[发明专利]一种模块化的矢量网络分析仪及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种模块化的矢量网络分析仪，还涉及一种模块化矢量网络分析仪的实现方法。

背景技术

矢量网络分析仪作为微波毫米波科研生产领域内的一款测量仪器，目前无论是在实验室还是生产线上，台式矢量网络分析仪被广泛使用。台式矢量网络分析仪的数据处理方式是在内部主处理器的控制下，用FPGA+DSP的模式对测量数据进行预处理，然后将预处理后的数据传输到主处理器进行计算得到S参数等测试结果，并在本机的显示屏上显示，因此台式矢量网络分析仪自身需要具备显示屏、键盘板、主处理器等模块，但是受限于仪器内部有限的容积，主处理器的性能和配置跟商用高性能计算机相比相差甚远。这种经典的台式机架构使得矢量网络分析仪不仅体积很大，而且其数据处理速度以及实现的功能也差强人意。

随着生产空间日益精细化以及用户对解决方案需求的日趋多样化，体积大造价高的台式矢量网络分析仪已经不能完全满足用户的需求。

如何提供一种小型化、模块化的矢量网络分析仪，是目前亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种模块化的矢量网络分析仪及其实现方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种模块化的矢量网络分析仪，包括CPU板和射频板，CPU板与射频板通过排线相连，CPU板与外置计算机通过USB3.0线缆相连，外置计算机用于处理复杂数据运算工作；

模块化的矢量网络分析仪通过USB3.0线缆连接到外置计算机后，计算机即刻自动检测识别到矢量网络分析仪并将其配置到初始状态；计算机通过用户交互界面得知用户需求后，将相应控制命令通过USB3.0总线发送给CPU板；CPU板接收并转发控制命令给射频板；射频板根据接收到的命令来控制自身各模块协同工作以对被测件进行测量，将测量数据转化为数字中频信号后发给CPU板；CPU板将数字中频信号进行预处理后通过USB3.0总线发送给外置计算机，由计算机进一步计算并显示测量结果。

可选地，所述CPU板包括：FPGA和USB3.0接口控制芯片，FPGA和USB3.0接口控制芯片及其外围功能电路均由高性能计算机的USB3.0接口通过USB线缆供电，即插即用。

可选地，所述射频板包括：源模块、接收模块和CPLD模块；

其中，源模块包括10MHz参考单元、本振单元、激励源单元；10MHz参考单元产生基准频率；本振单元产生本振信号；激励源单元产生射频信号；

接收模块包括放大混频单元、ADC单元；放大混频单元接收来自被测件的反射信号并对反射信号进行放大和混频得到中频信号；ADC单元将中频信号采样数字化并发送给CPU板进行预处理；

CPLD模块接收并解析由CPU板上FPGA发来的控制信号并控制射频板上各硬件模块的协调工作。

可选地，FPGA和USB3.0接口控制芯片由外置计算机的USB3.0接口供电，在连接后计算机自动采用轮询的方式检测识别矢量网络分析仪，并通过USB3.0接口将矢量网络分析仪配置到出厂时默认的或者用户自定义的仪器初始状态。

本发明还提出了一种模块化的矢量网络分析仪的实现方法，包括以下步骤：

步骤(A1)，用USB3.0线缆将矢量网络分析仪连接到外置计算机，计算机即刻自动检测识别到矢量网络分析仪，并将其配置到初始状态；

步骤(A2)，计算机通过用户交互界面得知用户需求后，将相应控制命令通过USB3.0接口及线缆发送给CPU板，由CPU板将控制命令转发给射频板；

步骤(A3)，射频板按照接收到的命令执行相应的测量操作，并将测量结果数字化后发送给CPU板；

步骤(A4)，CPU板将数字化测量结果进行预处理并通过USB3.0接口及线缆发送给外置计算机；

步骤(A5)，外置计算机将预处理数据进一步处理，得到并显示用户所需要的网络参数曲线。

可选地，所述步骤(A1)具体包括：

步骤(A101)，用USB3.0线缆将矢量网络分析仪连接到外置计算机后，计算机通过USB3.0接口和线缆给CPU板的FPGA和USB3.0接口控制芯片及其外围功能电路供电，使其正常工作；

步骤(A102)，计算机自动采用轮询的方式检测并识别到矢量网络分析仪；

步骤(A103)，计算机通过USB3.0接口将识别到的矢量网络分析仪配置到出厂时默认的或者用户自定义的仪器初始状态。

可选地，所述步骤(A2)具体包括：