TW202343006A

TW202343006A - 向量網路分析系統

Info

Publication number: TW202343006A
Application number: TW112108682A
Authority: TW
Inventors: 黃磊; 李成遠
Original assignee: 大陸商蘇州華興源創科技股份有限公司
Priority date: 2022-04-26
Filing date: 2023-03-09
Publication date: 2023-11-01
Also published as: CN114553329B; CN114553329A; WO2023207252A1

Abstract

本申請提供了一種向量網路分析系統，包括射頻源電路；功率分配模組，與射頻源電路相連接，用於將激勵信號分為第一激勵信號和第二激勵信號，功率分配模組的第一輸出端與被測器件的測試埠相連接；頻率合成電路，與功率分配模組的第二輸出端相連接，用於對第二激勵信號進行處理，以獲取本振信號；以及接收機電路，分別與頻率合成電路和測試埠相連接，用於對測試埠處的信號進行分離，與本振信號進行混頻，以獲取中頻信號，還用於對中頻信號進行資料分析，獲取被測器件的測試資訊。

Description

向量網路分析系統

本申請涉及測量開發技術領域，特別是涉及一種向量網路分析系統。

向量網路分析系統（也可以稱為向量網路分析儀）是一種信號源與接收機一體的測量儀器，它本身就是一個激勵/響應測試系統，可以用於測量射頻器件的S參數。傳統的向量網路分析系統的系統架構如圖1所示（以雙埠向量網路分析儀為例），圖1中埠PORT1和埠PORT2分別與被測器件的兩個測試埠相連接。與埠PORT1連接的定向耦合器從埠PORT1處分離出兩路信號分別為信號A1和信號B1，與埠PORT2連接的定向耦合器從埠PORT1處分離出兩路信號分別為信號A2和信號B2。信號A1、信號B1、信號A2、信號B2分別與本振信號混頻後形成了4組中頻信號IF，ADC（Analog-to-Digital Converter，類比數位轉換器）晶片對4組中頻信號IF進行採集並傳送至DSP（Digital Signal Processing，數位信號處理）中進行資料分析。虛線框內的電路部分是接收機通路。接收機通路通常包括下變頻電路、放大電路以及信號處理電路等部分。

從圖1中可以看出，傳統鏈路下的網路分析儀架構需要包括兩個信號源器件，一個是射頻信號源，一個是本振信號源。然而，由於向量網路分析儀需要工作在超寬頻且高頻的頻率範圍，因此，兩個超寬頻信號源大大增加了向量網路分析儀的設計難度和生產成本。

基於此，有必要針對傳統鏈路下的網路分析儀架構中需要兩個超寬頻信號源，大大增加了向量網路分析儀的設計難度和生產成本的問題，提供一種向量網路分析系統。

一種向量網路分析系統，包括射頻源電路，用於提供激勵信號；功率分配模組，與所述射頻源電路相連接，用於將所述激勵信號分為第一激勵信號和第二激勵信號，所述功率分配模組的第一輸出端與被測器件的測試埠相連接，所述第一激勵信號為所述被測器件的輸入激勵信號；頻率合成電路，與所述功率分配模組的第二輸出端相連接，用於對所述第二激勵信號進行處理，以獲取本振信號；接收機電路，分別與所述頻率合成電路和所述被測器件的測試埠相連接，用於對所述測試埠處的信號進行分離，並與所述本振信號進行混頻，以獲取中頻信號，還用於對所述中頻信號進行資料分析，以獲取所述被測器件的測試資訊。

在一個或多個實施例中，所述功率分配模組包括第一功率分配器，所述第一功率分配器將所述激勵信號平均分配分成所述第一激勵信號和所述第二激勵信號。

在一個或多個實施例中，所述功率分配模組還包括第一射頻信號放大單元，與所述第一功率分配器的第一輸出端相連接，用於放大所述第一激勵信號；第二射頻信號放大單元，與所述第一功率分配器的第二輸出端相連接，用於放大所述第二激勵信號；開關單元，分別與所述第一射頻信號放大單元、所述被測器件的第一測試埠和所述被測器件的第二測試埠相連接，用於導通所述第一射頻信號放大單元與所述被測器件的第一測試埠之間的連接通路，或導通所述第一射頻信號放大單元與所述被測器件的第二測試埠之間的連接通路。

在一個或多個實施例中，所述頻率合成電路包括調製單元，所述調製單元的第一端接地，用於提供調製信號；第一混頻器，分別與所述功率分配模組的第二輸出端和所述調製單元的第二端相連接，用於將所述第二激勵信號與所述調製信號進行混頻，以獲取本振信號；第二功率分配器，與所述第一混頻器相連接，用於將所述本振信號分為第一本振信號和第二本振信號；第一濾波單元，與所述第二功率分配器的第一端相連接，用於對所述第一本振信號進行濾波；第三射頻信號放大單元，與所述第一濾波單元相連接，用於放大所述第一本振信號；第三功率分配器，與所述第三射頻信號放大單元相連接，用於將所述第一本振信號分為兩路；第二濾波單元，與所述第二功率分配器的第二端相連接，用於對所述第二本振信號進行濾波；第四射頻信號放大單元，與所述第二濾波單元相連接，用於放大所述第二本振信號；第四功率分配器，與所述第四射頻信號放大單元相連接，用於將所述第二本振信號分為兩路。

在一個或多個實施例中，所述調製單元包括晶體振盪器。

在一個或多個實施例中，所述接收機電路包括信號分離單元，與所述被測器件的測試埠相連接，用於對所述測試埠處的信號分離為傳輸信號和反射信號；第一混頻單元，分別與所述信號分離單元的第一輸出端和所述頻率合成電路相連接，用於對所述傳輸信號和所述本振信號進行混頻，以獲取第一中頻信號；第二混頻單元，分別與所述信號分離單元的第二輸出端和所述頻率合成電路相連接，用於對所述反射信號和所述本振信號進行混頻，以獲取第二中頻信號；信號處理單元，分別與所述第一混頻單元和所述第二混頻單元相連接，用於對所述第一中頻信號和第二中頻信號進行資料分析，以獲取所述被測器件的測試資訊。

在一個或多個實施例中，所述信號分離單元包括第一定向耦合器和第二定向耦合器，所述第一混頻單元包括第二混頻器和第三混頻器，所述第二混頻單元包括第四混頻器和第五混頻器，所述信號處理單元包括類比數位轉換器和數位訊號處理器，所述第一激勵信號通過所述第一定向耦合器傳輸至所述被測器件的第一埠，所述第一定向耦合器的第一輸出端與所述第二混頻器的第一輸入端相連接，所述第二混頻器的第二輸入端與第三功率分配器的第一輸出端相連接，所述第二混頻器的輸出端與所述類比數位轉換器相連接，所述第一定向耦合器的第二輸出端與所述第四混頻器的第一輸入端相連接，所述第四混頻器的第二輸入端與所述第三功率分配器的第二輸出端相連接，所述第四混頻器的輸出端與所述類比數位轉換器相連接，所述第一激勵信號通過所述第二定向耦合器傳輸至所述被測器件的第二埠，所述第二定向耦合器的第一輸出端與所述第三混頻器的第一輸入端相連接，所述第三混頻器的第二輸入端與第四功率分配器的第一輸出端相連接，所述第三混頻器的輸出端與所述類比數位轉換器相連接，所述第二定向耦合器的第二輸出端與所述第五混頻器的第一輸入端相連接，所述第五混頻器的第二輸入端與所述第四功率分配器的第二輸出端相連接，所述第五混頻器的輸出端與所述類比數位轉換器相連接，所述類比數位轉換器與所述數位訊號處理器相連接。

在一個或多個實施例中，所述射頻源電路包括射頻信號源，所述射頻信號源輸出的頻率範圍為75百萬赫茲（MHz）~6吉赫茲（GHz），功率範圍為-60分貝毫瓦（dbm）~-10dbm。

在一個或多個實施例中，所述射頻源電路還包括輸出匹配單元，與所述射頻信號源相連接，用於實現所述激勵信號與外接負載電阻之間的阻抗匹配；第三濾波單元，與所述輸出匹配單元相連接，用於對所述激勵信號進行濾波。

在一個或多個實施例中，所述向量網路分析系統還包括顯示模組，與所述接收機電路相連接，用於對所述被測器件的測試資訊進行顯示。

上述向量網路分析系統，利用射頻源電路提供激勵信號，利用功率分配模組將激勵信號分為兩路，一路傳輸至被測器件，作為被測器件的輸入激勵信號；另一路傳輸至頻率合成電路，通過頻率合成電路的處理形成本振信號。接收機電路對被測器件的測試埠處信號進行分離、耦合，並與本振信號進行混頻以獲取中頻信號。接收機電路通過對中頻信號進行資料分析，可以獲取被測器件的測試資訊。本申請提供的向量網路分析系統，通過優化向量網路分析系統的射頻源電路，將單一的射頻信號源進行功率分配，即，將射頻源電路發出的激勵信號分為兩路。利用其中一路的激勵信號來提供本振信號，代替了傳統鏈路結構中的本振信號源，可以有效地簡化向量網路分析系統的電路設計，且減小硬體架構的生產成本。

為了更清楚地說明本說明書實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本說明書中記載的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

為了便於理解本申請，下面將參照相關附圖對本申請進行更全面的描述。附圖中給出了本申請的優選實施方式。但是，本申請可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施方式。相反的，提供這些實施方式的目的是為了對本申請的公開內容理解得更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語「垂直的」、「水準的」、「左」、「右」、「上」、「下」、「前」、「後」、「周向」以及類似的表述是基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本申請和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本申請的限制。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本申請的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本申請的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本申請。這裡使用的措辭「和/或」包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。

向量網路分析儀是一種常見的射頻測量儀器，主要用來測量高頻器件、電路及系統的性能參數，如線性參數、非線性參數、變頻參數等。傳統的網路分析儀架構需要兩個信號源，一個是射頻信號源，一個是本振信號源。然而，向量網路分析儀需要工作在超寬頻且高頻的頻率範圍，可見，兩個超寬頻信號源會大大增加向量網路分析儀的設計難度和成本。

本申請提供了一種將簡單化設計的向量網路分析系統，可以節約一個本振信號源。圖2示出了本申請實施例的向量網路分析系統的示意結構，在本申請實施例中，向量網路分析系統可以包括射頻源電路100、功率分配模組200、頻率合成電路300和接收機電路400。

在對被測器件進行測試時，網路分析儀內部需要產生滿足測試頻率和功率要求的激勵信號。在本申請提供的向量網路分析系統中可以利用射頻源電路100提供激勵信號。功率分配模組200，與射頻源電路100相連接，功率分配模組200可以將射頻源電路100輸出的激勵信號分為兩路，分別為第一激勵信號和第二激勵信號。功率分配模組200的第一輸出端與被測器件的測試埠相連接，即第一激勵信號通過功率分配模組200的第一輸出端傳輸至被測器件。第一激勵信號可以作為被測器件的輸入激勵信號，被測器件可以通過傳輸和反射對激勵信號作出回應。

由於網路分析儀要測試被測器件傳輸、反射特性與工作頻率和功率的關係，因此令接收機電路400與被測器件的測試埠相連接，可以利用接收機電路400接收被測器件測試埠處的信號。激勵信號輸入到被測器件後會發生反射，被測器件埠處反射信號與輸入激勵信號在相同的物理路徑上傳播，因此還可以利用接收機電路400將相同物理路徑上相反方向傳播的信號進行分離、提取。在本申請的一些實施例中，接收機電路400對被測器件埠處信號進行分離後，可以獲得傳輸信號和被測器件的反射信號，其中，傳輸信號可以為第一激勵信號，即被測器件的輸入激勵信號。

頻率合成電路300與功率分配模組200的第二輸出端相連接，即第二激勵信號通過功率分配模組200的第二輸出端傳輸至頻率合成電路300。頻率合成電路300可以對第二激勵信號進行處理，以獲取本振信號。接收機電路400完成對被測器件埠處信號的分離後，將分離得到的信號與本振信號進行混頻，可以得到一個較為低頻的中頻信號。中頻信號被帶通濾波後，可以使接收機頻寬變窄且能顯著提高靈敏度及動態範圍。接著，接收機電路400對中頻信號進行處理，可以獲取如幅度、相位等測試資訊。在本申請的一些實施例中，測試資訊還可以為被測器件的S參數（Scatter參數，即散射參數）。

上述向量網路分析系統，對信號源部分的電路設計進行了優化，對單一的射頻信號源進行功率分配，即，將射頻源電路100發出的激勵信號分為兩路。一路用於作為被測器件的輸入激勵信號，另一路激勵信號經過處理後可以用於提供本振信號，代替了傳統鏈路結構中的本振信號源。本申請提供的向量網路分析系統，可以利用一個信號源實現兩種信號源的功能，有效地簡化了向量網路分析系統的電路設計，並且還可以減小硬體架構的生產成本。

圖3為本申請實施例中功率分配模組的結構示意圖，在實施例中，功率分配模組200可以包括第一功率分配器210。第一功率分配器210的輸入端與射頻源電路100的輸出端相連接，第一功率分配器210可以將射頻源電路100輸出的激勵信號平均分配分成兩路，即第一激勵信號與第二激勵信號是兩路相同的射頻信號。例如，當射頻源電路100輸出200百萬赫茲（MHz）的激勵信號，則第一功率分配器210可以將其平均分為兩路，第一激勵信號與第二激勵信號均為100MHz的射頻信號。

上述向量網路分析系統，利用第一功率分配器210將射頻源電路100發出的激勵信號平均分為兩路。一路激勵信號可以用於作為被測器件的輸入激勵信號，另一路激勵信號經過處理後可以用於提供本振信號。利用一個信號源實現兩種信號源的功能，與傳統的網路分析儀相比，節約了一個信號源，單個板卡的成本大幅降低。可見，本申請提供的向量網路分析系統解決了傳統鏈路下的網路分析儀架構中需要兩個超寬頻信號源而導致設計難度大和生產成本高的問題。

在一個或多個實施例中，功率分配模組200還可以包括第一射頻信號放大單元220、第二射頻信號放大單元230和開關單元240。

第一射頻信號放大單元220與第一功率分配器210的第一輸出端相連接，用於放大第一激勵信號。第二射頻信號放大單元230與第一功率分配器210的第二輸出端相連接，用於放大第二激勵信號。由於射頻源電路100輸出的激勵信號被第一功率分配器210分為了兩路，因此，第一激勵信號和第二激勵信號的頻率與功率分配前的激勵信號相比，均會有一定程度的衰減。利用第一射頻信號放大單元220和第二射頻信號放大單元230分別對第一激勵信號和第二激勵信號進行放大處理，可以保證第一激勵信號和第二激勵信號滿足被測器件的測試需求。

向量網路分析系統根據測試埠的數量可分為雙埠、3埠、4埠、6埠。在本申請的一些實施例中，開關單元240可以為單刀雙擲的射頻開關，利用單刀雙擲的射頻開關可以令上述向量網路分析系統實現雙埠測試的目的。開關單元240的輸入端與第一射頻信號放大單元220相連接，開關單元240的第一輸出端與被測器件的第一測試埠相連接，開關單元240的第二輸出端與被測器件的第二測試埠相連接。

當對被測器件的第一測試埠進行測試時，可以通過控制開關單元240導通第一射頻信號放大單元220與被測器件的第一測試埠之間的連接通路，以將放大後的第一激勵信號傳輸至被測器件的第一測試埠。由於開關單元240為單刀雙擲的射頻開關，因此當第一射頻信號放大單元220與被測器件的第一測試埠之間的連接導通時，第一射頻信號放大單元220與被測器件的第二測試埠之間的連接將會斷開。

同樣地，當對被測器件的第二測試埠進行測試時，可以通過控制開關單元240導通第一射頻信號放大單元220與被測器件的第二測試埠之間的連接通路，以將放大後的第一激勵信號傳輸至被測器件的第二測試埠。當第一射頻信號放大單元220與被測器件的第二測試埠之間的連接導通時，第一射頻信號放大單元220與被測器件的第一測試埠之間的連接將會斷開。

在一些其他的實施例中，也可以通過增加射頻開關的數量或使用單刀多擲的射頻開關等方式來實現向量網路分析系統的測試埠數量為3埠、4埠、6埠。例如，將兩個單刀雙擲的射頻開關的輸入端均與第一射頻信號放大單元220的輸出端相連接，一個單刀雙擲的射頻開關的兩個輸出端分別與被測器件的第一測試埠和第二測試埠相連接，另一個單刀雙擲的射頻開關的兩個輸出端分與被測器件的第三測試埠和第四測試埠相連接，從而實現了向量網路分析系統的測試埠數量為4埠的目的。

在一個或多個實施例中，開關單元240的第一輸出端與被測器件的第一測試埠之間可以設置一組或多組射頻信號放大單元，當來進一步放大傳輸至第一測試埠的第一激勵信號，以保證第一激勵信號為滿足測試頻率和功率要求的激勵信號。

同樣地，開關單元240的第二輸出端與被測器件的第二測試埠之間也可以設置一組或多組射頻信號放大單元，來進一步放大傳輸至第二測試埠的第一激勵信號，以保證第一激勵信號為滿足測試頻率和功率要求的激勵信號。

圖4為本申請實施例中頻率合成電路的結構示意圖，在一個或多個實施例中，頻率合成電路300可以包括調製單元310、第一混頻器320、第二功率分配器330、第一濾波單元340、第三射頻信號放大單元350、第三功率分配器360、第二濾波單元370、第四射頻信號放大單元380、第四功率分配器390。

調製單元310的第一端接地，調製單元310可以用於提供調製信號。第一混頻器320，分別與功率分配模組200的第二輸出端和調製單元310的第二端相連接，用於將第二激勵信號與調製信號進行混頻，以獲取本振信號。通過利用調製單元310提供的調製信號與第二激勵信號進行混頻，可以根據實際測試需求調節本振信號的大小。例如，當第二激勵信號為100MHz的射頻信號，而實際測試中所需的本振信號為90MHz，則可以令調製單元310提供一個10MHz的調製信號，利用第一混頻器320將調製信號與第二激勵信號進行下變頻混頻，即可獲取90MHz的本振信號。

在一個或多個實施例中，調製單元310可以包括晶體振盪器。由於晶體振盪器具有走時准、耗電省、經久耐用、器件成本低、輸出頻率精度高等優點，因此，可以選用晶體振盪器來提供穩定的調製信號。其中，優選的，選用10MHz的晶體振盪器作為調製單元310。

上述向量網路分析系統的射頻源電路100，對單一的射頻信號源進行功率分配，同時優化了頻率合成電路300，利用普通的10MHz晶體濾波器與分出的一路激勵信號進行下變頻混頻來代替傳統結構中的本振信號源，混頻後的信號進行濾波以及鏈路的功率分配。同時經過信號放大後，再進行功率分配。在本申請提供的向量分析系統架構中，不需要額外增加本振信號源，可以將複雜的向量網路分析系統設計簡單化，還減少了硬體架構成本，以及簡化了超寬頻射頻信號源的輸出鏈路。

在一個或多個實施例中，在某些應用場景下還可以在向量網路分析系統的鏈路中再增加一組或多組衰減器，利用衰減器來調整電路中信號的大小和/或改善阻抗匹配。

為了保證相位的準確性，接收機電路400部分在電路佈局過程中需要進行全域對稱設計。同時，頻率合成電路300與接收機電路400的連接鏈路中，也要保證本振信號鏈路的相位和幅度對稱。一個測試埠處信號將分離出反射信號和傳輸信號這兩種不同的信號，兩種信號均需要與本振信號進行混頻以獲取低頻段的中頻信號，進而對中頻信號進行進一步的資料分析。因此，雙埠的向量網路分析系統中頻率合成電路300共需輸出4路傳輸至接收機電路400的本振信號，以實現對被測器件雙埠的傳輸/反射特性測試。

頻率合成電路300中的第二功率分配器330與第一混頻器320相連接，可以將第一混頻器320輸出的本振信號均分為兩路，分別為第一本振信號和第二本振信號。第二功率分配器330的第一輸出端與第一濾波單元340相連接，第二功率分配器330的第二輸出端與第二濾波單元370相連接。第一濾波單元340可以對第一本振信號進行濾波處理，以去除第一本振信號中的雜訊，提高第一本振信號的精確度和穩定性，進而保證向量網路分析系統測試結果的準確性。同樣地，第二濾波單元370可以對第二本振信號進行濾波處理，以去除第二本振信號中的雜訊，提高第二本振信號的精確度和穩定性。

第一濾波單元340的輸出端與第三射頻信號放大單元350的輸入端相連接，經過濾波處理後的第一本振信號傳輸至第三射頻信號放大單元350。第二濾波單元370的輸出端與第四射頻信號放大單元380的輸入端相連接，經過濾波處理後的第二本振信號傳輸至第四射頻信號放大單元380。考慮到經過功率分配器的劃分後，第一本振信號和第二本振信號的頻率與功率分配前的本振信號相比，均會有一定程度的衰減。因此，利用第三射頻信號放大單元350和第四射頻信號放大單元380分別對第一本振信號和第二本振信號進行放大處理，可以保證第一本振信號和第二本振信號滿足被測器件的測試需求。

第三射頻信號放大單元350的輸出端與第三功率分配器360的輸入端相連接，將經過濾波放大處理後的第一本振信號傳輸至第三功率分配器360。第四射頻信號放大單元380的輸出端與第四功率分配器390的輸入端相連接，將經過濾波放大處理後的第二本振信號傳輸至第四功率分配器390。第三功率分配器360可以將第一本振信號平均分為兩路，第四功率分配器390可以將第二本振信號平均分為兩路。兩路第一本振信號和兩路第二本振信號可以分別與接收機電路400中各路接收到的信號進行混頻，以實現將接收到的信號下變頻為中頻信號，對被測器件輸出信號中雜波失真成分有很好抑制作用。

在一個或多個實施例中，在第三功率分配器360的兩路輸出端可以均設置一組或多組射頻信號放大單元，用以進一步放大兩路第一本振信號，以保證兩路第一本振信號可以滿足測試頻率和功率要求。

同樣地，在第四功率分配器390的兩路輸出端可以均設置一組或多組射頻信號放大單元，用以進一步放大兩路第二本振信號，以保證兩路第二本振信號可以滿足測試頻率和功率要求。

圖5為本申請實施例中接收機電路的結構示意圖，在一個或多個實施例中，接收機電路400可以包括信號分離單元410、第一混頻單元420、第二混頻單元430和信號處理單元440。

由於第一激勵信號輸入到被測器件後會發生反射，因此被測器件測試埠處的反射信號與輸入激勵信號在相同的物理路徑上傳播。向量網路分析系統利用信號分離單元410對相同物理路徑上相反方向傳播的信號進行分離、提取，信號分離單元410可以將測試埠處的信號分離為傳輸信號和反射信號。其中，當要測試被測器件某個埠反射特性/傳輸特性時，可以將信號分離單元410直接連接在該測試埠上。

第一混頻單元420分別與信號分離單元410的第一輸出端和頻率合成電路300相連接。第一混頻單元420通過將信號分離單元410分離出來的傳輸信號與頻率合成電路300輸出的本振信號進行混頻，可以將較高頻率的傳輸信號調製為第一中頻信號。通過將傳輸信號下變頻為第一中頻信號，對被測器件測試埠處的傳輸信號中雜波失真成分有很好抑制作用。例如，當傳輸信號為100MHz的射頻信號，本振信號為90MHz，利用第一混頻單元420將本振信號與傳輸信號進行混頻，即可獲取10MHz的中頻信號。

第二混頻單元430分別與信號分離單元410的第二輸出端和頻率合成電路300相連接。同樣的，第二混頻單元430通過將信號分離單元410分離出來的反射信號與頻率合成電路300輸出的本振信號進行混頻，可以將較高頻率的反射信號調製為第二中頻信號。通過將反射信號下變頻為第二中頻信號，對被測器件測試埠處的反射信號中雜波失真成分也有很好抑制作用。

信號處理單元440，分別與第一混頻單元420和第二混頻單元430相連接，可以用於對第一中頻信號和第二中頻信號進行資料分析，以獲取被測器件的測試資訊。信號處理單元440可以對第一中頻信號和第二中頻信號進行模數轉換、帶通濾波等處理，可以使接收機頻寬變窄且能顯著提高靈敏度及動態範圍。同時，信號處理單元440還可以對數位信號狀態的第一中頻信號和第二中頻信號進行傅立葉變換，以獲取如幅度、相位等測試資訊。在本申請的一些實施例中，測試資訊還可以為被測器件的S參數（Scatter參數，即散射參數）。

圖6為本申請另一個實施例中接收機電路的結構示意圖，在一個或多個實施例中，信號分離單元410可以包括第一定向耦合器411和第二定向耦合器412，第一混頻單元420可以包括第二混頻器421和第三混頻器422，第二混頻單元430可以包括第四混頻器431和第五混頻器432，信號處理單元440可以包括類比數位轉換器441和數位訊號處理器442。

如圖6所示，埠PORT1可以為向量網路分析系統與被測器件的第一測試埠相連接的埠，埠PORT2可以為向量網路分析系統與被測器件的第二測試埠相連接的埠。

第一定向耦合器411連接在埠PORT1埠處，當開關單元240導通功率分配模組200與第一測試埠之間的連接通路時，第一激勵信號可以通過第一定向耦合器411傳輸至第一測試埠。同時，第一測試埠響應於第一激勵信號發出的反射信號也在埠PORT1埠處傳輸。即，第一定向耦合器411在埠PORT1埠處可以得到耦合的傳輸信號和反射信號。利用第一定向耦合器411可以將埠PORT1埠處的傳輸信號和反射信號分離開來。

第二定向耦合器412連接在埠PORT2埠處，當開關單元240導通功率分配模組200與第二測試埠之間的連接通路時，第一激勵信號通過第二定向耦合器412傳輸至第二測試埠。同時，第二測試埠響應於第一激勵信號發出的反射信號也在埠PORT2埠處傳輸。即，第二定向耦合器412在埠PORT2埠處可以得到耦合的傳輸信號和反射信號。利用第二定向耦合器412可以將埠PORT2埠處的傳輸信號和反射信號分離開來。

將第三功率分配器360的兩個輸出端分別定義為輸出端A1和輸出端B1，即第三功率分配器360通過輸出端A1和輸出端B1兩個輸出端分別輸出兩路第一本振信號。將第四功率分配器390的兩個輸出端分別定義為輸出端A2和輸出端B2，即第四功率分配器390通過輸出端A2和輸出端B2兩個輸出端分別輸出兩路第二本振信號。

第一定向耦合器411的第一輸出端與第二混頻器421的第一輸入端相連接，第一定向耦合器411分離出的傳輸信號傳輸至第二混頻器421，第二混頻器421的第二輸入端可以與第三功率分配器360的輸出端A1輸出端相連接。第二混頻器421將傳輸信號與第三功率分配器360的輸出端A1端輸出的第一本振信號進行下變頻混頻，可以將較高頻率的反射信號調製為中頻信號IFA1，對被測器件第一測試埠處的傳輸信號中雜波失真成分有很好抑制作用。

第一定向耦合器411的第二輸出端與第四混頻器431的第一輸入端相連接，第一定向耦合器411分離出的反射信號傳輸至第四混頻器431，第四混頻器431的第二輸入端可以與第三功率分配器360的輸出端B1輸出端相連接。第四混頻器431將傳輸信號與第三功率分配器360的輸出端B1端輸出的第一本振信號進行下變頻混頻，可以將較高頻率的反射信號調製為中頻信號IFB1，以抑制反射信號中的雜波失真成分。

第二定向耦合器412的第一輸出端與第三混頻器422的第一輸入端相連接，第二定向耦合器412分離出的傳輸信號傳輸至第三混頻器422，第三混頻器422的第二輸入端可以與第四功率分配器390的輸出端A2輸出端相連接。第三混頻器422將傳輸信號與第四功率分配器390的輸出端A2端輸出的第二本振信號進行下變頻混頻，可以將較高頻率的傳輸信號調製為中頻信號IFA2，以抑制傳輸信號中的雜波失真成分。

第二定向耦合器412的第二輸出端與第五混頻器432的第一輸入端相連接，第二定向耦合器412分離出的反射信號傳輸至第五混頻器432，第五混頻器432的第二輸出端可以與第四功率分配器390的輸出端B2輸出端相連接。第五混頻器432將傳輸信號與第四功率分配器390的輸出端B2端輸出的第二本振信號進行下變頻混頻，可以將較高頻率的反射信號調製為中頻信號IFB2，以抑制反射信號中的雜波失真成分。

上述接收機電路400的設計可以在相同相位和幅值情況下與兩個定向耦合器的信號進行鏈路混頻，從而得到四路中頻信號。第二混頻器421、第三混頻器422、第四混頻器431和第五混頻器432的輸出端均與類比數位轉換器441相連接。類比數位轉換器441與數位訊號處理器442相連接。利用類比數位轉換器441可以對第二混頻器421、第三混頻器422、第四混頻器431和第五混頻器432輸出的4組中頻信號IFA1、IFB1、IFA2、IFB2進行採集並傳送到數位訊號處理器442中進行資料分析。類比數位轉換器441還可以對4組中頻信號進行模數轉換處理，以便於數位訊號處理器442後續對信號的分析。數位訊號處理器442可以對數位信號狀態的4組中頻信號進行傅立葉變換，以獲取如幅度、相位等測試資訊。

在一個或多個實施例中，數位訊號處理器442可為DSP晶片或FPGA晶片（Field Programmable Gate Array，現場可程式設計邏輯閘陣列）。利用DSP晶片或FPGA晶片實現對中頻信號的資料分析，可以中頻信號進行濾波放大、傅立葉變換等處理，以從中頻信號中提取相應的幅度與相位資訊等資料。

基於上述架構，本申請提供的向量網路分析系統，與傳統的雙埠網路分析儀相比，測試資料一致的同時，節約了一個超寬頻信號源，從而大幅降低了單個板卡的成本。

圖7為本申請一個或多個實施例中射頻源電路的結構示意圖，在一個或多個實施例中，射頻源電路100可以包括射頻信號源110。可以選用頻率範圍為75MHz~6吉赫茲（GHz）且功率範圍為-60分貝毫瓦（dbm）~-10dbm的射頻信號源110來提供激勵信號。

本申請提供的向量網路分析系統優化了射頻源電路的電路設計，可以產生出頻率範圍為75MHz~6GHz、功率範圍為-60dbm~-10dbm的射頻信號，同時對射頻信號源110產生的激勵信號進行功率平均分配，分成兩條對稱的鏈路。10MHz的晶體振盪器配合射頻源電路100分配出來的一路激勵信號進行下變頻混頻，經過功率分配器後下變頻後的信號再經過濾波、放大等信號處理後可以得到65MHz-5990MHz的信號，這部分信號可以認為是一種新型的本振信號，該本振信號的幅度可以控制在全頻段內是0dbm。同時，頻率合成電路300與接收機電路400的連接鏈路中，需要保證本振信號鏈路的相位和幅度對稱。

在一個或多個實施例中，射頻源電路100還可以包括輸出匹配單元120和第三濾波單元130。

輸出匹配單元120，與射頻信號源110相連接，可以用於實現激勵信號與外接負載電阻之間的阻抗匹配。輸出匹配單元120可以將外接負載電阻變換為放大器所需的最佳負載電阻，以保證輸出功率最大。利用輸出匹配單元120可以實現高效率的能量傳輸、濾除高次諧波分量以保證外接負載上僅輸出高頻基波功率以及實現激勵信號與外接負載電阻之間的阻抗匹配。

第三濾波單元130，與輸出匹配單元120相連接，可以用於對激勵信號進行濾波。第三濾波單元130可以對激勵信號進行濾波處理，以去除激勵信號中的雜訊，提高激勵信號的精確度和穩定性。

在一個或多個實施例中，向量網路分析系統還可以包括顯示模組。顯示模組與接收機電路400相連接，可以用於對被測器件的測試資訊進行顯示。通過在顯示模組上顯示被測器件的測試資訊，可以便於使用者直觀地瞭解到對被測器件的測試結果，優化用戶的使用體驗。

在本說明書的描述中，參考術語「有些實施例」、「其他實施例」、「理想實施例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特徵包含於本申請的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性描述不一定指的是相同的實施例或示例。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本申請的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對申請保護範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請構思的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些都屬於本申請的保護範圍。因此，本申請專利的保護範圍應以所附權利要求為准。

100:射頻源電路 110:射頻信號源 120:輸出匹配單元 130:第三濾波單元 200:功率分配模組 210:第一功率分配器 220:第一射頻信號放大單元 230:第二射頻信號放大單元 240:開關單元 300:頻率合成電路 310:調製單元 320:第一混頻器 330:第二功率分配器 340:第一濾波單元 350:第三射頻信號放大單元 360:第三功率分配器 370:第二濾波單元 380:第四射頻信號放大單元 390:第四功率分配器 400:接收機電路 410:信號分離單元 411:第一定向耦合器 412:第二定向耦合器 420:第一混頻單元 421:第二混頻器 422:第三混頻器 430:第二混頻單元 431:第四混頻器 432:第五混頻器 440:信號處理單元 441:類比數位轉換器 442:數位訊號處理器 RF1:向量網路分析系統的第一無線電射頻埠 RF2:向量網路分析系統的第二無線電射頻埠 RF3:向量網路分析系統內部的無線電信號混頻埠 PORT 1、PORT 2:埠 A1、A2、B1、B2:信號、輸出端 IF、IFA1、IFB1、IFA2、IFB2:中頻信號

圖1為一種傳統的雙埠向量網路分析系統的結構示意圖。圖2示出了本公開實施例中的向量網路分析系統的示意結構。圖3為本公開實施例中功率分配模組的結構示意圖。圖4為本公開實施例中頻率合成電路的結構示意圖。圖5為本公開實施例中接收機電路的結構示意圖。圖6為本公開實施例中接收機電路的結構示意圖。圖7為本公開實施例中射頻源電路的結構示意圖。

100:射頻源電路

200:功率分配模組

300:頻率合成電路

400:接收機電路

Claims

一種向量網路分析系統，包括：射頻源電路，用於提供激勵信號；功率分配模組，與所述射頻源電路相連接，用於將所述激勵信號分為第一激勵信號和第二激勵信號，所述功率分配模組的第一輸出端與被測器件的測試埠相連接，所述第一激勵信號為所述被測器件的輸入激勵信號；頻率合成電路，與所述功率分配模組的第二輸出端相連接，用於對所述第二激勵信號進行處理，以獲取本振信號；以及接收機電路，分別與所述頻率合成電路和所述被測器件的測試埠相連接，用於對所述測試埠處的信號進行分離，並與所述本振信號進行混頻，以獲取中頻信號，還用於對所述中頻信號進行資料分析，以獲取所述被測器件的測試資訊。
如請求項1所述的向量網路分析系統，其中所述功率分配模組包括第一功率分配器，所述第一功率分配器將所述激勵信號平均分配分成所述第一激勵信號和所述第二激勵信號。
如請求項2所述的向量網路分析系統，其中所述功率分配模組還包括：第一射頻信號放大單元，與所述第一功率分配器的第一輸出端相連接，用於放大所述第一激勵信號；第二射頻信號放大單元，與所述第一功率分配器的第二輸出端相連接，用於放大所述第二激勵信號；以及開關單元，分別與所述第一射頻信號放大單元、所述被測器件的第一測試埠和所述被測器件的第二測試埠相連接，用於導通所述第一射頻信號放大單元與所述被測器件的第一測試埠之間的連接通路，或導通所述第一射頻信號放大單元與所述被測器件的第二測試埠之間的連接通路。
如請求項1或2所述的向量網路分析系統，其中所述頻率合成電路包括：調製單元，所述調製單元的第一端接地，用於提供調製信號；第一混頻器，分別與所述功率分配模組的第二輸出端和所述調製單元的第二端相連接，用於將所述第二激勵信號與所述調製信號進行混頻，以獲取本振信號；第二功率分配器，與所述第一混頻器相連接，用於將所述本振信號分為第一本振信號和第二本振信號；第一濾波單元，與所述第二功率分配器的第一端相連接，用於對所述第一本振信號進行濾波；第三射頻信號放大單元，與所述第一濾波單元相連接，用於放大所述第一本振信號；第三功率分配器，與所述第三射頻信號放大單元相連接，用於將所述第一本振信號分為兩路；第二濾波單元，與所述第二功率分配器的第二端相連接，用於對所述第二本振信號進行濾波；第四射頻信號放大單元，與所述第二濾波單元相連接，用於放大所述第二本振信號；以及第四功率分配器，與所述第四射頻信號放大單元相連接，用於將所述第二本振信號分為兩路。
如請求項4所述的向量網路分析系統，其中所述調製單元包括晶體振盪器。
如請求項1所述的向量網路分析系統，其中所述接收機電路包括：信號分離單元，與所述被測器件的測試埠相連接，用於對所述測試埠處的信號分離為傳輸信號和反射信號；第一混頻單元，分別與所述信號分離單元的第一輸出端和所述頻率合成電路相連接，用於對所述傳輸信號和所述本振信號進行混頻，以獲取第一中頻信號；第二混頻單元，分別與所述信號分離單元的第二輸出端和所述頻率合成電路相連接，用於對所述反射信號和所述本振信號進行混頻，以獲取第二中頻信號；以及信號處理單元，分別與所述第一混頻單元和所述第二混頻單元相連接，用於對所述第一中頻信號和第二中頻信號進行資料分析，以獲取所述被測器件的測試資訊。
如請求項6所述的向量網路分析系統，其中所述信號分離單元包括第一定向耦合器和第二定向耦合器，所述第一混頻單元包括第二混頻器和第三混頻器，所述第二混頻單元包括第四混頻器和第五混頻器，所述信號處理單元包括類比數位轉換器和數位訊號處理器，其中所述第一激勵信號通過所述第一定向耦合器傳輸至所述被測器件的第一埠，所述第一定向耦合器的第一輸出端與所述第二混頻器的第一輸入端相連接，所述第二混頻器的第二輸入端與第三功率分配器的第一輸出端相連接，所述第二混頻器的輸出端與所述類比數位轉換器相連接，其中所述第一定向耦合器的第二輸出端與所述第四混頻器的第一輸入端相連接，所述第四混頻器的第二輸入端與所述第三功率分配器的第二輸出端相連接，所述第四混頻器的輸出端與所述類比數位轉換器相連接，其中所述第一激勵信號通過所述第二定向耦合器傳輸至所述被測器件的第二埠，所述第二定向耦合器的第一輸出端與所述第三混頻器的第一輸入端相連接，所述第三混頻器的第二輸入端與第四功率分配器的第一輸出端相連接，所述第三混頻器的輸出端與所述類比數位轉換器相連接，其中所述第二定向耦合器的第二輸出端與所述第五混頻器的第一輸入端相連接，所述第五混頻器的第二輸入端與所述第四功率分配器的第二輸出端相連接，所述第五混頻器的輸出端與所述類比數位轉換器相連接，其中所述類比數位轉換器與所述數位訊號處理器相連接。
如請求項1所述的向量網路分析系統，其中所述射頻源電路包括射頻信號源，所述射頻信號源輸出的頻率範圍為75百萬赫茲（MHz）~6吉赫茲（GHz），功率範圍為-60分貝毫瓦（dbm）~-10dbm。
如請求項8所述的向量網路分析系統，其中所述射頻源電路還包括：輸出匹配單元，與所述射頻信號源相連接，用於實現所述激勵信號與外接負載電阻之間的阻抗匹配；以及第三濾波單元，與所述輸出匹配單元相連接，用於對所述激勵信號進行濾波。
如請求項1所述的向量網路分析系統，還包括：顯示模組，與所述接收機電路相連接，用於對所述被測器件的測試資訊進行顯示。