CN105429628A - 具有校准功能的频率扩展装置、射频信号源及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有校准功能的频率扩展装置、射频信号源、射频信号系统及其控制方法，射频信号源包括：配置模块用于进行输出频率和幅度的配置；数据处理模块用于识别频率扩展装置，并通过数据线读取校准数据；信号产生模块用于产生初始频率信号，并根据输出频率和校准数据对初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号；频率扩展装置包括：扩频模块用于对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号；控制模块用于存储校准数据，以及向射频信号源回传校准数据；校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展信号和初始频率信号的幅度差值。本发明通过校准数据进行幅度校准，消除频率响应的影响，提高输出信号幅度的准确性。

Description

具有校准功能的频率扩展装置、射频信号源及其控制方法

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，特别是涉及一种具有校准功能的频率扩展装置、射频信号源、射频信号系统及其控制方法。

背景技术

射频信号源是一种产生正弦信号及各种调制信号的信号发生装置，它的输出频率范围宽，可以从几kHz至几GHz，甚至达到几十GHz，幅度输出范围大，且幅度输出精度高，具有各种模拟调制和数字调制功能，广泛应用于军事、通信、教学等多领域。

射频信号源输出信号的频率范围有限，现有技术通常采用倍频方式来实现频率扩展。如图1所示，为现有技术公开的一种射频信号系统10的结构示意图。射频信号系统10包括射频信号源110和频率扩展装置100，频率扩展装置100包括：由倍频器1011和滤波器组1012构成的频率合成模块101、自动电平控制(ALC，AutomaticLevelControl)电路102、可变衰减器103、直通通路104、开关105和开关106。频率合成模块101、ALC电路102和可变衰减器103构成频率扩展通路。

射频信号源110输出的射频信号作为频率扩展装置100的输入信号。倍频器1011用于对输入信号进行倍频，通常利用放大器来实现，放大器处于压缩(即，非线性)状态，在这种状态下，放大器输出的各次谐波将急剧变大，低次谐波甚至接近基波的幅度，然后通过滤波器组1012将基波及不需要的谐波滤除掉，得到需要输出的频率信号，这里要求滤波器组1012有很高的带外抑制。倍频器1011接收的输入信号通常要求具有较高的驱动功率，其倍频后的输出信号通常幅度固定，要通过后级的ALC电路102和可变衰减器103进行大范围精细的幅度控制，最终产生频率扩展信号。此外，还可以通过开关105切换选择，将输入信号直接引入到直通通路104中，并通过开关106的切换选择，将直通通路104输出的信号作为频率扩展装置100的输出信号。

频率扩展装置还有其他的实现方式，例如，申请号为98217340.7的中国专利申请公开了一种超高频波段接收机高频前端的频率扩展装置，包括多路带通滤波器及低通滤波器组、放大器、混频器、开关控制电路等器件，该频率扩展装置接收频率范围为20至500MHz的输入信号，输出信号的频率范围能够提高到20至1300MHz。

在现有技术中，从频率扩展装置的信号输入端至信号输出端，经过各种电路，不同电路中的器件存在一定频响，因此当输入信号幅度准确时，通过各种电路后，由于频率响应的影响，导致输出信号幅度随着频响起伏变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有校准功能的频率扩展装置、射频信号源、射频信号系统及其控制方法，消除频率响应的影响，提高输出信号幅度的准确性。

为了解决上述问题，本发明公开了一种具有校准功能的射频信号源，包括：

信号产生模块，用于产生一个初始频率信号；

配置模块，用于进行输出频率和幅度的配置；

还包括：数据处理模块，用于通过一个数据线识别一个频率扩展装置，并在识别成功后，通过所述数据线读取所述频率扩展装置中存储的校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展装置输出的频率扩展信号和输入的初始频率信号的幅度差值；

所述信号产生模块还用于根据所述输出频率和所述校准数据对所述初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号。

作为一个举例说明，所述数据处理模块还用于根据所述输出频率产生一个开关控制信号，并将所述开关控制信号发送至所述频率扩展装置。

作为一个举例说明，所述数据处理模块包括：

识别查询模块，用于检测到有外部装置连接时，查询所述外部装置的ID识别信息；当查询到的ID识别信息与所述射频信号源预存的设备信息相同时，则识别所述外部装置为频率扩展装置，识别成功；

校准读取模块，用于在识别成功后，向所述频率扩展装置发送校准数据读取命令；以及接收所述频率扩展装置回传的校准数据。

作为一个举例说明，所述射频信号源还包括：第一存储模块，用于预存频率转换表；所述频率转换表记录有多个不同的输出频率和实际频率的对应关系；所述信号产生模块用于通过查询所述频率转换表，将输出频率转换为初始频率信号的实际频率；之后，根据输出频率和校准数据获得该频率点下的幅度差值，对初始频率信号的幅度进行修正，产生校准后的初始频率信号。

作为一个举例说明，所述射频信号源还包括：第二存储模块，用于预存开关状态表；所述开关状态表记录有多个不同的输出频率和频率扩展装置的开关状态的对应关系；所述数据处理模块用于通过查询所述开关状态表，根据输出频率获得开关状态；之后，按照所述开关状态产生所述开关控制信号。

本发明还公开了一种具有校准功能的频率扩展装置，包括：

扩频模块，用于对一个初始频率信号进行频率扩展，产生频率扩展信号；

控制模块，用于存储校准数据，以及向一个射频信号源回传所述校准数据；所述校准数据包括：在多个频率点下获得的所述频率扩展信号和初始频率信号的幅度差值。

作为一个举例说明，所述扩频模块还用于对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号；所述校准后的初始频率信号为：所述射频信号源根据回传的校准数据对初始频率信号的幅度校准后所产生的信号。

作为一个举例说明，所述扩频模块包括：

锁相环模块，用于依据一个参考信号通过锁相环产生一个本振信号；

滤波模块，用于滤除校准后的初始频率信号中的谐波，产生滤波后的初始频率信号；

混频模块，用于依据滤波后的初始频率信号和所述本振信号进行混频和滤波，产生混频信号；

放大器，用于通过对混频信号进行放大来弥补插入损耗，产生输出信号。

作为一个举例说明，所述滤波模块具有不同滤波频段的多个并联的滤波器；所述扩频模块还包括：控制模块，用于依据一个开关控制信号选通所述多个并联的滤波器中的其中一个滤波器；所述滤波模块用于通过所述控制模块选通的滤波器滤除校准后的初始频率信号中的谐波，产生滤波后的初始频率信号。

作为一个举例说明，所述频率扩展装置还包括：

直通通路，用于传输所述校准后的初始频率信号；

第一开关，用于选择将所述校准后的初始频率信号输入至所述滤波模块或者所述直通通路；

第二开关，用于选择将频率扩展信号或直通通路输出的校准后的初始频率信号作为所述频率扩展装置的输出信号；

所述控制模块还用于依据所述开关控制信号对第一开关的选择和第二开关的选择进行控制；所述校准数据还包括：在多个频率点下获得的所述初始频率信号和直通通路传输初始频率信号后输出信号的幅度差值。

本发明还公开了一种具有校准功能的射频信号系统，包括：射频信号源和频率扩展装置，

所述射频信号源包括：

配置模块，用于进行输出频率和幅度的配置；

数据处理模块，用于通过一个数据线识别所述频率扩展装置，并在识别成功后，通过所述数据线读取所述频率扩展装置中存储的校准数据；

信号产生模块，用于产生一个初始频率信号，以及根据所述输出频率和所述校准数据对所述初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号；

所述频率扩展装置包括：

扩频模块，用于对所述初始频率信号进行频率扩展，产生频率扩展信号；以及对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号；

控制模块，用于存储校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的所述频率扩展信号和初始频率信号的幅度差值。

本发明还公开了一种具有校准功能的射频信号系统的控制方法，所述射频信号系统为前述的射频信号系统，所述方法包括：

步骤A1，所述射频信号源识别所述频率扩展装置；

步骤A2，识别成功后，所述射频信号源读取所述频率扩展装置中存储的校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展装置输出的频率扩展信号和输入的初始频率信号的幅度差值；

步骤A3，所述射频信号源进行输出频率和幅度的配置；

步骤A4，所述射频信号源根据所述输出频率和所述校准数据对初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号；

步骤A5，所述频率扩展装置对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号。

本发明还公开了一种具有校准功能的频率扩展装置的控制方法，所述频率扩展装置为前述的频率扩展装置，所述控制方法包括：

步骤B1，频率扩展装置向一个射频信号源回传校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展装置输出的频率扩展信号和输入的初始频率信号的幅度差值；

步骤B2，接收所述射频信号源产生的校准后的初始频率信号；

步骤B3，对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号；所述校准后的初始频率信号为：射频信号源根据回传的校准数据对初始频率信号的幅度校准后所产生的信号。

本发明还公开了一种具有校准功能的射频信号源的控制方法，所述射频信号源为前述的射频信号源，所述控制方法包括：

步骤C1，所述射频信号源识别所述频率扩展装置；

步骤C2，识别成功后，所述射频信号源读取所述频率扩展装置中存储的校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展装置输出的频率扩展信号和输入的初始频率信号的幅度差值；

步骤C3，所述射频信号源进行输出频率和幅度的配置；

步骤C4，所述射频信号源根据所述输出频率和所述校准数据对初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明所述的具有校准功能的频率扩展装置、射频信号源、射频信号系统及其控制方法，通过获取频率扩展装置的校准数据，依据输出频率和校准数据对初始频率信号的幅度进行校准，消除了频率响应的影响，提高了输出信号幅度的准确性。

本发明提供的由锁相环模块、滤波模块、混频模块和放大器构成的频率扩展装置，将滤波后的初始频率信号和所述本振信号进行混频，对初始频率信号的频率向上扩展，由于混频后输出中频信号的幅度与本振信号无关，中频信号的幅度与初始频率信号成线性关系，随着初始频率信号幅度的变化而变化，因此，后级不需要ALC电路及可变衰减器等复杂电路对频率扩展信号的幅度进行精确调节，只需要对输入至频率扩展装置中的初始频率信号幅度进行精细控制，降低频率扩展的设计成本和难度。

本发明的射频信号源可以依据用户配置的输出频率产生控制频率扩展装置的开关控制信号，实现了射频信号源和频率扩展装置的信号交互，射频信号源可以对频率扩展装置进行控制，仅通过配置射频信号源就能够控制实现频率扩展功能，用户无需在两个仪器上分别进行配置调节，简化了操作步骤，用户使用便捷。

附图说明

图1是现有技术公开的一种射频信号系统10的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种具有校准功能的频率扩展系统20的结构示意图；

图3是频率扩展装置20的一个举例说明的结构示意图；

图4是射频信号源21的一个举例说明的结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的一种具有校准功能的射频信号系统的控制方法实施例的流程图；

图6是本发明实施例三提供一种具有校准功能的频率扩展装置的控制方法实施例的流程图；

图7是本发明实施例四提供一种具有校准功能的射频信号源的控制方法实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图2，示出了本发明实施例一提供的一种具有校准功能的频率扩展系统20的结构示意图，频率扩展系统2包括：具有校准功能的射频信号源21和具有校准功能的频率扩展装置20。

射频信号源21包括：

配置模块210，用于进行输出频率和幅度的配置；

数据处理模块211，用于通过一个数据线识别所述频率扩展装置20，并在识别成功后，通过所述数据线读取所述频率扩展装置20中存储的校准数据；

信号产生模块212，用于产生一个初始频率信号，以及根据所述输出频率和所述校准数据对所述初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号；

所述频率扩展装置20包括：

扩频模块200，用于对所述初始频率信号进行频率扩展，产生频率扩展信号；以及对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号；

控制模块201，用于存储校准数据，以及向射频信号源21回传所述校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的所述频率扩展信号和初始频率信号的幅度差值。

下面，对频率扩展系统2做进一步说明。

频率扩展装置20的控制模块201具有存储器，校准数据预先存储在存储器中，供射频信号源21调用。作为一个举例说明，校准数据可以通过以下方式获取：首先将频率扩展装置20的输入端口连接到射频信号源21的射频输出口。然后，将功率计的探头直接连接到频率扩展装置20的输出端口。之后，使射频信号源21输出信号幅度确定，从最低频率开始，按照一个步进递增到最高频率进行扫频，也即，控制射频信号源21每隔一定的频率输出固定功率的初始频率信号，利用功率计测试每个频点下的频率扩展装置20输出的频率扩展信号的幅度。通过PC或其他数据处理装置计算出与每一个频率点对应的频率扩展信号和初始频率信号的幅度差值，将幅度差值作为频响值连同频率信息一同写入频率扩展装置20的控制模块201，并进行存储。

作为一个举例说明，设置一个起始校准频率点，按照2MHz为步进递增，射频信号源21输出初始频率的幅度不变，为-10dbm。需要说明的是，原则上选取哪个幅度值都可以，但是扩频模块200的硬件电路在较高的输出频率下，输出信号的幅度会被抬的很高，选择幅度太大的话可能会有硬件器件的压缩，所以优选幅度为-10dbm。作为另一个举例说明，在扫频时，按照2MHz的步进进行扫描，2MHz之内的校准数据由射频信号源21通过插值法计算得出，当然步进可以更小，这样校准的精度更高。

作为一个举例说明，在1GHz的频率点下，射频信号源21输出初始频率信号的幅度为10dbm，功率计测得频率扩展装置20实际输出频率扩展信号的功率为-5dbm，此时的幅度差值为-5-(-10)＝5dbm，将1GHz的频率点和与之对应的5dbm作为一对校准数据存储到频率扩展装置20的控制模块201中。作为一个举例说明，PC或其他数据处理装置通过远程端口与频率扩展装置20和功率计连接实现通信控制，校准数据以二进制的形式通过远程传送到频率扩展装置20进行存储。

射频信号源21和频率扩展装置20组合为一个频率扩展系统2工作时，除了将频率扩展装置20的输入端口连接到射频信号源21的射频输出口，还需要通过数据线将频率扩展装置20的控制模块201与射频信号源21的数据处理模块211连接，所述数据线可以是USB数据线。射频信号源21的数据处理模块211通过该数据线识别频率扩展装置20，并在识别成功后，通过所述数据线读取频率扩展装置20的控制模块201中存储的校准数据。

作为一个举例说明，所述数据处理模块211包括：识别查询模块和校准读取模块。识别查询模块用于检测到有外部装置连接时，查询所述外部装置的ID识别信息；当查询到的ID识别信息与所述射频信号源预存的设备信息相同时，则识别所述外部装置为频率扩展装置，识别成功。所述ID识别信息可以是设备名称、序列号、版本号等各种设备标识信息中的一种或者几种组合。射频信号源21可以通过USB数据线识别频率扩展装置20，例如，频率扩展装置20通过USB数据线连接到射频信号源21的USBHost口，射频信号源21通过USB中断设置TMC连接状态，发现TMC设备后会发生*IDN？命令查询设备的ID识别信息，如果返回的值与射频信号源21中预存的设备信息相同，则识别成功。校准读取模块用于在识别成功后，向所述频率扩展装置20发送校准数据读取命令，频率扩展装置20的控制模块201还用于向射频信号源21回传所述校准数据，校准读取模块接收所述频率扩展装置20回传的校准数据。

识别成功后，射频信号源21的信号产生模块212根据配置模块210配置的输出频率和所述校准数据对所述初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号。频率扩展装置20的扩频模块200对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号。校准后的初始频率信号的幅度为：用户设置的输出幅度-对应输出频率点下获得的频率扩展信号和初始频率信号的幅度差值，通过调节补偿后，频率扩展装置20输出信号的幅度等于用户在射频信号源21上设置的幅度。本实施例一通过对初始频率信号的幅度进行校准，消除了频率响应的影响，提高了输出信号幅度的准确性。

作为一个举例说明，连接并识别频率扩展装置20后，假如用户通过配置模块210设置输出信号的输出频率为7GHz、幅度为0dbm，则界面显示的就是7GHz、0dbm，射频信号源21的信号产生模块212查找回传的校准数据，与7GHz所对应的幅度差值5dbm(即，此处频响值是5dbm，也就是说射频信号源21输出初始频率信号为0dbm时，连接上频率扩展装置20后，从频率扩展装置20输出的频率扩展信号变成了5dbm)。那么，当用户设置0dbm时，射频信号源21的信号产生模块212通过校准数据补偿后，实际输出校准后的初始频率信号的幅度为：用户设置的输出幅度-7GHz下获得的频率扩展信号和初始频率信号的幅度差值＝0dbm-5dbm＝-5dbm，这样，频率扩展装置20对幅度为-5dbm的校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号的幅度值才会是用户设置的0dbm。

作为一个举例说明，本实施例一中的扩频模块200可以由现有技术中的一种频率扩展装置构成，例如，图1所示现有技术的频率扩展装置100，或者申请号为98217340.7的中国专利申请公开的一种超高频波段接收机高频前端的频率扩展装置。

如图3所示，为频率扩展装置20的一个举例说明的结构示意图。频率扩展装置20包括扩频模块200和控制模块201，扩频模块200包括：

滤波模块201，用于滤除校准后初始频率信号中的谐波，产生滤波后的初始频率信号；

锁相环模块202，用于依据一个参考信号Ref通过锁相环产生一个本振信号；

混频模块203，用于依据滤波后的初始频率信号和所述本振信号进行混频和滤波，产生混频信号；

放大器204，用于通过对混频信号进行放大来弥补插入损耗，产生频率扩展信号。

下面，对图3所示的频率扩展装置20作进一步说明：

滤波模块201能够抑制校准后初始频率信号的谐波分量，改善扩频模块200输出信号的杂散及谐波指标。滤波模块201可以由低通滤波器构成，也可以由带通滤波器构成。作为一个举例说明，滤波模块201可以仅具有一个滤波器，滤波模块201接收较小频率范围的信号，相应的，扩频模块200可以对较小频率范围的信号进行频率扩展。作为另一个举例说明，滤波模块201具有不同滤波频段的多个并联的滤波器，滤波模块201接收较大频率范围的信号，相应的，扩频模块200可以对较大频率范围的信号进行频率扩展。滤波模块201中滤波器的数量没有具体限制，只要能抑制初始频率信号的各次谐波即可。

作为一个举例说明，滤波模块201包括：滤波器组2011、开关SW3、开关SW4、开关SW5和开关SW6，滤波器组2011分频段对校准后的初始频率信号的谐波分量进行抑制。校准后的初始频率信号的频率范围为9KHz～6GHz，滤波后的初始频率信号的频率范围为1.5GHz～4GHz，通过滤波器组2011要抑制这个频段的谐波，由于带宽远超过一个倍频程，因此需要分频段进行抑制。通过开关SW3、开关SW4、开关SW5和开关SW6的选择切换进行选通滤波器。滤波器组2011具有三个并联的低通滤波器，其截止频率分别是2.5GHz、3.5GHz、4.5GHz。

作为一个举例说明，锁相环模块202包括：鉴相器2021、环路滤波器2022、压控振荡器2023和定向耦合器2024，鉴相器2021用于将参考信号Ref与定向耦合器2024的输出信号进行比较，产生误差电压信号；环路滤波器2022用于对误差电压进行滤波处理，产生压控信号；压控振荡器2023用于依据所述压控信号产生所述本振信号；定向耦合器2024用于对所述本振信号按照功率进行分配，产生定向耦合器的输出信号。作为一个实例，定向耦合器2024也可以用功率分配器来代替。

作为另一个举例说明，锁相环模块202还可以包括设置在压控振荡器2023之后的缓冲器，起到信号放大、隔离的作用。作为另一个举例说明，锁相环模块202还可以包括设置在缓冲器之后的倍频器，用于在压控振荡器2023的输出信号频率较低时，对缓冲器输出的信号进行倍频，使锁相环最终产生的本振信号达到所需的频率。作为再一个举例说明，锁相环模块202还可以包括一个设置在倍频器之后的带通滤波器，用于对本振信号中的杂散波进行滤波。

作为一个举例说明，混频模块203由混频器2031和滤波器2032构成，先利用混频器2031将滤波后的初始频率信号和本振信号进行混频，两个信号进行相加、相减，得到所需的中频信号，然后再利用滤波器2032将初始频率信号、本振信号、以及混频器2031的镜像频率信号进行滤除，得到需要频率的信号，即混频模块203输出的混频信号。

混频模块203产生的混频信号进入放大器204中进行放大，放大器204可以由多个放大器构成。放大器204的增益用来弥补滤波模块201、混频模块203带来的插入损耗。需要说明的是，初始频率信号功率太大时，混频器2031将失真，为了保证混频器2031的线性，通常进入混频器2031的信号幅度不能太大，但在输出端要得到更高幅度的频率扩展信号，因此，需要增加放大器204的增益。

在本举例说明中，本振信号是混频器2031的驱动信号，在驱动信号足够大的情况下，混频器2031输出的中频信号的幅度与本振信号无关；在混频器2031不压缩的情况下，中频信号的幅度与初始频率信号成线性关系，随着初始频率信号幅度的变化而变化，因此，后级不需要ALC电路及可变衰减器等复杂电路对频率扩展信号的幅度进行精确调节，只需要对输入至频率扩展装置200中的初始频率信号幅度进行精细控制，降低频率扩展的设计成本和难度。

作为一个举例说明，扩频模块200还可以包括：

直通通路206，用于传输所述校准后的初始频率信号；

开关SW1，用于选择将所述校准后的初始频率信号输入至所述滤波模块或者所述直通通路；

开关SW2，用于选择将频率扩展信号或直通通路输出的校准后的初始频率信号作为所述频率扩展装置的输出信号；

则控制模块201还用于依据一个开关控制信号选通滤波器组2011中的其中一个滤波器；以及依据所述开关控制信号对开关SW1的选择和开关SW2的选择进行控制。当开关SW1选择将初始频率信号输入直通通路206时，初始频率信号直接从开关SW2的输出端输出；当开关SW1选择将初始频率信号输入至滤波模块201时，即选通了频率扩展通路。直通通路输出的初始频率信号的频率范围为9kHz～6GHz，频率扩展通路输出的频率扩展信号的频率范围为6GHz～9GHz，因此，频率扩展装置20最后的输出信号的频率范围为9kHz-9GHz。

对于具有直通通路的扩频模块200，所述校准数据还包括：在多个频率点下获得的初始频率信号和直通通路传输初始频率信号后输出信号的幅度差值。

需要说明的是，控制模块201的供电直接由数据线提供，外接电源适配器来为扩频模块200提供电源。频率扩展装置20上电后一般进行初始化过程，主要是以下几个工作：1、初始化控制模块201的芯片MCU；2、初始化USB设置；3、初始化SPI接口设置，所述SPI接口为控制模块201和扩频模块200的通信接口，用于配置锁相环模块202中的鉴相器2021寄存器等；4、初始化锁相环模块202的参考信号的配置；5、初始化SW1、开关SW2，使其切换到直通通路206。

图4所示，为射频信号源21的一个举例说明的结构示意图。射频信号源21包括：配置模块210、数据处理模块211、信号产生模块212。

所述射频信号源21还包括：存储模块213，用于预存频率转换表和预存开关状态表；所述频率转换表记录有多个不同的输出频率和实际频率的对应关系；所述开关状态表记录有多个不同的输出频率和频率扩展装置20的开关状态的对应关系。

所述信号产生模块212用于通过查询所述频率转换表，将输出频率转换为初始频率信号的实际频率；之后，根据输出频率和校准数据获得该频率点下的幅度差值，对初始频率信号的幅度进行修正，产生校准后的初始频率信号。

所述数据处理模块213用于通过查询所述开关状态表，根据输出频率获得开关状态；之后，按照所述开关状态产生所述开关控制信号，并将其发送至所述频率扩展装置20。

作为一个举例说明，上述频率转换表和开关状态表可以作为两个表独立存在，分别存储在两个存储模块中；也可以合并为一个表。以图3所示的频率扩展装置20为例，表1给出了不同的输出频率和实际频率、开关状态的对应关系。

表1

需要说明的是，上述表1中9kHz～6GHz的频率范围包括9kHz和6GHz这两个端点，其他频率范围包括右端点的取值，不包括左端点的取值，例如，6GHz～7GHz是指大于6GHz且小于等于7GHz，4.5GHz～3.5GHz是指小于4.5GHz且大于等于3.5GHz。

结合图3，射频信号源21根据用户设置的输出频率产生校准后的初始频率信号。当输出频率的范围为9kHz～6GHz时，实际频率与用户设置的输出频率相同，校准后的初始频率信号的实际频率范围为9kHz～6GHz。当输出频率的范围为6GHz～7GHz时，校准后的初始频率信号的实际频率范围为4.5GHz～3.5G。当输出频率的范围为7GHz～8GHz时，校准后的初始频率信号的实际频率范围为3.5GHz～2.5G。当输出频率的范围为8GHz～9GHz时，校准后的初始频率信号的实际频率范围为2.5GHz～1.5G。例如，设置的输出频率为6GHz时，实际频率为4.5GHz；设置的输出频率为6.5GHz时，实际频率为3.5+(7-6.5)＝4GHz。

选通滤波模块201中的一个滤波器对应一种开关状态，选通直通通路206对应另一种开关状态，开关控制信号反映了不同的开关状态。

当用户设置的输出频率为9kHz～6GHz时，开关SW1、SW2的开关状态均为1，表示开关上置，选通直通通路206。

当用户设置的输出频率为6GHz～7GHz时，开关SW1、SW2的开关状态均为0，表示开关下置，选通频率扩展通路；开关SW3、SW4、SW6的开关状态均为0，表示开关下置；开关SW5的开关状态为1，表示开关上置，选通截止频率为4.5GHz的低通滤波器。

当用户设置的输出频率为7GHz～8GHz时，开关SW1、SW2的开关状态均为0，表示开关下置，选通频率扩展通路；开关SW3、SW6的开关状态均为1，表示开关上置；开关SW4、SW5的开关状态为0，表示开关下置，选通截止频率为3.5GHz的低通滤波器。

当用户设置的输出频率为6GHz～7GHz时，开关SW1、SW2的开关状态均为0，表示开关下置，选通频率扩展通路；开关SW3、SW4、SW5、SW6的开关状态均为1，表示开关上置，选通截止频率为2.5GHz的低通滤波器。

需要说明的是，上述表1仅作为一个举例说明，由于滤波器组2011的组成可以不限于三个并联的滤波器，滤波模块201所具有的开关也不限于图3所示的连接关系，频率转换表和开关状态表根据不同的具体实例而不同。

作为一个举例说明，数据处理模块213通过查询所述开关状态表，根据输出频率获得开关状态后，只有新获得的开关状态较前一开关状态发生改变时，才按照开关状态产生开关控制信号，开关控制信号只反映有变动的开关状态。例如，输出频率为6～7GHz和7～8GHz，开关SW1的开关状态均为0，所以在这两个频段切换时，开关控制信号不包括开关SW1的开关状态，开关SW1就不用切换，这样设置可以减少远程控制的开销。

作为一个举例说明，射频信号源21与频率扩展装置20连接正确后，射频信号源21的显示界面上显示频率偏移为灰色，用户不可设置，系统会自动的配置频率偏移值，显示在偏移菜单中。射频信号源21的输出的初始频率信号的频率范围为MIN～MAX，则当配置的输出频率小于MAX时，频率偏移为0；当配置的输出频率大于MAX时，频率偏移为：输出频率减去MAX。例如，射频信号源21的输出的初始频率信号的频率范围为9kH～6GHz，与频率扩展装置20连接后，输出信号的频率范围为9kH～9GHz，则，用户通过配置单元210设置的输出频率为9GHz时，频率偏移为9-6＝3GHz；输出频率为5GHz时，频率偏移为0。

在本举例说明中，射频信号源可以依据用户配置的输出频率产生控制频率扩展装置的开关控制信号，实现了射频信号源和频率扩展装置的信号交互，射频信号源可以对频率扩展装置进行控制，仅通过配置射频信号源就能够控制实现频率扩展功能，用户无需在两个仪器上分别进行配置调节，简化了操作步骤，用户使用便捷。

参照图5，示出了本发明实施例二提供的一种具有校准功能的射频信号系统的控制方法实施例的流程图。所述射频信号系统为实施例一所述的射频信号系统2，其包括射频信号源21和频率扩展装置20。所述控制方法包括：

步骤A1，所述射频信号源21识别所述频率扩展装置20；

作为一个举例说明，所述步骤A1包括：

子步骤A11，频率扩展装置20通过USB信号线连接到射频信号源21的USBHost口，射频信号源21通过USB中断设置TMC连接状态；

子步骤A12，射频信号源21发现TMC设备后会发出*IDN？命令，获取设备ID返回值；

子步骤A13，通过字符串对读取的ID返回值和程序中预存的型号进行比较；

子步骤A14，字符串比较相符，则识别成功。

步骤A2，识别成功后，所述射频信号源21读取所述频率扩展装置20中存储的校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展装置20输出的频率扩展信号和输入的初始频率信号的幅度差值；

作为一个举例说明，所述步骤A2包括：

子步骤A21，射频信号源21通过TMA发送校准数据读取命令，将校准数据读到ASP内存中；

子步骤A22，校验校准数据，验证数据是否有效；

子步骤A23，校准数据如果校验失败，重新从频率扩展装置20中读取一次校准数据并校验，如果再次校验失败则给出提示“校准数据错误”。

步骤A3，所述射频信号源21进行输出频率的配置；

步骤A4，所述射频信号源21根据所述输出频率和所述校准数据对初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号；

作为一个举例说明，所述步骤A4包括：

子步骤A41，通过查寻频率转换表，将用户设置的输出频率转换为射频信号源21输出的初始频率信号的实际频率；

子步骤A42，调用校准数据，修正实际输出幅度值；校准后的初始频率信号的幅度为：用户设置的输出幅度减去对应输出频率点下获得的频率扩展信号和初始频率信号的幅度差值；

子步骤A43，射频信号源21显示界面的频率偏移显示为灰色，不可修改，同时显示换算后的偏移值；

作为另一个举例说明，当射频信号源21能够控制频率扩展装置20的开关切换时，子步骤A42之前还包括子步骤A44：通过查询开关状态表，根据输出频率获得开关状态，按照开关状态产生开关控制信号并发送至频率扩展装置20。

步骤A5，所述频率扩展装置20对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生频率扩展信号。

作为一个举例说明，所述步骤A5包括：

子步骤A51，锁相环模块202依据一个参考信号Ref通过锁相环产生一个本振信号；需要说明的是，子步骤A51在频率扩展装置20开机后只执行一次，作为另一个举例说明，子步骤A1放在步骤A1、A2、A3、A4、A5之前均可以。

子步骤A52，通过滤波模块201滤除校准后的初始频率信号中的谐波，产生滤波后的初始频率信号；

子步骤A53，混频模块203依据滤波后的初始频率信号和所述本振信号进行混频和滤波，产生混频信号；

子步骤A54，利用放大器204对混频信号进行放大来弥补插入损耗，产生输出信号。

作为一个举例说明，参考信号Ref可以来自于射频信号源21，则在步骤A1之前还包括步骤：射频信号源210向频率扩展装置200输出参考信号Ref。这样锁相环模块202输出的本振信号的频率将与射频信号源210输出的初始频率信号同频同相，保证了输出信号频率的准确性。作为另一个举例说明，参考信号Ref可以不来自于射频信号源210，则在步骤A1之前还包括步骤：由一个晶振向所述频率扩展装置200输出参考信号Ref。则，晶振的输出频率分成两路，一路作为参考信号Ref给锁相环模块202提供频率参考，一路给控制模块201提供工作时钟。

参照图6，示出了本发明实施例三提供一种具有校准功能的频率扩展装置的控制方法实施例的流程图。所述频率扩展装置为实施例一所述的频率扩展装置20。所述控制方法包括：

步骤B1，频率扩展装置20向一个射频信号源21回传校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展装置20输出的频率扩展信号和输入的初始频率信号的幅度差值；

步骤B2，接收所述射频信号源21产生的校准后的初始频率信号；

步骤B3，对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号；所述校准后的初始频率信号为：射频信号源21根据回传的校准数据对初始频率信号的幅度校准后所产生的信号。

参照图7，示出了本发明实施例四提供一种具有校准功能的射频信号源的控制方法实施例的流程图。所述射频信号源为实施例一所述的射频信号源21。所述控制方法包括：

步骤C1，所述射频信号源21识别所述频率扩展装置20；

步骤C2，识别成功后，所述射频信号源21读取所述频率扩展装置20中存储的校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展装置输出的频率扩展信号和输入的初始频率信号的幅度差值；

步骤C3，所述射频信号源21进行输出频率和幅度的配置；

步骤C4，所述射频信号源21根据所述输出频率和所述校准数据对初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号。

本说明书中的每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于方法实施例而言，由于其与系统实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种具有校准功能的频率扩展装置、射频信号源、射频信号系统及其控制方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (16)

1.一种具有校准功能的射频信号源，包括：

信号产生模块，用于产生一个初始频率信号；

配置模块，用于进行输出频率和幅度的配置；

其特征在于，还包括：

数据处理模块，用于通过一个数据线识别一个频率扩展装置，并在识别成功后，通过所述数据线读取所述频率扩展装置中存储的校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展装置输出的频率扩展信号和输入的初始频率信号的幅度差值；

所述信号产生模块还用于根据所述输出频率和所述校准数据对所述初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号。

2.如权利要求1所述的射频信号源，其特征在于，

所述数据处理模块还用于根据所述输出频率产生一个开关控制信号，并将所述开关控制信号发送至所述频率扩展装置。

3.如权利要求2所述的射频信号源，其特征在于，

所述数据处理模块包括：

识别查询模块，用于检测到有外部装置连接时，查询所述外部装置的ID识别信息；当查询到的ID识别信息与所述射频信号源预存的设备信息相同时，则识别所述外部装置为频率扩展装置，识别成功；

校准读取模块，用于在识别成功后，向所述频率扩展装置发送校准数据读取命令；以及接收所述频率扩展装置回传的校准数据。

4.如权利要求1所述的射频信号源，其特征在于，

所述射频信号源还包括：

第一存储模块，用于预存频率转换表；所述频率转换表记录有多个不同的输出频率和实际频率的对应关系；

所述信号产生模块用于通过查询所述频率转换表，将输出频率转换为初始频率信号的实际频率；之后，根据输出频率和校准数据获得该频率点下的幅度差值，对初始频率信号的幅度进行修正，产生校准后的初始频率信号。

5.如权利要求2所述的射频信号源，其特征在于，

所述射频信号源还包括：

第二存储模块，用于预存开关状态表；所述开关状态表记录有多个不同的输出频率和频率扩展装置的开关状态的对应关系；

所述数据处理模块用于通过查询所述开关状态表，根据输出频率获得开关状态；之后，按照所述开关状态产生所述开关控制信号。

6.一种具有校准功能的频率扩展装置，包括：

扩频模块，用于对一个初始频率信号进行频率扩展，产生频率扩展信号；

其特征在于，还包括：

控制模块，用于存储校准数据，以及向一个射频信号源回传所述校准数据；所述校准数据包括：在多个频率点下获得的所述频率扩展信号和初始频率信号的幅度差值。

7.如权利要求6所述的频率扩展装置，其特征在于，

所述扩频模块还用于对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号；所述校准后的初始频率信号为：所述射频信号源根据回传的校准数据对初始频率信号的幅度校准后所产生的信号。

8.如权利要求6所述的频率扩展装置，其特征在于，

所述扩频模块包括：

锁相环模块，用于依据一个参考信号通过锁相环产生一个本振信号；

滤波模块，用于滤除校准后的初始频率信号中的谐波，产生滤波后的初始频率信号；

混频模块，用于依据滤波后的初始频率信号和所述本振信号进行混频和滤波，产生混频信号；

放大器，用于通过对混频信号进行放大来弥补插入损耗，产生输出信号。

9.如权利要求8所述的频率扩展装置，其特征在于，

所述滤波模块具有不同滤波频段的多个并联的滤波器；

所述扩频模块还包括：控制模块，用于依据一个开关控制信号选通所述多个并联的滤波器中的其中一个滤波器；

所述滤波模块用于通过所述控制模块选通的滤波器滤除校准后的初始频率信号中的谐波，产生滤波后的初始频率信号。

10.如权利要求9所述的频率扩展装置，其特征在于，

所述频率扩展装置还包括：

直通通路，用于传输所述校准后的初始频率信号；

第一开关，用于选择将所述校准后的初始频率信号输入至所述滤波模块或者所述直通通路；

第二开关，用于选择将频率扩展信号或直通通路输出的校准后的初始频率信号作为所述频率扩展装置的输出信号；

所述控制模块还用于依据所述开关控制信号对第一开关的选择和第二开关的选择进行控制；所述校准数据还包括：在多个频率点下获得的所述初始频率信号和直通通路传输初始频率信号后输出信号的幅度差值。

11.一种具有校准功能的射频信号系统，包括：射频信号源和频率扩展装置，其特征在于，

所述射频信号源包括：

配置模块，用于进行输出频率和幅度的配置；

数据处理模块，用于通过一个数据线识别所述频率扩展装置，并在识别成功后，通过所述数据线读取所述频率扩展装置中存储的校准数据；

信号产生模块，用于产生一个初始频率信号，以及根据所述输出频率和所述校准数据对所述初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号；

所述频率扩展装置包括：

扩频模块，用于对所述初始频率信号进行频率扩展，产生频率扩展信号；以及对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号；

控制模块，用于存储校准数据，以及向射频信号源回传所述校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的所述频率扩展信号和初始频率信号的幅度差值。

12.如权利要求13所述的射频信号系统，其特征在于，所述射频信号源为如权利要求1至5任一项所述的频率扩展装置。

13.如权利要求13所述的射频信号系统，其特征在于，所述频率扩展装置为权利要求6至10任一项所述的射频信号源。

14.一种具有校准功能的射频信号系统的控制方法，所述射频信号系统为权利要求11至13任一项所述的射频信号系统，所述方法包括：

步骤A1，所述射频信号源识别所述频率扩展装置；

步骤A2，识别成功后，所述射频信号源读取所述频率扩展装置中存储的校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展装置输出的频率扩展信号和输入的初始频率信号的幅度差值；

步骤A3，所述射频信号源进行输出频率和幅度的配置；

步骤A4，所述射频信号源根据所述输出频率和所述校准数据对初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号；

步骤A5，所述频率扩展装置对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号。

15.一种具有校准功能的频率扩展装置的控制方法，所述频率扩展装置为如权利要求1至5任一项所述的频率扩展装置，所述控制方法包括：

步骤B1，频率扩展装置向一个射频信号源回传校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展装置输出的频率扩展信号和输入的初始频率信号的幅度差值；

步骤B2，接收所述射频信号源产生的校准后的初始频率信号；

步骤B3，对校准后的初始频率信号进行频率扩展，产生输出信号；所述校准后的初始频率信号为：射频信号源根据回传的校准数据对初始频率信号的幅度校准后所产生的信号。

16.一种具有校准功能的射频信号源的控制方法，所述射频信号源为如权利要求6至10任一项所述的射频信号源，所述控制方法包括：

步骤C1，所述射频信号源识别所述频率扩展装置；

步骤C2，识别成功后，所述射频信号源读取所述频率扩展装置中存储的校准数据；所述校准数据为：在多个频率点下获得的频率扩展装置输出的频率扩展信号和输入的初始频率信号的幅度差值；

步骤C3，所述射频信号源进行输出频率和幅度的配置；

步骤C4，所述射频信号源根据所述输出频率和所述校准数据对初始频率信号的幅度进行校准，产生校准后的初始频率信号。