本發(fā)明屬于網(wǎng)絡分析儀技術領域，具體涉及一種矢量網(wǎng)絡分析儀接收通道增益控制裝置及方法。

背景技術：

在網(wǎng)絡分析儀中，其動態(tài)范圍是指網(wǎng)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(wǎng)絡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影響到網(wǎng)絡分析儀的動態(tài)范圍，為了得到盡可能大的動態(tài)范圍，通常采用根據(jù)接收信號的大小自動調(diào)整通道增益的方法。

在網(wǎng)絡分析儀中，對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(xiàn)接收通道增益控制，拓寬網(wǎng)絡分析儀動態(tài)范圍。

現(xiàn)有方法是針對臺式網(wǎng)絡分析儀設計、手持式網(wǎng)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(xiàn)，相鄰通道間間隔足夠大，能夠?qū)崿F(xiàn)整機測量較大的動態(tài)范圍。現(xiàn)有方法對通道調(diào)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(xiàn)有方法的效果會大幅下降。pxi矢量網(wǎng)絡分析模塊體積小，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(xiàn)，采用現(xiàn)有的方法，其動態(tài)范圍指標受到很大限制。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題，本發(fā)明提出了一種矢量網(wǎng)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(xiàn)有技術的不足，具有良好的效果。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種矢量網(wǎng)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(zhuǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(zhuǎn)換器，被配置為用于將經(jīng)過中頻放大器后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。

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，被配置為通過采用數(shù)字電位器代替反饋電阻，用于實現(xiàn)增益的小步進調(diào)節(jié)，拓展通道測量的動態(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由單端信號轉(zhuǎn)換為差分信號。

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

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(shù)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(nèi)的信號加上對應增益后其信號幅度大小介于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(zhuǎn)換器進行初步的采樣檢測，根據(jù)檢測結(jié)果選擇合適的接收通道增益設置，然后使a/d轉(zhuǎn)換器進行精確的采樣，當a/d轉(zhuǎn)換器的初步檢測結(jié)果落入動態(tài)范圍內(nèi)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(tài)。

優(yōu)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(fā)明所帶來的有益技術效果：

1、本發(fā)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(diào)節(jié)方式。

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

3、本發(fā)明采用了兩級濾波放大器，在對信號進行濾波的同時實現(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，降低了無源器件精度對濾波放大效果帶來的影響。

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

5、本發(fā)明通過采用四級增益調(diào)節(jié)相結(jié)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(diào)理部分的體積，在小體積、模塊化的矢量網(wǎng)絡分析儀中實現(xiàn)了較大動態(tài)范圍的測量。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有網(wǎng)絡分析儀接收通道增益控制示意圖。

圖2為本發(fā)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(jié)合附圖以及具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明：

本發(fā)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(tài)范圍內(nèi)的信號都可通過增益調(diào)節(jié)成為適合a/d轉(zhuǎn)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(shù)字電位器的靈活設置，可實現(xiàn)增益的小步進調(diào)節(jié)。

當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的技術人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。