CN117969953A - 谐波功率检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种谐波功率检测装置，第一双向耦合器连接射频源及一待测件的输入端，第一双向耦合器的正向输出端和反向输出端均连接第一矢量接收机；第二双向耦合器连接待测件的输出端及负载，第二双向耦合器的正向输出端和反向输出端均连接第二矢量接收机；两个第一多工器依次连接在第二双向耦合器的正向输出端与第二矢量接收机之间，两个第一多工器之间的至少一个传输通道上设置有第一衰减器；两个第二多工器依次连接在第二双向耦合器的反向输出端与第二矢量接收机之间，两个第二多工器之间的至少一个传输通道上设置有第二衰减器。本发明可将基波和谐波的功率调节到同一功率等级，提高了测试灵敏度。

Description

谐波功率检测装置

技术领域

本发明涉及信号检测技术领域，尤其涉及一种谐波功率检测装置。

背景技术

开关、放大器、滤波器、二极管等有源器件在大信号的激励下会产生高次谐波，其谐波功率是一项重要指标，网络分析仪的矢量接收机可以测试谐波信号的波形的幅度和相位，并且具有高灵敏度、大动态范围、底噪低、响应速度快等优点。

现有的谐波功率检测装置是通过提取出待测件输入端和输出端的入射波和反射波，并送入网络分析仪矢量接收机进行检测的。通常放大器、二极管等有源器件的谐波功率比基波功率小30dB左右，现有的谐波功率检测装置能够准确得到这些器件的基波和谐波的幅度和相位信息谐波功率，进而准确检测到谐波功率。然而，对于开关、滤波器等谐波功率很小的器件来说，其谐波功率通常比基波功率低70dB以下，当一个基波大信号和谐波小信号同时输入矢量接收机的时候，会极大的恶化矢量接收机的动态范围，谐波信号是小信号，就会淹没在仪器的底噪中，测试精度会降低，大多数情况下无法准确得到谐波功率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种谐波功率检测装置，解决现有的谐波功率检测装置无法准确检测到谐波功率的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种谐波功率检测装置，包括：

网络分析仪，包括射频源、第一矢量接收机和第二矢量接收机；

第一双向耦合器，连接所述射频源及一待测件的输入端，所述第一双向耦合器的正向输出端和反向输出端均连接所述第一矢量接收机；

第二双向耦合器，连接所述待测件的输出端及负载，所述第二双向耦合器的正向输出端和反向输出端均连接所述第二矢量接收机；

两个第一多工器，依次连接在所述第二双向耦合器的正向输出端与所述第二矢量接收机之间，两个所述第一多工器的至少一个传输通道上设置有第一衰减器；以及，

两个第二多工器，依次连接在所述第二双向耦合器的反向输出端与所述第二矢量接收机之间，两个所述第二多工器的至少一个传输通道上设置有第二衰减器。

可选的，两个所述第一多工器之间的基波传输通道上设置有所述第一衰减器，两个所述第一多工器之间的谐波传输通道直通；和/或，两个所述第二多工器之间的基波传输通道上设置有所述第二衰减器，两个所述第二多工器之间的谐波传输通道直通。

可选的，两个所述第一多工器之间的基波传输通道和谐波传输通道上均设置有所述第一衰减器，两个所述第一多工器之间的基波传输通道上的所述第一衰减器的衰减值大于谐波传输通道上的所述第一衰减器的衰减值；和/或，两个所述第二多工器之间的基波传输通道和谐波传输通道上均设置有所述第二衰减器，两个所述第二多工器之间的基波传输通道上的所述第二衰减器的衰减值大于谐波传输通道上的所述第二衰减器的衰减值。

可选的，两个所述第一多工器之间的每个传输通道上的信号在传输通道末端的功率相等；两个所述第二多工器之间的每个传输通道上的信号在传输通道末端的功率相等。

可选的，所述射频源与所述第一双向耦合器之间还设置有第一阻抗调谐器，所述第二双向耦合器与所述负载之间还设置有第二阻抗调谐器。

可选的，所述射频源与所述阻抗调谐器之间依次设置有推动功放、隔离器、滤波器及第三多工器。

可选的，所述第三多工器与所述阻抗调谐器之间还设置有第一直流偏置器，所述第一直流偏置器的电源端连接第一直流电源；所述第二阻抗调谐器与所述负载之间还设置有第二直流偏置器，所述第二直流偏置器的电源端连接第二直流电源。

可选的，所述待测件的基波功率与谐波功率的差值大于70db。

可选的，所述第一多工器和所述第二多工器为双工器或三工器。

在本发明提供的谐波功率检测装置中，网络分析仪包括射频源、第一矢量接收机和第二矢量接收机；第一双向耦合器连接所述射频源及一待测件的输入端，所述第一双向耦合器的正向输出端和反向输出端均连接所述第一矢量接收机；第二双向耦合器连接所述待测件的输出端及负载，所述第二双向耦合器的正向输出端和反向输出端均连接所述第二矢量接收机；两个第一多工器依次连接在所述第二双向耦合器的正向输出端与所述第二矢量接收机之间，两个所述第一多工器之间的至少一个传输通道上设置有第一衰减器；两个第二多工器依次连接在所述第二双向耦合器的反向输出端与所述第二矢量接收机之间，两个所述第二多工器之间的至少一个传输通道上设置有第二衰减器。本发明通过多工器将不同频率的信号分到不同的传输通道上，通过为至少一个传输通道分配合适衰减值的衰减器，可将基波和谐波的功率调节到同一功率等级，然后再送入相应的矢量接收机中，如此基波和谐波等不同频率的信号就处于相同的功率等级，不会出现功率差异极大的信号同时送入矢量接收机，恶化小信号测试灵敏度的情况。实现了对器件基波/谐波功率的高灵敏度源/负载阻抗牵引测试，解决了测试功率等级相差很大的谐波信号的功率不准确的问题，同时能够评估所述待测件在不同阻抗下的特性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的谐波功率检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的谐波功率检测装置进行校准的示意图；

其中，附图标记为：

10-网络分析仪；11-射频源；12-第一矢量接收机；13-第二矢量接收机；20-推动功放；30-隔离器；40-滤波器；50-第三多工器；61-第一直流偏置器；62-第一直流电源；63-第二直流偏置器；64-第二直流电源；71-第一阻抗调谐器；72-第二阻抗调谐器；81-第一双向耦合器；82-第二双向耦合器；91-第一多工器；92-第二多工器；93-第一衰减器；94-第二衰减器。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图1为本实施例提供的谐波功率检测装置的结构示意图。如图1所示，所述谐波功率检测装置，包括网络分析仪10、第一双向耦合器81、第二双向耦合器82、两个第一多工器91、两个第二多工器92、第一阻抗调谐器71、第二阻抗调谐器72、推动功放20、隔离器30、滤波器40、第三多工器50、第一直流偏置器61、第一直流电源62、第二直流偏置器63及第二直流电源64。

具体而言，所述网络分析仪10具有射频源11、第一矢量接收机12和第二矢量接收机13。所述射频源11、所述推动功放20、隔离器30、滤波器40、第三多工器50、第一直流偏置器61、第一阻抗调谐器71、所述第一双向耦合器81及待测件的输入端依次连接，所述待测件的输出端、第二双向耦合器82、第二阻抗调谐器72、第二直流偏置器63及负载依次连接。所述第一直流电源62连接所述第一直流偏置器61的电源端，所述第二直流电源64连接所述第二直流偏置器63的电源端。

所述射频源11用于发出射频信号，所述动功放用于放大所述射频信号，所述隔离器30用于保护所述推动功放20，所述滤波器40用于滤除测试频率以外的干扰信号，所述第三多工器50可以进一步滤除谐波信号，同时保证所述待测件的基波/谐波源阻抗为50欧姆。

所述第一直流偏置器61和所述第二直流偏置器63用于给所述待测件进行供电，所述第一阻抗调谐器71用于调节所述待测件的输入端的基波/谐波阻抗，所述第二阻抗调谐器72用于调节所述待测件的输出端的基波/谐波阻抗，以测试所述待测件的性能。在一些实施例中，若所述待测件不需要从射频通路供电，可以省略所述第一直流偏置器61和所述第二直流偏置器63。

在一些实施例中，所述推动功放20、隔离器30、滤波器40及第三多工器50也可以被省略。

进一步地，所述第一双向耦合器81的正向输出端和反向输出端均连接所述第一矢量接收机12，所述第一双向耦合器81用于提取出所述待测件输入端的入射波和反射波，并送入所述第一矢量接收机12中进行检测，得到所述待测件输入端的正向传输功率和反射传输功率。所述第二双向耦合器82的正向输出端和反向输出端均连接所述第二矢量接收机13，所述第二双向耦合器82用于提取出所述待测件输出端的入射波和反射波，并送入所述第二矢量接收机13中进行检测，得到所述待测件输出端的正向传输功率和反射传输功率。

两个所述第一多工器91依次连接在所述第二双向耦合器82的正向输出端与所述第二矢量接收机13之间，两个所述第一多工器91之间的至少一个传输通道上设置有第一衰减器93。两个所述第二多工器92依次连接在所述第二双向耦合器82的反向输出端与所述第二矢量接收机13之间，两个所述第二多工器92之间的至少一个传输通道上设置有第二衰减器94。

其中，两个所述第一多工器91中的第一个所述第一多工器91会将入射波按照频率的不同分在不同的传输通道内传输，所述第一衰减器93用于对相应的传输通道内的信号进行衰减，然后再通过第二个所述第一多工器91将多个传输通道内传输的信号合成，送入所述第一矢量接收机12中。类似的，两个所述第二多工器92中的第一个所述第二多工器92会将反射波按照频率的不同分在不同的传输通道内传输，所述第二衰减器94用于对相应的传输通道内的信号进行衰减，然后再通过第二个所述第二多工器92将多个传输通道内传输的信号合成，送入所述第二矢量接收机13中。

本实施例中，两个所述第一多工器91之间的所有传输通道上均设置有所述第一衰减器93，为每个所述第一衰减器93分配合适的衰减值，可以使得两个所述第一多工器91之间的每个传输通道上的信号在传输通道末端的功率相等(也即第二个所述第一多工器91接收到的每个传输通道上的信号的功率都相等)。类似的，两个所述第二多工器92之间的所有传输通道上均设置有所述第二衰减器94，为每个所述第二衰减器94分配合适的衰减值，可以使得两个所述第二多工器92之间的每个传输通道上的信号在传输通道末端的功率相等(也即第二个所述第二多工器92接收到的每个传输通道上的信号的功率都相等)。

具体来说，两个所述第一多工器91之间的基波传输通道和谐波传输通道上均设置有所述第一衰减器93，两个所述第一多工器91之间的基波传输通道上的所述第一衰减器93的衰减值大于谐波传输通道上的所述第一衰减器93的衰减值；两个所述第二多工器92之间的基波传输通道和谐波传输通道上均设置有所述第二衰减器94，两个所述第二多工器92之间的基波传输通道上的所述第二衰减器94的衰减值大于谐波传输通道上的所述第二衰减器94的衰减值。如此一来，可将入射波和反射波的基波和谐波的功率调节到同一功率等级，然后再送入所述第一矢量接收机12和所述第二矢量接收机13中，如此基波和谐波等不同频率的信号就处于相同的功率等级，不会出现功率差异极大的信号同时送入矢量接收机，恶化小信号测试灵敏度的情况。

在一些实施例中，也可以不必在每个传输通道都设置衰减器，例如，可以在两个所述第一多工器91之间的基波传输通道上设置所述第一衰减器93，两个所述第一多工器91之间的谐波传输通道直通；然后在两个所述第二多工器92之间的基波传输通道上设置所述第二衰减器94，两个所述第二多工器92之间的谐波传输通道直通。如此一来，也可以将基波和谐波的功率调节到同一功率等级。

本实施例中，所述第一多工器91和所述第二多工器92均为三工器，两个所述第一多工器91之间以及两个所述第二多工器92之间均具有三个传输通道，分别为基波传输通道、二次谐波传输通道和三次谐波传输通道，分别用于传输基波F1、二次谐波F2和三次谐波F3。

当然，在一些实施例中，所述第一多工器91和所述第二多工器92也可以均为双工器，此时，两个所述第一多工器91之间以及两个所述第二多工器92之间均具有两个传输通道，分别为基波传输通道及二次谐波传输通道，分别用于传输基波F1和二次谐波F2。

进一步地，所述待测件可以是放大器和二极管，其基波功率与谐波功率的差值大于70db，此时，所述待测件的基波功率与谐波功率的差异较大，可以利用所述第一衰减器93和所述第二衰减器94衰减基波传输通道中的基波信号，使得送入所述第一矢量接收机12和所述第二矢量接收机13中的信号的基波与谐波的功率等级一致。当然，所述待测件也可以是开关或滤波器40等基波功率与谐波功率的差值较小的有源器件。

图2为本实施例提供的谐波功率检测装置进行校准的示意图。如图2所示，所述谐波功率检测装置在检测前可以先进行校准，首先将所述待测件替换为校准件，对所述第一矢量接收机12和所述第二矢量接收机13进行功率校准，并保存校准状态。然后连接所述待测件，利用所述第一阻抗调谐器71和所述第二阻抗调谐器72调节所述待测件的输入端和输出端的基波/谐波阻抗，之后可以正式进行检测。

综上，在本发明实施例提供的谐波功率检测装置中，网络分析仪10包括射频源11、第一矢量接收机12和第二矢量接收机13；第一双向耦合器81连接所述射频源11及一待测件的输入端，所述第一双向耦合器81的正向输出端和反向输出端均连接所述第一矢量接收机12；第二双向耦合器82连接所述待测件的输出端及负载，所述第二双向耦合器82的正向输出端和反向输出端均连接所述第二矢量接收机13；两个第一多工器91依次连接在所述第二双向耦合器82的正向输出端与所述第二矢量接收机13之间，两个所述第一多工器91之间的至少一个传输通道上设置有第一衰减器93；两个第二多工器92依次连接在所述第二双向耦合器82的反向输出端与所述第二矢量接收机13之间，两个所述第二多工器92之间的至少一个传输通道上设置有第二衰减器94。本发明通过多工器将不同频率的信号分到不同的传输通道上，通过为至少一个传输通道分配合适衰减值的衰减器，可将基波和谐波的功率调节到同一功率等级，然后再送入相应的矢量接收机中，如此基波和谐波等不同频率的信号就处于相同的功率等级，不会出现功率差异极大的信号同时送入矢量接收机，恶化小信号测试灵敏度的情况，实现了对器件基波/谐波功率的高灵敏度源/负载阻抗牵引测试，解决了测试功率等级相差很大的谐波信号的功率不准确的问题，同时能够评估所述待测件在不同阻抗下的特性。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。

Claims (9)

1.一种谐波功率检测装置，其特征在于，包括：

网络分析仪，包括射频源、第一矢量接收机和第二矢量接收机；

第一双向耦合器，连接所述射频源及一待测件的输入端，所述第一双向耦合器的正向输出端和反向输出端均连接所述第一矢量接收机；

第二双向耦合器，连接所述待测件的输出端及负载，所述第二双向耦合器的正向输出端和反向输出端均连接所述第二矢量接收机；

两个第一多工器，依次连接在所述第二双向耦合器的正向输出端与所述第二矢量接收机之间，两个所述第一多工器的至少一个传输通道上设置有第一衰减器；以及，

两个第二多工器，依次连接在所述第二双向耦合器的反向输出端与所述第二矢量接收机之间，两个所述第二多工器的至少一个传输通道上设置有第二衰减器。

2.如权利要求1所述的谐波功率检测装置，其特征在于，两个所述第一多工器之间的基波传输通道上设置有所述第一衰减器，两个所述第一多工器之间的谐波传输通道直通；和/或，两个所述第二多工器之间的基波传输通道上设置有所述第二衰减器，两个所述第二多工器之间的谐波传输通道直通。

3.如权利要求1所述的谐波功率检测装置，其特征在于，两个所述第一多工器之间的基波传输通道和谐波传输通道上均设置有所述第一衰减器，两个所述第一多工器之间的基波传输通道上的所述第一衰减器的衰减值大于谐波传输通道上的所述第一衰减器的衰减值；和/或，两个所述第二多工器之间的基波传输通道和谐波传输通道上均设置有所述第二衰减器，两个所述第二多工器之间的基波传输通道上的所述第二衰减器的衰减值大于谐波传输通道上的所述第二衰减器的衰减值。

4.如权利要求1～3中任一项所述的谐波功率检测装置，其特征在于，两个所述第一多工器之间的每个传输通道上的信号在传输通道末端的功率相等；两个所述第二多工器之间的每个传输通道上的信号在传输通道末端的功率相等。

5.如权利要求1所述的谐波功率检测装置，其特征在于，所述射频源与所述第一双向耦合器之间还设置有第一阻抗调谐器，所述第二双向耦合器与所述负载之间还设置有第二阻抗调谐器。

6.如权利要求5所述的谐波功率检测装置，其特征在于，所述射频源与所述阻抗调谐器之间依次设置有推动功放、隔离器、滤波器及第三多工器。

7.如权利要求6所述的谐波功率检测装置，其特征在于，所述第三多工器与所述阻抗调谐器之间还设置有第一直流偏置器，所述第一直流偏置器的电源端连接第一直流电源；所述第二阻抗调谐器与所述负载之间还设置有第二直流偏置器，所述第二直流偏置器的电源端连接第二直流电源。

8.如权利要求1所述的谐波功率检测装置，其特征在于，所述待测件的基波功率与谐波功率的差值大于70db。

9.如权利要求1所述的谐波功率检测装置，其特征在于，所述第一多工器和所述第二多工器为双工器或三工器。