CN104852776B - 一种基于虚拟通道的射频信号校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于虚拟通道的射频信号校准方法，包括通道建模模块、通道标定模块、误差修正模块和信息管理模块。首先运行通道建模模块为准备校准的通道建立虚拟通道模型，通道模型信息同步到信息管理模块；运行通道标定模块对所有通道进行标定；根据通道模型信息为用户提供校准程序生成向导；运行由所述向导生成的校准程序获取校准数据，校准数据也被同步到校准信息管理模块中；然后运行误差修正模块；最后在测试程序运行时调用误差修正算法接口函数，获取指定通道指定频点的射频信号补偿值，用以补偿测试过程中的通道校准误差。本发明各模块分工明确，操作简便，通道管理和误差修正完全开放，通过扩展满足测试系统不同阶段通道校准的需求。

Description

一种基于虚拟通道的射频信号校准方法

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种基于虚拟通道的射频信号校准方法。

背景技术

在自动测试系统中，射频输入输出信号要经过一系列由连接线缆、开关以及适配器组成的通道，通道误差将是整个自动测试系统测试误差的主要来源。通道校准技术可以对射频输入输出信号在传输过程中产生的衰减进行有效补偿，减少系统自身因素引起的误差，从而提高测试的准确度和可靠度。

目前国内还没有关于自动测试系统通道校准的相关检定规程和校准规范，因此很多自动测试系统采用的通道校准方法都是针对自身系统的特定通道而设计的。目前对自动测试系统通道进行校准的方法主要有以下两种：第一种是在测试之前通过人工测量的方式获取固定频率的射频信号在固定通道中传输产生的衰减值并计算出补偿值，然后由系统集成商的软件人员通过编码的方式在测试程序中实现激励信号或测量值的补偿；第二种是设计一种测试用户可以直接使用的校准程序，该校准程序可以自动对某些频率的射频信号在指定通道中传输时产生的衰减进行测量并将测量结果信息以某种格式保存到文件或数据库中。测试程序调用文件或数据库中的衰减数据采用某种误差修正算法计算出补偿数据，从而实现对系统测试结果的修正。

上述两种通道校准方法都直接或间接的形成了通道的固化，从而无法适应测试系统的可扩展性，也就对测试系统新增加的通道无能无力。采用第一种方法时需要对测试过程中使用到射频信号的所有频点进行校准，耗费大量时间。而且在测试系统使用过程中，测试通道的特性会随着时间、环境的变化而产生变化，有时甚至会对测试电缆、开关等器件进行替换。测试人员需要根据实际情况对测试通道重新进行标定，这时只能依靠软件开发人员重新编码或者需要系统集成商的软件人员对软件升级完成；采用第二种方法时使用的误差修正算法通常是由测试系统软件开发人员通过编码实现的，对测试人员不开放。测试人员无法干预通道校准的准确度并根据实际测试情况选用合适的误差修正算法。

发明内容

为解决现有技术的不足和缺陷，本发明提出一种基于虚拟通道的射频信号校准方法，将自动测试系统的射频信号通路定义成虚拟通道模型，用户可以根据测试系统的需求自由增减通道模型并随时对每条通道进行校准。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于虚拟通道的射频信号校准方法，包括通道建模模块、通道标定模块、误差修正模块以及信息管理模块，包括以下步骤：

首先运行通道建模模块为准备校准的通道建立虚拟通道模型，通道模型信息同步到信息管理模块；

通道模型建立之后，运行通道标定模块对所有通道进行标定，通道标定模块在确定了通道模型信息的完整性之后，将根据通道模型信息为用户提供校准程序生成向导；

运行由所述向导生成的校准程序获取校准数据，校准数据也被同步到校准信息管理模块中；

然后运行误差修正模块，为误差修正选择算法；

最后在测试程序运行时调用误差修正算法接口函数，获取指定通道指定频点的射频信号补偿值，用以补偿测试过程中的通道校准误差。

可选地，通道建模模块包括通道信息设置和校准参数设置；

通道信息设置形成虚拟通道与实际通道之间的映射关系，通道标定模块根据通道模型信息为用户提供校准程序生成向导从而生成校准程序；

校准参数设置对多个测试频率和电平值进行设置，进行多个频率点校准。

可选地，通道标定模块基于原位校准策略和频点定标策略，提取通道模型中的相关信息，为用户提供校准程序生成向导，生成校准程序。

可选地，通道标定后产生的校准数据以“频点-衰减值”数据对的形式保存在校准数据文件中。

可选地，误差修正模块首先选择要进行配置的通道，验证通道校准数据是否存在并做出提示；然后选择误差修正算法。

可选地，误差修正模块定义算法接口函数，对测试通道误差修正算法进行扩展，误差修正模块还提供注册功能，实现该算法接口的软件模块都能够注册到误差修正模块中供用户使用。

可选地，通道校准误差补偿的步骤包括：首先以校准数据为数据源，完成射频信号通道的“频率-补偿电平”模型的构建，然后调用该模型计算指定频率的补偿电平送给测试程序使用。

本发明的有益效果是：

(1)各模块分工明确，操作简便；

(2)通道管理和误差修正完全开放，通过可视化的建模手段以及接口式的误差修正算法扩展满足测试系统不同阶段通道校准的需求；

(3)将通道校准与测试程序分割成相对独立的两个部分，实现真正意义上的“通道校准可互换”，降低了测试系统的维护成本；

(4)历次校准数据以统一的格式保存在信息管理模块中，可以进行校准数据的一体化展示并为后续通道故障诊断和数据挖掘预留数据接口。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于虚拟通道的射频信号校准方法的原理框图；

图2为本发明基于虚拟通道的射频信号校准方法的流程图；

图3为通道建模模块建立通道模型的流程图；

图4为通道标定模块流程图；

图5为误差修正模块流程图；

图6为通道校准误差补偿流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前对自动测试系统通道进行校准主要是通过编码或平台化的方式来实现的，它们的原理基本一致，都是以射频信号在通道传输中产生的衰减值为数据源，采用某种方式计算出通道误差，最后在测试过程中对激励信号或测量结果进行补偿。

本发明提出了一种基于虚拟通道的射频信号校准方法，将自动测试系统的射频信号通路定义成虚拟通道模型，用户可以根据测试系统的需求自由增减通道模型并随时对每条通道进行校准。提供校准程序生成向导功能，用户可通过简单配置自动生成校准程序，校准程序产生的校准数据以标准格式进行统一存储和管理；定义射频信号校准误差修正算法接口，将误差修正开放给用户，实现该接口的算法可以注册到测试主控计算机中进行调用。进行虚拟通道校准设计时，能够针对不同的信号通路选用不同的算法，在测试过程中利用误差算法构建误差补偿模型计算补偿数据完成射频信号的补偿。测试程序可以通过算法接口函数直接获取补偿数据，将测试程序与通道校准彻底分割。无论对测试系统通道校准进行什么样的修改，都无需修改测试程序，大大节约了维护成本。

下面结合附图对本发明的基于虚拟通道的射频信号校准方法进行详细说明。

如图1所示，基于虚拟通道的射频信号校准方法，包括通道建模模块、通道标定模块、误差修正模块以及信息管理模块。

通道建模模块提供测试通道虚拟化功能，建立与实际测试通道之间的映射关系，从而为通道标定、误差修正和信息管理提供接口。

通道标定模块提供校准程序生成向导功能以及通道衰减值自动测量和记录功能，从而为误差修正提供数据源。

误差修正模块提供对射频信号通道中的连续频率点误差补偿值计算功能，建立频点与误差补偿电平之间的函数关系式，测试程序通过调用误差修正模块的接口函数获取指定通道指定频点的误差补偿值。

信息管理模块提供校准数据的管理和分析功能。

本发明校准方法利用上述四个部分进行通道校准并为测试程序服务的流程如图2所示，首先运行通道建模模块为准备校准的通道建立虚拟通道模型，通道模型信息将自动同步到信息管理模块。通道模型建立之后，运行通道标定模块对所有通道进行标定。通道标定模块在确定了通道模型信息的完整性之后，将根据这些信息自动为用户提供校准程序生成向导，运行由上述向导生成的校准程序就可以获取校准数据，校准数据也被同步到校准信息管理模块中。然后运行误差修正模块，为误差修正选择合适的算法。最后在测试程序运行时调用误差修正算法接口函数，获取指定通道指定频点的射频信号补偿值，用以修正测试过程中的通道误差。

通道建模包括通道信息设置和校准参数设置，建立一个通道模型的流程如图3所示。通道信息包括通道ID、通道名称、通道类型、通道端口等。其中，通道类型分为激励通道和测量通道两种。通道端口包括信号输入、输出两个端口，端口的来源可以是工作站、适配器和UUT，端口类型包括设备端口、仪器端口和开关端口三种。通道信息设置实际上形成了虚拟通道与实际通道之间的映射关系，通道标定模块可以根据上述信息为用户提供校准程序生成向导从而自动生成校准程序。校准参数主要是对多个测试频率和电平值进行设置，从而可以进行多个频率点校准。通道模型可以对测试系统中的射频信号通道进行完整的描述。

通道的校准都是通过对频段中不连续的点进行标定，但是最终在测试程序中的频率取值可能与校准的频率点不同，需要采用一定的方法来实现连续频率点修正。通道标定也就是对射频信号在通道中传输过程中某些频点的衰减进行测量，具体流程如图4所示。通道标定模块基于原位校准策略和频点定标策略，提取通道模型中的相关信息为用户提供校准程序生成向导从而自动生成校准程序。原位校准策略的思想是不将各测量仪器从测试系统中拆卸下来进行单独检定，而是把测试系统作为一个整体，在标定过程中尽可能复现系统与被测对象的连接方式。频点定标策略的思想是根据多频点下的通道衰减测量值对测试过程中的真实衰减进行补偿，频点越密则补偿越精确。由通道标定模块自动生成的校准程序将依次对所有通道进行标定，并且对标定过程进行实时监控。通道衰减值的确定经过多次测量，并按误差规律进行数据处理后方可确定。通道标定后产生的校准数据以“频点-衰减值”数据对的形式保存在校准数据文件中。

误差修正模块是整个通道校准的核心，它计算出的补偿值将作为通道校准的最终结果形式被测试程序调用，从而实现测试误差的修正。通过误差修正模块，用户可以根据测试通道的实际情况为每一个测试通道选择合适的算法进行误差补偿，具体流程如图5所示。首先选择要进行配置的通道，误差修正模块将自动验证通道校准数据是否存在并做出提示；然后选择误差修正算法，误差修正模块提供了线性回归、非线性回归、插值、多项式拟合、曲线拟合等常用算法供用户选择。

在数据源一致的情况下，误差修正的准确性主要取决于算法。作为开放式的算法平台，误差修正模块定义了一种算法接口，用户可以轻松对测试通道误差修正算法进行扩展。误差修正模块提供了注册功能，凡是实现了该算法接口的软件模块都可以注册到本模块中供用户使用，接口描述如表1和表2所示。

表1

表2

通道校准误差补偿的流程如图6所示，首先以校准数据为数据源，利用某种算法完成射频信号通道的“频率-补偿电平”模型的构建，然后调用该模型计算指定频率的补偿电平送给测试程序使用。

信息管理模块提供通道校准信息的管理、分析和维护功能。用户可检索通道的历史校准数据与当前标定结果进行比较；支持校准数据的图形化显示和列表显示、手动添加、修改和删除衰减值、轨迹打印和图片输出等功能。

本发明的基于虚拟通道的射频信号校准方法，分为通道建模模块、通道标定模块、误差修正模块以及信息管理模块四个部分，各模块分工明确，操作简便；通道管理和误差修正完全开放，通过可视化的建模手段以及接口式的误差修正算法扩展满足测试系统不同阶段通道校准的需求；将通道校准与测试程序分割成相对独立的两个部分，实现真正意义上的“通道校准可互换”，降低了测试系统的维护成本；历次校准数据以统一的格式保存在信息管理模块中，可以进行校准数据的一体化展示并为后续通道故障诊断和数据挖掘预留数据接口。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于虚拟通道的射频信号校准方法，其特征在于，包括通道建模模块、通道标定模块、误差修正模块以及信息管理模块，包括以下步骤：

首先运行通道建模模块为准备校准的通道建立虚拟通道模型，通道模型信息同步到信息管理模块；

通道模型建立之后，运行通道标定模块对所有通道进行标定，通道标定模块在确定了通道模型信息的完整性之后，将根据通道模型信息为用户提供校准程序生成向导；

运行由所述向导生成的校准程序获取校准数据，校准数据也被同步到校准信息管理模块中；

然后运行误差修正模块，为误差修正选择算法；

最后在测试程序运行时调用误差修正算法接口函数，获取指定通道指定频点的射频信号补偿值，用以补偿测试过程中的通道校准误差；测试程序通过算法接口函数直接获取补偿数据，将测试程序与通道校准彻底分割。

2.如权利要求1所述的基于虚拟通道的射频信号校准方法，其特征在于，通道建模模块包括通道信息设置和校准参数设置；

通道信息设置形成虚拟通道与实际通道之间的映射关系，通道标定模块根据通道模型信息为用户提供校准程序生成向导从而生成校准程序；

校准参数设置对多个测试频率和电平值进行设置，进行多个频率点校准。

3.如权利要求1所述的基于虚拟通道的射频信号校准方法，其特征在于，通道标定模块基于原位校准策略和频点定标策略，提取通道模型中的相关信息，为用户提供校准程序生成向导，生成校准程序。

4.如权利要求3所述的基于虚拟通道的射频信号校准方法，其特征在于，通道标定后产生的校准数据以“频点-衰减值”数据对的形式保存在校准数据文件中。

5.如权利要求1所述的基于虚拟通道的射频信号校准方法，其特征在于，误差修正模块首先选择要进行配置的通道，验证通道校准数据是否存在并做出提示；然后选择误差修正算法。

6.如权利要求5所述的基于虚拟通道的射频信号校准方法，其特征在于，误差修正模块定义算法接口函数，对测试通道误差修正算法进行扩展，误差修正模块还提供注册功能，实现该算法接口的软件模块都能够注册到误差修正模块中供用户使用。

7.如权利要求1所述的基于虚拟通道的射频信号校准方法，其特征在于，通道校准误差补偿的步骤包括：首先以校准数据为数据源，完成射频信号通道的“频率-补偿电平”模型的构建，然后调用该模型计算指定频率的补偿电平送给测试程序使用。