本發(fā)明涉及一種采用電橋結(jié)合濾波器實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)源互調(diào)測(cè)量的裝置及方法，即采用電橋結(jié)合濾波器實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)源互調(diào)測(cè)量的裝置及方法，能夠用于各種微波部件的無(wú)源互調(diào)測(cè)試中，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

無(wú)源互調(diào)(passiveintermodulation，pim)是通信系統(tǒng)中的一種干擾現(xiàn)象。普遍存在于各種通信系統(tǒng)中，尤其是在大功率多通道衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，無(wú)源互調(diào)問(wèn)題十分重要，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)源互調(diào)水平進(jìn)行嚴(yán)格的控制和評(píng)估。產(chǎn)生無(wú)源互調(diào)效應(yīng)的機(jī)理十分復(fù)雜，目前還沒有完善的理論模型和有效的分析評(píng)估手段，因此在工程設(shè)計(jì)中主要依賴于實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)部件或者子系統(tǒng)的pim水平進(jìn)行衡量，因此高性能的無(wú)源互調(diào)檢測(cè)技術(shù)十分關(guān)鍵。

傳統(tǒng)的無(wú)源互調(diào)測(cè)試方法中，對(duì)于載波信號(hào)和互調(diào)信號(hào)的分離大多采用收發(fā)雙工器或三工器實(shí)現(xiàn)。為了提高測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度，需要盡量降低系統(tǒng)自身的互調(diào)電平，通常要求收發(fā)雙工器或三工器同時(shí)具有低互調(diào)和高收發(fā)隔離性能，若要實(shí)現(xiàn)寬帶測(cè)試，則又要求收發(fā)雙工器或三工器的接收帶寬較寬，因此為了實(shí)現(xiàn)寬帶高靈敏度的無(wú)源互調(diào)測(cè)試，需要收發(fā)雙工器或三工器同時(shí)滿足低互調(diào)、寬接收頻帶和收發(fā)高隔離，這會(huì)使得收發(fā)雙工器或三工器的設(shè)計(jì)變得十分復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)存在較大風(fēng)險(xiǎn)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此傳統(tǒng)的無(wú)源互調(diào)測(cè)試方法存在高靈敏度和寬接收帶寬的矛盾，難以實(shí)現(xiàn)高隔離度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)寬帶的無(wú)源互調(diào)測(cè)量，無(wú)法對(duì)更多階數(shù)的無(wú)源互調(diào)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種采用電橋結(jié)合濾波器實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)源互調(diào)測(cè)量的裝置及方法。利用電橋的寬帶特性，實(shí)現(xiàn)寬頻段范圍的互調(diào)信號(hào)接收，同時(shí)通過(guò)低互調(diào)的低通濾波器實(shí)現(xiàn)載波信號(hào)和無(wú)源互調(diào)信號(hào)的分離，通過(guò)90°3db電橋和低通濾波器的靈活組合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了寬帶和高隔離度性能，有效避免了傳統(tǒng)方法中實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)源互調(diào)測(cè)量時(shí)存在的高隔離和寬帶寬的矛盾，降低了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)難度，可以實(shí)現(xiàn)寬帶范圍內(nèi)的高靈敏度無(wú)源互調(diào)產(chǎn)物測(cè)試。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種采用電橋結(jié)合濾波器實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)源互調(diào)測(cè)量的裝置，包括：包括信號(hào)源1、信號(hào)源2、功率放大器1、功率放大器2、定向耦合器1、定向耦合器2、f1濾波器、f2濾波器、合路器、發(fā)射濾波器、第一3db電橋、低通濾波器1、低通濾波器2、第二3db電橋、接收濾波器1、接收濾波器2、互調(diào)吸收負(fù)載、低噪聲放大器、頻譜儀、帶通濾波器和載波吸收負(fù)載；

信號(hào)源1和信號(hào)源2產(chǎn)生兩路測(cè)試信號(hào)f1和f2，分別通過(guò)功率放大器1和功率放大器2進(jìn)行功率放大后獲得兩路載波信號(hào)，兩路載波信號(hào)分別通過(guò)定向耦合器1和定向耦合器2，實(shí)現(xiàn)功率耦合檢測(cè)并確保送入測(cè)試件的功率達(dá)到測(cè)試要求，然后分別通過(guò)f1濾波器和f2濾波器，對(duì)前級(jí)鏈路(信號(hào)源1經(jīng)過(guò)功率放大器1到定向耦合器1，信號(hào)源2經(jīng)過(guò)功率放大器2到定向耦合器2)的諧波雜波進(jìn)行抑制，濾波后的兩路載波信號(hào)通過(guò)合路器進(jìn)行合成，形成合成后的載波信號(hào)，合成后的載波信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)射濾波器濾除測(cè)試載波信號(hào)以外的其它頻率信號(hào),得到純凈的測(cè)試載波信號(hào)，純凈的測(cè)試載波信號(hào)通過(guò)待測(cè)件后產(chǎn)生無(wú)源互調(diào)信號(hào)，通過(guò)第一3db電橋、低通濾波器1、低通濾波器2、第二3db電橋、接收濾波器1、接收濾波器2、互調(diào)吸收負(fù)載的組合實(shí)現(xiàn)載波信號(hào)和無(wú)源互調(diào)信號(hào)的分離，載波信號(hào)通過(guò)帶通濾波器后被載波吸收負(fù)載吸收，無(wú)源互調(diào)信號(hào)通過(guò)低噪聲放大器后由頻譜儀進(jìn)行檢測(cè)。

f1濾波器和f2濾波器為大功率低通或帶通濾波器，分別濾除兩路載波信號(hào)中的諧波和雜波信號(hào)。

發(fā)射濾波器為大功率低互調(diào)帶通濾波器，對(duì)合成后的載波進(jìn)行過(guò)濾，通過(guò)兩路載波信號(hào)f1和f2，濾除互調(diào)和雜散分量，保證進(jìn)入待測(cè)件的載波信號(hào)的純度要求。

第一3db電橋?yàn)榇蠊β实突フ{(diào)90°電橋，實(shí)現(xiàn)載波和互調(diào)信號(hào)的功率分配及合成。

低通濾波器1和低通濾波器2為大功率低互調(diào)低通濾波器，通過(guò)互調(diào)信號(hào)，抑制并反射載波信號(hào)f1和f2。

低通濾波器1和低通濾波器2為相同濾波器，要求具有嚴(yán)格的一致性，相移差＜0.5°。

第二3db電橋?yàn)?0°電橋，實(shí)現(xiàn)無(wú)源互調(diào)信號(hào)的功率合成。

接收濾波器1和接收濾波器2為相同濾波器，用于進(jìn)一步過(guò)濾互調(diào)信號(hào)，抑制其他雜波干擾。

帶通濾波器為大功率低互調(diào)帶通濾波器，進(jìn)一步過(guò)濾測(cè)試后的載波信號(hào)，通過(guò)載波f1和f2信號(hào)，反射互調(diào)信號(hào)。

載波吸收負(fù)載為低互調(diào)大功率負(fù)載，吸收測(cè)試后的載波信號(hào)。

還包括互調(diào)吸收負(fù)載，用于吸收泄露的小信號(hào)；低噪聲放大器，對(duì)無(wú)源互調(diào)信號(hào)進(jìn)行放大；頻譜儀：用于檢測(cè)無(wú)源互調(diào)信號(hào)。

優(yōu)選的方案為：載波吸收負(fù)載的功率要大于等于功率放大器1和功率放大器2進(jìn)行功率放大后獲得兩路測(cè)試載波信號(hào)的功率之和；

優(yōu)選的方案為：耦合器1和定向耦合器2，實(shí)現(xiàn)功率耦合檢測(cè)并確保送入測(cè)試件的功率達(dá)到測(cè)試要求。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明采用3db電橋和濾波器組合的方式，將現(xiàn)有技術(shù)中雙工器或三工器高隔離和寬接收帶寬的矛盾分解開，利用3db電橋的寬帶特性實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)源互調(diào)測(cè)試，而通過(guò)高性能的低互調(diào)低通濾波器實(shí)現(xiàn)載波信號(hào)和互調(diào)信號(hào)的隔離，有效避免了傳統(tǒng)方法中實(shí)現(xiàn)寬帶測(cè)量時(shí)收發(fā)雙工器技術(shù)指標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。

(2)本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)同等靈敏度的條件下，可以實(shí)現(xiàn)更寬頻段范圍的無(wú)源互調(diào)測(cè)試，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多階無(wú)源互調(diào)產(chǎn)物的測(cè)試。

(3)本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單靈活，降低了無(wú)源互調(diào)測(cè)試的實(shí)現(xiàn)成本。

(4)本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一體化緊固連接設(shè)計(jì)，可以使系統(tǒng)自身的互調(diào)電平穩(wěn)定保持在較低水平，保證無(wú)源互調(diào)測(cè)試的精確性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種采用電橋結(jié)合濾波器實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)源互調(diào)測(cè)量的方法傳輸模式；

圖2為本發(fā)明一種采用電橋結(jié)合濾波器實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)源互調(diào)測(cè)量的方法反射模式；

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的基本思路為：提出一種采用電橋結(jié)合濾波器實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)源互調(diào)測(cè)量的裝置及方法，信號(hào)源1和信號(hào)源2產(chǎn)生兩路測(cè)試信號(hào)f1和f2，分別通過(guò)功率放大器1和功率放大器2進(jìn)行功率放大后獲得兩路載波信號(hào)，兩路載波信號(hào)分別通過(guò)定向耦合器1和定向耦合器2實(shí)現(xiàn)功率耦合，定向耦合器1和定向耦合器2的輸出信號(hào)分別通過(guò)f1濾波器和f2濾波器，對(duì)輸出信號(hào)的諧波、雜波進(jìn)行抑制，濾波后的兩路載波信號(hào)通過(guò)合路器進(jìn)行合成，形成合成后的載波信號(hào)，合成后的載波信號(hào)經(jīng)過(guò)發(fā)射濾波器濾除測(cè)試載波信號(hào)以外的其它頻率信號(hào),得到純凈的測(cè)試載波信號(hào)，純凈的測(cè)試載波信號(hào)通過(guò)待測(cè)件后產(chǎn)生無(wú)源互調(diào)信號(hào)，通過(guò)第一3db電橋、低通濾波器1、低通濾波器2、第二3db電橋、接收濾波器1、接收濾波器2、互調(diào)吸收負(fù)載的組合實(shí)現(xiàn)載波信號(hào)和無(wú)源互調(diào)信號(hào)的分離，載波信號(hào)通過(guò)帶通濾波器后被載波吸收負(fù)載吸收，無(wú)源互調(diào)信號(hào)通過(guò)低噪聲放大器后由頻譜儀進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明采用90°相位3db電橋與低通濾波器相結(jié)合，利用電橋的寬帶特性，實(shí)現(xiàn)寬帶范圍的無(wú)源互調(diào)信號(hào)接收，同時(shí)通過(guò)低通濾波器實(shí)現(xiàn)載波信號(hào)和互調(diào)信號(hào)的分離，通過(guò)90°相位3db電橋和低通濾波器的靈活組合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了寬帶和高隔離度性能，有效避免了傳統(tǒng)方法中實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)源互調(diào)測(cè)量時(shí)存在的高隔離和寬帶寬的矛盾，降低了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)難度，可以實(shí)現(xiàn)寬帶范圍內(nèi)的高靈敏度無(wú)源互調(diào)產(chǎn)物測(cè)試。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

如圖1和圖2所示，一種采用電橋結(jié)合濾波器實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)源互調(diào)測(cè)量的裝置，包括信號(hào)源1、信號(hào)源2、功率放大器1、功率放大器2、定向耦合器1、定向耦合器2、f1濾波器、f2濾波器、合路器、發(fā)射濾波器、第一3db電橋、低通濾波器1、低通濾波器2、第二3db電橋、接收濾波器1、接收濾波器2、互調(diào)吸收負(fù)載、低噪聲放大器、頻譜儀、帶通濾波器和載波吸收負(fù)載。

信號(hào)源1、信號(hào)源2：產(chǎn)生兩路測(cè)試信號(hào)f1,f2，信號(hào)頻率f1<f2。

功率放大器1、功率放大器2：對(duì)兩路測(cè)試信號(hào)分別進(jìn)行功率放大，得到兩路大功率載波信號(hào)f1,f2，兩路載波信號(hào)最大功率為p1、p2。

定向耦合器1、定向耦合器2：對(duì)兩路載波信號(hào)進(jìn)行耦合，耦合輸出信號(hào)用于檢測(cè)載波信號(hào)功率。

f1濾波器：為大功率(功率容量≥p1)低通或帶通濾波器，對(duì)第一路載波信號(hào)f1進(jìn)行過(guò)濾，濾除前級(jí)鏈路產(chǎn)生的諧波雜散。

f2濾波器：為大功率(功率容量≥p2)低通或帶通濾波器，對(duì)第二路載波信號(hào)f2進(jìn)行過(guò)濾，濾除前級(jí)鏈路產(chǎn)生的諧波雜散。

合路器：將兩路載波信號(hào)f1,f2合成為一路測(cè)試信號(hào)。

發(fā)射濾波器：為大功率低互調(diào)帶通濾波器，對(duì)合成后的載波進(jìn)行過(guò)濾，抑制互調(diào)和雜散分量，保證進(jìn)入待測(cè)件的載波信號(hào)的純度。優(yōu)選要求功率容量≥p1+p2。優(yōu)選自身三階互調(diào)滿足pim3^rd-p1-p2≤-180dbc，有效降低系統(tǒng)自身的互調(diào)電平值。

第一3db電橋：為大功率低互調(diào)90°電橋，實(shí)現(xiàn)載波和互調(diào)信號(hào)的功率分配及合成。優(yōu)選要求功率容量≥p1+p2，優(yōu)選隔離度d1≥60db，優(yōu)選自身三階互調(diào)滿足pim3^rd-p1-p2≤-180dbc，有效降低系統(tǒng)自身的互調(diào)電平值。

低通濾波器1、低通濾波器2：為大功率低互調(diào)低通濾波器，通過(guò)互調(diào)信號(hào)2f1-f2,3f1-2f2,4f1-3f2…m*f1-n*f2(m-n＝1，m+n為互調(diào)階數(shù))，反射載波信號(hào)f1和f2。優(yōu)選要求功率容量≥(p1+p2)/2。優(yōu)選自身三階互調(diào)滿足pim3^rd-p1-p2≤-180dbc，從而有效降低系統(tǒng)自身的互調(diào)電平值。兩個(gè)濾波器為相同濾波器，具有嚴(yán)格的一致性，優(yōu)選相移差＜0.5°,帶外抑制度為l1(db)

第二3db電橋：為90°電橋，實(shí)現(xiàn)互調(diào)信號(hào)的功率合成，優(yōu)選隔離度d2≥60db。

接收濾波器1、接收濾波器2：進(jìn)一步過(guò)濾互調(diào)信號(hào)，抑制其他雜波干擾。兩個(gè)濾波器為相同濾波器,帶外抑制度為l2(db)

互調(diào)吸收負(fù)載：吸收泄露的小信號(hào)。

低噪聲放大器：對(duì)互調(diào)信號(hào)進(jìn)行放大。

頻譜儀：檢測(cè)互調(diào)信號(hào)。

帶通濾波器：為大功率低互調(diào)帶通濾波器，進(jìn)一步過(guò)濾測(cè)試后的載波信號(hào)。通過(guò)載波f1和f2信號(hào)，反射互調(diào)信號(hào)2f1-f2,3f1-2f2,4f1-3f2…m*f1-n*f2(m-n＝1，m+n為互調(diào)階數(shù))，要求功率容量≥p1+p2。自身三階互調(diào)滿足pim3^rd-p1-p2≤-180dbc。帶外抑制度為l3(db)

載波吸收負(fù)載：為低互調(diào)大功率負(fù)載，吸收測(cè)試后的載波信號(hào)f1和f2。優(yōu)選要求功率容量≥(p1+p2)/2。優(yōu)選自身三階互調(diào)滿足pim3^rd-l3≤-135dbm@(p1+p2)。

以上各部分指標(biāo)中，優(yōu)選需滿足：

p1+p2-l1-l2≤-150dbm，是為了保證輸出互調(diào)信號(hào)檢測(cè)的精確性。

信號(hào)源1和信號(hào)源2產(chǎn)生兩路測(cè)試信號(hào)f1和f2，分別通過(guò)功率放大器1和功率放大器2進(jìn)行功率放大后獲得兩路大功率測(cè)試載波，兩路載波分別通過(guò)定向耦合器1和定向耦合器2，實(shí)現(xiàn)功率耦合檢測(cè)并確保送入測(cè)試件的功率達(dá)到測(cè)試要求，然后分別通過(guò)f1濾波器和f2濾波器，對(duì)前級(jí)鏈路產(chǎn)生的諧波雜波等進(jìn)行抑制。濾波后的兩路載波通過(guò)合路器進(jìn)行合成，合成后的載波經(jīng)過(guò)發(fā)射濾波器，濾除測(cè)試載波信號(hào)以外的其他頻率信號(hào),得到純凈的測(cè)試載波信號(hào)。

當(dāng)進(jìn)行傳輸無(wú)源互調(diào)測(cè)量時(shí)，如圖1所示，待測(cè)件連接在發(fā)射濾波器和第一3db電橋的1端口之間。發(fā)射濾波器輸出的載波信號(hào)輸入至待測(cè)件，待測(cè)件產(chǎn)生載波和互調(diào)混合信號(hào)，進(jìn)入第一3db電橋1端口，從第一3db電橋的2、3端口功率分配輸出，此時(shí)2、3端口間信號(hào)相位差為90°，分別經(jīng)過(guò)低通濾波器1和低通濾波器2后，載波信號(hào)被反射回第一3db電橋，從第一3db電橋的4端口功率合成輸出，通過(guò)帶通濾波器進(jìn)一步濾除其他互調(diào)信號(hào)后，被大功率負(fù)載吸收。兩路互調(diào)信號(hào)進(jìn)入第二3db電橋的1、4端口，1、4端口處兩路互調(diào)信號(hào)相位差為90°，合成后從第二3db電橋的3端口輸出，通過(guò)接收濾波器2進(jìn)一步抑制雜波，然后經(jīng)低噪聲放大器后由頻譜儀檢測(cè)。第二3db電橋的2端口通過(guò)接收濾波器1后連接吸收負(fù)載。

載波吸收負(fù)載、互調(diào)吸收負(fù)載均可選用普通負(fù)載，載波吸收負(fù)載優(yōu)選低互調(diào)大功率負(fù)載，吸收測(cè)試后的載波信號(hào)。

當(dāng)進(jìn)行反射無(wú)源互調(diào)測(cè)量時(shí)，如圖2所示，待測(cè)件連接在第一3db電橋的4端口與帶通濾波器之間。發(fā)射濾波器輸出的載波信號(hào)輸入至第一3db電橋的1端口，通過(guò)第一3db電橋功率分配后在第一3db電橋的2、3端口被低通濾波器1和低通濾波器2反射，從第一3db電橋的4端口功率合成輸出至待測(cè)件，載波信號(hào)通過(guò)待測(cè)件后經(jīng)帶通濾波器進(jìn)一步濾除其他互調(diào)信號(hào)，被大功率負(fù)載吸收。待測(cè)件產(chǎn)生的反射互調(diào)信號(hào)從4端口進(jìn)入第一3db電橋，從第一3db電橋的2、3端口功率分配輸出，此時(shí)2、3端口輸出信號(hào)相位差為-90°，分別經(jīng)過(guò)低通濾波器1和低通濾波器2后進(jìn)入第二3db電橋的1、4端口，1、4端口處兩路互調(diào)信號(hào)相位差為-90°，合成后從第二3db電橋的2端口輸出，通過(guò)接收濾波器1進(jìn)一步抑制雜波，然后經(jīng)低噪聲放大器后由頻譜儀檢測(cè)。第二3db電橋的3端口通過(guò)接收濾波器2后連接吸收負(fù)載。

傳輸和反射測(cè)量模式分別用于對(duì)實(shí)際部件的傳輸互調(diào)和反射互調(diào)的測(cè)量，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行切換。傳輸和反射測(cè)量模式的切換，除過(guò)待測(cè)件位置不同外，只需將吸收負(fù)載和低噪放頻譜儀的位置互換即可。

本發(fā)明可用于各種微波部件的寬帶高靈敏度無(wú)源互調(diào)測(cè)試，可以實(shí)現(xiàn)傳輸和反射兩種模式下的多階無(wú)源互調(diào)產(chǎn)物的同時(shí)測(cè)量，具有十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和價(jià)值。

本發(fā)明所提方法通過(guò)設(shè)計(jì)s頻段無(wú)源互調(diào)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了驗(yàn)證，實(shí)際測(cè)量結(jié)果表明，在載波間距50mhz時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)3-15階傳輸和反射無(wú)源互調(diào)的同時(shí)測(cè)量，在施加兩路載波分別為43dbm情況下，系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)試后自身無(wú)源互調(diào)電平值≤-135dbm。測(cè)試結(jié)果表明，本發(fā)明可以有效地實(shí)現(xiàn)寬帶高靈敏度無(wú)源互調(diào)測(cè)試。

本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。