CN106911401B - 一种短波天线调谐器插入损耗测试方法和夹具 - Google Patents

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Abstract

短波天线调谐器插入损耗测试测试夹具，包括矢量网络分析仪、测控计算机、射频转换开关K1及被测天线调谐器和天线，测控计算机通过串口或网口与矢量网络分析仪、被测天线调谐器和射频转换开关K1连接，K1在第一位置将天线端口（2）与被测天线调谐器（1）连通，即将被测天线调谐器连接被测天线，天线调谐器与天线自动调谐；K1在第二位置将天线端口（2）和矢量网络分析仪端口连通，即将被测天线连接至矢量网络分析仪端口，测量天线的输入阻抗；测控计算机的输出端控制射频转换开关K1和被测天线调谐器。

Description

一种短波天线调谐器插入损耗测试方法和夹具
一、技术领域
本发明属于短波通信设备及相关电子电路技术领域，尤其是短波天调插入损耗测试方法和设计。
二、背景技术
短波通信频段较宽(1.6MHz-30MHz),窄带天线的输入阻抗随频率变化，是一个复阻抗，而一般发射机的输出阻抗为50Ω，所以需要通过天线调谐器(以下简称天调)实现发射机到天线间的阻抗匹配，将发射机的功率最大限度地传输至天线。
矢量网络分析仪器是一种电磁波能量的测试设备。它既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值，又能测相位，矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据。
矢量网络分析仪器一种电磁波能量的测试设备；主要技术指标是指：
中频带宽：信号是分频段的，这是指在中间频段上仪器允许同时通过的频率范围；
反射跟踪：是指对反射信号的跟踪能力；
传输跟踪：是指对传输信号的跟踪能力；
有效方向性：一般是指无线信号的接收方向控制；有效源匹配：指能够分析的信息源；
有效负载匹配:是指分析时较为合理的负载值，负载不匹配时接收信号会很弱。无法直接用于短波天调插入损耗测试。
天调内部的匹配网络是由多组可变串并电感或电容组成，理论上是无损网络，但事实上，电容和电感都不可能做到理想化，必然存在寄生阻抗，尤其是大电感在使用过程中会发热，说明有部分射频功率在天调内部转化为热能，有一定的插入损耗。
但因天调的输出端阻抗随配接天线和频率变化，不同频率点、不同天线，天调所对应的匹配网络参数也不同，不能直接接在输入输出端口阻抗均为50Ω的网络分析仪上测量其S参数，所以目前国内外一直没有一个有效的方法测量天调的插入损耗，也缺少相关指标衡量短波天调的传输效率。S参数指散射参数。是微波等高频传输中的一个重要参数。S12为反向传输系数，也就是隔离。S21为正向传输系数，也就是增益。S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。
三、发明内容
本发明目的是，本发明利用矢量网络分析仪(以下简称矢网)端口阻抗的测量、通过数学计算变换的方式，设计了一种测试方法和夹具，可以在天调与天线匹配成功的状态下，测量天调的插入损耗。实现一种短波天调插入损耗的测试方法和测试夹具，该方法使用现有的精确测量仪器，通过改变仪器内部输入端口阻抗参数的方式，测试天调在配接某一天线时某一频率上的插入损耗；同时针对该方法发明了一种测试夹具，通过射频转换开关和测控计算机，自动测试天调配接某一天线时在各频率点上的插入损耗，并自动记录测试结果。
本发明可以用于衡量短波天调的传输效率，作为天调的一项非常重要的电性能指标。
本发明技术方案是：短波天调插入损耗测试方法和夹具，所述的测试方法是利用(部分高端)矢量网络分析仪(矢网)的输入端口阻抗可以通过数学计算变换的方式，将矢网的输入端口阻抗设置成天线在该频率点上的输入阻抗，输出端口阻抗保持50Ω不变，然后将在该频率点(调频)上与天线匹配成功后的天调接至矢网的两端口，测量在该频率点上的S21参数，即为该天调在该频率下配接该天线时的插入损耗。
本发明提出了一种天调插入损耗的测量方法和测试夹具，解决了一直以来无法用数据衡量天调传输效率的问题，可以更全面的评价天调的电性能，为天调的研制和生产提供一个非常重要的测试指标，减少不必要的射频损耗，确保整个通信系统的通信质量。弥补了行业的空白。
四、附图说明
图1天调插入损耗测试夹具原理框图。
五、具体实施方式
针对该测试方法设计的测试夹具原理框图如图1所示，短波天调插入损耗测试测试夹具主要包含矢量网络分析仪、测控计算机、射频转换开关K1及被测天调和天线，测控计算机通过串口或网口与矢网、被测天调和射频转换开关K1连接，K1在第一位置将天线端口2上的被测天调1连通，即将被测天调连接至被测天线；K1在第二位置将天线端口2和矢网端口连通，即将被测天线连接至矢网端口；输入端口阻抗并通过数学计算变换是常规方式。
测控计算机的输出端控制控制开关K1和被测天调，测控计算机具有以下功能：
a)设置矢网参数和读取矢网内的测量数据；
b)控制开关K1的切换；
c)控制被测天调的状态。
假设当前测试频率为f0,测试步骤如下：
1)切换开关K1，使K1上的1和2端口连通，即将被测天调连接至被测天线；
2)控制被测天调在频率f0上自动调谐，等待调谐成功；
3)切换开关K1，使K1上的2和3端口连通，即将被测天线接至矢网的2端口；
4)用测控计算机设置矢网参数，测量频率f0上的S22阻抗值(复数)，将该测量阻抗值设置为矢网2端口的数字输入阻抗；
5)切换开关K1，使K1上的1和3端口连通，即将被测天调接至矢网的两端口，K1连接的1端口保持50Ω特征阻抗不变；
6)用测控计算机设置矢网参数，测量并读取在频率f0上的S21参数，该值即为被测天调与配接被测天线时在频率f0上的插入损耗。
同理，可以设置一定的频率间隔，测量天调整个工作频率范围内各频率点的插入损耗值。整个过程由测控计算机控制，自动完成测试和记录，最终得到一张以频率(Hz)和插入损耗(dB)为坐标的二维图表。

Claims (3)

1.短波天线调谐器插入损耗测试测试夹具，其特征是，包括矢量网络分析仪、测控计算机、射频转换开关K1及被测天线调谐器和天线，测控计算机通过串口或网口与矢量网络分析仪、被测天线调谐器和射频转换开关K1连接，K1在第一位置将天线端口（2）与被测天线调谐器（1）连通，即将被测天线调谐器连接被测天线，天线调谐器与天线自动调谐；K1在第二位置将天线端口（2）和矢量网络分析仪端口连通，即将被测天线连接至矢量网络分析仪端口，测量天线的输入阻抗；测控计算机的输出端控制射频转换开关K1和被测天线调谐器；K1在第三位置将被测天线调谐器接至矢量网络分析仪的两个端口，测量天线调谐器的插入损耗。
2.根据权利要求1所述夹具进行短波天线调谐器插入损耗测试方法，其特征是，利用矢量网络分析仪的输入端口阻抗并通过数学计算变换的方式，将矢量网络分析仪的输入端口阻抗设置成天线在一个频率点上的输入阻抗，输出端口阻抗保持50Ω不变，然后将在该频率点上与天线匹配成功后的天线调谐器接至矢量网络分析仪的两个端口，测量在该频率点上的S21参数，即为该天线调谐器在该频率下配接该天线时的插入损耗。
3.根据权利要求2所述的短波天线调谐器插入损耗测试方法，其特征是，步骤如下：
1）切换射频转换开关K1，使K1将被测天线调谐器连接至被测天线；
2） 控制被测天线调谐器在频率f0上自动调谐，等待调谐成功；
3） 切换射频转换开关K1，将被测天线接至矢量网络分析仪的第2端口；
4） 用测控计算机设置矢量网络分析仪参数，测量频率f0上的S22阻抗值、阻抗值为复数，将该测量阻抗值设置为矢量网络分析仪第2端口的数字输入阻抗；
5）切换射频转换开关K1，将被测天线调谐器接至矢量网络分析仪的两个端口，K1连接的矢量网络分析仪第1端口保持50Ω特征阻抗不变；
6）用测控计算机设置矢量网络分析仪参数，测量并读取在频率f0上的S21参数，该值即为被测天线调谐器配接被测天线时在频率f0上的插入损耗。
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