CN116248205A - 一种接收机功率线性度测试装置及方法 - Google Patents

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曹志英
魏连成
赵立军
宋青娥
梁胜利
王尊峰
王振宇
孙宇
秦鹏超
史磊
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Abstract

本发明公开了一种接收机功率线性度测试装置及方法，该装置包括信号源、单刀双掷射频开关S1和S2、放大器A1，A2和A3、功分器、功率计、程控步进衰减器T1、T2、T3和T4以及被测接收机，所述信号源连接单刀双掷射频开关S1，单刀双掷射频开关S1的第一输出端依次连接放大器A1和程控步进衰减器T1，其第二输出端依次连接放大器A2和程控步进衰减器T2，程控步进衰减器T1、T2分别连接单刀双掷射频开关S2的第一输入端和第二输入端，其输出端连接功分器的输入端，功分器的第一输出端连接功率计，其第二输出端依次连接放大器A3、程控步进衰减器T3、程控步进衰减器T4以及被测接收机。本发明测试精度相比传统的测试方法，测试精度高，测试动态范围大。

Description

一种接收机功率线性度测试装置及方法
技术领域
本发明涉及线性度测试技术领域，具体涉及一种接收机功率线性度测试装置及方法。
背景技术
接收机的功率线性度可以定义为接收机在某一个信号功率电平下进行校准后，测量其他信号功率电平的精确度。当以不同的功率电平校准时，线性度通常表现为进入接收机功率的函数。通常，信号功率比较低时，噪声是误差的主要来源；信号功率比较高时，压缩是误差的主要来源；另外，即使在接收机主要的线性区间，由于接收机关键元器件例如混频器芯片和AD芯片的线性度，以及端口匹配造成的影响，也会对线性度造成影响。例如矢量网络分析仪作为测量微波器件S参数的专用仪器，被称为微波仪器中的万用表，可以精确的测量被测器件的增益或者衰减值。当矢量网络分析仪在某个功率下进行校准后，通过被测件如放大器则进入到接收机的功率会比校准时的功率大很多，通过被测件如衰减器则进入到接收机的功率会比校准时的功率小很多，这时矢量网络分析仪接收机的线性度如果不好，就会造成测量误差。虽然通常情况下接收机的线性度是比较好的，但是如果在测量范围大、指标要求高、频带宽的情况下，保持接收机线性度仍然是有困难的，而这个误差通常是很难校准的，所以测量接收机的高线性度值就变的很重要而且非常困难了。
接收机的线性度如果要求不是特别高，则可以使用信号源直接测量的方法来进行测量。这种测量方法认为信号源的功率是绝对线性的，通常测量指标在1dB左右的线性度要求时可以采用。这种方法测量范围也不会特别高，即便有些信号源最小功率能够很低，但是通常也仅能保证60dB左右的范围内进行1dB线性度的测量。通常难以测量0.1dB压缩点，特别是大动态范围的功率线性度测量时，就会发现不到0.1dB压缩点就已经压缩了，甚至会发现多个错误的压缩点。所以这种方法如果想测量0.1dB的线性度是不可行的。
还有一种更准确的方法就是购买大带宽、大动态范围的高精度程控步进衰减器，这种衰减器是厂家事先校准过的，但是往往价格昂贵，经济性较差。即便如此，这种高精度衰减器的动态范围通常还是不够大，仍然无法满足更大动态范围接收机的测试需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种接收机功率线性度测试装置及方法，设计合理，解决了现有技术的不足，具有良好的效果。
为了实现发明目的1，采用以下技术方案：
一种接收机功率线性度测试装置，包括信号源、单刀双掷射频开关S1和S2、放大器A1，A2和A3、功分器、功率计、程控步进衰减器T1、T2、T3和T4以及被测接收机，所述信号源连接单刀双掷射频开关S1的输入端，单刀双掷射频开关S1的第一输出端依次连接放大器A1和程控步进衰减器T1，其第二输出端依次连接放大器A2和程控步进衰减器T2，程控步进衰减器T1、T2分别连接单刀双掷射频开关S2的第一输入端和第二输入端，其输出端连接功分器的输入端，功分器的第一输出端连接功率计，其第二输出端依次连接放大器A3、程控步进衰减器T3、程控步进衰减器T4以及被测接收机。
进一步地，所述程控步进衰减器T4的衰减范围由接收机的动态范围决定。
为了实现发明目的2，采用以下技术方案：
一种接收机功率线性度测试方法，采用如上所述的接收机功率线性度测试装置，包括以下步骤：
S1、连接好整个测试装置，信号源、功率计、接收机、放大器以及程控步进衰减器都开机预热1小时以上，程控步进衰减器T4的衰减范围为c dBm；
S2、设置信号源点频f，接收机功率关、设置为点频f，中频带宽设置为F Hz，扫描点数为h点；
S3、打开被测接收机输出曲线B，并打开光标；
S4、信号源通过单刀双掷射频开关S1连通A1和T1所在的支路，并设置A4的衰减值为0dB；
S5、设置信号源输出为0dBm，设置T1的衰减值为a dB，此时功率计的值在0dBm左右，记录功率计的值为P0；
S6、设置T3的衰减值为a dB，T4的衰减值为0dB，此时接收机曲线的值为b dBm；接收机的1dB压缩点高于b值10dB以上，认为此时是不压缩的，记录此时接收机的值为B0；
S7、设置信号源的输出为-1dBm，衰减器T1～T4的衰减值均不变，记录此时接收机的值为B1，功率计的值为P1；计算此时的原始线性度δ1＝B1-B0-(P1-P0)，记录线性度取绝对值|δ1|；
S8、信号源的输出以1dBm步进变换到-10dBm，记录每一步接收机的值为Bi，功率计的值为Pi，计算原始线性度δi＝Bi-B0-(Pi-P0)，记录线性度|δi|，i为2到10之间的整数；
S9、将信号源的输出设置为0dBm，T4的衰减值为-10dB，此时接收机的值接近B10，调节信号源的输出，使接收机的值等于B10，记录此时信号源的值S10；
S10、设置信号源的值为(S10-1)dBm，记录此时接收机的值为B11，功率计的值为P11，计算此时的原始线性度δ11＝B11-B10-(P11-P10)，记录线性度取绝对值|δ11+δ10|；
S11、信号源的输出以1dBm步进变换到(S10-10)dBm，计算每一步的原始线性度δ12到δ20，记录线性度取绝对值|δ12+δ10|到|δ20+δ10|；
S12、再次将信号源的输出设置为0dBm，T4的衰减值降低到-20dBm，调节信号源的输出，使接收机的值为B20，记录此时信号源的值为S20，信号源的输出以1dBm步进变换到(S20-10)dBm，计算每一步的原始线性度δ21到δ30，记录线性度取绝对值|δ21+δ10+δ20|到|δ30+δ10+δ20|；
S13、如此循环，计算原始线性度δ30到δc/2，并记录相应的线性度绝对值|δd+e+δ10+…+δd|，d为大于30小于c/2的整十数，e为1到9之间的整数；
S14、当T4的衰减值降低到-(c/2+10)dB时，信号源通过单刀双掷射频开关S1连通A2和T2所在的支路，同时调节信号源的输出使接收机的输出等于Bc/2；
S15、如此循环，计算原始线性度δc/2+1到δc，计算线性度并取绝对值|δd’+e+δ10+…+δd’|，d’为大于c/2小于c的整十数，记录在表格中。
本发明具有的有益效果是：
本发明采用普通精度的程控步进衰减器、功率计、信号源的测试装置，采用分区间多次测量并将多次测量得到的原始线性度使用数学运算相加，得到真实的大动态范围的高精度接收机功率线性度。本发明测试精度相比传统的测试方法，测试精度高、测试动态范围大，不需要专门购买高精度的程控步进衰减器。
附图说明
图1为本发明中一种接收机功率线性度测试装置示意图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
一种接收机功率线性度测试装置，以矢量网络分析仪接收机为例，测试其功率线性度；如图1所示，该装置包括信号源、单刀双掷射频开关S1和S2、放大器A1，A2和A3、功分器、功率计、程控步进衰减器T1、T2、T3和T4以及矢量网络分析仪；矢量网络分析仪接收机的线性度被定标到功率计的线性度上，因为功率计的线性度很高，所以线性度测试指标可达0.1dB以内；因为矢量网络分析仪的动态范围很大，最高可达140dB以上，故而需要140dB的程控步进衰减器T4，衰减器的步进值为1dB；如果是其他类型的接收机，动态范围不太大的话，可以使用更小衰减范围的程控步进衰减器和更小增益的放大器。本实施例中，选择的放大器为20dB放大器A1、80dB放大器A2、20dB放大器A3，程控步进衰减器为20dB程控步进衰减器T1、20dB程控步进衰减器T2、20dB程控步进衰减器T3、140dB程控步进衰减器T4；
具体地，信号源连接单刀双掷射频开关S1的输入端，单刀双掷射频开关S1的第一输出端依次连接20dB放大器A1和20dB程控步进衰减器T1，其第二输出端依次连接80dB放大器A2和20dB程控步进衰减器T2，20dB程控步进衰减器T1、20dB程控步进衰减器T2分别连接单刀双掷射频开关S2的第一输入端和第二输入端，其输出端连接功分器的输入端，功分器的第一输出端连接功率计，其第二输出端依次连接20dB放大器A3、20dB程控步进衰减器T3、140dB程控步进衰减器T4以及矢量网络分析仪。
测试装置在140dB衰减器A4衰减0-70dB时，走A1和T1通路，A1和T1组合的目的是调整信号源到功率计的输入。测试装置在140衰减器衰减71-140dB时，走A2和T2通路。A3和T3组合的目的是调整被测接收机的输入，用来找到一个合适的不压缩的输入功率为基准输入功率。
该测试装置的测试方法包括以下步骤：
S1、连接好整个测试装置，信号源、功率计、接收机、放大器以及程控步进衰减器都开机预热1小时以上；
S2、设置信号源点频f，矢量网络分析仪功率关、设置为点频f，中频带宽设置为100Hz，扫描点数为51点；
S3、打开矢量网络分析仪的被测接收机输出曲线B，并打开光标；
S4、信号源通过单刀双掷射频开关S1连通A1和T1所在的支路，并设置A4的衰减值为0dB；
S5、设置信号源输出为0dBm，设置T1的衰减值为14dB，此时功率计的值在0dBm左右，记录功率计的值为P0；
S6、设置T3的衰减值为14dB，T4的衰减值为0dB，此时接收机曲线的值为6dBm左右；因为接收机的1dB压缩点高于此值10dB以上，认为此时是不压缩的，记录此时矢量网络分析仪接收机的值为B0；
S7、设置信号源的输出为-1dBm，衰减器T1～T4的衰减值均不变，记录此时矢量网络分析仪接收机的值为B1，功率计的值为P1；计算此时的原始线性度δ1＝B1-B0-(P1-P0)，记录线性度取绝对值|δ1|；
S8、信号源的输出以1dBm步进变换到-10dBm，记录每一步接收机的值为Bi，功率计的值为Pi，计算原始线性度δi＝Bi-B0-(Pi-P0)，记录线性度|δi|，i为从2到10的整数；
S9、信号源变换到-10dB后，功率计变换到-10dBm左右，如果继续降低，则会导致功率计的线性度不够好，所以将信号源的输出设置为0dBm，T4的衰减值为-10dB，此时矢量网络分析仪接收机的值接近B10，为了接续测试，调节信号源的输出，使矢量网络分析仪接收机的值等于B10，记录此时信号源的值S10；
S10、设置信号源的输出值为(S10-1)dBm，记录此时矢量网络分析仪接收机的值为B11，功率计的值为P11，计算此时的原始线性度δ11＝B11-B10-(P11-P10)，记录线性度取绝对值|δ11+δ10|；
S11、信号源的输出以1dBm步进变换到(S10-10)dBm，计算每一步的原始线性度δ12到δ20，记录线性度取绝对值|δ12+δ10|到|δ20+δ10|；
S12、再次将信号源的输出设置为0dBm，T4的衰减值降低到-20dBm，调节信号源的输出，使矢量网络分析仪接收机的值为B20，记录此时信号源的值为S20，信号源的输出以1dBm步进变换到(S20-10)dBm，计算每一步的原始线性度度δ21到δ30，记录线性度取绝对值|δ21+δ10+δ20|到|δ30+δ10+δ20|；
S13、如此循环，计算原始线性度δ30到δ70，并记录相应的线性度绝对值；
S14、当T4的衰减值降低到-80dB时，信号源通过单刀双掷射频开关S1连通A2和T2所在的支路，同时调节信号源的输出使矢量网络分析仪接收机的输出等于B70；
S15、如此循环，计算原始线性度δ71到δ140，计算线性度并取绝对值，记录在表格中。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种接收机功率线性度测试装置，其特征在于，包括信号源、单刀双掷射频开关S1和S2、放大器A1，A2和A3、功分器、功率计、程控步进衰减器T1、T2、T3和T4以及被测接收机，所述信号源连接单刀双掷射频开关S1的输入端，单刀双掷射频开关S1的第一输出端依次连接放大器A1和程控步进衰减器T1，其第二输出端依次连接放大器A2和程控步进衰减器T2，程控步进衰减器T1、T2分别连接单刀双掷射频开关S2的第一输入端和第二输入端，其输出端连接功分器的输入端，功分器的第一输出端连接功率计，其第二输出端依次连接放大器A3、程控步进衰减器T3、程控步进衰减器T4以及被测接收机。
2.根据权利要求1所述的一种接收机功率线性度测试装置，其特征在于，所述程控步进衰减器T4的衰减范围由接收机的动态范围决定。
3.一种接收机功率线性度测试方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的接收机功率线性度测试装置，包括以下步骤：
S1、连接好整个测试装置，信号源、功率计、接收机、放大器以及程控步进衰减器都开机预热1小时以上，程控步进衰减器T4的衰减范围为c dB；
S2、设置信号源点频f，接收机功率关、设置为点频f，中频带宽设置为F Hz，扫描点数为h点；
S3、打开被测接收机输出曲线B，并打开光标；
S4、信号源通过单刀双掷射频开关S1连通A1和T1所在的支路，并设置A4的衰减值为0dB；
S5、设置信号源输出为0dBm，设置T1的衰减值为a dB，此时功率计的值在0dBm左右，记录功率计的值为P0；
S6、设置T3的衰减值为a dB，T4的衰减值为0dB，此时接收机曲线的值为b dBm；接收机的1dB压缩点高于b值10dB以上，认为此时是不压缩的，记录此时接收机的值为B0；
S7、设置信号源的输出为-1dBm，衰减器T1～T4的衰减值均不变，记录此时接收机的值为B1，功率计的值为P1；计算此时的原始线性度δ1＝B1-B0-(P1-P0)，记录线性度取绝对值|δ1|；
S8、信号源的输出以1dBm步进变换到-10dBm，记录每一步接收机的值为Bi，功率计的值为Pi，计算原始线性度δi＝Bi-B0-(Pi-P0)，记录线性度|δi|，i为2到10之间的整数；
S9、将信号源的输出设置为0dBm，T4的衰减值为-10dBm，此时接收机的值接近B10，调节信号源的输出，使接收机的值等于B10，记录此时信号源的值S10；
S10、设置信号源的值为(S10-1)dBm，记录此时接收机的值为B11，功率计的值为P11，计算此时的原始线性度δ11＝B11-B10-(P11-P10)，记录线性度取绝对值|δ11+δ10|；
S11、信号源的输出以1dBm步进变换到(S10-10)dBm，计算每一步的原始线性度δ12到δ20，记录线性度取绝对值|δ12+δ10|到|δ20+δ10|；
S12、再次将信号源的输出设置为0dBm，T4的衰减值降低到-20dBm，调节信号源的输出，使接收机的值为B20，记录此时信号源的值为S20，信号源的输出以1dBm步进变换到(S20-10)dBm，计算每一步的原始线性度δ21到δ30，记录线性度取绝对值|δ21+δ10+δ20|到|δ30+δ10+δ20|；
S13、如此循环，计算原始线性度δ30到δc/2，并记录相应的线性度绝对值|δd+e+δ10+…+δd|，d为大于30小于c/2的整十数，e为1到9之间的整数；
S14、当T4的衰减值降低到-(c/2+10)dB时，信号源通过单刀双掷射频开关S1连通A2和T2所在的支路，同时调节信号源的输出使接收机的输出等于Bc/2；
S15、如此循环，计算原始线性度δc/2+1到δc，计算线性度并取绝对值|δd’+e+δ10+…+δd’|，d’为大于c/2小于c的整十数，记录在表格中。
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