CN109946588A - 脉冲型微波光子矢量网络分析装置及微波器件散射参数测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种脉冲型微波光子矢量网络分析装置，装置包括脉冲激励发生模块，沿该模块的信号输出方向依次是信号加载模块、光采样模块和信号处理模块，所述的信号处理模块的输出端与所述的脉冲激励发生模块与光采样模块的控制端相连；所述的信号加载模块的两个测试端口与待测微波器件的两端相连。本发明利用光采样技术进行宽带检测，突破了传统接收机结构中中频滤波器带宽的限制，缩小了该种方式下的最小可测脉冲宽度，并具有稳定的动态范围。本发明利用光采样技术进行直接接收，抛弃了超外差和/或直接变频接收机结构，有效降低了系统的复杂性、尺寸、功耗等，直接避免了镜像抑制、I/Q平衡、直流失调等问题。本发明利用成熟的商用光电子器件，具有成本较低、实现简单、易于集成的特点。
Description
技术领域
本发明涉及光信息处理技术，特别是一种脉冲型微波光子矢量网络分析装置及微波器件散射参数测量方法。
背景技术
矢量网络分析装置是一种用于精确测量微波元器件散射参数(S参数)的基础仪器，能够精确测得器件在连续波激励下的幅度响应和相位响应。然而，在雷达和通信等领域中，常常使用脉冲信号而非连续波来测试系统的性能和功效，并且许多微波系统和器件在连续波与脉冲激励下所表现出的特征并不相同(Vael P, Rolain Y.Comparison ofcalibrated S-parameters measured under CW and Pulsed RF excitation with aNonLinear Vectorial Network Analyzer[C]// Arftg Conference Digest-Spring.IEEE,2000:1-10.)，如放大器的偏置在不同激励下可能发生变化，并出现过冲、振铃、下垂等情况。对于在脉冲环境的条件下进行设计的微波器件，不能承受连续波信号激励时产生的功耗，同时也缺乏足够的散热能力。因此，使用脉冲信号作为激励，使微波器件处于正常工作状态进行测试，才能得到器件真实的工作特性，以此实现优化设计并提升性能。
根据脉冲信号的不同特性，常用的检测方式可分为宽带检测和窄带检测。当脉冲信号的重复频率较低，脉冲宽度较大时，可以使用宽带检测技术接收信号的主要频谱，该种检测技术具有测试速度快、动态范围稳定等优点，但接收机的带宽限制了最小可测的脉冲宽度。当脉冲信号的重复频率较高，脉冲宽度较小时，可以使用窄带检测技术仅对中心频谱分量进行接收，该种检测技术可以检测的脉冲宽度很小，但动态范围会随占空比的减小而降低。宽带检测和窄带检测结构中均采用外差和/或直接变频的方式来获取高频信号，可检测的脉冲宽度与中频带宽有着直接的关系。(Keysight Technologies,Pulsed-RF S-Parameter Measurements with the PNA Microwave Network Analyzers UsingWideband and Narrowband Detection)
近年来，随着光学技术的蓬勃发展，微波光子学将微波与光子的学科优势相结合，把光学技术应用于微波系统中，利用光学系统特有的低损耗，大带宽的巨大优势进行微波信号的传输和处理，有望突破传统微波测量与信号处理的“电子瓶颈”。目前，多种基于微波光子技术的微波测量和信号处理方案已被提出，如微波无源测向(Pan S,YaoJ.Photonics-Based Broadband Microwave Measurement[J].Journal of LightwaveTechnology,2017, 35(16):3498-3513.)、微波光子滤波器(Qi C,Pei L,Guo L,etal.Microwave photonic filter[J].Journal of Beijing Jiaotong University,2009,33(3):83-87.)、光模数转换(Su F,Wu G,Ye L,et al.Effects of the photonicsampling pulse width and the photodetection bandwidth on the channel responseof photonic ADCs[J].Optics Express,2016,24(2):924.)等。 Frankel M Y等人提出了一种基于外部光电采样的超宽带矢量网络分析装置 (Frankel M Y,Whitaker J F,MourouG A,et al.Ultrahigh-bandwidth vector network analyzer based on externalelectro-optic sampling[J]. Solid-State Electronics,1992,35(3):325-332.)，D.Cooper等人利用光电技术测量了GaAs场效应管的高频散射参数(Cooper D E,Moss SC.Picosecond optoelectronic measurement of the high-frequency scatteringparameters of a GaAs FET[J].Quantum Electronics IEEE Journal of,1986, 22(1):94-100.)，但以上两套方案均使用的是连续波激励，其测量结果并不能真实反映器件在脉冲环境下的特征。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种脉冲型微波光子矢量网络分析装置及微波器件散射参数测量方法，该装置利用光采样技术，实现对脉冲微波信号的直接采样和宽带检测，抛弃了传统的超外差结构和/或直接变频结构，缩减了宽带检测下的最小可测脉冲宽度并具有稳定的动态范围，简化了系统结构，降低了成本和功耗。
本发明的技术解决方案如下：
一种脉冲型微波光子矢量网络分析装置，其特征在于，包括脉冲激励发生模块，沿该模块的信号输出方向依次是信号加载模块、光采样模块和信号处理模块，所述的信号处理模块的输出端与所述的脉冲激励发生模块的控制端相连；所述的信号加载模块的两个测试端口与待测微波器件的两端相连。
所述的脉冲型微波光子矢量网络分析装置，其特征在于，所述的脉冲激励发生模块按一定重复频率产生单频脉冲序列,该单频脉冲序列中每个脉冲的外形为正弦信号，正弦信号的频率以设定的频率分辨率在测量频率范围内扫描，测量频率范围、测量点数、脉冲宽度均由信号处理模块根据用户测量需求设置；单频脉冲信号的时域宽度大于所述的光采样模块中光脉冲序列发生器发出的采样光脉冲序列的周期的2倍；所述的光脉冲序列发生器产生周期性光脉冲序列，单个脉冲时域外形傅里叶变换后的频域带宽必须大于测量微波信号的频率范围。
所述的脉冲型微波光子矢量网络分析装置有两种结构：
所述的脉冲型微波光子矢量网络分析装置之一的具体结构如下：
所述的信号加载模块包括功分器、微波开关、第一定向耦合器和第二定向耦合器；所述的光采样模块包括光脉冲序列发生器、光耦合器、参考支路调制器、第一测试支路调制器、第二测试支路调制器、光电探测模块、电模数转换模块和同步模块；
所述的功分器的输入端与所述的脉冲激励发生模块的输出端相连，该功分器有两个输出端：一个输出端与所述的参考支路调制器的射频输入端相连，另一个输出端与所述的微波开关的输入端相连。该微波开关有两个输出端：第①输出端与第一定向耦合器的输入端相连，该定向耦合器的直通端为所述的信号加载模块的测试端口一，与待测微波器件的一个端口相连，该定向耦合器的耦合端与第一测试支路调制器的射频输入端相连；所述的微波开关的第②输出端与第二定向耦合器的输入端相连，该定向耦合器的直通端为所述的信号加载模块的测试端口二，与待测微波器件的另一个端口相连，该定向耦合器的耦合端与所述的第二测试支路调制器的射频输入端相连；所述的光脉冲序列发生器的输出端与所述的光耦合器的输入端相连，该光耦合器的三个输出端分别与所述的参考支路调制器、第一测试支路调制器和第二测试支路调制器的输入端相连，三路调制器的输出端分别与所述的光电探测模块中的各自所在支路的光电探测器的输入端相连，该光电探测模块中的各光电探测器的输出端分别与所述的电模数转换模块中的各自所在支路的电模数转换器的输入端相连，所述的电模数转换模块在收到脉冲激励信号后开始采样，并在脉冲激励信号结束前停止采样。所述的电模数转换模块的三个输出端均与所述的信号处理模块的输入端相连。所述的同步模块分别与所述的光脉冲序列发生器和电模数转换模块相连，使所述的电模数转换模块的采样率与所述的光脉冲序列发生器输出的光脉冲序列的重复频率相同。
所述的脉冲型微波光子矢量网络分析装置之二的具体结构如下：
所述的信号加载模块包括微波开关、第一功分器、第一定向耦合器、第二功分器和第二定向耦合器；所述的光采样模块包括光脉冲序列发生器、光耦合器、第一参考支路调制器、第一测试支路调制器、第二测试支路调制器、第二参考支路调制器、光电探测模块、电模数转换模块和同步模块；
所述的微波开关的输入端与所述的脉冲激励发生模块的输出端相连，该微波开关有两个输出端，第①输出端与所述的第一功分器的输入端相连，第②输出端与所述的第二功分器的输入端相连。所述的第一功分器有两个输出端，一个输出端与所述的第一参考支路调制器的射频输入端相连，另一个输出端与所述的第一定向耦合器的输入端相连，该定向耦合器有两个输出端，直通端为所述的信号加载模块的测试端口一，与待测微波器件的一端相连，该定向耦合器的耦合端与所述的第一测试支路调制器的射频输入端相连；所述的第二功分器有两个输出端，一个输出端与所述的第二参考支路调制器的射频输入端相连，另一个输出端与所述的第二定向耦合器的输入端相连，该定向耦合器有两个输出端，直通端为所述的信号加载模块的测试端口二，与待测微波器件的另一端相连，该定向耦合器的耦合端与所述的第二测试支路调制器的射频输入端相连；所述的光脉冲序列发生器的输出端与所述的光耦合器的输入端相连，该光耦合器的四个输出端分别与所述的第一参考支路调制器、第一测试支路调制器、第二测试支路调制器和第二参考支路调制器的输入端相连，四路调制器的输出端分别与所述的光电探测模块中的各自所在支路的光电探测器的输入端相连，该光电探测模块中的各光电探测器的输出端分别与所述的电模数转换模块中的各自所在支路的电模数转换器的输入端相连。所述的电模数转换模块在收到脉冲激励信号后开始采样，并在脉冲激励信号结束前停止采样。所述的电模数转换模块的四个输出端均与所述的信号处理模块的输入端相连。所述的同步模块分别与所述的光脉冲序列发生器和电模数转换模块相连，使所述的电模数转换模块的采样率与所述的光脉冲序列发生器输出的光脉冲序列的重复频率相同。
所述的脉冲型微波光子矢量网络分析装置之一对微波器件在脉冲激励下的散射参数的测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将待测微波器件的两个端口分别与所述的信号加载模块的测试端口一和测试端口二相连；
2)通过信号处理模块设定脉冲激励发生模块产生的单频脉冲序列脉冲重复频率为fp、脉冲宽度Tw、频率范围fS～fE和测量点数N；
3)所述的脉冲激励发生模块产生脉冲重复频率为fp、脉冲宽度为Tw的单频脉冲序列，该序列中包含N个脉冲，第k个脉冲中正弦信号的的频率设定为并送入功分器中；
4)所述的功分器将输入的信号分为两路：一路输入所述的光采样模块的参考支路调制器的射频输入端，另一路加载到所述的微波开关的输入端；
5)所述的微波开关切换到第①输出端，将输入信号经所述的第一定向耦合器的直通端加载到待测微波器件的一个端口上，经过待测微波器件透射的信号经所述的第二定向耦合器的耦合端送入所述的第二测试支路调制器的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第一定向耦合器的耦合端送入所述的第一测试支路调制器的射频输入端；
6)所述的光脉冲序列发生器输出的光脉冲序列经所述的光耦合器分成功率相同的三路光脉冲序列，分别作为参考支路、第一测试支路和第二测试支路的采样脉冲序列；所述的参考支路调制器对所述的功分器输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器和第二测试支路调制器分别对经过待测微波器件反射和透射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块、电模数转换模块得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块；
7)所述的信号处理模块根据N个脉冲分别计算N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A11和第一测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ11，得到待测微波器件的散射参数S11：A11exp(jθ11),其中j为虚数单位；
8)所述的信号处理模块根据N个脉冲分别计算N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A21和第二测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ21，得到待测微波器件的散射参数S21：A21exp(jθ21),其中j为虚数单位；
9)将所述的微波开关切换到第②输出端，将输入信号经第二定向耦合器的直通端加载到待测微波器件的另一个端口上，经过待测微波器件透射的的信号经所述的第一定向耦合器的耦合端送入所述的第一测试支路调制器的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第二定向耦合器的耦合端送入所述的第二测试支路调制器的射频输入端；
10)所述的光脉冲序列发生器输出的光脉冲序列经所述的光耦合器分为功率相等的三路光脉冲序列，分别作为参考支路、第一测试支路和第二测试支路的采样脉冲序列；所述的参考支路调制器对所述的功分器输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器和第二测试支路调制器分别对经过待测微波器件透射和反射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块、电模数转换模块得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块；
11)所述的信号处理模块根据N个脉冲分别计算N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A12和第一测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ12，得到待测微波器件的散射参数S12：A12exp(jθ12),其中j为虚数单位；
12)所述的信号处理模块根据N个脉冲分别计算N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A22和第二测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ22，得到待测微波器件的散射参数S22：A22exp(jθ22),其中j为虚数单位；
13)根据已知的校准参数及相应的校准方法对测得的散射参数进行校准，得到准确的散射参数S11、S21、S12和S22。
利用脉冲型微波光子矢量网络分析装置之二对微波器件在脉冲激励下的散射参数的测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将待测微波器件的两个端口分别与所述的信号加载模块的测试端口一和测试端口二相连；
2)通过信号处理模块设定脉冲激励发生模块产生的单频脉冲序列脉冲重复频率为fp、脉冲宽度Tw、频率范围fS～fE和测量点数N；
3)所述的脉冲激励发生模块产生脉冲重复频率为fp、脉冲宽度为Tw的单频脉冲序列，该序列中包含N个脉冲，第k个脉冲中正弦信号的的频率设定为送入所述的微波开关中；
4)所述的微波开关切换到第①输出端，将输入信号送入所述的第一功分器分为两路，一路送入所述的光采样模块的第一参考支路调制器的射频输入端，另一路加载到所述的第一定向耦合器的输入端；
5)所述的第一定向耦合器的直通端将输入信号加载到待测微波器件的一个端口，经过待测微波器件透射的信号经所述的第二定向耦合器的耦合端送入所述的第二测试支路调制器的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第一定向耦合器的耦合端送入所述的第一测试支路调制器的射频输入端；
6)所述的光脉冲序列发生器输出的光脉冲序列经所述的光耦合器分成功率相同的四路光脉冲序列，分别作为第一参考支路、第一测试支路、第二测试支路和第二参考支路的采样脉冲序列；所述的第一参考支路调制器对所述的第一功分器输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器和第二测试支路调制器分别对经过待测微波器件反射和透射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块、电模数转换模块得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块；
7)所述的信号处理模块根据N个脉冲分别计算N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A11和第一测试支路与第一参考测试支路中的微波信号的相位差θ11，得到待测微波器件的散射参数S11：A11exp(jθ11),其中j为虚数单位；
8)所述的信号处理模块根据N个脉冲分别计算N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A21和第二测试支路与第一参考测试支路中的微波信号的相位差θ21，得到待测微波器件的散射参数S21：A21exp(jθ21),其中j为虚数单位；
9)所述的微波开关切换到第②输出端，将输入信号送入所述的第二功分器分为两路，一路送入所述的光采样模块的第二参考支路调制器的射频输入端，另一路加载到所述的第二定向耦合器的输入端；
10)所述的第二定向耦合器的直通端将输入信号加载到待测微波器件的另一个端口，经过待测微波器件透射的信号经所述的第一定向耦合器的耦合端送入所述的第一测试支路调制器的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第二定向耦合器的耦合端送入所述的第二测试支路调制器的射频输入端；
11)所述的光脉冲序列发生器输出的光脉冲序列经所述的光耦合器分成功率相同的四路光脉冲序列，分别作为第一参考支路、第一测试支路、第二测试支路和第二参考支路的采样脉冲序列；所述的第二参考支路调制器对所述的第二功分器输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器和第二测试支路调制器分别对经过待测微波器件透射和反射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块、电模数转换模块得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块；
12)所述的信号处理模块根据N个脉冲分别计算N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A12和第一测试支路与第二参考测试支路中的微波信号的相位差θ12，得到待测微波器件的散射参数S12：A12exp(jθ12),其中j为虚数单位；
13)所述的信号处理模块根据N个脉冲分别计算N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A22和第二测试支路与第二参考测试支路中的微波信号的相位差θ22，得到待测微波器件的散射参数S22：A22exp(jθ22),其中j为虚数单位；
14)根据已知的校准参数及相应的校准方法对测得的散射参数进行校准，得到准确的散射参数S11、S21、S12和S22。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
1)本发明利用光采样技术进行宽带检测，突破了传统接收机结构中中频滤波器带宽的限制，缩小了该种方式下的最小可测脉冲宽度，并具有稳定的动态范围。
2)本发明利用光采样技术进行直接接收，抛弃了超外差和/或直接变频接收机结构，有效降低了系统的复杂性、尺寸、功耗等，直接避免了镜像抑制、I/Q 平衡、直流失调等问题。
3)本发明利用成熟的商用光电子器件，具有成本较低、实现简单、易于集成的特点。
附图说明
图1为本发明脉冲型微波光子矢量网络分析装置的结构示意图。
图2为本发明脉冲型微波光子矢量网络分析装置之一的具体结构示意图。
图3为本发明脉冲型微波光子矢量网络分析装置之二的具体结构示意图。
图4为本发明脉冲型微波光子矢量网络分析装置实施例1的结构示意图。
图5为本发明脉冲型微波光子矢量网络分析装置实施例2的结构示意图。
图6为本发明脉冲型微波光子矢量网络分析装置中单频脉冲信号的示意图。
具体实施方式
下面结合附图4、5给出本发明的两个最佳实施例。最佳实施例以本发明的技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
本发明脉冲型微波光子矢量网络分析装置一的一个实施例见图4。由图可见，本实施例脉冲型微波光子矢量网络分析装置，包括脉冲激励发生模块1，沿该脉冲激励发生模块1的信号输出方向，依次是信号加载模块2、光采样模块3和信号处理模块4，所述的信号处理模块4的输出端与所述的脉冲激励发生模块1的控制端相连，所述的脉冲激励发生模块1的使能信号输出端与所述的光采样模块 3的使能端相连；所述的信号加载模块2的两个测试端口与待测器件相连。
所述的脉冲激励发生模块1产生按一定重复频率产生单频脉冲序列,该单频脉冲序列中每个脉冲的外形为正弦信号，正弦信号的频率以设定的频率分辨率在测量频率范围内扫描，测量频率范围、测量点数、脉冲宽度均由信号处理模块4 根据用户测量需求设置；单频脉冲信号的时域宽度大于所述的光采样模块3中锁模激光器3-1发出的采样光脉冲序列的周期的2倍；
所述的锁模激光器3-1产生周期性光脉冲序列，单个脉冲时域外形傅里叶变换后的频域带宽必须大于测量微波信号的频率范围。
所述的脉冲激励发生模块1包括微波源1-1、高速微波开关1-2和脉冲发生器1-3；所述的信号加载模块2包括功分器2-1、微波开关2-2、第一定向耦合器2-3和第二定向耦合器2-4；所述的光采样模块3包括锁模激光器3-1、光耦合器3-2、参考支路调制器3-3、第一测试支路调制器3-4、第二测试支路调制器3-5、光电探测模块3-6、电模数转换模块3-7和同步模块3-8；
所述的高速微波开关1-2的输入端与微波源1-1的输出端相连，该高速微波开关1-2的触发端与脉冲发生器1-3的输出端相连，所述的脉冲发生器1-3的使能信号输出端与所述的光采样模块3中的使能端相连，信号处理模块4的输出端分别与微波源1-1和脉冲发生器1-3的控制端相连；
所述的功分器2-1的输入端与所述的高速微波开关1-2的输出端相连，该功分器2-1有两个输出端：一个输出端与所述的参考支路调制器3-3的射频输入端相连，另一个输出端与所述的微波开关2-2的输入端相连。该微波开关2-2有两个输出端：第①输出端与第一定向耦合器2-3的输入端相连，该定向耦合器2-3 的直通端为所述的信号加载模块2的测试端口一，与待测微波器件的一个端口相连，该定向耦合器2-3的耦合端与第一测试支路调制器3-4的射频输入端相连；所述的微波开关2-2的第②输出端与第二定向耦合器2-4的输入端相连，该定向耦合器2-4的直通端为所述的信号加载模块2的测试端口二，与待测微波器件的另一个端口相连，该定向耦合器2-4的耦合端与所述的第二测试支路调制器3-5 的射频输入端相连；
所述的锁模激光器3-1的输出端与所述的光耦合器3-2的输入端相连，该光耦合器3-2的三个输出端分别与所述的参考支路调制器3-3、第一测试支路调制器3-4和第二测试支路调制器3-5的输入端相连，三路调制器的输出端分别与所述的光电探测模块3-6中的各自所在支路的光电探测器的输入端相连，该光电探测模块3-6中的各光电探测器的输出端分别与所述的电模数转换模块3-7中的各自所在支路的电模数转换器的输入端相连。所述的电模数转换模块3-7的使能端 (即光采样模块的使能端)与所述的脉冲发生器1-3的使能信号输出端相连，使能信号控制所述的电模数转换模块3-7在收到脉冲激励信号后开始采样，并在脉冲激励信号结束前停止采样。所述的电模数转换模块3-7的三个输出端均与所述的信号处理模块4的输入端相连。所述的同步模块3-8分别与所述的光脉冲序列发生器3-1和电模数转换模块3-7相连，使所述的电模数转换模块3-7的采样率与所述的锁模激光器3-1输出的光脉冲序列的重复频率相同。
本实施例的测试过程包括以下步骤：
1)将待测微波器件的两个端口分别与所述的信号加载模块2的测试端口一和测试端口二相连；
2)通过信号处理模块4设定脉冲激励发生模块1产生的单频脉冲序列的脉冲重复频率为fp、脉冲宽度Tw、频率范围fS～fE和测量点数N；
3)所述的脉冲发生器1-3产生脉冲重复频率为fp、脉冲宽度为Tw的脉冲序列，该序列包含N个脉冲，送入所述的高速微波开关1-2的触发端，所述的脉冲发生器1-3的使能输出端产生使能信号送入所述的电模数转换模块3-7的使能端；
4)所述的微波源1-1产生依次频率N个单频信号，第k个单频信号的频率为通过所述的高速微波开关1-2调制为脉冲重复频率为fp、脉冲宽度为Tw的单频脉冲序列，并送入所述的信号加载模块2的功分器2-1中；
5)所述的功分器2-1将输入的信号分为两路：一路输入所述的光采样模块3 的参考支路调制器3-3的射频输入端，另一路加载到所述的微波开关2-2的输入端；
6)所述的微波开关2-2切换到第①输出端，将输入信号经所述的第一定向耦合器2-3的直通端加载到待测微波器件的一个端口上，经过待测微波器件透射的信号经所述的第二定向耦合器2-4的耦合端送入所述的第二测试支路调制器3-5 的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第一定向耦合器2-3的耦合端送入所述的第一测试支路调制器3-4的射频输入端；
7)所述的锁模激光器3-1输出的光脉冲序列经所述的光耦合器3-2分成功率相同的三路光脉冲序列，分别作为参考支路、第一测试支路和第二测试支路的采样脉冲序列；所述的参考支路调制器3-3对所述的功分器2-1输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器3-4和第二测试支路调制器3-5分别对经过待测微波器件反射和透射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块3-6、电模数转换模块3-7得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块 4；
8)所述的信号处理模块4根据采样量化的结果分别对每个脉冲进行快速傅里叶变换得到信号的频谱，取最高点处的幅度及相位，即为N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A11和第一测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ11，得到待测微波器件的散射参数S11：A11exp(jθ11),其中j为虚数单位；
9)所述的信号处理模块4根据采样量化的结果分别对每个脉冲进行快速傅里叶变换得到信号的频谱，取最高点处的幅度及相位，即为N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A21和第二测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ21，得到待测微波器件的散射参数S21：A21exp(jθ21),其中j为虚数单位；
10)将所述的微波开关2-2切换到第②输出端，将输入信号经第二定向耦合器2-4的直通端加载到待测微波器件的另一个端口上，经过待测微波器件透射的的信号经所述的第一定向耦合器2-3的耦合端送入所述的第一测试支路调制器3-4的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第二定向耦合器2-4 的耦合端送入所述的第二测试支路调制器3-5的射频输入端；
11)所述的锁模激光器3-1输出的光脉冲序列经所述的光耦合器3-2分为功率相等的三路光脉冲序列，分别作为参考支路、第一测试支路和第二测试支路的采样脉冲序列；所述的参考支路调制器3-3对所述的功分器2-1输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器3-4和第二测试支路调制器3-5分别对经过待测微波器件透射和反射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块3-6、电模数转换模块3-7得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块4；
12)所述的信号处理模块4根据采样量化的结果分别对每个脉冲进行快速傅里叶变换得到信号的频谱，取最高点处的幅度及相位，即为N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A12和第一测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ12，得到待测微波器件的散射参数S12：A12exp(jθ12),其中j为虚数单位；
13)所述的信号处理模块4根据采样量化的结果分别对每个脉冲进行快速傅里叶变换得到信号的频谱，取最高点处的幅度及相位，即为N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A22和第二测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ22，得到待测微波器件的散射参数S22：A22exp(jθ22),其中j为虚数单位；
14)分别在短路、开路、负载、直通四种情况下测得相应的校准参数，根据 SOLT校准方法对测量结果进行校准，得到准确的散射参数S11、S21、S12和S22。
实施例2：
本发明脉冲型微波光子矢量网络分析装置二的一个实施例见图5。由图可见，本实施例脉冲型微波光子矢量网络分析装置，包括脉冲激励发生模块1，沿该脉冲激励发生模块1的信号输出方向，依次是信号加载模块2、光采样模块3和信号处理模块4，所述的信号处理模块4的输出端与所述的脉冲激励发生模块1的控制端相连，所述的脉冲激励发生模块1的使能输出端与所述的光采样模块3 的使能端相连；所述的信号加载模块2的两个测试端口与待测器件相连。
所述的脉冲激励发生模块1产生按一定重复频率产生单频脉冲序列,该单频脉冲序列中每个脉冲的外形为正弦信号，正弦信号的频率以设定的频率分辨率在测量频率范围内扫描，测量频率范围、测量点数、脉冲宽度均由信号处理模块4 根据用户测量需求设置；单频脉冲信号的时域宽度大于所述的光采样模块3中锁模激光器3-1发出的采样光脉冲序列的周期的2倍；
所述的锁模激光器3-1产生周期性光脉冲序列，单个脉冲时域外形傅里叶变换后的频域带宽必须大于测量微波信号的频率范围。
所述的脉冲激励发生模块1包括微波源1-1、高速微波开关1-2和脉冲发生器1-3；所述的信号加载模块2包括微波开关2-21、第一功分器2-11、第一定向耦合器2-3、第二功分器2-4和第二定向耦合器2-5；所述的光采样模块3包括锁模激光器3-1、光耦合器3-2、第一参考支路调制器3-3、第一测试支路调制器3-4、第二测试支路调制器3-5、第二参考支路调制器3-9、光电探测模块 3-6、电模数转换模块3-7和同步模块3-8；
所述的脉冲激励发生模块1中，所述的高速微波开关1-2的输入端与微波源 1-1的输出端相连，该高速微波开关1-2的触发端与脉冲发生器1-3的输出端相连，所述的脉冲发生器1-3的使能输出端与所述的光采样模块3的使能端相连, 信号处理模块4的输出端分别与微波源1-1和脉冲发生器1-3的控制端相连；
所述的微波开关2-21有两个输出端，第①输出端与所述的第一功分器2-11 的输入端相连，第②输出端与所述的第二功分器2-5的输入端相连。所述的第一功分器2-11有两个输出端，一个输出端与所述的第一参考支路调制器3-3的射频输入端相连，另一个输出端与所述的第一定向耦合器2-3的输入端相连，该定向耦合器2-3有两个输出端，直通端为所述的信号加载模块2的测试端口一，与待测微波器件的一端相连，该定向耦合器2-3的耦合端与所述的第一测试支路调制器3-4的射频输入端相连；所述的第二功分器2-5有两个输出端，一个输出端与所述的第二参考支路调制器3-9的射频输入端相连，另一个输出端与所述的第二定向耦合器2-4的输入端相连，该定向耦合器2-4有两个输出端，直通端为所述的信号加载模块2的测试端口二，与待测微波器件的另一端相连，该定向耦合器2-4的耦合端与所述的第二测试支路调制器3-5的射频输入端相连；
所述的锁模激光器3-1的输出端与所述的光耦合器3-2的输入端相连，该光耦合器3-2的四个输出端分别与所述的第一参考支路调制器3-3、第一测试支路调制器3-4、第二测试支路调制器3-5和第二参考支路调制器3-9的输入端相连，四路调制器的输出端分别与所述的光电探测模块3-6中的各自所在支路的光电探测器的输入端相连，该光电探测模块3-6中的各光电探测器的输出端分别与所述的电模数转换模块3-7中的各自所在支路的电模数转换器的输入端相连。所述的电模数转换模块3-7的使能端(即光采样模块的使能端)与所述的脉冲发生器 1-3的使能输出端相连，使能信号控制所述的电模数转换模块3-7在收到脉冲激励信号后开始采样，并在脉冲激励信号结束前停止采样。所述的电模数转换模块 3-7的四个输出端均与所述的信号处理模块4的输入端相连。所述的同步模块3-8 分别与所述的锁模激光器3-1和电模数转换模块3-7相连，使所述的电模数转换模块3-7的采样率与所述的锁模激光器3-1输出的光脉冲序列的重复频率相同。
本实施例的测试过程包括以下步骤：
1)将待测微波器件的两个端口分别与所述的信号加载模块2的测试端口一和测试端口二相连；
2)通过信号处理模块4设定脉冲激励发生模块1产生的单频脉冲序列的脉冲重复频率为fp、脉冲宽度Tw、频率范围fS～fE和测量点数N；
3)所述的脉冲发生器1-3产生脉冲重复频率为fp、脉冲宽度为Tw的脉冲序列，该序列包含N个脉冲，送入所述的高速微波开关1-2的触发端，所述的脉冲发生器1-3的使能输出端产生使能信号送入所述的电模数转换模块3-7的使能端；
4)所述的微波源1-1产生依次频率N个单频信号，第k个单频信号的频率为通过所述的高速微波开关1-2调制为脉冲重复频率为fp、脉冲宽度为Tw的单频脉冲信号，并送入所述的微波开关2-21中；
5)所述的微波开关2-21切换到第①输出端，将输入信号送入所述的第一功分器2-11分为两路，一路送入所述的光采样模块3的第一参考支路调制器3-3 的射频输入端，另一路加载到所述的第一定向耦合器2-3的输入端；
6)所述的第一定向耦合器2-3的直通端将输入信号加载到待测微波器件的一个端口，经过待测微波器件透射的信号经所述的第二定向耦合器2-4的耦合端送入所述的第二测试支路调制器3-5的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第一定向耦合器2-3的耦合端送入所述的第一测试支路调制器3-4 的射频输入端；
7)所述的锁模激光器3-1输出的光脉冲序列经所述的光耦合器3-2分成功率相同的四路光脉冲序列，分别作为第一参考支路、第一测试支路、第二测试支路和第二参考支路的采样脉冲序列；所述的第一参考支路调制器3-3对所述的第一功分器2-11输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器3-4和第二测试支路调制器3-5分别对经过待测微波器件反射和透射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块3-6、电模数转换模块3-7得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块4；
8)所述的信号处理模块4根据采样量化的结果分别对每个脉冲进行快速傅里叶变换得到信号的频谱，取最高点处的幅度及相位，即为N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A11和第一测试支路与第一参考测试支路中的微波信号的相位差θ11，得到待测微波器件的散射参数S11：A11exp(jθ11),其中j为虚数单位；
9)所述的信号处理模块4根据采样量化的结果分别对每个脉冲进行快速傅里叶变换得到信号的频谱，取最高点处的幅度及相位，即为N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A21和第二测试支路与第一参考测试支路中的微波信号的相位差θ21，得到待测微波器件的散射参数S21：A21exp(jθ21),其中j为虚数单位；
10)所述的微波开关2-21切换到第②输出端，将输入信号送入所述的第二功分器2-5分为两路，一路送入所述的光采样模块3的第二参考支路调制器 3-9的射频输入端，另一路加载到所述的第二定向耦合器2-4的输入端；
11)所述的第二定向耦合器2-4的直通端将输入信号加载到待测微波器件的另一个端口，经过待测微波器件透射的信号经所述的第一定向耦合器2-3的耦合端送入所述的第一测试支路调制器3-4的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第二定向耦合器2-4的耦合端送入所述的第二测试支路调制器3-5 的射频输入端；
12)所述的锁模激光器3-1输出的光脉冲序列经所述的光耦合器3-2分成功率相同的四路光脉冲序列，分别作为第一参考支路、第一测试支路、第二测试支路和第二参考支路的采样脉冲序列；所述的第二参考支路调制器3-9对所述的第二功分器2-5输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器3-4和第二测试支路调制器3-5分别对经过待测微波器件透射和反射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块3-6、电模数转换模块3-7得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块4；
13)所述的信号处理模块4根据采样量化的结果分别对每个脉冲进行快速傅里叶变换得到信号的频谱，取最高点处的幅度及相位，即为N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A12和第一测试支路与第二参考测试支路中的微波信号的相位差θ12，得到待测微波器件的散射参数S12：A12exp(jθ12),其中j为虚数单位；
14)所述的信号处理模块4根据采样量化的结果分别对每个脉冲进行快速傅里叶变换得到信号的频谱，取最高点处的幅度及相位，即为N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A22和第二测试支路与第二参考测试支路中的微波信号的相位差θ22，得到待测微波器件的散射参数S22：A22exp(jθ22),其中j为虚数单位；
15)分别在短路、开路、负载、直通四种情况下测得相应的校准参数，根据 SOLT校准方法对测量结果进行校准，得到准确的散射参数S11、S21、S12和S22。
实验表明，本发明利用光采样技术进行宽带检测，突破了传统接收机结构中中频滤波器带宽的限制，缩小了该种方式下的最小可测脉冲宽度，并具有稳定的动态范围。本发明利用光采样技术进行直接接收，抛弃了超外差和/或直接变频接收机结构，有效降低了系统的复杂性、尺寸、功耗等，直接避免了镜像抑制、 I/Q平衡、直流失调等问题。本发明利用成熟的商用光电子器件，具有成本较低、实现简单、易于集成的特点。
Claims (6)
1.一种脉冲型微波光子矢量网络分析装置，其特征在于，包括脉冲激励发生模块(1)，沿该脉冲激励发生模块(1)的信号输出方向，依次是信号加载模块(2)、光采样模块(3)和信号处理模块(4)，所述的信号处理模块(4)的输出端与所述的脉冲激励发生模块(1)的控制端相连；所述的信号加载模块(2)的两个测试端口与待测器件相连。
2.根据权利要求1所述的脉冲型微波光子矢量网络分析装置，其特征在于，所述的脉冲激励发生模块(1)按一定重复频率产生单频脉冲序列,该单频脉冲序列中每个脉冲的外形为正弦信号，正弦信号的频率以设定的频率分辨率在测量频率范围内扫描，测量频率范围、测量点数、脉冲宽度和脉冲重复频率均由信号处理模块(4)根据用户测量需求设置；单频脉冲信号的时域宽度大于所述的光采样模块(3)中光脉冲序列发生器(3-1)发出的采样光脉冲序列的周期的2倍；
所述的光脉冲序列发生器(3-1)产生周期性光脉冲序列，单个脉冲时域外形傅里叶变换后的频域带宽必须大于测量微波信号的频率范围。
3.根据权利要求1和2所述的脉冲型微波光子矢量网络分析装置，其特征在于，所述的信号加载模块(2)包括功分器(2-1)、微波开关(2-2)、第一定向耦合器(2-3)和第二定向耦合器(2-4)；
所述的光采样模块(3)包括光脉冲序列发生器(3-1)、光耦合器(3-2)、参考支路调制器(3-3)、第一测试支路调制器(3-4)、第二测试支路调制器(3-5)、光电探测模块(3-6)、电模数转换模块(3-7)和同步模块(3-8)；
所述的功分器(2-1)的输入端与所述的脉冲激励发生模块(1)的输出端相连，该功分器(2-1)的第一输出端与所述的参考支路调制器(3-3)的射频输入端相连，该功分器(2-1)的第二输出端与所述的微波开关(2-2)的输入端相连，该微波开关(2-2)第一输出端(①)与第一定向耦合器(2-3)的输入端相连，该第一定向耦合器(2-3)的直通端与待测微波器件的一个端口相连，该定向耦合器(2-3)的耦合端与第一测试支路调制器(3-4)的射频输入端相连；所述的微波开关(2-2)的第二输出端(②)与第二定向耦合器(2-4)的输入端相连，该第二定向耦合器(2-4)的直通端与待测微波器件的另一个端口相连，该第二定向耦合器(2-4)的耦合端与所述的第二测试支路调制器(3-5)的射频输入端相连；所述的光脉冲序列发生器(3-1)的输出端与所述的光耦合器(3-2)的输入端相连，该光耦合器(3-2)的三个输出端分别与所述的参考支路调制器(3-3)、第一测试支路调制器(3-4)和第二测试支路调制器(3-5)的输入端相连，三路调制器的输出端分别与所述的光电探测模块(3-6)中的各自所在支路的光电探测器的输入端相连，该光电探测模块(3-6)中的各光电探测器的输出端分别与所述的电模数转换模块(3-7)中的各自所在支路的电模数转换器的输入端相连，所述的电模数转换模块(3-7)在收到脉冲激励信号后开始采样，并在脉冲激励信号结束前停止采样，所述的电模数转换模块(3-7)中的各自所在支路的电模数转换器的输出端分别与所述的信号处理模块(4)的输入端相连；所述的同步模块(3-8)分别与所述的光脉冲序列发生器(3-1)和电模数转换模块(3-7)相连，使所述的电模数转换模块(3-7)的采样率与所述的光脉冲序列发生器(3-1)输出的光脉冲序列的重复频率相同。
4.根据权利要求1和2所述的脉冲型微波光子矢量网络分析装置，其特征在于，所述的信号加载模块(2)包括微波开关(2-21)、第一功分器(2-11)、第一定向耦合器(2-3)、第二定向耦合器(2-4)和第二功分器(2-5)；
所述的光采样模块(3)包括光脉冲序列发生器(3-1)、光耦合器(3-2)、第一参考支路调制器(3-3)、第一测试支路调制器(3-4)、第二测试支路调制器(3-5)、光电探测模块(3-6)、电模数转换模块(3-7)、同步模块(3-8)和第二参考支路调制器(3-9)；
所述的微波开关(2-21)的输入端与所述的脉冲激励发生模块(1)的输出端相连，所述的微波开关(2-21)第一输出端与所述的第一功分器(2-11)的输入端相连，该微波开关(2-21)的第二输出端与所述的第二功分器(2-5)的输入端相连，所述的第一功分器(2-11)的第二输出端与所述的参考支路调制器(3-3)的射频输入端相连，第一功分器(2-11)的第一输出端与所述的第一定向耦合器(2-3)的输入端相连，该第一定向耦合器(2-3)的直通端与待测微波器件的一端相连，该第一定向耦合器(2-3)的耦合端与所述的第一测试支路调制器(3-4)的射频输入端相连，所述的第二功分器(2-5)的第一输出端与所述的第二参考支路调制器(3-9)的射频输入端相连，第二功分器(2-5)的第二输出端与所述的第二定向耦合器(2-4)的输入端相连，该第二定向耦合器(2-4)的直通端与待测微波器件的另一端相连，该第二定向耦合器(2-4)的耦合端与所述的第二测试支路调制器(3-5)的射频输入端相连，所述的光脉冲序列发生器(3-1)的输出端与所述的光耦合器(3-2)的输入端相连，该光耦合器(3-2)的四个输出端分别与所述的第一参考支路调制器(3-3)、第一测试支路调制器(3-4)、第二测试支路调制器(3-5)和第二参考支路调制器(3-9)的输入端相连，四路调制器的输出端分别与所述的光电探测模块(3-6)中的各自所在支路的光电探测器的输入端相连，该光电探测模块(3-6)中的各光电探测器的输出端分别与所述的电模数转换模块(3-7)中的各自所在支路的电模数转换器的输入端相连，所述的电模数转换模块(3-7)在收到脉冲激励信号后开始采样，并在脉冲激励信号结束前停止采样，所述的电模数转换模块(3-8)的四个输出端均与所述的信号处理模块(4)的输入端相连，所述的同步模块(3-8)分别与所述的光脉冲序列发生器(3-1)和电模数转换模块(3-7)相连，使所述的电模数转换模块(3-7)的采样率与所述的光脉冲序列发生器(3-1)输出的光脉冲序列的重复频率相同。
5.利用权利要求1-3所述的脉冲型微波光子矢量网络分析装置对微波器件在射频脉冲激励下的散射参数测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将待测微波器件的两个端口分别与所述的信号加载模块(2)的两个测试端口相连；
2)通过信号处理模块(4)设定脉冲激励发生模块(1)产生的单频脉冲序列脉冲重复频率为fp、脉冲宽度Tw、频率范围fS～fE和测量点数N；
3)所述的脉冲激励发生模块(1)产生脉冲重复频率为fp、脉冲宽度为Tw的单频脉冲序列，该序列中包含N个脉冲，第k个脉冲中正弦信号的频率设定为并送入功分器(2-1)中；
4)功分器(2-1)将输入的信号分为两路：一路输入所述的光采样模块(3)的参考支路调制器(3-3)的射频输入端，另一路加载到所述的微波开关(2-2)的输入端；
5)微波开关(2-2)切换到第①输出端，将输入信号经所述的第一定向耦合器(2-3)的直通端加载到待测微波器件的一个端口上，经过待测微波器件透射的信号经所述的第二定向耦合器(2-4)的耦合端送入所述的第二测试支路调制器(3-5)的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第一定向耦合器(2-3)的耦合端送入所述的第一测试支路调制器(3-4)的射频输入端；
6)所述的光脉冲序列发生器(3-1)输出的光脉冲序列经所述的光耦合器(3-2)分成功率相同的三路光脉冲序列，分别作为参考支路、第一测试支路和第二测试支路的采样脉冲序列；所述的参考支路调制器(3-3)对所述的功分器(2-1)输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器(3-4)和第二测试支路调制器(3-5)分别对经过待测微波器件反射和透射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块(3-6)、电模数转换模块(3-7)得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块(4)；
7)所述的信号处理模块(4)根据N个脉冲分别计算N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A11和第一测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ11，得到待测微波器件的散射参数S11：A11exp(jθ11),其中j为虚数单位；
8)所述的信号处理模块(4)根据N个脉冲分别计算N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A21和第二测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ21，得到待测微波器件的散射参数S21：A21exp(jθ21),其中j为虚数单位；
9)将所述的微波开关(2-2)切换到第②输出端，将输入信号经第二定向耦合器(2-4)的直通端加载到待测微波器件的另一个端口上，经过待测微波器件透射的信号经所述的第一定向耦合器(2-3)的耦合端送入所述的第一测试支路调制器(3-3)的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第二定向耦合器(2-4)的耦合端送入所述的第二测试支路调制器(3-4)的射频输入端；
10)所述的光脉冲序列发生器(3-1)输出的光脉冲序列经所述的光耦合器(3-2)分为功率相等的三路光脉冲序列，分别作为参考支路、第一测试支路和第二测试支路的采样脉冲序列；所述的参考支路调制器(3-3)对所述的功分器(2-1)输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器(3-4)和第二测试支路调制器(3-5)分别对经过待测微波器件透射和反射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块(3-6)、电模数转换模块(3-7)得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块(4)；
11)所述的信号处理模块(4)根据N个脉冲分别计算N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A12和第一测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ12，得到待测微波器件的散射参数S12：A12exp(jθ12),其中j为虚数单位；
12)所述的信号处理模块(4)根据N个脉冲分别计算N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A22和第二测试支路与参考测试支路中的微波信号的相位差θ22，得到待测微波器件的散射参数S22：A22exp(jθ22),其中j为虚数单位；
13)根据已知的校准参数及相应的校准方法对测得的散射参数进行校准，得到校准后的散射参数S11、S21、S12和S22。
6.根据权利要求1、2和4所述的脉冲型微波光子矢量网络分析装置对微波器件在射频脉冲激励下的散射参数测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将待测微波器件的两个端口分别与所述的信号加载模块(2)的测试端口一和测试端口二相连；
2)通过信号处理模块(4)设定脉冲激励发生模块(1)产生的单频脉冲序列脉冲重复频率为fp、脉冲宽度Tw、频率范围fS～fE和测量点数N；
3)所述的脉冲激励发生模块(1)产生脉冲重复频率为fp、脉冲宽度为Tw的单频脉冲序列，该序列中包含N个脉冲，第k个脉冲中正弦信号的的频率设定为送入所述的微波开关(2-21)中；
4)所述的微波开关(2-21)切换到第①输出端，将输入信号送入所述的第一功分器(2-11)分为两路，一路送入所述的光采样模块(3)的第一参考支路调制器(3-3)的射频输入端，另一路加载到所述的第一定向耦合器(2-3)的输入端；
5)所述的第一定向耦合器(2-3)的直通端将输入信号加载到待测微波器件的一个端口，经过待测微波器件透射的信号经所述的第二定向耦合器(2-5)的耦合端送入所述的第二测试支路调制器(3-5)的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第一定向耦合器(2-3)的耦合端送入所述的第一测试支路调制器(3-4)的射频输入端；
6)所述的光脉冲序列发生器(3-1)输出的光脉冲序列经所述的光耦合器(3-2)分成功率相同的四路光脉冲序列，分别作为第一参考支路、第一测试支路、第二测试支路和第二参考支路的采样脉冲序列；所述的第一参考支路调制器(3-3)对所述的第一功分器(2-11)输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器(3-4)和第二测试支路调制器(3-5)分别对经过待测微波器件反射和透射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块(3-6)、电模数转换模块(3-7)得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块(4)；
7)所述的信号处理模块(4)根据N个脉冲分别计算N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A11和第一测试支路与第一参考测试支路中的微波信号的相位差θ11，得到待测微波器件的散射参数S11：A11exp(jθ11),其中j为虚数单位；
8)所述的信号处理模块(4)根据N个脉冲分别计算N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A21和第二测试支路与第一参考测试支路中的微波信号的相位差θ21，得到待测微波器件的散射参数S21：A21exp(jθ21),其中j为虚数单位；
9)所述的微波开关(2-21)切换到第②输出端，将输入信号送入所述的第二功分器(2-5)分为两路，一路送入所述的光采样模块(3)的第二参考支路调制器(3-9)的射频输入端，另一路加载到所述的第二定向耦合器(2-4)的输入端；
10)所述的第二定向耦合器(2-4)的直通端将输入信号加载到待测微波器件的另一个端口，经过待测微波器件透射的信号经所述的第一定向耦合器(2-3)的耦合端送入所述的第一测试支路调制器(3-4)的射频输入端，经过待测微波器件反射的信号经所述的第二定向耦合器(2-4)的耦合端送入所述的第二测试支路调制器(3-5)的射频输入端；
11)所述的光脉冲序列发生器(3-1)输出的光脉冲序列经所述的光耦合器(3-2)分成功率相同的四路光脉冲序列，分别作为第一参考支路、第一测试支路、第二测试支路和第二参考支路的采样脉冲序列；所述的第二参考支路调制器(3-9)对所述的第二功分器(2-5)输出的微波信号进行采样；所述的第一测试支路调制器(3-4)和第二测试支路调制器(3-5)分别对经过待测微波器件透射和反射的微波信号进行采样；三路采样信号经所述的光电探测模块(3-6)、电模数转换模块(3-7)得到数字化的采样结果送入所述的信号处理模块(4)；
12)所述的信号处理模块(4)根据N个脉冲分别计算N个频点处的第一测试支路中的微波信号幅度A12和第一测试支路与第二参考测试支路中的微波信号的相位差θ12，得到待测微波器件的散射参数S12：A12exp(jθ12),其中j为虚数单位；
13)所述的信号处理模块(4)根据N个脉冲分别计算N个频点处的第二测试支路中的微波信号幅度A22和第二测试支路与第二参考测试支路中的微波信号的相位差θ22，得到待测微波器件的散射参数S22：A22exp(jθ22),其中j为虚数单位；
14)根据已知的校准参数及相应的校准方法对测得的散射参数进行校准，得到校准后的散射参数S11、S21、S12和S22。
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