CN111751711A - 一种基于2fsk调制的载波传输延迟测试方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统包括生成待测2FSK信号、测试系统延迟校准、被测电路延迟测试、重复取值、结果分析等步骤，解决2FSK基带信号通过调制电路产生延迟的测试，显著降低了测试成本，使延迟测试精度得以明显的提高，提高延迟测试的精度，精度指标要优于被测信号的技术指标要求。

Description

一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统
技术领域
本发明涉及一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统。
背景技术
随着电子技术的不断发展，雷达信号处理技术得到了长足发展，从以前的模拟调制技术发展成如今的各种数字调制方式。2FSK数字调制就是其中一种数字调制方式，其工作方式是2FSK基带信号通过调制电路，调制在高频载波上，经过放大电路放大信号，再由电缆连接，从天线把信号发射出去。
一般电子装置电路、器件、连接电缆在传输信号时都会对信号产生延迟。2FSK信号通过调制电路，把信号调制在高频载波上传输出去，再经过一些有源器件、无源器件、连接电缆后，对2FSK调制信号肯定会产生延迟，如果忽略了延迟，在信号的终端进行解调基带信号，就无法正确解调出2FSK信号的时序和信息。因此，延迟的精准测试对2FSK调制高频电路而言是非常重要的。
目前，测试延迟的常规方法是采用矢量网络分析仪，主要完成有源器件、无源器件、电缆的延迟测试，有部分矢量网络分析仪具有脉冲调制信号的延迟测试。对2FSK调制信号的延迟测试是采用频谱分析仪加分析软件的方法进行测试，测试步骤是：把2FSK调制信号的同步信号作为延迟测试的基准信号，经调制放大后输出的信号送入频谱分析仪的输入端，完成变频、中频处理，分析软件完成信号的解调、采集、取样，最后测试出延迟的测试值。
目前，采用频谱分析仪加分析软件的方法进行2FSK调制信号下，高频信号的延迟测试，具有以下缺点：由于是采用频谱分析仪加分析软件，要求频谱分析仪性能指标高，并具有分析的特殊功能，导致测试设备的价格十分昂贵；延迟测试采用软件采集，导致解调出2FSK调制信号的前沿抖动大，带来测试误差比较大；分析软件的采样率不高，导致显示结果的分辨力不高，延迟测试误差也大。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统，包括以下步骤：
S1、生成待测2FSK信号；
S2、进行测试系统延迟校准；
S3、进行被测电路延迟测试；
S4、重复上述过程取平均值；
S5、结果分析。
所述步骤S2中进行测试系统延迟校准的模块包括信号模拟产生模块、变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延迟校准模块，其中信号模拟产生模块与变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延迟校准模块依次连接，信号模拟产生模块输出端与延迟校准模块输入端连接。
所述步骤S3中进行被测电路延迟测试的模块包括变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延时测试模块、所述变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延时测试模块依次连接，变频电路模块的输入端接收调制信号。
所述步骤S2与步骤S3采用相同的测试电缆。
所述变频电路模块中本振信号频率随着被测信号的频率变化而变化，通过控制输入信号功率的大小使变频电路模块工作在线性区。
所述FSK解调电路模块在信道衰落下保持低误码率，误码率的具体范围在0.01％～0.05％内；发射频谱窄，频谱的范围在0～20MHz内；解调电路提供高传输率，对信号的传输率在200Mbps以上。
所述步骤S1中延迟测试系统用键控法产生2FSK信号。
所述步骤S2中测试系统延迟校准过程如下：
根据被测2FSK信号的功率大小和频率范围，校准信号产生与被测2FSK信号相同功率和频率，采用脉冲信号调制方式，延迟测试系统校准分两步：
A1、测试同步信号与脉冲调制信号的延迟，测试电路中的检波器采用无源器件，测试出脉冲信号与同步信号的延迟为t0；
A2、校准测试系统的延迟，将变频电路、中频处理电路、FSK解调电路、视频输出电路设置在合适的工作状态，延迟测试的延迟显示设置为最小分辨力，测试出脉冲调制信号经过延迟测试系统后的延迟t1，测试系统的自身延迟为t2＝t1-t0。
所述步骤S3中被测电路延迟测试，将被测2FSK电路的同步信号作为延迟的基准点，把被测2FSK电路的终端信号接入延迟测试系统的输入端，也就是变频电路的输入端口，保持变频电路、中频处理电路、FSK解调电路、视频输出电路的设置状态与校准时的工作状态一致，调整延迟测试合适的测试档位，采用游标刻度的方式测试出被测端口信号与同步信号的延迟参数t3，如图5波形所示。最终得到被测2FSK电路的延迟t4＝t3-t2。
本发明的有益效果在于：本发明解决2FSK基带信号通过调制电路产生延迟的测试，显著降低了测试成本，使延迟测试精度得以明显的提高，提高延迟测试的精度，精度指标要优于被测信号的技术指标要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是测试系统校准框图；
图3是同步信号与脉冲调制延迟波形图；
图4是脉冲调制信号经测试系统的延迟波形图；
图5是2FSK被测电路的延迟测试波形图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统，包括以下步骤：
S1、生成待测2FSK信号；
S2、进行测试系统延迟校准；
S3、进行被测电路延迟测试；
S4、重复上述过程取平均值；
S5、结果分析。
步骤S2中进行测试系统延迟校准的模块包括信号模拟产生模块、变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延迟校准模块，其中信号模拟产生模块与变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延迟校准模块依次连接，信号模拟产生模块输出端与延迟校准模块输入端连接。
步骤S3中进行被测电路延迟测试的模块包括变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延时测试模块、所述变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延时测试模块依次连接，变频电路模块的输入端接收调制信号。
步骤S2与步骤S3采用相同的测试电缆。
变频电路模块中本振信号频率随着被测信号的频率变化而变化，通过控制输入信号功率的大小使变频电路模块工作在线性区。
FSK解调电路模块在信道衰落下保持低误码率，误码率的具体范围在0.01％～0.05％内；发射频谱窄，频谱的范围在0～20MHz内；解调电路提供高传输率，对信号的传输率在200Mbps以上。
步骤S1中延迟测试系统用键控法产生2FSK信号，2FSK信号是利用数字基带信号控制载波的频率来传送信息，“1”码用频率f1来传输，“0”码用频率f 2来传输，而其振幅和初始相位不变，本延迟测试系统用键控法产生2FSK信号，具体就是用数字基带信号的“1”和“0”分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通，分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，最后把2FSK调制信号调制在高频载波上进行传输发射。
同步信号：用基带信号的第一个“1”码信号作为起始信号，也同时作为基带信号，也就是被测2FSK信号的同步信号。
步骤S2中测试系统延迟校准过程如下：
根据被测2FSK信号的功率大小和频率范围，校准信号产生与被测2FSK信号相同功率和频率，采用脉冲信号调制方式，延迟测试系统校准分两步：
A1、测试同步信号与脉冲调制信号的延迟，测试电路中的检波器采用无源器件，测试出脉冲信号与同步信号的延迟为t0；
A2、校准测试系统的延迟，将变频电路、中频处理电路、FSK解调电路、视频输出电路设置在合适的工作状态，延迟测试的延迟显示设置为最小分辨力，测试出脉冲调制信号经过延迟测试系统后的延迟t1，测试系统的自身延迟(含电缆2和电缆3)为t2＝t1-t0(测试系统的延迟等于校准时的总延迟减去同步信号与脉冲调制信号的延迟)；
步骤S3中被测电路延迟测试，将被测2FSK电路的同步信号作为延迟的基准点，把被测2FSK电路的终端信号接入延迟测试系统的输入端，也就是变频电路的输入端口，保持变频电路、中频处理电路、FSK解调电路、视频输出电路的设置状态与校准时的工作状态一致，调整延迟测试合适的测试档位，采用游标刻度的方式测试出被测端口信号与同步信号的延迟参数t3，如图5波形所示。最终得到被测2FSK电路的延迟t4＝t3-t2(被测2FSK电路的延迟等于测试时总延迟减去测试系统的延迟)。
步骤S4所述重复过程：在延迟测试过程中，变频电路、中频处理电路、FSK解调电路、视频输出电路受环境、温度、电源等因素的影响，会产生稳定性的问题；解调出的2FSK调制信号在延迟测试屏幕上的波形抖动；测试过程中寻找同步信号与被测信号的基准点有一定的差别。以上三种原因会导致每次延迟测试的数据有一定的差异，采取多次测试，取平均值，尽量降低以上因素对测试结果的影响，让测试结果更接近真实值。在重复上述过程的测试中，一定要保持变频电路、中频处理电路、FSK解调电路的工作状态一致，不需要重新校准，只需完成S3的测试步骤。一般采取测试8～10次，然后计算平均值，就能满足延迟测试要求。
步骤S5分析结果过程：经过大量的试验表明，影响整个延迟测试系统最大的误差分量来自于变频电路、中频处理电路、FSK解调电路。其中变频电路工作在不同的状态，影响10ns～30ns的延迟误差，中频处理电路工作在不同的状态，影响8ns～15ns的延迟误差，FSK解调电路工作在不同的状态，影响5ns～10ns的延迟误差。为了延迟测试数据准确，必须消除变频电路、中频处理电路、FSK解调电路在不同工作状态带来的测试误差，采取的办法是保持校准和测试时变频电路、中频处理电路、FSK解调电路的工作状态一致，只有以上三种电路的工作波动性带来比较小的影响。
由于延迟测试系统在校准和测试时采用相同的测试电缆，消除外围因素影响测试结果。采取多次测试，取平均值的方法，消除了偶然误差的出现，同时也减少了读数误差、随机误差，是延迟测试结果更加准确。在固定测试电路的状态和测试方法后，本延迟测试系统的测试精度主要取决于测试模块的测试精度和分辨力。
本发明的工作原理：本延迟测试系统利用有源器件、无源器件在传输信号时具有一定的延迟且延迟是固定的，延迟的大小与传输信号的类型无关。采用了间接的延迟测试方法，利用脉冲信号调制方式先进行本测试系统的延迟测试，然后再把被测2FSK电路的同步信号输入到延迟测试的基准端，终端信号接入本测试系统的输入端，测试出总的延迟数据，用总的延迟减去测试系统的延迟，从而得到被测2FSK电路的延迟参数。测试精度主要依靠变频电路模块、2FSK解调电路模块、视频输出模块、延迟校准模块的性能指标来满足。延迟测试的显示分辨力越小，给测试带来的误差越小，显示分辨力必须比总测试误差小一到两个数量级。

Claims (9)

1.一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1、生成待测2FSK信号；
S2、进行测试系统延迟校准；
S3、进行被测电路延迟测试；
S4、重复上述过程取平均值；
S5、结果分析。
2.如权利要求1所述的一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统，其特征在于：所述步骤S2中进行测试系统延迟校准的模块包括信号模拟产生模块、变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延迟校准模块，其中信号模拟产生模块与变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延迟校准模块依次连接，信号模拟产生模块输出端与延迟校准模块输入端连接。
3.如权利要求1所述的一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统，其特征在于：所述步骤S3中进行被测电路延迟测试的模块包括变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延时测试模块、所述变频电路模块、中频处理电路模块、FSK解调电路模块、视频输出模块、延时测试模块依次连接，变频电路模块的输入端接收调制信号。
4.如权利要求1所述的一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统，其特征在于：所述步骤S2与步骤S3采用相同的测试电缆。
5.如权利要求2所述的一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统，其特征在于：所述变频电路模块中本振信号频率随着被测信号的频率变化而变化，通过控制输入信号功率的大小使变频电路模块工作在线性区。
6.如权利要求2所述的一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统，其特征在于：所述FSK解调电路模块在信道衰落下保持低误码率，误码率的具体范围在0.01％～0.05％内；发射频谱窄，频谱的范围在0～20MHz内；解调电路提供高传输率，对信号的传输率在200Mbps以上。
7.如权利要求1所述的一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统，其特征在于：所述步骤S1中延迟测试系统用键控法产生2FSK信号。
8.如权利要求1所述的一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统，其特征在于：所述步骤S2中测试系统延迟校准过程如下：
根据被测2FSK信号的功率大小和频率范围，校准信号产生与被测2FSK信号相同功率和频率，采用脉冲信号调制方式，延迟测试系统校准分两步：
A1、测试同步信号与脉冲调制信号的延迟，测试电路中的检波器采用无源器件，测试出脉冲信号与同步信号的延迟为t0；
A2、校准测试系统的延迟，将变频电路、中频处理电路、FSK解调电路、视频输出电路设置在合适的工作状态，延迟测试的延迟显示设置为最小分辨力，测试出脉冲调制信号经过延迟测试系统后的延迟t1，测试系统的自身延迟为t2＝t1-t0。
9.如权利要求1所述的一种基于2FSK调制的载波传输延迟测试方法及系统，其特征在于：所述步骤S3中被测电路延迟测试，将被测2FSK电路的同步信号作为延迟的基准点，把被测2FSK电路的终端信号接入延迟测试系统的输入端，也就是变频电路的输入端口，保持变频电路、中频处理电路、FSK解调电路、视频输出电路的设置状态与校准时的工作状态一致，调整延迟测试合适的测试档位，采用游标刻度的方式测试出被测端口信号与同步信号的延迟参数t3，如图5波形所示。最终得到被测2FSK电路的延迟t4＝t3-t2。
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