CN114070433B - 一种多通道收发组件移相转换时间测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，属于收发组件幅相控制技术领域，包括N通道收发组件，第一N路功分/合成器D、第二N路功分/合成器、信号源、检波器、示波器、控制装置，其中，N≥2。本发明相对于传统的测试方法，对于多通道组件的移相转换时间的测试更为便利，完成组件的固定连接后，即可依次完成各个通道的移相转换时间的测试，无需再更换通道；只要改变控制码值亦可用来直接测量收发组件的衰减转换时间，不需要增加开关矩阵的切换开关和鉴相器，更有利于收发组件测试系统的集成，值得被推广使用。

Description

一种多通道收发组件移相转换时间测试系统及方法
技术领域
本发明涉及收发组件幅相控制技术领域，具体涉及一种多通道收发组件移相转换时间测试系统及方法。
背景技术
收发组件作为有源相控阵天线中的基本组成单元，在系统中具有极其重要的作用。收发组件接收工作时，将天线馈入的信号低噪声放大，再通过衰减器和移相器或延时器对信号进行幅度和相位的调整。收发组件发射工作时，将输入的小信号经过移相器进行相位调整后，再通过组件内部放大链路进行放大。放大后的信号达到系统需要的量值后再经过天线阵发射出去。
有源相控阵天线进行波束扫描时，需要组件通过移相器工作在不同的相位态使得天线单元处于所需的相位差。因此，移相器相位改变的速度就决定了天线扫描的速度。在相控阵天线系统设计时需要对移相器响应时间对系统的影响进行计算或仿真，组件亦需要对上述相关器件的响应时间进行测量。
考虑到波束扫描时计算机控制的便利性，目前收发组件内部通常会采用M位数字控制式移相器。该类移相器通常采用多个并行控制信号控制其内部开关的导通或关断，使得其M个移相基态处于导通或关断状态，通过逻辑组合可形成2M个不同的相位态。为了简化组件与系统的控制接口，组件的控制信号通常会采用串行信号，经过串并转换器件变成并行控制信号后再对内部的移相器等其他器件进行控制。因此该指标实际测量时通常定义成为通道内移相器移相功能生效时间与串行数据锁存信号SET上升(或下降)沿的时间差。如图1所示，即为对移相转换时间的定义。
该项指标(移相转换时间)常规测试方法在测试过程中存在一定的不足，比如，在对多通道组件的不同通道测试时，需要更换连接的不同通道，而且需要增加开关矩阵的切换开关和鉴相器，非常不利于收发测试系统的集成。上述问题亟待解决，为此，提出一种多通道收发组件移相转换时间测试系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有测试方法在测试存在的需要更换连接的不同通道，而且需要增加开关矩阵的切换开关和鉴相器等问题，提供了一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，该系统可以实现对多通道收发组件的移相转换时间进行快速、准确和便利的测量。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括N通道收发组件，第一N路功分/合成器D、第二N路功分/合成器、信号源、检波器、示波器、控制装置，其中，N≥2；所述信号源、所述第一N路功分/合成器、所述N通道收发组件、所述第二N路功分/合成器、所述检波器、所述示波器依次通信连接，所述控制装置与所述示波器通信连接，所述示波器的两个探测端口分别接收由所述检波器输出的多通道合成信号、由所述控制装置产生的控制N通道收发组件内部通道移相的置位信号SET。
更进一步地，所述N通道收发组件的接收通道输入端与第一N路功分/合成器的分口相连接，接收通道输出端与第二N路功分/合成器的分口相连。
更进一步地，所述信号源的信号输出端与第一N路功分/合成器的总口相连。
更进一步地，所述检波器的信号输入端与第二N路功分/合成器的总口相连接，检波器的信号输出端与示波器的第一探测端口相连接。
更进一步地，所述N通道收发组件，包括N个收发通道，被测的收发通道上设有M位数控移相器。
更进一步地，所述第一N路功分/合成器和第二N路功分/合成器的工作频段覆盖所述N通道收发组件测试的射频频率点。
更进一步地，所述第一N路功分/合成器或第二N路功分/合成器集成在所述N通道收发组件的内部。
更进一步地，所述示波器为多通道示波器，具备测量两路矩形脉冲的上升、下降沿及边沿间的时间差的功能。
更进一步地，所述控制装置可产生组件移相、衰减和收发切换所需的各种控制信号，其中组件移相的置位信号定义为脉冲信号SET，为脉冲的上升或下降沿有效。
本实施例还提供了一种多通道收发组件移相转换时间测试方法，利用上述的测试系统进行多通道收发组件的移相转换时间测试工作，包括以下步骤：
S1：对被测N通道收发组件及测量设备进行连接和控制；
S2：通过控制装置调整控制N通道收发组件数据，将组件内部通道间的各个相位差调整接近0°；
S2：开启信号源，信号源的输出信号经第一N路功分/合成器分配后分别输入到N通道收发组件的各接收通道的输入接口；
S4：N通道收发组件的各个通道的输出信号通过第二N路功分/合成器进行合成后输出，输出信号通过检波器后送与示波器的第一探测端口进行检测，此时示波器第一通道的检波输出波形为恒高电平；
S5：控制装置调整被测通道的移相控制数据，使得该通道与相邻通道的相位差接近180°(两通道之间相位差可以为其他值，只要相位差导致合成后信号的幅度变化带来的脉冲沿可以被示波器检测到即可，取180°是因为此时信号幅度相对0°时变化最大，最易于检测。包括前面的相位差置0°也可以先置为180°，后置0°或其他值)；
S6：将示波器设置成单次触发模式，再由控制装置将置位信号SET同时送入N通道收发组件和示波器的第二通道，此时调整数据生效，N通道收发组件的输出信号减弱，示波器上的检波电平减小，形成波形下降沿，并被示波器单次触发捕获；
S7：读取SET信号和N通道收发组件输出的检波波形在示波器上的时间差即可获得组件被测通道的移相转换时间。
本发明相比现有技术具有以下优点：该多通道收发组件移相转换时间测试系统及方法，相对于传统的测试方法，对于多通道组件的移相转换时间的测试更为便利，完成组件的固定连接后，即可依次完成各个通道的移相转换时间的测试，无需再更换通道；只要改变控制码值亦可用来直接测量收发组件的衰减转换时间，测试系统采用传统方法直接对移相、衰减转换时间测试时，由于二者的测试链路的构成不同，需要增加开关矩阵的切换开关和鉴相器。本系统避免了增加开关矩阵的切换开关和鉴相器，更有利于收发组件测试系统的集成，值得被推广使用。
附图说明
图1是移相转换时间的定义示意图；
图2是本发明实施例二中测试系统的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一
本实施例提供一种技术方案：一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，一种基于对多通道收发组件内部通道的相位测量和调整，改变多通道合成的信号的幅度，从而完成移相转换时间的测试方法。包括：N通道收发组件TRU(N≥2)，N路功分/合成器D1、N路功分/合成器D2、信号源S、检波器De、示波器Os、控制装置C以及电源等辅助设备；
所述信号源S、所述N路功分/合成器D1、所述N通道收发组件TRU、所述N路功分/合成器D2、所述检波器De、所述示波器Os依次通信连接，所述控制装置C与所述示波器Os通信连接，所述示波器Os的两个探测端口分别接收由所述检波器De输出的多通道合成信号、控制N通道收发组件内部通道移相的置位信号SET。
在本实施例中，所述N通道收发组件TRU的接收通道输入端与N路功分/合成器D1的分口相连接，接收通道输出端与N路功分/合成器D2的分口相连。
在本实施例中，所述信号源S的信号输出端与N路功分/合成器D1的总口相连接。
在本实施例中，所述检波器De的信号输入端与N路功分/合成器D2的总口相连接，检波器De的信号输出端与示波器Os的第一探测端口相连接。
在本实施例中，所述N通道收发组件(N≥2)，包含有N个收发通道，被测的收发通道含有M位数控移相器，具有相位调整功能，可以调节其在某一频点与其他的参考通道的接收初始相位差接近0°和180°，调整精度误差优于360°/2M；
在本实施例中，所述N路功分/合成器D1和D2，工作频段应该覆盖组件测试的射频频率点。根据不同的组件架构，D1、D2亦可集成在收发组件内部(或者说若收发组件内部具有相应功能的网络，D1或D2可省略，直接采用收发组件内部的网络)。
在本实施例中，所述示波器Os，为多通道示波器，具备测量两路矩形脉冲的上升、下降沿及边沿间的时间差的功能。
在本实施例中，所述控制装置C，可以产生组件移相、衰减和收发切换等功能所需的各种控制信号，其中组件移相的置位信号定义为脉冲信号SET，为脉冲的上升或下降沿有效。
本实施例还提供了一种多通道收发组件移相转换时间测试方法，利用上述的测试系统进行多通道收发组件的移相转换时间测试工作，包括以下步骤：
S1：对被测件及测量设备进行连接和控制；
S2：通过控制装置C调整控制N通道收发组件TRU数据，将组件内部通道间的各个相位差调整接近0°；
S2：开启信号源S，信号源S的输出信号经N路功分/合成器D1分配后分别输入到N通道收发组件TRU的各接收通道的输入接口；
S4：N通道收发组件TRU的各个通道的输出信号通过组件内置(或外接)的N路功分/合成器D2进行合成后输出，输出的信号通过检波器De后送与示波器Os的探测端口1进行检测，此时示波器通道1的检波输出波形为恒高电平；
S5：控制装置C调整被测通道的移相控制数据，使得该通道与相邻通道的相位差接近180°；
S6：将示波器Os设置成单次触发模式，再由控制装置C将置位信号SET同时送入N通道收发组件TRU和示波器的通道2，此时调整数据生效，N通道收发组件TRU的输出信号减弱，示波器Os上的检波电平减小，形成波形下降沿，并被示波器Os单次触发捕获；
S7：读取SET信号和收发组件TRU输出的检波波形在示波器Os上的时间差即可获得组件被测通道的移相转换时间。
实施例二
如图2所示，图2为本实施例所述多通道收发组件移相转换时间测试系统的结构示意图；本实施例的多通道收发组件移相转换时间测试方法，包括以下步骤：
S1：按照图2对被测件及测量设备进行连接和控制；
S2：控制装置C调整控制组件数据，将组件内部通道间的各个相位差调整接近0°；
S2：开启信号源S，信号源S的输出信号经N路功分/合成器D1分配后分别输入到N通道收发组件TRU的各接收通道的输入接口；
S4：收发组件TRU的各个通道的输出信号通过组件内置(或外接)的N路功分/合成器D2进行合成后输出，输出的信号通过检波器De后送与示波器Os的探测端口1进行检测，此时示波器通道1的检波输出波形为恒高电平；
S5：控制装置C调整被测通道的移相控制数据，使得该通道与相邻通道的相位差接近180°；
S6：将示波器Os设置成单次触发模式，再由控制装置C将置位信号SET同时送入收发组件TRU和示波器通道2，此时，由于调整数据生效，收发组件TRU的输出信号减弱，示波器Os上的检波电平减小，从而形成波形下降沿，并被示波器Os单次触发捕获；
S7：按照图1的定义方式，读取SET信号和收发组件TRU输出的检波波形在示波器Os上的时间差即可获得组件被测通道的移相转换时间。
本实施例的工作原理如下：
信号源S产生的射频信号经N路功分/合成器D1分配后分别输入到N通道收发组件TRU的接收输入接口，经过收发组件TRU组件通道内部的放大和相位调整后，再通过N路功分/合成器D2进行合成后输出。输出的信号通过检波器De后送入示波器Os的探测端口1进行检测，此时检波输出波形为恒高电平。控制装置C产生的组件移相串行控制的时钟、数据以及置位信号SET等信号，将SET信号同时送入组件和示波器Os的探测端口2。通过控制装置C调整控制组件数据，将收发组件TRU内部通道间的相位差，由初始的通道间的相位差接近0°调整为相邻通道的相位差接近180°。调整完毕后，送入置位信号SET，随后调整的数据开始在收发组件内生效。由于收发组件TRU相邻通道间的相位差的变化，收发组件TRU的接收输出幅度由全部的通道幅度相加变为部分通道相减，相对原来幅度变小，形成检波下降沿。再通过对比该信号的下降沿与SET信号的有效沿的时间差(如图1)，即可得出收发组件TRU的移相转换时间。
综上所述，上述实施例的多通道收发组件移相转换时间测试系统，相对于传统的测试方法，对于多通道组件的移相转换时间的测试更为便利，完成组件的固定连接后，即可依次完成各个通道的移相转换时间的测试，无需再更换通道；只要改变控制码值亦可用来直接测量收发组件的衰减转换时间，测试系统采用传统方法直接对移相、衰减转换时间测试时，由于二者的测试链路的构成不同，需要增加开关矩阵的切换开关和鉴相器。本系统避免了增加开关矩阵的切换开关和鉴相器，更有利于收发组件测试系统的集成，值得被推广使用。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，其特征在于：包括N通道收发组件，第一N路功分/合成器、第二N路功分/合成器、信号源、检波器、示波器、控制装置，其中，N≥2；所述信号源、所述第一N路功分/合成器、所述N通道收发组件、所述第二N路功分/合成器、所述检波器、所述示波器依次通信连接，所述控制装置与所述示波器通信连接，所述示波器的两个探测端口分别接收由所述检波器输出的多通道合成信号、由所述控制装置产生的控制N通道收发组件内部通道移相的置位信号SET。
2.根据权利要求1所述的一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，其特征在于：所述N通道收发组件的接收通道输入端与第一N路功分/合成器的分口相连接，接收通道输出端与第二N路功分/合成器的分口相连。
3.根据权利要求2所述的一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，其特征在于：所述信号源的信号输出端与第一N路功分/合成器的总口相连。
4.根据权利要求3所述的一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，其特征在于：所述检波器的信号输入端与第二N路功分/合成器的总口相连接，检波器的信号输出端与示波器的第一探测端口相连。
5.根据权利要求4所述的一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，其特征在于：所述N通道收发组件，包括N个收发通道，被测的收发通道上设有M位数控移相器。
6.根据权利要求5所述的一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，其特征在于：所述第一N路功分/合成器和第二N路功分/合成器的工作频段覆盖所述N通道收发组件测试的射频频率点。
7.根据权利要求1所述的一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，其特征在于：所述第一N路功分/合成器或第二N路功分/合成器集成在所述N通道收发组件的内部。
8.根据权利要求6所述的一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，其特征在于：所述示波器为多通道示波器，具备测量两路矩形脉冲的上升、下降沿及边沿间的时间差的功能。
9.根据权利要求8所述的一种多通道收发组件移相转换时间测试系统，其特征在于：所述控制装置可产生组件移相、衰减和收发切换所需的各种控制信号，其中组件移相的置位信号定义为脉冲信号SET，为脉冲的上升或下降沿有效。
10.一种多通道收发组件移相转换时间测试方法，其特征在于，利用如权利要求1～9任一项所述的测试系统进行多通道收发组件的移相转换时间测试工作，包括以下步骤：
S1：对被测N通道收发组件及测量设备进行连接和控制；
S2：通过控制装置调整控制N通道收发组件数据，将组件内部通道间的各个相位差调整接近0°；
S2：开启信号源，信号源的输出信号经第一N路功分/合成器分配后分别输入到N通道收发组件的各接收通道的输入接口；
S4：N通道收发组件的各个通道的输出信号通过第二N路功分/合成器进行合成后输出，输出信号通过检波器后送与示波器的第一探测端口进行检测，此时示波器第一通道的检波输出波形为恒高电平；
S5：控制装置调整被测通道的移相控制数据，使得该通道与相邻通道的相位差接近180°；
S6：将示波器设置成单次触发模式，再由控制装置将置位信号SET同时送入N通道收发组件和示波器的第二通道，此时调整数据生效，N通道收发组件的输出信号减弱，示波器上的检波电平减小，形成波形下降沿，并被示波器单次触发捕获；
S7：读取SET信号和N通道收发组件输出的检波波形在示波器上的时间差即可获得组件被测通道的移相转换时间。
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