本發(fā)明涉及測試技術領域，特別涉及一種矢量網絡分析儀中頻增益自動調節(jié)方法。

背景技術：

矢量網絡分析儀是一種測試微波毫米波器件和系統(tǒng)S參數(shù)及相關參數(shù)的測試儀器，在現(xiàn)代集成電路研發(fā)生產、雷達等系統(tǒng)研制、材料測試等領域中有著舉足輕重的作用，號稱微波毫米波領域的“測試儀器之王”。系統(tǒng)動態(tài)范圍指標是矢量網絡分析儀的最重要指標之一，代表著儀器能夠測量的范圍，指標越高，能夠測量的范圍越高，相同功率大小下測試的跡線噪聲也越小。為了實現(xiàn)最佳的動態(tài)范圍，就要使矢量網絡分析儀的接收機適應源功率，使源功率最大端口直通到接收機的時候使接收機的AD芯片達到最大量程，且接收機不能夠壓縮。在設計上，接收機前端保證了矢量網絡分析儀源功率最大的時候(20dBm輸出)，不會壓縮，所以此時只需要考慮進入到AD芯片的信號能夠恰好達到最大量程就可以了。

對應到AV3672系列矢量網絡分析儀，一直采用的方法是使用頻譜分析儀對進入到數(shù)字信號處理板的中頻信號進行測量，保證進入的信號使該板不壓縮且達到最大值。由于AV3672系列矢量網絡分析儀頻率范圍最高為10MHz～67GHz，中頻分段最多達48段，完全對每一臺儀器進行手動調節(jié)，速度慢，非常不利于生產。

AV3672型矢量網絡分析儀內部主要由源，測試裝置和接收機組成。信號源的最大功率為20dBm，但是隨著頻率的變化，實際最大功率隨著頻率由20dBm變到-8dBm不等。矢量網絡分析儀系統(tǒng)動態(tài)范圍的定義是在兩端口直通情況下接收機能夠測量到的信號的上限和下限的差值。接收機接收信號的下限，也就是靈敏度，是由接收機的噪聲系數(shù)決定的。寬帶混頻組件中的第一級是低噪聲放大器，所以噪聲系數(shù)很大程度上由接收機的寬帶混頻組件的噪聲系數(shù)決定，后級的增益變化影響很小。寬帶混頻組件的壓縮點和AD芯片的最大值決定了接收機的上限。由于在設計上的考慮，寬帶混頻組件的壓縮點已經可以保證在20dBm以上了，所以不必考慮最大功率情況接收機的混頻組件被壓縮的情況，而此時應該考慮的主要就是AD芯片的最大值。

當直通矢量網絡分析儀的兩個端口，并且設置為最大功率，調節(jié)中頻多路調理板里的可調衰減器和數(shù)字信號處理板中的可變增益放大器使全部頻段都能夠達到AD芯片的最大值，也就能夠使矢量網絡分析儀達到最優(yōu)化的系統(tǒng)動態(tài)范圍指標了。可調衰減器和可變增益放大器的檔位選擇都是4檔，由于數(shù)字信號處理板的壓縮點(即AD芯片的最大值點位)是已知的，所以手動調節(jié)的步驟就是使用頻譜分析儀和整機波段表使每一波段進入數(shù)字信號處理板的最大值達到壓縮點，并給出一定的余量，也就是使中頻功率調節(jié)到比壓縮點略微低一點的功率值。由于兩端口的矢量網絡分析儀是4路接收機，所以4路都需要進行調節(jié)。全部使用頻譜分析儀進行手動調節(jié)，耗時很多，至少需要1個小時，如果是4端口儀器需要調節(jié)192個頻段，耗時更多，而且還容易出錯。

有一種改進的方法就是對幾臺儀器進行調節(jié)，取得一組經驗值，然后取較小的增益值應用到所有生產的儀器中。此種方法的優(yōu)點是不用再調節(jié)每臺儀器了，加快了一些速度，缺點是由于儀器之間有一定程度的差別，導致不能使用最優(yōu)的動態(tài)范圍，而且部分儀器還是會出現(xiàn)中頻增益的過載，所以還是需要進行手動調節(jié)。在矢量網絡分析儀批量生產中，完成此項調節(jié)的自動化，是勢在必行的了。

現(xiàn)有技術采用頻譜分析儀進行中頻兩級各4檔的調節(jié)，共有16種可能，使用手動調節(jié)速度慢，容易出錯。如果使用經驗值調節(jié)速度略快，但是也會出錯，容易反工，而且系統(tǒng)動態(tài)范圍指標很可能不能達到最優(yōu)化的狀態(tài)。

技術實現(xiàn)要素：

針對手動中頻增益調節(jié)的速度慢，容易出現(xiàn)錯誤，不利于生產的問題，本發(fā)明提出了一種矢量網絡分析儀中頻增益自動調節(jié)方法。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種矢量網絡分析儀中頻增益自動調節(jié)方法，直通矢量網絡分析儀的輸入端口和輸出端口，讀取中頻增益值并采取從中間檔位的增益到兩邊逐級試驗的方式得到最優(yōu)中頻增益檔位，使矢量網絡分析儀主機輸出最大功率時，AD芯片達到最大量程；功率計和矢量網絡分析儀之間采用GPIB電纜進行連接，采用功率計讀取矢量網絡分析儀每一個頻段的最大值。

中頻增益檔位的確定方法是，當進行中頻增益自動調節(jié)的時候，矢量網絡分析儀主機輸出最大功率，中頻增益調整到AD芯片的最大量程時，AD芯片過載引腳輸出高電平，將該高電平脈沖信號連接到數(shù)字信號處理板的FPGA中進行檢測，并上傳到矢量網絡分析儀主機，記錄此時的中頻增益值。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)與現(xiàn)有的技術相比，調節(jié)速度快，調節(jié)精度高，使各臺儀器得到個性化的調節(jié)；

(2)節(jié)約了儀器批量生產的時間成本，使生產每臺矢量網絡分析儀系統(tǒng)動態(tài)范圍和跡線噪聲指標達到最優(yōu)化的狀態(tài)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種矢量網絡分析儀中頻增益自動調節(jié)方法的流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

現(xiàn)有技術采用頻譜分析儀進行中頻兩級各4檔的調節(jié)，共有16種可能，使用手動調節(jié)速度慢，容易出錯。如果使用經驗值調節(jié)速度略快，但是也會出錯，容易反工，而且系統(tǒng)動態(tài)范圍指標很可能不能達到最優(yōu)化的狀態(tài)。

本發(fā)明提出了一種矢量網絡分析儀中頻增益自動調節(jié)方法，采用功率計和直通電纜對矢量網絡分析儀接收機的兩級可變增益進行自動調節(jié)，速度快，使系統(tǒng)動態(tài)范圍指標達到最優(yōu)，適用于儀器的批量生產。

本發(fā)明提出了一種矢量網絡分析儀中頻增益自動調節(jié)方法，直通矢量網絡分析儀的輸入端口和輸出端口，使矢量網絡分析儀主機輸出最大功率時，AD芯片達到最大量程，讀取中頻增益值并采取從中間檔位的增益到兩邊逐級試驗的方式得到最優(yōu)中頻增益檔位；功率計和矢量網絡分析儀之間采用GPIB電纜進行連接，采用功率計讀取矢量網絡分析儀每一個頻段的最大值。

本發(fā)明利用AD芯片的過載功能實現(xiàn)自動增益調節(jié)。AD芯片有一個OF引腳，即過載數(shù)字輸出引腳，當輸入到AD芯片的信號過載時，OF引腳輸出一個高電平的脈沖信號，將這個脈沖信號連接到數(shù)字信號處理板的FPGA中進行檢測，并上傳到主機。當進行中頻增益自動調節(jié)的時候，矢量網絡分析儀主機輸出最大功率，中頻增益調整到正好AD芯片的最大量程時，OF引腳輸出高電平，主機即可以記錄此時的中頻增益值。本發(fā)明的矢量網絡分析儀主程序利用此功能可以對信號進行檢測，得到中頻是否過載的信號。

本發(fā)明采用功率計讀取每一個頻段的最大值，并應用到中頻增益自動調節(jié)中。功率計是一種比較便宜并容易得到的微波測量儀器，并且是作為功率標準來使用。功率計和矢量網絡分析儀之間采用GPIB電纜進行連接。例如AV3672系列矢量網絡分析儀的頻帶特別寬(10MHz-67GHz)，每一個頻段的最大功率輸出值都不同。為了使最終調整的增益值恰巧使ADC保持3dBm的余量，使用功率計讀取是一種精確的做法。

直通矢量網絡分析儀的輸入輸出端口，使其在輸入功率最大時，AD芯片達到最大值，保證了矢量網絡分析儀有最好的系統(tǒng)動態(tài)范圍指標。以AV3672型矢量網絡分析儀為例，AV3672型矢量網絡分析儀有兩級中頻增益值，每級4個檔位，要想使程序能迅速找到最優(yōu)的增益值，本發(fā)明采用的方法是從中間檔位的增益到兩邊逐級試驗的方法進行的，具體是先試驗第8檔，再試驗第4檔或者第12檔。經過試驗，本發(fā)明的方法能夠較快的找到最合適的增益值，節(jié)省了調試時間。

目前中頻多路調理板的四檔增益分別為1：-3dB，2：0dB，3：5dB，4：9dB；數(shù)字信號處理板的四檔增益分別為1：14.5dB，2：17dB，3：25dB，4：26.5dB。

如果調節(jié)時候使全頻段有3dB以上的余量(比壓縮點小3dB)，采取的主要方法是首先使用功率計讀取端口全頻段功率最大值，再設置端口功率為比實際最大功率小3dB(每個頻段讀取最大功率的一個頻點即可)，根據(jù)此功率和兩個4檔增益調節(jié)。由于有兩檔的增益值和別的檔位重復，所以只采用14個檔位的增益值，參見表1。一個頻段取21個點(頻段窄的少取，寬的可多取)，在進行調節(jié)前，應首先保證矢量網絡分析儀源功率校準完畢。

每個頻段調節(jié)時(只使用每個頻段的最大功率點，并設置為比最大功率差3dB的功率值)，可以先試第8檔，再往兩邊嘗試設置，試驗到正好沒有中頻增益過載信號的最大檔位值就達到目的，并保存好兩級的增益值。

表1

每個接收機通路都要校準，兩端口的機型讀取兩個端口的功率值后，設置為比最大功率小3dB的值后，即可確定R1/R2的值，再直通兩個端口即可以確定A/B的值。

四端口機型R1/R2/R3/R4是同一個中頻增益值，所以確定后應選擇最小的值進行存儲。A/B是分別直通1、2端口確定，C/D口是直通3、4端口確定。

本發(fā)明采用功率計和直通電纜對矢量網絡分析儀的整機進行中頻增益自動調節(jié)，與現(xiàn)有的技術相比，調節(jié)速度快，調節(jié)精度高，使各臺儀器得到個性化的調節(jié)。

本發(fā)明節(jié)約了儀器批量生產的時間成本，使生產每臺矢量網絡分析儀系統(tǒng)動態(tài)范圍和跡線噪聲指標達到最優(yōu)化的狀態(tài)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。