CN108650031B - 一种基于对消技术的微波部件弱无源互调测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于对消技术的无源互调测试系统及测试方法，本方法是在常规PIM测试方法的基础上在测试系统中加入对消电路，实现弱无源互调测试功能。本发明能够用来评估微波部件由于结构设计和工艺引起的非线性强弱，为微波产品的PIM产生提供检测方法。

Description

一种基于对消技术的微波部件弱无源互调测试系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于对消技术的微波部件弱无源互调测试系统及方法，属于无源互调测试方法技术领域。

背景技术

无源互调(Passive Inter-Modulation，简称“PIM”)是指两个或两个以上的不同频率的载波信号通过非线性无源器件产生的作用于通信系统的高阶干扰信号。在无线通信系统中，常见的非线性无源器件有射频线连接头、波导传输线、双工器、天线等。一旦这些互调信号落入接收频带内，其强度超过系统中有用信号的幅度下限，则会使接收信号的信噪比下降，使接收机的灵敏度降低甚至无法正常工作，严重影响通信系统的容量和质量。随着通信技术的发展和通信系统质量要求的提高，微波器件的无源互调测试越来越受到重视。

影响无源器件PIM水平的因素较多，包括材料非线性(铁磁性材料)和接触非线性(表面氧化等)。由于多数微波器件的PIM水平较微弱，而大量的接收终端具有很高的灵敏度，因此，这种弱PIM会对通信质量造成影响。在实际生产环节，急需一种能够在加工过程中对原材料以及产品微弱PIM来源检测的技术方法。

目前PIM产物的主要测试方法通常采用IEC62037推荐的测量方法。在互调接收部分采用带通滤波器提取互调信号，然后通过低噪声放大和信号处理获得无源互调值。这种方法因为信号源杂散包含了互调频率成分，所以带通滤波器滤波得到的信号除了互调波，还有信号源中与互调波同频点的杂散成分，导致测试结果存在很大误差，这个问题在弱PIM情况下更加严重。因此，IEC62037推荐的方法测量的互调值可能包含了载波的杂散成分，无法保证其测量值的准确性。

本发明提供了一种新的PIM测试方法解决传统方法弱PIM测试误差较大的问题，通过采用对消技术在信号源接入无源互调测试电路之前将其杂散中的待测互调频率成分消除，这样保证了后续互调测试中没有信号源杂散的干扰，提高了弱PIM测试的准确性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明目的在于提供一种基于对消技术的弱无源互调测试系统及测试方法，通过引入对消电路对信号源杂散中的待测互调频率成分消除，实现了微波部件弱无源互调的高精度测试。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种基于对消技术的微波部件弱无源互调测试方法，是在常规PIM测试方法的基础上，在测试系统中加入对消电路，实现弱无源互调测试功能。测试系统分为反射式和辐射式两种，反射式用于测试微波导波器件，如双工器、滤波器、耦合器、同轴电缆等；辐射式用于测试微波辐射器件，如反射面天线、阵列天线等。

反射式弱PIM测试系统包括大功率频踪信号源1、大功率频踪信号源2、对消模块、定向耦合器、功率计、频率合成器、低互调电缆、双工器、被测件、低互调负载、频谱仪。

辐射式弱PIM测试系统包括大功率频踪信号源1、大功率频踪信号源2、对消模块、定向耦合器、功率计、低互调电缆、频率合成器、双工器、被测件、屏蔽吸波室、接收探头、低PIM带通滤波器、低噪声放大器、频谱仪。

对消模块包括载波信号源1、载波信号源2、功分器、延时线、低互调电缆、合路器。

对于反射式测试系统来说，首先对两路载波信号源中待测频点的杂散进行对消，即大功率频踪信号源1和大功率频踪信号源2接入对消模块电路，载波信号经功分器分为两路，一路接延时线(满足延时线长度与互调频点波长的关系式)，另一路只接低互调电缆，而后两路信号通过合路器合为一路，再接入无源互调测试电路。调整对消模块电路的延时线长度，使得延时线长度与互调频点波长的比为：

使对消电路的载波功率损失小于-3dB。然后，输出信号1和输出信号2分别经过定向耦合器进入频率合成器，合成后的信号接双工器，再经低互调电缆照射被测件，反射回的互调信号经双工器输出到频谱仪，进行显示。

对于辐射式测试系统来说，首先对两路载波信号源中待测频点的杂散进行对消，即大功率信号源1和大功率信号源2接入对消模块电路，载波信号经功分器分为两路，一路接延时线(满足延时线长度与互调频点波长的关系式)，另一路只接低互调电缆，而后两路信号通过合路器合为一路，再接入无源互调测试电路。调整对消模块电路的延时线长度，使得延时线长度与互调频点波长的比为：

可保证对消电路的载波功率损失小于-3dB。然后，输出信号1和输出信号2分别经过定向耦合器进入频率合成器，合成后的信号接双工器，再进入屏蔽吸收室照射被测件，产生的互调信号经接收探头传至低PIM带通滤波器，再经过低噪声放大器输出到频谱仪，进行显示。

本发明具有以下有益效果：通过采用对消技术在信号源接入测试电路之前将其杂散中的待测互调频率成分消除，这样保证了后续互调测试中没有信号源杂散的干扰，提高了弱PIM测试的准确性，能够用在生产工艺过程中对原材料以及产品PIM来源检测，提高产品合格率。

附图说明

图1反射式弱PIM测试系统示意图

图2辐射式弱PIM测试系统框图

图3对消模块示意图

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所给出的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明精神下进行各种修饰或改变。

本发明给出的弱PIM测试方法适用于反射式和辐射式PIM测试系统，包括Ι载波对消电路部分和Π无源互调测试电路与显示部分。

反射式弱PIM测试系统如图1所示，包括大功率频踪信号源1、大功率频踪信号源2、对消模块、定向耦合器、功率计、频率合成器、低互调电缆、双工器、被测件、低互调负载、频谱仪。

辐射式弱PIM测试系统如图2所示，包括大功率频踪信号源1、大功率频踪信号源2、对消模块、定向耦合器、功率计、低互调电缆、频率合成器、双工器、被测件、屏蔽吸波室、接收探头、低PIM带通滤波器、低噪声放大器、频谱仪。

对消电路模块如图3所示，包括载波信号源1、载波信号源2、功分器、延时线、低互调电缆、合路器。

所述方法测试流程为：根据待测微波器件类型选择反射式或辐射式PIM测试系统。

对于反射式测试系统来说，如图1所示，首先对两路载波信号源中待测频点的杂散进行对消，即大功率频踪信号源1和大功率频踪信号源2分别接入对消模块电路，载波信号经功分器分为两路，一路接延时线(满足延时线长度与互调频点波长的关系式)，另一路只接低互调电缆，而后两路信号通过合路器合为一路，再接入无源互调测试电路。调整对消模块电路(如图3所示)的延时线长度，使得延时线长度与互调频点波长的比为：

保证对消电路的载波功率损失小于-3dB。然后，输出信号1和输出信号2分别经过定向耦合器进入频率合成器，合成后的信号接双工器，再经低互调电缆照射被测件，反射回的互调信号经双工器输出到频谱仪，进行显示。

对于辐射式测试系统来说，如图2所示，首先对两路载波信号源中待测频点的杂散进行对消，即大功率信号源1和大功率信号源2接入对消模块电路，载波信号经功分器分为两路，一路接延时线(满足延时线长度与互调频点波长的关系式)，另一路只接低互调电缆，而后两路信号通过合路器合为一路，再接入无源互调测试电路。调整对消模块电路(如图3所示)的延时线长度，使得延时线长度与互调频点波长的比为：

使对消电路的载波功率损失小于-3dB。然后，输出信号1和输出信号2分别经过定向耦合器进入频率合成器，合成后的信号接双工器，再进入屏蔽吸收室照射被测件，产生的互调信号经接收探头传至低PIM带通滤波器，再经过低噪声放大器输出到频谱仪，进行显示。

本发明提供的基于对消技术的弱无源互调测试系统及测试方法可以实现更准确的导波型和辐射型微波器件的弱无源互调性能测试。

Claims (7)

1.一种基于对消技术的微波部件弱无源互调测试系统，包含无源互调测试电路与显示部分，其特征在于，还包括载波对消电路部分，其中，所述载波对消电路部分用于对信号源杂散中的待测互调频率成分消除，所述无源互调测试电路与显示部分用于对所述载波对消电路部分输出的信号进行测试和显示；

所述载波对消电路部分包括第一大功率频综信号源、第二大功率频综信号源、对消模块、第一定向耦合器、第二定向耦合器、第一功率计和第二功率计；所述第一大功率频综信号源和所述第二大功率频综信号源经由对消模块分别连接第一定向耦合器和第二定向耦合器；所述第一定向耦合器和所述第二定向耦合器的输出端均与所述无源互调测试电路与显示部分连接；所述第一功率计和第二功率计分别与第一定向耦合器和第二定向耦合器连接；

所述对消模块包括第一功分器、第二功分器、第一延时线、第二延时线、低互调电缆、第一合路器、第二合路器；所述第一功分器的输入端与所述第一大功率频综信号源连接，所述第一功分器的输出端分两路，第一路通过所述低互调电缆连接所述第一合路器，第二路通过所述第一延时线连接所述第一合路器，所述第一合路器的输出端连接所述第一定向耦合器的输入端；所述第二功分器的输入端与所述第二大功率频综信号源连接，所述第二功分器的输出端分两路，第一路通过所述低互调电缆连接所述第二合路器，第二路通过所述第二延时线连接所述第二合路器，所述第二合路器的输出端连接所述第二定向耦合器的输入端；

所述第一大功率频综信号源和所述第二大功率频综信号源输出的信号通过所述对消模块进行对消；

且所述第一延时线和所述第二延时线的长度满足：所述第一延时线的长度与互调频点波长的比值大于等于3.5，所述第二延时线的长度与互调频点波长的比值大于等于3.5，所述对消模块的载波功率损失小于-3dB。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无源互调测试电路与显示部分为反射式。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述无源互调测试电路与显示部分包括频率合成器、双工器、被测件、低互调负载和频谱仪；所述频率合成器的两个输入端分别与所述第一定向耦合器的输出端和所述第二定向耦合器输出端连接，所述频率合成器的输出端通过所述双工器与所述被测件连接，所述被测件的另一端连接所述低互调负载，所述双工器的第三端连接所述频谱仪。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无源互调测试电路与显示部分为辐射式。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述无源互调测试电路与显示部分包括频率合成器、双工器、被测件、屏蔽吸波室、接收探头、低PIM带通滤波器、低噪放大器和频谱仪；所述频率合成器的两个输入端分别与所述第一定向耦合器的输出端和所述第二定向耦合器输出端连接，所述频率合成器的输出端通过所述双工器与所述被测件连接，所述接收探头设置在所述被测件的另一端，所述被测件和所述接收探头设置在所述屏蔽吸波室内，所述接收探头依次与所述低PIM带通滤波器、所述低噪放大器和所述频谱仪连接。

6.一种基于对消技术的微波部件弱无源互调测试方法，其特征在于，在测试前通过引入对消模块对信号源杂散中的待测互调频率成分消除，从而实现弱无源互调测试；所述对消模块包括第一功分器、第二功分器、第一延时线、第二延时线、低互调电缆、第一合路器、第二合路器；所述第一功分器的输入端与第一大功率频综信号源连接，所述第一功分器的输出端分两路，第一路通过所述低互调电缆连接所述第一合路器，第二路通过所述第一延时线连接所述第一合路器；所述第二功分器的输入端与第二大功率频综信号源连接，所述第二功分器的输出端分两路，第一路通过所述低互调电缆连接所述第二合路器，第二路通过所述第二延时线连接所述第二合路器，具体包括以下步骤：

S1：将第一大功率频综信号源和第二大功率频综信号源输出的信号通过所述对消模块进行对消；

S2：调整所述第一延时线和所述第二延时线的长度，满足：所述第一延时线的长度与互调频点波长的比值大于等于3.5，所述第二延时线的长度与互调频点波长的比值大于等于3.5，所述对消模块的载波功率损失小于-3dB。

7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S3：对所述对消模块输出的信号进行反射式弱PIM测试或辐射式弱PIM测试。

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