CN109239466B - 一种基于经典鬼成像的网络测试系统 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/28—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response

Abstract

本发明提供了一种基于经典“鬼”成像的网络测试系统，在测量有非线性器件干扰的元器件的频响时也有较好的效果，并且成本低。本发明提出的系统，采用“鬼”成像(关联成像)的原理，并运用压缩感知算法，最终得到待测元件的频率特性曲线。相比于传统网络测试系统所基于的矢量网络分析仪，本发明系统基于压缩感知算法能有效的减少检测次数，并且降低了设备成本，在测量有非线性器件干扰的元器件的频响时也有较好的效果。

Description

一种基于经典鬼成像的网络测试系统
技术领域
本发明属于网络测试技术领域，尤其涉及一种基于经典“鬼”成像的网络测试系统。
背景技术
现有的网络测试系统主要是基于矢量网络分析仪进行网络测试，矢量网络分析仪是一种功能强大的网络测试仪器，正确使用时，可以达到极高的精度。它的应用也十分广泛，在很多行业都不可或缺，尤其在测量无线射频(RF)元件和设备的线性特性方面非常有用。
但是现有的矢量网络分析仪在应用过程也存在很多的不足：在对电子元器件进行测量时，如果有非线性器件的干扰，矢量网络分析仪得到的结果将是不可信的。因为在非线性器件的影响下，会改变通过电信号的功率大小，从而影响最终的成像结果。除此之外矢量网络分析仪的价格也十分的高，这些原因都使得矢量网络分析仪不能很好的用于测量有非线性器件干扰的元器件的频响，因此急需一种在测量有非线性器件干扰的元器件的频响时也有较好的效果的低成本网络测试系统。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于经典“鬼”成像的网络测试系统，在测量有非线性器件干扰的元器件的频响时也有较好的效果，并且成本低。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明的一种基于经典“鬼”成像的网络测试系统，对待测元件进行测试，其特征在于，包括计算机控制系统、噪声发射装置以及示波器；
所述噪声发射装置用于发出两路相同的不间断的随机噪声信号，一路直接输出到示波器的输入端，另一路经过待测元件输出到示波器的另一个输入端；所述示波器与所述计算机控制系统连接；
所述示波器用于测出经过待测元件后的波形以及未经过待测元件的波形，并反馈给所述计算机控制系统；
所述计算机控制系统根据压缩感知算法对接收到的两个波形进行计算，得到待测元件的频率响应。
其中，所述噪声发射装置为函数发生器，或者是串联的噪声源和功分器；
其中，噪声源的输出端与功分器的输入端相连，功分器的一个输出端直接与示波器的一个输入端相连，功分器的另一个输出端经待测元件接示波器的另一个输入端。
其中，所述噪声发射装置与待测元件之间或/和待测元件与示波器之间没有射频线缆。
有益效果：
本发明提出的系统，采用“鬼”成像(关联成像)的原理，并运用压缩感知算法，最终得到待测元件的频率特性曲线。相比于传统网络测试系统所基于的矢量网络分析仪，本发明系统基于压缩感知算法能有效的减少检测次数，并且降低了设备成本，在测量有非线性器件干扰的元器件的频响时也有较好的效果。
附图说明
图1为本发明实施例1的网络测试系统示意图；
图2为本发明实施例2的网络测试系统示意图；
其中，1-计算机控制系统，2-函数发生器，3-示波器，4-待测元件，5-噪声源，6-功分器
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供一种基于经典“鬼”成像的网络测试系统，运用鬼成像的原理，使用函数发生器产生噪声信号，并用示波器接收检测信号，最后在处理结果时使用压缩感知的原理得到待测元件的频率特性曲线。
现在的鬼成像技术是以量子光学为基础，具有许多传统成像所没有的优点，广泛应用于不同光信号的成像系统之中。经典鬼成像系统由两条光路(物臂和参考臂)组成，在物臂中透射过物体的总的光强值由一个不具有空间分辨能力的桶探测器收集，而在参考臂中，光路上没有物体，光信号直接被探测器接收，得到光场的强度分布信息。在这两条光路中任一条光路都不具有完整的物体信息，但利用两个光场之间的强度关联性可以重构出物体图像。压缩感知技术，又称压缩采样，是一种新的采样理论——通过随机采样，用小于奈奎斯特采样条件下得到的较少数据，然后通过重建算法完美的重建信号，同时它还可以减少数据的冗余。本发明中将经典鬼成像的原理应用到电信号中，来得到待测元件频域信息。与传统经典鬼成像相比，本发明主要是利用的是电信号而不再是光信号，得到的主要是待测元件的频域信息而不再是空间域信息。与传统经典鬼成像的系统类似，在物臂中流过待测元件的信号被示波器收集并据此计算出相应的功率值存储下来，而在参考臂中，电路上没有元件，电信号直接被探测器接收，得到电信号随时间的强度分布信息。最终通过由参考臂得到的电信号信息和从物臂经过待测元件得到的功率信息的相关性，得到待测元件的频域信息。
压缩感知技术，又称压缩采样，是一种新的采样理论——通过随机采样，用小于奈奎斯特采样条件下得到的较少数据，然后通过重建算法完美的重建信号。传统网络分析仪的信号源通常是频率扫描源或是功率扫描源，为了的到待测元件频率响应曲线，通常需要信号源在一定的频段进行扫频输出，根据不同的频率的输入测得待测元件的输出，最后得到待测元件的频率响应曲线。而本发明运用压缩感知理论，信号源采用在频域上随机的信号输出，相比于传统的扫频输入，使用压缩感知技术能在每次测量时得到关于待测元件更多的频率信息，因而本发明能大大减少测量次数。
实施例1：
本实施例网络测试系统示意图如图1所示，整个系统包括计算机控制系统1、，对待测元件4的频率响应进行测量。所述示波器3与所述计算机控制系统1连接，所述函数发生器2的一个输出端直接与所述示波器3的一个输入端相连，所述函数发生器2的另一个输出端与待测元件4的输入端连接，所述示波器3的另一个输入端与所述待测元件4的输出端连接。在测量开始时，首先对示波器3和函数发生器2进行初始化。初始化完成后，由函数发生器2发出不间断的随机噪声信号，随机噪声信号一路通过待测元件4，最终被示波器3的输入端接收到并测出其经过待测元件4后的波形，另一路则直接由示波器3接收得到未经过待测元件4的波形。上述步骤不断循环，最终得到多组通过待测元件4和未通过待测元件4的波形信号。通过这些信息，根据压缩感知的原理，通过软件计算，最终得到待测元件4的频率响应。其中，压缩感知算法也可用其它处理线性方程组问题的算法代替。
因为电磁波的传播不依靠介质，本发明中待测元件前后的射频线缆可以省略，本发明网络测试系统能够以一种远程探测的方式工作，即采用无线传输电磁波时，函数发生器2到示波器3之间的所有线都不再需要，只需保留计算机控制系统1和示波器3之间的线缆。
实施例2：
本实施例网络测试系统示意图如图2所示，整个系统与实施例1的区别是采用串联的噪声源5以及功分器6代替函数发生器2，对待测元件4的频率响应进行测量，其余部分相同。示波器3与计算机控制系统1连接，噪声源5的输出端与功分器6的输入端相连，功分器的一个输出端直接与示波器3的一个输入端相连，功分器6的另一个输出端与待测元件4的输入端连接，示波器3的另一个输入端与待测元件4的输出端连接。在测量开始时，首先对示波器3进行初始化。在初始化完成后，由噪声源5发出不间断的随机噪声信号，随机噪声信号一路通过待测元件4，最终被示波器3的输入端接收到并测出其经过待测元件4后的波形，另一路则直接由示波器3接收得到未经过待测元件4的波形。上述步骤不断循环，最终得到多组通过待测元件4和未通过待测元件4的波形信号。通过这些信息的相关性，根据压缩感知的原理，进行软件计算，最终得到待测元件4的频率响应。与实施例1相同，压缩感知算法也可用其它处理线性方程组问题的算法代替。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于经典鬼成像的网络测试系统，对待测元件(4)进行测试，其特征在于，包括计算机控制系统(1)、噪声发射装置(2)以及示波器(3)；
所述噪声发射装置(2)用于发出两路相同的不间断的随机噪声信号，一路直接输出到示波器(3)的输入端，另一路经过待测元件(4)输出到示波器(3)的另一个输入端；所述示波器(3)与所述计算机控制系统(1)连接；
所述示波器(3)用于测出经过待测元件(4)后的波形以及未经过待测元件(4)的波形，并反馈给所述计算机控制系统(1)；
所述计算机控制系统(1)根据压缩感知算法对接收到的两个波形进行计算，得到待测元件(4)的频率响应。
2.如权利要求1所述的一种基于经典鬼成像的网络测试系统，其特征在于，所述噪声发射装置为函数发生器(2)，或者是串联的噪声源(5)和功分器(6)；
其中，噪声源(5)的输出端与功分器(6)的输入端相连，功分器的一个输出端直接与示波器(3)的一个输入端相连，功分器(6)的另一个输出端经待测元件(4)接示波器(3)的另一个输入端。
3.如权利要求1所述的一种基于经典鬼成像的网络测试系统，其特征在于，噪声发射装置(2)与待测元件(4)之间或/和待测元件(4)与示波器(3)之间没有射频线缆。
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