[发明专利]一种矢量网络分析仪的四通道压缩感知数字接收机信号处理方法

说明书

本发明提出了一种矢量网络分析仪的四通道压缩感知数字接收机信号处理方法，四通道压缩感知数字接收机由A、B、R1、R2四个模拟接收通道和压缩采样信号处理器组成，每个模拟接收通道包括：增益调节滤波模块、混频器模块、随机信号生成器模块和积分器模块。本发明给出的矢量网络分析仪的四通道压缩感知接收机通过对被测信号进行稀疏调制并进行低速采样，获得压缩采样信号，在FPGA中进行原始信号重构，并获得对应的基带信号，满足S参数测试的需求。

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种矢量网络分析仪的四通道压缩感知数字接收机信号处理方法。

背景技术

伴随着互联网、通信等行业的快速发展，微波毫米波器件的地位也越来越重要。为保证产品的质量，在设计、生产和测试等各个阶段都需要对器件的网络参数特征(即S参数)进行测量，矢量网络分析仪广泛的应用于这些领域。

要想获取器件参数，需要通过仪器的接收机对信号进行采集和处理，接收机的性能成为器件参数测量是否准确的关键技术之一。

传统矢量网络分析仪的四通道接收机采用如图1所示的结构，被测信号首先经过放大环节，对其进行调理，保证信号在模数转换器(ADC)的输入电压范围并充分利用该范围，然后经过滤波环节，滤波高频噪声。经过滤波放大后对被测信号进行数字化，使用高速模数转换器(ADC)进行数据采集后，基于数字信号处理的相关理论，将量化的被测信号后进行数字下变频、抽取和FIR滤波，得到数字IQ信号，供后续的处理使用。

目前，矢量网络分析仪为了获得大的测试动态范围，更快的测试速度，通过提高模数转换器(ADC)的采样速率获得数字信号，但信号测试仪器的成本也随之快速的增加，设计的复杂度也增加了产品推出的时间周期。

现在矢量网络分析仪动态范围已经达到了130dB，为了获得更高的动态范围，需要采用高速高分辨率的模数转化器(ADC)。即使前端所采用的ADC满足动态范围的指标要求，由于矢量网络分析仪是四通道的采集，后端数字信号处理用的FPGA也必须与前端匹配，否则被测信号将无法准确的得到，系统将无法完成S参数的测试。这种情况下，单纯通过使用更高性能的模数转化器(ADC)和FPGA来实现更高性能的测试需求，无疑会很大的程度上增加仪器的成本。

单片的模数转化器和FPGA无法满足动态范围和数据处理速度的要求，现有的常用解决方案是采用多片低性能ADC并行采样和多片FPGA并行处理的体系结构，主要原理是先对被测信号进行N次延时处理，然后使用采样速率为f_s′的N片ADC对不同延时的信号进行采集，接着将采集的信号传输到FPGA中进行信号拼接，得到采样为f_s＝Mf_s′的数字信号，实现了高采样速率的信号采集。

但这种方案由于器件的增加并未降低仪器的成本，同时由于需要在设计时考虑到多片ADC采集时的一致性问题，对PCB布线等要求很高，增加设计所消耗的时间。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明采用新的压缩采样体制，采样速率不仅仅由被测信号的带宽决定，同时由信号的内在结构和所含有效信息共同决定，从而降低了对模数转换器(ADC)采样速率的要求。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种矢量网络分析仪的四通道压缩感知数字接收机信号处理方法，四通道压缩感知数字接收机由A、B、R1、R2四个模拟接收通道和压缩采样信号处理器组成，每个模拟接收通道包括：增益调节滤波模块、混频器模块、随机信号生成器模块和积分器模块；

在进行S参数测量期间，接收机通过A、B、R1、R2四个通道的连接器获取所需的被测信号，然后经过增益调节滤波模块，对被测信号进行增益调节，使其在模数转换器的最佳量程内，并对其进行低通滤波，滤除不需要的高频噪声；