CN104459324A - 传输线阻抗测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种传输线阻抗测试装置，包括信号输入端、信号输出端、第一模数转换器、现场可编程门阵列单元及微控制单元，传输线的两端分别电性连接信号输入端和信号输出端，现场可编程门阵列单元包括波形发生器、第一傅立叶转换器及第一乘加器，波形发生器产生一方波信号，并将方波信号经由信号输入端和传输线传输到信号输出端，第一模数转换器采集信号输出端上的方波信号，并将采集到的方波信号转换成数字信号并发送给第一傅立叶转换器，第一傅立叶转换器将数字信号分离成谐波分量发送给第一乘加器，第一乘加器计算出谐波分量的功率值和频率值发送给微控制单元，微控制单元判断传输线的阻抗是否连续。本发明还揭示了一种传输线阻抗测试方法。

Description

传输线阻抗测试装置和方法

技术领域

本发明涉及一种测试装置，特别涉及一种传输线阻抗测试装置和方法。

背景技术

随着各电子设备数据传输速率越来越高，设备与设备之间传输线的阻抗连续性在高速信号的传输过程中所起的作用也越来越大。当高速信号在非连续阻抗的传输在线传输时，会引起严重的信号失真。传统测试传输线阻抗连续性的方法是将传输线分成若干等分，分别测量各个节点上的电压，以此来测试传输线的阻抗是否连续。传统的测试方法过于繁琐，且无法避免测试过程中的人为误差，极大的影响了测试的准确度。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种测试快速且准确度高的传输线阻抗测试装置和方法。

一种传输线阻抗测试装置，用以对一传输线的阻抗连续性进行测试，包括一信号输入端、一信号输出端、一第一模数转换器、一现场可编程门阵列单元及一微控制单元，所述传输线的两端分别电性连接所述信号输入端和信号输出端，所述现场可编程门阵列单元包括一波形发生器、一第一傅立叶转换器及一第一乘加器，所述波形发生器产生一方波信号，并将方波信号经由所述信号输入端和传输线传输到所述信号输出端，所述第一模数转换器采集所述信号输出端上的方波信号，并将采集到的方波信号转换成数字信号并发送给所述第一傅立叶转换器，所述第一傅立叶转换器将数字信号分离成谐波分量发送给所述第一乘加器，所述第一乘加器计算出谐波分量的功率值和频率值发送给所述微控制单元，所述微控制单元根据接收到的功率值和频率值判断所述传输线的阻抗是否连续。

一种传输线阻抗测试装置，包括以下步骤：

通过一波形发生器产生一方波信号，并将方波信号经由一信号输入端和一传输线传输到一信号输出端；

一第一模数转换器采集所述信号输出端上的方波信号，并将采集到的方波信号转换成数字信号并发送给一第一傅立叶转换器；

所述第一傅立叶转换器将数字信号分离成谐波分量发送给一第一乘加器；

所述第一乘加器计算出谐波分量的功率值和频率值发送给一微控制单元；及

所述微控制单元根据接收到的功率值和频率值判断所述传输线的阻抗是否连续。

与现有技术相比，在上述传输线阻抗测试装置和方法中，所述第一模数转换器采集所述信号输出端上的方波信号，并将采集到的方波信号转换成数字信号并发送给所述第一傅立叶转换器，所述第一傅立叶转换器将数字信号分离成谐波分量发送给所述第一乘加器，所述第一乘加器计算出谐波分量的功率值和频率值发送给所述微控制单元，所述微控制单元根据接收到的功率值和频率值判断所述传输线的阻抗是否连续, 测试快速且准确度高。

附图说明

图1是本发明传输线阻抗测试装置的一较佳实施方式的框图。

图2是本发明传输线阻抗测试方法的一较佳实施方式的流程图。

主要元件符号说明

信号输入端	10
		信号输出端	11
第一模数转换器	20
		第二模数转换器	21
FPGA单元	30
		波形发生器	31
第一缓存	32
		第二缓存	33
第一傅立叶转换器	34
		第二傅立叶转换器	35
第一乘加器	36
		第二乘加器	37
数据转换接口	38
		第一数模转换器	40
第二数模转换器	41
		第一示波器	50
第二示波器	51
		微控制单元	60
显示单元	70
		传输线	80
负载	90

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，在本发明的一较佳实施方式中，一传输线阻抗测试装置包括一信号输入端10、一信号输出端11、一第一模数转换器20、一第二模数转换器21、一FPGA（现场可编程门阵列）单元30、一第一数模转换器40、一第二数模转换器41、一第一示波器50、一第二示波器51、一微控制单元60及一显示单元70。所述传输线阻抗测试装置用以对一传输线80的阻抗是否连续进行测试，所述传输线80的两端分别电性连接所述信号输入端10和信号输出端11。所述信号输出端11经由一负载90接地。所述负载90的阻值大小为50欧姆。

所述FPGA单元30包括一波形发生器31、一第一缓存32、一第二缓存33、一第一傅立叶转换器34、一第二傅立叶转换器35、一第一乘加器36、一第二乘加器37及一数据转换接口38。所述波形发生器31用以产生一方波信号，并将产生的方波信号通过所述信号输入端10发送给所述传输线80。所述方波信号经由传输线80后传输到所述信号输出端11。所述第一模数转换器20和第二模数转换器21分别采集所述信号输出端11和信号输入端10上的方波信号，并将采集到的方波信号分别转换成代表电压值的数字信号以储存在所述第一缓存32和第二缓存33内。

所述第一缓存32和第二缓存33内分别储存若干数字信号，并分别将储存的若干数字信号发送给所述第一傅立叶转换器34和第二傅立叶转换器35。所述第一傅立叶转换器34和第二傅立叶转换器35分别对接收到的数字信号进行傅立叶变换，从而将数字信号分离成若干谐波分量。所述谐波分量包括若干奇数谐波分量和若干偶数谐波分量。所述第一傅立叶转换器34将分离出的若干谐波分量分别发送给所述第一乘加器36和数据转换接口38。所述第二傅立叶转换器35将分离出的若干谐波分量分别发送给所述第二乘加器37和数据转换接口38。所述第一乘加器36和第二乘加器37分别对接收到的若干谐波分量进行加法和乘法运算，以分别计算出相应谐波分量的功率值和频率值并发送给所述数据转换接口38。所述数据转换接口38对接收到的数据信号进行数据转换后以并行数据的形式发出。

所述数据转换接口38将若干谐波分量和相应谐波分量的功率值和频率值的并行信号发送给所述微控制单元60。所述微控制单元60根据接收到的谐波分量和相应的功率值和频率值分析出奇数谐波的功率值和偶数谐波的功率值。所述微控制单元60根据各个谐波分量的频率值即可判断该谐波分量为奇数谐波或者偶数谐波。所述微控制单元60将奇数谐波的功率值之和除以奇数谐波和偶数谐波的总功率值，即可计算出奇数谐波的功率值占总功率值的比值。在信号传输过程中，若所述传输线80的阻抗连续性越好，则奇数谐波分量的数量越多，偶数谐波分量的数量越少，因此奇数谐波的功率值占总功率值的比值越大。若所述传输线80的阻抗连续性越差，则奇数谐波分量的数量越少，偶数谐波分量的数量越多，因此奇数谐波的功率值占总功率值的比值越小。

所述微控制单元60将计算出的奇数谐波的功率值占总功率值的比值发送给所述显示单元70。所述显示单元70显示分别从所述信号输出端11和信号输入端10采集到的方波信号对应的奇数谐波的功率值占总功率值的比值，从而指示方波信号在所述传输线80内传输前后的波形失真状况。通常所述微控制单元60内储存有奇数谐波的功率值占总功率值的比值的一参考值，当从所述信号输出端11采集到的方波信号对应的奇数谐波的功率值占总功率值的比值大于该参考值时，则所述传输线80的阻抗连续性符合测试要求，反之则不符合测试要求。

所述第一数模转换器40接收所述第一乘加器36计算出的功率值和频率值，并将接收到的功率值和频率值转换成代表相应谐波分量的波形。所述第一示波器50接收并显示所述第一数模转换器40转换出的波形。所述第二数模转换器41接收所述第二乘加器37计算出的功率值和频率值，并将接收到的功率值和频率值转换成代表相应谐波分量的波形。所述第二示波器51接收并显示所述第二数模转换器41转换出的波形。因此从所述第一示波器50和第二示波器51即可观察到相应的奇数谐波和偶数谐波的波形，进而可对产生信号失真的偶数谐波的波形进行进一步的分析。

请参阅图2，图中示意性的示出了本发明传输线阻抗测试方法一较佳实施例的流程图，所述方法包括以下步骤：

步骤S201：所述波形发生器31产生一方波信号，并将方波信号经由所述信号输入端10和传输线80传输到所述信号输出端11。

步骤S202：所述第一模数转换器20和第二模数转换器21分别采集所述信号输出端11和信号输入端10上的方波信号，并将采集到的方波信号分别转换成数字信号以储存在所述第一缓存32和第二缓存33内。

步骤S203：所述第一缓存32和第二缓存33分别将储存的数字信号发送给所述第一傅立叶转换器34和第二傅立叶转换器35。

步骤S204：所述第一傅立叶转换器34和第二傅立叶转换器35分别对接收到的数字信号进行傅立叶变换，从而将数字信号分离成谐波分量。

步骤S205：所述第一傅立叶转换器34将分离出的谐波分量发送给所述第一乘加器36和数据转换接口38，所述第二傅立叶转换器35将分离出的谐波分量发送给所述第二乘加器37和数据转换接口38。

步骤S206：所述第一乘加器36和第二乘加器37分别对谐波分量进行加法和乘法运算，以计算出相应谐波分量的功率值和频率值并发送给所述数据转换接口38。

步骤S207：所述数据转换接口38将谐波分量和相应的功率值和频率值转换为并行信号发送给所述微控制单元60，所述微控制单元60根据谐波分量和相应的功率值和频率值分析出奇数谐波的功率值和偶数谐波的功率值。

步骤S208：所述微控制单元60将奇数谐波的功率值之和除以奇数谐波和偶数谐波的总功率值，以计算出奇数谐波的功率值占总功率值的比值并发送给所述显示单元70。

步骤S209：所述显示单元70显示奇数谐波的功率值占总功率值的比值。

Claims (10)

1.一种传输线阻抗测试装置，用以对一传输线的阻抗连续性进行测试，包括一信号输入端、一信号输出端、一第一模数转换器、一现场可编程门阵列单元及一微控制单元，其特征在于：所述传输线的两端分别电性连接所述信号输入端和信号输出端，所述现场可编程门阵列单元包括一波形发生器、一第一傅立叶转换器及一第一乘加器，所述波形发生器产生一方波信号，并将方波信号经由所述信号输入端和传输线传输到所述信号输出端，所述第一模数转换器采集所述信号输出端上的方波信号，并将采集到的方波信号转换成数字信号并发送给所述第一傅立叶转换器，所述第一傅立叶转换器将数字信号分离成谐波分量发送给所述第一乘加器，所述第一乘加器计算出谐波分量的功率值和频率值发送给所述微控制单元，所述微控制单元根据接收到的功率值和频率值判断所述传输线的阻抗是否连续。

2.如权利要求1所述的传输线阻抗测试装置，其特征在于：所述第一傅立叶转换器对接收到的数字信号进行傅立叶变换，从而将数字信号分离成谐波分量，所述谐波分量包括奇数谐波分量和偶数谐波分量。

3.如权利要求2所述的传输线阻抗测试装置，其特征在于：所述第一乘加器对接收到的谐波分量进行加法和乘法运算，以计算出相应谐波分量的功率值和频率值。

4.如权利要求3所述的传输线阻抗测试装置，其特征在于：所述微控制单元根据谐波分量的频率值判断该谐波分量为奇数谐波或者偶数谐波，所述微控制单元将奇数谐波的功率值之和除以奇数谐波和偶数谐波的总功率值，以计算出奇数谐波的功率值占总功率值的比值。

5.如权利要求4所述的传输线阻抗测试装置，其特征在于：所述微控制单元内储存有奇数谐波的功率值占总功率值的比值的一参考值，所述微控制单元计算出的奇数谐波的功率值占总功率值的比值大于该参考值时，则所述传输线的阻抗连续性符合测试要求。

6.如权利要求5所述的传输线阻抗测试装置，其特征在于：所述现场可编程门阵列单元还包括一第一数模转换器和一第一示波器，所述第一数模转换器接收所述第一乘加器计算出的功率值和频率值，并将接收到的功率值和频率值转换成代表相应谐波分量的波形，所述第一示波器接收并显示所述第一数模转换器转换出的波形。

7.如权利要求6所述的传输线阻抗测试装置，其特征在于：所述现场可编程门阵列单元还包括一第一缓存和一数据转换接口，所述第一模数转换器将数字信号储存在所述第一缓存内，所述第一缓存将储存的数字信号发送给所述第一傅立叶转换器，所述数据转换接口接收所述第一傅立叶转换器分离出的谐波分量和所述第一乘加器计算出的功率值和频率值，并将谐波分量和相应谐波分量的功率值和频率值转换为并行数据以发送给所述微控制单元。

8.如权利要求7所述的传输线阻抗测试装置，其特征在于：所述传输线阻抗测试装置还包括一第二模数转换器、一第二数模转换器及一第二示波器，所述现场可编程门阵列单元还包括一第二缓存、一第二傅立叶转换器及一第二乘加器，所述第二模数转换器采集所述信号输入端上的方波信号，并将采集到的方波信号转换成数字信号储存在所述第二缓存内，所述第二缓存将储存的数字信号发送给所述第二傅立叶转换器，所述第二傅立叶转换器将数字信号分离成谐波分量发送给所述第二乘加器和数据转换接口，所述第二乘加器对接收到的谐波分量进行加法和乘法运算，以计算出相应谐波分量的功率值和频率值以发送给所述数据转换接口，所述第二数模转换器接收所述第二乘加器计算出的功率值和频率值，并将接收到的功率值和频率值转换成代表相应谐波分量的波形，所述第二示波器接收并显示所述第二数模转换器转换出的波形。

9.如权利要求8所述的传输线阻抗测试装置，其特征在于：所述传输线阻抗测试装置还包括一显示单元，所述显示单元显示分别从所述信号输出端和信号输入端采集到的方波信号对应的奇数谐波的功率值占总功率值的比值，从而指示方波信号在所述传输线内传输前后的波形失真状况。

10.一种传输线阻抗测试装置，包括以下步骤：

通过一波形发生器产生一方波信号，并将方波信号经由一信号输入端和一传输线传输到一信号输出端；

一第一模数转换器采集所述信号输出端上的方波信号，并将采集到的方波信号转换成数字信号并发送给一第一傅立叶转换器；

所述第一傅立叶转换器将数字信号分离成谐波分量发送给一第一乘加器；

所述第一乘加器计算出谐波分量的功率值和频率值发送给一微控制单元；及

所述微控制单元根据接收到的功率值和频率值判断所述传输线的阻抗是否连续。