CN101635696A - Vxi总线c尺寸双槽宽i/q矢量信号发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，其特征在于，包括频率合成模块、频率变换模块、I/Q矢量信号调制模块以及基带信号发生模块，其中，所述基带信号发生模块，用于产生I路与Q路两路正交信号；所述频率合成模块，用于产生1000MHz±50MHz和800MHz～1600MHz频带信号；所述I/Q矢量信号调制模块，用于在1000MHz±50MHz频带内的载频上形成具有矢量调制的中频信号；所述频率变换模块，用于利用振荡器VCSO通过倍频滤波实现800MHz－3000MHz的本振信号，根据定义的四种线性方程通过混频器频率变换实现250KHz～4GHz矢量信号的频率覆盖。本发明充分综合考虑VXI总线规范要求，克服了现有的VXI总线模块的矢量信号发生功能不足的问题。

Description

VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置

技术领域

本发明涉及信号产生技术，特别涉及一种VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置。

背景技术

目前，现有的矢量信号产生装置如RS公司的SMJ100A、SMU200A矢量信号发生器、安捷伦公司的AFQ100A矢量信号发生器，这些矢量信号器都不符合VXI总线C尺寸，近年来，安捷伦公司针对通信测试市场加快了VXI总线模块的开发。目前推出的有E6432A，C尺寸三槽，但是，它不是针对数字通信系统而设计的，因此矢量信号发生功能不足，目前还没有VXI矢量信号发生器模块推出，而国内目前在这一领域基本上还处于空白状态。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置。

本发明的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，包括频率合成模块、频率变换模块、I/Q矢量信号调制模块以及基带信号发生模块，其中，所述基带信号发生模块，用于产生I路与Q路两路正交信号；所述频率合成模块，用于产生分辨率为1Hz的1000MHz±50MHz频带信号和频率分辨率为5MHz的800MHz～1600MHz频带信号；所述I/Q矢量信号调制模块，用于在1000MHz±50MHz频带内的载频上形成具有矢量调制的中频信号；所述频率变换模块，用于利用800MHz～1600MHz的振荡器VCSO通过倍频滤波实现800MHz-3000MHz的本振信号，根据定义的四种线性方程将1000MHz±50MHz中频信号和800MHz-3000MHz的本振信号通过混频器频率变换实现250KHz～4GHz矢量信号的频率覆盖。

其中，所述I/Q矢量信号调制模块，用于将所述1000MHz±50MHz频带信号经过功分器分成两路信号，一路信号直接作为本振与I路信号混频，另一路信号经过由90°移相器后成为正交本振与Q路信号混频，两路信号经过混频后分别进行低通滤波再进行合路，以在1000MHz±50MHz频带内的载频上形成中频信号，该中频信号作为频率变换模块第一变频器的输入信号。

其中，所述频率合成模块，用于利用直接数字频率合成器DDS使得在1000MHz±50MHz中频信号频带内频率分辨率为1Hz。

其中，所述频率变换模块，用于将800MHz～1600MHz的本振信号，一路直接放大作为混频器的本振信号，另一路信号经过倍频滤波后放大作为混频器的本振信号，此时混频器的本振信号频率范围是800MHz～3200MHz，该本振信号与中频信号1000MHz±50MHz经过第一变频器变频滤波后形成1800MHz～2200MHz、2600MHz～4000MHz两段矢量调制信号，剩下频段的信号通过第二变频器所得，实现250KHz～4GHz的频率覆盖。

其中，所述VXI总线C尺寸双槽宽的体积小于等于：长×宽×高＝365mm×60mm×263mm。

另外，所述基带信号发生模块采用FPGA实现数据编码，并经过数模信号变换器变成模拟的I路与Q路两路正交信号。

另外，可以进一步包括开关滤波组件，用于根据输出频率计算f1和f2，并通过控制开关滤波组件中的相应开关，对f1的频率要送相应的可控分频比，对f2的频率要送相应的直接数字频率合成DDS可控频率字，其中，800MHz～1600MHz的本振信号，定义为f1；频率范围为2000MHz±100MHz的本振信号，定义为f2。

另外，可以进一步包括稳幅环路ALC，用于根据定义的四种线性方程计算输出所需频率，控制相应的幅度。

其中，所述定义的四种线性方程为：

对于600MHz以下信号，通过相应开关选择通道1、3，f1的范围为1000.25-1600MHz，f2为点频1000MHz，公式为

f＝f1-f2；

对于2600-4000MHz的信号，通过相应开关选择通道2、3，f1的范围为800-1500MHz，f2为点频1000MHz，公式为

f＝2×f1+f2；

对于2200-2400MHz频带的信号，通过相应开关选择通道①④，f1的范围为1200-1400MHz，f2为点频1000MHz，公式为

f＝f1+f2；

对于600-1800MHz频带的信号，通过相应开关选择通道2、4，f1的范围为1200-1400MHz，f2为点频1000MHz，公式为

f＝2×f1-f2。

本发明的有益效果是：依照本发明的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，充分综合考虑VXI总线规范要求，按消息基器件设计，克服了现有的VXI总线模块的矢量信号发生功能不足，可以增加组建ATE测试系统时的选择，更好适应现代民用和军事的发展要求，提高自动测量系统适应性、灵活性。在VXI总线C尺寸双槽宽的体积内实现250KHz～4GHz频带的矢量信号调制，矢量调制信号在商业通信的电子商务，电话、视频通信、数据通信等民用领域和军用电子战发射机及雷达、微波信号源都有应用。

附图说明

图1为VXI总线C尺寸双槽左边部分示意图；

图2为VXI总线C尺寸双槽右边部分示意图；

图3为VXI总线C尺寸双槽宽矢量信号发生装置的原理框图。

图4为将I/Q基带信号调制到1000MHz±50MHz频带内的载频上形成了中频信号框图；

图5为实现250KHz～4GHz的频率覆盖框图；

图6为实现频率范围为800MHz～1600MHz的本振信号示意图；

图7为实现频率范围为2000MHz±100MHz的本振信号；

图8为VXI总线C尺寸双槽宽矢量信号发生装置的软件流程图。

具体实施方式

以下，参考附图1～8详细描述本发明的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置。

本发明的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，由频率合成模块、射频变换模块、基带信号发生模块、I/Q调制模块、ALC控制及输出模块组成。

图1为VXI总线C尺寸双槽左边部分示意图，主要由VXI总线接口板、频率合成、ALC稳幅控制、微波件等组成；图2为VXI总线C尺寸双槽右边部分示意图，主要由基带信号发生模块、I/Q调制模块、微波件等组成；图3为VXI总线C尺寸双槽宽矢量信号发生装置的原理框图，主要由频率合成模块、射频变换模块、基带信号发生模块、I/Q调制模块、ALC控制及输出模块等多个模块组成。其中，基带信号发生模块和I/Q调制模块产生载波为1000MHz±50MHz频带的矢量调制信号，原理实现框图如图4所示。在图4中由数字基带编码模块产生I路与Q路两路正交信号，由频率合成模块产生的1000MHz±50MHz频带信号经过功分器分成两路信号，一路信号直接作为本振与I路信号混频，另一路信号经过由90°移相器后成为正交本振与Q路信号混频，两路信号经过混频(

表示)后分别进行低通滤波再进行合路(∑表示)，上述过程就是将I/Q基带信号调制到1000MHz±50MHz频带内的载频上形成了中频信号。该中频信号作为频率变换模块第一变频器的输入信号。

如图5所示，为本发明的实现250KHz～4GHz的频率覆盖的信号发生装置示意图，该装置包括：频率合成模块、射频变换模块、ALC控制及输出模块实现250KHz～4GHz的频率覆盖，以及频率合成、倍频、频率变换，开关滤波组件，ALC稳幅环路。其中，I/Q矢量信号调制到1000MHz±50MHz频带内为窄带调制，本发明利用频谱搬移技术(频率变换技术)实现了250KHz～4GHz的I/Q矢量信号宽带调制，而且节省了宽带调制器的大量自适应补偿电路和校准电路。另外，根据四种线性方程进行频谱搬移技术是利用一个型号为V585ME30-LF的VCSO振荡器(800MHz-1600MHz)通过倍频滤波(图5中②通道“×2”表示)可实现1600MHz-3000MHz的本振信号，通过图5中的①通道和②通道开关切换就能实现800MHz-3000MHz的本振信号。把800MHz-1600MHz的本振信号的定义为f1，f1频率分辨率最小只有5MHz，只需要整数分频即可，图7为图5中型号为V585ME30-LF的振荡信号详细框图，其中VCSO为800MHz～1600MHz的振荡器，PD为鉴相器，OCXO为10MHz晶体振荡器，“÷M”表示为M整数分频，不需要小数分频，即减少了小数分频的复杂电路，也提高了800MHz-1600MHz频段内的相位噪声。另外，把1000MHz±50MHz信号定义为f2。在图5中1000MHz±50MHz频带的载波信号由型号为CRO2000A的VCSO振荡器产生，它的振荡范围为2000MHz±100MHz，图5中“÷2”表示2分频，2000MHz±100MHz经过2分频可以得到图4中矢量信号的1000MHz±50MHz载波信号，图6为图5中型号为CRO2000A的振荡信号详细框图，其中VCSO为2000MHz±100MHz的振荡器，PD为鉴相器，OCXO为10MHz晶体振荡器，DDS为直接的数字频率合成，本发明采用DDS技术代替小数分频技术，根据四种线性方程将1000MHz±50MHz中频信号通过频率变换就实现250KHz～4GHz频段内的频率分辨率为1Hz。

在图5中采用频率合成、倍频、频率变换选择的方式实现250KHz～4GHz的频率覆盖。由锁相环产生频率为800MHz～1600MHz的本振信号，单边带相位噪声不低于为-105dBc/Hz@100kHz(1000MHz)，一路直接放大作为混频器的本振信号，另一路信号经过倍频滤波后放大作为混频器的本振信号，此时混频器的本振信号频率范围就是800MHz～3200MHz，该本振信号与中频信号1000MHz±50MHz经过第一变频器变频滤波后形成1800MHz～2200MHz、2600MHz～4000MHz两段矢量调制信号，剩下频段的信号就是通过第二变频器所得，从而实现250KHz～4GHz的频率覆盖。

如图8所示，本发明的装置首先进行系统初始化，再看有无数字调制，如果有数字调制信号，按照如图4所示，采用FPGA实现数据编码产生I路与Q路两路正交信号，经过数模信号变换器变成模拟的I路与Q路两路正交信号，如果无数字调制信号，系统直接根据输出频率计算f1和f2，相对应软件要控制相应的开关，对f1的频率要送相应的可控分频比，对f2的频率要送相应的DDS(直接数字频率合成)可控频率字。由图7所示的原理产生800MHz～1600MHz的本振信号，由图6所示的原理产生2000MHz±100MHz的本振信号，经过2分频后得到1000MHz±50MHz的信号，1000MHz±50MHz频带信号经过功分器分成两路信号，一路信号直接作为本振与I路信号混频，另一路信号经过由90°移相器后成为正交本振与Q路信号混频，两路信号经过混频后分别进行低通滤波再进行合路，得到1000MHz±50MHz的中频信号。当f1和f2确定后再按照图5和表1所示的通道进行选择，根据四种线性方程计算输出所需频率，最后控制相应的幅度。

□                                           表1

频率范围	通道	VCO输出	倍频输出	混频1输出	混频2输出	输出
							250k～600MHz	①③	1000.25～1600MHz	-	250k～600MHz	-	250k～600MHz
600～1800MHz	②④	800～1400MHz	1600～2800MHz	2600～3800MHz	600～1800MHz	600～1800MHz
							1800～2200MHz	②③	1400～1600MHz	2800～3200MHz	1800～2200MHz	-	1800～2200MHz
2200～2400MHz	①④	1200～1400MHz	-	200～400MHz	2200～2400MHz	2200～2400MHz
							2400～2600MHz	①③	1400～1600MHz	-	2400～2600MHz	-	2400～2600MHz
2600～4000MHz	②③	800～1500MHz	1600～3000MHz	2600～4000MHz	-	2600～4000MHz

对于600MHz以下信号通道选择①③，f1的范围为1000.25-1600MHz，f2为点频1000MHz(带矢量调制)，公式为

f＝f1-f2                 (1)

此时要控制相应的开关，按照图7对f1的范围要送相应的可控分频比，按照图6对f2的要送相应的DDS可控频率字，当输出600MHz时信号，f1的为1600MHz，f＝f1-f2＝1600MHz-1000MHz＝600MHz；

对于2600-4000MHz的信号，通道选择②③，f1的范围为800-1500MHz，f2的为点频1000MHz(带矢量调制)，公式为

f＝2×f1+f2                    (2)

此时软件要控制相应的开关，按照图7对f1的范围要送相应的可控分频比，按照图6对f2的要送相应的DDS可控频率字，当输出4000MHz时信号，f1的为1500MHz，f＝2*f1-f2＝2*1500MHz+1000MHz＝4000MHz；

对于2200-2400MHz频带的信号，通道选择①④，f1的范围为1200-1400MHz，f2的为点频1000MHz(带矢量调制)，公式为

f＝f1+f2                  (3)

此时软件要控制相应的开关，按照图7对f1的范围要送相应的可控分频比，按照图6对f2的要送相应的DDS可控频率字，当输出2400MHz时信号，f1的为1400MHz，f＝f1-f2＝1400MHz+1000MHz＝2400MHz；

对于600-1800MHz频带的信号，通道选择②④，f1的范围为1200-1400MHz，f2的为点频1000MHz(带矢量调制)，公式为

f＝2×f1-f2                  (4)

此时软件要控制相应的开关，按照图7对f1的范围要送相应的可控分频比，按照图6对f2的要送相应的DDS可控频率字，当输出1800MHz时信号，f1的为1400MHz，f＝2×f1-f2＝2×1400MHz-1000MHz＝1800MHz；

根据上述四种线性方程可以实现250KHz～4GHz的频率覆盖，其中图8所示的本振信号为窄频1000MHz±50MHz，当有数字信号调制时，它作为本振信号将I/Q基带信号调制到1000MHz±50MHz载频上形成了中频信号，如无数字调制，它直接衰减输出形成无数字调制的中频信号，在图6中DDS代替小数环，可以输出频率步进为1Hz。而图7所示的频率范围为800MHz～1600MHz的本振信号为整数环，频率步进为5MHz，从而使250KHz～4GHz的频率范围的频率分辨率为1Hz，也可以实现数字调制。

综上所述，依照本发明的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，充分综合考虑VXI总线规范要求，按消息基器件设计，克服了现有的VXI总线模块的矢量信号发生功能不足，可以增加组建ATE测试系统时的选择，更好适应现代民用和军事的发展要求，提高自动测量系统适应性、灵活性。具有非常广泛的民用和军事应用前景。

以上是为了使本领域普通技术人员理解本发明，而对本发明所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，其特征在于，包括频率合成模块、频率变换模块、I/Q矢量信号调制模块以及基带信号发生模块，其中，

所述基带信号发生模块，用于产生I路与Q路两路正交信号；

所述频率合成模块，用于产生分辨率为1Hz的1000MHz±50MHz频带信号和频率分辨率为5MHz的800MHz～1600MHz频带信号；

所述I/Q矢量信号调制模块，用于在1000MHz±50MHz频带内的载频上形成具有矢量调制的中频信号；

所述频率变换模块，用于利用800MHz～1600MHz的振荡器VCSO通过倍频滤波实现800MHz-3000MHz的本振信号，根据定义的四种线性方程将1000MHz±50MHz中频信号和800MHz-3000MHz的本振信号通过混频器频率变换实现250KHz～4GHz矢量信号的频率覆盖。

2.如权利要求1所述的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，其特征在于，

所述I/Q矢量信号调制模块，用于将所述1000MHz±50MHz频带信号经过功分器分成两路信号，一路信号直接作为本振与I路信号混频，另一路信号经过由90°移相器后成为正交本振与Q路信号混频，两路信号经过混频后分别进行低通滤波再进行合路，以在1000MHz±50MHz频带内的载频上形成中频信号，该中频信号作为频率变换模块第一变频器的输入信号。

3.如权利要求2所述的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，其特征在于，所述频率合成模块，用于利用直接数字频率合成器DDS使得在1000MHz±50MHz中频信号频带内频率分辨率为1Hz。

4.如权利要求2所述的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，其特征在于，所述频率变换模块，用于将800MHz～1600MHz的本振信号，一路直接放大作为混频器的本振信号，另一路信号经过倍频滤波后放大作为混频器的本振信号，此时混频器的本振信号频率范围是800MHz～3200MHz，该本振信号与中频信号1000MHz±50MHz经过第一变频器变频滤波后形成1800MHz～2200MHz、2600MHz～4000MHz两段矢量调制信号，剩下频段的信号通过第二变频器所得，实现250KHz～4GHz的频率覆盖。

5.如权利要求1至4中任一项所述的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，其特征在于，所述VXI总线C尺寸双槽宽的体积小于等于：长×宽×高＝365mm×60mm×263mm。

6.如权利要求1至4中任一项所述的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，其特征在于，所述基带信号发生模块采用FPGA实现数据编码，并经过数模信号变换器变成模拟的I路与Q路两路正交信号。

7.如权利要求1至4中任一项所述的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，其特征在于，进一步包括开关滤波组件，用于根据输出频率计算f1和f2，并通过控制开关滤波组件中的相应开关，对f1的频率要送相应的可控分频比，对f2的频率要送相应的直接数字频率合成DDS可控频率字，其中，800MHz～1600MHz的本振信号，定义为f1；频率范围为2000MHz±100MHz的本振信号，定义为f2。

8.如权利要求1至4中任一项所述的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，其特征在于，进一步包括稳幅环路ALC，用于根据定义的四种线性方程计算输出所需频率，控制相应的幅度。

9.如权利要求1至4中任一项所述的VXI总线C尺寸双槽宽I/Q矢量信号发生装置，其特征在于，所述定义的四种线性方程为：

对于600MHz以下信号，通过相应开关选择通道1、3，f1的范围为1000.25-1600MHz，f2为点频1000MHz，公式为

f＝f1-f2；

对于2600-4000MHz的信号，通过相应开关选择通道2、3，f1的范围为800-1500MHz，f2为点频1000MHz，公式为

f＝2×f1+f2；

对于2200-2400MHz频带的信号，通过相应开关选择通道①④，f1的范围为1200-1400MHz，f2为点频1000MHz，公式为

f＝f1+f2；

对于600-1800MHz频带的信号，通过相应开关选择通道2、4，f1的范围为1200-1400MHz，f2为点频1000MHz，公式为

f＝2×f1-f2。

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