一本振信号的精确度和稳定性，进而保证矢量网络分析***测试结果的准确性。同样地，第二滤波单元370可以对第二本振信号进行滤波处理，以去除第二本振信号中的噪声，提高第二本振信号的精确度和稳定性。

第一滤波单元340的输出端与第三射频信号放大单元350的输入端相连接，经过滤波处理后的第一本振信号传输至第三射频信号放大单元350。第二滤波单元370的输出端与第四射频信号放大单元380的输入端相连接，经过滤波处理后的第二本振信号传输至第四射频信号放大单元380。考虑到经过功分器的划分后，第一本振信号和第二本振信号的频率与功分前的本振信号相比，均会有一定程度的衰减。因此，利用第三射频信号放大单元350和第四射频信号放大单元380分别对第一本振信号和第二本振信号进行放大处理，可以保证第一本振信号和第二本振信号满足被测器件的测试需求。

第三射频信号放大单元350的输出端与第三功分器360的输入端相连接，经过滤波放大处理后的第一本振信号传输至第三功分器360。第四射频信号放大单元380的输出端与第四功分器390的输入端相连接，经过滤波放大处理后的第二本振信号传输至第四功分器390。第三功分器360可以将第一本振信号平均分为两路，第四功分器390可以将第二本振信号平均分为两路。两路第一本振信号和两路第二本振信号可以分别与接收机电路400中各路接收到的信号进行混频，以实现将接收到的信号下变频为中频信号，对被测器件输出信号中杂波失真成分有很好抑制作用。

在其中一个实施例中，在第三功分器360的两路输出端可以均设置一组或多组射频信号放大单元，当来进一步放大两路第一本振信号，以保证两路第一本振信号可以满足测试频率和功率要求。

同样地，在第四功分器390的两路输出端可以均设置一组或多组射频信号放大单元，当来进一步放大两路第二本振信号，以保证两路第二本振信号可以满足测试频率和功率要求。

图5为本公开其中一个实施例中接收机电路的结构示意图，在其中一个实施例中，接收机电路400可以包括信号分离单元410、第一混频单元420、第二混频单元430和信号处理单元440。

由于第一激励信号输入到被测器件后会发生反射，因此被测器件测试端口处的反射信号与输入激励信号在相同的物理路径上传播。矢量网络分析***利用信号分离单元410对相同物理路径上相反方向传播的信号进行分离、提取，信号分离单元410可以将测试端口处的信号分离为传输信号和反射信号。其中，当要测试被测器件某个端口反射特性/传输特性时，可以将信号分离单元410直接连接在该测试端口上。

第一混频单元420分别与信号分离单元410的第一输出端和频率合成电路300相连接。第一混频单元420通过将信号分离单元410分离出来的传输信号与频率合成电路300输出的本振信号进行混频，可以将较高频率的传输信号调制为第一中频信号。通过将传输信号下变频为第一中频信号，对被测器件测试端口处的传输信号中杂波失真成分有很好抑制作用。例如，当传输信号为100MHz的射频信号，本振信号为90MHz，利用第一混频单元420将本振信号与传输信号进行混频，即可获取10MHz的中频信号。

第二混频单元430分别与信号分离单元410的第二输出端和频率合成电路300相连接。同样的，第二混频单元430通过将信号分离单元410分离出来的反射信号与频率合成电路300输出的本振信号进行混频，可以将较高频率的反射信号调制为第二中频信号。通过将反射信号下变频为第二中频信号，对被测器件测试端口处的反射信号中杂波失真成分也有很好抑制作用。

信号处理单元440，分别与第一混频单元420和第二混频单元430相连接，可以用于对第一中频信号和第二中频信号进行数据分析，以获取被测器件的测试信息。信号处理单元440可以对第一中频信号和第二中频信号进行模数转换、带通滤波等处理，可以使接收机带宽变窄且能显著提高灵敏度及动态范围。同时，信号处理单元440还可以对数字信号状态的第一中频信号和第二中频信号进行傅里叶变换，以获取如幅度、相位等测试信息。在本公开的一些实施例中，测试信息还可以为被测器件的S参数（Scatter参数，即散射参数）。

图6为本公开另一个实施例中接收机电路的结构示意图，在其中一个实施例中，信号分离单元410可以包括第一定向耦合器411和第二定向耦合器412，第一混频单元420可以包括第二混频器421和第三混频器422，第二混频单元430可以包括第四混频器431和第五混频器432，信号处理单元440可以包括模数转换器441和数字信号处理器442。

如图6所示，PORT1可以为矢量网络分析***与被测器件的第一测试端口相连接的端口，PORT2可以为矢量网络分析***与被测器件的第二测试端口相连接的端口。

第一定向耦合器411连接在PORT1端口处，当开关单元240导通功率分配模块200与第一测试端口之间的连接通路时，第一激励信号可以通过第一定向耦合器411传输至第一测试端口。同时，第一测试端口响应于第一激励信号发出的反射信号也在PORT1端口处传输。即，第一定向耦合器411在PORT1端口处可以得到耦合的传输信号和反射信号。利用第一定向耦合器411可以将PORT1端口处的传输信号和反射信号分离开来。

第二定向耦合器412连接在PORT2端口处，当开关单元240导通功率分配模块200与第二测试端口之间的连接通路时，第一激励信号通过第二定向耦合器412传输至第二测试端口。同时，第二测试端口响应于第一激励信号发出的反射信号也在PORT2端口处传输。即，第二定向耦合器412在PORT2端口处可以得到耦合的传输信号和反射信号。利用第二定向耦合器412可以将PORT2端口处的传输信号和反射信号分离开来。

将第三功分器360的两个输出端分别定义为A1和B1，即第三功分器360通过A1和B1两个输出端分别输出两路第一本振信号。将第四功分器390的两个输出端分别定义为A2和B2，即第四功分器390通过A2和B2两个输出端分别输出两路第二本振信号。

第一定向耦合器411的第一输出端与第二混频器421的第一输入端相连接，第一定向耦合器411分离出的传输信号传输至第二混频器421，第二混频器421的第二输入端可以与第三功分器360的A1输出端相连接。第二混频器421将传输信号与第三功分器360的A1端输出的第一本振信号进行下变频混频，可以将较高频率的反射信号调制为中频信号IFA1，对被测器件第一测试端口处的传输信号中杂波失真成分有很好抑制作用。

第一定向耦合器411的第二输出端与第四混频器431的第一输入端相连接，第一定向耦合器411分离出的反射信号传输至第四混频器431，第四混频器431的第二输入端可以与第三功分器360的B1输出端相连接。第四混频器431将传输信号与第三功分器360的B1端输出的第一本振信号进行下变频混频，可以将较高频率的反射信号调制为中频信号IFB1，以抑制反射信号中的杂波失真成分。

第二定向耦合器412的第一输出端与第三混频器422的第一输入端相连接，第二定向耦合器412分离出的传输信号传输至第三混频器422，第三混频器422的第二输入端可以与第四功分器390的A2输出端相连接。第三混频器422将传输信号与第四功分器390的A2端输出的第二本振信号进行下变频混频，可以将较高频率的传输信号调制为中频信号IFA2，以抑制传输信号中的杂波失真成分。

第二定向耦合器412的第二输出端与第五混频器432的第一输入端相连接，第二定向耦合器412分离出的反射信号传输至第五混频器432，第五混频器432的第二输出端可以与第四功分器390的B2输出端相连接。第五混频器432将传输信号与第四功分器390的B2端输出的第二本振信号进行下变频混频，可以将较高频率的反射信号调制为中频信号IFB2，以抑制反射信号中的杂波失真成分。

上述接收机电路400的设计可以在相同相位和幅值情况下与两个定向耦合器的信号进行链路混频，从而得到四路中频信号。第二混频器421、第三混频器422、第四混频器431和第五混频器432的输出端均与模数转换器441相连接。模数转换器441与数字信号处理器442相连接。利用模数转换器441可以对第二混频器421、第三混频器422、第四混频器431和第五混频器432输出的4组中频信号IFA1、IFB1、IFA2、IFB2进行采集并传送到数字信号处理器442中进行数据分析。模数转换器441还可以对4组中频信号进行模数转换处理，以便于数字信号处理器442后续对信号的分析。数字信号处理器442可以对数字信号状态的4组中频信号进行傅里叶变换，以获取如幅度、相位等测试信息。

在其中一个实施例中，数字信号处理器442可为DSP芯片或FPGA芯片（FieldProgrammable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列）。利用DSP芯片或FPGA芯片实现对中频信号的数据分析，可以中频信号进行滤波放大、傅里叶变换等处理，以从中频信号中提取相应的幅度与相位信息等数据。

基于上述架构，本公开提供的矢量网络分析***，与传统的双端口网络分析仪相比，测试数据一致的同时，节约了一个超宽带信号源，从而大幅降低了单个板卡的成本。

图7为本公开其中一个实施例中射频源电路的结构示意图，在其中一个实施例中，射频源电路100可以包括射频信号源110。可以选用频率范围为75MHz~6GHz且功率范围为-60dbm~-10dbm的射频信号源110来提供激励信号。

本公开提供的矢量网络分析***优化了射频源电路的电路设计，可以产生出频率范围为75MHz~6GHz、功率范围为-60dbm~-10dbm的射频信号，同时对射频信号源110产生的激励信号进行功率平均分配，分成两条对称的链路。10MHz的晶体振荡器配合射频源电路100分配出来的一路激励信号进行下变频混频，经过功率分配器后下变频后的信号再经过滤波、放大等信号处理后可以得到65MHz-5990MHz的信号，这部分信号可以认为是一种新型的本振信号，该本振信号的幅度可以控制在全频段内是0dbm。同时，频率合成电路300与接收机电路400的连接链路中，需要保证本振信号链路的相位和幅度对称。

在其中一个实施例中，射频源电路100还可以包括输出匹配单元120和第三滤波单元130。

输出匹配单元120，与射频信号源110相连接，可以用于实现激励信号与外接负载电阻之间的阻抗匹配。输出匹配单元120可以将外接负载电阻变换为放大器所需的最佳负载电阻，以保证输出功率最大。利用输出匹配单元120可以实现高效率的能量传输、滤除高次谐波分量以保证外接负载上仅输出高频基波功率以及实现激励信号与外接负载电阻之间的阻抗匹配。

第三滤波单元130，与输出匹配单元120相连接，可以用于对激励信号进行滤波。第三滤波单元130可以对激励信号进行滤波处理，以去除激励信号中的噪声，提高激励信号的精确度和稳定性。

在其中一个实施例中，矢量网络分析***还可以包括显示模块。显示模块与接收机电路400相连接，可以用于对被测器件的测试信息进行显示。通过在显示模块上显示被测器件的测试信息，可以便于用户直观地了解到对被测器件的测试结果，优化用户的使用体验。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种矢量网络分析***，其特征在于，包括：

射频源电路，用于提供激励信号；

功率分配模块，与所述射频源电路相连接，用于将所述激励信号分为第一激励信号和第二激励信号，所述功率分配模块的第一输出端与被测器件的测试端口相连接，所述第一激励信号为所述被测器件的输入激励信号；

频率合成电路，与所述功率分配模块的第二输出端相连接，用于对所述第二激励信号进行处理，以获取本振信号；

接收机电路，分别与所述频率合成电路和所述被测器件的测试端口相连接，用于对所述测试端口处的信号进行分离，并与所述本振信号进行混频，以获取中频信号，还用于对所述中频信号进行数据分析，以获取所述被测器件的测试信息；

所述接收机电路包括：

信号分离单元，与所述被测器件的测试端口相连接，用于对所述测试端口处的信号分离为传输信号和反射信号；

第一混频单元，分别与所述信号分离单元的第一输出端和所述频率合成电路相连接，用于对所述传输信号和所述本振信号进行混频，以获取第一中频信号；

第二混频单元，分别与所述信号分离单元的第二输出端和所述频率合成电路相连接，用于对所述反射信号和所述本振信号进行混频，以获取第二中频信号；

信号处理单元，分别与所述第一混频单元和所述第二混频单元相连接，用于对所述第一中频信号和第二中频信号进行数据分析，以获取所述被测器件的测试信息。

2.根据权利要求1所述的矢量网络分析***，其特征在于，所述功率分配模块包括第一功分器，所述第一功分器将所述激励信号平均分配分成所述第一激励信号和所述第二激励信号。

3.根据权利要求2所述的矢量网络分析***，其特征在于，所述功率分配模块还包括：

第一射频信号放大单元，与所述第一功分器的第一输出端相连接，用于放大所述第一激励信号；

第二射频信号放大单元，与所述第一功分器的第二输出端相连接，用于放大所述第二激励信号；

开关单元，分别与所述第一射频信号放大单元、所述被测器件的第一测试端口和所述被测器件的第二测试端口相连接，用于导通所述第一射频信号放大单元与所述被测器件的第一测试端口之间的连接通路，或导通所述第一射频信号放大单元与所述被测器件的第二测试端口之间的连接通路。

4.根据权利要求1或2所述的矢量网络分析***，其特征在于，所述频率合成电路包括：

调制单元，所述调制单元的第一端接地，用于提供调制信号；

第一混频器，分别与所述功率分配模块的第二输出端和所述调制单元的第二端相连接，用于将所述第二激励信号与所述调制信号进行混频，以获取本振信号；

第二功分器，与所述第一混频器相连接，用于将所述本振信号分为第一本振信号和第二本振信号；

第一滤波单元，与所述第二功分器的第一端相连接，用于对所述第一本振信号进行滤波；

第三射频信号放大单元，与所述第一滤波单元相连接，用于放大所述第一本振信号；

第三功分器，与所述第三射频信号放大单元相连接，用于将所述第一本振信号分为两路；

第二滤波单元，与所述第二功分器的第二端相连接，用于对所述第二本振信号进行滤波；

第四射频信号放大单元，与所述第二滤波单元相连接，用于放大所述第二本振信号；

第四功分器，与所述第四射频信号放大单元相连接，用于将所述第二本振信号分为两路。

5.根据权利要求4所述的矢量网络分析***，其特征在于，所述调制单元包括晶体振荡器。

6.根据权利要求1所述的矢量网络分析***，其特征在于，所述信号分离单元包括第一定向耦合器和第二定向耦合器，所述第一混频单元包括第二混频器和第三混频器，所述第二混频单元包括第四混频器和第五混频器，所述信号处理单元包括模数转换器和数字信号处理器，

所述第一激励信号通过所述第一定向耦合器传输至所述被测器件的第一端口，所述第一定向耦合器的第一输出端与所述第二混频器的第一输入端相连接，所述第二混频器的第二输入端与第三功分器的第一输出端相连接，所述第二混频器的输出端与所述模数转换器相连接，

所述第一定向耦合器的第二输出端与所述第四混频器的第一输入端相连接，所述第四混频器的第二输入端与所述第三功分器的第二输出端相连接，所述第四混频器的输出端与所述模数转换器相连接，

所述第一激励信号通过所述第二定向耦合器传输至所述被测器件的第二端口，所述第二定向耦合器的第一输出端与所述第三混频器的第一输入端相连接，所述第三混频器的第二输入端与第四功分器的第一输出端相连接，所述第三混频器的输出端与所述模数转换器相连接，

所述第二定向耦合器的第二输出端与所述第五混频器的第一输入端相连接，所述第五混频器的第二输入端与所述第四功分器的第二输出端相连接，所述第五混频器的输出端与所述模数转换器相连接，

所述模数转换器与所述数字信号处理器相连接。

7.根据权利要求1所述的矢量网络分析***，其特征在于，所述射频源电路包括射频信号源，所述射频信号源输出的频率范围为75MHz~6GHz，功率范围为-60dbm~-10dbm。

8.根据权利要求7所述的矢量网络分析***，其特征在于，所述射频源电路还包括：

输出匹配单元，与所述射频信号源相连接，用于实现所述激励信号与外接负载电阻之间的阻抗匹配；

第三滤波单元，与所述输出匹配单元相连接，用于对所述激励信号进行滤波。

9.根据权利要求1所述的矢量网络分析***，其特征在于，所述矢量网络分析***还包括：

显示模块，与所述接收机电路相连接，用于对所述被测器件的测试信息进行显示。

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