CN110068784A - 在线自检及实时校正系统、方法及光波元件分析仪 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种在线自检及实时校正系统、方法及光波元件分析仪。其中，一种在线自检及实时校正系统，包括：控制器、第一光开关、第二光开关和标准光器件；所述控制器，被配置为：控制第一光开关和第二光开关均连接至标准光器件，形成光波元件分析仪内部光发射机、第一光开关、标准光器、第二光开关和光波元件分析仪内部光接收机依次相连的直通校准电路，实现光波元件分析仪的自检；当自检完成后，控制第一光开关和第二光开关均与标准光器件断开，切换连接至被测件，形成外部测试通路，实现光波元件分析仪的自检与外部测试的在线无插拔自动切换。

Description

在线自检及实时校正系统、方法及光波元件分析仪

技术领域

本公开属于光波元件分析仪领域，尤其涉及一种在线自检及实时校正系统、方法及光波元件分析仪。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

光波元件分析仪可测试光电探测器、调制激光器、光放大器等高速光电器件的幅频响应、相频响应等特性，具有3dB带宽、阻抗分析、数据存储等功能，还可精确测量光-光无源器件的损耗特性、群延时等参数。光波元件分析仪为高端精密测试仪器，在应用中要求具有稳定、可靠的技术指标及功能，而仪器在测试过程中步骤繁琐，操作技巧高，需要反复进行自身光发射机和光接收机的校准，导致测试过程中需要重新插接连接标准线缆进行校准；其次，作为高端精密测试仪器，其工作状态(指标测试精度等)的监测及校正是保障测试可靠稳定的重要前提条件。

发明人发现，光波元件分析仪作为高端精密测试仪器，在使用过程中，操作过程繁琐，对操作人员技能水平要求较高，要实现较好的测试精度，首先需要完成繁琐校准通路测试，该部分需要完成光发射机和光接收机的光测试模块的参数校准；其次，当测试参数改变后，需要取下当前被测件回路，接入校准光纤跳线，再次进行光发射机和光接收机的回路参数校准，校准完成后需要重新接入被测件，完成测试，每当改变参数时，就需要重新校准，步骤繁琐，反复校准，效率低下；最后，作为高端测试仪器，长时间使用或状态未知时，仪器自身状态参数需要校准后才能确保仪器参数测试精度，现有光波元件分析仪不具有光测试模块的自动校准或状态监测的功能，不能有效保证仪器在长时间使用的技术状态参数。

发明内容

为了解决上述问题，本公开的第一个方面提供一种在线自检及实时校正系统，其无需用户取下被测件进行外接光纤跳线进行校准，即可实现内部自检和校正，极大提高了测试效率，可保证仪器的具有长期可靠稳定的技术指标状态。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种在线自检及实时校正系统，包括：

控制器、第一光开关、第二光开关和标准光器件；

所述控制器，被配置为：

控制第一光开关和第二光开关均连接至标准光器件，形成光波元件分析仪内部光发射机、第一光开关、标准光器、第二光开关和光波元件分析仪内部光接收机依次相连的直通校准电路，实现光波元件分析仪的自检；

当自检完成后，控制第一光开关和第二光开关均与标准光器件断开，切换连接至被测件，形成外部测试通路，实现光波元件分析仪的自检与外部测试的在线无插拔自动切换。

为了解决上述问题，本公开的第二个方面提供一种在线自检及实时校正系统的校正方法，其无需用户取下被测件进行外接光纤跳线进行校准，即可实现内部自检和校正，极大提高了测试效率，可保证仪器的具有长期可靠稳定的技术指标状态。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种在线自检及实时校正系统的校正方法，包括：

第一光开关和第二光开关均连接至标准光器件，形成光波元件分析仪内部光发射机、第一光开关、标准光器、第二光开关和光波元件分析仪内部光接收机依次相连的直通校准电路，实现光波元件分析仪的自检；

当自检完成后，第一光开关和第二光开关均与标准光器件断开，切换连接至被测件，形成外部测试通路，实现光波元件分析仪的自检与外部测试的在线无插拔自动切换。

为了解决上述问题，本公开的第三个方面提供一种光波元件分析仪，其无需用户取下被测件进行外接光纤跳线进行校准，即可实现内部自检和校正，极大提高了测试效率，可保证仪器的具有长期可靠稳定的技术指标状态。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种光波元件分析仪，包括上述所述的在线自检及实时校正系统。

本公开的有益效果是：

(1)本公开通过控制第一光开关和第二光开关在标准光器件所属自检通路和外部测试通路之间进行自动切换，可实现光波元件分析仪在线自检及实时校正，无需用户取下被测件进行外接光纤跳线进行校准，仪器即可实现内部自检和校正，极大提高了测试效率；

(2)本公开可保证仪器的具有长期可靠稳定的技术指标状态，所进行的自检还可作为仪器功能完整性的自我验证，确保仪器在测试前或测试时具有可靠的性能指标，使仪器更具有智能化，让用户能更好的了解仪器性能状态。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例提供的一种光波元件分析仪的在线自检及实时校正原理图。

图2是本公开实施例提供的另一种光波元件分析仪的在线自检及实时校正原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

术语解释：

光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口的光学器件，其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作。光开关是一种光路转换器件。在光纤传输系统，光开关用于多重监视器，LAN，多光源，探测器和保护以太网的转换。在光纤测试系统，用于光纤，光纤设备测试和网络测试，光纤传感多点监测系统。

光波元件分析仪是采用集成化台式测量方案，其主要包括矢量网络分析仪和光测试模块，矢量网络分析仪作为测量的中控台，实现微波调制信号发射和接收，并进行最终的S参数分析，光测试模块主要包括光发射机和光接收机，针对测试对象不同，可实现光电器件、电光器件、光光器件等多种类型的高速光电器件频率响应测试。其原理如图1所示。

光波元件分析仪在开启测试前需要进行校准，主要针对光测试模块中光发射机和光接收机存在温度漂移、状态参数改变等影响测试精度的因素，在光电部分校准时，需要取下被测件，接入校准光纤跳线，红色虚线部分为接入的光纤跳线通路，当完成该校准后，就需要取下校准光纤跳线，接入被测件DUT，然后开始进行被测件的相关参数测试。当长时间使用后，可能机器状态发生变化或改变仪器测试参数后，将需要重新校准，取下测试通路，重新接入校准通路，校准完成后，就需要重新接入测试通路。

因此，本公开所要解决的技术问题是：

(1)针对现有光波元件分析仪中光电器件测试过程，解决仪器改变参数后，需要重新连接校准光缆，然后进行当前参数校准测试的问题；

(2)解决光波元件分析仪技术状态在线自检和实时校正的问题。

实施例1

为了解决上述问题，本实施例提供了一种在线自检及实时校正系统，其无需用户取下被测件进行外接光纤跳线进行校准，即可实现内部自检和校正，极大提高了测试效率，可保证仪器的具有长期可靠稳定的技术指标状态。

本实施例的一种在线自检及实时校正系统，如图2所示，包括：控制器、第一光开关、第二光开关和标准光器件；

所述控制器，被配置为：

控制第一光开关和第二光开关均连接至标准光器件，形成光波元件分析仪内部光发射机、第一光开关、标准光器、第二光开关和光波元件分析仪内部光接收机依次相连的直通校准电路，实现光波元件分析仪的自检；

当自检完成后，控制第一光开关和第二光开关均与标准光器件断开，切换连接至被测件，形成外部测试通路，实现光波元件分析仪的自检与外部测试的在线无插拔自动切换。

本实施例通过控制第一光开关和第二光开关在标准光器件所属自检通路和外部测试通路之间进行自动切换，可实现光波元件分析仪在线自检及实时校正，无需用户取下被测件进行外接光纤跳线进行校准，仪器即可实现内部自检和校正，极大提高了测试效率；

本实施例可保证仪器的具有长期可靠稳定的技术指标状态，所进行的自检还可作为仪器功能完整性的自我验证，确保仪器在测试前或测试时具有可靠的性能指标，使仪器更具有智能化，让用户能更好的了解仪器性能状态。

在具体实施中，标准光器件的网络参数是已知的，标准光器件为校准回路提供标准稳定已知的网络参数，作为自检与校准的参考依据。

其中，网络参数包括但不限于频率响应和群时延等。

在图1和图2中，DUT表示被测件。

其中，矢量网络分析仪主要完成宽频段微波信号源的激励发生与控制、电信号接收单元的数据与处理、网络参数(包括但不限于频率响应、群时延等) 计算及曲线绘制、与控制器进行数据交互等功能，是光波元件分析仪的控制中心；

光测试模块中主要包括光发射机、第一光开关、第二光开关、标准光器件 (网络参数已知)、控制器和光接收机；

光测试模块主要完成宽频调制光波信号发生与控制，第一光开关主要实现宽频调制光波信号至测试通路与校准通路的切换，标准光器件为校准回路提供标准稳定已知的网络参数，作为自检与校准的参考依据，第二光开关为实现外部测试通路与校准通路调制光接收信号切换。

其系统在线自检及实时校正工作线路如图2中实线回路，组成了校准通路：系统在改变参数、长时间使用等需要重新校准时，控制器将控制第一光开关和第二光开关将光路切换为标准光器件校准通路，无需将被测件DUT从光波元件分析仪的端口取下后更换为校准光纤跳线，可实现在线无插拔的自动校准，

作为一种实施方式，所述控制器，还被配置为：

在光波元件分析仪的自检过程中，比对自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线，根据这两个曲线的误差大小，判断相应网络参数是否需要重新校准。

具体地，所述控制器，还被配置为：

当自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线的误差大于预设阈值时，将自检获取的某一网络参数曲线与预存的标准光器件的相应网络参数曲线进行比对，求得的误差作为当前外部被测件的误差修正因子，以提高被测件的网络参数测试精度。

所述控制器，还被配置为：

当自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线的误差小于或等于预设阈值时，光波元件分析仪的相应网络参数不需要重新校准。

下面以频率响应参数计算为参考，标准光器件的频率响应参数已知，标准光器件的频率响应参数为R₁，第一光开关频率响应参数为R₂，第二光开关频率响应参数为R₃，光接收机频率响应为已知且稳定参数R₄；光发射机为温度敏感、输入光功率、电调制功率等多参数影响而发生变化的器件，光发射机的频率响应参数为R₅；光发射机是影响光波元件分析仪长期稳定的测试精度的主要因素, 实际校准误差也是光发射机引入，R₆为网络分析仪当前测量的频率响应数值，上述量值单位均为dB。

根据图2的系统内部校准通路，当前测量的标准光-光器件频响参数R₁’与总的测量参数R₆’关系式如下：

R₁’＝R₆’-R₂-R₃-R₄-R₅ (1)

其他光纤链路频率响应可通过光路去嵌入或忽略得到。

在计算得到当前的标准光器件频率响应R₁’，进而可计算得到与标准光器件的误差ΔR为：

ΔR＝R₁’-R₁ (2)

误差ΔR即为光接收机和光发射机引入的误差项，作为整体或光接收机的修正因子。

当完成内部校准直通，计算得到了修正因子后，需要直接把光路再次切换至外部测试光路继续进行外部被测件的网络参数测试，测试线缆为虚线，指示为外部被测件测试通路。

外部测量频率响应：

R_DUT＝R₆-R₂-R₃-R₄-R₅+ΔR (3)

通过上述公式(3)即可得到当前被测件真实的频率响应参数R_DUT。

本实施例的在线自检及实时校正系统中的两个光开关根据需要可实现外部测试光路切换为内部的电发射机-标准光光器件-光接收机的直通，然后启动仪器自检，根据当前扫描的曲线与内部存储固化的曲线进行比对分析，并可根据误差大小判断数据是否需要重新校准，同时还可提示当前机器的数据可靠性，实现仪器整机的技术指标状态的自我检验；当误差数据超过预设阈值时，可通过与标准光-光器件频率响应进行数据比对，求得误差，该误差即为仪器内部误差引起(光发射机、光接收机等内部组件)，并作为当前外部被测件的误差修正因子，提高被测件的网络参数测试精度，保证仪器的具有长期可靠稳定的技术指标状态。

本实施例的在线自检及实时校正系统的工作原理是：

仪器每次开机启动或需要校准时，启动内部发射模块，参数设置为初始校准或用户当前的参数状态，控制内部光开关切换，直接将电发射机测试信号接入至光接收机的光开关输入端，然后仪器控制光接收机端的光开关接入校准通路，此时，仪器内部的光发射机与光接收机形成了标准件的光路直通，然后启动仪器内部模块自检测试，完成多次频率响应的测试，测试结果与内部存储固化的校准曲线进行比对分析，当前测试结果与内部固化的校准曲线出现较大差距时，需要提示用户仪器当前技术状态出现较大差距，仪器将根据固化状态曲线进行数据校正，免去了重复进行光模块的校准过程；在完成自动校准后，光发射机端的光开关切换至标准测试件回路进行自动测试，进一步验证测试精度。通过以上两个过程达到了仪器开机自检、实时校正技术状态的目的。仪器内部设计了自动校准和标准测试回路，实现了仪器状态自动检测和校准，无需进行外部校准通路和被测件回路的光纤跳线的反复插拔，当用户长时间使用、状态未知、参数改变等需要重新校准时，仪器可根据需要实现在线自检和自动校正，大大提高了测试效率；仪器所进行的自检和校正方法还可保证仪器长时间具有较高的测试稳定性和精度。

具体地，在线自检及实时校正系统的工作方法，包括：

步骤1：第一光开关和第二光开关均连接至标准光器件，形成光波元件分析仪内部光发射机、第一光开关、标准光器、第二光开关和光波元件分析仪内部光接收机依次相连的直通校准电路，实现光波元件分析仪的自检。

在步骤1中，在光波元件分析仪的自检过程中，比对自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线，根据这两个曲线的误差大小，判断相应网络参数是否需要重新校准。

当自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线的误差大于预设阈值时，将自检获取的某一网络参数曲线与预存的标准光器件的相应网络参数曲线进行比对，求得的误差作为当前外部被测件的误差修正因子，以提高被测件的网络参数测试精度。

当自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线的误差小于或等于预设阈值时，光波元件分析仪的相应网络参数不需要重新校准。

步骤2：当自检完成后，第一光开关和第二光开关均与标准光器件断开，切换连接至被测件，形成外部测试通路，实现光波元件分析仪的自检与外部测试的在线无插拔自动切换。

在另一实施例中，还提供了一种光波元件分析仪，包括上述在线自检及实时校正系统。

所述光波元件分析仪，还包括：

矢量网络分析仪；所述矢量网络分析仪包括信号与数据处理单元，所述信号与数据处理单元与电发射机和电接收机分别相连，所述电发射机用于向光发射机发送电信号，所述光发射机用于将接收的电信号转化成光信号，所述电接收机用于接收光接收机发送的电信号，所述光接收机用于将接收的光信号转化成电信号发送至电接收机。

其中，矢量网络分析仪为现有结构，电发射机、电接收机、光发射机和光接收机均可采用现有结构来实现，此处不再累述。

本实施例的光波元件分析仪，可实现光波元件分析仪在线自检及实时校正，无需用户取下被测件进行外接光纤跳线进行校准，仪器即可实现内部自检和校正，极大提高了测试效率；可保证仪器的具有长期可靠稳定的技术指标状态，所进行的自检还可作为仪器功能完整性的自我验证，确保仪器在测试前或测试时具有可靠的性能指标，使仪器更具有智能化，让用户能更好的了解仪器性能状态。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在线自检及实时校正系统，其特征在于，包括：控制器、第一光开关、第二光开关和标准光器件；

所述控制器，被配置为：

控制第一光开关和第二光开关均连接至标准光器件，形成光波元件分析仪内部光发射机、第一光开关、标准光器、第二光开关和光波元件分析仪内部光接收机依次相连的直通校准电路，实现光波元件分析仪的自检；

当自检完成后，控制第一光开关和第二光开关均与标准光器件断开，切换连接至被测件，形成外部测试通路，实现光波元件分析仪的自检与外部测试的在线无插拔自动切换。

2.如权利要求1所述的一种在线自检及实时校正系统，其特征在于，所述控制器，还被配置为：

在光波元件分析仪的自检过程中，比对自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线，根据这两个曲线的误差大小，判断相应网络参数是否需要重新校准。

3.如权利要求2所述的一种在线自检及实时校正系统，其特征在于，所述控制器，还被配置为：

当自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线的误差大于预设阈值时，将自检获取的某一网络参数曲线与预存的标准光器件的相应网络参数曲线进行比对，求得的误差作为当前外部被测件的误差修正因子，以提高被测件的网络参数测试精度。

4.如权利要求2所述的一种在线自检及实时校正系统，其特征在于，所述控制器，还被配置为：

当自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线的误差小于或等于预设阈值时，光波元件分析仪的相应网络参数不需要重新校准。

5.一种如权利要求1所述的在线自检及实时校正系统的工作方法，其特征在于，包括：

第一光开关和第二光开关均连接至标准光器件，形成光波元件分析仪内部光发射机、第一光开关、标准光器、第二光开关和光波元件分析仪内部光接收机依次相连的直通校准电路，实现光波元件分析仪的自检；

当自检完成后，第一光开关和第二光开关均与标准光器件断开，切换连接至被测件，形成外部测试通路，实现光波元件分析仪的自检与外部测试的在线无插拔自动切换。

6.如权利要求5所述的在线自检及实时校正系统的工作方法，其特征在于，在光波元件分析仪的自检过程中，比对自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线，根据这两个曲线的误差大小，判断相应网络参数是否需要重新校准。

7.如权利要求6所述的在线自检及实时校正系统的工作方法，其特征在于，当自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线的误差大于预设阈值时，将自检获取的某一网络参数曲线与预存的标准光器件的相应网络参数曲线进行比对，求得的误差作为当前外部被测件的误差修正因子，以提高被测件的网络参数测试精度。

8.如权利要求6所述的在线自检及实时校正系统的工作方法，其特征在于，当自检获取的某一网络参数曲线与内部存储固化的相应网络参数曲线的误差小于或等于预设阈值时，光波元件分析仪的相应网络参数不需要重新校准。

9.一种光波元件分析仪，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的在线自检及实时校正系统。

10.如权利要求9所述的一种光波元件分析仪，其特征在于，所述光波元件分析仪，还包括：

矢量网络分析仪；所述矢量网络分析仪包括信号与数据处理单元，所述信号与数据处理单元与电发射机和电接收机分别相连，所述电发射机用于向光发射机发送电信号，所述光发射机用于将接收的电信号转化成光信号，所述电接收机用于接收光接收机发送的电信号，所述光接收机用于将接收的光信号转化成电信号发送至电接收机。