CN104301049A - 双通道无源器件功率容限测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双通道无源器件功率容限测试系统，包括两台信号发生器，每台信号发生器对应连接至信号开关上，信号开关通过功率放大器连接至 电桥，每个信号开关分别连接两台功率放大器，通过开关来切换连接，3dB电桥通过双定向耦合器与双工器相连，电桥外挂负载，双定向耦合器的正向和反向耦合端分别连接双通道功率计的两个端子，双工器通过检测端口与频谱仪相连，双工器连接至检测件，检测件通过滤波器与衰减器相连，检测件外挂负载，衰减器与频谱仪相连。本发明通过检查器件在峰值功率和均值功率的工作状态和技术指标，来判别器件性能好坏，从而保障整个通信系统的通信能力和通话质量的需求，从源头上减少系统干扰。

Description

双通道无源器件功率容限测试系统

    技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种双通道无源器件功率容限测试系统。

背景技术

随着电力公司通信网络容量的增大，无源器件作为网络中非常重要的组成部分变得越来越重要，无源器件性能指标的好坏直接影响到整个通信系统的网络质量，因此考察无源器件的性能指标变得十分必要。

在多信道的无线通信系统中，射频能量传输会使电阻和介质消耗进而产生热能，从而导致器件的老化、变形以及有可能出现的电压飞弧现象。其中：飞弧现象是由于功率容限不足，特别是对峰值功率的承受能力不足，产生异常发热、打火现象，从而引起底噪升高，造成整个系统的干扰，其危害十分严重。

功率容限测试是考查无源器件对于最大输入信号所引起的热能不会引起问题干扰的最大承受限度。主要用于检验无源器件的设计和制造的重要检测技术，它通过射频信号经功率放大器放大后，通过查看器件性能是否恶化来判断器件耐高峰值功率的性能好坏。随着通信技术的发展，现行网络不断增多的大功率使得无源器件承受的功率负荷越来越重，因此而产生系统干扰的概率不断提升，为了保障系统的通信能力和通话质量的需求，从源头上减少系统干扰，有必要对无源器件进行功率容限测试。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种可以应用于天线、双工器、合路器、功分器、定向耦合器、3dB 电桥、电缆、负载等通信网络中的双通道无源器件功率容限测试系统。该系统具有标准信号源和支持监控功率检测和驻波变化量的双通道功率计，此测试系统性能稳定、功耗低、操作简便、便于灵活组合扩展等诸多优点。该测试系统能解决通信器件供应商对天线、双工器、合路器、电缆等基站天馈系统无源器件功率容限指标的测试。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：

双通道无源器件功率容限测试系统，包括两台信号发生器，每台信号发生器对应连接至信号开关上，信号开关通过功率放大器连接至 3dB电桥，每个信号开关分别连接两台功率放大器，通过开关来切换连接，3dB电桥通过双定向耦合器与双工器相连，3dB电桥外挂负载，双定向耦合器的正向和反向耦合端分别连接双通道功率计的两个端子，双工器通过检测端口与频谱仪相连，双工器连接至检测件，检测件通过滤波器与衰减器相连，检测件外挂负载，衰减器与频谱仪相连。 

所述功率放大器支持计算机远程连接控制。

功率放大器包括开关电源、环形器、大功率滤波、控制电路。

所述的功率放大器使用28V直流供电。

所述双通道无源器件功率容限测试系统，具备电源短路保护、过激励保护、过流保护、过压保护、过驻波保护和过温度保护。

本发明有益的效果是：

该测试系统通过检查器件在峰值功率和均值功率的工作状态和技术指标，来判别器件性能好坏，从而保障整个通信系统的通信能力和通话质量的需求，从源头上减少系统干扰。系统支持GSM900和DCS1800的调制载波信号，通过频谱仪监测，选择500W的平均功率2000W的峰值功率，确保实现不小于50W的不同制式的4路载波调制信号；每路功率模块在所工作的范围内可送入2个不同频点的全时隙调制载波，可配备功率具有较大的冗余度，以保证功率的可靠性和使用寿命。

附图说明

图1是本发明双通道无源器件功率容限测试系统的原理图。

附图标记说明：信号发生器101，信号开关102，功率放大器103，3dB电桥104，负载105，双定向耦合器106，双工器107，被测件108，滤波器109，衰减器110，频谱仪111，功率计112。

具体实施方式

如力图1所示，本发明双通道无源器件功率容限测试系统，包括两台信号发生器101，每台信号发生器101对应连接至信号开关102上，信号开关102通过功率放大器103连接至 3dB电桥104，每个信号开关分别连接两台功率放大器，通过开关来切换连接，3dB电桥通过双定向耦合器106与双工器107相连，3dB电桥104外挂负载105，双定向耦合器106的正向和反向耦合端分别连接双通道功率计112的两个端子，双工器107通过检测端口与频谱仪111相连，双工器107连接至检测件108，检测件108通过滤波器109与衰减器110相连，检测件108外挂负载105，衰减器110与频谱仪111相连。 

作为优选，所述功率放大器通过远程控制接口连接计算机。

作为优选，所述功率放大器包括开关电源、环形器、大功率滤波、控制电路。

作为优选，所述功率放大器使用28V直流供电。

作为优选，所属系统具备电源短路保护、过激励保护、过流保护、过压保护、过驻波保护和过温度保护。

信号发生器要求为矢量信号发生器，支持GSM/GPRS/EDGE制式，可产生单载波和多载波信号；工作频率范围应满足产生中国移动GSM 和DCS 频段信号的要求；应具有良好的相位噪声性能，产生高质量的单载波和多载波信号。

频谱仪需要支持GSM/GPRS/EDGE 制式；显示的平均噪声电平在GSM 频段不高于-160dBm/Hz。

功率放大器可分别对单路载波信号或者双路载波信号进行放大；功放工作频段为930MHz-960MHz；支持模式为连续波和脉冲波；均值功率为650W，峰值为2600W；具有自动保护功能，能及时断开不安全信号并发出告警，同时要具有驻波告警功能，保护系统的相关设备和测试仪表。

用于系统搭建的测试附件应根据系统搭建的要求进行选择，其总体要求为用来传输大功率信号的测试附件必须为大功率测试附件，同时可能造成互调干扰的测试附件必须为低互调测试附件；测试附件的配置数量应能够满足四功分器的功率容限测试要求。

为了减少测试时间，可在测试过程中采用高低温箱模拟高温环境，这样加电加信号进行测试时间可由30 分钟缩短为10 分钟，从而提高测试效率。高低温箱要求为可升温至55℃；可进行程控；具备玻璃视窗、试品架和测试引线孔等标准配置；具有安全保护功能，可以进行漏电、短路、过载、过电流、超温、电机过热、压缩机超压等保护。

射频信号流向为：信号发生器101 →信号开关102→功率放大器102 →3dB电桥104→双定向耦合器106→双工器107 →被测件108→滤波器109→衰减器110→频谱仪111。信号发生器101 按测试规范要求输出CW 信号、载波信号、脉冲信号等，输入到功率放大器102，经过功放逐级放大，再经合路器合路后到达大双工器107 的TX 端口，再经过双工器107 信号到达被测件，再依次经过滤波器109和衰减器110，接到频谱仪111上。测试时启动信号发生器101，操作信号开关102，当功率计112读数到达测试范围内时，在频谱仪111上观察波形有无飞狐或底噪声抬升现象，如有飞狐或底噪声抬升现象，表明被测件108 产生打火；如有驻波告警，则表明设备有产生打火的可能性。

本发明采用了以下关键技术：

采用双通道设计，支持双通道并行测试，提高测试效率。

在测试系统的硬件设计上，同样具有自动保护功能。对于测试系统中的关键测试设备，例如对频谱分析仪、信号发生器、功率放大器、双通道功率计、高低温箱、供电电源等设计了专门的保护机制。

在测试系统的集成方面，全面考虑了整个测试系统的散热情况。由于整个测试系统工作在功率状态下，会产生大量的热量，影响到测试系统的稳定性。因此在测试系统集成中，我们充分考虑了测试机柜的散热功能，同时优化了测试设备在机柜中的固定位置，避免测试系统各设备之间发生相互干扰。

在功率放大器内部设计了专门的硬件保护模块，当功放反射驻波比大于功率放大器的承受限值时，硬件保护模块探测到该驻波比时会及时关闭功率放大器，断开不安全信号，同时会进行指示灯告警和蜂鸣告警。

在硬件集成上，系统支持添加功放模块，进行功放模块级联设计，实现工作频段的扩展。测试系统在输入和输出端都配备单向器（隔离器），使信号传输路径按照规定的线路发射，避免因信号发射对仪器仪表的干扰。测试系统的电源通过软件控制，有各种智能保护，当电源受到外界冲击时，能自我保护并对系统其他设备做到预防保护，当负载瞬间变化，超过额定输出功率时，电源会转入过载保护状态，降压输出或停止输出，从而实现对功放及其它设备的保护功能。

测试系统采用结构化的电磁兼容设计,主要是通过材料选用、结构形式的确定和对屏蔽孔缝泄漏抑制,来降低和防止电磁干扰。我们主要通过组件内合理布局、设立屏蔽隔板、接插件的选用、进、出风口装有屏蔽网等措施。

Claims (4)

1.双通道无源器件功率容限测试系统，其特征在于：包括两台信号发生器，每台信号发生器对应连接至信号开关上，信号开关通过功率放大器连接至 3dB电桥，每个信号开关分别连接两台功率放大器，通过开关来切换连接，3dB电桥通过双定向耦合器与双工器相连，3dB电桥外挂负载，双定向耦合器的正向和反向耦合端分别连接双通道功率计的两个端子，双工器通过检测端口与频谱仪相连，双工器连接至检测件，检测件通过滤波器与衰减器相连，检测件外挂负载，衰减器与频谱仪相连。

2.根据权利要求1 所述的双通道无源器件功率容限测试系统，其特征在于：所述功率放大器支持计算机远程连接控制。

3.根据权利要求1 所述的双通道无源器件功率容限测试系统，其特征在于：功率放大器包括开关电源、环形器、大功率滤波、控制电路。

4.根据权利要求1所述的双通道无源器件功率容限测试系统，其特征在于：所述的功率放大器使用28V直流供电。