CN106849982B - 一种超外差接收机及提高其测量准确度的方法和装置 - Google Patents

一种超外差接收机及提高其测量准确度的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超外差接收机及提高其测量准确度的方法和装置，该装置包括衰减量检测单元、功率校准单元和功率补偿单元；衰减量检测单元用于检测超外差接收机在测量被测件时，超外差接收机的程控衰减器的衰减量；功率校准单元用于通过调整超外差接收机的程控衰减器的衰减量，检测并记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率校准值；功率补偿单元用于根据衰减量检测单元测量的衰减量，以及功率校准单元记录的功率校准值对超外差接收机进行增益补偿，从而提高超外差接收机在阻抗失配时功率测量的准确度，由于没有在超外差接收机测量被测件的信号通路中增加任何额外的电路，也就不会引入插损，并且不会增加时延。

Description

一种超外差接收机及提高其测量准确度的方法和装置
技术领域
本发明涉及测量仪器技术领域，具体涉及一种超外差接收机及提高其测量准确度的方法和装置。
背景技术
超外差接收机的射频通路是50欧姆系统，由于消费类电子中很多被测件(DeviceUnder Test，DUT)端口阻抗有时会偏离50欧姆，导致超外差接收机测量的功率随程控衰减器设置的不同而不同。
图1是现有的一种典型超外差接收机的功能框图，如图1所示，导致超外差接收机测量的功率随程控衰减器设置的不同而不同的原因是超外差接收机中程控衰减器的端口驻波往往比变频单元的端口驻波好。被测件的射频信号进入超外差接收机，先经过了程控衰减器，再进入变频单元，之后进入中频补偿和校准单元，最后进入ADC数字处理单元。超外差接收机的中频补偿和校准单元会自动补偿程控衰减器的衰减量确保进入ADC输入端口的信号功率保持不变。程控衰减器不衰减时，被测件的射频信号直接进入变频单元，由于变频单元的端口驻波不够理想使插入损耗增大，超外差接收机测得的功率偏低。当程控衰减器衰减量增大时，被测件端口与变频单元之间的隔离度提高了，由于程控衰减器端口驻波好，即使被测件的阻抗偏离50欧姆，插入损耗也不会明显增加，但是增加衰减会降低测量灵敏度。
为解决超外差接收机因阻抗失配而测量功率不准的问题，现有的方案主要包括以下三种：
第一种，增加匹配电路，将非50欧姆被测件匹配到50欧姆，再用超外差接收机测功率。但是增加匹配电路会引入插损、增加时延，而且当信号带宽增大，匹配电路的复杂度会上升。
第二种，在被测件与超外差接收机之间增加隔离器，改善被测件与超外差接收机之间的匹配情况，提高功率测量准确性。虽然能增加被测件与超外差接收机之间的匹配，但仍可能由于被测件与隔离器之间失配而造成功率损失。
第三种，增加超外差接收机的衰减量，提高功率测量准确度。由于增加了超外差接收机的衰减量，可以提高功率测量准确度，但当信号功率较小，增加衰减会降低测量灵敏度，测量功率时易受噪声影响。
发明内容
本发明提供了一种超外差接收机及提高其测量准确度的方法和装置，以解决超外差接收机因阻抗失配而测量功率不准的问题，提高超外差接收机的测量准确度，避免现有解决方案中增大通路插损或时延等问题。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种提高超外差接收机测量准确度的装置，包括：衰减量检测单元、功率校准单元和功率补偿单元；
所述衰减量检测单元，用于检测超外差接收机在测量被测件时，超外差接收机的程控衰减器的衰减量；
所述功率校准单元，用于通过调整超外差接收机的程控衰减器的衰减量，检测并记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率校准值；
所述功率补偿单元，用于根据所述衰减量检测单元测量的衰减量，以及所述功率校准单元记录的功率校准值对超外差接收机进行增益补偿。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种超外差接收机，包括上述的提高超外差接收机测量准确度的装置。
根据本发明的又一个方面，本发明提供了一种提高超外差接收机测量准确度的方法，包括：
将被测件的射频端口连接到超外差接收机的射频输入端口，对被测件和超外差接收机加电工作；
调整超外差接收机的程控衰减器的衰减量，检测并记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率校准值；
根据超外差接收机的程控衰减器的衰减量以及记录的功率校准值对超外差接收机进行增益补偿。
本发明的有益效果是：本发明实施例通过调整超外差接收机的程控衰减器的衰减量，检测并记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率校准值；然后在超外差接收机测量被测件的过程中，检测程控衰减器的衰减量，并利用与此时的衰减量对应的功率校准值对超外差接收机进行增益补偿，从而提高了超外差接收机在阻抗失配时功率测量的准确度，由于没有在超外差接收机测量被测件的信号通路中增加任何额外的电路，也就不会引入插损，并且不会增加时延。
附图说明
图1是现有的一种典型超外差接收机的功能框图；
图2是本发明一个实施例提供的一种提高超外差接收机测量准确度的装置的功能框图；
图3是本发明一个实施例提供的一种超外差接收机的功能框图；
图4是本发明一个实施例提供的一种提高超外差接收机测量准确度的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的设计构思是：超外差接收机的射频通路是50欧姆系统，由于被测件端口阻抗有时会偏离50欧姆，导致超外差接收机测量的功率随程控衰减器设置的不同而不同，影响功率测量的准确度，并且现有几种的解决方案会增大通路插损或时延。针对这种情况，本发明通过调整超外差接收机的程控衰减器的衰减量，检测并记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率校准值，例如0dB、1dB、2dB、...、NdB对应的功率校准值；然后在超外差接收机测量被测件的过程中，检测程控衰减器的衰减量，并利用与此时的衰减量对应的功率校准值对超外差接收机进行增益补偿，从而提高了超外差接收机在阻抗失配时功率测量的准确度，由于没有在超外差接收机测量被测件的信号通路中增加任何额外的电路，也就不会引入插损，并且不会增加时延。
实施例一
图2是本发明一个实施例提供的一种提高超外差接收机测量准确度的装置的功能框图，如图1和图2所示，本实施例提供的提高超外差接收机测量准确度的装置包括衰减量检测单元210、功率校准单元220和功率补偿单元230。
超外差接收机在测量被测件时，衰减量检测单元210检测超外差接收机的程控衰减器的衰减量；功率校准单元220通过调整超外差接收机的程控衰减器的衰减量，检测并记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率校准值；功率补偿单元230根据衰减量检测单元210测量的衰减量，以及功率校准单元220记录的功率校准值对超外差接收机进行增益补偿，在超外差接收机阻抗失配时可以有效提高测量功率的准确度，并且本实施例没有在超外差接收机测量被测件的信号通路中增加任何额外的电路，也就不会引入插损，并且不会增加时延。
在优选实施例中，在将被测件的射频端口连接到超外差接收机的射频输入端口并将被测件和超外差接收机加电工作后，功率校准单元220首先将超外差接收机的程控衰减器的衰减量设置为一个较大的预设值，记为NdB，并将超外差接收机的频率和带宽设置为被测件对应的工作频率和带宽。然后，校准单元220利用超外差接收机读取被测件信号的功率，作为参考功率。具体地，可以利用超外差接收机的峰值频标功能读到信号的功率，记为P0(dBm)，再利用超外差接收机的相对频标功能将P0作为参考功率。最后，功率校准单元220将超外差接收机的程控衰减器的衰减量从设定的较大的预设值逐渐减小，在这一过程中，记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率检测值，作为相应的功率校准值将程控衰减器的衰减量。具体地，可以以1dB为步进，从设定的NdB逐渐减小到0dB，并且每减小1dB，功率校准单元220记录超外差接收机的功率检测值，作为功率校准值，分别记为P1、P2…PN。
进一步地，功率补偿单元230将超外差接收机的程控衰减器的衰减量设置为自动调整。当输入信号的功率增加到一定程度时，会使增益降低且引起输出功率呈非线性增大，为了避免产生这种增益压缩，优选实施例中，在超外差接收机测量被测件的过程中，根据被测件信号幅度的变化调整超外差接收机的参考电平值，使超外差接收机不产生增益压缩。随着超外差接收机参考电平的变化，程控衰减器的衰减量会自动调整。此时，衰减量检测单元210检测超外差接收机程控衰减器的衰减量，记为MdB。功率补偿单元230计算此时的衰减量与预设值NdB之间的相对值，即(N-M)dB，其中N>M。之后，功率补偿单元230从功率校准单元220记录的功率校准值中查询相应的功率校准值PN-MdB，并利用功率校准值PN-MdB修改超外差接收机的中频补偿和校准单元的增益补偿值，将原本的自动增益补偿值MdB减去功率校准值PN-MdB，即将超外差接收机中频补偿和校准单元的自动增益补偿值由MdB更改为(M-PN-M)dB，从而完成对超外差接收机测量功率的校准补偿，提高了超外差接收机功率测量准确度。
实施例二
图3是本发明一个实施例提供的一种超外差接收机的功能框图，如图3所示，本实施例提供的超外差接收机300包括上述实施例一中的提高超外差接收机测量准确度的装置200。
衰减量检测单元210检测超外差接收机300的程控衰减器的衰减量；功率校准单元220通过调整超外差接收机300的程控衰减器的衰减量，检测并记录超外差接收机300在若干特定衰减量下对应的功率校准值；功率补偿单元230根据衰减量检测单元210测量的衰减量，以及功率校准单元220记录的功率校准值对超外差接收机300进行增益补偿，在超外差接收机300阻抗失配时可以有效提高测量功率的准确度，并且本实施例没有在超外差接收机测量被测件的信号通路中增加任何额外的电路，也就不会引入插损，并且不会增加时延。
在优选实施例中，在将被测件的射频端口连接到超外差接收机的射频输入端口并将被测件和超外差接收机加电工作后，功率校准单元220首先将超外差接收机的程控衰减器的衰减量设置为一个较大的预设值，记为NdB，并将超外差接收机的频率和带宽设置为被测件对应的工作频率和带宽。然后，校准单元220利用超外差接收机读取被测件信号的功率，作为参考功率。具体地，可以利用超外差接收机的峰值频标功能读到信号的功率，记为P0(dBm)，再利用超外差接收机的相对频标功能将P0作为参考功率。最后，功率校准单元220将超外差接收机的程控衰减器的衰减量从设定的较大的预设值逐渐减小，记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率检测值，作为相应的功率校准值将程控衰减器的衰减量，例如可以以1dB为步进，从设定的NdB逐渐减小到0dB，并且每减小1dB，功率校准单元220记录超外差接收机的功率检测值，作为功率校准值，分别记为P1、P2…PN。
功率补偿单元230将超外差接收机的程控衰减器的衰减量设置为自动调整。当输入信号的功率增加到一定程度时，会使增益降低且引起输出功率呈非线性增大，为了避免增益压缩，在超外差接收机测量被测件的过程中，根据被测件信号幅度的变化调整超外差接收机的参考电平值，使超外差接收机不产生增益压缩。随着超外差接收机参考电平的变化，程控衰减器的衰减量会自动调整。此时，衰减量检测单元210检测超外差接收机程控衰减器的衰减量，记为MdB。功率补偿单元230计算此时的衰减量与预设值NdB之间的相对值，即(N-M)dB，其中N>M。之后，功率补偿单元230从功率校准单元220记录的功率校准值中查询相应的功率校准值PN-MdB，并利用功率校准值PN-MdB修改超外差接收机的中频补偿和校准单元的增益补偿值，将原本的自动增益补偿值MdB减去功率校准值PN-MdB，即将超外差接收机中频补偿和校准单元的自动增益补偿值由MdB更改为(M-PN-M)dB，从而完成对超外差接收机测量功率的校准补偿，提高了超外差接收机功率测量准确度，并且不会引入插损，也不会增加时延。
实施例三
图4是本发明一个实施例提供的一种提高超外差接收机测量准确度的方法的流程图，如图4所示，本实施例提供的提高超外差接收机测量准确度的方法包括：
步骤S410：将被测件的射频端口连接到超外差接收机的射频输入端口，对被测件和超外差接收机加电工作。
步骤S420：调整超外差接收机的程控衰减器的衰减量，检测并记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率校准值。
优选地，首先，将超外差接收机的程控衰减器的衰减量设置为一个较大的预设值，记为NdB。然后，利用超外差接收机读取被测件信号的功率，作为参考功率；可以利用超外差接收机的峰值频标功能读到信号的功率，记为P0(dBm)，再利用超外差接收机的相对频标功能将P0作为参考功率。最后，将超外差接收机的程控衰减器的衰减量从预设值Ndb逐渐减小，记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率检测值，作为相应的功率校准值，可以以1dB为步进逐渐减小到0dB，并且每减小1dB记录超外差接收机的功率检测值作为功率校准值，分别记为P1、P2…PN。
步骤S430：根据超外差接收机的程控衰减器的衰减量以及记录的功率校准值对超外差接收机进行增益补偿。
优选地，将超外差接收机的程控衰减器的衰减量设置为自动调整，使程控衰减器的衰减量随超外差接收机参考电平的变化自动调整。由于输入信号的功率增加到一定程度时，会使增益降低且引起输出功率呈非线性增大，产生增益压缩，因此进一步优选地，在超外差接收机测量被测件的过程中，根据被测件信号幅度的变化调整超外差接收机的参考电平值，使超外差接收机不产生增益压缩。
在超外差接收机在测量被测件时，获取超外差接收机的程控衰减器的衰减量，记为MdB。计算此时的衰减量MdB与预设值NdB之间的相对值(N-M)dB，查找与相对值(N-M)dB对应的功率校准值PN-MdB，将超外差接收机中频补偿和校准单元的自动增益补偿值由MdB更改为(M-PN-M)dB，从而实现对超外差接收机测量功率的校准补偿，提高了超外差接收机在阻抗失配时的功率测量准确度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种提高超外差接收机测量准确度的装置，其特征在于，包括：衰减量检测单元、功率校准单元和功率补偿单元；
所述衰减量检测单元，用于检测超外差接收机在测量被测件时，超外差接收机的程控衰减器的衰减量；
所述功率校准单元，用于通过调整超外差接收机的程控衰减器的衰减量，检测并记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率校准值；
所述功率补偿单元，用于根据所述衰减量检测单元测量的衰减量，以及所述功率校准单元记录的功率校准值对超外差接收机进行中频增益补偿。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率校准单元具体用于：
将超外差接收机的程控衰减器的衰减量设置为预设值；利用超外差接收机读取被测件信号的功率，作为参考功率；将超外差接收机的程控衰减器的衰减量从所述预设值逐渐减小，记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率检测值，作为相应的功率校准值。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率补偿单元具体用于：
将超外差接收机的程控衰减器的衰减量设置为自动调整；获取超外差接收机在测量被测件时，超外差接收机的程控衰减器的衰减量；修改超外差接收机的中频补偿和校准单元的增益补偿值，将自动增益补偿值减去与所述程控衰减器的衰减量对应的功率校准值。
4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述功率补偿单元还用于：在超外差接收机测量被测件的过程中，根据被测件信号幅度的变化调整超外差接收机的参考电平值，使超外差接收机不产生增益压缩。
5.一种超外差接收机，包括程控衰减器、变频单元、中频补偿和校准单元、ADC数字处理单元，其特征在于，还包括如权利要求1-4任一项所述的提高超外差接收机测量准确度的装置。
6.一种提高超外差接收机测量准确度的方法，其特征在于，包括：
将被测件的射频端口连接到超外差接收机的射频输入端口，对被测件和超外差接收机加电工作；
调整超外差接收机的程控衰减器的衰减量，检测并记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率校准值；
根据超外差接收机的程控衰减器的衰减量以及记录的功率校准值对超外差接收机进行中频增益补偿。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调整超外差接收机的程控衰减器的衰减量，检测并记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率校准值，具体包括：
将超外差接收机的程控衰减器的衰减量设置为预设值；
利用超外差接收机读取被测件信号的功率，作为参考功率；
将超外差接收机的程控衰减器的衰减量从所述预设值逐渐减小，记录超外差接收机在若干特定衰减量下对应的功率检测值，作为相应的功率校准值。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据超外差接收机的程控衰减器的衰减量以及记录的功率校准值对超外差接收机进行中频增益补偿，具体包括：
将超外差接收机的程控衰减器的衰减量设置为自动调整；
获取超外差接收机在测量被测件时，超外差接收机的程控衰减器的衰减量；
修改超外差接收机的中频补偿和校准单元的增益补偿值，将自动增益补偿值减去与所述程控衰减器的衰减量对应的功率校准值。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在超外差接收机测量被测件的过程中，根据被测件信号幅度的变化调整超外差接收机的参考电平值，使超外差接收机不产生增益压缩。
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