本發(fā)明涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上實(shí)現(xiàn)頻譜分析功能的裝置，還涉及一種在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上實(shí)現(xiàn)頻譜分析功能的方法。

背景技術(shù)：

在放大器、混頻器、變頻器等有源器件的研發(fā)和生產(chǎn)過程中，工程師不僅要測(cè)量其s參數(shù)、增益、回波損耗、群時(shí)延等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，而且，因?yàn)榇蠖鄶?shù)有源器件都是非線性的，它們除了產(chǎn)生有用的頻率信號(hào)之外，往往還會(huì)產(chǎn)生額外的有害頻率，這些有害頻率會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)，如動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度等，因此工程師還需要對(duì)有源器件輸出的頻譜進(jìn)行測(cè)量，以確定有害頻率產(chǎn)生的原因并予以消除。

目前，對(duì)有源器件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)量和頻譜測(cè)量的方法采用“網(wǎng)絡(luò)分析儀+信號(hào)源+頻譜分析儀”的方案，即用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)量，然后用信號(hào)源和頻譜分析儀進(jìn)行頻譜測(cè)量。

傳統(tǒng)的“網(wǎng)絡(luò)分析儀+信號(hào)源+頻譜分析儀”方案，需要將被測(cè)件在不同儀器間進(jìn)行多次連接，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且需要購(gòu)買多臺(tái)價(jià)格昂貴的微波測(cè)量?jī)x器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)方案存在的缺陷，本發(fā)明給出了一種在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上實(shí)現(xiàn)頻譜分析功能的裝置及方法，實(shí)現(xiàn)了在單一的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中進(jìn)行高性能網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)量和頻譜測(cè)量，簡(jiǎn)化了用戶測(cè)量操作的復(fù)雜度，節(jié)省了測(cè)量時(shí)間，降低了采購(gòu)微波儀器的成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上實(shí)現(xiàn)頻譜分析功能的裝置，包括：中頻調(diào)理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、可編程時(shí)鐘生成單元；

中頻調(diào)理單元通過微帶線分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字信號(hào)處理單元相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元通過微帶線分別與中頻調(diào)理單元、數(shù)字信號(hào)處理單元以及可編程時(shí)鐘生成單元相連；數(shù)字信號(hào)處理單元通過微帶線分別與中頻調(diào)理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元以及可編程時(shí)鐘生成單元相連；可編程時(shí)鐘生成單元通過微帶線分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元以及數(shù)字信號(hào)處理單元相連；數(shù)字信號(hào)處理單元還與上位機(jī)相連；

中頻調(diào)理單元對(duì)進(jìn)入裝置的中頻信號(hào)進(jìn)行放大、濾波；

模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將調(diào)理后的中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到高速串行采樣信號(hào)；

數(shù)字信號(hào)處理單元將采樣信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行數(shù)字下變頻、數(shù)字濾波、頻譜分析；

可編程時(shí)鐘生成單元能夠給模數(shù)轉(zhuǎn)換單元提供可編程的差分采樣時(shí)鐘。

可選地，當(dāng)進(jìn)行頻譜分析測(cè)量時(shí)，用戶通過上位機(jī)的操作界面設(shè)置參數(shù)信息，數(shù)字信號(hào)處理單元接收到用戶設(shè)置參數(shù)信息后進(jìn)行譯碼并對(duì)相應(yīng)硬件單元進(jìn)行控制：通過控制可編程時(shí)鐘生成單元輸出的時(shí)鐘頻率來改變模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的采樣時(shí)鐘，從而實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)置的分辨率帶寬；根據(jù)用戶的設(shè)置對(duì)中頻調(diào)理單元進(jìn)行中頻濾波器帶寬的選擇以及中頻增益的控制。

可選地，所述中頻信號(hào)在中頻調(diào)理單元中首先經(jīng)過了中頻放大器，該放大器的增益值由用戶設(shè)置或者根據(jù)接收到的中頻信號(hào)大小自動(dòng)調(diào)整增益值；

放大后的中頻信號(hào)經(jīng)過中頻濾波器，該中頻濾波器由2個(gè)低通濾波器組成，由二選一開關(guān)進(jìn)行選擇，以實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)置的中頻濾波器帶寬；

經(jīng)過中頻濾波器的單端中頻信號(hào)被差分放大器調(diào)理成差分信號(hào)，并送到模數(shù)轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化。

本發(fā)明還提出了一種在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上實(shí)現(xiàn)頻譜分析功能的方法，步驟如下：

步驟(a1)，初次啟動(dòng)后，在數(shù)字信號(hào)處理單元的控制下，對(duì)各個(gè)硬件單元進(jìn)行初始化；

步驟(a2)，用戶在上位機(jī)設(shè)置相應(yīng)參數(shù)信息；

步驟(a3)，數(shù)字信號(hào)處理單元接收用戶設(shè)置參數(shù)信息并譯碼、控制；

步驟(a4)，中頻信號(hào)被中頻調(diào)理單元接收并進(jìn)行放大、濾波；

步驟(a5)，可編程時(shí)鐘生成單元在數(shù)字信號(hào)處理單元的控制下，輸出相應(yīng)的差分時(shí)鐘，并提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換單元作為采樣時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)了用戶設(shè)置的分辨率帶寬；

步驟(a6)，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元接收中頻調(diào)理單元調(diào)理后的高信噪比的模擬中頻信號(hào)，并將其采樣、保持、量化，輸出2路高速串行差分信號(hào)及其同步時(shí)鐘；

步驟(a7)，數(shù)字信號(hào)處理單元接收模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的采樣信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，并執(zhí)行相應(yīng)的頻譜分析，最后將頻譜分析結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)，以供用戶查看和使用。

可選地，所述步驟(a1)中的初始化步驟具體包括：初始化中頻調(diào)理單元的中頻放大器，初始化中頻濾波器，初始化可編程時(shí)鐘單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元被初始化為輸出2路串行差分信號(hào)。

可選地，所述步驟(a3)中，具體處理步驟為：

步驟(a301)，數(shù)字信號(hào)處理單元接收用戶設(shè)置的頻譜測(cè)量信息；

步驟(a302)，將用戶設(shè)置信息譯碼成相應(yīng)的控制指令；

步驟(a303)，依據(jù)控制指令對(duì)相應(yīng)硬件單元進(jìn)行重新設(shè)置；

步驟(a304)，重新設(shè)置完成后，開始接收并處理中頻信號(hào)。

可選地，所述步驟(a4)中，具體處理步驟為：

步驟(a401)，中頻信號(hào)在中頻調(diào)理單元中首先經(jīng)過了中頻放大器，該放大器的增益值由用戶設(shè)置或者根據(jù)接收到的中頻信號(hào)大小自動(dòng)調(diào)整增益值，以保證在提高信噪比的同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生增益壓縮；

步驟(a402)，放大后的中頻信號(hào)經(jīng)過中頻濾波器，該中頻濾波器由2個(gè)低通濾波器組成，由二選一開關(guān)進(jìn)行選擇，以實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)置的中頻濾波器帶寬；

步驟(a403)，經(jīng)過中頻濾波器的單端中頻信號(hào)被差分放大器調(diào)理成差分信號(hào)，并送到模數(shù)轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化。

可選地，所述步驟(a7)中，其具體處理步驟為：

步驟(a701)，數(shù)字信號(hào)處理單元首先將接收到的采樣信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)高速串行差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成較低速率的并行信號(hào)；

步驟(a702)，對(duì)并行信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻、數(shù)字濾波處理，得到數(shù)字濾波結(jié)果；

步驟(a703)，對(duì)數(shù)字濾波結(jié)果進(jìn)行頻譜分析運(yùn)算；

步驟(a704)，將頻譜分析結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)，以供用戶查看和使用。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)只需要用戶在單一的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中進(jìn)行一次連接，即可對(duì)被測(cè)件進(jìn)行高性能網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)量和頻譜測(cè)量，簡(jiǎn)化了用戶測(cè)量操作的復(fù)雜度，減少了測(cè)量時(shí)間；

(2)與信號(hào)源和頻譜儀的昂貴采購(gòu)成本相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的頻譜分析功能以較高的性價(jià)比滿足了那些對(duì)采購(gòu)成本很敏感的中小型企業(yè)的需求；

(3)本發(fā)明裝置的頻譜雜散測(cè)量結(jié)果與獨(dú)立的頻譜分析儀的測(cè)量結(jié)果具有高度一致性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上實(shí)現(xiàn)頻譜分析功能的裝置的原理框圖；

圖2為本發(fā)明的中頻調(diào)理單元的原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

目前，在對(duì)被測(cè)件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)量和頻譜測(cè)量時(shí)只能采用“網(wǎng)絡(luò)分析儀+信號(hào)源+頻譜分析儀”的方案來實(shí)現(xiàn)，需要將被測(cè)件在不同儀器間進(jìn)行多次連接，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且需要購(gòu)買多臺(tái)價(jià)格昂貴的微波測(cè)量?jī)x器。

本發(fā)明給出了一種在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上實(shí)現(xiàn)頻譜分析功能的裝置及方法，實(shí)現(xiàn)了在單一的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中進(jìn)行高性能網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)量和頻譜測(cè)量，減少了用戶的測(cè)量時(shí)間，降低了采購(gòu)微波儀器的成本。

如圖1所示，本發(fā)明給出的一種在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上實(shí)現(xiàn)頻譜分析功能的裝置，包括：中頻調(diào)理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字信號(hào)處理單元、可編程時(shí)鐘生成單元。

中頻調(diào)理單元對(duì)進(jìn)入本發(fā)明裝置的中頻信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等調(diào)理。

模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將調(diào)理后的中頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到高速串行采樣信號(hào)。

數(shù)字信號(hào)處理單元能夠?qū)⒉蓸有盘?hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行數(shù)字下變頻、數(shù)字濾波、頻譜分析等數(shù)字處理。

可編程時(shí)鐘生成單元能夠給模數(shù)轉(zhuǎn)換單元提供可編程的差分采樣時(shí)鐘。

當(dāng)進(jìn)行頻譜分析測(cè)量時(shí)，用戶通過上位機(jī)的操作界面設(shè)置分辨率帶寬、中頻濾波器帶寬、中頻增益等參數(shù)。數(shù)字信號(hào)處理單元接收到用戶設(shè)置信息后進(jìn)行譯碼并對(duì)本發(fā)明裝置的相應(yīng)硬件單元進(jìn)行控制：通過控制可編程時(shí)鐘生成單元輸出的時(shí)鐘頻率來改變模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的采樣時(shí)鐘，從而實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)置的分辨率帶寬；根據(jù)用戶的設(shè)置對(duì)中頻調(diào)理單元進(jìn)行中頻濾波器帶寬的選擇以及中頻增益的控制。

中頻調(diào)理單元通過微帶線分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字信號(hào)處理單元相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元通過微帶線分別與中頻調(diào)理單元、數(shù)字信號(hào)處理單元以及可編程時(shí)鐘生成單元相連；數(shù)字信號(hào)處理單元通過微帶線分別與中頻調(diào)理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元以及可編程時(shí)鐘生成單元相連；可編程時(shí)鐘生成單元通過微帶線分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元以及數(shù)字信號(hào)處理單元相連；另外，數(shù)字信號(hào)處理單元還與上位機(jī)相連。

基于上述裝置，本發(fā)明在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上通過以下方法實(shí)現(xiàn)了頻譜分析功能，步驟如下：

步驟(a1)，初次啟動(dòng)本發(fā)明的裝置后，在數(shù)字信號(hào)處理單元的控制下，對(duì)各個(gè)硬件單元進(jìn)行初始化。

步驟(a2)，用戶根據(jù)自己的頻譜測(cè)量需求在上位機(jī)的用戶交互界面設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，如分辨率帶寬、中頻濾波器帶寬、中頻增益、測(cè)試頻率、功率等參數(shù)。

步驟(a3)，數(shù)字信號(hào)處理單元接收用戶設(shè)置信息并譯碼、控制。

步驟(a4)，中頻信號(hào)被中頻調(diào)理單元接收并進(jìn)行放大、濾波等調(diào)理，以提高中頻信號(hào)的信噪比。

步驟(a5)，可編程時(shí)鐘生成單元在數(shù)字信號(hào)處理單元的控制下，輸出相應(yīng)的差分時(shí)鐘，并提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換單元作為采樣時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)了用戶設(shè)置的分辨率帶寬。

步驟(a6)，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元接收中頻調(diào)理單元調(diào)理后的高信噪比的模擬中頻信號(hào)，并將其采樣、保持、量化，輸出2路高速串行差分信號(hào)及其同步時(shí)鐘。

步驟(a7)，數(shù)字信號(hào)處理單元接收模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的采樣信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，并執(zhí)行相應(yīng)的頻譜分析，最后將頻譜分析結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)，以供用戶查看和使用。

如上面實(shí)施步驟(a1)所述，初始化步驟包括：初始化中頻調(diào)理單元的中頻放大器，初始化中頻濾波器，初始化可編程時(shí)鐘單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元被初始化為輸出2路串行差分信號(hào)。

下面給出初始化步驟的一個(gè)具體實(shí)施例，該實(shí)施例中，具體初始化步驟為：

步驟(a101)，中頻調(diào)理單元的中頻放大器被初始化為小增益，例如10db，中頻濾波器帶寬初始化為15mhz；

步驟(a102)，可編程時(shí)鐘單元被初始化為輸出120mhz的差分時(shí)鐘；

步驟(a103)，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元被初始化為輸出2路420mhz的串行差分信號(hào)。

如上面實(shí)施步驟(a3)所述，其具體處理步驟為：

步驟(a301)，數(shù)字信號(hào)處理單元接收用戶設(shè)置的頻譜測(cè)量信息；

步驟(a302)，將用戶設(shè)置信息譯碼成相應(yīng)的控制指令；

步驟(a303)，依據(jù)控制指令對(duì)本裝置的相應(yīng)硬件單元進(jìn)行重新設(shè)置；

步驟(a304)，重新設(shè)置完成后，開始接收并處理中頻信號(hào)。

如上面實(shí)施步驟(a4)所述，如圖2所示，其具體處理步驟為：

步驟(a401)，中頻信號(hào)在中頻調(diào)理單元中首先經(jīng)過了中頻放大器，該放大器的增益值可由用戶設(shè)置，也可根據(jù)接收到的中頻信號(hào)大小自動(dòng)調(diào)整增益值，以保證在提高信噪比的同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生增益壓縮；

步驟(a402)，放大后的中頻信號(hào)經(jīng)過中頻濾波器，該中頻濾波器由帶寬分別是15mhz和38mhz的2個(gè)低通濾波器組成，由可控的二選一開關(guān)裝置進(jìn)行選擇，以實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)置的中頻濾波器帶寬；

步驟(a403)，經(jīng)過中頻濾波器的單端中頻信號(hào)被差分放大器調(diào)理成差分信號(hào)，并送到模數(shù)轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化。

如上面實(shí)施步驟(a7)所述，其具體處理步驟為：

步驟(a701)，數(shù)字信號(hào)處理單元首先將接收到的采樣信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)高速串行差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成較低速率的并行信號(hào)；

步驟(a702)，對(duì)并行信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻、數(shù)字濾波等數(shù)字處理，得到數(shù)字濾波結(jié)果；

步驟(a703)，對(duì)數(shù)字濾波結(jié)果進(jìn)行頻譜分析運(yùn)算；

步驟(a704)，將頻譜分析結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)，以供用戶查看和使用。

本發(fā)明的裝置及方法只需要用戶在單一的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中進(jìn)行一次連接，即可對(duì)被測(cè)件進(jìn)行高性能網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)量和頻譜測(cè)量，簡(jiǎn)化了用戶測(cè)量操作的復(fù)雜度，減少了測(cè)量時(shí)間；與信號(hào)源和頻譜儀的昂貴采購(gòu)成本相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的頻譜分析功能以較高的性價(jià)比滿足了那些對(duì)采購(gòu)成本很敏感的中小型企業(yè)的需求；本發(fā)明裝置的頻譜雜散測(cè)量結(jié)果與獨(dú)立的頻譜分析儀的測(cè)量結(jié)果具有高度一致性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。