CN103516450A - 一种射频系统群时延参数的测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频系统群时延参数的测量装置，该测量装置包括：脉冲信号发生器(1)、调制器(2)、第一射频源(3)、平方率检波器(5)、第二射频源(6)、功分器(7)、第一模数转换器(8)、第二模数转换器(9)、以及后处理模块(10)；所述单刀双掷开关(4)包括第一不动端子(401)、第二不动端子(402)和动触头(403)。所述测量装置利用平方率检波器对调制后的信号进行解调，能避免引入误差，从而提高测量精度，其测量精度优于1ns。所述测量装置利用脉冲信号发生器产生码型和码速率可控的脉冲信号，使得群时延参数的测量孔径和测量时间可调。所述测量装置利用单刀双掷开关实现调制器输出端的信号通路的切换，使得测量过程简化。所述测量装置适用的频率范围为100MHz-50GHz。

Description

一种射频系统群时延参数的测量装置
技术领域
本发明涉及射频系统群时延参数的测量技术领域，特别涉及一种射频系统群时延参数的测量装置。
背景技术
群时延是用于描述信号传输系统的相频特性的物理量，是传输系统的重要性能指标之一。由于射频系统的自身物理特性的限制，射频系统不可避免地存在相位色散，该相位色散导致群时延参数在不同频点上的变化，从而对射频系统中传输的信号产生影响。因此，准确测量射频系统在不同频点上的群时延参数，对确定整个射频系统的性能指标具有重要意义。
现有技术中，用于群时延参数测量的方法包括矢网法和调制法两大类。
矢网法通常基于矢量网络分析仪，通过步进扫频获得待测射频系统的相频响应曲线，然后通过差分和插值计算得到该待测射频系统的群时延参数。矢网法的优点是测量精度较高，但是矢网法的成本较高，并且矢网法不适用于变频系统的群时延参数的测量。
调制法通常将调制信号输入待测射频系统，通过解调的方式从调制信号中获得调制信息，然后将调制信息与原始信息进行时延比较获得该待测射频系统在该工作状态下的群时延参数。调制法能够去除载波的影响，因此其频率适用范围较广，并且在测量射频系统中的变频系统时稳定度较高。此外，调制法使用的测量装置结构简单，测量快捷方便。
现有技术中，调制法进一步包括正弦调制鉴相法、脉冲调制峰值比较法和BPSK(Binary Phase Shift Keying)接收机法三种。其中，正弦调制鉴相法通过鉴相获得调制信息与原始信息的时延，因此正弦调制鉴相法易受待测的射频系统中多径反射的影响，其测量精度较低；脉冲调制峰值比较法通过先峰值检波，然后比较调制脉冲的峰值来确定时延，因此脉冲调制峰值比较法的测量精度与测量孔径之间存在矛盾，难以准确反映待测的射频系统的群时延参数的曲线波动；BPSK接收机法使用的测量装置的结构较复杂，无法校准，且难以通过后处理提高测量精度。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种射频系统群时延参数的测量装置。
本发明提供的射频系统群时延参数的测量装置包括：
脉冲信号发生器，用于分别向第一模数转换器和调制器发送脉冲信号；
调制器，用于将来自脉冲信号发生器的脉冲信号调制到来自第一射频源的载波信号中，并将调制后的信号经单刀双掷开关发送至待测射频系统或平方率检波器；
第一射频源，用于向调制器发送载波信号；
单刀双掷开关，用于实现调制器输出端的信号通路的切换；
平方率检波器，用于对来自待测射频系统的具有新的时延的信号进行解调并将解调后的信号发送至第二模数转换器；
第二射频源，用于向功分器发送同步采样时钟信号；
功分器，用于将来自第二射频源的同步采样时钟信号分为两路并将该两路采样时钟信号分别发送至第一模数转换器和第二模数转换器；
第一模数转换器，用于对来自脉冲信号发生器的脉冲信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块；
第二模数转换器，用于对来自平方率检波器的解调后的信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块；以及
后处理模块，用于通过比较获得解调后的信号与第一脉冲信号之间的相对时延，还用于通过比较获得待测射频系统的误差时延；
所述单刀双掷开关包括第一不动端子、第二不动端子和动触头。
优选地，所述脉冲信号发生器的两输出端分别与所述调制器的一输入端和所述第一模数转换器的一输入端电连接；所述第一射频源输出端与所述调制器另一输入端电连接；所述调制器的输出端与单刀双掷开关的动触头电连接；所述单刀双掷开关的所述第一不动端子与待测射频系统的输入端电连接；所述单刀双掷开关的所述第二不动端子与所述平方率检波器的一输入端电连接；待测射频系统的输出端与所述平方率检波器的另一输入端电连接；所述平方率检波器的输出端与所述第二模数转换器的一输入端电连接；所述第二射频源输出端与所述功分器的输入端电连接；所述功分器的两输出端分别与所述第一模数转换器的另一输入端和所述第二模数转换器的另一输入端电连接；所述后处理模块的两输入端分别所述第一模数转换器的输出端和所述第二模数转换器的输出端电连接。
优选地，当所述单刀双掷开关的动触头合向所述第一不动端子时，所述调制器与待测射频系统形成信号通路；当所述单刀双掷开关的动触头合向所述第二不动端子时，所述调制器与所述平方率检波器形成信号通路。
优选地，所述脉冲信号发生器发送至所述第一模数转换器的脉冲信号与发送至所述调制器的脉冲信号相同，且发送至所述第一模数转换器的脉冲信号与发送至所述调制器的脉冲信号之间有固定的原始时延。
优选地，所述平方率检波器的工作频率为10MHz-50GHz。
优选地，所述第一模数转换器和所述第二模数转换器的采样率都大于或等于2GSa/s。
优选地，所述第一模数转换器和所述第二模数转换器的量化位数都大于或等于8位。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的测量装置利用平方率检波器对调制后的信号进行解调，其结构简单，能避免引入误差，从而提高测量精度，其测量精度优于1ns；
(2)本发明的测量装置利用脉冲信号发生器产生码型和码速率可控的脉冲信号，使得群时延参数的测量孔径和测量时间可调；
(3)本发明的测量装置利用单刀双掷开关实现调制器输出端的信号通路的切换，使得测量过程简化；
(4)本发明的测量装置适用的频率范围为100MHz-50GHz。
附图说明
图1为本发明实施例提供的射频系统群时延参数的测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的发明内容作进一步的描述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的射频系统群时延参数的测量装置包括脉冲信号发生器1、调制器2、第一射频源3、单刀双掷开关4、平方率检波器5、第二射频源6、功分器7、第一模数转换器8、第二模数转换器9和后处理模块10。单刀双掷开关4包括第一不动端子401、第二不动端子402和动触头403。
脉冲信号发生器1的两输出端分别与调制器2的一输入端和第一模数转换器8的一输入端电连接。第一射频源3输出端与调制器2另一输入端电连接。调制器2的输出端与单刀双掷开关4的动触头403电连接。单刀双掷开关4的第一不动端子401与待测射频系统11的输入端电连接。单刀双掷开关4的第二不动端子402与平方率检波器5的一输入端电连接。待测射频系统11的输出端与平方率检波器5的另一输入端电连接。平方率检波器5的输出端与第二模数转换器9的一输入端电连接。第二射频源6输出端与功分器7的输入端电连接。功分器7的两输出端分别与第一模数转换器8的另一输入端和第二模数转换器9的另一输入端电连接。后处理模块10的两输入端分别第一模数转换器8的输出端和第二模数转换器9的输出端电连接。
脉冲信号发生器1用于分别向第一模数转换器8和调制器2发送脉冲信号。脉冲信号发生器1发送至第一模数转换器8的脉冲信号与发送至调制器2的脉冲信号相同，且发送至第一模数转换器8的脉冲信号与发送至调制器2的脉冲信号之间有固定的原始时延。第一射频源3用于向调制器2发送载波信号。调制器2用于将来自脉冲信号发生器1的脉冲信号调制到来自第一射频源3的载波信号中，并将调制后的信号经单刀双掷开关4发送至待测射频系统11或平方率检波器5。单刀双掷开关4用于实现调制器2输出端的信号通路的切换，当单刀双掷开关4的动触头合向第一不动端子401时，调制器2与待测射频系统11形成信号通路；当单刀双掷开关4的动触头合向第二不动端子402时，调制器2与平方率检波器5形成信号通路。平方率检波器5用于对来自待测射频系统11的具有新的时延的信号进行解调并将解调后的信号发送至第二模数转换器9。第二射频源6用于向功分器7发送同步采样时钟信号。功分器7用于将来自第二射频源6的同步采样时钟信号分为两路并将该两路采样时钟信号分别发送至第一模数转换器8和第二模数转换器9。第一模数转换器8用于对来自脉冲信号发生器1的脉冲信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块10。第二模数转换器9用于对来自平方率检波器5的解调后的信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块10。后处理模块10用于通过比较获得解调后的信号与第一脉冲信号之间的相对时延，还用于通过比较获得待测射频系统11的误差时延。
在本实施例中，平方率检波器5的工作频率为10MHz-50GHz。第一模数转换器8和第二模数转换器9的采样率都大于或等于2GSa/s；且第一模数转换器8和第二模数转换器9的量化位数都大于或等于8位。
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种射频系统群时延参数的测量装置，其特征在于，该测量装置包括：
脉冲信号发生器(1)，用于分别向第一模数转换器(8)和调制器(2)发送脉冲信号；
调制器(2)，用于将来自脉冲信号发生器(1)的脉冲信号调制到来自第一射频源(3)的载波信号中，并将调制后的信号经单刀双掷开关(4)发送至待测射频系统(11)或平方率检波器(5)；
第一射频源(3)，用于向调制器(2)发送载波信号；
单刀双掷开关(4)，用于实现调制器(2)输出端的信号通路的切换；
平方率检波器(5)，用于对来自待测射频系统(11)的具有新的时延的信号进行解调并将解调后的信号发送至第二模数转换器(9)；
第二射频源(6)，用于向功分器(7)发送同步采样时钟信号；
功分器(7)，用于将来自第二射频源(6)的同步采样时钟信号分为两路并将该两路采样时钟信号分别发送至第一模数转换器(8)和第二模数转换器(9)；
第一模数转换器(8)，用于对来自脉冲信号发生器(1)的脉冲信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块(10)；
第二模数转换器(9)，用于对来自平方率检波器(5)的解调后的信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块(10)；以及
后处理模块(10)，用于通过比较获得解调后的信号与第一脉冲信号之间的相对时延，还用于通过比较获得待测射频系统(11)的误差时延；
所述单刀双掷开关(4)包括第一不动端子(401)、第二不动端子(402)和动触头(403)。
2.根据权利要求1所述的射频系统群时延参数的测量装置，其特征在于，所述脉冲信号发生器(1)的两输出端分别与所述调制器(2)的一输入端和所述第一模数转换器(8)的一输入端电连接；所述第一射频源(3)输出端与所述调制器(2)另一输入端电连接；所述调制器(2)的输出端与单刀双掷开关(4)的动触头电连接；所述单刀双掷开关(4)的所述第一不动端子(401)与待测射频系统(11)的输入端电连接；所述单刀双掷开关(4)的所述第二不动端子(402)与所述平方率检波器(5)的一输入端电连接；待测射频系统(11)的输出端与所述平方率检波器(5)的另一输入端电连接；所述平方率检波器(5)的输出端与所述第二模数转换器(9)的一输入端电连接；所述第二射频源(6)输出端与所述功分器(7)的输入端电连接；所述功分器(7)的两输出端分别与所述第一模数转换器(8)的另一输入端和所述第二模数转换器(9)的另一输入端电连接；所述后处理模块(10)的两输入端分别所述第一模数转换器(8)的输出端和所述第二模数转换器(9)的输出端电连接。
3.根据权利要求1或2所述的射频系统群时延参数的测量装置，其特征在于，当所述单刀双掷开关(4)的动触头合向所述第一不动端子(401)时，所述调制器(2)与待测射频系统(11)形成信号通路；当所述单刀双掷开关(4)的动触头合向所述第二不动端子(402)时，所述调制器(2)与所述平方率检波器(5)形成信号通路。
4.根据权利要求1或2所述的射频系统群时延参数的测量装置，其特征在于，所述脉冲信号发生器(1)发送至所述第一模数转换器(8)的脉冲信号与发送至所述调制器(2)的脉冲信号相同，且发送至所述第一模数转换器(8)的脉冲信号与发送至所述调制器(2)的脉冲信号之间有固定的原始时延。
5.根据权利要求1或2所述的射频系统群时延参数的测量装置，其特征在于，所述平方率检波器(5)的工作频率为10MHz-50GHz。
6.根据权利要求1或2所述的射频系统群时延参数的测量装置，其特征在于，所述第一模数转换器(8)和所述第二模数转换器(9)的采样率都大于或等于2GSa/s。
7.根据权利要求1或2所述的射频系统群时延参数的测量装置，其特征在于，所述第一模数转换器(8)和所述第二模数转换器(9)的量化位数都大于或等于8位。
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