CN102025429A - 可用于wcdma/gsm终端射频自动测试的射频切换单元 - Google Patents

可用于wcdma/gsm终端射频自动测试的射频切换单元 Download PDF

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李书芳
洪卫军
张博
左中梁
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Abstract

本发明公开了一种射频切换单元，可用于WCDMA/GSM终端射频自动测试。本发明由输入输出射频端口、射频同轴开关、射频同轴衰减器、功分器、滤波器、环形器、隔离器、以及控制电路板组成，各器件之间通过半刚性射频同轴电缆连接。控制电路板通过RS232接口接收PC机发送的控制指令，控制内部各开关的启闭状态，同时向PC机反馈相应指令以确认开关闭合状态是否正确。通过对各个射频开关启闭状态的控制实现各测试链路的搭建与切换。本发明的控制指令集清晰简单，适合于快速二次开发以应用于相应的自动测试系统中。本发明完全满足WCDMA及GSM终端设备射频自动测试的需要，且具有快速切换、可靠性高、稳定性高、抗干扰能力强、控制方法简便、性价比高等特点。

Description

可用于WCDMA/GSM终端射频自动测试的射频切换单元
技术领域
本发明一般涉及射频单元，更具体的涉及一种可用于WCDMA/GSM终端射频自动测试的射频切换单元。
背景技术
随着无线电技术的不断发展和无线电设备种类的不断增多，无线电设备射频检测面临着测试自动化程度低、检测时间长、工作量大、手动硬件连接频繁等诸多问题，而且测试结果的一致性、不确定度等指标已不能满足检测实验室日益提高的精度要求。随着我国移动通信3G牌照的发放，3G移动通信终端设备特别是WCDMA/GSM终端设备获得了广泛的应用。针对于检测过程中存在的问题和目前移动通信终端设备特别是WCDMA/GSM终端设备测试需要的情况，本发明提出了一种快速切换、可靠性高、稳定性高、射频电路特性重复性好、抗干扰能力强、控制方法简便、性价比高的射频切换单元来辅助工程师的完成WCDMA/GSM终端设备射频自动测试的工作。
对于WCDMA/GSM终端的射频测试中所使用的射频切换单元，传统方法上使用的往往是依赖于手动连接切换射频链路，或者是使用设备供应商如Agilent、R&S等公司所生产的标准程控开关单元；使用手动连接的方式切换射频链路测试时间长，且易带来人为的失误以及测试结果的低重复性；使用标准的程控开关单元来组建WCDMA/GSM终端的射频切换单元，其缺点是系统复杂程度过高同时投入资金巨大，使测试成本居高不下。因此，鉴于上述缺点，提供一种切换速度快、可靠性高、抗干扰能力强、控制方法简便的用于WCDMA/GSM终端射频自动测试的射频单元是十分必要的，从而避免由于使用分离器件手动测试的方法以及使用标准程控开关单元等方法所带来的相应缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种射频切换单元，用于WCDMA/GSM终端射频自动测试。其特征在于包括：
输入输出设备射频端口，用于WCDMA/GSM终端设备以及各个测试仪表与射频切换单元的连接；
射频同轴衰减器，用于对WCDMA/GSM终端输入信号进行衰减；
功分器，用于杂散、互调等测试项中将WCDMA/GSM终端输入信号分配给多个测试仪表；
滤波器，用于杂散等测试项中滤除发射带内信号功率，以及特殊测试频段的需求；
环形器，用于互调测试，耦合两路信号，防止信号反向进入信号发生器；
隔离器，用于接收测试，防止信号反向进入信号发生器；
射频同轴开关，用于各个测试链路的搭建，以及测试链路之间的切换，与所述各滤波器、环形器、衰减器、功分器、隔离器一起，组成多个测试链路，各器件之间通过刚性射频同轴电缆连接；
外围控制接口，用于射频切换单元与PC机之间通讯，接收PC机控制指令字符串至控制电路板，控制射频同轴开关的闭合状态，并将相应反馈指令字符串发送至PC机，所述外部控制接口为RS-232标准工业接口；
根据本发明的优选实施例所述的电源模块，为控制电路及射频测试单元内各射频同轴开关供电，驱动各所述射频同轴开关执行相应动作；
根据本发明的优选实施例所述的控制电路板，用于控制射频切换单元内部各射频同轴开关的闭合状态，通过外围控制接口接收的控制字符串指令，设置电路板上排线插座的TTL电平，通过控制连接至各射频同轴开关控制管脚的排线的电平，控制各射频同轴开关的动作，实现各个测试链路搭建以及各测试链路之间的切换，控制电路板为RS-232接口控制电路板。
根据本发明的优选实施例所述的射频切换单元，使用内置24V直流电源模块供电。
根据本发明的优选实施例所述的射频切换单元，其特征在于通过所述射频切换单元对WCDMA/GSM终端进行射频自动测试。
本发明的其他优点、目标、特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述。在某种程度上，本领域技术人员通过对下文的考察研究将会从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书、权利要求书、附图中所述的结构来实现和获得。
附图说明
图1是射频切换单元面板示意图
图2是射频切换单元优选实施例的结构示意图
图3是射频切换单元内部结构图
图4是射频切换单元控制原理图
图5是射频切换单元杂散/互调测试滤波器/衰减器组序列图
图6是射频切换单元控制电路板图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。需要注意的是本发明并不仅限于此实施方式。
根据本发明的优选实施例，该射频单元主要由输入输出设备射频端口、射频同轴开关、射频同轴衰减器、功分器、滤波器、环形器、隔离器、以及控制电路板组成，各器件之间通过半刚性射频同轴电缆连接，使用内置24V直流电源模块供电，控制电路板通过RS232通讯接口接收由装有控制软件的PC机发送的控制指令来控制内部各开关的闭合状态，同时向PC机反馈相应指令以确认开关闭合状态是否正确。通过对各个射频开关闭合状态的控制实现各测试链路的搭建，以及不同测试链路之间的快速切换。根据本发明的射频单元主要用于对WCDMA/GSM终端设备的射频自动测试，并且针对我国目前WCDMA/GSM终端设备射频行业检测标准和国际标准等进行了优化设计。
图1示出了射频切换单元面板示意图。参见图1，面板上的端口分别为：
被测设备：被测WCDMA/GSM终端设备的发射端口，通过此接口与测试仪表建立通信。
8960：WCDMA/GSM综合测试仪(Agilent E5515C)端口，通过此接口综合测试仪接收被测设备信号，同时发送信号，与被测设备建立通信，完成测试任务。
4438：矢量信号源(Agilent E4438C)输入端口，通过此接口向被测设备发送WCDMA调制信号，完成相应测试项目的测试。
4440：频谱分析仪(Agilent E4440A)端口，通过此接口接收被测设备信号，以完成相应测试项目的测试。
8257：模拟信号源(Agilent E8257D)输入端口，通过此接口想被测设备发送单载波信号，完成相应测试项目的测试。
RS232：外部通信接口，通过此接口完成PC机与射频切换单元控制电路板的通信。
外部电源：外部电源输入接口，用于输入交流电至电源模块，产生24V直流电源为控制电路板及射频同轴开关供电。
图2示出了射频切换单元优选实施例的示意图。参见图2，优选实施例中各设备连接为：
频谱分析仪(Agilent E4440A)通过射频电缆连接至射频切换单元4440端口。
综合测试仪(Agilent E5515C)通过射频电缆连接至射频切换单元8960端口。
直流电源，用于为被测设备供电。
射频切换单元，电源接口接220V交流电。
载物托盘，用于承载被测设备进行测试。
矢量信号源(Agilent E4438C)通过射频电缆连接至射频切换单元4438端口。
模拟信号源(Agilent E8257D)通过射频电缆连接至射频切换单元8257端口。
显示器连接至工控机。
铷钟用于提供同步参考信号给各测试仪表。
工控机与射频切换单元之间通过串口线连接至各自串口，同时，通过工控机上安装的控制软件，完成对射频切换单元中测试链路的切换，然后可手动或自动完成相应测试项目的测试。
图3示出了射频切换单元的内部结构。参见图3，该射频切换单元由输入输出设备射频端口、射频同轴衰减器、射频同轴开关、功分器、环形器、隔离器、滤波器、以及控制电路板组成。图中示出了除控制电路板之外的射频器件，各射频器件之间通过刚性射频同轴电缆连接，使用内置24V直流电源模块为射频同轴开关和控制电路供电。图3中K1为单刀三掷射频同轴开关，K2、K3、K4为单刀双掷射频同轴开关，K5、K6为单刀十掷射频同轴开关。具体的测试链路对应的开关闭合状态参见表1。
Figure BSA00000320534300041
表1
射频切换单元中射频器件的选择、定制，测试过程中测试链路的选择，以及测试过程中的测试方法均主要依据相应设备射频行业检测标准、国际标准和国家无线电委员会的相关规定，本射频单元可完全适用于表2中所列出的各测试标准，并且可以根据行业标准的更新发展进行同步的升级和功能扩展，满足新的测试需要。
Figure BSA00000320534300052
表2
图4示出了射频切换单元控制原理图。参见图4，射频切换单元控制流程为：内置24V直流电源模块为控制电路板及射频同轴开关供电，控制电路板通过RS232通讯接口接收由装有控制软件的PC机发送的控制字符串指令，控制电路板根据接收到的控制字符串指令设置电路板上排线插座的TTL电平，通过控制连接至各射频同轴开关控制管脚的排线的电平，控制各射频同轴开关的动作，实现各个测试链路搭建以及各测试链路之间的切换，同时向PC机反馈相应指令以确认开关闭合状态是否正确。通过对各个射频开关闭合状态的控制实现各测试链路的搭建，以及不同测试链路之间的快速切换。具体的开关控制管脚对应控制字符串命令参见表3：
  开关控制管脚   控制字符串命令   开关控制管脚   控制字符串命令
  K1-1   默认   K5-1、K6-1   默认
  K1-2   A1   K5-2、K6-2   B1
  K1-3   A2   K5-3、K6-3   B2
  K2-1   默认   K5-3、K6-3   B3
  K2-2   A3   K5-4、K64   B4
  K3-1   默认   K5-5、K6-5   B5
  K3-2   A4   K5-6、K6-6   B6
  K4-1   默认   K5-7、K6-7   C1
  K4-2   A5   K5-8、K6-8   C2
表3
图5示出了射频切换单元杂散/互调测试滤波器/衰减器组序列。参见图5，杂散/互调测试滤波器/衰减器序列包括：1GHz以下低通滤波器；1.28GHz高通滤波器；2.4GHz高通滤波器；3GHz高通滤波器；1805-1880MHz带通滤波器；6dB衰减器。具体滤波器/衰减器对应测试项目频段参见表4：
  测试项目频段   滤波器/衰减器
  WCDMA杂散测试9kHz～150kHz   1GHz以下低通滤波器
  WCDMA杂散测试0.15MHz～30MHz   1GHz以下低通滤波器
  WCDMA杂散测试30MHz～869MHz   1GHz以下低通滤波器
  WCDMA杂散测试869MHz～890MHz   1GHz以下低通滤波器
  WCDMA杂散测试890MHz～925MHz   1GHz以下低通滤波器
  WCDMA杂散测试925MHz～935MHz   1GHz以下低通滤波器
  WCDMA杂散测试935MHz～960MHz   1GHz以下低通滤波器
  WCDMA杂散测试960MHz～1000MHz   1GHz以下低通滤波器
  WCDMA杂散测试1000MHz～1805MHz   6dB衰减
  WCDMA杂散测试1805MHz～1880MHz   1805MHz-1880MHz带通滤波器
  WCDMA杂散测试1880MHz～12750MHz   6dB衰减、3GHz高通滤波器
  WCDMA互调测试   6dB衰减
  GSM杂散测试100kHz～50MHz   1GHz以下低通滤波器
  GSM杂散测试50MHz～500MHz   1GHz以下低通滤波器
  GSM杂散测试500MHz～860MHz   1GHz以下低通滤波器
  GSM杂散测试860MHz～870MHz   1GHz以下低通滤波器
  GSM杂散测试870MHz～880MHz   1GHz以下低通滤波器
  GSM杂散测试880MHz～890MHz   1GHz以下低通滤波器
  GSM杂散测试915MHz～925MHz   1GHz以下低通滤波器
  GSM杂散测试925MHz～935MHz   1GHz以下低通滤波器
  GSM杂散测试960MHz～1GHz   1GHz以下低通滤波器
  GSM杂散测试1GHz～12.75GHz   1.28GHz高通滤波器、2.4GHz高通滤波器
  距载频1.8MHz～6MHz   6dB衰减
  距载频≥6MHz   6dB衰减
表4
图6示出了控制电路板的电路图，控制电路板在PC与开关之间起到接收指令和返回开关状态的作用，是射频开关单元的中枢，本发明中控制电路板的设计，完全满足本发明设计功能的需要，可以很好的适应国内相关行业检测标准的测试需求。具体的控制电路板设计参见图6。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
附录A WCDMA/GSM射频自动测试链路设置
(一)WCDMA终端
1.最大发射功率
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
2.矢量幅度误差
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
3.峰值码域误差
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
4.频率误差
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
5.占用带宽
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
6.最大发射功率
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
7.频谱发射模板
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
8.最小输出功率
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
9.上行内环功率控制
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
10.上行开环功率控制
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
11.发射开/关时间功率模板
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
12.发射关功率
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
13.发射机互调
互调测试链路：K1-3、K2-1、K3-2、K4-2、K5-2、K6-2
14.传导杂散发射
Figure BSA00000320534300091
15.接收机测试
接收测试链路：K1-2、K2-2、K3-2、K4-2、K5-1、K6-1
(二)GSM终端
1.频率误差和相位误差
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
2.最大平均功率和功率级控制
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
3.突发时间功率关系
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
4.射频输出频谱
EUT至综测仪直连：K1-1、K2-1、K3-1、K4-1、K5-1、K6-1
5.传导杂散发射
Figure BSA00000320534300092

Claims (10)

1.一种射频切换单元，用于WCDMA/GSM终端射频自动测试，其特征为包括：
输入输出设备射频端口；
射频同轴衰减器；
功分器；
滤波器；
环形器；
隔离器；
射频同轴开关；
外围控制接口；
电源模块；
控制电路板。
2.如权利要求1所述的输入输出设备射频端口，用于WCDMA/GSM终端设备以及各个测试仪表与射频切换单元的连接。
3.如权利要求1所述的射频同轴衰减器，用于对WCDMA/GSM终端输入信号进行衰减。
4.如权利要求1所述的功分器，用于杂散、互调等测试项中将WCDMA/GSM终端输入信号分配给多个测试仪表。
5.如权利要求1所述的滤波器，用于杂散等测试项中滤除发射带内信号功率，以及特殊测试频段的需求。
6.如权利要求1所述的环形器，用于互调测试，耦合两路信号，防止信号反向进入信号发生器。
7.如权利要求1所述的隔离器，用于接收测试，防止信号反向进入信号发生器。
8.如权利要求1所述的射频同轴开关，用于各个测试链路的搭建，以及测试链路之间的切换，与所述各滤波器、环形器、衰减器、功分器、隔离器一起，组成多个测试链路。
9.如权利要求1所述的外围控制接口，用于射频切换单元与PC机之间通讯，接收PC机控制指令字符串至控制电路板，控制射频同轴开关的闭合状态， 并将相应反馈指令字符串发送至PC机，所述外部控制接口为RS-232标准工业接口。
10.如权利要求1所述的控制电路板，用于控制射频切换单元内部各射频同轴开关的闭合状态，通过外围控制接口接收的控制字符串指令，设置电路板上排线插座的TTL电平，通过控制连接至各射频同轴开关控制管脚的排线的电平，控制各射频同轴开关的动作，实现各个测试链路搭建以及各测试链路之间的切换，控制电路板为RS-232接口控制电路板。 
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