CN106506099A - 一种用于数字t/r组件环境试验测试的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置及方法，该装置包括至少两个串联连接的定向耦合器，每个定向耦合器的耦合输出端均与一个T/R组件测试仪器相连；第一个定向耦合器分别与功分/合路器和T/R组件测试仪器相连，功分/合路器的功分输入/合路输出端口与T/R组件的发射输出端口/接收输入端口一对一相连通，T/R组件的控制端口和状态控制与数据分析仪相连；最后一个定向耦合器还与环形器的第一端口相连，环形器的第二端口与负载相连，环形器的第三端口与信号发生器相连。
Description
技术领域
本发明属于测试技术领域，尤其涉及一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置及方法。
背景技术
多通道数字T/R组件主要包含发射通道、接收通道以及驱动控制三个部分。发射通道主要完成内部基带信号的上变频和放大，并输出至馈线网络；接收通道将天线接收的回波信号放大，且要保证较低的噪声系数，并在其内部进行下变频、模数变换和电光变换，最后通过光纤将I/Q数据输出至波控分机；组件的收发开关切换及相位、衰减的控制都是由驱动控制部分完成。
多通道数字T/R组件具有通道多、大小功率并存和端口复用等特点，而且指标种类多，需要多种测试仪器才能完成测试。所谓大小功率并存，即发射通道输出功率大、接收通道功率小；就端口复用来说，即发射输出端口也就是接收输入端口，当然它是一个基于时分的工作体制。因此，多通道数字T/R组件的测试实现较为困难，也非常复杂，大多采用测试系统完成测试，这就需要对收发信号进行调理，然后利用开关网络等实现测试通道的搭建，进而完成收发通道性能指标的测试。
与常温测试不同，高低温、湿度等环境适应性试验有其自身的特点，例如不需要进行全部性能指标的测试，只是抽取特定通道、特点频点的部分参数进行测试，如发射功率、杂散和接收增益等。另外，因为环境试验设备的引入产生了一个如何将被测组件和测试系统进行连接的问题。在进行环境试验时，被测组件放置于试验设备中，其与测试系统的连接一般通过试验设备侧壁的通孔完成。而通孔的尺寸一般较小，很难容纳太多的测试电缆，这在多个组件同时试验时问题尤为突出，甚至会出现因为无法容纳过多电缆而减小试验组件数量的问题。
目前现有的用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置中的T/R组件，T/R组件的每个通道均连接一根射频电缆，其中，这些电缆一端连接待测组件发射输出/接收输入端口，另一端连接测试系统中的开关网络。开关网络是整个测试系统中非常关键的设备，利用开关网络完成发射测试通道的抽取，其内部组成其实还是比较复杂的。其次，任意一个开关发生切换故障，都有可能导致测试无法正常进行。更为致命的是，在发射测试时，如果开关切换失误，可能烧毁仪器。另外，整个开关网络有较多机电开关组成，搭建成本也是非常之高的。
综上所述，现有方案存在的缺点为：(1)环境试验设备与测试系统之间有大量的射频电缆，这也是影响和制约试验规模的瓶颈因素；(2)因为开关网络内部机电开关的原因，可能发生测试通道无法建立等可靠性问题；(3)因为开关网络内部机电开关的原因，可能导致测试通道错误建立，从而出现烧毁信号发生器的安全性问题；(4)因为开关网络需要利用较多的机电开关、功分/合路器和转接器等进行集成，系统建设成本较高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一目的是提供一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，该装置能够提高试验规模，提高测试安全性，降低成本，同时提高多通道数字T/R组件收发测试的可靠性。
本发明的用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，包括一个定向耦合器，定向耦合器的第一端口与功分/合路器的功分输入/合路输出端口相连，定向耦合器的第二端口与环形器的第一端口相连，环形器的第二端口与负载相连，环形器的第三端口与信号发生器相连；功分/合路器的功分输出/合路输入端口与T/R组件的发射输出端口/接收输入端口一对一相连通，T/R组件的控制端口和状态控制与数据分析仪相连；
在T/R组件处于发射状态下，所述状态控制与数据分析仪用于控制T/R组件产生发射信号，并将发射信号将依次经功分/合路器和定向耦合器传送至T/R组件测试仪器，来完成T/R组件发射通道指标的测试；
在T/R组件处于接收状态下，所述信号发生器用于输出激励信号并经环形器传送至定向耦合器，再经功分/合路器分成若干路信号后均输入至T/R组件中，T/R组件接收通道输出的数据进入状态控制与数据分析仪，完成T/R组件接收通道指标的测试。
本发明引入环形器实现了大功率发射输出信号和接收通道激励信号的分离；而且引入至定向耦合器实现了发射信号的耦合，再由合路器的功分输出/合路输入端口与T/R组件的发射输出端口/接收输入端口一对一相连通，T/R组件的控制端口和状态控制与数据分析仪相连这样的结构，功分/合路器在发射测试时作用是合路，接收测试时作用是功分，从而不再需要通过开关切换，降低了成本，同时提高了可靠性，有利于提高测试安全性。
进一步地，T/R组件测试仪器包括频谱仪和功率计。
进一步地，T/R组件与功分/合路器均设置于环境试验测试箱内。
本发明还提供了一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，包括：至少两个串联连接的定向耦合器，每个定向耦合器的耦合输出端均与一个T/R组件测试仪器相连；
其中，第一个定向耦合器分别与功分/合路器和T/R组件测试仪器相连，功分/合路器的功分输出/合路输入端口与T/R组件的发射输出端口/接收输入端口一对一相连通，T/R组件的控制端口和状态控制与数据分析仪相连；最后一个定向耦合器还与环形器的第一端口相连，环形器的第二端口与负载相连，环形器的第三端口与信号发生器相连；
在T/R组件处于发射状态下，所述状态控制与数据分析仪用于控制T/R组件产生发射信号，并将发射信号将依次经功分/合路器以及各个定向耦合器传送至T/R组件测试仪器，来完成T/R组件发射通道指标的测试；
在T/R组件处于接收状态下，所述信号发生器用于输出激励信号并经环形器传送至各个定向耦合器，再经功分/合路器分成若干路信号后均输入至T/R组件中，T/R组件接收通道输出的数据进入状态控制与数据分析仪，完成T/R组件接收通道指标的测试。
进一步地，第一个定向耦合器与功分/合路器的功分输入/合路输出端口通过一根射频电缆相连。这样大大减少了环境试验设备和测试系统之间射频电缆的数量，有利于提高试验规模。
进一步地，T/R组件测试仪器包括频谱仪和功率计。T/R组件测试仪器根据测试T/R组件通道的参数来选择相应的测试仪器。
进一步地，T/R组件与功分/合路器均设置于环境试验测试箱内。将T/R组件与功分/合路器均设置于环境试验测试箱内，实现了发射测试通道的抽取和选择。
本发明的第二目的是提供了一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置的工作方法，该用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置的工作方法，包括两种工作状态，一种是T/R组件处于发射状态，另一种是T/R组件处于接收状态。
在T/R组件处于发射状态下，状态控制与数据分析仪控制T/R组件产生发射信号，并将发射信号依次经功分/合路器和定向耦合器，传送至与定向耦合器相连的T/R组件测试仪器，最后在T/R组件测试仪器中测试T/R组件发射通道的指标。
在T/R组件处于接收状态下，信号发生器输出的激励信号经环形器传送至定向耦合器，再利用功分/合路器的信号分路功能分成若干路信号同时输入至T/R组件接收输入端口中，接收通道输出的数据进入状态控制与数据分析仪处理，得到T/R组件接收通道的指标。
其中，T/R组件发射通道的指标包括发射通道频谱参数和功率参数。
T/R组件接收通道的指标包括接收通道增益和幅相一致性参数。
本发明的有益效果为：
(1)本发明引入环形器实现了大功率发射输出信号和接收通道激励信号的分离；而且引入至少一个定向耦合器实现了发射信号的耦合，再由合路器的功分输出/合路输入端口与T/R组件的发射输出端口/接收输入端口一对一相连通，T/R组件的控制端口和状态控制与数据分析仪相连这样的结构，功分/合路器在发射测试时作用是合路，接收测试时作用是功分，从而不再需要通过开关切换，降低了成本，同时提高了可靠性，有利于提高测试安全性。
(2)本发明的该装置利用第一级定向耦合器的输入端口与合路器的功分输入/合路输出端口通过一根射频电缆相连，大大减少了环境试验设备和测试系统之间射频电缆的数量，有利于提高试验规模。
(3)本发明的该装置将T/R组件与功分/合路器均设置于环境试验测试箱内，实现了发射测试通道的抽取和选择。
(4)本发明的该装置的工作方法降低了成本，同时提高了可靠性，有利于提高测试安全性。
附图说明
图1是传统的用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置结构示意图；
图2是传统的用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置的开关网络结构示意图；
图3是本发明的用于多通数字道T/R组件环境试验测试的装置实施例一的结构示意图；
图4是本发明的用于多通数字道T/R组件环境试验测试的装置实施例二的结构示意图。
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作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。
图1是传统的用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置结构示意图。目前现有的用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置的技术方案为(如图1所示)：以一个16通道数字T/R组件为例，待测组件放置于试验箱中，通过试验设备侧壁的通孔甩出16根射频电缆，一端连接待测组件发射输出/接收输入端口，一端连接测试系统中的开关网络。当然还有供电、时钟、本振电缆和光纤。开关网络主要用于完成发射测试通道的抽取，在开关的切换下实现待测通道与功率计和频谱仪等测试仪器的连接；同时在接收测试状态下，将信号发生器输出的激励经功分器后输入至接收通道中，而状态控制与数据分析仪接收通过光纤输出的I/Q数据，进而在其内部进行数字信号处理，从而完成接收通道增益、幅相一致性等性能指标的计算分析。当然，无论是发射测试，还是接收测试，都需要利用状态控制与数据分析仪实现工作状态的控制和接收通道数据的分析计算。
开关网络是整个测试系统中非常关键的设备，从图2可以看出，单刀双掷开关SW1～SW16用于收发状态的切换，从测试功能上讲，其中1端口为接收输入端口，2端口为发射输出端口。在发射测试状态下，发射信号经单刀双掷开关SW1～SW16的2端口分别进入开关SW17～SW20，再经过开关SW21、SW22分别利用频谱仪和功率计进行发射通道性能指标的测试。受限于配置的仪器资源，发射测试采用逐个通道串行测试的方式，而不是多路信号并行测试的模式。在接收状态下，信号发生器输出的激励信号经过功分器后进入单刀双掷开关SW1～SW16的1端口。鉴于数字T/R组件的工作体制，可以把单刀双掷开关SW1～SW16都切换到1端口，这样可以实现16路激励信号的并行施加。任意一个开关发生切换故障，都有可能导致测试无法正常进行。更为致命的是，在发射测试时，如果单刀双掷开关SW1～SW16任意一个不能切换到2端口，大功率发射信号会通过功分器反串至信号发生器中，这就有可能烧毁仪器。另外，整个开关网络有二十多个机电开关组成，搭建成本也是非常之高的。
实施例1
图3是本发明的用于多通数字道T/R组件环境试验测试的装置实施例一的结构示意图。如图3所示的一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，包括：
一个定向耦合器，定向耦合器的第一端口与功分/合路器的功分输入/合路输出端口相连，定向耦合器的第二端口与环形器的第一端口相连，环形器的第二端口与负载相连，环形器的第三端口与信号发生器相连；功分/合路器的功分输出/合路输入端口与T/R组件的发射输出端口/接收输入端口一对一相连通，T/R组件的控制端口和状态控制与数据分析仪相连；
在T/R组件处于发射状态下，所述状态控制与数据分析仪用于控制T/R组件产生发射信号，并将发射信号将依次经功分/合路器和定向耦合器传送至T/R组件测试仪器，来完成T/R组件发射通道指标的测试；
在T/R组件处于接收状态下，所述信号发生器用于输出激励信号并经环形器传送至定向耦合器，再经功分/合路器分成若干路信号后均输入至T/R组件中，T/R组件接收通道输出的数据进入状态控制与数据分析仪，完成T/R组件接收通道指标的测试。
本实施例的多通道数字T/R组件环境试验测试的装置引入环形器，实现了大功率发射输出信号和接收通道激励信号的分离；而且引入至定向耦合器实现了发射信号的耦合，再由功分/合路器的功分输出/合路输入端口与T/R组件的发射输出端口/接收输入端口一对一相连通，T/R组件的控制端口和状态控制与数据分析仪相连这样的结构，功分/合路器在发射测试时作用是合路，接收测试时作用是功分，从而不再需要通过开关切换，降低了成本，同时提高了可靠性，有利于提高测试安全性。
其中，T/R组件测试仪器包括频谱仪和功率计。根据T/R组件测试通道参数的不同，来选择T/R组件测试仪器。
进一步地，T/R组件与功分/合路器均设置于环境试验测试箱内。将T/R组件与功分/合路器均设置于环境试验测试箱内，实现了发射测试通道的抽取和选择。
本实施例的用于多通数字道T/R组件环境试验测试的装置的工作方法，包括：两种工作状态，一种是T/R组件处于发射状态，另一种是T/R组件处于接收状态。
在T/R组件处于发射状态下，状态控制与数据分析仪控制T/R组件产生发射信号，并将发射信号依次经功分/合路器和定向耦合器，传送至与定向耦合器相连的T/R组件测试仪器，最后在T/R组件测试仪器中测试T/R组件发射通道的指标。
在T/R组件处于接收状态下，信号发生器输出的激励信号经环形器传送至定向耦合器，再利用功分/合路器的信号分路功能分成若干路信号同时输入至T/R组件接收输入端口中，接收通道输出的数据进入状态控制与数据分析仪处理，得到T/R组件接收通道的指标。
其中，T/R组件发射通道的指标包括发射通道频谱参数和功率参数。
T/R组件接收通道的指标包括接收通道增益和幅相一致性参数。
实施例2
图4是本发明的用于多通数字道T/R组件环境试验测试的装置实施例二的结构示意图。如图4所示的一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，包括：至少两个串联连接的定向耦合器，每个定向耦合器的耦合输出端均与一个T/R组件测试仪器相连；
其中，第一个定向耦合器分别与功分/合路器和T/R组件测试仪器相连，功分/合路器的功分输出/合路输入端口与T/R组件的发射输出端口/接收输入端口一对一相连通，T/R组件的控制端口和状态控制与数据分析仪相连；最后一个定向耦合器还与环形器的第一端口相连，环形器的第二端口与负载相连，环形器的第三端口与信号发生器相连；
在T/R组件处于发射状态下，所述状态控制与数据分析仪用于控制T/R组件产生发射信号，并将发射信号将依次经功分/合路器以及各个定向耦合器传送至T/R组件测试仪器，来完成T/R组件发射通道指标的测试；
在T/R组件处于接收状态下，所述信号发生器用于输出激励信号并经环形器传送至各个定向耦合器，再经功分/合路器分成若干路信号后均输入至T/R组件中，T/R组件接收通道输出的数据进入状态控制与数据分析仪，完成T/R组件接收通道指标的测试。
进一步地，第一个定向耦合器与合路器的功分输入/合路输出端口通过一根射频电缆相连。这样大大减少了环境试验设备和测试系统之间射频电缆的数量，有利于提高试验规模。
进一步地，T/R组件测试仪器包括频谱仪和功率计。T/R组件测试仪器根据测试T/R组件通道的参数来选择相应的测试仪器。
进一步地，T/R组件与功分/合路器均设置于环境试验测试箱内。将T/R组件与功分/合路器均设置于环境试验测试箱内，实现了发射测试通道的抽取和选择。
本实施例的用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置的工作方法，该用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置的工作方法，包括两种工作状态，一种是T/R组件处于发射状态，另一种是T/R组件处于接收状态。
在T/R组件处于发射状态下，状态控制与数据分析仪控制T/R组件产生发射信号，并将发射信号依次经功分/合路器和定向耦合器，传送至与定向耦合器相连的T/R组件测试仪器，最后在T/R组件测试仪器中测试T/R组件发射通道的指标。
在T/R组件处于接收状态下，信号发生器输出的激励信号经环形器传送至定向耦合器，再利用功分/合路器的信号分路功能分成若干路信号同时输入至T/R组件接收输入端口中，接收通道输出的数据进入状态控制与数据分析仪处理，得到T/R组件接收通道的指标。
其中，T/R组件发射通道的指标包括发射通道频谱参数和功率参数。
T/R组件接收通道的指标包括接收通道增益和幅相一致性参数。
其中，在上述两个实施例中都是以一个16通道数字T/R组件为例，待测组件放置于环境试验设备中，其发射输出/接收输入端口与功分/合路器的16个功分输出/合路输入端口对应连接，而功分/合路器的功分输入/合路输出端口C通过试验设备侧壁通孔甩出一根射频电缆，现有方案的16根射频电缆就缩减为1根电缆，测试电缆的数量大为减少，也使得扩大试验规模成为可能。
在发射测试时，待测通道的发射信号进入功分/合路器的功分输入/合路输出端口输出，从功分/合路器的功分输入/合路输出端口出的发射信号进入第一个定向耦合器的第一端口，第一个定向耦合器的耦合端口输出的耦合信号进入功率计进行功率和波形参数测试；从第一个定向耦合器的第二端口(直通)输出的发射信号再进入第二个定向耦合器的第一端口，第二个定向耦合器的耦合端口输出的耦合信号进入频谱仪进行频谱参数测试，从第二个定向耦合器的第二端口输出的发射信号再进入环形器的第一端口；利用环形器的定向分离作用，发射信号从环形器第二端口输出，并利用终端负载进行匹配吸收。
在接收状态下，再次利用环形器的定向分离作用，信号发生器输出的激励信号从环形器的第三端口输入，并从第一端口输出，依次进入第二级定向耦合器、第一级定向耦合器到达功分/合路器。此时，功分/合路器的作用变成了功分器，从功分输入/合路输出端口C输入的激励信号经功分输入至16个接收输入端口,从而实现了接收激励信号的施加，同样也由状态控制与数据分析仪接收通过光纤输出的I/Q数据，进而在其内部进行数字信号处理，从而完成接收通道增益、幅相一致性等性能指标的计算分析。无论是发射测试，还是接收测试都不再需要通过开关网络进行测试通道的选择和搭建。只要功分/合路器的承受功率满足要求，基本不太可能发生故障。也就是说，采用本发明的方案提高了测试可靠性和安全性，也因为不再需要大量的机电开关，建设成本大为降低。
需要特别说明的是，图3和图4中的定向耦合器、负载的功率容量也都需要满足测试要求。
与目前方案相同，无论是发射测试，还是接收测试，都需要利用状态控制与数据分析仪实现工作状态的控制和接收通道输出数据的分析计算。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，其特征在于，包括一个定向耦合器，定向耦合器的第一端口与功分/合路器的功分输入/合路输出端口相连，定向耦合器的第二端口与环形器的第一端口相连，环形器的第二端口与负载相连，环形器的第三端口与信号发生器相连；功分/合路器的功分输出/合路输入端口与T/R组件的发射输出端口/接收输入端口一对一相连通，T/R组件的控制端口和状态控制与数据分析仪相连；
在T/R组件处于发射状态下，所述状态控制与数据分析仪用于控制T/R组件产生发射信号，并将发射信号将依次经功分/合路器和定向耦合器传送至T/R组件测试仪器，来完成T/R组件发射通道指标的测试；
在T/R组件处于接收状态下，所述信号发生器用于输出激励信号并经环形器传送至定向耦合器，再经功分/合路器分成若干路信号后均输入至T/R组件中，T/R组件接收通道输出的数据进入状态控制与数据分析仪，完成T/R组件接收通道指标的测试。
2.如权利要求1所述的一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，其特征在于，所述T/R组件测试仪器包括频谱仪和功率计。
3.如权利要求1所述的一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，其特征在于，所述T/R组件与功分/合路器均设置于环境试验测试箱内。
4.一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，其特征在于，包括：至少两个串联连接的定向耦合器，每个定向耦合器的耦合输出端均与一个T/R组件测试仪器相连；
其中，第一个定向耦合器分别与功分/合路器和T/R组件测试仪器相连，功分/合路器的功分输出/合路输入端口与T/R组件的发射输出端口/接收输入端口一对一相连通，T/R组件的控制端口和状态控制与数据分析仪相连；最后一个定向耦合器还与环形器的第一端口相连，环形器的第二端口与负载相连，环形器的第三端口与信号发生器相连；
在T/R组件处于发射状态下，所述状态控制与数据分析仪用于控制T/R组件产生发射信号，并将发射信号将依次经功分/合路器以及各个定向耦合器传送至T/R组件测试仪器，来完成T/R组件发射通道指标的测试；
在T/R组件处于接收状态下，所述信号发生器用于输出激励信号并经环形器传送至各个定向耦合器，再经功分/合路器分成若干路信号后均输入至T/R组件中，T/R组件接收通道输出的数据进入状态控制与数据分析仪，完成T/R组件接收通道指标的测试。
5.如权利要求4所述的一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，其特征在于，所述第一个定向耦合器与合路器的功分输入/合路输出端口通过一根射频电缆相连。
6.如权利要求4所述的一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，其特征在于，所述T/R组件测试仪器包括频谱仪和功率计。
7.如权利要求4所述的一种用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置，其特征在于，所述T/R组件与功分/合路器均设置于环境试验测试箱内。
8.一种如权利要求4-7任一所述的用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置的工作方法，其特征在于，包括两种工作状态，一种是T/R组件处于发射状态，另一种是T/R组件处于接收状态。
9.如权利要求8所述的用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置的工作方法，其特征在于，在T/R组件处于发射状态下，状态控制与数据分析仪控制T/R组件产生发射信号，并将发射信号将依次经功分/合路器的信号合路以及定向耦合器的信号耦合后，传送至与定向耦合器相连的T/R组件测试仪器，最后在T/R组件测试仪器中测试T/R组件发射通道的指标。
10.如权利要求8所述的用于多通道数字T/R组件环境试验测试的装置的工作方法，其特征在于，在T/R组件处于接收状态下，信号发生器输出的激励信号经环形器传送至定向耦合器，再利用功分/合路器的信号分路功能分成若干路信号同时输入至T/R组件接收输入端口中，接收通道输出的数据进入状态控制与数据分析仪处理，得到T/R组件接收通道的指标。
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