CN109813965B - 基于散射参数级联的数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于散射参数级联的数据采集系统，包括依次连接的矢量网络分析仪、开关矩阵和无源器件；矢量网络分析仪获取微波射频电缆及通道路由的S2P文件，并根据级联的二端口网络的散射参数矩阵获取散射矩阵参数。本发明通过设置矢量网络分析仪、开关矩阵和无源器件的连接方式，并通过该种方式采集数据，减小了试验过程中微波射频电缆及通道路由引入的测量误差。

Description

基于散射参数级联的数据采集系统

技术领域

本发明涉及微波测量技术领域，尤其涉及一种基于散射参数级联的数据采集系统。

背景技术

随着航天技术的飞速发展，卫星有效载荷的可靠性、稳定性越来越受到航天器总体单位的重视，因此在卫星有效载荷的研制生产过程中需进行大量的试验，如高低温试验、高温老炼试验、热真空试验。

卫星有效载荷进行环境试验时，有效载荷与通信测试仪器之间需通过电缆及路由进行简单连接，但这种测试方案无法消除电缆和路由因环境变化而造成的测试误差，因此无法准确的获取有效载荷的性能特性。

发明内容

本发明提供了一种基于散射参数级联的数据采集系统，旨在解决现有有效载荷与通信测试仪器进行测试的连接方案无法消除电缆和路由因环境变化而造成的测试误差的问题。

本发明提供了一种基于散射参数级联的数据采集系统，包括依次连接的矢量网络分析仪、开关矩阵和无源器件；

所述开关矩阵包括通道路由及至少四个端口，该四个端口分别为第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；

所述矢量网络分析仪包括两个端口，该两个端口分别为第五端口和第六端口，所述第五端口与第一端口连接，所述第六端口与第二端口连接；

所述无源器件包括两个端口，该两个端口分别为第七端口和第八端口，所述第七端口与第三端口连接，所述第八端口与第四端口连接；

所述矢量网络分析仪通过获取微波射频电缆及通道路由的S2P文件，并根据级联的二端口网络的散射参数矩阵获取散射矩阵参数。

进一步地，所述矢量网络分析仪与开关矩阵组成网络一S₁，所述开关矩阵与无源器件组成网络二S₂；

所述二端口网络是指由网络一S₁和网络二S₂组成的等效二端口网络S^C2；

网络一S₁的关联矩阵为

网络二S₂的关联矩阵为

以归一化输入量a₁、a₂、a₃及a₄为自变量，以归一化输出量b₁、b₂、b₃及b₄为因变量，则所述矢量网络分析仪通过开关矩阵采集无源器件的散射矩阵为：

由此可知：

并得出：

由于开关矩阵两边的输入输出为级联关系，则

因此：

即可得到：

则

又由于网络一和网络二构成了等效二端口网络S^C2：

且

则

因此，等效二端口网络S^C2的四个散射矩阵参数为：

本发明的有益效果如下：

本发明通过设置矢量网络分析仪、开关矩阵和无源器件的连接方式，并通过该种方式采集数据，减小了试验过程中微波射频电缆及通道路由引入的测量误差。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例中的一种基于散射参数级联的数据采集系统的原理框图；

图2为本发明实施例中的二端口网络的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的说明书附图，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。

应当理解，在本发明说明书中，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。在本发明说明书及说明书附图中描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个序号，但是应该清楚了解，这些序号如11、12等，仅仅是用于区分开各个不同的名称，序号本身不代表任何的执行顺序。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

实施例

本发明实施例提供了一种基于散射参数级联的数据采集系统，如图1所示，包括依次连接的矢量网络分析仪110、开关矩阵120和无源器件130。

开关矩阵120包括通道路由及至少四个端口，该四个端口分别为第一端口、第二端口、第三端口及第四端口。

矢量网络分析仪110包括两个端口，该两个端口分别为第五端口和第六端口，第五端口与第一端口连接，第六端口与第二端口连接。

无源器件130包括两个端口，该两个端口分别为第七端口和第八端口，第七端口与第三端口连接，第八端口与第四端口连接。

矢量网络分析仪110获取微波射频电缆及通道路由的S2P文件，并根据级联的二端口网络的散射参数矩阵获取散射矩阵参数。

如图2所示，矢量网络分析仪110与开关矩阵120组成网络一S₁，开关矩阵120与无源器件130组成网络二S₂。

二端口网络是指由网络一S₁和网络二S₂组成的等效二端口网络S^C2。

网络一S₁的关联矩阵为

网络二S₂的关联矩阵为

以归一化输入量a₁、a₂、a₃及a₄为自变量，以归一化输出量b₁、b₂、b₃及b₄为因变量，则矢量网络分析仪110通过开关矩阵120采集无源器件130的散射矩阵为：

由此可知：

并得出：

由于开关矩阵120两边的输入输出为级联关系，则

因此：

即可得到：

则

又由于网络一S₁和网络二S₂构成了等效二端口网络S^C2：

且

则

又由于网络一S₁和网络二S₂构成了等效二端口网络S^C2：

且

则

因此，等效二端口网络S^C2的四个散射矩阵参数为：

为验证本发明的可行性，选取卫星有效载荷中的一种多工器进行实验，同时选取了其他两种方案对该多工器进行实验，并记录不同环境条件下的实验数据如表1所示，其中方案一是指矢量网络分析仪与多工器经电缆和路由简单连接的方案；方案二是指按照本发明连接方式的方案；方案三是指是德科技有限公司的Calpod控制器与多工器连接的方案。

表1某型多工器技术指标记录表

通过上表中的实验数据对比，本发明的数据采集系统减小了环境试验过程中测试电缆及通道路由引入的测量误差；而且矢量网络分析仪比Calpod控制器便宜得多，因此本发明的数据采集系统的成本少。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种基于散射参数级联的数据采集系统，其特征在于，包括依次连接的矢量网络分析仪、开关矩阵和无源器件；

所述开关矩阵包括通道路由及至少四个端口，该四个端口分别为第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；

所述矢量网络分析仪包括两个端口，该两个端口分别为第五端口和第六端口，所述第五端口与第一端口连接，所述第六端口与第二端口连接；

所述无源器件包括两个端口，该两个端口分别为第七端口和第八端口，所述第七端口与第三端口连接，所述第八端口与第四端口连接；

所述矢量网络分析仪获取微波射频电缆及通道路由的S2P文件，并根据级联的二端口网络的散射参数矩阵获取散射矩阵参数；

所述矢量网络分析仪与开关矩阵组成网络一S₁，所述开关矩阵与无源器件组成网络二S₂；

所述二端口网络是指由网络一S₁和网络二S₂组成的等效二端口网络S^C2；

网络一S₁的关联矩阵为

网络二S₂的关联矩阵为

以归一化输入量a₁、a₂、a₃及a₄为自变量，以归一化输出量b₁、b₂、b₃及b₄为因变量，则所述矢量网络分析仪通过开关矩阵采集无源器件的散射矩阵为：

由此可知：

并得出：

由于开关矩阵两边的输入输出为级联关系，则因此：

即可得到：

则又由于网络一和网络二构成了等效二端口网络S^C2：

且

则

因此，等效二端口网络S^C2的四个散射矩阵参数为：