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   使用常識
矢量網絡分析儀接收通道增益控制裝置及方法與流程

 

發布日期:[2018-9-30 10:18:34]    來源:泰安鴻興達電子

 
 

背景技術:

在網絡分析儀中,其動態范圍是指網絡分析儀端口能夠承受的最大功率與該端口測量靈敏度之差,網絡分析儀各通道之間的隔離度、通道噪聲、A/D轉換器采集量程等都會影響到網絡分析儀的動態范圍,為了得到盡可能大的動態范圍,通常采用根據接收信號的大小自動調整通道增益的方法。

在網絡分析儀中,對于接收通道增益的控制傳統的做法一般是在中頻部分調整中頻放大器的增益,如下圖1所示,在傳統方法中,中頻放大器和中頻濾波器一般是分開的,中頻濾波器一般采用無源濾波器的形式。通過分級切換中頻放大器的方法實現接收通道增益控制,拓寬網絡分析儀動態范圍。

現有方法是針對臺式網絡分析儀設計、手持式網絡分析儀等設計的,很多關鍵部分可以采用微波部件的形式來實現,相鄰通道間間隔足夠大,能夠實現整機測量較大的動態范圍。現有方法對通道調理部分的各組成部分要求較高,對微波件、電路板的加工制造工藝、精度要求都很苛刻,對相鄰通道的間隔也要求足夠大,當體積受到嚴格限制后,現有方法的效果會大幅下降。PXI矢量網絡分析??樘寤?,沒有足夠的空間來使用微波部件,所有部分都在狹小的電路板上實現,采用現有的方法,其動態范圍指標受到很大限制。



技術實現要素:

針對現有技術中存在的上述技術問題,本發明提出了一種矢量網絡分析儀接收通道增益控制裝置及方法,設計合理,克服了現有技術的不足,具有良好的效果。

為了實現上述目的,本發明采用如下技術方案:

一種矢量網絡分析儀接收通道增益控制裝置,包括射頻通道增益選擇單元、本振單元、混頻器、第一級中頻濾波放大器、第二級中頻濾波放大器、中頻放大器以及A/D轉換器;

射頻通道增益選擇單元,被配置為用于對射頻端信號的高低增益進行選擇;

本振單元,被配置為用于為混頻器提供本振信號;

混頻器,被配置為用于將射頻通道增益選擇單元輸出的信號和本振單元提供的本振信號進行混頻;

第一級中頻濾波放大器,包括第一級模擬開關和第一級雙二階濾波器,其中第一級雙二階濾波器有高增益與低增益兩個前置與反饋通路;

第一級模擬開關,被配置為用于選擇不同的前置與反饋通路,實現第一級中頻濾波放大器高、低兩種增益模式的切換;

第一級雙二階濾波器,被配置為用于對信號進行濾波放大,并降低無源器件精度對濾波放大效果的影響;

第二級中頻濾波放大器,包括第二級模擬開關和第二級雙二階濾波器,其中第二級雙二階濾波器有高增益與低增益兩個前置與反饋通路;

第二級模擬開關,被配置為用于選擇不同的前置與反饋通路,實現第二級中頻濾波放大器高、低兩種增益模式的切換;

第二級雙二階濾波器,被配置為用于對信號進行濾波放大,并降低無源器件精度對濾波放大效果的影響;

中頻放大器,被配置為用于將中頻信號進行放大;

A/D轉換器,被配置為用于將經過中頻放大器后的模擬信號轉換為數字信號。

優選地,中頻放大器,包括比例放大電路、直接輸出電路和反相輸出電路;

比例放大電路,被配置為通過采用數字電位器代替反饋電阻,用于實現增益的小步進調節,拓展通道測量的動態范圍;

直接輸出電路和反相輸出電路,被配置為用于將中頻信號由單端信號轉換為差分信號。

此外,本發明還提到一種矢量網絡分析儀接收通道增益控制方法,該方法采用如上所述的一種矢量網絡分析儀接收通道增益控制裝置,包括如下步驟:

步驟1:將射頻通道增益選擇單元的狀態設置為衰減狀態;

步驟2:通過第一級中頻濾波放大器和第二級中頻濾波放大器的高、低增益選擇以及中頻放大器中數字電位器的配置組合出低、中、高三種增益設置;

步驟3:將接收通道接收的信號按強度劃分為弱、中、強的三段,分別和步驟2中的低、中、高三種增益選擇一一對應,某段強度范圍內的信號加上對應增益后其信號幅度大小介于A/D轉換器的最小分辨率和最大量程的2/3之間;

步驟4:當進行接收信號測試時,接收通道的增益設置取默認值或是上次測試時的設置,A/D轉換器進行初步的采樣檢測,根據檢測結果選擇合適的接收通道增益設置,然后使A/D轉換器進行精確的采樣,當A/D轉換器的初步檢測結果落入動態范圍內信號最弱的一段時,射頻通道增益選擇單元切換為直通狀態。

優選地,在步驟4中,默認值為三種增益設置中最小的一組。

本發明所帶來的有益技術效果:

1、本發明采用了射頻通道增益選擇、第一級中頻濾波放大器、第二級中頻濾波放大器、中頻放大器四級控制的通道增益調節方式。

2、本發明采用了射頻通道增益選擇,在混頻器的前端設置了高低兩種增益選擇,有效削弱了混頻器動態范圍對通道測量動態范圍的影響。

3、本發明采用了兩級濾波放大器,在對信號進行濾波的同時實現了共四種不同增益的選擇,濾波放大器采用雙二階濾波器的形式,降低了無源器件精度對濾波放大效果帶來的影響。

4、本發明利用數字電位器的高分辨率,實現了中頻放大器增益的小步進調節,最大程度拓展了通道測量的動態范圍。

5、本發明通過采用四級增益調節相結合的方式,降低了對放大器、濾波器、電路板等制造工藝、精度的高要求,大幅減小了接收通道中頻調理部分的體積,在小體積、??榛氖噶客綬治鲆侵惺迪至私洗蠖段У牟飭?。

附圖說明

圖1為現有網絡分析儀接收通道增益控制示意圖。

圖2為本發明所設計的接收通道控制方案原理框圖。

圖3為第一級濾波放大器電路示意圖。

圖4為第二級濾波放大器電路示意圖。

圖5為中頻放大器電路示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施方式對本發明作進一步詳細說明:

本發明所設計的接收通道控制方案原理如圖2所示,

整個控制控制方案包括四部分增益的控制,分別是射頻通道增益選擇、第一級中頻濾波放大器、第二級中頻濾波放大器、中頻放大器。通過四級控制,較大動態范圍內的信號都可通過增益調節成為適合A/D轉換器進行采樣的信號。

1、射頻通道增益選擇

在射頻通道末端、混頻器之前設計兩路通路,利用開關進行選擇,一路直通,一路衰減15dB。

2、第一級濾波放大器

第一級濾波放大器電路如圖3所示,通過采用雙二階濾波器的形式,降低了元器件精度對濾波放大效果的影響,利用不同阻值的電阻,配備了高增益和低增益兩種模式,通過模擬開關S1進行選擇。

3、第二級濾波放大器

第二級濾波放大器原理作用與第一級類似,其電路如圖4所示,有高增益和低增益兩種模式,通過開關S2進行選擇。

4、中頻放大器

中頻放大器電路如圖5所示,通過數字電位器的靈活設置,可實現增益的小步進調節。

當然,上述說明并非是對本發明的限制,本發明也并不僅限于上述舉例,本技術領域的技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換,也應屬于本發明的?;し段?。


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