CN111665404A - 精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法及装置，涉及射频微波信号测量技术领域，主要目的在于通过实现测试信号和相位参考信号的相干，以提高非线性矢量网络分析仪测量的相位稳定度，进而满足高准确度的测量要求。所述方法包括：利用预设的信号源生成时钟信号和相干本振信号；根据所述时钟信号，生成同步中频信号；对同步中频信号与本振信号进行混频处理，生成待测试频段的同步射频信号，其中，所述同步射频信号包括第一射频信号和第二射频信号；利用所述第一射频信号和所述第二射频信号进行待测试频段的非线性矢量网络分析仪测量。本发明适用于精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量。

Description

精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法及装置

技术领域

本发明涉及射频微波信号测量技术领域，特别是涉及一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法及装置。

背景技术

非线性矢量网络分析仪(Nonlinear Vector Network Analyzer，NVNA)是一款针对射频微波器件非线性行为进行测量表征的仪器装置。其通过引入一个多频率成分的相位参考信号R，利用被测信号与参考信号逐频点的相位差测量，来实现对复杂被测信号的相位谱测量。

目前，非线性矢量网络分析仪测量方法和装置通常采用10MHz“锁频”实现测试激励信号和相位参考信号的相位同步，没有实现“信号相干”，当被测频段提高到24～70GHz以上毫米波时，相位噪声较大，测量准确度低，无法满足高准确度测量要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法和装置，主要目的在于能够通过实现测试信号和相位参考信号的相干，以提高非线性矢量网络分析仪测量的相位稳定度，进而满足高准确度的测量要求。

依据本发明一个方面，提供了一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法，包括：

利用预设的信号源生成时钟信号和相干本振信号，其中，所述相干本振信号包括第一本振信号和第二本振信号；

根据所述时钟信号，生成同步中频信号，其中，所述同步中频信号包括第一中频信号和第二中频信号；

分别对所述第一本振信号与所述第一中频信号、所述第二本振信号与所述第二中频信号进行混频处理，生成待测试频段的同步射频信号，其中，所述同步射频信号包括第一射频信号和第二射频信号；

利用所述第一射频信号和所述第二射频信号进行待测试频段的非线性矢量网络分析仪测量。

进一步地，所述利用预设的信号源生成时钟信号和相干本振信号，包括：

通过预设的两个锁频信号源分别生成所述时钟信号和所述本振信号；或

通过一个预设的正弦波信号源生成所述时钟信号和所述本振信号。

进一步地，所述通过预设的两个锁频信号源分别生成所述时钟信号和所述本振信号，包括：

通过预设的第一锁频信号源生成所述时钟信号；

通过预设的第二锁频信号源生成所述本振信号，或对所述预设的第二锁频信号源生成的信号进行倍频或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，并将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号。

进一步地，所述通过一个预设的正弦波信号源生成所述时钟信号和所述本振信号，包括：

将预设的一个正弦波信号源发射的正弦波信号确定为所述时钟信号；

将所述正弦波信号确定为所述本振信号，或对所述正弦波信号进行倍频或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，并将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号。

进一步地，所述时钟信号包括一个时钟信号或多个相干时钟信号。

进一步地，所述同步中频信号还包括第三中频信号，所述相干本振信号还包括与所述第一本振信号相干的第三本振信号，所述分别对所述第一本振信号与所述第一中频信号、所述第二本振信号与所述第二中频信号进行混频处理，生成待测试频段的同步射频信号之前，所述方法还包括：

对所述第一本振信号以及所述第三中频信号进行混频处理，生成待测试频段的第三射频信号；或

对与所述第一本振信号相干的第三本振信号以及所述第三中频信号进行混频处理，生成待测试频段的第三射频信号。

进一步地，所述生成待测试频段的第三射频信号之后，所述方法还包括：

利用所述第三射频信号的标准相位谱对所述非线性矢量网络分析仪进行相位校准。

依据本发明二个方面，提供了一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量装置，包括：同步信号生成单元、射频信号生成单元和测量单元；

所述同步信号生成单元，用于利用预设的信号源生成时钟信号和相干本振信号，其中，所述相干本振信号包括第一本振信号和第二本振信号；

所述射频信号生成单元，用于根据所述时钟信号，生成同步中频信号，其中，所述同步中频信号包括第一中频信号和第二中频信号；分别对所述第一本振信号与所述第一中频信号、所述第二本振信号与所述第二中频信号进行混频处理，生成待测试频段的同步射频信号，其中，所述同步射频信号包括第一射频信号和第二射频信号；

所述测量单元，用于利用所述第一射频信号和所述第二射频信号进行待测试频段的非线性矢量网络分析仪测量。

进一步地，所述同步信号生成单元包括时钟信号生成模块和本振信号生成模块；

所述时钟信号生成模块，用于通过预设的锁频信号源生成所述时钟信号；或通过一个预设的正弦波信号源生成所述时钟信号。

所述本振信号生成模块，用于通过预设的第二锁频信号源生成所述本振信号，或对所述预设的第二锁频信号源生成的信号进行倍频或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，并将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号；或

将预设的一个正弦波信号源发射的正弦波信号确定为所述本振信号，或对所述正弦波信号进行倍频或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，并将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号。

进一步地，所述射频信号生成单元包括中频信号生成模块和混频模块；

所述中频信号生成模块，用于接收所述时钟信号生成模块发送的时钟信号，生成同步中频信号；

所述混频模块，用于接收所述本振信号生成模块发送的相干本振信号及所述中频信号生成模块发送的同步中频信号，生成同步射频信号。

本发明提供一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法及装置，与现有技术采用10MHz“锁频”实现测试激励信号和相位参考信号的相位同步相比，本发明通过利用预设的信号源生成时钟信号和相干本振信号，其中，所述相干本振信号包括第一本振信号和第二本振信号；根据所述时钟信号，生成同步中频信号，其中，所述同步中频信号包括第一中频信号和第二中频信号；分别对所述第一本振信号与所述第一中频信号、所述第二本振信号与所述第二中频信号进行混频处理，生成待测试频段的同步射频信号，其中，所述同步射频信号包括第一射频信号和第二射频信号；利用所述第一射频信号和所述第二射频信号进行待测试频段的非线性矢量网络分析仪测量。从而能够实现测试信号和相位参考信号的相干(包括中频相位同步和射频相位同步)，以提高非线性矢量网络分析仪测量装置的相位稳定度，进而满足高准确度的测量要求。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法流程图；

图2示出了本发明实施例提供的一种现有非线性矢量网络分析仪测量装置示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种精确相位同步的的非线性矢量网络分析仪测量装置示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种精确相位同步的的非线性矢量网络分析仪测量装置的结构示意图；

图5示出了本发明实施例提供的一种采用二次谐波上变频实现28GHz频段非线性矢量网络分析仪测量装置示意图；

图6示出了本发明实施例提供的一种采用三次谐波上变频实现39GHz频段非线性矢量网络分析仪测量装置示意图；

图7示出了本发明实施例提供的一种采用高次谐波上变频实现其他毫米波频段非线性矢量网络分析仪测量装置示意图；

图8示出了本发明实施例提供的一种采用基波混频实现任意毫米波频段非线性矢量网络分析仪测量装置示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如背景技术所述，目前，非线性矢量网络分析仪测量方法和装置通常采用10MHz“锁频”实现测试激励信号和相位参考信号的相位同步，没有实现“信号相干”，当被测频段提高到24～70GHz以上毫米波时，相位噪声较大，测量准确度低，无法满足高准确度测量要求。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法，如图1所示，所述方法包括：

101、利用预设的信号源生成时钟信号和相干本振信号。

其中，所述相干本振信号包括第一本振信号和第二本振信号。信号相干具体可以为多个信号的振动方向相同、振动频率相同、相位差恒定。需要说明的是，对于本发明实施例，所述预设的信号源可以包括两个锁频信号源，也可以包括一个正弦波信号源。所述第一本振信号可以为相位参考信号的本振信号(LO_ref)，所述第二本振信号可以为测试信号的一个本振信号(LO1)或多个本振信号(LO1，LO2，...)。本发明实施例通过预设的信号源生成时钟信号和本振信号，从而保证生成的所述时钟信号和本振信号的相干性，实现测试信号和相位参考信号的相干，提高非线性矢量网络分析仪测量装置的相位稳定度，进而满足高准确度的测量要求。

102、根据所述时钟信号，生成同步中频信号。

其中，所述同步中频信号包括第一中频信号和第二中频信号。所述第一中频信号具体可以为测试信号的中频信号，所述第二中频信号具体可以为相位参考信号的中频信号。所述时钟信号通常被用于同步电路当中，扮演计时器的角色，保证相关的电子组件得以同步运作，对于本发明实施例，时钟信号的生成装置可以根据需求调整，如激励信号通过功分器后形成时钟信号，或者与任意波形发生器进行10MHz锁频，使用后者的内部时钟信号等，本发明实施例在此不作具体指定。所述同步中频信号可以为高频信号经过变频而获得的一种信号，能够使放大器稳定工作和减小干扰。对于本发明实施例，所述中频信号具体可以为所述时钟信号通过任意波形发生器后，发出的特定载波频率的测试信号的中频信号和相位参考信号的中频信号。具体地，在接收时钟信号后，可以利用所述时钟信号生成同步的中频信号，即相干的测试信号中频信号以及相位参考信号中频信号。本发明实施例通过相干的时钟信号生成中频信号，可以实现中频信号同步，从而提高非线性矢量网络分析仪测量准确度。

103、分别对所述第一本振信号与所述第一中频信号、所述第二本振信号与所述第二中频信号进行混频处理，生成待测试频段的同步射频信号。

其中，所述同步射频信号包括第一射频信号和第二射频信号。所述第一射频信号具体可以为测试信号，所述第二射频信号具体可以为相位参考信号。所述测试频段具体可以为待测试元件所处的频段，即混频后得到的射频信号应与待测试频段保持一致。所述相干本振信号可以为本机产生的等幅(载波)波；所述同步射频信号可以为经过调制的、拥有一定发射频率的电波。具体地，接收相干本振信号以及中频信号后，可以对所述本振信号以及中频信号进行频率组合得到和频信号或者差频信号，从而进行待测试频段下的信号校准和被测器件在指定工作频段的测试。本发明实施例通过相干的本振信号和同步中频信号，生成同步的射频信号，从而可以提高非线性矢量网络分析仪测量准确度。

需要说明的是，本发明实施例中，可以通过同一个本振信号(LO1)和多个中频信号(IF_test1，IF_test2，...)先后生成各非线性矢量网络分析仪测量的测试信号和校准信号；也可以通过多个本振信号(LO1，LO2，...)和中频信号(IF_test1，IF_test2，...)的组合，生成非线性矢量网络分析仪测量的测试信号和校准信号。

104、利用所述第一射频信号和所述第二射频信号进行待测试频段的非线性矢量网络分析仪测量。

其中，接收所述第一射频信号和所述第二射频信号后，可以利用所述第一射频信号以及所述第二射频信号进行逐频点的相位差测量，来实现对复杂被测信号的相位谱测量。需要说明的是，现有技术中，如图2所示，通常是通过引入一个多频率成分的相位参考信号R，利用被测信号与参考信号逐频点的相位差测量，来实现对复杂被测信号的相位谱测量。具体公式如下所示：

|a₁ ^M(f)|＝|a₁(f)|,∠a₁ ^M(f)＝∠a₁(f)-∠R(f)

|b₁ ^M(f)|＝|b₁(f)|,∠b₁ ^M(f)＝∠b₁(f)-∠R(f)

|a₂ ^M(f)|＝|a₂(f)|,∠a₂ ^M(f)＝∠a₂(f)-∠R(f)

|b₂ ^M(f)|＝|b₂(f)|,∠b₂ ^M(f)＝∠b₂(f)-∠R(f)

然而，目前的非线性矢量网络分析仪测量采用10MHz“锁频”实现测试激励信号和相位参考信号的相位同步，没有实现“信号相干”，当被测频段提高到24～70GHz(或以上)毫米波时，相位噪声(波动、漂移)较大，无法满足高准确度测量要求。而本发明实施例针对高频、高频谱分辨率的应用场合，特别是毫米波数字调制信号测试，提出一种“精确相位同步”的非线性矢量网络分析仪测量方法，如图3所示，通过实现测试信号(包括校准信号)和相位参考信号的“相干”(包括中频相位同步和射频相位同步)，提高非线性矢量网络分析仪测量的相位稳定度，进而满足高准确度的测量要求。

进一步的，为了更好的说明上述精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法的过程，作为对上述实施例的细化和扩展，本发明实施例提供了几种可选实施例，但不限于此，具体如下所示：

在本发明的一个可选实施例，所述步骤102具体可以包括102a：通过预设的两个锁频信号源分别生成所述时钟信号和所述本振信号。

对于本发明实施例，所述通过预设的两个锁频信号源分别生成所述时钟信号和所述本振信号具体可以包括：通过预设的第一锁频信号源生成所述时钟信号；通过预设的第二锁频信号源生成所述本振信号，或对所述预设的第二锁频信号源生成的信号进行倍频或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，并将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号。

具体地，可以将预设的第一锁频信号源发射的锁频信号作为时钟信号，将预设的第二锁频信号源发射的锁频信号作为本振信号。另外，所述本振信号还可以通过对预设的第二锁频信号源进行倍频或者分频处理，生成对应的谐波或者分谐波分量，从而将所述谐波或者分谐波分量确定为所述本振信号。例如，通过预设的10GHz锁定频率信号源发射10GHz的锁频信号，则可以：1)直接将所述锁频信号作为本振信号；2)对所述锁频信号进行二次倍频处理，将得到的20GHz谐波信号作为本振信号；3)对所述锁频信号进行1/2分频处理，将得到的5GHz分谐波分量作为本振信号。虽然此时，所述时钟信号与所述本振信号是非相干的，但对于本发明实施例，只要所述时钟信号和所述本振信号分别是相干的即可实现精准相位同步。

对应地，对于本发明实施例，所述步骤102具体还可以包括102b：通过一个预设的正弦波信号源生成所述时钟信号和所述本振信号。

对于本发明实施例，所述通过一个预设的正弦波信号源生成所述时钟信号和所述本振信号具体可以包括：将预设的一个正弦波信号源发射的正弦波信号确定为所述时钟信号；将所述正弦波信号确定为所述本振信号，或对所述正弦波信号进行倍频或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，并将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号。

具体地，可以通过一个正弦波信号源发射正弦波信号，利用所述正弦波信号生成相干或相同的时钟信号；同时，可以将所述正弦波信号确定为所述本振信号，也可以对所述正弦波信号进行倍频处理或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号。例如：对于12GHz的正弦波信号，则1)可以将所述正弦波信号直接作为所述本振信号；2)可以对所述正弦波信号进行二次倍频处理，得到24GHz的谐波作为所述本振信号；3)可以对所述正弦波信号进行分频处理，得到6GHz的分谐波分量作为所述本振信号。对于本发明实施例，通过同一个正弦波信号既生成时钟信号又生成本振信号，使得所述时钟信号与所述本振信号是相干的，从而进一步实现精确的中频和射频间相位同步，提高非线性矢量网络分析仪测量的相位稳定度，进而满足高准确度的测量要求。

在本发明的另一个可选实施例，所述时钟信号可以包括一个时钟信号或多个相干时钟信号。

具体地，所述时钟信号具体可以包括一个相同时钟信号或者多个相干时钟信号。具体可以根据任意波形发生器的设置数量决定。例如，若通过一个波形发生器先后生成校准信号和测试信号的中频信号，则所述时钟信号可以包括一个相同的时钟信号；若通过至少两个波形发生器生成校准信号和测试信号的中频信号，则所述时钟信号可以包括多个相干的时钟信号。

在本发明的又一个可选实施例，所述方法还包括：对所述第一本振信号以及所述第三中频信号进行混频处理，生成待测试频段的第三射频信号；或对与所述第一本振信号相干的第三本振信号以及所述第三中频信号进行混频处理，生成待测试频段的第三射频信号。

其中，所述第三中频信号可以为校准信号的中频信号，具体形式可以为脉冲调制信号。所述第三中频信号可以通过任意波形发生器生成，根据设置的任意波形发生器数量，所述第三中频信号可以与所述第一中频信号从一个端口先后生成，也可以分别从2个端口生成。例如，当设置一个任意波形发生器时，可以将所述任意波形发生器端口1先发出的脉冲调制信号作为校准信号的中频信号，将所述任意波形发生器端口1后发出的数字调制信号作为测试信号的中频信号，将所述任意波形发生器端口2发出的多频正弦信号作为相位参考信号的中频信号；而当设置二个任意波形发生器时，可以将任意波形发生器1的第一端口发出的脉冲调制信号作为校准信号的中频信号，将任意波形发生器1的第二端口发出的多频正弦信号作为相位参考信号的中频信号，将任意波形发生器2的第一端口发出的数字调制信号作为测试信号的中频信号。

需要说明的是，对于第三射频信号的生成并不局限于上述方式得到，本发明实施例还提供另一种第三射频信号的生成方式包括：对与所述第一本振信号相干的第三本振信号以及所述第三中频信号进行混频处理，生成待测试频段的第三射频信号。

其中，所述相干本振信号还包括第三本振信号，所述第三本振信号与所述第一本振信号相干。对于本发明实施例，根据本振信号生成装置、生成方式的不同，既可以利用所述第一本振信号先后与所述第一中频信号和第三中频信号混频，生成第一射频信号和第三射频信号；也可以利用第一本振信号和第三本振信号分别与第一中频信号和第三中频信号进行混频，以达成同样的效果，从而为精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量提供更加多元化的实现方式。

对于本发明实施例，所述生成待测试频段的第三射频信号之后，所述方法还包括：利用所述第三射频信号的标准相位谱对所述非线性矢量网络分析仪进行相位校准。

其中，在得到所述第三中频信号后，将所述第三中频信号发送给混频器，对所述第三中频信号和本振信号进行混频处理，得到第三射频信号，利用所述第三射频信号的标准相位谱可以对所述非线性矢量网络分析仪进行相位校准，从而可以为后续通过第一射频信号和第二射频信号进行待测频段的非线性矢量网络分析仪测量提供准确的测量基础，以提高测量的准确度。

本发明提供一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法，通过利用预设的信号源生成时钟信号和相干本振信号，其中，所述相干本振信号包括第一本振信号和第二本振信号；根据所述时钟信号，生成同步中频信号，其中，所述同步中频信号包括第一中频信号和第二中频信号；分别对所述第一本振信号与所述第一中频信号、所述第二本振信号与所述第二中频信号进行混频处理，生成待测试频段的同步射频信号，其中，所述同步射频信号包括第一射频信号和第二射频信号；利用所述第一射频信号和所述第二射频信号进行待测试频段的非线性矢量网络分析仪测量。从而能够通过实现测试信号和相位参考信号的相干，以提高非线性矢量网络分析仪测量的相位稳定度，进而满足高准确度的测量要求。

进一步地，作为图1的具体实现，本发明实施例提供了一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量装置，如图4所示，所述装置包括：同步信号生成单元21、射频信号生成单元22和测量单元23。

所述同步信号生成单元21，可以用于利用预设的信号源生成时钟信号和相干本振信号，其中，所述相干本振信号包括第一本振信号和第二本振信号。

具体地，所述同步信号生成单元21可以生成时钟信号(CLK1，CLK2，...)和相干本振信号(LO_ref，LO1，LO2，...)，并将所述时钟信号和所述相干本振信号提供给射频信号生成单元22。

所述射频信号生成单元22，可以用于根据所述时钟信号，生成同步中频信号，其中，所述同步中频信号包括第一中频信号和第二中频信号；分别对所述第一本振信号与所述第一中频信号、所述第二本振信号与所述第二中频信号进行混频处理，生成待测试频段的同步射频信号，其中，所述同步射频信号包括第一射频信号和第二射频信号；

具体地，所述射频信号生成单元22可以获取所述同步信号生成单元21发送的时钟信号(CLK1，CLK2，...)和相干本振信号(LO_ref，LO1，LO2，...)，生成同步射频信号，包括NVNA测试信号(包括校准信号)和相位参考信号，并将所述同步射频信号提供给测量单元23。

所述测量单元23，可以用于利用所述第一射频信号和所述第二射频信号进行待测试频段的非线性矢量网络分析仪测量。

具体地，所述测量单元23可以获取所述射频信号生成单元22发送的NVNA测试信号(包括校准信号)和相位参考信号，从而完成仪器校准和测试。

进一步地，所述同步信号生成单元21包括时钟信号生成模块211和本振信号生成模块212。

所述时钟信号生成模块211通过预设的锁频信号源生成所述时钟信号；或通过一个预设的正弦波信号源生成所述时钟信号。

具体地，所述时钟信号生成模块211可以只生成一个时钟信号(CLK1)，也可以同时生成多个相干的时钟信号(CLK1，CLK2，...)，并将所述时钟信号发送给所述射频信号生成单元22。

所述本振信号生成模块212，可以用于通过预设的锁频信号源生成所述本振信号；或将预设的一个正弦波信号源发射的正弦波信号确定为所述本振信号；或对所述正弦波信号进行倍频或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，并将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号。

具体地，所述本振信号生成模块212可以生成多个相干的本振信号(LO_ref，LO1，LO2，...)，并将所述相干本振信号发送给射频信号生成单元22。

进一步地，所述射频信号生成单元22包括中频信号生成模块221和混频模块222。

所述中频信号生成模块221，用于接收时钟信号，生成同步中频信号；

具体地，所述中频信号生成模块221可以获取时钟信号生成模块211提供的一个时钟信号(CLK1)或多个相干的时钟信号(CLK1，CLK2，...)，并生成同步中频信号，包括NVNA测试信号(包括校准信号)的中频信号(IF_test1，IF_test2，...)，和相位参考信号的中频信号IF_ref，并将所述同步中频信号发送给混频模块222。

需要说明的是，当采用一台任意波形发生器生成(IF_test1，IF_test2，...)和IF_ref时，只需要一个时钟信号(CLK1)，当采用多台任意波形发生器分别生成(IF_test1，IF_test2，...)和IF_ref时，需要多个相干的时钟信号(CLK1，CLK2，...)。

所述混频模块222，可以用于接收所述本振信号生成模块发送的相干本振信号及所述中频信号生成模块发送的同步中频信号，生成同步射频信号。

具体地，所述混频模块222可以获取所述本振信号生成模块212生成的多个相干本振信号(LO_ref，LO1，LO2，...)，以及所述中频信号生成模块221提供的同步中频信号(IF_ref，IF_test1，IF_test2，...)，通过基波混频或谐波上变频生成同步射频信号，并将所述同步射频信号发送给所述测量单元23。需要说明的是，(1)所述本振信号LO_ref可以与所述中频信号IF_ref生成相位参考信号RF_ref；(2)可以通过同一个本振信号LO1分别与多个中频信号(IF_test1，IF_test2，...)先后生成各非线性矢量网络分析仪测试信号和校准信号，也可以通过多个本振信号(LO1，LO2，...)与中频信号(IF_test1，IF_test2，...)的组合，生成非线性矢量网络分析仪测试信号和校准信号。

精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量装置可以根据不同测量需求进行调整，以下提供了几种实际应用场景的应用方式。

1.采用二次谐波上变频实现28GHz频段的精确相位同步。

如图5所示，采用矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer，VNA)和外部的任意波形发生器、倍频器、混频器构建精确相位同步的非线性矢量网络分析仪，实现28GHz频段的测试，具体包括：

1)采用矢量网络分析仪内置的激励源提供12.5GHz点频信号，经功分器后形成相干的时钟信号和基波本振信号；

2)12.5GHz时钟信号提供给任意波形发生器，令后者工作在25GSample/s的采样频率，通过端口1先后输出载波频率为3GHz的脉冲调制信号(校准信号)的中频信号以及数字调制信号(测试信号)的中频信号，通过端口2持续输出载波频率为3GHz的多频正弦信号(相位参考信号)的中频信号；

3)12.5GHz的基波本振信号经过二倍频器(N＝2)和第二个功分器后，生成两个相干的25GHz本振信号；

4)一个本振信号与任意波形发生器端口1的中频信号提供给混频器1，先后生成载波频率为28GHz的脉冲调制信号(校准信号)和数字调制信号(测试信号)；另一个本振信号与任意波形发生器端口2的中频信号提供给混频器2，生成载波频率为28GHz的多频正弦相位参考信号；

5)当任意波形发生器端口1输出脉冲调制中频信号时，利用脉冲调制信号的标准相位谱对非线性矢量网络分析仪进行相位校准；当任意波形发生器端口1输出数字调制中频信号时，进行被测器件在28GHz工作频段的测试。

2.采用三次谐波上变频实现39GHz频段的精确相位同步。

如图6所示，采用矢量网络分析仪和外部的正弦波发生器(替代矢量网络分析仪内置激励源)、任意波形发生器、倍频模块(包括脉冲发生器、带通滤波器等)、混频器构建精确相位同步的非线性矢量网络分析仪，实现39GHz频段的测试，具体包括：

1)采用正弦波发生器提供12.5GHz点频信号，经功分器后形成相干的时钟信号和基波本振信号；

2)12.5GHz时钟信号提供给任意波形发生器，令后者工作在12.5GSample/s的采样频率，通过端口1先后输出载波频率为1.5GHz的脉冲调制信号(校准信号)的中频信号以及数字调制信号(测试信号)的中频信号，通过端口2持续输出载波频率为1.5GHz的多频正弦信号(相位参考信号)的中频信号；

3)12.5GHz的基波本振信号经过脉冲发生器生成多次谐波分量，利用带通滤波器提取三次谐波分量(N＝3)，经第二个功分器后生成两个相干的37.5GHz本振信号；

4)一个本振信号与任意波形发生器端口1的中频信号提供给混频器1，先后生成载波频率为39GHz的脉冲调制信号(校准信号)和数字调制信号(测试信号)；另一个本振信号与任意波形发生器端口2的中频信号提供给混频器2，生成载波频率为39GHz的多频正弦相位参考信号；

5)当任意波形发生器端口1输出脉冲调制中频信号时，利用脉冲调制信号的标准相位谱对非线性矢量网络分析仪进行相位校准；当任意波形发生器端口1输出数字调制中频信号时，进行被测器件在39GHz工作频段的测试。

3.采用高次谐波上变频实现其他毫米波频段的精确相位同步。

如图7所示，采用矢量网络分析仪和两台任意波形发生器、谐波混频器构建精确相位同步的非线性矢量网络分析仪，实现44GHz频段的测试，具体包括：

1)采用矢量网络分析仪内置的激励源提供8GHz点频信号，经功分器后形成相干的时钟信号和基波本振信号；

2)8GHz时钟信号经第二个功分器后形成两个相干的时钟信号，分别提供给两个任意波形发生器，令二者工作在24GSample/s的采样频率；

3)第一个任意波形发生器通过端口1输出载波频率为4GHz的脉冲调制信号(校准信号)的中频信号，通过端口2持续输出载波频率为4GHz的多频正弦信号(相位参考信号)的中频信号；第二个任意波形发生器生成数字调制信号(测试信号)的中频信号；

4)8GHz的基波本振信号经过第三个功分器后，生成两个相干的8GHz本振信号，分别提供给两个谐波混频器；

5)将第一个任意波形发生器输出的两个中频信号分别提供给两个谐波混频器，利用5次谐波混频生成载波频率为44GHz的校准信号和相位参考信号，利用脉冲调制信号的标准相位谱对非线性矢量网络分析仪进行相位校准；

6)用第二个任意波形发生器输出的数字调制中频信号替换第一个任意波形发生器输出的脉冲调制中频信号，进行被测器件在44GHz工作频段的测试。

7)通过选择不同的本振频率、中频频率、谐波次数，可以实现其他频段的测量。

4.基于基波混频的任意毫米波频段(以69.9GHz为例)。

如图8所示，采用矢量网络分析仪和外部的任意波形发生器、混频器构建精确相位同步的非线性矢量网络分析仪，实现66.9GHz频段的测试，具体包括：

1)采用矢量网络分析仪内置的激励源提供66.9GHz点频信号，经功分器后形成相干的66.9GHz本振信号，分别提供给两个基波混频器；

2)矢量网络分析仪和任意波形发生器进行10MHz锁频，使用后者的内部时钟信号(本振信号和时钟信号非相干)，令其工作在25GSample/s的采样频率，通过端口1先后输出载波频率为3GHz的脉冲调制信号(校准信号)的中频信号以及数字调制信号(测试信号)的中频信号，通过端口2持续输出载波频率为3GHz的多频正弦信号(相位参考信号)的中频信号；

3)将上述中频信号和本振信号分别提供给两个基波混频器，生成载波频率为69.9GHz的测试信号、校准信号和相位参考信号；

4)当任意波形发生器端口1输出脉冲调制中频信号时，利用脉冲调制信号的标准相位谱对非线性矢量网络分析仪进行相位校准；当任意波形发生器端口1输出数字调制中频信号时，进行被测器件在69.9GHz工作频段的测试。

5)通过选择不同的本振频率、中频频率，可以实现其他频段的测量。

通过本发明的技术方案，能够根据接收的时钟信号，生成同步中频信号，其中，同步中频信号包括第一中频信号和第二中频信号；通过基波混频，或谐波上变频，对接收的本振信号以及同步中频信号进行处理，生成待测试频段的同步射频信号，其中，同步射频信号包括与第一中频信号对应的第一射频信号以及与第二中频信号对应的第二射频信号；利用第一射频信号和第二射频信号进行待测试频段的非线性矢量网络分析仪测量。从而能够通过实现测试信号和相位参考信号的相干，以提高非线性矢量网络分析仪测量的相位稳定度，进而满足高准确度的测量要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量方法，其特征在于，包括：

利用预设的信号源生成时钟信号和相干本振信号，其中，所述相干本振信号包括第一本振信号和第二本振信号；

根据所述时钟信号，生成同步中频信号，其中，所述同步中频信号包括第一中频信号和第二中频信号；

分别对所述第一本振信号与所述第一中频信号、所述第二本振信号与所述第二中频信号进行混频处理，生成待测试频段的同步射频信号，其中，所述同步射频信号包括第一射频信号和第二射频信号；

利用所述第一射频信号和所述第二射频信号进行待测试频段的非线性矢量网络分析仪测量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预设的信号源生成时钟信号和相干本振信号，包括：

通过预设的两个锁频信号源分别生成所述时钟信号和所述本振信号；

或

通过一个预设的正弦波信号源生成所述时钟信号和所述本振信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过预设的两个锁频信号源分别生成所述时钟信号和所述本振信号，包括：

通过预设的第一锁频信号源生成所述时钟信号；

通过预设的第二锁频信号源生成所述本振信号，或对所述预设的第二锁频信号源生成的信号进行倍频或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，并将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过一个预设的正弦波信号源生成所述时钟信号和所述本振信号，包括：

将预设的一个正弦波信号源发射的正弦波信号确定为所述时钟信号；

将所述正弦波信号确定为所述本振信号，或对所述正弦波信号进行倍频或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，并将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时钟信号包括一个时钟信号或多个相干时钟信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步中频信号还包括第三中频信号，所述相干本振信号还包括与所述第一本振信号相干的第三本振信号，所述分别对所述第一本振信号与所述第一中频信号、所述第二本振信号与所述第二中频信号进行混频处理，生成待测试频段的同步射频信号之前，所述方法还包括：

对所述第一本振信号以及所述第三中频信号进行混频处理，生成待测试频段的第三射频信号；或

对与所述第一本振信号相干的第三本振信号以及所述第三中频信号进行混频处理，生成待测试频段的第三射频信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述生成待测试频段的第三射频信号之后，所述方法还包括：

利用所述第三射频信号的标准相位谱对所述非线性矢量网络分析仪进行相位校准。

8.一种精确相位同步的非线性矢量网络分析仪测量装置，其特征在于，包括：同步信号生成单元、射频信号生成单元和测量单元；

所述同步信号生成单元，用于利用预设的信号源生成时钟信号和相干本振信号，其中，所述相干本振信号包括第一本振信号和第二本振信号；

所述射频信号生成单元，用于根据所述时钟信号，生成同步中频信号，其中，所述同步中频信号包括第一中频信号和第二中频信号；分别对所述第一本振信号与所述第一中频信号、所述第二本振信号与所述第二中频信号进行混频处理，生成待测试频段的同步射频信号，其中，所述同步射频信号包括第一射频信号和第二射频信号；

所述测量单元，用于利用所述第一射频信号和所述第二射频信号进行待测试频段的非线性矢量网络分析仪测量。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述同步信号生成单元包括时钟信号生成模块和本振信号生成模块；

所述时钟信号生成模块，用于通过预设的锁频信号源生成所述时钟信号；或通过一个预设的正弦波信号源生成所述时钟信号；

所述本振信号生成模块，用于通过预设的第二锁频信号源生成所述本振信号，或对所述预设的第二锁频信号源生成的信号进行倍频或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，并将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号；或

将预设的一个正弦波信号源发射的正弦波信号确定为所述本振信号，或对所述正弦波信号进行倍频或分频处理，生成对应的谐波或分谐波分量，并将所述谐波或分谐波分量确定为所述本振信号。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述射频信号生成单元包括中频信号生成模块和混频模块；

所述中频信号生成模块，用于接收所述时钟信号生成模块发送的时钟信号，生成同步中频信号；

所述混频模块，用于接收所述本振信号生成模块发送的相干本振信号及所述中频信号生成模块发送的同步中频信号，生成同步射频信号。

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