CN107942152A - 一种微波射频前端的噪声测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波射频前端的噪声测量装置及测量方法。测量装置包括测量主机；在测量主机上设有LCD显示屏和信号传输接口，在测量主机内部设有核心电路板；在核心电路板上设有处理器、噪声信号采集模块、显示模块、存储模块和宽带功率谱分析模块，噪声信号采集模块通过信号传输接口连接微波射频，噪声信号采集模块连接处理器，处理器还分别连接显示模块、存储模块和宽带功率谱分析模块；噪声信号采集模块采用以太网噪声数据采集器；所述以太网噪声数据采集器采用有线连接的噪声数据采集器，其通过以太网传输模块与噪声数据服务器相连接。本发明解决了现有噪声测量装置噪声信号采集效率低，传输过程中容易出现信号衰减，影响测量精度的技术问题。

Description

一种微波射频前端的噪声测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于噪声测量技术领域，涉及一种微波射频前端的噪声测量装置及测量方法。

背景技术

微波接收机的噪声系数主要由网络前级(即微波射频前端)的噪声系数决定，微波射频前端的噪声系数越小，功率增益越高，则级联网络的噪声系数就越小，因此对微波射频前端噪声系数的准确测量是衡量微波接收机系统性能的重要指标。

目前，微波射频前端噪声系数和噪声温度主要通过噪声源和噪声系数分析仪直接测量得到，也可通过频谱仪测量微波射频前端的增益以及输出功率谱密度进行计算得到。

噪声系数分析仪是测量噪声系数的最直接方法，但这种方法的缺点在于：1)噪声系数分析仪所测部件频率受已知噪声源频率限制，不能够满足测量高频率微波射频前端噪声系数的要求；2)通过噪声系数分析仪进行噪声测量的误差随着微波射频前端噪声系数的增大而迅速增大，因此该方法仅适用于较低噪声系数的微波射频前端。

噪声信号采集效率低，传输过程中容易出现信号衰减，影响测量精度，需要噪声源、噪声系数测量仪和频谱仪的配合，仪器昂贵、体积较大且携带不便，同时通过频谱仪测试噪声系数不能直观显示测量结果，需进行后续人工计算，对于野外试验等实时测量过程操作不便。公开号为CN105842551A的发明专利申请公开了一种微波射频前端的噪声测量装置，该装置不需要噪声系数分析仪或频谱仪等大型测试设备的配合，测试过程简单、结果显示直观且携带方便，然而该装置噪声信号采集效率低，传输过程中容易出现信号衰减，影响测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种微波射频前端的噪声测量装置，以解决现有噪声测量装置噪声信号采集效率低，传输过程中容易出现信号衰减，影响测量精度的技术问题。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种微波射频前端的噪声测量装置，包括测量主机；在测量主机上设有LCD显示屏和信号传输接口，在测量主机内部设有核心电路板；

在核心电路板上设有处理器、噪声信号采集模块、显示模块、存储模块和宽带功率谱分析模块，噪声信号采集模块通过信号传输接口连接微波射频，噪声信号采集模块连接处理器，处理器还分别连接显示模块、存储模块和宽带功率谱分析模块；

其中，噪声信号采集模块采用以太网噪声数据采集器；所述以太网噪声数据采集器采用有线连接的噪声数据采集器，其通过以太网传输模块与噪声数据服务器相连接。

优选地，所述LCD显示屏设置在测量主机前端面，信号传输接口设置在测量主机一侧。

优选地，所述以太网传输模块包括以太网接口、第一隔离变压器、第二隔离变压器和协议转换芯片；以太网接口的输出端连接第一隔离变压器的输入端，第一隔离变压器的输出端连接第二隔离变压器的输入端，第二隔离变压器的输出端连接协议转换芯片。

优选地，所述宽带功率谱分析模块包括信号输入模块、AD转换模块、FPGA芯片和信号输出模块，信号输入模块通过AD转换模块连接FPGA芯片，FPGA芯片连接信号输出模块。

此外，本发明还提出了一种微波射频前端的噪声测量方法，该方法采用如下技术方案：

一种微波射频前端的噪声测量方法，基于上述微波射频前端的噪声测量装置，所述噪声测量方法包括如下步骤：

s1.将测量主机通过信号传输接口连接微波射频；

s2.启动微波射频，微波射频输出的噪声信号通过噪声信号采集模块采集，并通过以太网传输模块连接噪声数据服务器；

s3.噪声数据服务器将噪声信号发送至处理器，处理器分析后将信号传输至宽带功率谱分析模块进行频谱分析，得到被测的微波射频前端的功率谱、噪声温度和噪声系数；

s4.最后处理器将分析后的结果在LCD显示屏上显示。

本发明具有如下优点：

本发明述及的噪声测量装置及测量方法，工作原理简单，使用方便，能够提高噪声测量效率盒测量精度；其中，采集的信号通过嵌入式以太网传输技术，能够提高噪声信号传输效率，且能够防止出现信号衰减现象；采用的以太网传输模块能够降低以太网通信和传输的误码率，提高噪声信号数据传输的吞吐量，降低网络延迟，进一步提高了测量效率。

附图说明

图1为本发明中一种微波射频前端的噪声测量装置的结构示意图；

图2为本发明中一种微波射频前端的噪声测量装置的原理框图；

图3为本发明中以太网传输模块的原理框图；

图4为本发明中宽带功率谱分析模块的原理框图；

其中，1-测量主机，2-LCD显示屏，3-信号传输接口，4-核心电路板，5-处理器，6-噪声信号采集模块，7-显示模块，8-存储模块，9-宽带功率谱分析模块，10-以太网传输模块，11-噪声数据服务器，12-以太网接口，13-第一隔离变压器，14-第二隔离变压器，15-协议转换芯片，16-信号输入模块，17-AD转换模块，18-FPGA芯片，19-信号输出模块。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

结合图1所示，一种微波射频前端的噪声测量装置，包括测量主机1。在测量主机1上设有LCD显示屏2和信号传输接口3，在测量主机内部设有核心电路板4。

LCD显示屏2例如可以设置在测量主机前端面，信号传输接口3设置在测量主机一侧。

如图2所示，在核心电路板上设有处理器5、噪声信号采集模块6、显示模块7、存储模块8和宽带功率谱分析模块9，噪声信号采集模块6通过信号传输接口3连接微波射频。噪声信号采集模块6连接处理器5。此外，处理器5还分别连接显示模块7、存储模块8和宽带功率谱分析模块9。优选地，处理器5采用型号为MSP430F147的单片机。

该型号为16位RISC结构，具有32kFlash，1kRAM；并有5种低功耗模式，丰富的片内外围模块，灵活的时钟系统等诸多优点。MSP430可在1.8-3.6V低电压下工作，系统采用3.3V工作电压。MSP430F147内置精度为12位200kps的A/D转换器。1位非线性微分误差，1位非线性积分误差，4种模数转换模式，处理速率快，效率高。

噪声信号采集模块6采用以太网噪声数据采集器。所述以太网噪声数据采集器采用有线连接的噪声数据采集器，其通过以太网传输模块10与噪声数据服务器11相连接。

如图3所示，以太网传输模块10包括以太网接口12、第一隔离变压器13、第二隔离变压器14和协议转换芯片15。以太网接口12的输出端连接第一隔离变压器的输入端，第一隔离变压器13的输出端连接第二隔离变压器14的输入端，第二隔离变压器的输出端连接协议转换芯片15。以太网接口接收的差分信号经过第一隔离变压器13、第二隔离变压器14的传输之后送入协议转换芯片15。本发明采用的以太网传输模块能够降低以太网通信和传输的误码率，提高噪声信号数据传输的吞吐量，降低网络延迟，进一步提高了测量效率。

如图4所示，宽带功率谱分析模块9包括信号输入模块16、AD转换模块17、FPGA芯片18和信号输出模块19。信号输入模块16通过AD转换模块17连接FPGA芯片18，FPGA芯片18连接信号输出模块19。此外，本发明还给出了一种微波射频前端的噪声方法，该方法基于上述微波射频前端的噪声测量，具体包括如下步骤：

s1.将测量主机1通过信号传输接口3连接微波射频。

s2.启动微波射频，微波射频输出的噪声信号通过噪声信号采集模块6采集，并通过以太网传输模块10连接噪声数据服务器11。

s3.噪声数据服务器11将噪声信号发送至处理器5，处理器分析后将信号传输至宽带功率谱分析模块进行频谱分析，得到被测的微波射频前端的功率谱、噪声温度和噪声系数。

s4.最后处理器将分析后的结果在LCD显示屏2上显示。

与现有技术相比，本发明的突出优点如下：

1)同步复位信号不需要增加延迟调节电路，降低了电路调试的工作量；

2)各路同步信号即使有一定时延差(如传输线时延不一致)，但复位在采样时钟关断的时间窗口内执行，用于复位的同步信号的时延差不会对采样同步造成影响；

3)采样时钟开关控制通过各自时钟进行同步，可以确保时钟开启的位置不会落在采样时钟的临界区，确保多路ADC交织采样系统复位后数据采集顺序的稳定性。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (5)

1.一种微波射频前端的噪声测量装置，其特征在于，包括测量主机；在测量主机上设有LCD显示屏和信号传输接口，在测量主机内部设有核心电路板；

在核心电路板上设有处理器、噪声信号采集模块、显示模块、存储模块和宽带功率谱分析模块，噪声信号采集模块通过信号传输接口连接微波射频，噪声信号采集模块连接处理器，处理器还分别连接显示模块、存储模块和宽带功率谱分析模块；

其中，噪声信号采集模块采用以太网噪声数据采集器；所述以太网噪声数据采集器采用有线连接的噪声数据采集器，其通过以太网传输模块与噪声数据服务器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种微波射频前端的噪声测量装置，其特征在于，所述LCD显示屏设置在测量主机前端面，信号传输接口设置在测量主机一侧。

3.根据权利要求1所述的一种微波射频前端的噪声测量装置，其特征在于，所述以太网传输模块包括以太网接口、第一隔离变压器、第二隔离变压器和协议转换芯片；所述以太网接口的输出端连接所述第一隔离变压器的输入端，所述第一隔离变压器的输出端连接所述第二隔离变压器的输入端，所述第二隔离变压器的输出端连接所述协议转换芯片。

4.根据权利要求1所述的一种微波射频前端的噪声测量装置，其特征在于，所述宽带功率谱分析模块包括信号输入模块、AD转换模块、FPGA芯片以及信号输出模块，所述信号输入模块通过AD转换模块连接FPGA芯片，所述FPGA芯片连接信号输出模块。

5.一种微波射频前端的噪声测量方法，基于如上述权利要求1至4任一项所述的微波射频前端的噪声测量装置，其特征在于，所述噪声测量方法包括如下步骤：

s1.将测量主机通过信号传输接口连接微波射频；

s2.启动微波射频，微波射频输出的噪声信号通过噪声信号采集模块采集，并通过以太网传输模块连接噪声数据服务器；

s3.噪声数据服务器将噪声信号发送至处理器，处理器分析后将信号传输至宽带功率谱分析模块进行频谱分析，得到被测的微波射频前端的功率谱、噪声温度和噪声系数；

s4.最后处理器将分析后的结果在LCD显示屏上显示。