一种适用于复杂调制与相位相干体制的多通道散射参数测试电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种适用于复杂调制与相位相干体制的多通道散射参数测试电路，还涉及一种适用于复杂调制与相位相干体制的多通道散射参数测试方法。
【背景技术】
[0002]随着微波技术、微电子技术、信息技术等的不断快速发展和应用融合，推动测试对象(以微波复杂网络/组件为典型代表)的功能更加丰富、技术组成与应用状态更加复杂，对其在相应复杂状态下的特性表征(如散射参数的准确获取)也呈现出更为迫切的需求，因此，对测试技术或相关产品提出更新、更高的技术要求。基于传统单机框架及模式的矢量网络分析仪及其架构已在很多情况下不能适应新的测试需求，需要创新性地提出或形成与应用需求相适应的测试方法与技术。
[0003]通常状态下，表征微波网络技术特性的方法是采用矢量网络分析仪测试其散射参数，其测试原理是矢量网络分析仪为测试对象提供一路连续波(或仅能提供简单脉冲调制)的激励信号，同时接收带有测试对象特性信息的一路反射响应信号和一路传输响应信号，经过测试分析处理后，得到表征微波网络技术特性的散射参数。
[0004]或者，在激励端通过多路同相功分的方式提供多路连续波(或仅能提供多路简单脉冲调制)的相参激励信号，而在接收端通过开关切换的巡测方式分时(非多路同步实时)接收带有测试对象特性信息的多路响应信号，经过测试分析处理后，得到表征微波网络技术特性的散射参数。
[0005]根据实际应用的需求分析，矢量网络分析仪测试微波复杂网络/组件的散射参数存在如下不足:
[0006](I)、测试的激励信号受限于矢量网络分析仪的固有技术特性(仅支持连续波及简单脉冲调制模式而不能支持更多体制、更复杂的调制模式)，不能满足多通道复杂调制与相位相干模式下对测试激励信号的多通道、复杂调制、相位相干、激励性能可配置等技术要求；
[0007](2)、矢量网络分析仪通过在激励端增加多路同相功分提供多路连续波(或仅能提供简单脉冲调制)相位相干激励信号的方式存在固有技术局限:不支持复杂调制激励；激励通道插入损耗大，影响测试时的激励功率范围；激励通道间隔离度差，影响校准效果与测试结果；需通过较为复杂的校准方法对多路同相功分引入的系统误差进行误差修正，操作复杂、效率低，所提供的测试性能不能满足实际测试应用需求的相应技术要求；
[0008](3)、测试的信号分离及反射/传输提取受限于矢量网络分析仪的固有技术特性，不能满足多通道复杂调制与相位相干模式下对激励、响应信号分离及反射/传输提取的多通道、分离/提取性能可配置等技术要求；
[0009](4)、测试的响应信号接收受限于矢量网络分析仪的固有技术特性，不能满足多通道复杂调制与相位相干模式下对测试响应信号的多通道、复杂调制、相位相干、响应性能可配置等技术要求；
[0010](5)、矢量网络分析仪通过接收端增加切换开关进行分时(非多路同步实时)巡测被测试对象各通道散射参数的方式存在固有技术局限:不支持复杂调制模式下的协同接收测试，缺乏实时性，无法进行各通道间的同步一致性对比测试等，所提供的测试性能不能满足实际测试应用需求的相应技术要求；
[0011]￠)、测试的校准效果受限于矢量网络分析仪校准所需技术状态的要求范围，在多通道复杂调制与相位相干模式下，由于测试端口与测试校准面(扩展)之间存在通路长、插入损耗大、失配环节多、通道组合状态多等难以通过传统矢量网络分析仪校准方式消除的非传统常规因素影响，不能满足实际应用对测试准确度的要求；
[0012](7)、测试的应用受限于矢量网络分析仪传统单机框架的固有技术特性(如外形尺寸、重量、固定且不可配置调整的性能指标等)，不能通过级联扩展的方式满足复杂调制与相位相干模式下通道规模较大的多通道散射参数测试需求；
[0013](8)、测试的扩展应用受限于矢量网络分析仪传统单机框架的固有技术特性，不能以软件无线电的方式，通过装载不同的测试软件，在基本硬件平台体制不变的情况下，实现频域/时域等多参数的各种测试功能。
[0014]因此，如何提供一种适用于复杂调制与相位相干体制，且性能可视情配置实现的多通道散射参数测试电路和方法，以通用化的方式，最大限度地满足实际应用中更高的测试技术能力要求以及更复杂的测试需求，是目前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0015]本发明提供了一种适用于复杂调制与相位相干体制的多通道散射参数测试电路及方法，无需使用矢量网络分析仪，可以针对不同的实际应用测试需求，解决多通道复杂调制与相位相干模式下的散射参数测试与校准，以及功能/性能的灵活配置等技术问题，以通用化的方式，最大限度地满足实际应用中更高的测试技术能力要求以及更复杂的测试需求。
[0016]本发明的技术方案是这样实现的:
[0017]—种适用于复杂调制与相位相干体制的多通道散射参数测试电路，包括:主控计算机、PXI机箱、共享本振信号发生单元、共享时钟参考发生单元、多通道复杂调制与相位相干激励信号发生单元、多通道复杂调制与相位相干激励信号调理单元、多通道复杂调制与相位相干激励信号分离及反射提取单元、多通道复杂调制与相位相干响应信号分离及传输提取单元、多通道复杂调制与相位相干响应信号接收调理单元、多通道复杂调制与相位相干响应测试分析单元；
[0018]其中，主控计算机通过PXI机箱及背板总线，在PXI总线的框架内对多通道复杂调制与相位相干激励信号发生单元、多通道复杂调制与相位相干激励信号调理单元、多通道复杂调制与相位相干响应信号接收调理单元、多通道复杂调制与相位相干响应测试分析单元、共享本振信号发生单元、共享时钟参考发生单元协同控制；
[0019]共享时钟参考发生单元为多通道复杂调制与相位相干激励信号发生单元、多通道复杂调制与相位相干激励信号调理单元、多通道复杂调制与相位相干响应信号接收调理单元、多通道复杂调制与相位相干响应测试分析单元、共享本振信号发生单元提供同一个时钟参考以及触发同步时钟信号，以保证各单元在时间/频率上的相干性；
[0020]共享本振信号发生单元锁定在共享时钟参考信号上，分别为多通道复杂调制与相位相干激励信号发生单元和多通道复杂调制与相位相干响应信号接收调理单元提供射频载波和本振信号，以保证相应单元输出信号的复杂调制与相干性；
[0021]多通道复杂调制与相位相干信号发生单元采用若干个基于PXI总线的小型化矢量信号发生模块，各个模块内部基带信号发生采用同一个共享时钟参考及触发同步模式，以保证多通道基带信号的相干性；各个模块内部矢量调制通道采用同一个共享本振，并通过矢量调制实现对相位的实时调整与修正，以保证多通道射频激励信号的相干性；
[0022]多通道复杂调制与相位相干激励信号调理单元采用若干个基于PXI总线的小型化可编程放大/衰减/上变频的调理通道模块，通过与多通道复杂调制与相位相干信号发生单元的适应性配置，满足不同需求对于激励信号频率范围、功率范围特性的差异化要求；
[0023]多通道复杂调制与相位相干激励信号分离及反射提取单元采用若干外置的双定向耦合器模块，所述双定向耦合器模块根据不同技术指标的要求进行设计实现，通过与多通道复杂调制与相位相干信号发生单元、多通道复杂调制与相位相干激励信号调理单元的适应性配置，满足不同需求对于激励信号、反射响应信号提取特性的差异化要求；
[0024]多通道复杂调制与相位相干响应信号分离及传输提取单元采用若干外置的双定向耦合器和负载模块，所述双定向耦合器和负载模块根据不同技术指标的要求进行设计实现，通过与多通道复杂调制与相位相干信号发生单元、多通道复杂调制与相位相干激励信号调理单元、多通道复杂调制与相位相干激励信号分离及反射提取单元的适应性配置，满足不同需求对于传输响应信号提取等特性的差异化要求；
[0025]多通道复杂调制与相位相干响应信号接收调理单元采用若干衰减/下变频的调理通道模块，通过与多通道复杂调制与相位相干激励信号分离及反射提取单元、多通道复杂调制与相位相干响应信号分离及传输提取单元的适应性配置，接收来自相应单元的参考耦合、反射耦合以及传输耦合信号，满足不同需求对于激励接收、响应接收等特性的差异化要求；
[0026]多通道复杂调制与相位相干响应测试分析单元采用若干多通道数字化仪模块，通过与多通道复杂调制与相位相干响应信号接收调理单元的适应性配置，满足不同需求对于激励与响应测试分析特性的差异化要求。
[0027]可选地，获得实时协同工作模式下的参考親合信号R、反射親合信号A以及传输親合信号B的幅度及相位信息，根据散射参数的计算公式:S11 =A/R，S21 = B/R，得到复杂调制与相位相干模式下多通道测试对象的散射参数。
[0028]可选地，所述散射参数的测试校准是基于12项误差修正模型，分别测试开路器、短路器、负载、直通校准件，通过计算提取出各误差项的误差系数，在实际测试时进行修正运算，获得测试结果。
[0029]基于上述测试电路，本发明还提供了一种适用于复杂调制与相位相干体制的多通道散射参数测试方法，以主控计算机加载应用软件，通过PXI机箱及背板总线，在PXI总线的框架内控制多通道复杂调制与相位相干激励信号发生单元、多通道复杂调制与相位相干激励信号调理单元、多通道复杂调制与相位相干响应信号接收调