CN115514426A

CN115514426A - 一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法和***

Info

Publication number: CN115514426A
Application number: CN202211040020.2A
Authority: CN
Inventors: 刘世超; 宋淼; 李智; 李龙; 彭子健
Original assignee: CLP Kesiyi Technology Co Ltd
Current assignee: CLP Kesiyi Technology Co Ltd
Priority date: 2022-08-29
Filing date: 2022-08-29
Publication date: 2022-12-23

Abstract

本发明公开了一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法和***，实现方法包括如下过程：(1)信号采集时，由通道开关切换到R、A、B三路中频信号中的其中一路；(2)由ADC进行采样，采集到其中一路中频信号与外部输入的数字本振NCO进行混频，混频后的信号经低通滤波后，再进行数据处理后进行存储；(3)达到设定采样时间或存储量后，由通道开关切换到另一路中频信号，执行步骤(2)；(4)由通道开关切换到最后一路中频信号，执行步骤(2)；(5)最后，根据三路数据计算对应的幅度和相位信息。本发明所公开的实现方法和***可以有效去除带内的噪声，提升整个测试***的信噪比、降低资源的使用量。

Description

一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法和***

技术领域

本发明涉及矢量网络分析领域，特别涉及一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法和***。

背景技术

随着现代技术的发展，对测试指标和功能越来越多样化，对测试仪器的高集成和小型化都提出了较高的要求，像矢量信号收发仪等具备同时收发体制的测试仪器，已经不只是进行传统的信号收发功能，同时也会与射频前端进行组合实现矢量网络分析功能。很多信号收发仪只有单路采集通道，无法使用常规的矢量网络分析实现方法，因此进行单采集通道的矢量网络分析实现方法的研究很有必要。

目前，基于信号收发一体硬件结构的单采集通道矢量网络分析的传统实现方法为单个ADC分时采样R、A、B三路中频信号，整个过程中按照固定时间间隔依次采集R、A、B三路中频信号的单个数据点，循环切换多轮，直到采集到各路需要的数据点数，然后进行数据处理，具体的实现方式如图1所示。分时采样器根据ADC提供的数据时钟进行计数控制，按照固定的计数间隔产生开关控制信号切换R、A、B三路中频信号，在固定的计数间隔中需要保证通道切换完成后信号稳定，然后在每个固定时刻获取每个通道点的采样值，此过程循环多次，分别获取到R、A、B三路的采集信号。三路采集信号分别与三个数字本振NCO进行混频，三个数字本振NCO需要保证初始相位相同，随着各路信号的使能，相位进行叠加，这样可以保证测量相位的准确性。混频完成以后，数据进入低通滤波器，去除混频带来的高频信号，后续数据处理根据需要进行抽取滤波等处理，最终得到R、A、B三路中频处理后的数据，根据三路的数据可以计算出对应的幅度和相位信息。

上述方法不适用于大带宽通道的矢量信号收发体系，该技术中三路的采样周期为ADC采样周期的整数倍，其采样周期包括通道切换、稳定的时间和信号采集时间，其采样周期会远大于ADC的采样周期。针对大带宽通道的矢量信号收发体系，其ADC前端的抗混叠模拟滤波器带宽很大，往往会达到几百MHz甚至更高，采用该方法会将宽带的通道噪声引入信号带宽内，导致混叠，影响测试指标。而且，上述方法需要进行开关的频繁反复切换，对通道切换时间和***的稳定性要求较高。并且，现有技术数据处理环节复杂，考虑到实时性需求，三路数据处理环节不能复用，需要3个独立的数字本振NCO和抽取滤波等通道，需要电路结构比较复杂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法和***，以达到有效去除带内的噪声，提升整个测试***的信噪比、降低资源的使用量的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法，包括如下过程：

(1)信号采集时，由通道开关切换到R、A、B三路中频信号中的其中一路；

(2)由ADC进行采样，采集到其中一路中频信号与外部输入的数字本振NCO进行混频，混频后的信号经低通滤波后，再进行数据处理后进行存储；

(3)达到设定采样时间或存储量后，由通道开关切换到另一路中频信号，执行步骤(2)；

(4)达到设定采样时间或存储量后，第二路中频信号采集完成，由通道开关切换到最后一路中频信号，执行步骤(2)，如此完成三路中频信号的采集；

(5)最后，根据三路数据计算对应的幅度和相位信息。

上述方案中，R、A、B三路中频信号都与ADC采集时钟保持固定相位差，与ADC数字输出时钟也保持固定相位差。

上述方案中，R、A、B三路中频信号与使用ADC数字输出时钟构建的数字本振NCO也保持固定相位差。

上述方案中于，步骤(2)中的数据处理包括抽取和滤波。

上述方案中，在步骤(1)-步骤(5)的整个过程中，数字本振NCO一直保持运行。

上述方案中，由控制器根据数据存储情况和采样时间产生开关控制信号控制通道开关的切换。

一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现***，包括与依次相连的通道开关、ADC、混频器、低通滤波器、数据处理器和数据存储器，所述混频器还连接有数字本振NCO，所述通道开关连接射频前端，控制器连接数据存储器和通道开关。

通过上述技术方案，本发明提供的高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法和***具有如下有益效果：

1、本发明不需要按照固定时刻分时频繁采集R、A、B三路中频信号，而是分别使用ADC依次采集完成三路信号，经过后续数据处理可以有效去除带内的噪声，提升整个测试***的信噪比。

2、由于本发明分别依次使用ADC依次采集完成三路信号，三路数据基于流水线结构复用混频和后续的数据处理器，可以降低资源的使用量。

3、本发明可以适用于大带宽信号收发一体硬件体系，三路中频采集的数据速率与ADC采样率一致，可以有效去除带内噪声。

4、本发明一次完成处理过程，通道开关只需要切换3次，不需要进行频繁切换，提高了***的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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。

图1为现有技术中矢量网络分析实现方法流程图；

图2为本发明实施例所公开的一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法，如图2所示，包括如下过程：

(2)由ADC进行采样，采集到其中一路中频信号与外部输入的数字本振NCO进行混频，混频后的信号经低通滤波后，再进行抽取和滤波等数据处理后进行存储；

(5)最后，根据三路数据计算对应的幅度和相位信息。

本发明中，R、A、B三路中频信号都与ADC采集时钟保持固定相位差，与ADC数字输出时钟也保持固定相位差。R、A、B三路中频信号与使用ADC数字输出时钟构建的数字本振NCO也保持固定相位差。

在步骤(1)-步骤(5)的整个过程中，数字本振NCO一直保持运行，不能中断，以保证相位测试的正确性。

本发明中，由控制器根据数据存储情况和采样时间产生开关控制信号控制通道开关的切换。本发明中，不需要频繁切换开关，只需要切换三次便可以完成一次处理过程。

一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现***，包括与依次相连的通道开关、ADC、混频器、低通滤波器、数据处理器和数据存储器，混频器还连接有数字本振NCO，通道开关连接射频前端，控制器连接数据存储器和通道开关。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法，其特征在于，包括如下过程：

(5)最后，根据三路数据计算对应的幅度和相位信息。

2.根据权利要求1所述的一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法，其特征在于，R、A、B三路中频信号都与ADC采集时钟保持固定相位差，与ADC数字输出时钟也保持固定相位差。

3.根据权利要求2所述的一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法，其特征在于，R、A、B三路中频信号与使用ADC数字输出时钟构建的数字本振NCO也保持固定相位差。

4.根据权利要求1所述的一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法，其特征在于，步骤(2)中的数据处理包括抽取和滤波。

5.根据权利要求1所述的一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法，其特征在于，在步骤(1)-步骤(5)的整个过程中，数字本振NCO一直保持运行。

6.根据权利要求1所述的一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现方法，其特征在于，由控制器根据数据存储情况和采样时间产生开关控制信号控制通道开关的切换。

7.一种高采样率单采集通道矢量网络分析实现***，其特征在于，包括与依次相连的通道开关、ADC、混频器、低通滤波器、数据处理器和数据存储器，所述混频器还连接有数字本振NCO，所述通道开关连接射频前端，控制器连接数据存储器和通道开关。