混合双通道毫米波衰减测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了混合双通道毫米波衰减测量方法及系统，本发明专利技术将两个基于音频替代法原理的单通道衰减测量系统有机地组合在一起构成混合双通道毫米波衰减测量系统，两个通道共用一个信号源，信号源和本振源共用一个参考信号，两个通道采用不同的倍频，当一个通道作为测量通道时，另一通道作为同步通道，测量通道输出的中频测量信号与同步通道输出的中频同步信号具有良好的相关性，减小了相位噪声以及相位慢漂的影响，测量统计不确定度小，且该系统中的两个通道不存在相互串扰问题，扩大了衰减量程。

【技术实现步骤摘要】
混合双通道毫米波衰减测量方法及系统
本专利技术涉及衰减测量
，尤其涉及一种混合双通道毫米波衰减测量方法及系统。
技术介绍
毫米波对应的频率范围是50GHz～110GHz，在卫星通信、雷达、遥感遥测等方面都有非常广泛的应用。毫米波频段的主要特点是波长短、频率范围宽、与大气成分有选择性的相互作用，使其具有波束窄、容量大、抗干扰能力强等优点。扩展了通信容量的同时也可满足保密、抗干扰等特殊需求，因此，毫米波技术在军事和民用领域得到了日益广泛的应用，而建立毫米波各个频段的衰减标准的需求也越来越迫切。衰减是无线电计量中的基本参量，其表征了无线电信号的幅度在传输过程中减弱的程度。在雷达、通信、导航等系统中，都要考虑功率在传输中的损耗问题和接收信号的灵敏度问题，因而需要进行衰减测量和计量。在电子仪器和电子元件、器件的研制生产中,衰减是一项重要的技术指标。衰减计量在无线电计量中具有重要的地位，可为功率、S参数等提供溯源途径。在建立功率、噪声标准以及其他无线电和微波参量的计量中，也经常靠衰减计量技术测定有关的技术性能指标。衰减测量最常用的方法是替代法，即通过与标准衰减器比较而测量被测件的衰减。在替代法中，中频及低中频替代法是用变频方法将微波或高频信号线性地变换成固定的中频及低中频信号，用准确度很高的中频标准衰减器的衰减量来替代被测衰减量。目前多数国家建立的衰减标准均以工作于音频的感应分压器作为低中频标准衰减器。音频替代法中单通道音频替代法是比较常用的一种方法，如图1所示为常用的一种采用单通道音频替代法的衰减测量装置，基本原理如下：信号源输出的微波信号(f0)经过被测衰减器(DUT)的测量通道，与本振信号(f0+10kHz)混频，通过双平衡混频器输出的信号频谱为：10kHz，(3f0±10kHz)，(5f0±10kHz)，…，混频器输出的信号经过低通滤波器后，滤除了高次波，只保留了低中频10kHz。当本振信号和测量信号的功率电平合适时(本振信号比测量信号高30dB以上时)，该低中频信号的幅值与微波测量信号的幅值保持正比线性关系。当被测衰减器DUT的衰减量变化时，在低中频用感应分压器作补偿变化，使中放的输出基本保持不变，由感应分压器IVD的变化量导出被测衰减器的衰减变化量。其中，锁定放大器的作用是实现窄带测量的相敏检波，为了实现窄带测量，锁定放大器需要一个与被测量信号频率完全相等的同步信号，在单通道低中频串联系统中，将信号源的参考时钟10MHz信号分频1000倍，得到10kHz作为锁定放大器的同步信号。同时，本振源也锁在信号源的参考源上，因此中频信号与中频同步信号相等，都为10kHz。单通道音频替代法的一个问题是：信号源产生的信号是基于锁相环、倍频器/分频器得到的微波信号。当锁相环电路内部的静态工作点漂移时，锁相环的输出信号相位就随之变化，也就是说信号源与本振源输出信号不是完全相关，这就造成中频测量信号与中频同步信号频率不能完全相等。这个现象产生的不利影响随着频率的增加，越专利技术显。单通道音频替代法的另一个问题是相位噪声问题。一个微波信号的相位噪声来自于10MHz参考以及基于锁相环的频率合成电路，对于来自10MHz参考的相位噪声，信号源和本振源输出相位噪声是相关的，中频测量信号相位噪声能够抵消信号源和本振源输出的相位噪声；对于来自基于锁相环的频率合成电路的相位噪声，信号源和本振源输出相位噪声是完全不相关的，中频测量信号相位噪声是信号源和本振源输出的相位噪声的合成。这部分的相位噪声随着微波信号频率的增加而增加。上述两个问题都会影响衰减测量的统计不确定度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种混合双通道毫米波衰减测量方法及系统，用于解决单通道音频替代法中中频测量信号与中频同步信号频率不完全相等以及相位噪声等技术问题。基于本专利技术实施例，本专利技术提供了一种混合双通道毫米波衰减测量方法，该方法应用于包括两个通道的毫米波衰减测量系统中，该方法包括：第一通道和第二通道共用同一信号源，本振源基于信号源输出的参考信号产生本振信号；信号源输出的毫米波信号经第一倍频器做M倍频后，经第一被测衰减器衰减，衰减后的信号与经M倍频的本振信号经第一混频器混频后，输出第一通道的中频信号IF1；信号源输出的毫米波信号经第二倍频器做N倍频后，经第二被测衰减器衰减，衰减后的信号与经N倍频的本振信号经第二混频器混频后，输出第二通道的中频信号IF2；其中M、N为大于等于1的自然数，且M不等于N；当所述的两个通道中的一个通道作为测量通道时，另一个通道作为该测量通道的同步通道，测量通道的中频信号经滤波放大后输入到感应分压器的输入端，感应分压器的输出信号输入到锁定放大器一个输入端；同步通道的中频信号经滤波放大后输入到同步通道的频率合成器，同步通道的频率合成器输出的信号输入到锁定放大器的另一输入端；其中，同步通道的频率合成器用于将同步通道的中频信号频率调整为与测量通道的中频信号的频率相同。进一步地，当第一通道作为测量通道时，第一通道的中频信号IF1经第一放大滤波器放大滤波，输出信号输入到感应分压器的输入端；第二通道的中频信号IF2经第二放大滤波器放大滤波后将输出信号输入到第二频率合成器,第二频率合成器对输入信号进行×M÷N的调频处理后输出同步信号SYNC，同步信号SYNC输入到锁定放大器的同步信号端；感应分压器的输出端与锁定放大器的信号输入端连接。进一步地，当第二通道作为测量通道时，第二通道的中频信号IF2经第二放大滤波器放大滤波后的输出信号输入到感应分压器的输入端；第一通道的中频信号IF1经第一放大滤波器放大滤波后将其输出信号输入到第一频率合成器,第一频率合成器对输入信号进行×N÷M的调频后输出同步信号SYNC，同步信号SYNC输入到锁定放大器的同步信号端；感应分压器的输出端与锁定放大器的另一输入端连接。进一步地，通过多个开关电路相互配合实现第一通道和第二通道作为测量通道和同步通道的切换；当第一通道作为测量通道时，通过所述多个开关电路的配合，依次将感应分压器、锁定放大器及作为同步通道的第二通道的频率合成器串接在第一通道的放大滤波器和第二通道的放大滤波器之间；当第二通道作为测量通道时，通过所述多个开关电路的配合，依次将感应分压器、锁定放大器及作为同步通道的第一通道的频率合成器串接在第二通道的放大滤波器和第一通道的放大滤波器之间。进一步地，在所述第一倍频器与所述第一被测衰减器之间串接隔离器和调配器，在第一被测衰减器与第一混频器之间串接调配器和隔离器；在所述第二倍频器与第二被测衰减器之间串接隔离器和调配器，在第二被测衰减器与第二混频器之间串接调配器和隔离器。基于本专利技术实施例，本专利技术还提供一种混合双通道毫米波衰减测量系统，该系统包括第一通道和第二通道，第一通道和第二通道共用同一信号源，本振源基于信号源输出的参考信号产生本振信号；在第一通道，信号源与第一混频器的一个输入端之间依次串接第一倍频器、第一被测衰减器，在本振源与第一混频器的另一输入端之间串接第三倍频器，第一混频器输出第一通道的中频信号IF1，所述第一倍频器和第三倍频器用于对输入信号做M倍频；其中M为大于等于1的自然数；在第二通道，信号源与第二混频器的一个输入端之间依次串接第二倍频器、第二被测衰减器，在本振源本文档来自技高网...

【技术保护点】
混合双通道毫米波衰减测量方法，其特征在于，该方法应用于包括两个通道的毫米波衰减测量系统中，该方法包括：第一通道和第二通道共用同一信号源，本振源基于信号源输出的参考信号产生本振信号；信号源输出的毫米波信号经第一倍频器做M倍频后，经第一被测衰减器衰减，衰减后的信号与经M倍频的本振信号经第一混频器混频后，输出第一通道的中频信号IF1；信号源输出的毫米波信号经第二倍频器做N倍频后，经第二被测衰减器衰减，衰减后的信号与经N倍频的本振信号经第二混频器混频后，输出第二通道的中频信号IF2；其中M、N为大于等于1的自然数，且M不等于N；当所述的两个通道中的一个通道作为测量通道时，另一个通道作为该测量通道的同步通道，测量通道的中频信号经滤波放大后输入到感应分压器的输入端，感应分压器的输出信号输入到锁定放大器一个输入端；同步通道的中频信号经滤波放大后输入到同步通道的频率合成器，同步通道的频率合成器输出的信号输入到锁定放大器的另一输入端；其中，同步通道的频率合成器用于将同步通道的中频信号频率调整为与测量通道的中频信号的频率相同。

【技术特征摘要】
1.混合双通道毫米波衰减测量方法，其特征在于，该方法应用于包括两个通道的毫米波衰减测量系统中，该方法包括：第一通道和第二通道共用同一信号源，本振源基于信号源输出的参考信号产生本振信号；信号源输出的毫米波信号经第一倍频器做M倍频后，经第一被测衰减器衰减，衰减后的信号与经M倍频的本振信号经第一混频器混频后，输出第一通道的中频信号IF1；信号源输出的毫米波信号经第二倍频器做N倍频后，经第二被测衰减器衰减，衰减后的信号与经N倍频的本振信号经第二混频器混频后，输出第二通道的中频信号IF2；其中M、N为大于等于1的自然数，且M不等于N；当所述的两个通道中的一个通道作为测量通道时，另一个通道作为该测量通道的同步通道，测量通道的中频信号经滤波放大后输入到感应分压器的输入端，感应分压器的输出信号输入到锁定放大器一个输入端；同步通道的中频信号经滤波放大后输入到同步通道的频率合成器，同步通道的频率合成器的输出信号输入到锁定放大器的另一输入端；其中，同步通道的频率合成器用于将同步通道的中频信号频率调整为与测量通道的中频信号的频率相同。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当第一通道作为测量通道时，第一通道的中频信号IF1经第一放大滤波器放大滤波后的输出信号输入到感应分压器的输入端；第二通道的中频信号IF2经第二放大滤波器放大滤波后将输出信号输入到第二频率合成器,第二频率合成器对输入信号进行×M÷N的调频处理后输出同步信号SYNC，同步信号SYNC输入到锁定放大器的同步信号端；感应分压器的输出端与锁定放大器的信号输入端连接。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当第二通道作为测量通道时，第二通道的中频信号IF2经第二放大滤波器放大滤波后的输出信号输入到感应分压器的输入端；第一通道的中频信号IF1经第一放大滤波器放大滤波后将其输出信号输入到第一频率合成器,第一频率合成器对输入信号进行×N÷M的调频后输出同步信号SYNC，同步信号SYNC输入到锁定放大器的同步信号端；感应分压器的输出端与锁定放大器的信号输入端连接。4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，通过多个开关电路相互配合实现第一通道和第二通道作为测量通道和同步通道的切换；当第一通道作为测量通道时，通过所述多个开关电路的配合，依次将感应分压器、锁定放大器及作为同步通道的第二通道的频率合成器串接在第一通道的放大滤波器和第二通道的放大滤波器之间；当第二通道作为测量通道时，通过所述多个开关电路的配合，依次将感应分压器、锁定放大器及作为同步通道的第一通道的频率合成器串接在第二通道的放大滤波器和第一通道的放大滤波器之间。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一倍频器与所述第一被测衰减器之间串接隔离器和调配器，在第一被测衰减器与第一混频器之间串接调配器和隔离器；在所述第二倍频器与第二被测衰减器之间串接隔离器和调配器，在第二被测衰减器与第二混频器之间串接调配器和隔离器。6.混合双通道毫米波衰减测量系统，其特征在于，该系统包括第一通道和第二通道，第一通道和...

【专利技术属性】
技术研发人员：高秋来，李勇，梁伟军，黄辉，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11