CN101871973B - 基于矢量网络分析仪的分时复用测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于矢量网络分析仪的分时复用测量系统及测量方法，主要解决现有技术配置费用高和效率低的问题。其测量系统通过一台矢量网络分析仪、一台主控计算机、一个路由器、两个射频多路开关和多台用户PC机，实现对一台矢量网络分析仪的多用户分享，测量时，先把射频多路开关的输出端分组，再建立主控计算机与用户PC机的连接；用户通过操作PC机实现对主控计算机的控制，使主控计算机先控制射频多路开关切换到该用户的射频器件；再控制矢量网络分析仪为用户反馈测量数据；测量完成后，用户可在PC机上对数据进行相应处理。与现有技术相比，本发明减小了生产线仪器配置的费用，合理利用现有资源，缩短时间消耗，提高了效率。

Description

基于矢量网络分析仪的分时复用测量系统及测量方法

技术领域

本发明属于测试测量领域，涉及矢量网络分析仪的使用，主要应用于射频微波行业，及其他行业的测量和自动控制。

背景技术

矢量网络分析仪对于射频微波行业来说是必不可少的仪器，但其造价昂贵，研发和生产中使用的矢量网络分析仪，一般频率范围在几百kHz到几十GHz，最简配置的价格也要在几万美元以上。对于微波射频的生产企业来说，每条生产线上配置数台这样的设备，其相应费用是巨大的。

当前，对于矢量网络分析仪的使用均是单用户操作，也就是一对一的方式。当测一个射频器件时，先要进行矢量网络分析仪的校准，再将待测的射频器件连接在矢量网络分析仪的测量端口，然后再开始测量。如果是多用户使用，则第二个用户要等到第一个用户测量完后才能使用，其后的用户还要继续等待，这就极大的浪费了时间。如对天线进行测量时，先把天线接在矢量网络分析仪的一个端口上，校准后可直接测天线的驻波，但在生产线上，由于要测的产品数量多，而又不可能配置数台矢量网络分析仪，测试一件器件，要安装、校准、测量和拆卸，然后才能接着测第二件器件，这种方法就很浪费时间。如果待测的射频器件要不断调试和修改才能得到满意的结果，例如对于矩形波导滤波器的测量，用户连接和校准后，每改变一下电抗性销钉的深度，就要测一次S参数，这就会出现一个用户长时间占用矢量网络分析仪的情况，对于生产线上，这更是限制了效率的提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有使用方法的缺点，提供了一种矢量网络分析仪的分时复用测量系统及测量方法，最大限度的利用现有的资源，缩短时间消耗以提高效率，减小生产线仪器配置的费用。

实现本发明目的的技术方案是利用计算机局域网实现对矢量网络分析仪的多用户共享。

本发明的分时复用测量系统，包括一台矢量网络分析仪、一台主控计算机、一个路由器和两个射频多路开关，其中：

主控计算机与两个射频多路开关的控制端相连，用于在不同的用户之间切换以选择对应的待测器件；

主控计算机与矢量网络分析仪相连，用于控制矢量网络分析仪进行测量；

主控计算机与路由器相连，并通过局域网与用户PC机相连，用于通过用户对主控计算机进行控制；

两个射频多路开关的输入端分别连接矢量网络分析仪的两个测量端口，其多路输出端则通过同轴电缆分配给每个用户的两个测量端口，连接待测射频器件进行测量。

本发明的分时复用测量方法，包括如下步骤：

(1)将射频多路开关的输出端分为N(2＜N＜10)组，用第一个射频多路开关和第二个射频多路开关的第一个输出端口构成第一组测量端口，以此类推，第一个射频多路开关和第二个射频多路开关的第n(n≤N)个输出端口构成第n组测量端口，分别为N个用户提供测量；

(2)分别对N组测量端口逐次进行校准，并且按照测量端口的顺序保存其校准文件，供后续测量调用；

(3)主控计算机通过多线程方法为每一用户PC机分配一个线程，用户PC机通过该线程与主控计算机进行通信；

(4)每个用户分别将待测件连接到各自的测量端口，进行如下测量：

(4a)当某一用户点击测量指令时，该用户PC机将该指令通过网络发送给主控计算机，主控计算机将此指令放在指令池里，并根据指令池里的指令顺序，执行测量；

(4b)主控计算机将最前面的测量指令发送给矢量网络分析仪，矢量网络分析仪调用相应通道的校准文件，完成对仪器的校准，再进行测量，并将测量数据通过网络传送给主控计算机，主控计算机将该测量数据传送给发送其指令的用户PC机，并删除当前的测量指令，将其他测量指令依次提前；

(4c)发送其指令的用户PC机接收到测量数据后，在本计算机上进行数据的处理和显示，完成一次测量；

(5)当其他用户发送测量指令到主控计算机时，该测量指令也依次保存在指令池按照先后顺序排序，等待主控计算机响应，重复步骤(4a)-(4c)，直至完成指令池中的所有的测量指令。

发明与现有技术相比，具有如下优点：

1)减小生产线仪器配置的费用，最大限度的利用现有的资源。

现有技术均是一对一的测量方式，由于矢量网络分析仪造价昂贵，最简配置的价格也要在几万美元以上，在生产线配置数台这样的仪器，其费用是相当巨大的，本发明仅使用一台矢量网络分析仪，利用两个射频多路开关把矢量网络分析仪的两个测量端口分配给多个用户，实现了矢量网络分析仪的多用户分享，从而降低了生产线上仪器配置的费用。

2)缩短时间消耗，提高了效率。

现有的一对一的测量方式，先要将待测的射频器件连接在矢量网络分析仪的测量端口，再进行矢量网络分析仪的校准，然后开始测量，测量完成后再拆卸器件，如果是多用户使用，则第二个用户要等到第一个用户测量完后才能使用，其后的用户还要继续等待，这就极大的浪费了时间，本发明利用了网络传送数据时间端和射频开关切换时间短的优点，多用户使用时，当某用户连接和拆卸器件时，主控计算机控制矢量网络分析仪为其他连接的用户服务，这就充分利用了用户连接和拆卸器件的时间，也避免了多用户排队等候的情况。

附图说明

图1是本发明分时复用测量系统的结构示意图；

图2是本发明分时复用测量方法的测量流程图。

具体实施方式

结合图1，本发明的分时复用测量系统包括一台主控计算机1、一个路由器2、一台矢量网络分析仪5、两个射频多路开关6和多台用户PC机3。主控计算机1与两个射频多路开关6的控制端相连，用于在不同的用户之间切换以选择对应的待测器件；主控计算机1与矢量网络分析仪5相连，用于控制矢量网络分析仪5进行测量；主控计算机1与路由器2相连，并通过局域网与用户PC机3相连，用于通过用户对主控计算机1进行控制；两个射频多路开关6的输入端分别连接矢量网络分析仪5的两个测量端口，其多路输出端则通过同轴电缆分配给每个用户的两个测量端口，连接待测射频器件4进行测量。

所述的用户PC机3中设有连接模块、控制模块和数据处理模块，该连接模块，用来与主控计算机建立连接；该控制模块，用来向主控计算机1发送校准指令和测量指令；该数据处理模块，用于将用户PC机3对主控计算机1反馈的测量数据进行处理。

所述的主控计算机1中设有连接模块和控制模块，该连接模块，用来与用户PC机3进行连接，并将测量数据反馈给对应的用户；该控制模块，用来控制射频多路开关6切换用户，并控制矢量网络分析仪5响应用户PC机的测量指令。

参照图2，本发明的分时复用测量方法，包括如下步骤：

步骤1，将射频多路开关的输出端分为N(2＜N＜10)组，用第一个射频多路开关和第二个射频多路开关的第一个输出端口构成第一组测量端口，以此类推，第一个射频多路开关和第二个射频多路开关的第n(n≤N)个输出端口构成第n组测量端口，分别为N个用户提供测量，主控计算机开放端口，然后控制矢量分析仪分别对N组测量端口逐次进行校准，并且按照测量端口的顺序保存其校准文件，供后续测量调用。

步骤2，将每个用户将要待测的射频器件连接在相应的测量端口上。

步骤3，每个用户通过自己的PC机输入主控计算机的IP地址和其开放的端口号，点击请求连接命令，申请与主控计算机建立连接。

步骤4，主控计算机为每个请求连接的用户分配一个线程，在该线程下和各个用户的PC机建立连接，并在指令池中依次保存所有和其连接的用户PC机的IP地址和测量指令，该指令池，是由一个两维的字符型数组构成，该数组的每一行分别保存一个用户PC机的IP地址和其发送的测量指令，主控计算机接收到用户PC机发送的测量指令时，将其保存在该两维字符型数组中，测量时，从第一行开始执行，当执行完该行的测量指令后，读取该行的用户PC机IP地址并为其反馈测量结果，然后删除该行指令，并将后续指令依次提前。

步骤5，主控计算机读取指令池中第一个用户的测量指令，控制射频开关切换到该用户的射频器件，并调用相应通道的校准文件对仪器进行校准，然后控制矢量网络分析仪为该用户测量。

步骤6，当第一个用户测量完成后，由矢量网络分析仪将测量结果反馈给主控计算机，再由主控计算机反馈给对应的用户PC机，用户PC机得到反馈结果后，断开与主控计算机的连接，然后对反馈数据进行相应处理。

步骤7，主控计算机从指令池中删除该用户的IP地址信息和其测量指令，并将后面用户的IP地址信息和测量指令依次提前。

步骤8，主控计算机按顺序继续执行指令池中的测量指令，重复步骤5～步骤7，直至完成指令池中的所有的测量指令，结束测量。

下面以三个用户同时使用为例，其中一个用户测天线的驻波比，另两个用户调试矩形波导滤波器，对本发明的工作原理作进一步说明：

三个用户都先把待测器件4连接在通过射频多路开关6分出的测量端口上，然后，通过自己的PC机输入主控计算机的IP地址和其开放的端口号，申请与主控计算机1建立连接。主控计算机1为每个请求连接的用户分配一个线程，在该线程下分别与三个用户的PC机建立连接。当连接建立后，每个用户向主控计算机1发送校准命令和相应的测量指令，即测天线的用户发送测驻波比的指令，调试滤波器的用户则发送测量回波损耗和插入损耗的指令。在主控计算机1的指令池中用二维数组的形式按先后顺序分别保存三个用户的IP地址和测量指令，主控计算机1先调用相应通道的校准文件进行校准，然后开始读取指令池中第一个用户的测量指令并控制矢量网络分析仪5为第一个用户测量天线的驻波比曲线，该用户得到测量结果后便可断开与主控计算机1之间的连接，其IP地址和测量指令也会从主控计算机1的指令池中删除。相应的，用户列表中第二个和第三个用户的IP地址信息和测量指令则会依次提前，主控计算机1便开始为第二个用户测量回波损耗和插入损耗并反馈测量数据。当第一次反馈数据后，若第二个用户发现其回波损耗或插入损耗不是很理想时，则无需断开与主控计算机1之间的连接，只需调节滤波器上电抗性销钉的深度，此时，主控计算机1已开始为第三个用户服务，为第三个用户反馈测量结果后，由于第二个用户并未断开与主控计算机1之间的连接，主控计算机1从指令池中再次读取第二个用户的测量指令，为第二个用户进行第二次测量，并直到第二个用户得到满意的结果。第三个用户的测量过程与第二个用户完全相同。

上述实例中，主控计算机1和用户PC机3的应用程序均是用LabWindows CVI软件编写而成的。矢量网络分析仪1使用的是安捷伦公司的5062A型，其工作频段在300kHz到3GHz，在关闭显示屏条件下，中频30kHz，双端口校准，测试点数最大为1601点，测量周期为247ms，而通过计算机局域网传送1601点的数据需要的时间为6ms。通常使用的射频多路开关6，切换时间约为15ms，因此，本发明所述的测量系统及测量方法，节省了现有技术中所浪费的安装、拆卸和排队等候的时间，在毫秒的数量级就可以完成一次测试。

Claims (3)

1.一种基于矢量网络分析仪的分时复用测量方法，包括如下步骤：

(1)将射频多路开关的输出端分为N组，其中2＜N＜10组，用第一个射频多路开关和第二个射频多路开关的第一个输出端口构成第一组测量端口，以此类推，第一个射频多路开关和第二个射频多路开关的第n个输出端口构成第n组测量端口，其中n≤N，分别为N个用户提供测量；

(2)分别对N组测量端口逐次进行校准，并且按照测量端口的顺序保存其校准文件，供后续测量调用；

(3)主控计算机通过多线程方法为每一用户PC机分配一个线程，用户PC机通过该线程与主控计算机进行通信；

(4)每个用户分别将待测件连接到各自的测量端口，进行如下测量：

(4a)当某一用户点击测量指令时，该用户PC机将该指令通过网络发送给主控计算机，主控计算机将此指令放在指令池里，并根据指令池里的指令顺序，执行测量；

(4b)主控计算机将最前面的测量指令发送给矢量网络分析仪，矢量网络分析仪调用相应端口的校准文件，完成对仪器的校准，再进行测量，并将测量数据通过网络传送给主控计算机，主控计算机将该测量数据传送给发送其指令的用户PC机，并删除当前的测量指令，将其他测量指令依次提前；

(4c)发送其指令的用户PC机接收到测量数据后，在本计算机上进行数据的处理和显示，完成一次测量；

(5)当其他用户发送测量指令到主控计算机时，该测量指令也依次保存在指令池按照先后顺序排序，等待主控计算机响应，重复步骤(4a)-(4c)，直至完成指令池中的所有的测量指令。

2.根据权利要求1所述的分时复用测量方法，其中步骤(3)所述的主控计算机通过多线程方法为每个用户PC机分配一个线程，是在主控计算机开放端口下，多个用户PC机先根据主控计算机的IP地址与其进行连接，当连接建立后，再由主控计算机为每个用户PC机分配一个线程。

3.根据权利要求1所述的分时复用测量方法，其中步骤(4a)所述的指令池，是由一个两维的字符型数组构成，该数组的每一行分别保存一个用户PC机的IP地址和其发送的测量指令，主控计算机接收到用户PC机发送的测量指令时，将其保存在该两维字符型数组中，测量时，从第一行开始执行，当执行完该行的测量指令后，读取该行的用户PC机IP地址并为其反馈测量结果，然后删除该行指令，并将后续指令依次提前。

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