CN108627696A - 一种矢量网络的测量装置及其测量方法 - Google Patents

一种矢量网络的测量装置及其测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108627696A
CN108627696A CN201810016261.0A CN201810016261A CN108627696A CN 108627696 A CN108627696 A CN 108627696A CN 201810016261 A CN201810016261 A CN 201810016261A CN 108627696 A CN108627696 A CN 108627696A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
port
network
switch
vector network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810016261.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108627696B (zh
Inventor
罗勇
章磊
刘山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Siglent Technologies Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Siglent Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Siglent Technologies Co Ltd filed Critical Shenzhen Siglent Technologies Co Ltd
Priority to CN201810016261.0A priority Critical patent/CN108627696B/zh
Publication of CN108627696A publication Critical patent/CN108627696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108627696B publication Critical patent/CN108627696B/zh
Ceased legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

一种矢量网络的测量装置及其测量方法，由于该矢量网络测量装置中的扫描信号产生模块和双向耦合器是较常规的功能器件，以及可借助频谱分析仪实现扫描信号产生模块、频谱接收通道和IQ分析模块的功能，使得该矢量网络测量装置具有了结构简单、开发成本低的优势。借助矢量网络测量装置实现了矢量网络的测量方法，该矢量网络测量方法用于完成信号的发送、接收和分析过程，不但能够获得被测矢量网络的矢量特性，还能够达到与现有矢量网络分析仪等同的测量效果。

Description

一种矢量网络的测量装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及矢量网络，具体涉及一种矢量网络的测量装置及其测量方法。
背景技术
随着现代技术的发展，通信系统越来越复杂，为了提高通信系统的整体性能，仅测量设备的幅频传输特性已不能满足系统设计要求，更多矢量参数特性的精确测量对系统性能的提高愈来愈重要。
要测量一个网络的幅频和相频特性，一般需要使用矢量网络分析仪进行测量，然而，矢量网络分析仪技术复杂、成本高昂，最简配置的价格也要在万元以上。而对于研究微波射频的科研单位或者企业来说，配置数台这样的矢量网络分析仪，所需的费用是巨大的。此外，普通的频谱分析仪器虽然具有幅频和相频的测量能力，但对于测量矢量网络的矢量特性是无能为力的，如此便造成了频谱分析仪器未能被充分使用的尴尬情形。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是如何借助普通频谱分析仪测量矢量网络的矢量特性，并降低测量成本。为解决上述问题，本发明提供了一种矢量网络的测量装置及其测量方法。
一种矢量网络的测量装置，包括：扫描信号产生模块、双向耦合器、IQ分析模块、第一开关、第二开关、第一网络端口和第二网络端口；所述扫描信号产生模块用于产生特定频率的扫描信号；所述双向耦合器与所述扫描信号产生模块、所述第一开关、所述第一网络端口信号连接，用于接收所述扫描信号并将所述扫描信号和耦合处理后的耦合信号分别发送至所述第一网络端口和所述第一开关；所述IQ分析模块用于对所述扫描信号和/或所述耦合信号进行矢量分析得到被测矢量网络的矢量特性；所述第一开关包括两个信号输入端口和一个信号输出端口，两个信号输入端口分别连接所述双向耦合器的正向耦合信号输出端口和反射耦合信号输出端口，所述第一开关通过切换开关状态使信号输出端口在两个信号输入端口之间切换；所述第二开关包括两个信号输入端口和一个信号输出端口，两个信号输入端口分别连接所述第一开关的信号输出端口和所述第二网络端口，所述第二开关的信号输出端口与所述IQ分析模块信号连接；所述第一网络端口和所述第二网络端口用于外接被测矢量网络，所述第一开关和所述第二开关用于配合切换所述双向耦合器和所述IQ分析模块之间以及所述第二网络端口和所述IQ分析模块之间的信号连接状态。
一种频谱分析仪，包括用于产生扫描信号的扫描信号产生模块，用于对模拟信号进行信号处理的频谱接收通道，以及用于调整信号大小的数控衰减器，还包括：双向耦合器、IQ分析模块、第一开关、第二开关、第一网络端口和第二网络端口；所述双向耦合器包括扫描信号输入端口、扫描信号输出端口、正向耦合信号输出端口和反射耦合信号输出端口，所述扫描信号输入端口与所述扫描信号产生模块连接，所述扫描信号输出端口与所述第一网络端口连接；所述第一开关包括两个信号输入端口和一个信号输出端口，两个信号输入端口分别连接所述正向耦合信号输出端口和反射耦合信号输出端口，所述第一开关通过切换开关状态使信号输出端口在两个信号输入端口之间切换；所述第二开关包括两个信号输入端口和一个信号输出端口，两个信号输入端口分别连接所述第一开关的信号输出端口和所述第二网络端口，所述第二开关的信号输出端口与所述频谱接收通道连接；所述频谱接收通道与所述IQ分析模块信号连接，用于接收来自所述第二开关的模拟信号并将模拟信号进行滤波、增益调整和模数转换之后发送至所述IQ分析模块；所述数控衰减器与所述频谱接收通道连接，用于调整所述频谱接收通道中所接收信号的大小；所述第一网络端口和所述第二网络端口用于外接被测矢量网络。
一种矢量网络的测量方法，采用上述的矢量网络测量装置或上述的频谱分析仪对矢量网络进行测量，矢量网络包括单端口矢量网络和二端口矢量网络，其特征在于，当矢量网络是单端口矢量网络时，所述方法包括：将单端口矢量网络的单端口与所述第一网络端口连接，切换所述第一开关和所述第二开关使所述正向耦合信号输出端口和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的正向耦合信号；切换所述第一开关和所述第二开关使所述反射耦合信号输出端口和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的反射耦合信号；所述IQ分析模块将所述正向耦合信号和所述发射耦合信号进行比较得到所述单端口矢量网络的矢量特性；当矢量网络是二端口矢量网络时，所述方法包括：将二端口矢量网络的信号入口、信号出口分别与所述第一网络端口和所述第二网络端口连接，切换所述第一开关和所述第二开关使所述正向耦合信号输出端口和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的正向耦合信号；切换所述所述第二开关使所述被测矢量网络和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述二端口矢量网络的通过信号；所述IQ分析模块将所述正向耦合信号和所述通过信号进行比较得到所述二端口矢量网络的矢量特性。
根据上述实施例的矢量网络测量装置，包括扫描信号产生模块、双向耦合器、IQ分析模块、第一开关、第二开关、第一网络端口和第二网络端口，可将该矢量网络测量装置结合普通频谱分析仪进而形成具有矢量网络测量功能的频谱分析仪。借助已构建的矢量网络测量装置来实现矢量网络测量方法，将被测矢量网络接入第一网络端口和/或第二网络端口，通过第一开关和第二开关的切换状态完成测量过程，该测量方法用于完成信号的发送、接收和分析过程，操作过程简单高效，不但能够获得被测矢量网络的矢量特性，还能够达到与现有矢量网络分析仪等同的测试效果。
附图说明
图1为实施例一矢量网络测量装置的结构示意图；
图2为实施例二频谱分析仪的结构示意图；
图3为实施例三单端口矢量网络测量方法的流程示意图；
图4为实施例三单端口矢量网络测量系统的结构示意图；
图5为实施例四二端口矢量网络测量方法的流程示意图；
图6为实施例四二端口矢量网络测量系统的短接连线示意图；
图7为实施例四二端口矢量网络测量系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
矢量网络往往具有不同的矢量特性，其中，反射系数和传输参数是表征矢量特性的参考量之一，为便于区分测量对象，常常将反射系数对应的矢量网络称为单端口矢量网络，将传输参数对应的矢量网络称为双端口矢量网络。单端口网络反射系数是表征单端口矢量网络固有电学特性的重要电参数(电参数通常用阻抗或导纳表示，但在射频范畴通常用反射系数表示)，其数值受到信号频率的影响，该反射系数常常用于评价单端口矢量网络性能，该反射系数的相关原理属于现有技术。二端口网络传输参数是二端口矢量网络的重要评价参数，用于评价信号经过二端口矢量网络时的传输特性，常常将输出信号和输入信号的电压之比叫作传输系数或者传输参数，通过该传输参数可了解矢量网络的插损或者相位变化，该传输参数的相关原理属于现有技术。
测量单端口矢量网络时，单端口网络反射系数可用ГN表示，根据微波网络理论，其表达式为：
ГN＝(ГM-S11)/(S22*ГM-S11*S22+S12*S21) (1)
其中，S11、S12、S21、S22为信号耦合部件的固有特性参数，其组成了信号耦合部件的S参数矩阵，该S参数矩阵可表示为ГM为信号耦合端口反射系数，具体表示为：
ГM＝SR/SF (2)
上式中，SF为反射耦合信号的矢量值，SR为正向耦合信号的矢量值。SF＝AF*COSΦF+j*AF*SINΦF，AF、ΦF分别为正向耦合信号的幅度和相位。SR＝AR*COSΦR+j*AR*SINΦR，AR、ΦR分别为反射耦合信号的幅度和相位。
测量二端口网络端口时，二端口网络传输参数可用S0表示，根据微波网络理论，其表达式为：
S0＝(F2'/F1')/(F2/F1) (3)
上式中，F1、F2为矢量网络测量装置的网络端口短接(即不连接被测二端口矢量网络)时的扫描信号矢量值和正向耦合信号矢量值；F1＝A1*e^jw1，A1、w1分别为扫描信号的幅度和相位；F2＝A2*e^jw2，A2、w2分别为正向耦合信号的幅度和相位。F1'、F2'为矢量网络测量装置连接被测二端口矢量网络时的通过信号矢量值和正向耦合信号矢量值；F1'＝A1'*e^jw1'，A1'、w1'分别为通过信号的幅度和相位；F2'＝A2'*e^jw2'，A2'、w2'分别为正向耦合信号的幅度和相位。其中，e^jw为欧拉函数。
实施例一、一种矢量网络的测量装置，如图1所示。
在本实施例中，矢量网络测量装置包括扫描信号产生模块101、双向耦合器102、第一开关104、第二开关105、第一网络端口103、第二网络端口106、频谱接收通道107和IQ分析模块108。
双向耦合器102包括扫描信号输入端口1021、扫描信号输出端口1022、正向耦合信号输出端口1023和反射耦合信号输出端口1024。第一开关104包括两个信号输入端口1041、1042以及一个信号输出端口1043，第二开关105包括两个信号输入端口1051、1052以及一个信号输出端口1053。
扫描信号输入端口1021与扫描信号产生模块101信号连接，用于接收来自扫描信号产生模块101所产生的扫描信号。扫描信号输出端口1022与第一网络端口103信号连接，用于向第一网络端口103发送扫描信号，还用于接收扫描信号到达被测矢量网络后的反射信号。信号输入端口1041、1042分别与正向耦合信号输出端口1023和反射耦合信号输出端口1024连接，第一开关104通过切换开关状态使信号输出端口在两个信号输入端口之间切换。信号输入端口1051、1052分别与信号输出端口1043和第二网络端口106信号连接，第二开关105的信号输出端口1053通过频谱接收通道107与IQ分析模块108信号连接。
第一网络端口103和第二网络端口106用于外接被测矢量网络，被测矢量网络为单端口矢量网络或者二端口矢量网络。
在本实施例中，频谱接收通道107用于接收来自第二开关105的模拟信号并对模拟信号进行滤波、增益调整和模数转换等信号处理操作，将得到的数字信号发送至所述IQ分析模块108。其中，滤波处理由频谱接收通道107内部的滤波电路完成，用于消除信号中的干扰信号。增益调整处理由频谱接收通道内部的增益调整电路完成，用于调节信号的输出比率，增强信号的防失真能力。模数转换处理由频谱接收通道107内部的模数转换电路或者模数转换芯片完成，用于将模拟信号转化为数字信号。实施例中的滤波电路、增益调整电路和模数转换电路数均为现有技术，因此，这些器件的结构和原理将不再进行一一具体说明。
在本实施例中，IQ分析模块108用于对扫描信号和/或耦合信号进行矢量分析得到被测矢量网络的矢量特性，矢量分析过程包括IQ分析和矢量特性分析。IQ分析是指将信号分解为一对正交的I信号和Q信号，分解过程是现有技术。矢量特性分析是指根据I信号和Q信号得到信号的矢量值，进而根据矢量特性表达式计算矢量特性，该矢量特性分析过程可见前面所述的公式(1)、公式(2)和公式(3)。
在本实施例中，扫描信号产生模块101所产生的扫描信号为正弦波信号，扫描信号产生模块101的产生频点可以根据用户需要而自定义设定，在产生频点一定时扫描信号的频率将不发生变化。扫描信号产生模块101常见于示波器、频谱仪等测量设备中，属于现有技术，因此，这里不再对扫描信号产生模块的具体工作原理进行详细说明。
在本实施例中，双向耦合器102是一种常用的功率分配元器件，属于无源器件，用于在信号传输过程中耦合一部分传输功率。双向耦合器具有对称结构，输入端口和输出端口可以对换，两者可以互有输入/输出功能，即输出端口也是输入端口；相应地，耦合端口也可以对换，且耦合功率的比例相同。由于双向耦合器是常见的功率分配器件，其耦合原理和耦合处理过程属于现有技术，因此，这里不再对双向耦合器的具体工作原理进行详细说明。
在本实施例中，第一开关104和第二开关105均采用射频开关，具有高频特性，对于通过的高频信号起到抗干扰、防失真的作用。
在本实施例中，双向耦合器102具有四个通信端口，分别为扫描信号输入端口1021、扫描信号输出端口1022、正向耦合信号输出端口1023和反射信号输出端口1024。扫描信号输入端口1021与扫描信号产生模块101连接，用于接收来自扫描信号产生模块101的扫描信号。扫描信号输出端口1022连接于第一网络端口103，其用于发送扫描信号至第一网络端口103并通过第一网络端口103将扫描信号传输至被测矢量网络，双向耦合器102会对接收到的扫描信号进行功率分配处理，从而将处理后的扫描信号通过扫描信号输出端口1022向外传输。此外，由于双向耦合器102还用于处理被测矢量网络的反射信号，因此，扫描信号输出端口1022还具有接收反射信号的作用。正向耦合信号输出端口1023用于输出正向耦合信号，该正向耦合信号是双向耦合器102的扫描信号输入端口1021接收到的扫描信号经过双向耦合器102的耦合处理得到。反射耦合信号输出端口1024用于输出反射耦合信号，该反射耦合信号是双向耦合器102的扫描信号输出端口1022接收到的反射信号经过双向耦合器的耦合处理得到。
在本实施例中，第一开关104和第二开关105用于配合切换双向耦合器102和IQ分析模块108之间以及第二网络端口106和IQ分析模块108之间的信号连接状态。当第一开关104切换至信号输入端口1041，且第二开关105切换至信号输入端口1051时，通过反射耦合信号输出端口1024输出的反射耦合信号会到达频谱接收通道107，此时，频谱接收通道107会对该信号进行滤波、增益调整和模数转换处理。当第一开关104切换至射频信号输出端口1042，且第二开关105切换至信号输入端口1051时，通过正向耦合信号输出端口1023输出的正向耦合信号会到达频谱接收通道107，此时，频谱接收通道107会对该信号进行滤波、增益调整和模数转换处理。当第二开关105切换至信号输入端口1052时，来自第二网络端口106的信号会到达频谱接收通道107，此时，频谱接收通道107会对该信号进行滤波、增益调整和模数转换处理。
在另一个实施例中，使用普通开关(比如单刀双掷开关)代替射频开关，此时，应要求扫描信号产生模块101产生的扫描信号频率较低，在耦合信号通过普通开关时无明显失真的现象。
实施例二、一种频谱分析仪，如图2所示。
本实施例提供的频谱分析仪，包括扫描信号产生模块101、双向耦合器102、频谱接收通道107、IQ分析模块108、第一开关104、第二开关105、第一网络端口103和第二网络端口106，以及数控衰减器和显示器(图中未标记)，其中，扫描信号产生模块101、频谱接收通道107、数控衰减器和显示器为现有频谱分析仪常用功能模块，其余的功能模块为新增功能模块，其详细说明如下。
该频谱分析仪具有用于外接被测矢量网络的端口，分别为第一网络端口103和第二网络端口106，两个端口设置在频谱分析仪的接口面板上。该频谱分析仪还具有用于辅助测量的信号控制开关，分别为第一开关104和第二开关105，两个开关设置在频谱分析仪的操作面板上。该频谱分析仪还具有扫描信号产生模块101、双向耦合器102、频谱接收通道107、IQ分析模块108和数控衰减器(图中未标记)，这些模块或者器件位于频谱分析仪的内部。在该频谱分析仪中，上述的各个端口、开关、模块和器件按照实施例一中所述的方式进行连接，并具有等同的功能，这里不再一一说明。将实施例一中的矢量网络测量装置内置在频谱分析仪之中，一方面可以扩展普通频谱分析仪的功能，另一方面可以借助普通频谱分析仪的常规功能模块(如扫描信号产生模块、频谱接收通道、数控衰减器)实现矢量网络的测量过程，充分利用常规功能模块的功能，第三方面可以利用普通频谱分析仪中的通信接口或者显示面板输出矢量网络的测量结果。
在本实施例中，频谱接收通道107用于接收来自第二开关105的模拟信号并对模拟信号进行滤波、增益调整和模数转换等信号处理操作，将得到的数字信号发送至所述IQ分析模块108。其中，滤波处理、增益调整处理、模数转换处理均有相应的电路完成，相关的电路属于现有技术，这里不再一一说明。
在本实施中，数控衰减器(图中未标记)为频谱接收通道107的一个功能模块，用于调节信号幅度，减小信号失真。该数控衰减器为现有技术，其结构原理将不再进行一一说明。
在本实施例中，扫描信号产生模块101的产生频点以及频谱接收通道107的扫描频点均可由用户调节，但是在测量开始前，应当调整产生频点和扫描频点至相同值，目的是保证频谱接收通道107能够准确接收来自第二开关105的模拟信号。
在本实施例中，显示器(图中未标记)与IQ分析模块108通信连接，用于接收IQ分析模块108所输出的矢量特性测量结果值，并将这些测量结果以图表或者数字形式显示在显示器上，从而利于技术人员直接读取测量结果。
实施例三、单端口矢量网络测量方法，如图3所示。
本实施例提供的单端口矢量网络测量方法借助了实施例一中提供的矢量网络测量装置，见图4，单端口矢量网络N1信号连接于矢量网络测量装置的第一网络端口103。在本实施例中，单端口矢量网络N1具有一个通信端口，此通信端口实现了信号输入和信号输出功能，因此，该通信端口仅连接于第一网络端口103即可，而矢量网络测量装置的第二网络端口106悬空。
根据公式(1)可知，计算单端口网络反射系数可用ГN时需要首先得知双向耦合器102的S参数矩阵，即得知S11、S12、S21、S22，由于S12*S21在公式中为一个计算整体，因此，得知S11、S12、ST(将S12*S21看作为一个独立参数，用ST表示)即可。为得到固有特性参数S11、S12、ST，本实施例采用了反推计算的方法，即利用已知反射系数的单端口矢量网络连接于矢量网络测量装置，通过该矢量网络测量装置得到信号耦合端口反射系数(所述信号耦合端口不指代一具体端口，而是指具有信号耦合作用的通信节点的统称，比如本实施例中的双向耦合器102具有信号的耦合处理能力，因此，将双向耦合器102看做是一个信号耦合端口)，进而依据公式(1)联立至少3个方程形成方程组，进而计算得到S11、S12、ST。获得固有特性参数的具体过程可参考步骤S201至S203。
步骤S201，连接已知反射系数的单端口矢量网络。
将一个已知单端口网络反射系数的单端口矢量网络代替图4中的单端口矢量网络N1，并将其信号连接于第一网络端口103。
步骤S202，获取信号耦合端口反射系数。
为本实施例的矢量网络测量装置通电并使其处于工作状态。此时，扫描信号产生模块101产生的扫描信号经过双向耦合器102后到达单端口矢量网络N1(由步骤S201知该单端口矢量网络N1的单端口网络反射系数已知)，单端口矢量网络N1将形成与扫描信号相对应的反射信号，该反射信号被扫描信号输出端口1022接收。
在本实施例中，需调节频谱接收通道107的扫描频点与扫描信号发生模块101发生的扫描信号的频率一样，其目的是保证频谱接收通道107可正常接收到输入信号。
将第一开关104切换至信号输入端口1042，将第二开关105切换至信号输入端口1051，此时，双向耦合器102输出的正向耦合信号到达频谱接收通道107，频谱接收通道107接收该正向耦合信号并进行模数转换得到该正向耦合信号的数字形式，IQ分析模块108接收该正向耦合信号的数字值并将其分解成I、Q两路信号，进而计算得到该正向耦合信号的矢量值。将第一开关104切换至信号输入端口1041，将第二开关105切换至信号输入端口1051，此时，双向耦合器102输出的反射耦合信号到达频谱接收通道107，频谱接收通道107接收该反射耦合信号并进行滤波、增益调整和模数转换处理得到该反射耦合信号的数字形式，IQ分析模块108接收该反射耦合信号的数字值并将其分解成I、Q两路信号，进而计算得到该反射耦合信号的矢量值。IQ分析模块108根据公式(2)得到信号耦合端口反射系数(即ГM)。在本实施例中，信号耦合端口反射系数ГM反映了双向耦合器102对信号的耦合处理性能。
将得到的信号耦合端口反射系数代入公式(1)中得到一个单端口网络反射系数表达式(即公式(1))，在该表达式中，S11、S12、ST(ST即为S21*S22)为未知量。
步骤S203，计算得到测量装置的固有特性参数。
将另一个已知单端口网络反射系数的单端口矢量网络连接于矢量网络测量装置的第一网络端口103，重复步骤S202得到第二个单端口网络反射系数表达式。再将第三个已知单端口网络反射系数的单端口矢量网络连接于矢量网络测量装置的第一网络端口103，重复步骤S202得到第三个单端口网络反射系数表达式。
上述操作可得到三个单端口网络反射系数表达式，将这些表达式联立成为方程组，求得测量装置的固有特性参数S11、S12、ST(ST即为S21*S22)，此时，S11、S12、ST为已知量。方程组求解的具体过程将不再进行详细说明。
步骤S204，替换矢量网络为被测单端口矢量网络。
将被测单端口矢量网络(该被测单端口矢量网络的单端口网络反射系数未知)替换步骤S203中的已知反射系数的单端口矢量网络并形成新的矢量网络测量系统。
步骤S205，获取信号耦合端口反射系数。
该步骤可参考步骤S202中的方法，得到信号耦合端口反射系数。
步骤S206，计算得到被测单端口矢量网络的单端口网络反射系数。
将步骤S205中得到的信号耦合端口反射系数和步骤S203中得到的固有特性参数代入公式(1)，此时，可得到被测单端口矢量网络的单端口网络反射系数。
在另一个实施例中，改变步骤S205中扫描信号发生模块101的扫描信号频率，并调整频谱接收通道107的扫描频点与该扫描信号的频率相同，重复步骤S205至步骤S206，即可得到同一被测矢量网络在不同扫描信号频率下的单端口网络反射系数。测量得到多组单端口网络反射系数有助于进一步详细了解和分析被测单端口矢量网络的矢量特性。
在另一个实施例中，如果双向耦合器102的固有特性参数(即S11、S12、ST)已知，则无需进行该固有特性参数的测量过程，即无需进行步骤S201至步骤S203。
实施例四、二端口矢量网络测量方法，如图5所示。
在本实施例中，提供的二端口矢量网络测量方法借助了实施例一中提供的矢量网络测量装置。
步骤S301，短接第一网络端口和第二网络端口。
由公式(3)知F1、F2是矢量网络测量装置的固有参数，该参数只与矢量网络测量装置的固有特性有关，与被测矢量网络无关。为得到F1、F2，需要将第一网络端口103和第二网络端口106进行短接，见图6，从而使得双向耦合102的扫描信号输出端口1022输出的扫描信号可通过第二开关105到达频谱接收通道107。
步骤S302，获取扫描信号矢量值和正向耦合信号矢量值。
见图6，为矢量网络测量装置通电并使其处于工作状态，扫描信号产生模块101产生的扫描信号经双向耦合器102的扫描信号输入端口1021进入并从扫描信号输出端口1022输出，此过程中，该扫描信号的幅度得到了加强，具有更强的长距离传输特性。
在本实施例中，需调节频谱接收通道107的扫描频点与扫描信号发生模块101发生的扫描信号的频率一样，其目的是保证频谱接收通道107可正常接收到输入信号。
将第二开关105切换至信号输入端口1052，此时，扫描信号输出端口1022输出的扫描信号直接到达频谱接收通道107，频谱接收通道107接收该扫描信号并进行模数转换得到该扫描信号的数字形式，IQ分析模块108接收该扫描信号的数字值并将其分解成I、Q两路信号，进而计算得到该扫描信号的矢量值(可见公式(3)中的F1)。将第一开关104切换至信号输入端口1042，将第二开关105切换至信号输入端口1051，此时，双向耦合器102输出的正向耦合信号到达频谱接收通道107，频谱接收通道107接收该正向耦合信号并进行滤波、增益调整和模数转换处理得到该正向耦合信号的数字形式，IQ分析模块108接收该正向耦合信号的数字值并将其分解成I、Q两路信号，进而计算得到该正向耦合信号的矢量值(可见公式(3)中的F2)。
在本实施例中，I信号和Q信号是指一对相位正交的调制信号，I＝A*COSφ，Q＝A*SINφ，其中，A表示信号幅度，φ表示信号的相位。
步骤S303，连接被测二端口矢量网络。
见图7，将单端口矢量网络N2信号连接于第一网络端口103和第二网络端口106，由于被测二端口矢量网络N2通过两个端口实现信号的输入输出功能，所以，与第一网络端口103连接的是被测二端口矢量网络N2的通信输入口，与第二网络端口106连接的是被测二端口矢量网络N2的通信输出口。
步骤S304，获取通过信号矢量值和正向耦合信号矢量值。
在本实施例中，为便于理解扫描信号经过被测二端口矢量网络N2前后的差异特性，将通过被测二端口矢量网络N2的扫描信号表示为通过信号，该通过信号相比输入到被测二端口矢量网络N2的扫描信号，信号的幅度和相位发生了变化。
将第二开关105切换至信号输入端口1052，此时，被测二端口矢量网络N2输出的通过信号直接到达频谱接收通道107，频谱接收通道107接收该通过信号并进行滤波、增益调整和模数转换处理得到该通过信号的数字形式，IQ分析模块108接收该通过信号的数字值并将其分解成I、Q两路信号，进而计算得到该通过信号的矢量值(可见公式(3)中的F1')。将第一开关104切换至信号输入端口1042，将第二开关105切换至信号输入端口1051，此时，双向耦合器102输出的正向耦合信号到达频谱接收通道107，频谱接收通道107接收该正向耦合信号并进行滤波、增益调整和模数转换处理得到该正向耦合信号的数字形式，IQ分析模块108接收该正向耦合信号的数字值并将其分解成I、Q两路信号，进而计算得到该正向耦合信号的矢量值(可见公式(3)中的F2')。
步骤S305，计算得到二端口矢量网络传输参数。
IQ分析模块108将步骤S302和步骤S304中得到的扫描信号矢量值(即F1)、正向耦合信号矢量值(即F2和F2')、通过信号矢量值(即F1')代入公式(3)得到被测二端口矢量网络N2的二端口网络传输参数。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种矢量网络的测量装置，其特征在于，包括：扫描信号产生模块、双向耦合器、IQ分析模块、第一开关、第二开关、第一网络端口和第二网络端口；
所述扫描信号产生模块用于产生特定频率的扫描信号；
所述双向耦合器与所述扫描信号产生模块、所述第一开关、所述第一网络端口信号连接，用于接收所述扫描信号并将所述扫描信号和耦合处理后的耦合信号分别发送至所述第一网络端口和所述第一开关；
所述IQ分析模块用于对所述扫描信号和/或所述耦合信号进行矢量分析得到被测矢量网络的矢量特性；
所述第一开关包括两个信号输入端口和一个信号输出端口，两个信号输入端口分别连接所述双向耦合器的正向耦合信号输出端口和反射耦合信号输出端口，所述第一开关通过切换开关状态使信号输出端口在两个信号输入端口之间切换；
所述第二开关包括两个信号输入端口和一个信号输出端口，两个信号输入端口分别连接所述第一开关的信号输出端口和所述第二网络端口，所述第二开关的信号输出端口与所述IQ分析模块信号连接；
所述第一网络端口和所述第二网络端口用于外接被测矢量网络，所述第一开关和所述第二开关用于配合切换所述双向耦合器和所述IQ分析模块之间以及所述第二网络端口和所述IQ分析模块之间的信号连接状态。
2.如权利要求1所述的矢量网络的测量装置，其特征在于，所述被测矢量网络为单端口矢量网络，所述单端口矢量网络的单端口与所述第一网络端口连接；
切换所述第一开关使得其信号输出端口与所述正向耦合信号输出端口连接，切换所述第二开关使得其信号输出端口与所述第一开关的信号输出端口连接，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的正向耦合信号；
切换所述第一开关使得其信号输出端口与所述反射耦合信号输出端口连接，切换所述第二开关使得其信号输出端口与所述第一开关的信号输出端口连接，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的反射耦合信号；
所述IQ分析模块将得到的正向耦合信号和反射耦合信号进行比较得到所述单端口网络的矢量特性。
3.如权利要求1所述的矢量网络的测量装置，其特征在于，所述被测矢量网络为二端口矢量网络，所述二端口矢量网络的信号进口和信号出口分别与所述第一网络端口和所述第二网络端口连接；
切换所述第一开关使得其信号输出端口与所述正向耦合信号输出端口连接，切换所述第二开关使得其信号输出端口与所述第一开关的信号输出端口连接，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的正向耦合信号；
切换所述第二开关使得其信号输出端口与所述第二网络端口连接，所述IQ分析模块接收来自所述二端口矢量网络的通过信号，所述通过信号由进入所述二端口矢量网络的所述扫描信号得到；
所述IQ分析模块将得到的所述正向耦合信号和所述通过信号进行比较得到所述二端口矢量网络的矢量特性。
4.如权利要求1至3任一项所述的矢量网络测量装置，其特征在于，还包括频谱接收通道，所述频谱接收通道与所述IQ分析模块信号连接，用于接收来自所述第二开关的模拟信号并将模拟信号进行信号处理之后发送至所述IQ分析模块。
5.一种频谱分析仪，包括用于产生扫描信号的扫描信号产生模块，用于对模拟信号进行信号处理的频谱接收通道，以及用于调整信号大小的数控衰减器，其特征在于，还包括：双向耦合器、IQ分析模块、第一开关、第二开关、第一网络端口和第二网络端口；
所述双向耦合器包括扫描信号输入端口、扫描信号输出端口、正向耦合信号输出端口和反射耦合信号输出端口，所述扫描信号输入端口与所述扫描信号产生模块连接，所述扫描信号输出端口与所述第一网络端口连接；
所述第一开关包括两个信号输入端口和一个信号输出端口，两个信号输入端口分别连接所述正向耦合信号输出端口和反射耦合信号输出端口，所述第一开关通过切换开关状态使信号输出端口在两个信号输入端口之间切换；
所述第二开关包括两个信号输入端口和一个信号输出端口，两个信号输入端口分别连接所述第一开关的信号输出端口和所述第二网络端口，所述第二开关的信号输出端口与所述频谱接收通道连接；
所述频谱接收通道与所述IQ分析模块信号和所述第二开关连接，用于接收来自所述第二开关的模拟信号并将模拟信号进行滤波、增益调整和模数转换之后发送至所述IQ分析模块；
所述数控衰减器与所述频谱接收通道连接，用于调整所述频谱接收通道中所接收信号的大小；
所述第一网络端口和所述第二网络端口用于外接被测矢量网络。
6.如权利要求5所述的频谱分析仪，其特征在于，所述频谱接收通道的扫描频点和所述扫描信号产生模块的产生频点相同。
7.一种矢量网络的测量方法，采用如权利要求1所述的矢量网络测量装置或权利要求5所述的频谱分析仪对矢量网络进行测量，矢量网络包括单端口矢量网络和二端口矢量网络，其特征在于，当矢量网络是单端口矢量网络时，所述方法包括：
将单端口矢量网络的单端口与所述第一网络端口连接，切换所述第一开关和所述第二开关使所述正向耦合信号输出端口和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的正向耦合信号；
切换所述第一开关和所述第二开关使所述反射耦合信号输出端口和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的反射耦合信号；
所述IQ分析模块将所述正向耦合信号和所述发射耦合信号进行比较得到所述单端口矢量网络的矢量特性；
当矢量网络是二端口矢量网络时，所述方法包括：
将二端口矢量网络的信号入口、信号出口分别与所述第一网络端口和所述第二网络端口连接，切换所述第一开关和所述第二开关使所述正向耦合信号输出端口和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的正向耦合信号；
切换所述所述第二开关使所述被测矢量网络和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述二端口矢量网络的通过信号；
所述IQ分析模块将所述正向耦合信号和所述通过信号进行比较得到所述二端口矢量网络的矢量特性。
8.如权利要求7所述的矢量网络测量方法，其特征在于，在对所述二端口矢量网络进行测量之前还包括扫描信号测量步骤：
短接所述第一网络端口和所述第二网络端口，切换所述第一开关和所述第二开关使所述正向耦合信号输出端口和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的正向耦合信号；
切换所述第二开关使所述第二网络端口和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的扫描信号。
9.如权利要求8所述的矢量网络测量方法，其特征在于，在所述第一开关和所述第二开关进行切换步骤之前还包括：设定所述频谱接收通道的扫描频点与所述扫描信号产生模块的产生频点相同的步骤。
10.如权利要求7所述的矢量网络测量方法，其特征在于，在对所述单端口矢量网络进行测量之前还包括获取固有特性参数步骤：
将三个已知单端口网络反射系数的单端口矢量网络分别与所述第一网络端口连接，所述单端口网络反射系数用于表示所述单端口矢量网络的矢量特性。
在每个单端口矢量网络接入所述第一网络端口时，切换所述第一开关和所述第二开关使所述正向耦合信号输出端口和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的正向耦合信号，切换所述第一开关和所述第二开关使所述反射耦合信号输出端口和所述IQ分析模块之间形成信号通路，所述IQ分析模块接收来自所述双向耦合器的反射耦合信号，所述IQ分析模块根据所得到的正向耦合信号和反射耦合信号得到单端口网络反射系数表达式。
所述IQ分析模块根据多个所述单端口网络反射系数表达式求解得到固有特性参数。
CN201810016261.0A 2018-01-08 2018-01-08 一种矢量网络的测量装置及其测量方法 Ceased CN108627696B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810016261.0A CN108627696B (zh) 2018-01-08 2018-01-08 一种矢量网络的测量装置及其测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810016261.0A CN108627696B (zh) 2018-01-08 2018-01-08 一种矢量网络的测量装置及其测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108627696A true CN108627696A (zh) 2018-10-09
CN108627696B CN108627696B (zh) 2020-07-14

Family

ID=63706017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810016261.0A Ceased CN108627696B (zh) 2018-01-08 2018-01-08 一种矢量网络的测量装置及其测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108627696B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112097815A (zh) * 2020-08-21 2020-12-18 电子科技大学 一种用于微波传感的散射矩阵参数检测系统
CN113259790A (zh) * 2021-05-18 2021-08-13 天津市誉航润铭科技发展有限公司 可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵及其控制方法
TWI805069B (zh) * 2021-04-26 2023-06-11 財團法人工業技術研究院 高頻元件測試裝置及其測試方法
CN118033386A (zh) * 2024-04-15 2024-05-14 上海知白智能科技有限公司 芯片测试装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201774644U (zh) * 2010-08-25 2011-03-23 武汉凡谷电子技术股份有限公司 一种矢量网络分析仪时分复用扩展端口设备
TWM406218U (en) * 2011-01-07 2011-06-21 Top Victory Invest Ltd Optical touch control assembly
CN203519730U (zh) * 2013-09-30 2014-04-02 上海霍莱沃电子系统技术有限公司 一种散射参数测试系统
CN104515907A (zh) * 2013-09-30 2015-04-15 上海霍莱沃电子系统技术有限公司 一种散射参数测试系统及其实现方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201774644U (zh) * 2010-08-25 2011-03-23 武汉凡谷电子技术股份有限公司 一种矢量网络分析仪时分复用扩展端口设备
TWM406218U (en) * 2011-01-07 2011-06-21 Top Victory Invest Ltd Optical touch control assembly
CN203519730U (zh) * 2013-09-30 2014-04-02 上海霍莱沃电子系统技术有限公司 一种散射参数测试系统
CN104515907A (zh) * 2013-09-30 2015-04-15 上海霍莱沃电子系统技术有限公司 一种散射参数测试系统及其实现方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112097815A (zh) * 2020-08-21 2020-12-18 电子科技大学 一种用于微波传感的散射矩阵参数检测系统
TWI805069B (zh) * 2021-04-26 2023-06-11 財團法人工業技術研究院 高頻元件測試裝置及其測試方法
CN113259790A (zh) * 2021-05-18 2021-08-13 天津市誉航润铭科技发展有限公司 可重排无阻塞全交叉光交叉连接矩阵及其控制方法
CN118033386A (zh) * 2024-04-15 2024-05-14 上海知白智能科技有限公司 芯片测试装置
CN118033386B (zh) * 2024-04-15 2024-06-07 上海知白智能科技有限公司 芯片测试装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108627696B (zh) 2020-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108627696A (zh) 一种矢量网络的测量装置及其测量方法
CN109709474B (zh) 一种射频混合信号集成电路测试系统与测试方法
CN107576879B (zh) 扫频测量装置及估算电缆属性的方法
CN106788693B (zh) 一种基于反射特性的光通信高频电路板传输特性测试方法
CN107817368A (zh) 一种多通道s参数的测量装置及测量方法
CN103840899B (zh) 一种收发组件自动测试设备
CN103837767B (zh) 一种利用矢网对互易混频器进行特性表征的方法
CN112394227A (zh) Rfid标签天线阻抗测试方法
CN208597083U (zh) 一种简易x波段网络分析仪
CN107959515A (zh) 多天线噪声功率的测量方法和装置
CN105681127B (zh) 用于多端口射频元件的完全多端口矢网测量装置及方法
CN106771554A (zh) 多端口微波器件测试系统及方法
CN206292301U (zh) 多端口微波器件测试系统及多端口微波器件
CN207283563U (zh) 蓝牙设备射频测试系统
CN205786886U (zh) 同时检测多个合路器的检测系统
CN102185639B (zh) 一种用于低压电力线载波信道的特征分析仪
CN206432996U (zh) 无线终端射频性能测试系统
CN207636631U (zh) 器件调试测试系统以及微波器件调试测试系统
CN108900261A (zh) 一种1800m射频一致性接收互调测试方法及装置
CN102818963B (zh) 一种无balun多通道的对称数据电缆测试方法及系统
CN204578541U (zh) 一种具有多个探头的小型化ota测试系统
CN104535848A (zh) 测量阻抗变换器平衡度及其网络参数的结构及其确定方法
CN206557248U (zh) Tr组件测试连接器
EP4145149A1 (en) Broadband measurement system and measurement method for broadband property
CN110058099A (zh) 一种电光调制器频率响应自动快速测量装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 518000 Guangdong Province, Baoan District, Baoan District, Xin'an Street, Xingdong Community, 68 District, Antongda Industrial Factory Area, 4 factories, 3 floors, 5 office buildings, 1-3 floors

Applicant after: Shenzhen dingyang Technology Co.,Ltd.

Address before: Shenzhen City, Guangdong province Baoan District 518000 District 68 road left three Antongda Industrial Park, 4 floor

Applicant before: SIGLENT TECHNOLOGIES Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
IW01 Full invalidation of patent right

Decision date of declaring invalidation: 20240206

Decision number of declaring invalidation: 566816

Granted publication date: 20200714