本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)分析儀技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀接收通道增益控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

在網(wǎng)絡(luò)分析儀中，其動(dòng)態(tài)范圍是指網(wǎng)絡(luò)分析儀端口能夠承受的最大功率與該端口測(cè)量靈敏度之差，網(wǎng)絡(luò)分析儀各通道之間的隔離度、通道噪聲、a/d轉(zhuǎn)換器采集量程等都會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)分析儀的動(dòng)態(tài)范圍，為了得到盡可能大的動(dòng)態(tài)范圍，通常采用根據(jù)接收信號(hào)的大小自動(dòng)調(diào)整通道增益的方法。

在網(wǎng)絡(luò)分析儀中，對(duì)于接收通道增益的控制傳統(tǒng)的做法一般是在中頻部分調(diào)整中頻放大器的增益，如下圖1所示，在傳統(tǒng)方法中，中頻放大器和中頻濾波器一般是分開(kāi)的，中頻濾波器一般采用無(wú)源濾波器的形式。通過(guò)分級(jí)切換中頻放大器的方法實(shí)現(xiàn)接收通道增益控制，拓寬網(wǎng)絡(luò)分析儀動(dòng)態(tài)范圍。

現(xiàn)有方法是針對(duì)臺(tái)式網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)計(jì)、手持式網(wǎng)絡(luò)分析儀等設(shè)計(jì)的，很多關(guān)鍵部分可以采用微波部件的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，相鄰?fù)ǖ篱g間隔足夠大，能夠?qū)崿F(xiàn)整機(jī)測(cè)量較大的動(dòng)態(tài)范圍?，F(xiàn)有方法對(duì)通道調(diào)理部分的各組成部分要求較高，對(duì)微波件、電路板的加工制造工藝、精度要求都很苛刻，對(duì)相鄰?fù)ǖ赖拈g隔也要求足夠大，當(dāng)體積受到嚴(yán)格限制后，現(xiàn)有方法的效果會(huì)大幅下降。pxi矢量網(wǎng)絡(luò)分析模塊體積小，沒(méi)有足夠的空間來(lái)使用微波部件，所有部分都在狹小的電路板上實(shí)現(xiàn)，采用現(xiàn)有的方法，其動(dòng)態(tài)范圍指標(biāo)受到很大限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀接收通道增益控制裝置及方法，設(shè)計(jì)合理，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有良好的效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種矢量網(wǎng)絡(luò)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(jí)中頻濾波放大器、第二級(jí)中頻濾波放大器、中頻放大器以及a/d轉(zhuǎn)換器；

射頻通道增益選擇單元，被配置為用于對(duì)射頻端信號(hào)的高低增益進(jìn)行選擇；

本振單元，被配置為用于為混頻器提供本振信號(hào)；

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(hào)和本振單元提供的本振信號(hào)進(jìn)行混頻；

第一級(jí)中頻濾波放大器，包括第一級(jí)模擬開(kāi)關(guān)和第一級(jí)雙二階濾波器，其中第一級(jí)雙二階濾波器有高增益與低增益兩個(gè)前置與反饋通路；

第一級(jí)模擬開(kāi)關(guān)，被配置為用于選擇不同的前置與反饋通路，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)中頻濾波放大器高、低兩種增益模式的切換；

第一級(jí)雙二階濾波器，被配置為用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波放大，并降低無(wú)源器件精度對(duì)濾波放大效果的影響；

第二級(jí)中頻濾波放大器，包括第二級(jí)模擬開(kāi)關(guān)和第二級(jí)雙二階濾波器，其中第二級(jí)雙二階濾波器有高增益與低增益兩個(gè)前置與反饋通路；

第二級(jí)模擬開(kāi)關(guān)，被配置為用于選擇不同的前置與反饋通路，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)中頻濾波放大器高、低兩種增益模式的切換；

第二級(jí)雙二階濾波器，被配置為用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波放大，并降低無(wú)源器件精度對(duì)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(hào)進(jìn)行放大；

a/d轉(zhuǎn)換器，被配置為用于將經(jīng)過(guò)中頻放大器后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

優(yōu)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(guò)采用數(shù)字電位器代替反饋電阻，用于實(shí)現(xiàn)增益的小步進(jìn)調(diào)節(jié)，拓展通道測(cè)量的動(dòng)態(tài)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(hào)由單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)。

此外，本發(fā)明還提到一種矢量網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(tài)設(shè)置為衰減狀態(tài)；

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

步驟3：將接收通道接收的信號(hào)按強(qiáng)度劃分為弱、中、強(qiáng)的三段，分別和步驟2中的低、中、高三種增益選擇一一對(duì)應(yīng)，某段強(qiáng)度范圍內(nèi)的信號(hào)加上對(duì)應(yīng)增益后其信號(hào)幅度大小介于a/d轉(zhuǎn)換器的最小分辨率和最大量程的2/3之間；

步驟4：當(dāng)進(jìn)行接收信號(hào)測(cè)試時(shí)，接收通道的增益設(shè)置取默認(rèn)值或是上次測(cè)試時(shí)的設(shè)置，a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行初步的采樣檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果選擇合適的接收通道增益設(shè)置，然后使a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行精確的采樣，當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換器的初步檢測(cè)結(jié)果落入動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)信號(hào)最弱的一段時(shí)，射頻通道增益選擇單元切換為直通狀態(tài)。

優(yōu)選地，在步驟4中，默認(rèn)值為三種增益設(shè)置中最小的一組。

本發(fā)明所帶來(lái)的有益技術(shù)效果：

1、本發(fā)明采用了射頻通道增益選擇、第一級(jí)中頻濾波放大器、第二級(jí)中頻濾波放大器、中頻放大器四級(jí)控制的通道增益調(diào)節(jié)方式。

2、本發(fā)明采用了射頻通道增益選擇，在混頻器的前端設(shè)置了高低兩種增益選擇，有效削弱了混頻器動(dòng)態(tài)范圍對(duì)通道測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍的影響。

3、本發(fā)明采用了兩級(jí)濾波放大器，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波的同時(shí)實(shí)現(xiàn)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(wú)源器件精度對(duì)濾波放大效果帶來(lái)的影響。

4、本發(fā)明利用數(shù)字電位器的高分辨率，實(shí)現(xiàn)了中頻放大器增益的小步進(jìn)調(diào)節(jié)，最大程度拓展了通道測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍。

5、本發(fā)明通過(guò)采用四級(jí)增益調(diào)節(jié)相結(jié)合的方式，降低了對(duì)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(diào)理部分的體積，在小體積、模塊化的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中實(shí)現(xiàn)了較大動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)分析儀接收通道增益控制示意圖。

圖2為本發(fā)明所設(shè)計(jì)的接收通道控制方案原理框圖。

圖3為第一級(jí)濾波放大器電路示意圖。

圖4為第二級(jí)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(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的接收通道控制方案原理如圖2所示，

整個(gè)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(jí)中頻濾波放大器、第二級(jí)中頻濾波放大器、中頻放大器。通過(guò)四級(jí)控制，較大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的信號(hào)都可通過(guò)增益調(diào)節(jié)成為適合a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣的信號(hào)。

1、射頻通道增益選擇

在射頻通道末端、混頻器之前設(shè)計(jì)兩路通路，利用開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇，一路直通，一路衰減15db。

2、第一級(jí)濾波放大器

第一級(jí)濾波放大器電路如圖3所示，通過(guò)采用雙二階濾波器的形式，降低了元器件精度對(duì)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(guò)模擬開(kāi)關(guān)s1進(jìn)行選擇。

3、第二級(jí)濾波放大器

第二級(jí)濾波放大器原理作用與第一級(jí)類似，其電路如圖4所示，有高增益和低增益兩種模式，通過(guò)開(kāi)關(guān)s2進(jìn)行選擇。

4、中頻放大器

中頻放大器電路如圖5所示，通過(guò)數(shù)字電位器的靈活設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)增益的小步進(jìn)調(diào)節(jié)。

當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。