一体化便携式多通道相位相干信号分析仪制造技术

一体化便携式多通道相位相干信号分析仪，包括以下部件：时钟发生模块为射频信号源模块和本振信号源模块提供参考时基信号；射频信号源模块产生射频激励信号给相干信号产生模块；相干信号产生模块通过输出接口输出４路相干的射频激励信号；本振信号源模块产生相干的本振信号给相干接收机模块；相干接收机模块从输入接口获取４路被测信号，并处理后转发给主控计算机；主控计算机调用频率跟踪算法模块和误差校准及修正算法模块完成对被测信号的最终处理。本发明专利技术所述的分析仪体积小、成本低、测试过程简单，具有矢量误差校准和修正功能，保证了多通道相位和幅度差测量的准确度，降低了测试成本，缩小了测试时间，提高了测试灵活度及测试精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及相位相干信号分析测量技术，具体的说是一体化便携式多通道相位相干信号分析仪。
技术介绍
空间功率合成是基于多路相干电磁辐射信号在空间实现相干叠加，用多路小功率 辐射信号合成大功率辐射信号的一种方法，该技术很好的解决了要求辐射功率无限大和器 件输出功率有限之间的矛盾，功率合成技术一经提出，便广泛应用于各种大功率发射源和 高灵敏度接收机的设计方案中，取得了很好效果。理论上来讲，对N路相干辐射信号在空间 某点合成后功率主要取决于每路信号到达该点的幅度和相位，即对N路信号在该点进行矢 量和。为了在空间某点取得良好的合成效果，N路辐射信号到该点的相位必须同相，在空间 不同位置测量多路信号的幅度和相位一致性，多年来一直是工程技术人员不断探索和研究 的主要课题。 图1是空间功率合成的原理框图，包括4个发射通道，每个通道包括依次连接的信号源、隔离器、移相器、衰减器、功率放大器和辐射天线，天线辐射出的四路信号完全相干，通过调整每个信号源的输出相位，可改变空间合成功率分布，为了获得最佳合成功率效果，需要在四个辐射天线的同一位置处对四路辐射信号的幅度和相位一致性进行精确测量，以获得四路功率信号的幅度一致性和相位一致性。目前，在多通道相位相干信号分析方面，主要分析方法有高性能示波器法、矢量信号分析仪法和矢量网络分析仪法三种。 高性能示波器法是对被测多路信号同时进行高速A/D转换，在时域同步显示被测信号间的相位关系。由于是采用宽带接收技术，导致测量精度较差，很容易受到抖动的影响。 矢量信号分析仪法的原理是对多路被测信号进行下变频，得到中频信号，然后对 该中频信号A/D采样，得到数字中频信号，最后对数字中频信号进行I/Q解调，计算出每一 路被测信号的相位和幅度信息，从而得到多路被测信号相位和幅度的相对关系。比高性能 示波器法测量精度略高，但由于其内部结构复杂，尤其是下变频模块和共时钟A/D模块较贵，成本很高，并且不具有误差修正和校准功能，也无法满足对多个被测网络进行相位和幅度一致性的分析，因此不适合作为专用的多通道相位相干信号分析设备。 矢量网络分析仪法中被测信号的接收和分析部分的基本原理和矢量信号分析仪法相同，除此之外，矢量网络分析仪法还可以完成被测网络之间相位和幅度一致性的测量分析，即自身可输出2路相位相干的信号作为激励，通过比较多个被测网络对激励的不同响应，得出多个被测网络之间对相位和幅度改变的相对关系。是这三种测量方法中测量精度最高的，但对多通道信号的相位关系测量中仍缺少专用的误差修正和校准功能；若要实现对被测网络相位和幅度一致性的分析，需要用到额外的一台射频信号源，或者利用矢量网络分析仪自身的2路相干信号输出作为激励信号，而这两种配置模式增加了测试仪器的体积、测试复杂度和测试成本。而且本方法没有频率跟踪技术，对频率已知信号可以测量，但无法实现对未知信号频率的跟踪测试。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种一体化便携式多通道相 位相干信号分析仪，体积小、成本低、测试过程简单，具有矢量误差校准和修正功能，保证了 多通道相位和幅度差测量的准确度，降低了测试成本，縮小了测试时间，提高了测试灵活度 及测试精度。 为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是 —体化便携式多通道相位相干信号分析仪，其特征在于包括以下部件 时钟发生模块，分别连接至射频信号源模块和本振信号源模块，提供参考时基信号； 射频信号源模块，基于参考时基信号产生射频激励信号，输出至相干信号产生模 块； 相干信号产生模块，将输入的1路射频激励信号处理为4路相干的射频激励信号， 然后由分析仪的输出接口输出； 本振信号源模块，基于时基参考信号产生相干的本振信号，输出至相干接收机模 块； 相干接收机模块，从分析仪的输入接口获取4路被测信号，并将处理好的被测信 号通过系统总线发送给主控计算机； 主控计算机，作为分析仪的核心控制，通过系统总线连接除相干信号产生模块之 外的其余各个模块，主控计算机模块通过系统总线调用频率跟踪算法模块和误差校准及修 正算法模块完成对被测信号的最终处理。 本专利技术所述的一体化便携式多通道相位相干信号分析仪，体积小、成本低、测试过 程简单，具有矢量误差校准和修正功能，保证了多通道相位和幅度差测量的准确度，降低了测试成本，縮小了测试时间，提高了测试灵活度及测试精度。 附图说明 本专利技术有如下附图 图1空间功率合成的原理框图 图2本专利技术的基本组成方案框图 图3矢量误差校准模型1 图4矢量误差校准模型具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。 图2为本专利技术的基本组成方案框图，本专利技术采用一体化便携式机箱结构，内部电 路采用模块化设计，包括以下部件 时钟发生模块，分别连接至射频信号源模块和本振信号源模块，提供参考时基信 号；时钟发生模块由振荡器和锁相电路构成，为射频信号源模块和本振信号源模块产生参4考时基信号； 射频信号源模块，基于参考时基信号产生射频激励信号，输出至相干信号产生模 块；射频信号源模块的内部集成振荡器、倍频器、放大器和衰减器电路，通过系统总线与主 控计算机连接，在主控计算机的控制下，基于参考时基信号，产生1MHz至20GHz频率的连续 波射频激励信号，输出至相干信号产生模块； 相干信号产生模块，将输入的1路射频激励信号处理为4路相干的射频激励信号， 然后由分析仪的输出接口输出； 本振信号源模块，基于时基参考信号产生相干的本振信号，输出至相干接收机模 块；本振信号源模块与射频信号源模块在功能和构成上相同，基于时基参考信号产生射频 本振信号，输出至相干接收机模块； 相干接收机模块，从分析仪的输入接口获取4路被测信号，并将处理好的被测信 号通过系统总线发送给主控计算机；相干接收机模块的内部为四个完全相同的接收机模 块，由功分、衰减、放大和混频电路构成，完成对射频本振信号的一分四，对分析仪输入信号 的降频及数字化处理，在主控计算机的控制下，通过系统总线将处理好的数字信号发送给 主控计算机； 主控计算机，作为分析仪的核心控制，通过系统总线连接除相干信号产生模块之 外的其余各个模块，主控计算机模块通过系统总线调用频率跟踪算法模块和误差校准及修 正算法模块完成对被测信号的最终处理。主控计算机在硬件上包括中央处理器、内存、硬 盘、显示和外部输入输出接口电路，软件上主要包括对除相干信号产生模块之外的其余各 个模块的控制程序和频率跟踪算法以及误差校准及修正算法。主控计算机根据用户的操作 结合上述所有模块和软件程序，完成分析仪对相干信号的分析功能。本专利技术具有测量功能 的双重性，可以测量多路信号的相位和幅度一致性，也可以测量多个被测网络相位和幅度 响应的一致性。分析仪的内部具有多个相干接收机通道，同时完成对多路相干宽带射频信 号的矢量分析和计算。可以输出多路相位相干信号，作为多路网络的激励信号。具有频率 跟踪锁定功能，即在外部被测信号准确频率未知的情况下，完成对信号相位和幅度一致性 的分析。具有专有的多通道矢量误差修正及校准算法，以保证幅度及相位测量的准确度。 本专利技术的基本原理是在信号测量模式下，基于误差校准和修正算法，利用4通道 的相干接收机模块实现对4路被测信号相位和幅度差的测量，并在特殊测试条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一体化便携式多通道相位相干信号分析仪，其特征在于包括以下部件：时钟发生模块，分别连接至射频信号源模块和本振信号源模块，提供参考时基信号；射频信号源模块，基于参考时基信号产生射频激励信号，输出至相干信号产生模块；相干信号产生模块，将输入的１路射频激励信号处理为４路相干的射频激励信号，然后由分析仪的输出接口输出；本振信号源模块，基于时基参考信号产生相干的本振信号，输出至相干接收机模块；相干接收机模块，从分析仪的输入接口获取４路被测信号，并将处理好的被测信号通过系统总线发送给主控计算机；主控计算机，为分析仪的核心控制，通过系统总线连接除相干信号产生模块之外的其余各个模块，主控计算机模块通过系统总线调用频率跟踪算法模块和误差校准及修正算法模块完成对被测信号的最终处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏，王尊峰，曹志英，李树彪，梁胜利，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]