CN110646693A - 一种100base-tx设备的测试设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种100BASE‑TX设备的测试设备，该设备包括：控制器，以及分别与控制器连接的信号切换电路和自动校准电路；其中，控制器用于控制信号切换电路进行信号电路切换，以及控制自动校准电路进行回波损耗测试；信号切换电路与被测试的100BASE‑TX设备以及各个功能测试设备连接，用于切换被测试的100BASE‑TX设备与各个功能测试设备之间的连接线路，以便实现对被测试的100BASE‑TX设备的各项功能测试；在进行回波损耗测试时，自动校准电路通过第一100BASE‑TX网线与所述信号切换电路连接。该测试设备可以实现对100BASE‑TX设备的自动测试。

Description

一种100BASE-TX设备的测试设备
技术领域
本发明涉及100BASE-TX设备测试技术领域，尤其涉及一种100BASE-TX设备的测试设备。
背景技术
当前对于100BASE-TX设备的测试通常是借助转接测试板卡实现。转接测试板卡具有不同的功能测试接口，在对100BASE-TX设备的各项功能进行测试时，需要根据待测试项，手动地将100BASE-TX设备插接到转接测试板卡的相应的功能测试接口，以便实现对100BASE-TX设备的相应功能测试。
上述基于转接测试板卡的100BASE-TX设备测试过程需要用户频繁地执行100BASE-TX设备的插接操作，其测试过程繁琐，用户工作量大。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷和不足，本发明提出一种100BASE-TX设备的测试设备，可以实现对100BASE-TX设备的自动测试。
一种100BASE-TX设备的测试设备，包括：
控制器，以及分别与所述控制器连接的信号切换电路和自动校准电路；
其中，所述控制器用于控制所述信号切换电路进行信号电路切换，以及控制所述自动校准电路进行回波损耗测试；
所述信号切换电路与被测试的100BASE-TX设备以及各个功能测试设备连接，用于切换所述被测试的100BASE-TX设备与所述各个功能测试设备之间的连接线路，以便实现对所述被测试的100BASE-TX设备的各项功能测试；其中，所述各个功能测试设备包括矢量网络分析仪、示波器和测试电脑；
在进行所述回波损耗测试时，所述自动校准电路通过第一100BASE-TX网线与所述信号切换电路连接。
可选的，所述信号切换电路，包括：
第一数量的邻接器以及第二数量的切换开关；
其中，所述第一数量的邻接器分别用于连接所述各个功能测试设备以及所述被测试的100BASE-TX设备；
所述第一数量的邻接器之间通过所述第二数量的切换开关连接，所述第二数量的切换开关分别用于对各个邻接器之间的连接线路进行切换。
可选的，所述第一数量的邻接器，包括：
第一邻接器，用于连接所述矢量网络分析仪；
第二邻接器，所述第二邻接器为差分邻接器，用于连接所述示波器；
第三邻接器，用于连接被测试的100BASE-TX设备，所述被测试的100BASE-TX设备包括第二100BASE-TX网线和被测设备IUT；
第四邻接器，用于连接第一100BASE-TX网线，并且该100BASE-TX网线可与所述自动校准电路连接；
第五邻接器，用于连接测试电脑。
可选的，所述第二数量的切换开关，包括六个切换开关；
其中，第一切换开关的输入端通过耦合器与所述第一邻接器连接；所述耦合器用于对线路平衡关系进行转换控制；
所述第一切换开关的第一输出端与第二切换开关的输入端连接，所述第一切换开关的第二输出端与第三切换开关的输入端连接；
所述第二切换开关的第一输出端分别与第四切换开关的输入端和第二邻接器连接，所述第二切换开关的第二输出端与第五切换开关的输入端连接；
所述第三切换开关的第一输出端与所述第三邻接器连接，所述第三切换开关的第二输出端与所述第四邻接器连接；
所述第四切换开关的输出端与阻抗匹配电路连接；
所述第五切换开关的第一输出端与所述第三邻接器连接，所述第五切换开关的第二输出端与所述第四邻接器连接；
第六切换开关的输入端与所述第五邻接器连接，所述第六切换开关的输出端与所述第三切换开关的输入端连接。
可选的，所述耦合器与所述第一邻接器之间通过50欧姆阻抗线连接，并且所述阻抗线的长度小于所传输的最大频率信号的波长的五分之一；
所述耦合器与所述第一切换开关之间的连接线，以及各个切换开关和各个邻接器之间的连接线均为阻抗为100欧姆的差分线。
可选的，所述第一切换开关和所述第二切换开关之间的差分线、所述第二切换开关和所述第五切换开关之间的差分线，以及所述第五切换开关和所述第三邻接器之间的差分线的长度之和等于第一长度值；
所述第一切换开关和所述第二切换开关之间的差分线、所述第二切换开关和所述第五切换开关之间的差分线，以及所述第五切换开关和所述第四邻接器之间的差分线的长度之和等于所述第一长度值；
所述第一切换开关和所述第三切换开关之间的差分线，以及所述第三切换开关和所述第三邻接器之间的差分线的长度之和等于所述第一长度值；
所述第一切换开关和所述第三切换开关之间的差分线，以及所述第三切换开关和所述第四邻接器之间的差分线的长度之和等于所述第一长度值。
可选的，所述自动校准电路，包括：
第六邻接器、第七切换开关、第八切换开关、第九切换开关和第十切换开关；
其中，所述第六邻接器通过第一连接线路和第二连接线路分别与所述第七切换开关的两个输入端连接，用于通过第一100BASE-TX网线与所述信号切换电路连接；
所述第七切换开关的输出端与所述第八切换开关的输入端连接；
所述第八切换开关的两个输出端分别与第九切换开关的输入端和第十切换开关的输入端连接；
所述第九切换开关的第一输出端和第二输出端分别与所述矢量网络分析仪连接；
所述第十切换开关的输出端与阻抗匹配电路连接。
可选的，所述第一连接线路与所述第二连接线路均为差分线，并且所述第一连接线路的长度等于所述第二连接线路的长度；
所述第八切换开关与所述第九切换开关之间的连接线路，以及所述第八切换开关与所述第十切换开关之间的连接线路均为差分线，并且其长度相等。
可选的，所述控制器还用于：
对所述信号切换电路连接的矢量网络分析仪中的单端口反射参数进行校正。
可选的，所述控制器对所述信号切换电路连接的矢量网络分析仪中的单端口反射参数进行校正时，具体用于：
根据多端口矢量网络分析仪的误差模型，确定单端口矢量网络分析仪的误差模型；
根据所述单端口矢量网络分析仪的误差模型、实测的回波损耗曲线以及测试数据，对所述矢量网络分析仪的实测反射参数进行校正。
本发明提出的100BASE-TX设备的测试设备，通过控制器对测试设备进行总体控制，通过信号切换电路和自动校准电路可以实现被测试的100BASE-TX设备与各个功能测试设备之间的切换连接，以及实现线路校准，使100BASE-TX设备自动连接不同的功能测试设备，实现对100BASE-TX设备的自动化功能测试。该测试设备可以完全摆脱100BASE-TX设备测试对人工的依赖，实现100BASE-TX设备测试的自动化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种100BASE-TX设备的测试设备的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的100BASE-TX设备的测试设备中的信号切换电路的电路结构图；
图3是本发明实施例提供的100BASE-TX设备的测试设备中的自动校准电路的电路结构图；
图4是本发明实施例提供的阻抗匹配电路的电路图；
图5是本发明实施例提供的100BASE-TX设备的测试设备的电路结构图；
图6是本发明实施例提供的回波损耗测试曲线对比示意图；
图7是本发明实施例提供的前向误差模型示意图；
图8是本发明实施例提供的反向误差模型示意图；
图9是本发明实施例提供的单端口误差模型示意图；
图10是由本发明实施例提供的前向误差模型得到的Sm11的信号流图示意图；
图11是由本发明实施例提供的单端口误差模型得到的Sm11的信号流图示意图；
图12是本发明实施例提供的阻抗匹配曲线示意图；
图13是本发明实施例提供的100BASE-TX设备的测试设备的回波损耗测试曲线与手动测试的回波损耗测试曲线对比示意图。
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。
本发明实施例提出一种100BASE-TX设备的测试设备，参见图1所示，该测试设备包括：
控制器1，以及分别与所述控制器1连接的信号切换电路2和自动校准电路3；
其中，所述控制器1用于控制所述信号切换电路进行信号电路切换，以及控制所述自动校准电路进行回波损耗测试；
具体的，控制器1作为上述的100BASE-TX设备的测试设备的总体控制器件，主要执行对信号切换电路2和自动校准电路3的工作控制，具体包括：控制信号切换电路2进行信号电路的切换，以及控制自动校准电路3进行回波损耗测试，以及进行测试线路自动校准。
所述信号切换电路2与被测试的100BASE-TX设备以及各个功能测试设备连接，用于切换所述被测试的100BASE-TX设备与所述各个功能测试设备之间的连接线路，以便实现对所述被测试的100BASE-TX设备的各项功能测试，例如输出电压范围/对称性测试、过冲测试、上升/下降时间/对称性测试、占空比失真测试、传输抖动测试、模板测试、回波损耗测试等；其中，所述各个功能测试设备包括矢量网络分析仪、示波器和测试电脑；
上述的被测试的100BASE-TX设备包括被测设备IUT(Implement Under Test)以及该被测设备IUT与信号切换电路之间连接的第二100BASE-TX网线。
具体的，信号切换电路2通过外设的各个接口分别连接被测试的100BASE-TX设备以及各个功能测试设备，信号切换电路2通过调整内部的切换开关的开关状态，实现各个外设接口之间的线路连接关系，从而实现各个外设接口连接的100BASE-TX设备以及各个功能测试设备之间的连接切换。
并且，信号切换电路2根据待测试项，例如100BASE-TX设备待测试的功能项目，调整内部的切换开关的状态，实现100BASE-TX设备与相应的功能测试设备连接，从而实现对100BASE-TX设备的相应功能的测试。
作为一种示例性的实现方式，本发明实施例在上述控制器1内部预置线路切换控制程序，当该程序运行时，控制器1按照设定顺序向信号切换电路2发送切换控制信号，控制信号切换电路2对内部的切换开关进行控制，从而实现被测试的100BASE-TX设备与各个功能测试设备的连接，以及实现对100BASE-TX设备的相应功能测试。
通过上述线路切换控制程序的运行，在控制器1的控制下，信号切换电路2自动完成100BASE-TX设备与各个功能测试设备的切换连接，从而实现对100BASE-TX设备各项功能测试。
所述自动校准电路可通过第一100BASE-TX网线与所述信号切换电路连接，用于执行对所述被测试的100BASE-TX设备的回波损耗测试。
具体的，自动校准电路3通过第一100BASE-TX网线与上述的信号切换电路2连接，可以通过该100BASE-TX网线以及信号切换电路2，连接信号切换电路2的接口所连接的各个功能测试设备。
当需要对100BASE-TX设备进行回波损耗测试时，先利用自动校准电路进行线路校准，校准的过程与现有手动校准过程一致，依靠控制器对校准电路元件进行切换，从而实现自动校准过程。完成校准后通过信号切换电路2使自动校准电路3与信号切换电路2连接的被测设备IUT(Implement Under Test)连接进行回波损耗测试。
通过上述介绍可见，本发明实施例提出的100BASE-TX设备的测试设备，通过控制器对测试设备进行总体控制，通过信号切换电路和自动校准电路可以实现被测试的100BASE-TX设备与各个功能测试设备之间的切换连接，以及实现线路校准，使100BASE-TX设备自动连接不同的功能测试设备，实现对100BASE-TX设备的自动化功能测试。该测试设备可以完全摆脱100BASE-TX设备测试对人工的依赖，实现100BASE-TX设备测试的自动化。
在本发明另一实施例中公开了上述信号切换电路2的具体结构，参见图2所示，该信号切换电路2包括：
第一数量的邻接器以及第二数量的切换开关；
其中，所述第一数量的邻接器分别用于连接各个功能测试设备以及被测试的100BASE-TX设备；
所述第一数量的邻接器之间通过所述第二数量的切换开关连接，所述第二数量的切换开关分别用于对各个邻接器之间的连接线路进行切换。
具体的，上述第一数量和第二数量在实际中可以是根据实际需求灵活设定的数量值。
参见图2，上述的邻接器作为信号切换电路2的外露接口，用于连接各个功能测试设备以及被测试的100BASE-TX设备。在此基础上，信号切换电路2所连接的各个功能测试设备和100BASE-TX设备之间的连接关系的切换，则通过信号切换电路2内部的各个切换开关实现。信号切换电路2内部各个切换开关的开关配合可以实现对信号切换电路2的各个邻接器之间的连接关系进行切换，也就是实现了对信号切换电路2连接的各个功能测试设备和100BASE-TX设备之间的连接关系进行切换。
作为一种示例性的实现方式，如图2所示，所述第一数量的邻接器，包括：
第一邻接器211，该第一邻接器211为N型接头邻接器，用于连接矢量网络分析仪；
第二邻接器212，所述第二邻接器212为CJT-T-P-HH-RA-BH1差分表笔的差分邻接器，用于连接示波器；
第三邻接器213，该第三邻接器213为RJ45型邻接器，用于连接被测试的100BASE-TX设备，该被测试的100BASE-TX设备包括被测试的第二100BASE-TX网线以及被测设备IUT；
第四邻接器214，该第四邻接器214为RJ45型邻接器，用于连接第一100BASE-TX网线，并且该100BASE-TX网线可与所述自动校准电路连接；
第五邻接器215，该第五邻接器215为RJ45型邻接器，用于连接测试电脑。
所述第二数量的切换开关，包括六个切换开关；
其中，第一切换开关221的输入端通过耦合器与所述第一邻接器211连接；所述耦合器用于对线路平衡关系进行转换控制；
所述第一切换开关221的第一输出端与第二切换开关222的输入端连接，所述第一切换开关221的第二输出端与第三切换开关223的输入端连接；
所述第二切换开关222的第一输出端分别与第四切换开关224的输入端和第二邻接器212连接，所述第二切换开关222的第二输出端与第五切换开关225的输入端连接；
所述第三切换开关223的第一输出端与所述第三邻接器213连接，所述第三切换开关223的第二输出端与所述第四邻接器214连接；
所述第四切换开关224的输出端与阻抗匹配电路连接，该阻抗匹配电路的阻抗为100欧姆；
所述第五切换开关225的第一输出端与所述第三邻接器213连接，所述第五切换开关225的第二输出端与所述第四邻接器214连接；
第六切换开关226的输入端与所述第五邻接器215连接，所述第六切换开关226的输出端与所述第三切换开关223的输入端连接。
上述各个切换开关为单刀双掷开关，每个切换开关均有三个连接端，三个连接端根据信号流动方向分为输入端和输出端。基于本发明上述对各个切换开关和邻接器的线路连接设置，该信号切换电路2可以实现测试仪器、被测试的100BASE-TX设备和各功能测试设备之间的自动连接。
进一步的，该信号切换电路2作为测试件，其对测试结果的干扰应当达到最小。为了降低该信号切换电路2对测试结果的干扰，本发明实施例对信号切换电路2中的各连接线的长度进行设置，为便于表述，本发明实施例对信号切换电路中的各连接线以数字进行标号区分。
本发明实施例对信号切换电路2中的连接线的长度设置具体包括：图2所示的信号切换电路2中的耦合器与第一邻接器之间通过50欧姆阻抗线连接(即图中1号线为50欧姆阻抗线)，并且该阻抗线的长度小于所传输的最大频率信号的波长的五分之一。例如，假设所传输的信号频率最大为80MHz，则根据信号频率与波长的关系，该信号的波长为3.75m，根据本发明实施例设计，该阻抗线的长度小于该信号波长的五分之一，即小于0.75m。
除此之外，该耦合器与第一切换开关221之间的连接线，以及各个切换开关和各个邻接器之间的连接线均为阻抗为100欧姆的差分线，布线为微带差分线。
并且，本发明实施例还设定，所述第一切换开关221和所述第二切换开关222之间的差分线(3号连接线)、所述第二切换开关222和所述第五切换开关225之间的差分线(5号连接线)，以及所述第五切换开关225和所述第三邻接器213之间的差分线(7号连接线)的长度之和等于第一长度值；
所述第一切换开关221和所述第二切换开关222之间的差分线(3号连接线)、所述第二切换开关222和所述第五切换开关225之间的差分线(5号连接线)，以及所述第五切换开关225和所述第四邻接器214之间的差分线(9号连接线)的长度之和等于所述第一长度值；
所述第一切换开关221和所述第三切换开关223之间的差分线(4号连接线)，以及所述第三切换开关223和所述第三邻接器213之间的差分线(8号连接线)的长度之和等于所述第一长度值；
所述第一切换开关221和所述第三切换开关223之间的差分线(4号连接线)，以及所述第三切换开关223和所述第四邻接器214之间的差分线(10号连接线)的长度之和等于所述第一长度值。
由于上述的第一长度值为同一长度值，因此可以理解，本发明实施例实际上是设定了RF3+RF5+RF7＝RF3+RF5+RF9＝RF4+RF8＝RF4+RF10，其中RF代表差分线的线长，例如RF3表示标号为3的差分线的线长。
同时，本发明实施例还设置上述的信号切换电路结构在水平方向镜像对称，也就是信号切换电路的左右两部分关于Y轴镜像对称。具体的，在信号切换电路内部的左右两部分结构中的邻接器、切换开关和连接线等，均关于Y轴镜像对称，Y轴为耦合器中心所在的轴线，如图2所示。
基于上述对于信号切换电路内部的差分线长度设置以及镜像对称结构设置，该信号切换电路2对测试结果的干扰达到最小，尤其是对抖动测试、占空比失真测试和高速信号测试的干扰极小，可以保证测试准确度。
示例性的，参见图3所示，本发明实施例提出的100BASE-TX设备的测试设备的自动校准电路3，包括：
第六邻接器316、第七切换开关327、第八切换开关328、第九切换开关329和第十切换开关320；
其中，上述第六邻接器316通过第一连接线路21和第二连接线路22分别与第七切换开关327的两个输入端连接，该第六邻接器316作为自动校准电路3的外设接口，通过第一100BASE-TX网线与信号切换电路2连接，具体是与信号切换电路2的第四邻接器214连接。
第七切换开关327的输出端与第八切换开关328的输入端连接；
第八切换开关328的两个输出端分别与第九切换开关329的输入端和第十切换开关320的输入端连接；
第九切换开关329的第一输出端和第二输出端分别与矢量网络分析仪连接，第十切换开关320的两个输出端之一与阻抗匹配电路连接，其中，该阻抗匹配电路的阻抗为100欧姆，其电路结构如图4所示。
为了降低自动校准电路3自身电路对测试结果的干扰，本发明实施例对自动校准电路3内部的连接线路的长度进行设置，为便于表述，本发明实施例对自动校准电路3内部各连接线路以数字标号进行区分表示。
具体的，本发明实施例设定，上述第一连接线路(标号21的连接线)和上述第二连接线路(标号22的连接线)均为差分线，并且第一连接线路的长度等于第二连接线路的长度。
上述第八切换开关与所述第九切换开关之间的连接线路(标号为24的连接线)，以及所述第八切换开关与所述第十切换开关之间的连接线路(标号为25的连接线路)均为差分线，并且其长度相等。
也就是，本发明实施例设定RF21＝RF22，RF24＝RF25，并且，本发明实施例设定这两组差分线呈镜像设置，即自动校准电路3内部各切换开关按照图3所述呈镜像设置。
基于本发明实施例对上述信号切换电路2和自动校准电路3的组成结构和线路设置，本发明实施例提出的100BASE-TX设备的测试设备的具体结构可参见图5所示。该测试设备的信号切换电路2可固定连接各个功能测试设备以及被测试的100BASE-TX设备IUT，通过信号切换电路2和自动校准电路3内部的切换开关动作，可以实现被测试的100BASE-TX设备与各个功能测试设备的连接，进而实现自动切换对100BASE-TX设备的各项功能测试。
具体的，对100BASE-TX设备的各测试项以及对各测试项的性能要求如表1所示：
表1
利用本发明实施例提出的上述测试设备，可以实现对100BASE-TX设备的上述各项功能的性能测试。
在对100BASE-TX设备进行测试时，一般要求测试精度如表2所示：
表2
其中，表2中的标准值代表手动测试值。即，针对自动化的100BASE-TX设备测试，其测试精度相对于手动测试应该符合表2所示的精度要求，只有达到表2所示精度要求的自动测试方法才能代替手动测试。
基于上述要求，本发明实施例对所提出的100BASE-TX设备的测试设备对100BASE-TX设备的测试精度进行测评，得到其测试精度测评结果如下：
1)示波器性能测试方面：
经过实际测试对比，本发明实施例提出的100BASE-TX设备的测试设备和常见的R&S、keysight的手动测试设备在示波器性能测试方面相差无几，部分性能甚至优于手动测试设备的性能。测试结果如表3所示：
表3
2)回波损耗测试方面，使用矢量网络分析仪进行测试，其测试结果如图6所示，其中，图中三条曲线分别为手动回波损耗测试曲线、利用本发明提出的测试设备进行自动回波损耗测试的曲线，以及参考回波损耗测试曲线，图中的参考值根据IEC标准确定。
通过图6所示曲线可以看出，利用本发明提出的100BASE-TX设备的测试设备得到的回波损耗测试曲线在低频段较手动测试的曲线有较大差距，为保证测试结果的一致性，本发明实施例在所提出的100BASE-TX设备的测试设备的自动校准电路的源端，即图3和图5所示的自动校准电路的“match”或“100Ω”处，增加阻抗匹配电路，该阻抗匹配电路是根据对100BASE-TX网线的测试电路阻抗需求，基于常规的阻抗匹配电路设计方法设计的，其电路结构如图4所示。
经过上述对比测评及处理，本发明实施例提出的100BASE-TX设备的测试设备可以实现对100BASE-TX设备的各项功能测试，并且可以自动切换执行对100BASE-TX设备的各项测试。而且，本发明实施例提出的100BASE-TX设备的测试设备对100BASE-TX设备的测试精度，与手动测试的精度相当，可以实现对100BASE-TX设备的准确测试。
进一步的，作为一种示例性的处理方式，本发明另一实施例还提出，由上述100BASE-TX设备的测试设备的控制器1对信号切换电路连接的矢量网络分析仪中的单端口反射参数进行校正。
控制器1对信号切换电路连接的矢量网络分析仪中的单端口反射参数进行校正的处理过程包括：
首先根据多端口矢量网络分析仪的误差模型，确定单端口矢量网络分析仪的误差模型；
然后根据所述单端口矢量网络分析仪的误差模型、测试数据以及基于ZNC-DG8内部算法校正后的数据，对所述矢量网络分析仪的实测反射参数进行校正。
具体的，矢量网络分析仪中的S参数(反射参数)的系统误差修正已经应用了十余年，常用的误差模型为3端口矢量网络分析仪的12项误差模型和4端口矢量网络分析仪的8项误差模型。在现代矢量网络分析仪中，这两种模型都会用到，两者之间的转换也很简单。另外使用12项误差模型和8项误差模型均可以推导出单端口误差模型，因此下面本发明实施例仅介绍12项误差模型，以及由12项误差模型导出单端口误差模型。
1、上述的单端口矢量网络分析仪的误差模型推导过程为：
a)12项误差模型
12项误差模型实际上由2个6项误差模型构成：包括一个前向误差模型和一个反向误差模型。
这三个模型都需要使用一个三同步或者相位一致的接收机，其中包括1个入射波接收机和2个散射波接收机。其中假定负载端口的输入波为零，则上述的前向误差模型和反向误差模型分别如图7和图8所示。
其中，Sa11、Sa21、Sa12、Sa22为待测器件的理论S参数。
Sm11、Sm21、Sm12、Sm22为使用矢量网络分析仪测得的待测器件的理论S参数。
方向性误差(EDF、EDR)：当待测件是匹配负载(即S11＝0)时，反射系数的测量值也不为零，原因在于：a)测试通道定向耦合器的有限方向性引起的误差；b)接收机中参考通道至测试通道的泄露信号引起的误差。这两种误差统称为方向性误差，一般的泄漏项在80dB以上，而同轴定向耦合器的方向性一般不优于40dB，所以测试通道定向耦合器对方向性误差影响最大，它的方向性越差，误差EDF的数值越大。
反向跟踪误差(ERF、ERR):如果定向耦合器耦合臂的幅度和相位的频率响应不跟踪，或接收机的两个通道不跟踪，则频率改变时反射测量数据会出现明显的起伏。由这个起伏引起的误差称为反向跟踪误差。
等效源失配误差(ESF、ESR)：由测试装置端口不完全匹配(包括信号源失配)而多次反射引起的误差，称为等效源失配误差。
串话误差(EXF、EXR)：在测试装置端口T1和T2平面上分别接入匹配负载，若在接收机上仍测出某一传输信号，称为该系统的串话误差。
正向跟踪误差(ETF、ETF)：如果输出振幅和两条通道的电长度随频率变化，而又不能跟踪，在传输测量中将出现明显波纹，称为正向跟踪误差。
负载失配误差(ELF、ELR)：由测量装置的未激励端口不匹配而多次反射引起的误差，称为负载失配误差。
以上这些误差均以S参数的方式表示。
b)单端口误差模型
由于本发明实施例提出的100BASE-TX设备的测试设备的直通端口和反射端口并不在同一设备中(如图5所示的IUT和A-RJ45、B-RJ45和D-RJ45)，没法做到同相，因此无法测出直通参数(S21,S12)的相角。又由于本发明实施例仅需要测量被测网线的反射参数S11，因此，将被测工件简化成单端口网络，对应的单端口误差模型如图9所示，其中的误差项也被简化成三项：EDF、ESF和ERF。
c)两种误差模型比较
由图7所示的前向误差模型可以得到Sm11(当为单端口误差模型时，反射参数为一个Sm11)的信号流图如图10所示。
根据梅森公式可以推导出12项误差模型下的Sm11计算公式为：
Figure BDA0002216877110000161
由图9所示的单端口误差模型可以得到Sm11的信号流图如图11所示。
根据梅森公式可以推导出单端口3项误差模型下的Sm11计算公式为：
Figure BDA0002216877110000162
比较12项误差模型与单端口误差模型可知，令ELF为0，即可以由12项误差模型导出单端口误差模型。由定义可知ELF为负载失配误差，即远端不匹配导致的误差，这个误差可以通过设计过程中尽可能调整远端的端接电阻，增加匹配度来消除，即实现将12项误差模型转换为单端口误差模型。
2、单端口矢量网络分析仪的误差校正
由上述内容可知，单端口3项误差模型下的Sm11计算公式为：
Figure BDA0002216877110000163
其中，Sm11为单端口实测的反射参数，Sa11为矢量网络分析仪测试得到的单端口反射参数。
那么，假设存在三个标准件：开路、短路、负载，并且已知这三个标准件的真实参数系数分别为ΓaO、ΓaS、ΓaL，而通过待校正的矢量网络分析仪测得这三个标准件的反射系数分别为ΓmO、ΓmS、ΓmL。
由真实反射系数与实测反射系数之间的公式，可以列写方程组：
Figure BDA0002216877110000171
Figure BDA0002216877110000172
Figure BDA0002216877110000173
上式写成矩阵形式即为：
Figure BDA0002216877110000175
解这个矩阵即可以解出EDF、ERF、ESF这三个误差值。
校正时，仅需要将实测的曲线(实测的回波损耗曲线，该曲线各个点的取值即为上述实测的反射参数Sm11的值)代入如下计算公式：
即可以得到校正后的反射参数Sa11。也就是，仅需要得到EDF、ERF、ESF的值及实测曲线Sm11，即可对矢量网络分析仪的实际测试得到的反射参数进行校正，消除因自动测试设备本身带来的误差。
下面结合具体的校正实例说明如何获取EDF、ERF、ESF。
将通过常用的R&S公司的ZNC-DG8矢量网络分析仪对开路、短路、负载这三种测试件的测试结果与标准件之间的测试结果进行比较，结合常用的误差计算公式计算不同频率下的ESF、ERF、EDF，在实际测试环境中，将ESF、ERF、EDF和实际测试曲线代入公式(1)，即可计算得到校正后的反射参数。
本发明实施例使用ZNC-DG8分别在开启和关闭内部校正之后对一根RJ45转M12网线进行测试，得到两组测试结果：原始数据，和使用ZNC-DG8内部算法校正后的数据。
然后，使用本发明实施例提出的上述单端口矢量网络分析仪的反射参数校正方法，对上述的原始数据进行校正，并将校正结果与使用ZNC-DG8内部算法校正后的数据进行比较。
经过实际比较发现，使用ZNC-DG8自带校正算法校正后的数据与本发明实施例提出的校正方法校正后的数据在低于100Mhz时存在0.5dB左右的误差，该误差是由于电路设计本身所带来的，在算法中可予以消除。
经过上述的误差校正，结合本发明实施例在电路上的校正，上述100BASE-TX设备的测试设备的匹配效果如图12所示。图示中自动校准无线无限逼近手动校准曲线，且呈螺旋的方式逼近50欧姆原点，50欧姆为理想的校准原点，从图中看，本发明实施例提出的100BASE-TX设备的测试设备及误差校正方法能是的测试结果优于手动测试。
基于上述的电路校正和误差校正，本发明实施例提出的100BASE-TX设备的测试设备的回波损耗测试曲线与手动测试的回波损耗测试曲线对比如图13所示。
另外，考虑到回波损耗值和反射系数之间的关系呈对数关系：反射系数
Figure BDA0002216877110000181
回波损耗RL＝-20log10ρ，随着反射系数的增加，回波损耗的差距越来越小，即反射系数越小的情况下，回波损耗值波动越大，在回波损耗值小于30dB的情况下，测试曲线波动较大是系统测试误差引起的，属于允许的系统误差。
因此，本发明实施例提出的100BASE-TX设备的测试设备的测试精度，尤其是回波损耗测试精度与手动测试精度相当，可以用于对100BASE-TX设备的自动化测试。
对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本发明各实施例种装置及终端中的模块和子模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件单元，或者二者的结合来实施。软件单元可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种100BASE-TX设备的测试设备，其特征在于，包括：
控制器，以及分别与所述控制器连接的信号切换电路和自动校准电路；
其中，所述控制器用于控制所述信号切换电路进行信号电路切换，以及控制所述自动校准电路进行回波损耗测试；
所述信号切换电路与被测试的100BASE-TX设备以及各个功能测试设备连接，用于切换所述被测试的100BASE-TX设备与所述各个功能测试设备之间的连接线路，以便实现对所述被测试的100BASE-TX设备的各项功能测试；其中，所述各个功能测试设备包括矢量网络分析仪、示波器和测试电脑；
在进行所述回波损耗测试时，所述自动校准电路通过第一100BASE-TX网线与所述信号切换电路连接。
2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述信号切换电路，包括：
第一数量的邻接器以及第二数量的切换开关；
其中，所述第一数量的邻接器分别用于连接所述各个功能测试设备以及所述被测试的100BASE-TX设备；
所述第一数量的邻接器之间通过所述第二数量的切换开关连接，所述第二数量的切换开关分别用于对各个邻接器之间的连接线路进行切换。
3.根据权利要求2所述的测试设备，其特征在于，所述第一数量的邻接器，包括：
第一邻接器，用于连接所述矢量网络分析仪；
第二邻接器，所述第二邻接器为差分邻接器，用于连接所述示波器；
第三邻接器，用于连接所述被测试的100BASE-TX设备，所述被测试的100BASE-TX设备包括第二100BASE-TX网线和被测设备IUT；
第四邻接器，用于连接所述第一100BASE-TX网线，并且该100BASE-TX网线可与所述自动校准电路连接；
第五邻接器，用于连接所述测试电脑。
4.根据权利要求3所述的测试设备，其特征在于，所述第二数量的切换开关，包括六个切换开关；
其中，第一切换开关的输入端通过耦合器与所述第一邻接器连接；所述耦合器用于对线路平衡关系进行转换控制；
所述第一切换开关的第一输出端与第二切换开关的输入端连接，所述第一切换开关的第二输出端与第三切换开关的输入端连接；
所述第二切换开关的第一输出端分别与第四切换开关的输入端和第二邻接器连接，所述第二切换开关的第二输出端与第五切换开关的输入端连接；
所述第三切换开关的第一输出端与所述第三邻接器连接，所述第三切换开关的第二输出端与所述第四邻接器连接；
所述第四切换开关的输出端与阻抗匹配电路连接；
所述第五切换开关的第一输出端与所述第三邻接器连接，所述第五切换开关的第二输出端与所述第四邻接器连接；
第六切换开关的输入端与所述第五邻接器连接，所述第六切换开关的输出端与所述第三切换开关的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的测试设备，其特征在于，所述耦合器与所述第一邻接器之间通过50欧姆阻抗线连接，并且所述阻抗线的长度小于所传输的最大频率信号的波长的五分之一；
所述耦合器与所述第一切换开关之间的连接线，以及各个切换开关和各个邻接器之间的连接线均为阻抗为100欧姆的差分线。
6.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述第一切换开关和所述第二切换开关之间的差分线、所述第二切换开关和所述第五切换开关之间的差分线，以及所述第五切换开关和所述第三邻接器之间的差分线的长度之和等于第一长度值；
所述第一切换开关和所述第二切换开关之间的差分线、所述第二切换开关和所述第五切换开关之间的差分线，以及所述第五切换开关和所述第四邻接器之间的差分线的长度之和等于所述第一长度值；
所述第一切换开关和所述第三切换开关之间的差分线，以及所述第三切换开关和所述第三邻接器之间的差分线的长度之和等于所述第一长度值；
所述第一切换开关和所述第三切换开关之间的差分线，以及所述第三切换开关和所述第四邻接器之间的差分线的长度之和等于所述第一长度值。
7.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述自动校准电路，包括：
第六邻接器、第七切换开关、第八切换开关、第九切换开关和第十切换开关；
其中，所述第六邻接器通过第一连接线路和第二连接线路分别与所述第七切换开关的两个输入端连接，用于通过所述第一100BASE-TX网线与所述信号切换电路连接；
所述第七切换开关的输出端与所述第八切换开关的输入端连接；
所述第八切换开关的两个输出端分别与第九切换开关的输入端和第十切换开关的输入端连接；
所述第九切换开关的第一输出端和第二输出端分别与所述矢量网络分析仪连接；
所述第十切换开关的输出端与阻抗匹配电路连接。
8.根据权利要求7所述的测试设备，其特征在于，所述第一连接线路与所述第二连接线路均为差分线，并且所述第一连接线路的长度等于所述第二连接线路的长度；
所述第八切换开关与所述第九切换开关之间的连接线路，以及所述第八切换开关与所述第十切换开关之间的连接线路均为差分线，并且其长度相等。
9.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述控制器还用于：
对所述信号切换电路连接的矢量网络分析仪中的单端口反射参数进行校正。
10.根据权利要求9所述的测试设备，其特征在于，所述控制器对所述信号切换电路连接的矢量网络分析仪中的单端口反射参数进行校正时，具体用于：
根据多端口矢量网络分析仪的误差模型，确定单端口矢量网络分析仪的误差模型；
根据所述单端口矢量网络分析仪的误差模型、实测的回波损耗曲线以及测试数据，对所述矢量网络分析仪的实测反射参数进行校正。
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