CN112505433B - 基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统及其测试方法 - Google Patents

基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统及其测试方法。该测试系统包括恒温控制平台、开关矩阵、测试仪器、直流电源和主控计算机。恒温控制平台包括恒温箱、位于恒温箱内的温度传感器和与温度传感器信号连接的温度控制器。开关矩阵放置在恒温箱内。直流电源用于为开关矩阵供电。主控计算机分别通过串口转USB与温度控制器、开关矩阵交互式连接。主控计算机通过GPIB总线与测试仪器交互式连接。开关矩阵与1分48路功分网络交互式连接。本发明通过将开关矩阵放置于恒温控制平台中，能够降低由于温度变化而引起的外部相位测量误差，提高1分48路功分网络测试的测试精确度和测试效率。

Description

基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统及其测试 方法
技术领域
本发明涉及自动化测试技术领域，具体涉及一种基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统及其测试方法。
背景技术
1分48路功分网络用于相控雷达天线阵，可使雷达系统较高的获得指定的赋形方向图，实现系统以不同视角对同一地域的观测，通过对获得的多组频谱、多普勒频段的回波数据进行融合，提高雷达二维分辨率。1分48路功分网络性能的差异直接影响到雷达天线阵合成的精度，影响功分网络性能的指标有驻波、相位、幅度和隔离度等，若手动测量和记录数据需要很长时间。基于此设计自动测试系统，完成从测量到数据处理等一系列任务，极大提高了工作效率。在众多被测量指标中，相位指标最为关键，如何精确测量相位成为整个测试系统的关键点。为了能对被测件多个需要测量通道完成一键测试，在被测件和测试仪器之间插入开关矩阵，用来动态切换测试通道。因此，只有将外部引入部分的影响减小到最低才能准确测试被测件的指标。外部引入的开关矩阵由机械开关和射频线缆组成，机械开关在工作时会发热，不同温度下切换到同一通道的相位会受到影响，进而影响测量精度；射频线缆虽然可用稳相线缆替换，但所需数量之多和其甚高的价格让很多项目难以承受。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统及其测试方法，该测试系统及其测试方法能够提高测试精确度和测试效率。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统，包括恒温控制平台、开关矩阵、测试仪器、直流电源和主控计算机；所述恒温控制平台包括恒温箱、位于恒温箱内的温度传感器和与温度传感器信号连接的温度控制器；所述开关矩阵放置在恒温箱内。
所述恒温控制平台，用于为开关矩阵提供一个温度可控的恒温环境，将能满足48个信号通道和24个隔离通道信号切换的开关矩阵放置在恒温箱中，能够减小机械开关和传输线缆在不同温度下对相位测试的影响。所述温度传感器，用于测量当前恒温箱内的实时温度，并将该实时温度值发送给温度控制器，通过温度控制器对恒温箱内的温度进行控制，使恒温箱内的温度保持恒定。所述主控计算机，用于完成自动测试系统的流程控制、数据记录和数据处理工作。
所述直流电源用于为开关矩阵供电。
所述主控计算机分别通过串口转USB与温度控制器、开关矩阵交互式连接；所述主控计算机通过GPIB总线与测试仪器交互式连接；所述开关矩阵与1分48路功分网络交互式连接。
进一步的，所述开关矩阵构成信号传输的通道，包括机械开关、射频电缆和主控制板；所述机械开关与射频电缆相连，形成信号传输途径；主控制板控制信号与机械开关控制信号相连，完成通道切换；所述直流电源与主控制板相连，用于为主控制板供电。
进一步的，所述测试仪器为德科技N5230A矢量网络分析仪。测试仪器用于对被测件进行相关指标测试。
本发明还涉及一种上述基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统的测试方法，该方法包括以下步骤：
(1)将恒温控制平台打开，将恒温控制平台的温度设置为30摄氏度，并在恒温控制平台温度稳定后(温度波动±0.1摄氏度)，打开测试仪器预热。
(2)测试仪器硬件系统上电并初始化完成后，打开测试仪器软件测试系统，执行软件测试系统自检测，若自检测结果失败，查看硬件连接是否有误，并确认仪器设备的GPIB的地址是否正确，检查无误后，软件测试系统重新自检测，自检测成功后，等待操作人员操作。
(3)被测件为1分48路功分网络，为了满足其测试指标，开关矩阵需要提供48个信号通道与24个隔离通道，因此，系统需要对不同的测试通道进行校准操作，并且将校准文件保存在测试仪器中；在测试软件“校准功能框”中选择需校准通道，测试软件发送开关切换命令至开关矩阵，将开关矩阵切换至当前校准通道，然后在测试仪器中进行校准操作，校准完成后在测试软件中点击“保存当前校准文件”，将校准文件保存至测试仪器中；依此步骤完成48个信号通道与24个隔离通道共72个通道的校准，将得到的72个校准文件保存到测量仪器中。
(4)校准完成后，将被测件与开关矩阵连接并开始测量；单击测试软件中“一键测量”按钮，开始测试工作。
(5)所有指标测试完成后，软件界面提示“测量完成，开始进行数据处理”，将测得的数据计算整理后输出至测试记录表格中。
由以上技术方案可知，本发明通过将开关矩阵放置于恒温控制平台中，能够降低由于温度变化而引起的外部相位测量误差，提高1分48路功分网络测试的测试精确度和测试效率。
附图说明
图1是本发明中测试系统的原理框图；
图2是本发明中开关矩阵的链路图，其中，1-51为单刀双掷开关MC1-S18N28-4，52为双刀双掷开关TA6A31，53-54为单刀四掷开关CCR-38S140，55-62为单刀六掷开关CCR-38S160；
图3是本发明中测试方法的方法流程图。
其中：
1、恒温控制平台，1-1、温度传感器，1-2、开关矩阵，2、温度控制器，3、直流电源，4、矢量网络分析仪，5、主控计算机，6、1分48路功分网络。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统，包括恒温控制平台1、开关矩阵1-2、测试仪器、直流电源3和主控计算机4；所述恒温控制平台1包括恒温箱、位于恒温箱内的温度传感器1-1和与温度传感器1-1信号连接的温度控制器2；所述开关矩阵1-2放置在恒温箱内。
所述恒温控制平台1，用于为开关矩阵1-2提供一个温度可控的恒温环境，将能满足48个信号通道和24个隔离通道信号切换的开关矩阵1-2放置在恒温箱中，能够减小机械开关和传输线缆(即射频线缆)在不同温度下对相位测试的影响。所述温度传感器1-1，用于测量当前恒温箱内的实时温度，并将该实时温度值发送给温度控制器2，通过温度控制器2对恒温箱内的温度进行控制，使恒温箱内的温度保持恒定。所述主控计算机4，用于完成自动测试系统的流程控制、数据记录和数据处理工作。
所述直流电源3用于为开关矩阵1-2供电。
所述主控计算机4分别通过串口转USB与温度控制器2、开关矩阵1-2交互式连接；所述主控计算机4通过GPIB总线与测试仪器(即图1中的4，矢量网络分析仪)交互式连接；所述开关矩阵1-2与1分48路功分网络6交互式连接。
进一步的，所述开关矩阵1-2构成信号传输的通道，包括机械开关、射频电缆和主控制板；所述机械开关与射频电缆相连，形成信号传输途径；主控制板控制信号与机械开关控制信号相连，完成通道切换；所述直流电源3与主控制板相连，用于为主控制板供电。
进一步的，所述测试仪器为德科技N5230A矢量网络分析仪4。测试仪器用于对被测件进行相关指标测试。
如图3所示，本发明还涉及一种上述基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统的测试方法，该方法包括以下步骤：
(1)将恒温控制平台打开，将恒温控制平台的温度设置为30摄氏度，并在恒温控制平台温度稳定后(温度波动±0.1摄氏度)，打开测试仪器预热。具体地说，主控计算机通过RS485总线向恒温平台的主控板发送控制命令，将其恒温箱内的温度控制在30摄氏度，等待10分钟，确认温度是否恒定，温度波动正负0.1度认为温度已恒定，若在等待时间内温度没有恒定，则继续等待直至温度恒定。
(2)测试仪器硬件系统上电并初始化完成后，打开测试仪器软件测试系统，执行软件测试系统自检测，若自检测结果失败，查看硬件连接是否有误，并确认仪器设备的GPIB的地址是否正确，检查无误后，软件测试系统重新自检测，自检测成功后，等待操作人员操作。
(3)被测件为1分48路功分网络，为了满足其测试指标，开关矩阵需要提供48个信号通道与24个隔离通道，因此，本发明所述的系统需要对不同的测试通道进行校准操作，并且将校准文件保存在测试仪器中；在测试仪器测试软件“校准功能框”中选择需校准通道，测试软件发送开关切换命令至开关矩阵，将开关矩阵切换至当前校准通道，然后在测试仪器中进行校准操作，校准完成后在测试软件中点击“保存当前校准文件”，将校准文件保存至测试仪器中；依此步骤完成48个信号通道与24个隔离通道共72个通道的校准，将得到的72个校准文件保存到测量仪器中。
在校准前，测试软件先对矢量网络分析仪4进行预设置，包括起始频率、终止频率、扫描点数、输出功率等参数，测量信号通道需要预调用S11(SWR)、S21(dB)、S21(Phase)和S22(SWR)四条曲线，测量隔离通道需要预调用S21(dB)曲线。
测试软件首先将开关矩阵1-2切换至通道1，手动将校准件接入测试系统中开始校准动作，校准完成后将当前校准文件以通道名称保存至测量仪器中。完成当前通道校准后，测试软件切换校准通道后重复校准操作，直至48个信号通道和24个隔离通道校准完成，并检查测量仪器中是否保存72个校准文件。
(4)校准完成后，将被测件与开关矩阵连接并开始测量；单击测试软件中“一键测量”按钮，开始测试工作。
首先从测量仪器中调取通道1的校准文件，并将开关矩阵1-2切换至通道1进行测量，延时3s等待仪器扫描完成即当前通道测量完成，依次选择S11(SWR)、S21(dB)、S21(Phase)和S22(SWR)四条曲线读取，并对测量结果进行预判定，若通过判断条件则保存数据，若未通过预判定，则需要重新测量当前通道，直至通过预判定，等待48个信号通道全部测量完成。
通道参数测量完成后开始测量隔离通道，将开关矩阵1-2切换至隔离1-2进行测量，延时3s等待仪器扫描完成即当前通道测量完成，选择S21(dB)曲线读取并对测量结果进行预判定，若通过判断条件则保存数据，若未通过预判定，则需要重新测量当前通道，直至通过预判定，等待24个隔离通道全部测量完成。
(5)所有指标测试完成后，测试仪器的软件界面提示“测量完成，开始进行数据处理”，将测得的数据计算整理后输出至测试记录表格中。
对于S11(SWR)、S21(dB)和S22(SWR)三个参数，将测量值直接记录至测试表格中，对于S21(Phase)参数，需要将从第2个通道至第48个通道与第1个通道计算相对相位后保存至测试表格中。测试表格对测量结果的合格与否提供判定依据，并对不合格数据进行报警，至此数据处理完成，此被测件测量完毕。若需测量下一个被测件，只需重复执行步骤4和步骤5即可。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统，其特征在于：包括恒温控制平台、开关矩阵、测试仪器、直流电源和主控计算机；所述恒温控制平台包括恒温箱、位于恒温箱内的温度传感器和与温度传感器信号连接的温度控制器；所述开关矩阵放置在恒温箱内；
所述直流电源用于为开关矩阵供电；
所述主控计算机分别通过串口转USB与温度控制器、开关矩阵交互式连接；所述主控计算机通过GPIB总线与测试仪器交互式连接；所述开关矩阵与1分48路功分网络交互式连接。
2.根据权利要求1所述的基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统，其特征在于：所述开关矩阵包括机械开关、射频电缆和主控制板；所述机械开关与射频电缆相连；主控制板控制信号与机械开关控制信号相连；所述直流电源与主控制板相连，用于为主控制板供电。
3.根据权利要求1所述的基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统，其特征在于：所述测试仪器为德科技N5230A矢量网络分析仪。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的基于恒温开关矩阵的1分48路功分网络测试系统的测试方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)将恒温控制平台打开，将恒温控制平台的温度设置为30摄氏度，并在恒温控制平台温度稳定后，打开测试仪器预热；
(2)测试仪器硬件系统上电并初始化完成后，打开测试仪器软件测试系统，执行软件测试系统自检测，若自检测结果失败，查看硬件连接是否有误，并确认仪器设备的GPIB的地址是否正确，检查无误后，软件测试系统重新自检测，自检测成功后，等待操作人员操作；
(3)被测件为1分48路功分网络，为了满足其测试指标，开关矩阵需要提供48个信号通道与24个隔离通道，因此，系统需要对不同的测试通道进行校准操作，并且将校准文件保存在测试仪器中；在测试软件“校准功能框”中选择需校准通道，测试软件发送开关切换命令至开关矩阵，将开关矩阵切换至当前校准通道，然后在测试仪器中进行校准操作，校准完成后在测试软件中点击“保存当前校准文件”，将校准文件保存至测试仪器中；依此步骤完成48个信号通道与24个隔离通道共72个通道的校准，将得到的72个校准文件保存到测量仪器中；
(4)校准完成后，将被测件与开关矩阵连接并开始测量；
(5)所有指标测试完成后，将测得的数据计算整理后输出至测试记录表格中。
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