CN102025432B - 隔离器正反向无源互调测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔离器正反向无源互调测试装置及方法，测试装置包括第一、第二连续波信号源，第一、第二自动切换设备，腔体合路器，双工合路器，接收机，中央控制单元。测试方法包括以下步骤：设定测试的方式为正向或反向测试；设定测试需要的载波频率和功率；测试隔离器的正向或反向无源互调电平；计算无源互调电平值和载波功率值之差，该差值即相对互调电平。本发明进行正反向无源互调测试无需搭建不同的测试平台，提高了可操作性和测试效率；降低了系统自身的残留互调，提高了测试的准确性；消除了3dB电桥的功率消耗，提高了射频信号的传输效率和性能；采用中央处理单元替代频谱仪可直接获得测试结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种无源互调测试装置及方法，尤其涉及一种隔离器正反向无源互调测试装置及方法，属于通信设备技术领域。
背景技术
当两个信号频率或多个信号频率同时通过同一个无源射频传输系统（连接器、滤波器、传输线、天线、隔离器、波导等）时，由于传输系统非线性的影响，使基频信号之间产生非线性分量，这个分量就是无源互调产物。无源互调的功率电平一般较低，且随阶数的增大而迅速减小。随着移动通信的快速发展，人们对移动通信业务信号的覆盖要求越来越高。于是对移动通信设备的性能指标，尤其是无源互调指标有了比较高的要求。现代通信系统中，发射机的发射功率较大，接收机的灵敏度很高，即使很低的噪声信号都会增大系统的噪声电平，占用有用的通信信道，直接影响整个通信系统的通信容量和质量，因此该问题引起移动运营商、通信设备制造商以及器件制造商的高度关注。而隔离器在通信设备中是使用最为广泛和及其重要的一个部件，如何用一种比较简单统一的方法来测试高质量隔离器的正向及反向无源互调指标十分重要。目前测试隔离器正向及反向无源互调的方式为3dB电桥方式，如图1所示为正向测试方式，如图2所示为反向测试方式。整个测试装置包括连续波信号源、低通滤波器、3dB电桥、低互调负载、低互调大功率衰减器、低互调定向耦合器和高性能频谱仪。3dB电桥方式适合于宽频带测试，对宽带测试有很多的优越性，测试信号间隔可以无限接近。但3dB电桥方式最大的缺陷是残留互调指标比较差，正向残留互调只能达到-85dBc左右，反向残留互调达到-110dBc，因此只能用于测试低端的隔离器，而不能测试高端隔离器的无源互调指标。3dB电桥方式的缺陷具体如下：(1)正向/反向无源互调测试需要搭建不同的测试平台，增加了测试的复杂度，需要专业的人员进行操作，仅限于研究时使用，不仅不便于生产车间批量测试，而且增加了测试成本。(2)3dB电桥的使用，只能在两个通道间提供20dB左右的隔离，因此另一路的测试信号将反向加到功放隔离器之中，产生极强的反向无源互调，该无源互调将导致系统残留互调的增加，从而影响我们对高端隔离器无源互调测试的准确性。(3)3dB电桥在合路时，自身消耗掉了通过信号功率的一半，这在很大程度上增加了功率放大器和电源的负担，要求我们具有输出功率更大的功率放大器和电源。(4)该测试装置对大功率衰减器有很高的要求，要求承受功率大，衰减量大，功率系数小，同时互调电平低。衰减器芯片结构和工艺决定了衰减器的无源互调电平不会太低，它最终将影响我们对隔离器无源互调测试的准确性。(5)由于引进了衰减器，必然导致接收灵敏度和动态范围的降低，从而在接收测试时必须使用更高性能的频谱仪，这在硬件设备上增加了测试成本。(6)采用频谱仪读取不直观，需进行数学运算才能获得测试结果。(7)3dB电桥方式残留互调来自于隔离器、大功率衰减器、功率放大器、3dB电桥和电缆。
发明内容
本发明的目的在于提供一种隔离器正反向无源互调测试装置及方法，解决现有技术中存在的正反向无源互调测试需要搭建不同的测试平台不便于生产车间批量测试的问题、系统残留互调大从而影响对高端隔离器无源互调测试准确性的问题、使用3dB电桥合路时增加了功率放大器和电源负担的问题、测试时必须使用高性能的频谱仪并且需进行数学运算才能获得测试结果的问题。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种隔离器正反向无源互调测试装置，包括第一连续波信号源1、第二连续波信号源2、第一自动切换设备3、第二自动切换设备4、腔体合路器5、双工合路器6、接收机7、中央控制单元8，所述第一连续波信号源1与第一自动切换设备3的A端相连，第二连续波信号源2与第二自动切换设备4的A端相连，第一自动切换设备3的B端、第二自动切换设备4的B端均与腔体合路器5相连，第一自动切换设备3的C端、第二自动切换设备4的C端均与双工合路器6相连，第一自动切换设备3的D端与其负载相连，第二自动切换设备4的D端与其负载相连，所述第一自动切换设备3及第二自动切换设备4都能在AB端连接同时CD端连接和AC端连接同时BD端连接这两种连接形式之间切换，待测试隔离器9的一端与腔体合路器5相连，另一端与双工合路器6相连，所述中央控制单元8与接收机7的一端相连，接收机7的另一端与双工合路器6相连。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述的隔离器正反向无源互调测试装置，其中第一自动切换设备3、第二自动切换设备4是双刀双掷射频开关或双刀多掷射频开关。
前述的隔离器正反向无源互调测试装置，其中第一连续波信号源1、第二连续波信号源2均由信号发生器、功率监控稳定模块和射频功率放大器组成。
一种使用前述隔离器正反向无源互调测试装置的测试方法，包括以下步骤：
第一步，将待测隔离器9的输入和输出端分别接入到腔体合路器5输出端和双工合路器6输入端，然后根据测试的要求选择正向或者反向测试，可以通过第一自动切换设备3、第二自动切换设备4进行切换，如正向测试时，将第一连续波信号源1、第二连续波信号源2两个输出都输入到腔体合路器5，而反向测试则将第一连续波信号源1、第二连续波信号源2中的一个输入到腔体合路器5，另一个输入到双工合路器6；
第二步，根据隔离器测试频率和功率的要求，设置连续波信号源的输出频率和功率；
第三步，所有参数设置结束后，进行隔离器无源互调测试，中央控制单元8获得载波的功率值P1和P2，并获得接收机7解调出的隔离器无源互调电平IM1、IM2；
第四步，中央控制单元8进行运算，将获得的隔离器的无源互调电平IM1、IM2分别减去相应的载波的功率值P1和P2，便得到隔离器的相对无源互调电平值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：正反向无源互调测试无需搭建不同的测试平台，降低了测试的复杂性，提高了可操作性和测试效率，便于大规模生产测试；降低了系统自身的残留互调，从而提高了测试的准确性；消除了3dB电桥的功率消耗，有效提高了射频信号的传输效率和性能，降低了功率放大器和电源的要求和负担，从而降低成本；采用中央处理单元替代频谱仪，可以直接获得测试结果。
附图说明
图1是3dB电桥方式正向测试电路图；
图2是3dB电桥方式反向测试电路图；
图3是本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图3所示，本发明的隔离器正反向无源互调测试装置，包括第一连续波信号源1、第二连续波信号源2、第一自动切换设备3、第二自动切换设备4、腔体合路器5、双工合路器6、接收机7、中央控制单元8，所述第一连续波信号源1与第一自动切换设备3的A端相连，第二连续波信号源2与第二自动切换设备4的A端相连，第一自动切换设备3的B端、第二自动切换设备4的B端均与腔体合路器5相连，第一自动切换设备3的C端、第二自动切换设备4的C端均与双工合路器6相连，第一自动切换设备3的D端与其负载相连，第二自动切换设备4的D端与其负载相连，所述第一自动切换设备3及第二自动切换设备4都能在AB端连接同时CD端连接和AC端连接同时BD端连接这两种连接形式之间切换，待测试隔离器9的一端与腔体合路器5相连，另一端与双工合路器6相连，所述中央控制单元8与接收机7的一端相连，接收机7的另一端与双工合路器6相连。本实施例中第一自动切换设备3、第二自动切换设备4是双刀双掷射频开关，第一连续波信号源1、第二连续波信号源2均由信号发生器、功率监控稳定模块和最大能输出53dBm的功率放大器组成。第一连续波信号源1、第二连续波信号源2用于产生测试所需要的两个固定频率和功率载波信号；双刀双掷射频开关，用于实现载波信号的通路，完成隔离器的正向和反向无源互调测试；腔体合路器5在正向测试时用于将两路载波信号合二为一，在反向测试时提供一个正向信号通路和一个反向信号通路；双工合路器6用于分离载波信号和互调信号，或者提供一个反向信号通路；接收机7用于解调互调电平信号；中央控制单元8，用于系统的逻辑控制，协调各个模块有序工作，并提供显示、保存和打印等功能。
本实施例对100W隔离器进行正向及反向无源互调电平的测试，先选择正向测试模式，设置第一自动切换设备3、第二自动切换设备4，即双刀双掷射频开关，使两个连续波信号源输出同时接入到腔体合路器5中。此时，双刀双掷射频开关的A、B端相连，C、D端相连，两个连续波信号源输出经过各自的射频开关的A、B端输送至腔体合路器5中，从腔体合路器5输出至待测试隔离器9，再从隔离器9输出至双工合路器6，双工合路器6分两路输出分别经两个双刀双掷射频开关的C、D端到各自的负载。然后，设置载波功率和频率以满足测试要求，具体设置为：载波1为935MHz，+45dBm，载波2为960MHz，+45dBm；接着测试隔离器的无源互调电平，中央控制单元8获得接收机7解调出的隔离器无源电平值IM1=-44.6dBm，IM2=-45.1dBm，同时取得载波的实时功率电平P1=+45.2dBm，P2=+45.1dBm；最后，由中央控制单元8进行运算，计算正向无源互调相对电平值为：IM1-P1=-44.6-45.2=-89.8dBc，IM2-P2=-45.1-45.1=-90.2dBc。
之后不需要变动任何设备，选择反向测试模式。此时，第一自动切换设备3位置不变，第一连续波信号源1的信号通路和正向时一样。改变第二自动切换设备4的设置，使双刀双掷射频开关的AC端连接同时BD端连接，第二连续波信号源2的信号经第二自动切换设备4的AC端连接到双工合路器6，由双工合路器6输出至隔离器9，再从隔离器9输出至腔体合路器5，由腔体合路器5输出经第二自动切换设备4的BD端连接其负载。然后，设置载波功率和频率以满足测试要求，具体设置为：载波1为935MHz，+48dBm，载波2为960MHz，+28dBm；接着，测试隔离器的无源互调电平，获得其无源电平值IM1=-52.6dBm，同时取得载波的实时功率电平P1=+47.9dBm，P2=+28.0dBm；最后，计算反向无源互调相对电平值为：IM1-P1=-52.6-47.9=-110.5dBc。
与现有3dB电桥方式相比，本发明具有如下优点：
（1） 采用合路器方式，可以在两个通道间提供大于60dB左右的隔离，不同通道间信号的串入影响可以忽略，从而排除隔离器和功率放大器互调对系统残留互调的影响；另一方面，腔体合路器的无源互调水平远远优于3dB电桥，系统正向残留互调电平可以做到-100dBc以下，反向残留互调电平可以做到-130dBc以下，因此可以完全满足高质量的隔离器无源互调测试。
（2）把现有方法和装置中的低通滤波器和3dB电桥取消，使用低互调合路器替代，省去了3dB电桥的能量消耗，有效提高了射频信号的传输效率和性能，降低了功率放大器和电源的要求和负担，从而减低的成本；
(3)使用两个射频开关实现正向/反向的测试，不需要重新搭建测试结构进行正向/反向的测试，降低了测试的复杂性，提高了可操作性和测试效率，便于大规模生产测试；据统计，测试效率可以提高80%。
(4)把现有方法和装置中的大功率衰减器和定向耦合器取消，使用双工合路器替代。双工合路器发射通道和接收通道间隔离为90dB左右，而插损为1dB左右，因此可以使用一般的频谱仪或接收模块进行接收，在降低成本的同时提高了测量的动态范围和接收机灵敏度；
(5)腔体合路器和腔体双工合路器的无源互调电平可以做到很低，降低了系统自身的残留互调，从而提高了测试的准确性。
(6)采用中央处理单元替代频谱仪，可以直接计算获得测试结果，并可以进行显示、保存、打印。
(7)本发明残留互调来自合路器、双工合路器和电缆，影响残留互调的因素减少了2/5。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种隔离器正反向无源互调测试装置，其特征在于，包括第一连续波信号源（1）、第二连续波信号源（2）、第一自动切换设备（3）、第二自动切换设备（4）、腔体合路器（5）、双工合路器（6）、接收机（7）、中央控制单元（8），所述第一连续波信号源（1）与第一自动切换设备（3）的A端相连，第二连续波信号源（2）与第二自动切换设备（4）的A端相连，第一自动切换设备（3）的B端、第二自动切换设备（4）的B端均与腔体合路器（5）相连，第一自动切换设备（3）的C端、第二自动切换设备（4）的C端均与双工合路器（6）相连，第一自动切换设备（3）的D端与其负载相连，第二自动切换设备（4）的D端与其负载相连，所述第一自动切换设备（3）及第二自动切换设备（4）都能在AB端连接同时CD端连接和AC端连接同时BD端连接这两种连接形式之间切换，正向测试时，第一自动切换设备（3）及第二自动切换设备（4）的AB端连接同时CD端连接；反向测试时，第一自动切换设备（3）的AB端连接同时CD端连接、第二自动切换设备（4）的AC端连接同时BD端连接，待测试隔离器（9）的一端与腔体合路器（5）相连，另一端与双工合路器（6）相连，所述中央控制单元（8）与接收机（7）的一端相连，接收机（7）的另一端与双工合路器（6）相连。
2.如权利要求1所述的一种隔离器正反向无源互调测试装置，其特征在于，所述第一自动切换设备（3）、第二自动切换设备（4）是双刀双掷射频开关。
3.如权利要求1所述的一种隔离器正反向无源互调测试装置，其特征在于，第一连续波信号源（1）、第二连续波信号源（2）均由信号发生器、功率监控稳定模块和最大能输出53dBm的功率放大器组成。
4.如权利要求1所述的隔离器正反向无源互调测试装置的测试方法，其特征在于，该方法包含下列步骤：
第一步，将待测隔离器（9）的输入和输出端分别接入到腔体合路器（5）输出端和双工合路器（6）输入端，然后根据测试的要求选择正向或者反向测试，可以通过第一自动切换设备（3）、第二自动切换设备（4）进行切换，如正向测试时，将第一连续波信号源（1）、第二连续波信号源（2）两个输出都输入到腔体合路器（5），而反向测试则将第一连续波信号源（1）、第二连续波信号源（2）中的一个输入到腔体合路器（5），另一个输入到双工合路器（6）；
第二步，根据隔离器测试频率和功率的要求，设置连续波信号源的输出频率和功率；
第三步，所有参数设置结束后，进行隔离器无源互调测试，中央控制单元（8）获得载波的功率值P1和P2，并获得接收机（7）解调出的隔离器无源互调电平IM1、IM2；
第四步，中央控制单元（8）进行运算，将获得的隔离器的无源互调电平IM1、IM2分别减去相应的载波的功率值P1和P2，便得到隔离器的相对无源互调电平值。
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