一种信号通道隔离电路及矢量网络分析仪的制作方法

1.本技术涉及信号处理的技术领域，具体涉及一种信号通道隔离电路及矢量网络分析仪。


背景技术：

2.在一些射频系统中，使用的高频信号具有多径效应、路径损耗、易受干扰等特性，产生的射频信号常常干扰其它的电子设备，也干扰自身的其它信号通道，此时会造成通道性能下降的不利锌矿，严重时会导致信号错误。所以需要在保证每个信号通道的指标满足要求外，还需要使得各信号通道之间具有良好的隔离度，如此才能达到系统的性能要求。
3.通道隔离度就是任意两通道间信号相互影响程度的程度，在进行多通道测试的时候，通道与通道之间会一定程度互相干扰，因此通道隔离度指标非常重要，隔离度越高意味着测量越精确；同样的，通道隔离度的值越大则通道之间的串扰越小，测试的结果也就越准确。通道间的隔离度问题主要是由电路板间距、元件空间分布、线路间距引起的，其中线路问题可以通过增加反相隔离的器件来消除影响，空间问题可以采用隔离条的方式来减小影响，板间问题目前还没有很好的应对方法。
4.比如，在一些电子产品中，经常使用多个阵元来提高射频信号的发射质量，这时需要使用多个信号通道，然而受到产品体积限制，射频收发系统的使用面积有限，这就导致不得不使用一块pcb板来设计多个射频通道，那么射频通道之间往往会相互干扰，从而造成较低的通道隔离度，严重影响信号的发射效果。


技术实现要素：

5.本技术主要解决的技术问题是：如何提高多通道发射机的通道隔离度。为解决上述问题，本技术提供一种信号通道隔离电路及矢量网络分析仪。
6.根据第一方面，本技术提供了一种信号通道隔离电路，包括：一个公共链路和至少两个发射链路；所述公共链路的一端用于连接一信号源，另一端与各个所述发射链路分别连接；所述发射链路的末端设有发射端口，所述发射端口用于连接外部的被测器件；每个所述发射链路上串联设有多个第一电子开关，所述第一电子开关用于导通链路或隔离链路。
7.每个所述第一电子开关包括第一输入端、第一输出端和第二输出端；所述第一输入端和所述第一输出端串联在所述发射链路上，所述第二输出端与共用地线连接；所述第一电子开关在切换至所述第一输入端和所述第一输出端的通路时用于导通链路，所述第一电子开关在切换至所述第一输入端和所述第二输出端的通路时用于隔离链路。
8.每个所述第一电子开关还包括受控端，所述受控端用于接收一控制器的命令以切换至所述第一输入端和所述第一输出端的通路，或者切换至所述第一输入端和所述第二输出端的通路。
9.对于每个所述发射链路上的多个第一电子开关，所述多个第一电子开关用于在所述控制器的命令下执行一致的通路切换。
10.所述第一电子开关采用硅制单刀双掷开关；所述硅制单刀双掷开关的动端用于输入激励信号，不动端用于输出激励信号。
11.所述公共链路和各个所述发射链路之间设有第二电子开关，所述第二电子开关包括一个第二输入端和多个第三输出端；
12.所述第二输入端与所述公共链路连接，各个所述第三输出端分别与各个所述发射链路一一对应连接；
13.所述第二电子开关用于在所述第二输入端和各个所述第三输出端之间进行链路切换；所述公共链路与切换到的所述发射链路之间处于链路导通状态，与其余的所述发射链路之间处于链路隔离状态。
14.根据第二方面，本发明提供了一种矢量网络分析仪，包括：信号源，用于产生激励信号；上述第一方面中所述的信号通道隔离电路，所述信号通道隔离电路用于通过自身的公共链路从所述激励信号信号源接收所述激励信号，以及通过自身的一个发射链路的发射端口输出所述激励信号；所述激励信号用于对外部的被测器件进行激励；接收机，用于接收所述被测器件在所述激励信号激励作用下产生的反馈信号；处理器，用于对所述反馈信号进行分析，得到网络分析结果。
15.本本技术的有益效果是：
16.上述实施例提供的一种信号通道隔离电路及矢量网络分析仪，其中信号通道隔离电路包括一个公共链路和至少两个发射链路；公共链路的一端用于连接一信号源，另一端与各个发射链路分别连接；发射链路的末端设有发射端口，发射端口用于连接外部的被测器件；每个发射链路上串联设有多个第一电子开关，第一电子开关用于导通链路或隔离链路。第一方面，技术方案在每个发射链路上串联设置多个第一电子开关，那么能够通过这些开关的切换来实现所在链路的导通或隔离，从而使得多个发射链路之间得以相互隔离，避免激励信号在多个发射链路上的互为干扰现象；第二方面，技术方案将多个发射链路接入同一个公共链路，且在多个发射链路之间设置链路隔离措施，不仅提高了多通道发射机通道间的隔离度，还能够节省配置链路的硬件电路，从而降低电路的应用成本。
17.此外，技术方案还将信号通道隔离电路应用在矢量网络分析仪中，如此即能够简化矢量网络分析仪中射频链路的硬件资源，还提高了多通道发射机通道间的隔离度，兼顾分析仪在应用上实用性以及在通道隔离上的有效性。
附图说明
18.图1为本技术中一种实施例中信号通道隔离电路的结构图；
19.图2为第一电子开关的结构图；
20.图3为本技术中另一种实施例中信号通道隔离电路的结构图；
21.图4为第二电子开关的结构图；
22.图5为本技术矢量网络分析仪的结构图。
具体实施方式
23.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了
使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
24.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
25.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
26.在以往的矢量网络分析仪中，激励信号传输的多个射频通道要么独立设置，要么集成为块pcb板，前者占用较大电路空间并使用较多电子器件，后者缺乏通道隔离且激励信号相互影响。然而，本技术技术方案针对现有技术中存在的不足，提供一种信号通道隔离电路，既能够将多个射频通道集成在一个电路中来降低应用成本，也能够通过设置链路间的隔离措施来提高通道隔离度，从而提高矢量网络分析仪的应用性能。
27.实施例一、
28.请参考图1，本实施例中公开一种信号通道隔离电路，主要包括一个公共链路和至少两个发射链路，下面具体说明。
29.在本实施例中，信号通道隔离电路包括一个公共链路11和两个发射链路(如附图标记12、13)，无论是公共链路11，还是发射链路12、13都相当于信号的传输通道，并且具有激励信号的传输能力。
30.公共链路11的一端a1用于连接一信号源(图1中未示意)，另一端a2与各个发射链路(如12、13)分别连接；那么，公共链路11的一端a1就能够从信号源获取激励信号，通过另一端a2可将激励信号传输至发射链路12和发射链路13。
31.需要说明的是，信号源主要作用是提供被测器件的激励信号。比如若要用矢量网络分析仪测试被测器件的传输/反射特性与工作频率、功率的关系，那么就有非常有必要使用信号源提供测试所需的激励信号，以激励的方式传输到被测器件；这里的激励信号可以是高频的电信号。
32.为了方便发射链路连接外部器件，每个发射链路的末端设有发射端口，比如发射链路12的末端设有发射端口b1，发射链路13的末端设有发射端口b2，这里的发射端口用于连接外部的被测器件。由于发射链路12和发射链路13能够传输一样的激励信号，为了避免信号相互干扰以及保证信号传输的有效性，那么应当满足同一时间只有其中一个发射端口输出激励信号，其它的发射端口应当处于链路的隔离状态。
33.需要说明的是，连接至发射端口b1和/或b2的被测器件可以为某一种电子功能器件，比如功分器、合路器、滤波器、衰减器、天线、电缆、放大器、混频器、双工器、耦合器、隔离器、环行器、适配器、波导、差分器件等，具体不做限制。并且，使用激励信号对被测器件进行激励，有助于实现一些测试功能，比如驻波比、回波损耗、插入损耗、平坦度、带外抑制、衰
减、增益、隔离度、特性阻抗、输入输出阻抗、相位、延时、1db压缩点、噪声系数、差分参数、共模参数、共模抑制比等，具体实现的测试功能与激励信号的特性、被测器件的特性有关，具体实现哪一些测试功能不做限制。
34.为了达到导通链路或隔离链路的目的，每个发射链路上串联设有多个第一电子开关，这里的第一电子开关通过通道切换作用来实现导通链路或隔离链路。比如，在发射链路12上设有第一电子开关21、22、23，在发射链路13上设有第一电子开关24、25、26，涉及的各个第一电子开关在结构和性能上都一样，且每个第一电子开关能够实现两个信号通道的随意切换能力，其中一个信号通道用于导通链路，其中一个信号通道用于隔离链路。
35.在本实施例中，由于各个第一电子开关的结构一样，所以可以用第一电子开关21为例进行结构说明。参考图1和图2，第一电子开关21包括第一输入端211、第一输出端212和第二输出端213，分别说明如下。
36.第一输入端211和第一输出端212串联在发射链路上，而第二输出端213与共用地线连接。那么，第一电子开关21在切换至第一输入端211和第一输出端212的通路时用于导通链路，第一电子开关21在切换至第一输入端211和第二输出端213的通路时用于隔离链路。
37.需要说明的是，第一电子开关21的第一输入端211可输入激励信号；当第一输入端211和第一输出端212形成通路时，激励信号通过第一输出端212可传输至下一个第一电子开关，此时激励信号的损耗非常小，比如为1db；当第一输入端211和第二输出端213形成通路时，激励信号通过第二输出端213可传输至共用地线，此时激励信号的损耗非常大，比如为40db。
38.进一步地，参见图2，第一电子开关21还包括受控端214；受控端214用于接收一控制器(图2中未标记)的命令以切换至第一输入端211和第一输出端212的通路，从而使得链路处于导通状态；或者，受控端214用于接收控制器的命令以切换至第一输入端211和第二输出端213的通路，从而使得链路处于隔离状态。
39.在本实施例中，对于每个发射链路上的多个第一电子开关，这多个第一电子开关用于在控制器的命令下执行一致的通路切换。比如在图1和图2中，对于发射链路12，控制器可统一控制发射链路12上的第一电子开关21、22、23进行切换来实现导通链路，此时可忽略开关损耗，激励信号由发射端口b1进行输出；对于发射链路13，控制器可统一控制发射链路13上的第一电子开关24、25、26进行切换来实现隔离链路，此时开关损耗比较大且不可忽略，激励信号因隔离无法传输到发射端口b2。
40.需要说明的是，由于单个第一电子开关能够实现的隔离损耗有限，所以在每个发射链路上设置多个第一电子开关时能够实现足够大的隔离损耗，从而阻断激励信号在处于隔离状态的发射链路上的传输性能，避免不同发射链路上激励信号的相互影响。虽然在理论上使用的第一电子开关的数量越多越好，但是在实际中考虑到应用成本和占空空间等因素，优选的在每个发射链路上使用2
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5个第一电子开关即可。
41.在一个具体实施例中，第一电子开关采用硅制单刀双掷开关，那么，硅制单刀双掷开关的动端可作为第一输入端，主要用于输入激励信号；硅制单刀双掷开关法人不动端可作为第二输出端和第三输出端，主要用于输出激励信号。比如，硅制单刀双掷开关可采用hmc1118、hmc284的开关芯片。
42.在本实施例中，不同的发射链路使用了多个第一电子开关，是为了提高对应的发射端口的隔离效果，以及提高隔离度。并且，多个第一电子开关进行了分腔处理，能够有效防止信号的空间泄露。
43.需要说明的是，在本实施例中的控制器仅仅起到第一电子开关的切换控制作用，只要发送命令即可让第一电子开关实现导通切换或隔离切换这两种状态，这是对电子开关的很常见的控制方式，不需要任何复杂的控制逻辑，一个简单的程序指令即可实现，不涉及计算机程序的改进。此外，本实施例中技术方案的关键技术在于电路结构的隔离设计形式，而不关注控制器对电子开关的控制方式，所以控制器的实现功能应该归属于现有技术，并且不构成对电路结构的限制作用。比如，在专利文献(cn202022100009.3)中，触摸控制器连接一电子开关，电子开关的输入端与外部电源连接，电子开关的输出端包括左开关和右开关，通过左右开关控制二极管的导通实现高低增益的切换；那么本领域技术人员可知理解，利用控制器来对单刀双掷电子开关进行切换控制的方式已经被公开，可视为现有技术。
44.本领域的技术人员可以理解，实施例一中的技术方案在每个发射链路上串联设置多个第一电子开关，那么能够通过这些开关的切换来实现所在链路的导通或隔离，从而使得多个发射链路之间得以相互隔离，避免激励信号在多个发射链路上的互为干扰现象。此外，技术方案将多个发射链路接入同一个公共链路，且在多个发射链路之间设置链路隔离措施，不仅提高了多通道发射机通道间的隔离度，还能够节省配置链路的硬件电路，从而降低电路的应用成本。
45.实施例二、
46.本实施例中公开一种信号通道隔离电路，与实施例一中方案的区别之处在于：公共链路和各个发射链路之间设有第二电子开关，第二电子开关的主要作用是实现公共链路到其中一个发射链路的通道切换，并且对其余发射链路起到通道隔离作用。比如在图3中，设有的第二电子开关31能够实现公共链路11到发射链路12的切换，或者实现公共链路11到发射链路13的切换。
47.在本实施例中，参见图3和图4，第二电子开关31可包括一个第二输入端311和多个第三输出端(如附图标记312、313、314)，分别说明如下。
48.第二输入端311与公共链路连接，各个第三输出端分别与各个发射链路一一对应连接。第二电子开关用于在第二输入端311和各个第三输出端(312、313、314)之间进行链路切换，每次只允许第二输入端311与其中一个第三输出端构成通路。
49.进一步地，参见图3和图4，第二电子开关31还包括受控端315；受控端215用于接收控制器(图5中未标记)的命令以切换至第二输入端311和其中一个第三输出端之间的通路，从而使得公共链路和一个发射链路处于导通状态，公共链路和其它发射链路处于隔离状态。需要说明的是，本实施例中技术方案的关键技术在于电路结构的隔离设计形式，而不关注控制器对第二电子开关的控制方式，所以控制器的实现功能应该归属于现有技术，并且不构成对电路结构的限制作用。
50.可以理解，公共链路与切换到的发射链路之间处于链路导通状态，此时的开关损耗较小，比如1db；然而，公共链路与其余的发射链路(即未切换到的那些发射链路)之间处于链路隔离状态，此时的开关损耗比较比较大，比如40db。
51.在图3中，若理论上设定第一电子开关21、22、23、24、25、26，第二电子开关31在链
路导通状态下的损耗为1db，在链路隔离状态下的损耗为40db；那么在发射链路12导通且发射链路13隔离的情况下，激励信号从公共链路到达发射端口b1时将产生4db左右的衰减，而激励信号到达发射端口b2时将产生160db左右的衰减；从而实现了激励信号从发射端口b1输出，在发射端口b2隔离的应用效果。
52.需要说明的是，第二电子开关中各个第三输出端的数目可以根据发射链路的数目而对应设置，这里不做具体限制。
53.需要说明的是，第二电子开关可以采用硅制单刀多掷开关(比如单刀双掷开关)，那么，硅制单刀多掷开关的动端可作为第二输入端，主要用于输入激励信号；硅制单刀多掷开关的不动端可作为各个第三输出端。比如，第二电子开关可以采用hmc系列中具有多个输出端的芯片。
54.实施例三、
55.请参考图5，在实施例一或实施例二的基础上，本实施例中公开一种矢量网络分析仪，该矢量网络分析仪4包括信号源41、信号通道隔离电路42、接收机43和处理器44，下面分别说明。
56.信号源41用于产生激励信号，这里的激励信号可以是高频的电信号。由于矢量网络分析仪要测试被测器件的传输/反射特性与工作频率、功率的关系，所以矢量网络分析仪内信号源往往具备频率扫描和功率扫描功能。为保证测试的频率精度，现在矢量网络分析仪内信号源采用频率合成方法实现；当扫宽设置为零时，输出信号为点频cw信号。被测器件通过传输和反射对激励波作出响应，被测器件的频率响应可以通过信号源扫频来获取，由于测试结构需要考虑多种不同的信号源参数对系统造成的影响，所以也可以采用市面上已有的合成扫频信号源。
57.信号通道隔离电路42可采用实施例一或实施例二中的电路结构，那么，信号通道隔离电路42用于通过自身的公共链路从信号源41接收激励信号，以及通过自身的一个发射链路的发射端口输出激励信号。可以理解，由于发射端口连接有被测器件d，所以激励信号用于对外部的被测器件d进行激励。
58.接收机43用于接收被测器件d在激励信号的激励作用下产生的反馈信号。在当前的矢量网络分析中，接收机43是常规的组件，能够对被测器件d产生的反馈信号进行提取，以及对反馈信号进行一些初步处理操作，辅助处理器44完成信号的进一步分析。可以理解，接收机43完成对反馈信号、激励信号的幅度和相位参数的测试分析，其性能影响了矢量网络分析仪的测试精度、动态范围和测试速度；在某些情况下，为了具有良好的测试灵敏度和动态范围，可以采用调谐接收机，能够抑制谐波和寄生信号。
59.处理器44用于对反馈信号进行分析，得到网络分析结果，这里的网络分析结果可包括驻波比、回波损耗、插入损耗、平坦度、带外抑制、衰减、增益、隔离度、特性阻抗、输入输出阻抗、相位、延时、1db压缩点、噪声系数、差分参数、共模参数、共模抑制比等计算结果。由于处理器44对反馈信号的分析功能是现有矢量网络分析仪的常见功能，所以这里不再进行具体说明。
60.此外，矢量网络分析仪4还可以包括显示器(图5中未示意)，那么，处理器44可将网络分析结果输出到显示器以进行展示，方便用户实时查看测量结果。
61.可以理解，本实施例中的技术方案将信号通道隔离电路应用在矢量网络分析仪
中，如此即能够简化矢量网络分析仪中射频链路的硬件资源，还提高了多通道发射机通道间的隔离度，兼顾分析仪在应用上实用性以及在通道隔离上的有效性。
62.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。