CN105445548A - 一种射频信号相位相参特性测试系统及测试方法 - Google Patents

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赵俊杰
张文堃
王波
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    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis

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Abstract

本发明提供了一种射频信号相位相参特性测试系统及测试方法。包括相连的高速数字采样系统和矢量信号分析系统；还包括宽带变频系统；所述宽带变频系统包括依次相连的宽带频率源、混频模块和低通滤波模块；所述低通滤波器与高速数字采样系统相连；被检测输入信号依次经过混频模块和低通滤波模块后进入高速数字采样系统。本发明方案简单，测试带宽较宽，稳定性好；通道数较多，扩展性好，能够同时完成多路信号的测试，重复性好，能够根据需要测试的通道数进行灵活的调整，满足大规模测试的需求。

Description

一种射频信号相位相参特性测试系统及测试方法
技术领域
本发明涉及一种信号相位相参特性测试系统及测试方法，特别是涉及一种适用于射频信号的信号相位相参特性测试系统及测试方法。
背景技术
相参信号的测试是判断信号相参性的基础，也是衡量相参系统有效性的必备技术。要测试多通道信号的相参性，首先就要求测试系统本身具备良好的相参性，或者说要求测试系统多通道间相位满足特定函数关系。
在传统的测试方法中，通常采用时域测试方法，即使用数字示波器进行时域采样，并进行处理。由于数字示波器通道数量较少(通常少于4路)，受采样率以及处理速度的限制，测试频率范围有限，相位测试精度较低，对于多通道的宽带、高精度的射频信号测量不适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种测试宽带更宽，并且能够进行多通道测试的射频信号相位相参特性测试系统及测试方法
本发明采用的技术方案如下：一种射频信号相位相参特性测试系统，包括相连的高速数字采样系统和矢量信号分析系统；其特征在于：还包括宽带变频系统；所述宽带变频系统包括依次相连的宽带频率源、混频模块和低通滤波模块；所述低通滤波器与高速数字采样系统相连；被检测输入信号依次经过混频模块和低通滤波模块后进入高速数字采样系统。
宽带频率源和混频器完成输入信号的频率下变换，将宽带的输入信号变换至较低的频率，使得能够对带宽更宽的射频信号进行相位相参特性测试。低通滤波器将需要的模拟信号选取出来并输出。
所述高速数字采样系统将宽带多通道变频系统输出的模拟信号变换为数字信号，以供后续处理。
所述矢量信号分析系统将高速数字采样系统输出的数字信号进行分析和处理，并将相位相参结果进行图像直观显示。通常它由高性能计算机结合分析软件构成。
还包括与混频模块相连的信号调理模块，被检测输入信号先经过信号调理模块后再进入混频模块。
信号调理单元用于完成较弱的输入信号的放大和滤波功能。
所述宽带变频系统为宽带多通道变频系统；所述混频模块包括两个以上混频器，与两个以上的输入通路一一对应；所述宽带频率源与每一个混频器相连；所述低通滤波模块包括两个以上低通滤波器，与两个以上的混频器一一对应相连；所述高速数字采样系统由多通道的模拟数字变换系统构成。
信号多通道输入，能够同时完成多通道的射频信号的相位相参特性的测试。多路输入信号的频率下变换需要共用同一个宽带频率源。所述高速数字采样系统由多通道的模拟数字变换系统构成。
还包括与混频模块相连的信号调理模块；所述信号调理模块包括两个以上信号调理单元，与两个以上的混频器一一对应相连；被检测的两路以上输入信号一一对应经过信号调理单元后再进入混频器；所述高速数字采样系统由多通道的模拟数字变换系统构成。
一种射频信号相位相参特性测试方法，其特征在于，具体方法步骤为：
步骤一、被检测信号进入混频模块，在宽带频率源和混频模块的作用下，完成输入信号的频率下变频；
步骤二、下变频后的信号经过低通滤波模块低通滤波，将需要的模拟信号选取出来到高速数字采样系统；
步骤三、高速数字采样系统将输入的模拟信号变换为数字信号；
步骤四、矢量信号分析系统将高速数字采样系统输出的数字信号进行分析和处理，并将相位相参结果进行图像直观显示。
所述步骤一还包括：将检测信号进行信号调理放大并滤波后再送入混频模块。
包括两个以上被检测信号的输入通路，同时对两路以上被检测信号进行相位相参特性测试。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：方案简单，测试带宽较宽，稳定性好；通道数较多，扩展性好，能够同时完成多路信号的测试，重复性好，能够根据需要测试的通道数进行灵活的调整，满足大规模测试的需求。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的原理示意图。
图2为图1所示实施例中的宽带多通道变频系统原理示意图。
图3为功分器的相参特性测试应用实施例图。
图4为图3功分器相位波动实际测试结果图。
图5为锁相环的相参特性测试应用实施例图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
具体实施例一
一种射频信号相位相参特性测试系统，包括相连的高速数字采样系统和矢量信号分析系统；还包括宽带变频系统；所述宽带变频系统包括依次相连的宽带频率源、混频模块和低通滤波模块；所述低通滤波器与高速数字采样系统相连；被检测输入信号依次经过混频模块和低通滤波模块后进入高速数字采样系统。
其测试过程为：
步骤一、被检测信号进入混频模块，在宽带频率源和混频模块的作用下，完成输入信号的频率下变频；
步骤二、下变频后的信号进过低通滤波模块低通滤波，将需要的模拟信号选取出来到高速数字采样系统；
步骤三、高速数字采样系统将输入的模拟信号变换为数字信号；
步骤四、矢量信号分析系统将高速数字采样系统输出的数字信号进行分析和处理，并将相位相参结果进行图像直观显示。
具体实施例二
如图2所示，在具体实施例一的基础上，还包括与混频模块相连的信号调理模块，被检测输入信号先经过信号调理模块后再进入混频模块。在测试过程中，将检测信号进行信号调理放大并滤波后再送入混频模块。
具体实施例三
在具体实施例一的基础上，所述宽带变频系统为宽带多通道变频系统；所述混频模块包括两个以上混频器，与两个以上的输入通路一一对应；所述宽带频率源与每一个混频器相连；所述低通滤波模块包括两个以上低通滤波器，与两个以上的混频器一一对应相连；所述高速数字采样系统由多通道的模拟数字变换系统构成。包括两个以上被检测信号的输入通路，同时对两路以上被检测信号进行相位相参特性测试。
具体实施例四
如图1和图2所示，在具体实施例三的基础上，所述宽带变频系统为宽带多通道变频系统；所述混频模块包括两个以上混频器，与两个以上的输入通路一一对应；所述宽带频率源与每一个混频器相连；所述低通滤波模块包括两个以上低通滤波器，与两个以上的混频器一一对应相连；所述高速数字采样系统由多通道的模拟数字变换系统构成。还包括与混频模块相连的信号调理模块；所述信号调理模块包括两个以上信号调理单元，与两个以上的混频器一一对应相连；被检测的两路以上输入信号一一对应经过信号调理单元后再进入混频器；所述高速数字采样系统由多通道的模拟数字变换系统构成。
为了验证本发明技术方案的效果，在具体实施例四的基础上，进行了下列两组相参测量：
1、功分器相参性能测量
功分器将一路微波功率按照一定比例进行分路输出的器件。我们对功分器输出信号的相参特性进行了测量，其测试框如图3所示。
其中信号源采用了Agilent公司生产的83630B；功分器的主要技术指标为：
频率范围：6-18GHz
损耗：≤0.8dB
隔离度：≥17dB
输入/输出驻波：≤1.7/1.8
幅度一致：≤0.5
相位一致性：<6°
用信号源产生8GHz的输入信号。功分器的相位相参测试结果如图4所示。
通过测试结果表明，同一个输入信号经过功分器的相位差波动在0.1°以内，根据功分器的理论，功分器不影响输入信号的相参特性，可知本测试方法测试精度优于0.1°。
2、锁相环相参性能测量
锁相环路是系统中常用的频率源生成方案。频率源在系统中一般作为本振使用，它的相参特性直接决定着系统的相参特性。频率源的输入参考采用了成都天奥公司的OXK58D-S-HT-V100M。系统的测试框图如图5所示。
100MHz的参考信号经过功分后，输入到两个锁相环路。锁相环路的所有性能参数均一样，其锁定输出频率为8GHz。由此来测定锁相环路对信号相参特性的影响。
测试结果显示对共参考(100MHz)的锁相环路，8GHz的输出，相位差波动大概在10°左右。在环路参数均一致的情况下，锁相环路对输入信号的相参有一定影响，主要表现在相位差波动。
相比传统的测试方案而言，此种方案具有测试简单、快速，并且具有测量精度高、可重复性好的特点，在节省测试成本的同时，极大地提高工作效率。尤其适用于电子系统性能测试的过程中，对射频信号的相位同步性能进行比较测试。

Claims (7)

1.一种射频信号相位相参特性测试系统，包括相连的高速数字采样系统和矢量信号分析系统；其特征在于：还包括宽带变频系统；所述宽带变频系统包括依次相连的宽带频率源、混频模块和低通滤波模块；所述低通滤波器与高速数字采样系统相连；被检测输入信号依次经过混频模块和低通滤波模块后进入高速数字采样系统。
2.根据权利要求1所述的射频信号相位相参特性测试系统，其特征在于：还包括与混频模块相连的信号调理模块，被检测输入信号先经过信号调理模块后再进入混频模块。
3.根据权利要求1所述的射频信号相位相参特性测试系统，其特征在于：所述宽带变频系统为宽带多通道变频系统；所述混频模块包括两个以上混频器，与两个以上的输入通路一一对应；所述宽带频率源与每一个混频器相连；所述低通滤波模块包括两个以上低通滤波器，与两个以上的混频器一一对应相连；所述高速数字采样系统由多通道的模拟数字变换系统构成。
4.根据权利要求3所述的射频信号相位相参特性测试系统，其特征在于：还包括与混频模块相连的信号调理模块；所述信号调理模块包括两个以上信号调理单元，与两个以上的混频器一一对应相连；被检测的两路以上输入信号一一对应经过信号调理单元后再进入混频器；所述高速数字采样系统由多通道的模拟数字变换系统构成。
5.一种射频信号相位相参特性测试方法，其特征在于，具体方法步骤为：
步骤一、被检测信号进入混频模块，在宽带频率源和混频模块的作用下，完成输入信号的频率下变频；
步骤二、下变频后的信号经过低通滤波模块低通滤波，将需要的模拟信号选取出来到高速数字采样系统；
步骤三、高速数字采样系统将输入的模拟信号变换为数字信号；
步骤四、矢量信号分析系统将高速数字采样系统输出的数字信号进行分析和处理，并将相位相参结果进行图像直观显示。
6.根据权利要求5所述的射频信号相位相参特性测试方法，其特征在于：所述步骤一还包括：将检测信号进行信号调理放大并滤波后再送入混频模块。
7.根据权利要求5或6所述的射频信号相位相参特性测试方法，其特征在于：包括两个以上被检测信号的输入通路，同时对两路以上被检测信号进行相位相参特性测试。
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