[发明专利]一体化便携式多通道相位相干信号分析仪

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明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，缩小了测试时间，提高了测试灵活度及测试 精度。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

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，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。