一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)及測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)及測試方法。所述系統(tǒng)包括主控計算機、以太網(wǎng)測試儀、直流電源、信號源、頻譜分析儀、數(shù)字收發(fā)信機、開關(guān)/衰減控制器、環(huán)回電路和射頻切換裝置，所述數(shù)字收發(fā)信機包括數(shù)據(jù)端口、射頻端口TR1和管理端口，所述環(huán)回電路包括射頻端口TR0、本振端口和控制端口CTL0，所述射頻切換裝置包括第一射頻端口、第二射頻端口、第三射頻端口、第四射頻端口、第五射頻端口和控制端口CTL1。本發(fā)明實現(xiàn)了測試的高效率、高準確度；也可實現(xiàn)用數(shù)字收發(fā)信機的本端環(huán)回替代其遠端環(huán)回，簡化了測試過程；還可實現(xiàn)調(diào)節(jié)環(huán)回電路中信號鏈路的衰減度，以此實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機接收信號功率的調(diào)節(jié)，滿足測試需求。
【專利說明】
一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無線射頻及數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域，尤其涉及一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字收發(fā)信機是借助天饋線系統(tǒng)，用來接收、發(fā)射經(jīng)數(shù)字調(diào)制的無線信號的設(shè)備，它是構(gòu)成微波傳輸或?qū)拵o線接入設(shè)備的重要組成部分。
[0003]數(shù)字收發(fā)信機包括MAC(介質(zhì)訪問控制)、基帶PHY(物理層設(shè)備)、射頻三大部分。相應(yīng)地，數(shù)字收發(fā)信機的測試分為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測試、基帶測試、射頻測試。數(shù)字收發(fā)信機的射頻測試又分為環(huán)回測試、接收通道測試、發(fā)射通道測試、回波損耗測試等。
[0004]針對數(shù)字收發(fā)信機不同的射頻測試項目，需要搭建不同的射頻測試鏈路以滿足測試需求，如果手動搭建與測試，則費時費力、效率低下，且由于人為的不必要的錯誤等原因，導(dǎo)致測量誤差大，影響測試結(jié)果的準確性;針對環(huán)回測試和接收通道測試，如果給數(shù)字收發(fā)信機做遠端環(huán)回，則測試過程復(fù)雜、測試成本高；如何調(diào)節(jié)并達到環(huán)回測試和接收通道測試所需的數(shù)字收發(fā)信機接收信號功率，也是需要考慮的重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述問題，本發(fā)明提供一種測試效率較高、測試準確度較高的用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)及測試方法;所述系統(tǒng)也可實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機的本端環(huán)回，用本端環(huán)回替代遠端環(huán)回，簡化了測試過程，降低了測試成本;所述系統(tǒng)還可實現(xiàn)調(diào)節(jié)環(huán)回電路中信號鏈路的衰減度，以此實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機接收信號功率的調(diào)節(jié)，滿足測試需求。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)，包括主控計算機、以太網(wǎng)測試儀、直流電源、信號源、頻譜分析儀、數(shù)字收發(fā)信機、開關(guān)/衰減控制器、環(huán)回電路和射頻切換裝置，所述數(shù)字收發(fā)信機包括數(shù)據(jù)端口、射頻端口 TRl和管理端口，所述環(huán)回電路包括射頻端口 TRO、本振端口和控制端口 CTLO，所述射頻切換裝置包括第一射頻端口、第二射頻端口、第三射頻端口、第四射頻端口、第五射頻端口和控制端口 CTLl;
[0008]所述主控計算機，用于根據(jù)射頻測試鏈路，編寫、調(diào)試及運行相應(yīng)測試程序，發(fā)送控制指令至以太網(wǎng)測試儀、直流電源、信號源、頻譜分析儀、數(shù)字收發(fā)信機、開關(guān)/衰減控制器，讀取并保存測試結(jié)果；
[0009]所述射頻測試鏈路包括環(huán)回測試和接收通道測試鏈路、發(fā)射通道測試鏈路和回波損耗測試鏈路；
[0010]所述以太網(wǎng)測試儀，在環(huán)回測試和接收通道測試鏈路中，發(fā)送并經(jīng)環(huán)回處理接收數(shù)據(jù)，通過對比收、發(fā)數(shù)據(jù)的差異來測試誤碼率；
[0011 ]所述直流電源，用于通過程控方式實現(xiàn)對數(shù)字收發(fā)信機供電的通斷；
[0012]所述信號源，用于環(huán)回測試和接收通道測試鏈路中生成本振端口的輸入信號，或用于回波損耗測試鏈路中，生成數(shù)字收發(fā)信機射頻端口 TRl的入射信號；
[0013]所述頻譜分析儀，在環(huán)回測試和接收通道測試鏈路中，對數(shù)字收發(fā)信機射頻端口TRl的接收信號功率進行測量，或在發(fā)射通道測試鏈路中，對數(shù)字收發(fā)信機射頻端口 TRl的發(fā)射信號的信道功率、占用帶寬、諧波、交調(diào)、雜散、頻譜發(fā)射模板進行測量，或在回波損耗測試鏈路中，對數(shù)字收發(fā)信機射頻端口 TRl的反射信號功率進行測量；
[0014]所述數(shù)字收發(fā)信機，在環(huán)回測試和接收通道測試鏈路中，數(shù)據(jù)端口接收、發(fā)送數(shù)據(jù)，射頻端口 TRl發(fā)射并經(jīng)環(huán)回處理接收信號，或在發(fā)射通道測試鏈路中，射頻端口 TRl發(fā)射信號，或在回波損耗測試鏈路中，對射頻端口 TRl的入射信號進行反射；
[0015]所述開關(guān)/衰減控制器，用于輸出RS232串口信號，作為射頻切換裝置的開關(guān)控制信號，并用于輸出SPI接口信號，作為環(huán)回電路的數(shù)字步進衰減器控制信號；
[0016]所述環(huán)回電路，在環(huán)回測試和接收通道測試鏈路中，實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機的本端環(huán)回及接收信號功率的調(diào)節(jié)；
[0017]所述射頻切換裝置，用于在各個射頻測試鏈路之間進行切換；
[0018]所述主控計算機通過GPIB總線分別與所述以太網(wǎng)測試儀、直流電源、信號源、頻譜分析儀連接，所述主控計算機通過RJ45網(wǎng)線與所述數(shù)字收發(fā)信機的管理端口連接，所述主控計算機通過USB總線與所述開關(guān)/衰減控制器連接;所述數(shù)字收發(fā)信機的數(shù)據(jù)端口通過RJ45網(wǎng)線與所述以太網(wǎng)測試儀連接，所述直流電源通過DC電源線與所述數(shù)字收發(fā)信機連接;所述開關(guān)/衰減控制器通過RS232串口線、SPI接口線分別與所述射頻切換裝置的控制端口 CTLl、所述環(huán)回電路的控制端口 CTLO連接;所述射頻切換裝置分別通過RF射頻線與所述數(shù)字收發(fā)信機的射頻端口 TR1、頻譜分析儀、信號源、環(huán)回電路的射頻端口 TR0、環(huán)回電路的本振端口連接。
[0019]進一步，所述環(huán)回電路還包括第三衰減器、雙工器、混頻器、帶通濾波器、放大器和用于調(diào)節(jié)數(shù)字收發(fā)信機接收信號功率的數(shù)字步進衰減器；
[0020]射頻端口TRO接收來自數(shù)字收發(fā)信機的信號，依次經(jīng)過第三衰減器、雙工器、混頻器、帶通濾波器、放大器、數(shù)字步進衰減器，然后再次經(jīng)過雙工器、第三衰減器、射頻端口TR0，將信號送回數(shù)字收發(fā)信機;所述環(huán)回電路的本振端口接收來自信號源的信號，作為混頻器的本地振蕩信號;控制端口 CTLO接收來自開關(guān)/衰減控制器的SPI接口信號，作為數(shù)字步進衰減器的控制信號。
[0021 ]再進一步，所述射頻切換裝置還包括第一耦合器、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第二耦合器、負載、第一衰減器、第二衰減器；
[0022]所述第一耦合器，其主路上靠近耦合端CPl的一端連接第一射頻端口，另一端連接第一開關(guān)的Kl端，耦合端CPl連接第二開關(guān)的SI端;所述第一開關(guān)，其KO端連接第二射頻端口，K2端經(jīng)第二衰減器連接至第二開關(guān)的S2端，K3端經(jīng)第一衰減器連接至第二耦合器主路上靠近耦合端CP2的一端;第二開關(guān)，其SO端連接第三射頻端口，S3端連接第二耦合器的耦合端CP2;第三開關(guān)，其WO端連接第四射頻端口，W1端連接第五射頻端口，W2端連接負載，W3端連接第二耦合器主路上的另一端;所述第一開關(guān)的控制端、第二開關(guān)的控制端和第三開關(guān)的控制端相互連接在一起，并均連接到控制端口 CTLl上。
[0023]更進一步，所述第二射頻端口接收來自數(shù)字收發(fā)信機射頻端口TRl的信號，經(jīng)第一開關(guān)的KO端、第一開關(guān)的Kl端、第一耦合器主路上的兩端、第一射頻端口，將信號送至環(huán)回電路射頻端口 TRO，經(jīng)環(huán)回處理，將信號按原路送回數(shù)字收發(fā)信機射頻端口 TRl，且第一耦合器在其耦合端CPl將返回的信號耦合出一部分，依次經(jīng)第二開關(guān)的SI端、第二開關(guān)的SO端、第三射頻端口，將信號送至頻譜分析儀，形成所述環(huán)回測試和接收通道測試鏈路;所述第四射頻端口接收來自信號源的信號，依次經(jīng)過第三開關(guān)的WO端、第三開關(guān)的Wl端、第五射頻端口，將信號送至環(huán)回電路的本振端口，作為混頻器的本地振蕩信號；
[0024]所述第二射頻端口接收來自數(shù)字收發(fā)信機射頻端口TRl的信號，依次經(jīng)過第一開關(guān)的KO端、第一開關(guān)的K2端、第二衰減器、第二開關(guān)的S2端、第二開關(guān)的SO端、第三射頻端口，將信號送至頻譜分析儀，形成所述發(fā)射通道測試鏈路；
[0025]所述第四射頻端口接收來自信號源的信號，依次經(jīng)過第三開關(guān)的WO端、第三開關(guān)的W3端、第二親合器主路上的兩端、第一衰減器、第一開關(guān)的K3端、第一開關(guān)的KO端、第二射頻端口，將信號送至數(shù)字收發(fā)信機射頻端口TR1，經(jīng)其反射，信號按原路返回信號源，且第二耦合器在其耦合端CP2將返回的信號耦合出一部分，依次經(jīng)過第二開關(guān)的S3端、第二開關(guān)的SO端、第三射頻端口，將信號送至頻譜分析儀，形成所述回波損耗測試鏈路。
[0026]基于一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)的測試方法，所述方法包括如下步驟:
[0027]I)測試鏈路校準
[0028]射頻切換裝置切換至相應(yīng)射頻測試鏈路，將信號源連接通路的輸入端并發(fā)送信號，頻譜分析儀連接通路的輸出端并接收信號，記錄兩者讀數(shù)并計算差值，獲取通路的插損，用于執(zhí)行測試時修正頻譜分析儀或信號源的讀數(shù)，以正確測得數(shù)字收發(fā)信機射頻端口TRl處來往的信號功率；
[0029]2)檢查系統(tǒng)連接
[0030]確保所述系統(tǒng)各個模塊之間的正確、可靠連接；
[0031]3)測試程序運行，控制指令傳遞
[0032]主控計算機發(fā)送控制指令至以太網(wǎng)測試儀、直流電源、信號源、頻譜分析儀、數(shù)字收發(fā)信機、開關(guān)/衰減控制器；
[0033]4)測試初始化
[0034]以太網(wǎng)測試儀、信號源、頻譜分析儀完成初始化并進入遠程控制模式，直流電源向數(shù)字收發(fā)信機供電，數(shù)字收發(fā)信機開機后完成初始化并進入測試模式，射頻切換裝置的開關(guān)完成上電初始化，環(huán)回電路的數(shù)字步進發(fā)減器完成上電初始化；
[0035]5)執(zhí)行測試
[0036]射頻切換裝置切換至相應(yīng)射頻測試鏈路，環(huán)回電路實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機的本端環(huán)回并調(diào)節(jié)信號鏈路的衰減度以滿足測試需求，以太網(wǎng)測試儀、信號源、頻譜分析儀、數(shù)字收發(fā)信機開啟相應(yīng)功能、設(shè)置相應(yīng)參數(shù)、測試相應(yīng)指標，主控計算機讀取并保存測試結(jié)果，相應(yīng)測試結(jié)束，以太網(wǎng)測試儀、信號源、頻譜分析儀、數(shù)字收發(fā)信機關(guān)閉相應(yīng)功能；
[0037]6)測試完成
[0038]主控計算機生成并保存測試日志，直流電源斷開數(shù)字收發(fā)信機供電。
[0039]本發(fā)明的有益效果為:
[0040]1.特別適用于微波傳輸或?qū)拵o線接入設(shè)備的數(shù)字收發(fā)信機研發(fā)階段測試，系統(tǒng)設(shè)計充分考慮到研發(fā)階段測試全面性需求，設(shè)計冗余度高；[0041 ] 2.能夠全面融合GPIB、RJ45、USB、RS232、SPI等控制接口，軟硬件可擴展性好；
[0042]3.將數(shù)字收發(fā)信機的所有射頻測試鏈路進行系統(tǒng)集成，實現(xiàn)了各射頻測試鏈路之間的自動切換及射頻指標的自動測試，提高了測試效率和測試準確度；
[0043]4.射頻切換裝置的三個開關(guān)使用相同的控制邏輯，簡化了控制程序；
[0044]5.實現(xiàn)了環(huán)回測試和接收通道測試鏈路共享，并實現(xiàn)了用數(shù)字收發(fā)信機的本端環(huán)回替代其遠端環(huán)回，簡化了測試環(huán)境和測試過程，降低了測試成本；
[0045]6.還可實現(xiàn)調(diào)節(jié)環(huán)回電路中信號鏈路的衰減度，以此實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機接收信號功率的調(diào)節(jié)，滿足測試需求。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發(fā)明提供的一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]圖2為射頻切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖3為環(huán)回測試和接收通道測試時射頻切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]圖4為發(fā)射通道測試時射頻切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050]圖5為回波損耗測試時射頻切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051]圖6為環(huán)回電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052]圖7為基于所述系統(tǒng)的測試方法流程圖。
【具體實施方式】
[0053]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0054]如圖1所示，本發(fā)明所述一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)，包括主控計算機
1、以太網(wǎng)測試儀2、直流電源3、信號源4、頻譜分析儀5、數(shù)字收發(fā)信機6、開關(guān)/衰減控制器7、環(huán)回電路8、射頻切換裝置9。
[0055]其中，所述主控計算機I，用于根據(jù)射頻測試鏈路，編寫、調(diào)試及運行相應(yīng)測試程序，發(fā)送控制指令至以太網(wǎng)測試儀2、直流電源3、信號源4、頻譜分析儀5、數(shù)字收發(fā)信機6、開關(guān)/衰減控制器7，實現(xiàn)對其工作的控制，讀取并保存測試結(jié)果；
[0056]所述射頻測試鏈路包括環(huán)回測試和接收通道測試鏈路、發(fā)射通道測試鏈路和回波損耗測試鏈路；
[0057]所述以太網(wǎng)測試儀2，用于環(huán)回測試和接收通道測試，發(fā)送數(shù)據(jù)至數(shù)字收發(fā)信機6數(shù)據(jù)端口 DT，并經(jīng)環(huán)回處理接收來自數(shù)字收發(fā)信機6數(shù)據(jù)端口 DT的數(shù)據(jù)，通過對比收、發(fā)數(shù)據(jù)的差異來測試誤碼率，以此來判斷整機收發(fā)通道質(zhì)量；
[0058]所述直流電源3，用于通過程控方式實現(xiàn)對數(shù)字收發(fā)信機6供電的通斷；
[0059]所述信號源4，用于環(huán)回測試和接收通道測試，生成環(huán)回電路8本振端口LO的輸入信號，或用于回波損耗測試，生成數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的入射信號；
[0060]所述頻譜分析儀5，用于環(huán)回測試和接收通道測試，對數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口TRl的接收信號功率進行測量，或用于發(fā)射通道測試，對數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的發(fā)射信號的信道功率、占用帶寬、諧波、交調(diào)、雜散、頻譜發(fā)射模板進行測量，或用于回波損耗測試，對數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的反射信號功率進行測量；
[0061 ]所述數(shù)字收發(fā)信機6，用于環(huán)回測試和接收通道測試，在數(shù)據(jù)端口 DT接收來自以太網(wǎng)測試儀2的數(shù)據(jù)，經(jīng)基帶調(diào)制、射頻調(diào)制，在射頻端口TRl發(fā)射并經(jīng)環(huán)回處理接收信號，再經(jīng)射頻解調(diào)、基帶解調(diào)，在數(shù)據(jù)端口 DT將數(shù)據(jù)送回以太網(wǎng)測試儀2，或用于發(fā)射通道測試，在射頻端口 TRl發(fā)射信號，或用于回波損耗測試，對射頻端口 TRl的入射信號進行反射；
[0062]所述開關(guān)/衰減控制器7，用于輸出RS232串口信號，作為射頻切換裝置9的開關(guān)控制信號，并用于輸出SPI接口信號，作為環(huán)回電路8的數(shù)字步進衰減器控制信號；
[0063]所述環(huán)回電路8，用于環(huán)回測試和接收通道測試，在射頻端口TRO接收來自數(shù)字收發(fā)信機6的信號，經(jīng)變頻、濾波、放大、衰減度調(diào)節(jié)等信號處理，在射頻端口TRO將信號送回數(shù)字收發(fā)信機6，以此實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機6的本端環(huán)回及接收信號功率的調(diào)節(jié)；
[0064]所述射頻切換裝置9，用于將數(shù)字收發(fā)信機6的所有射頻測試鏈路進行系統(tǒng)集成，并通過開關(guān)/衰減控制器7驅(qū)動其在各射頻測試鏈路之間切換。
[0065]所述主控計算機I通過GPIB總線分別連接所述以太網(wǎng)測試儀2、直流電源3、信號源
4、頻譜分析儀5，通過RJ45網(wǎng)線連接所述數(shù)字收發(fā)信機6，通過USB總線連接所述開關(guān)/衰減控制器7;所述數(shù)字收發(fā)信機6通過RJ45網(wǎng)線連接所述以太網(wǎng)測試儀2，通過DC電源線連接所述直流電源3;所述開關(guān)/衰減控制器7通過RS232串口線連接所述射頻切換裝置9，通過SPI接口線連接所述環(huán)回電路8;所述射頻切換裝置9通過RF射頻線分別連接所述數(shù)字收發(fā)信機
6、頻譜分析儀5、信號源4、環(huán)回電路8。
[0066]所述主控計算機I，采用安裝有測試程序的通用PC機，其帶有GPIB卡、RJ45網(wǎng)口、USB接口 ；所述以太網(wǎng)測試儀2，支持10/100/1 OOOMbps傳輸速率的測試，可進行物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層的誤碼率測試，其帶有GPIB接口、RJ45網(wǎng)口；所述直流電源3，采用程控方式實現(xiàn)軟啟動、軟停止，其帶有GPIB接口；所述信號源4，為矢量信號源，可生成連續(xù)波信號、I/Q調(diào)制的矢量信號，其帶有GPIB接口；所述頻譜分析儀5，可測量信號的信道功率、占用帶寬、諧波、交調(diào)、雜散、頻譜發(fā)射模板指標，其帶有GPIB接口 ；所述數(shù)字收發(fā)信機6，是借助天饋線系統(tǒng)，用來接收、發(fā)射經(jīng)數(shù)字調(diào)制的無線信號的設(shè)備，其帶有RJ45型管理端口 MNG、RJ45型數(shù)據(jù)端口 DT、射頻端口 TRl;所述開關(guān)/衰減控制器7，可同時控制開關(guān)和數(shù)字步進衰減器，其輸入接口為USB接口，其輸出接口之一為RS232串口，用于輸出射頻切換裝置9的開關(guān)控制信號，其另一輸出接口為SPI接口，用于輸出環(huán)回電路8的數(shù)字步進衰減器控制信號。
[0067]圖2為射頻切換裝置9的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，射頻切換裝置9，包括第一耦合器90、第一開關(guān)91、第二開關(guān)92、第三開關(guān)93、第二耦合器94、負載95、第一衰減器96、第二衰減器97、第一射頻端口 PO、第二射頻端口 P1、第三射頻端口 P2、第四射頻端口 P3、第五射頻端口P4、控制端口 CTL1。
[0068]其中，第一耦合器90，用于將環(huán)回電路8送回數(shù)字收發(fā)信機6的信號耦合出一部分，以便頻譜分析儀5監(jiān)測數(shù)字收發(fā)信機6的接收信號；第一開關(guān)91、第二開關(guān)92、第三開關(guān)93，用于通過其組合切換，實現(xiàn)各射頻測試鏈路的選擇;第二耦合器94，用于將數(shù)字收發(fā)信機6反射回信號源4的信號耦合出一部分，以便頻譜分析儀5測量數(shù)字收發(fā)信機6的反射信號功率;負載95，用于連接第三開關(guān)93的空閑端W2，以免空載;第一衰減器96，用于改善數(shù)字收發(fā)信機6和信號源4之間的阻抗匹配;第二衰減器97，用于改善數(shù)字收發(fā)信機6和頻譜分析儀5之間的阻抗匹配。
[0069]第一耦合器90，其主路上靠近耦合端CPl的一端連接第一射頻端口PO，另一端連接第一開關(guān)91的Kl端，耦合端CPl連接第二開關(guān)92的SI端；第一開關(guān)91，其KO端連接第二射頻端口 Pl，K2端經(jīng)第二衰減器97連接至第二開關(guān)92的S2端，K3端經(jīng)第一衰減器96連接至第二耦合器94主路上靠近耦合端CP2的一端;第二開關(guān)92，其SO端連接第三射頻端口 Ρ2，S3端連接第二耦合器94的耦合端CP2;第三開關(guān)93，其WO端連接第四射頻端口 Ρ3，Wl端連接第五射頻端口 Ρ4，W2端連接負載95，W3端連接第二耦合器94主路上的另一端;第一開關(guān)91的控制端、第二開關(guān)92的控制端和第三開關(guān)93的控制端相互連接在一起，并連接到控制端口 CTLl，以實現(xiàn)三個開關(guān)接收相同的控制邏輯。
[0070]第一親合器90、第二親合器94，均為1dB定向親合器;第一開關(guān)91、第二開關(guān)92、第三開關(guān)93，均為基于PIN二極管的單刀三擲射頻開關(guān)，其控制類型為TTL電平控制，控制端為RS232串口 ；負載95，為50歐姆負載;第一衰減器96、第二衰減器97，均為3dB固定衰減器;第一至第五射頻端口PO?P4，均為SMA接口 ；控制端口 CTLl，為RS232串口。
[0071]圖3為環(huán)回測試和接收通道測試時射頻切換裝置9的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，第二射頻端口 Pl，接收來自數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的信號，經(jīng)第一開關(guān)91的KO端、第一開關(guān)91的Kl端、第一耦合器90主路上的兩端、第一射頻端口 PO，將信號送至環(huán)回電路8射頻端口TR0，經(jīng)環(huán)回處理，將信號按原路送回數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口TRl，且第一耦合器90在其耦合端CPl將返回的信號耦合出一部分，經(jīng)第二開關(guān)92的SI端、第二開關(guān)92的SO端、第三射頻端口 P2，將信號送至頻譜分析儀5，形成環(huán)回測試和接收通道測試鏈路;第四射頻端口 P3，接收來自信號源4的信號，經(jīng)第三開關(guān)93的WO端、第三開關(guān)93的Wl端、第五射頻端口 P4，將信號送至環(huán)回電路8本振端口 LO，作為混頻器82的本地振蕩信號。
[0072]圖4為發(fā)射通道測試時射頻切換裝置9的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，第二射頻端口Pl，接收來自數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的信號，經(jīng)第一開關(guān)91的KO端、第一開關(guān)91的K2端、第二衰減器97、第二開關(guān)92的S2端、第二開關(guān)92的SO端、第三射頻端口 P2，將信號送至頻譜分析儀5，形成發(fā)射通道測試鏈路;第四射頻端口 P3，經(jīng)第三開關(guān)93的WO端、第三開關(guān)93的W2端，連接至負載95，以免空載。
[0073]圖5為回波損耗測試時射頻切換裝置9的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，第四射頻端口P3，接收來自信號源4的信號，經(jīng)第三開關(guān)93的WO端、第三開關(guān)93的W3端、第二耦合器94主路上的兩端、第一衰減器96、第一開關(guān)91的K3端、第一開關(guān)91的KO端、第二射頻端口 Pl，將信號送至數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl，經(jīng)其反射，信號按原路返回信號源4，且第二耦合器94在其耦合端CP2將返回的信號耦合出一部分，經(jīng)第二開關(guān)92的S3端、第二開關(guān)92的SO端、第三射頻端口 P2，將信號送至頻譜分析儀5，形成回波損耗測試鏈路。
[0074]圖6為環(huán)回電路8的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，環(huán)回電路8，包括第三衰減器80、雙工器81、混頻器82、帶通濾波器83、放大器84、數(shù)字步進衰減器85、射頻端口 TRO、本振端口 LO、控制端口 CTLO。
[0075]其中，第三衰減器80，用于改善數(shù)字收發(fā)信機6和環(huán)回電路8之間的阻抗匹配;雙工器81，用于隔離收、發(fā)信號；混頻器82，用于將信號變頻為數(shù)字收發(fā)信機6可接收的信號；帶通濾波器83，用于濾除本振泄漏、雜散等干擾;放大器84，用于將變頻后的信號進行有效放大;數(shù)字步進衰減器85，用于調(diào)節(jié)環(huán)回電路8中信號鏈路的衰減度，以此實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機6接收信號功率的調(diào)節(jié)。
[0076]射頻端口TRO接收來自數(shù)字收發(fā)信機6的信號，經(jīng)第三衰減器80、雙工器81、混頻器82、帶通濾波器83、放大器84、數(shù)字步進衰減器85，又經(jīng)雙工器81、第三衰減器80、射頻端口TRO，將信號送回數(shù)字收發(fā)信機6;本振端口 LO接收來自信號源4的信號，作為混頻器82的本地振蕩信號;控制端口 CTLO接收來自開關(guān)/衰減控制器7的SPI接口信號，作為數(shù)字步進衰減器85的控制信號。
[0077]第三衰減器80，為3dB固定衰減器;雙工器81，是由兩組不同頻率的濾波器構(gòu)成的雙向三端濾波器，其收發(fā)隔離度達65dB;混頻器82，為基于GaAs MMIC的雙平衡混頻器;帶通濾波器83，為多階級聯(lián)LC帶通濾波器;放大器84，為基于GaAs MMIC的低噪聲放大器;數(shù)字步進衰減器85，為基于GaAs MMIC的數(shù)字步進衰減器，其衰減步長為0.5dB，最大衰減值達63dB，控制類型為TTL電平控制，控制端是環(huán)回電路8的控制端口CTLO，為SPI接口 ；射頻端口TRO、本振端口 LO，均為SMA接口。
[0078]圖7為基于所述系統(tǒng)的測試方法流程圖，所述方法包括以下步驟:
[0079]S701，測試鏈路校準。射頻切換裝置9切換至環(huán)回測試和接收通道測試鏈路，如圖3所示;將信號源4連接第一射頻端口 PO并發(fā)送信號，頻譜分析儀5連接第二射頻端口 Pl并接收信號，記錄兩者讀數(shù)并計算差值，獲取該通路的插損，記為ILQ1，按同樣的方法獲取第一射頻端口PO到第三射頻端口P2通路的插損，記為ILo2;執(zhí)行測試時，頻譜分析儀5的讀數(shù)加上(ILo2-1Loi)即為數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的接收信號功率，單位為dBm;
[0080]射頻切換裝置9切換至發(fā)射通道測試鏈路，如圖4所示;按上述方法獲取第二射頻端口 Pl到第三射頻端口 P2通路的插損，記為IL12;執(zhí)行測試時，頻譜分析儀5的讀數(shù)加上IL12即為數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的發(fā)射信號功率，單位為dBm;
[0081]射頻切換裝置9切換至回波損耗測試鏈路，如圖5所示;按上述方法獲取第四射頻端口 P3到第二射頻端口 Pl通路的插損，記為LS31，獲取第二射頻端口 Pl到第三射頻端口 P2通路的插損，記為LS12;執(zhí)行測試時，信號源4的讀數(shù)減去LS31即為數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的入射信號功率，單位為dBm，頻譜分析儀5的讀數(shù)加上1^12即為數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的反射信號功率，單位為dBm。
[0082 ] S702，檢查系統(tǒng)連接。確保所述系統(tǒng)各個模塊之間的正確、可靠連接。
[0083]S703，測試程序運行，控制指令傳遞。主控計算機I發(fā)送控制指令至以太網(wǎng)測試儀
2、直流電源3、信號源4、頻譜分析儀5、數(shù)字收發(fā)信機6、開關(guān)/衰減控制器7。
[0084]S704，測試初始化。以太網(wǎng)測試儀2、信號源4、頻譜分析儀5完成初始化并進入遠程控制模式，直流電源3向數(shù)字收發(fā)信機6供電，數(shù)字收發(fā)信機6開機后完成初始化并進入測試模式，射頻切換裝置9的第一至第三開關(guān)91?93完成上電初始化，環(huán)回電路8的數(shù)字步進衰減器85完成上電初始化。
[0085]S705，環(huán)回測試。射頻切換裝置9切換至環(huán)回測試和接收通道測試鏈路，如圖3所示；以太網(wǎng)測試儀2開啟誤碼率測試功能，設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸速率等參數(shù)，并發(fā)送數(shù)據(jù);數(shù)字收發(fā)信機6在數(shù)據(jù)端口DT接收數(shù)據(jù)，經(jīng)基帶調(diào)制、射頻調(diào)制，在射頻端口 TRl發(fā)射一定頻率、電平、調(diào)制方式、信道間隔的信號;信號源4生成一定頻率、電平的連續(xù)波信號，作為環(huán)回電路8本振端口LO的輸入信號;環(huán)回電路8實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機6的本端環(huán)回，并設(shè)置信號鏈路的衰減度;頻譜分析儀5開啟信道功率測試功能，設(shè)置頻率顯示范圍、電平顯示范圍、頻率分辨率、掃描時間等參數(shù)，并監(jiān)測數(shù)字收發(fā)信機6的接收信號功率;數(shù)字收發(fā)信機6在射頻端口 TRl接收到合適電平的信號，經(jīng)射頻解調(diào)、基帶解調(diào)，在數(shù)據(jù)端口DT將數(shù)據(jù)送回以太網(wǎng)測試儀2;以太網(wǎng)測試儀2接收數(shù)據(jù)，通過對比收、發(fā)數(shù)據(jù)的差異來測試誤碼率;主控計算機I讀取并保存測試結(jié)果。
[0086]S706，接收通道測試。數(shù)字收發(fā)信機6開啟均方誤差測試功能，通過對比收、發(fā)信號的差異來測試均方誤差;環(huán)回電路8設(shè)置不同的信號鏈路衰減度，數(shù)字收發(fā)信機6設(shè)置不同的發(fā)射信號調(diào)制方式、信道間隔;數(shù)字收發(fā)信機6接收到不同電平、調(diào)制方式、信道間隔的信號，測得相應(yīng)均方誤差;環(huán)回電路8逐漸增加信號鏈路的衰減度，頻譜分析儀5監(jiān)測到數(shù)字收發(fā)信機6接收信號功率逐漸減少，以太網(wǎng)測試儀2測得誤碼率的變化，直到誤碼率惡化到一定值時，測得數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的接收信號功率，即為接收靈敏度電平，單位為dBm;環(huán)回電路8逐漸減少信號鏈路的衰減度，頻譜分析儀5監(jiān)測到數(shù)字收發(fā)信機6接收信號功率逐漸增加，以太網(wǎng)測試儀2測得誤碼率的變化，直到誤碼率惡化到一定值時，測得數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的接收信號功率，即為最大可接收電平，單位為dBm;最大可接收電平減去接收靈敏度電平，即為動態(tài)范圍，單位為dB;主控計算機I讀取并保存測試結(jié)果。
[0087]S707，發(fā)射通道測試。射頻切換裝置9切換至發(fā)射通道測試鏈路，如圖4所示；以太網(wǎng)測試儀2停止測試，信號源4關(guān)閉信號，數(shù)字收發(fā)信機6關(guān)閉均方誤差測試功能，環(huán)回電路8停止工作;頻譜分析儀5依次開啟信道功率、占用帶寬、諧波、交調(diào)、雜散、頻譜發(fā)射模板測試功能，并設(shè)置相應(yīng)參數(shù)以滿足測試需求;數(shù)字收發(fā)信機6設(shè)置相應(yīng)的發(fā)射信號電平、調(diào)制方式、信道間隔以滿足測試需求;頻譜分析儀5測試相應(yīng)指標;主控計算機I讀取并保存測試結(jié)果O
[0088]S708，回波損耗測試。射頻切換裝置9切換至回波損耗測試鏈路，如圖5所示;數(shù)字收發(fā)信機6關(guān)閉發(fā)射信號;信號源4生成一定頻率、電平、調(diào)制方式、信道間隔的矢量信號，作為數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的入射信號;讀取信號源4的讀數(shù)，算出數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的入射信號功率;數(shù)字收發(fā)信機6在射頻端口 TRl對入射信號進行反射;頻譜分析儀5開啟信道功率測試功能，設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，測得數(shù)字收發(fā)信機6射頻端口 TRl的反射信號功率;反射信號功率與入射信號功率的差值，即為回波損耗，單位為dB;主控計算機I讀取并保存測試結(jié)果。
[0089]S709，測試完成。主控計算機I生成并保存測試日志，直流電源3斷開數(shù)字收發(fā)信機6供電。
[0090]本發(fā)明將數(shù)字收發(fā)信機的所有射頻測試鏈路進行系統(tǒng)集成，可實現(xiàn)各射頻測試鏈路之間的自動切換及射頻指標的自動測試，提高了測試效率和測試準確度;所述系統(tǒng)也可實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機的本端環(huán)回，用本端環(huán)回替代遠端環(huán)回，簡化了測試過程，降低了測試成本;所述系統(tǒng)還可實現(xiàn)調(diào)節(jié)環(huán)回電路中信號鏈路的衰減度，以此實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機接收信號功率的調(diào)節(jié)，滿足測試需求。
[0091]本說明書所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【主權(quán)項】
1.一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)，其特征在于:包括主控計算機、以太網(wǎng)測試儀、直流電源、信號源、頻譜分析儀、數(shù)字收發(fā)信機、開關(guān)/衰減控制器、環(huán)回電路和射頻切換裝置，所述數(shù)字收發(fā)信機包括數(shù)據(jù)端口、射頻端口TRl和管理端口，所述環(huán)回電路包括射頻端口 TRO、本振端口和控制端口 CTLO，所述射頻切換裝置包括第一射頻端口、第二射頻端口、第三射頻端口、第四射頻端口、第五射頻端口和控制端口 CTLl; 所述主控計算機，用于根據(jù)射頻測試鏈路，編寫、調(diào)試及運行相應(yīng)測試程序，發(fā)送控制指令至以太網(wǎng)測試儀、直流電源、信號源、頻譜分析儀、數(shù)字收發(fā)信機、開關(guān)/衰減控制器，讀取并保存測試結(jié)果； 所述射頻測試鏈路包括環(huán)回測試和接收通道測試鏈路、發(fā)射通道測試鏈路和回波損耗測試鏈路； 所述以太網(wǎng)測試儀，在環(huán)回測試和接收通道測試鏈路中，發(fā)送并經(jīng)環(huán)回處理接收數(shù)據(jù)，通過對比收、發(fā)數(shù)據(jù)的差異來測試誤碼率； 所述直流電源，用于通過程控方式實現(xiàn)對數(shù)字收發(fā)信機供電的通斷； 所述信號源，用于環(huán)回測試和接收通道測試鏈路中生成本振端口的輸入信號，或用于回波損耗測試鏈路中，生成數(shù)字收發(fā)信機射頻端口TRl的入射信號； 所述頻譜分析儀，在環(huán)回測試和接收通道測試鏈路中，對數(shù)字收發(fā)信機射頻端口 TRl的接收信號功率進行測量，或在發(fā)射通道測試鏈路中，對數(shù)字收發(fā)信機射頻端口 TRl的發(fā)射信號的信道功率、占用帶寬、諧波、交調(diào)、雜散、頻譜發(fā)射模板進行測量，或在回波損耗測試鏈路中，對數(shù)字收發(fā)信機射頻端口 TRl的反射信號功率進行測量； 所述數(shù)字收發(fā)信機，在環(huán)回測試和接收通道測試鏈路中，數(shù)據(jù)端口接收、發(fā)送數(shù)據(jù)，射頻端口 TRl發(fā)射并經(jīng)環(huán)回處理接收信號，或在發(fā)射通道測試鏈路中，射頻端口 TRl發(fā)射信號，或在回波損耗測試鏈路中，對射頻端口 TRl的入射信號進行反射； 所述開關(guān)/衰減控制器，用于輸出RS232串口信號，作為射頻切換裝置的開關(guān)控制信號，并用于輸出SPI接口信號，作為環(huán)回電路的數(shù)字步進衰減器控制信號； 所述環(huán)回電路，在環(huán)回測試和接收通道測試鏈路中，實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機的本端環(huán)回及接收信號功率的調(diào)節(jié)； 所述射頻切換裝置，用于在各個射頻測試鏈路之間進行切換； 所述主控計算機通過GPIB總線分別與所述以太網(wǎng)測試儀、直流電源、信號源、頻譜分析儀連接，所述主控計算機通過RJ45網(wǎng)線與所述數(shù)字收發(fā)信機的管理端口連接，所述主控計算機通過USB總線與所述開關(guān)/衰減控制器連接;所述數(shù)字收發(fā)信機的數(shù)據(jù)端口通過RJ45網(wǎng)線與所述以太網(wǎng)測試儀連接，所述直流電源通過DC電源線與所述數(shù)字收發(fā)信機連接;所述開關(guān)/衰減控制器通過RS232串口線、SPI接口線分別與所述射頻切換裝置的控制端口 CTLl、所述環(huán)回電路的控制端口 CTLO連接;所述射頻切換裝置分別通過RF射頻線與所述數(shù)字收發(fā)信機的射頻端口 TR1、頻譜分析儀、信號源、環(huán)回電路的射頻端口 TR0、環(huán)回電路的本振端口連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)，其特征在于:所述環(huán)回電路還包括第三衰減器、雙工器、混頻器、帶通濾波器、放大器和用于調(diào)節(jié)數(shù)字收發(fā)信機接收信號功率的數(shù)字步進衰減器； 射頻端口 TRO接收來自數(shù)字收發(fā)信機的信號，依次經(jīng)過第三衰減器、雙工器、混頻器、帶通濾波器、放大器、數(shù)字步進衰減器，然后再次經(jīng)過雙工器、第三衰減器、射頻端口 TRO，將信號送回數(shù)字收發(fā)信機;所述環(huán)回電路的本振端口接收來自信號源的信號，作為混頻器的本地振蕩信號;控制端口 CTLO接收來自開關(guān)/衰減控制器的SPI接口信號，作為數(shù)字步進衰減器的控制信號。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)，其特征在于:所述射頻切換裝置還包括第一耦合器、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第二耦合器、負載、第一衰減器、第二衰減器； 所述第一耦合器，其主路上靠近耦合端CPl的一端連接第一射頻端口，另一端連接第一開關(guān)的Kl端，耦合端CPl連接第二開關(guān)的SI端;所述第一開關(guān)，其KO端連接第二射頻端口，K2端經(jīng)第二衰減器連接至第二開關(guān)的S2端，K3端經(jīng)第一衰減器連接至第二耦合器主路上靠近耦合端CP2的一端；第二開關(guān)，其SO端連接第三射頻端口，S3端連接第二耦合器的耦合端CP2;第三開關(guān)，其WO端連接第四射頻端口，Wl端連接第五射頻端口，W2端連接負載，W3端連接第二耦合器主路上的另一端;所述第一開關(guān)的控制端、第二開關(guān)的控制端和第三開關(guān)的控制端相互連接在一起，并均連接到控制端口 CTLl上。4.如權(quán)利要求3所述的一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)，其特征在于:所述第二射頻端口接收來自數(shù)字收發(fā)信機射頻端口TRl的信號，經(jīng)第一開關(guān)的KO端、第一開關(guān)的Kl端、第一耦合器主路上的兩端、第一射頻端口，將信號送至環(huán)回電路射頻端口TR0，經(jīng)環(huán)回處理，將信號按原路送回數(shù)字收發(fā)信機射頻端口TRl，且第一耦合器在其耦合端CPl將返回的信號耦合出一部分，依次經(jīng)第二開關(guān)的SI端、第二開關(guān)的SO端、第三射頻端口，將信號送至頻譜分析儀，形成所述環(huán)回測試和接收通道測試鏈路;所述第四射頻端口接收來自信號源的信號，依次經(jīng)過第三開關(guān)的WO端、第三開關(guān)的Wl端、第五射頻端口，將信號送至環(huán)回電路的本振端口，作為混頻器的本地振蕩信號； 所述第二射頻端口接收來自數(shù)字收發(fā)信機射頻端口 TRl的信號，依次經(jīng)過第一開關(guān)的KO端、第一開關(guān)的K2端、第二衰減器、第二開關(guān)的S2端、第二開關(guān)的SO端、第三射頻端口，將信號送至頻譜分析儀，形成所述發(fā)射通道測試鏈路； 所述第四射頻端口接收來自信號源的信號，依次經(jīng)過第三開關(guān)的WO端、第三開關(guān)的W3端、第二耦合器主路上的兩端、第一衰減器、第一開關(guān)的K3端、第一開關(guān)的KO端、第二射頻端口，將信號送至數(shù)字收發(fā)信機射頻端口TRl，經(jīng)其反射，信號按原路返回信號源，且第二耦合器在其耦合端CP2將返回的信號耦合出一部分，依次經(jīng)過第二開關(guān)的S3端、第二開關(guān)的SO端、第三射頻端口，將信號送至頻譜分析儀，形成所述回波損耗測試鏈路。5.基于如權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字收發(fā)信機射頻測試的系統(tǒng)的測試方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 1)測試鏈路校準 射頻切換裝置切換至相應(yīng)射頻測試鏈路，將信號源連接通路的輸入端并發(fā)送信號，頻譜分析儀連接通路的輸出端并接收信號，記錄兩者讀數(shù)并計算差值，獲取通路的插損，用于執(zhí)行測試時修正頻譜分析儀或信號源的讀數(shù)，以正確測得數(shù)字收發(fā)信機射頻端口TRl處來往的信號功率； 2)檢查系統(tǒng)連接 確保所述系統(tǒng)各個模塊之間的正確、可靠連接； 3)測試程序運行，控制指令傳遞 主控計算機發(fā)送控制指令至以太網(wǎng)測試儀、直流電源、信號源、頻譜分析儀、數(shù)字收發(fā)信機、開關(guān)/衰減控制器； 4)測試初始化 以太網(wǎng)測試儀、信號源、頻譜分析儀完成初始化并進入遠程控制模式，直流電源向數(shù)字收發(fā)信機供電，數(shù)字收發(fā)信機開機后完成初始化并進入測試模式，射頻切換裝置的開關(guān)完成上電初始化，環(huán)回電路的數(shù)字步進衰減器完成上電初始化； 5)執(zhí)行測試 射頻切換裝置切換至相應(yīng)射頻測試鏈路，環(huán)回電路實現(xiàn)數(shù)字收發(fā)信機的本端環(huán)回并調(diào)節(jié)信號鏈路的衰減度以滿足測試需求，以太網(wǎng)測試儀、信號源、頻譜分析儀、數(shù)字收發(fā)信機開啟相應(yīng)功能、設(shè)置相應(yīng)參數(shù)、測試相應(yīng)指標，主控計算機讀取并保存測試結(jié)果，相應(yīng)測試結(jié)束，以太網(wǎng)測試儀、信號源、頻譜分析儀、數(shù)字收發(fā)信機關(guān)閉相應(yīng)功能； 6)測試完成 主控計算機生成并保存測試日志，直流電源斷開數(shù)字收發(fā)信機供電。
【文檔編號】H04B17/15GK105959068SQ201610257983
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】周守利, 熊德平, 顧磊
【申請人】浙江工業(yè)大學(xué)