CN115065629A - 一种tcn自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本说明书公开一种TCN自动测试系统，包括：工控机、交换机、示波器、矢量网络分析仪、程控电源、测试切换设备、LCR测试仪、高精度万用表、MVB陪试设备、WTB陪试设备以及被测设备，其中所述工控机通过所述交换机对所述示波器、所述矢量网络分析仪、所述LCR测试仪以及所述程控电源进行控制；所述交换机、所述示波器、所述高精度万用表与所述测试切换设备相连；所述矢量网络分析仪通过连接线与所述测试切换设备相连；所述MVB陪试设备通过MVB线与所述测试切换设备相连；所述WTB陪试设备通过WTB线与所述测试切换设备相连；所述测试切换设备通过测试连接线与所述被测设备相连。通过所述自动测试系统对被测设备进行一致性测试，可以节省大量人力，快速、准确测试。

Description

一种TCN自动测试系统

技术领域

本发明涉及通信网络一致性测试技术领域，具体而言，涉及一种TCN自动测试系统。

背景技术

目前国内大部分一致性测试系统采用手动或者半自动的方式对相关设备进行一致性测试，单个设备检测周期一般为一周到两周，测试过程中存在大量的人机协调操作，需要长期占用测试人员，造成极大的人力资源浪费，同时人工操作也会引入一定的偶然误差。

针对当前阶段TCN设备一致性测试需求大、一致性测试周期长、人工成本高的情况，将自动化测试引入TCN一致性测试领域势在必行，通过自动化设计将极大地减少测试过程中的人员参与，将大量人机协调操作转变为自动化程序控制，减少偶然误差的引入，提高测试效率，压缩测试周期，以达到高效、快速、准确测试的目的。

因此，亟待研究一种TCN自动测试系统，以是实现对列车通信网络一致性进行自动化测试的目的。

发明内容

本说明书提供一种TCN自动测试系统，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。

根据本说明书实施例，提供一种TCN自动测试系统，包括：工控机、交换机、示波器、矢量网络分析仪、程控电源、测试切换设备、LCR测试仪、高精度万用表、MVB陪试设备、WTB陪试设备以及被测设备，其中

所述工控机通过所述交换机对所述示波器、所述矢量网络分析仪以及所述程控电源进行控制；所述交换机与所述测试切换设备通过以太网线相连；所述示波器通过示波器探头与所述测试切换设备相连；所述矢量网络分析仪通过连接线与所述测试切换设备相连；所述程控电源通过电源线与所述测试切换设备相连；所述LCR测试仪通过LCR测试线与所述测试切换设备相连；所述高精度万用表通过测试表笔与所述测试切换设备相连；所述MVB陪试设备通过MVB线与所述测试切换设备相连，用于与被测设备形成MVB通信回路；所述WTB陪试设备通过WTB线与所述测试切换设备相连，用于与被测设备形成WTB通信回路；所述测试切换设备通过测试连接线与所述被测设备相连。

可选地，所述测试切换设备包括：

第一数量的邻接器、第一数量的传输线变压器、第二数量的继电器、第一数量的MVB连接器、第三数量的WTB连接器以及PIN连接器；

其中，所述第一数量的邻接器用于连接所述矢量网络分析仪；

所述第一数量的传输线变压器用于连接所述第一数量的邻接器和所述第二数量的继电器；

所述第二数量的继电器用于对所述矢量网络分析仪与所述被测设备之间的连接线路进行切换；

所述第一数量的MVB连接器与所述第二数量的继电器相连，所述第一数量的MVB连接器用于连接被测设备；

所述第三数量的WTB连接器与所述第二数量的继电器相连，所述第三数量的WTB连接器用于连接被测设备；

所述PIN连接器用于对所述第二数量的继电器之间的连接进行切换。

可选地，所述第一数量的邻接器包括第一邻接器和第二邻接器，所述第一数量的传输线变压器包括第一传输线变压器和第二传输线变压器；其中

所述第一邻接器为N型接口邻接器，一端连接所述矢量网络分析仪，另一端通过第一连接线与所述第一传输线变压器连接；

所述第二邻接器为N型接口邻接器，一端连接所述矢量网络分析仪，另一端通过第二连接线与所述第二传输线变压器连接。

可选地，所述第一数量的MVB连接器包括第一MVB连接器和第二MVB连接器；所述第三数量的WTB连接器包括第一WTB连接器、第二WTB连接器、第三WTB连接器以及第四WTB连接器；所述第二数量的继电器包括十四个继电器，每一继电器均为三端器件，其中

第一继电器，通过第三连接线与所述第一传输线变压器相连；

第二继电器，通过第四连接线与所述第一继电器的一输出端相连；

第三继电器，通过第五连接线与所述第一继电器的另一输出端相连；

第四继电器，通过第六连接线与所述第二继电器的一输出端相连，其一输出端通过第七连接线与所述第一MVB连接器的一输入端相连，其另一输出端通过第八连接线与所述第一MVB连接器的另一输入端相连；

所述第一MVB连接器的输出端与被测设备相连；

第五继电器，通过第九连接线与所述第二继电器的另一输出端相连，其一输出端通过第十连接线与所述第二WTB连接器的输入端相连，其另一输出端通过第十一连接线与所述第一WTB连接器的输入端相连；

所述第一WTB连接器的输出端和所述第二WTB连接器的输出端与被测设备相连；

第六继电器，通过第十二连接线与所述第三继电器的一输出端相连，其一输出端通过第十三连接线与所述PIN连接器的对应开路状态的第一端口相连，其另一输出端通过第十四连接线与所述PIN连接器的对应短路状态的第一端口相连；

第七继电器，通过第十五连接线与所述第三继电器的另一输出端相连，其一输出端通过第十六连接线与所述PIN连接器的对应匹配状态的第一端口相连；

第八继电器，通过第十七连接线与所述第二传输线变压器相连；

第九继电器，通过第十八连接线与所述第八继电器的一输出端相连；

第十继电器，通过第十九连接线与所述第八继电器的另一输出端相连；

第十一继电器，通过第二十连接线与所述第九继电器的一输出端相连，其一输出端通过第二十一连接线与所述第七继电器的另一输出端相连，其另一输出端通过第二十二连接线与所述PIN连接器的对应匹配状态的第二端口相连；

第十二继电器，通过第二十三连接线与所述第九继电器的另一输出端相连，其一输出端通过第二十四连接线与所述PIN连接器的对应短路状态的第二端口相连，其另一输出端通过第二十五连接线与所述PIN连接器的对应开路状态的第二端口相连；

第十三继电器，通过第二十六连接线与所述第十继电器的一输出端相连，其一输出端通过第二十七连接线与所述第四WTB连接器的输入端相连，其另一输出端通过第二十八连接线与所述第三WTB连接器的输入端相连；

所述第三WTB连接器的输出端和所述第四WTB连接器的输出端与被测设备相连；

第十四继电器，通过第二十九连接线与所述第十继电器的另一输出端相连，其一输出端通过第三十连接线与所述第二MVB连接器的一输入端相连，其另一输出端通过第三十一连接线与所述第二MVB连接器的另一输入端相连；

所述第二MVB连接器的输出端与被测设备相连。

可选地，所述第一连接线和所述第二连接线为50欧姆阻抗连接线，所述第一邻接器和所述第二邻接器通过50欧姆阻抗连接线连接所述矢量网络分析仪；所述第三连接线、所述第四连接线、所述第五连接线、所述第六连接线、所述第七连接线、所述第八连接线、所述第九连接线、所述第十连接线、所述第十一连接线、第十二连接线、第十三连接线、第十四连接线、第十五连接线、第十六连接线、第十七连接线、第十八连接线、第十九连接线、第二十连接线、第二十一连接线、第二十二连接线、第二十三连接线、第二十四连接线、第二十五连接线、第二十六连接线、第二十七连接线、第二十八连接线、第二十九连接线、第三十连接线以及第三十一连接线为120欧姆阻抗差分线。

可选地，所述第一继电器的36脚和45脚相连；所述第三继电器的36脚和45脚相连；所述第七继电器的36脚和45脚相连；所述第五连接线将所述第一继电器的45脚和所述第三继电器的36脚相连，所述第十五连接线将所述第三继电器的45脚和所述第七继电器的36脚相连；所述第八继电器的36脚和27脚相连；所述第九继电器的36脚和27脚相连；所述第十一继电器的36脚和27脚相连；所述第十八连接线将所述第八继电器的27脚和所述第九继电器的36脚相连，所述第二十连接线将所述第九继电器的27脚和所述第十一继电器的36脚相连；所述第二十一连接线将所述第七继电器的45脚与所述第十一继电器的27脚相连。

可选地，所述第四连接线、所述第五连接线、所述第十八连接线以及所述第十九连接线等于第一长度值；所述第六连接线、所述第九连接线、所述第十二连接线、所述第十五连接线、所述第二十一连接线、所述第二十三连接线、所述第二十六连接线以及所述第二十九连接线等于第二长度值；所述第七连接线、所述第八连接线、所述第十连接线、所述第十一连接线、所述第十三连接线、所述第十四连接线、所述第十六连接线、所述第二十一连接线、所述第二十二连接线、所述第二十四连接线、所述第二十五连接线、所述第二十七连接线、所述第二十八连接线、所述第三十连接线以及所述第三十一连接线等于第三长度值。

可选地，所述第一传输线变压器和第二传输线变压器为巴伦。

可选地，所述工控机还用于：对所述矢量网络分析仪中的单端口反射参数进行校正。

可选地，所述工控机对所述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：根据所述矢量网络分析仪的前向模型和反向模型，确定矢量网络分析仪的单端口误差模型；根据所述单端口误差模型对测试结果进行误差矫正，得出测试结果。

本说明书实施例的有益效果如下：

本说明书实施例，提高一种TCN自动测试系统，包括：工控机、交换机、示波器、矢量网络分析仪、程控电源、测试切换设备、LCR测试仪、高精度万用表、MVB陪试设备、WTB陪试设备以及被测设备，其中所述工控机通过所述交换机对所述示波器、所述矢量网络分析仪、所述LCR测试仪以及所述程控电源进行控制，通过所述测试切换设备实现对被测设备的全自动测试。本说明书实施例提供的测试系统，基于测试切换设备的硬件设计，能够实现测试环境的优化和机柜集成；基于选用比标准描述的测试设备更便捷直接的矢量网络分析仪，可以实现测试设备和被测设备之间的全自动连接，不需要加入人为的手动切换，大大减省了TCN一致性测试平台的测试时间和步骤，且通过电路设计和误差模型算法设计保证了测试结果的准确性，达到了高效、快速、准确测试的目的，实现了对列车通信网络一致性进行自动化测试的目的。

本说明书实施例的创新点包括：

1、本说明书实施例，提供的TCN自动测试系统，基于矢量网络分析仪和对应的测试切换设备，通过继电器实现了MVB类测试接口和WTB类测试接口与控制电路的匹配，实现了不需要人工参与的自动化测试，实现了不需要人机协调，通过程序控制可以实现的TCN一致性测试，大大提高了TCN一致性测试效率，做出了将自动化测试引入TCN一致性测试领域的创造性贡献，是本说明书实施例的创新点之一。

2、本说明书实施例，提供的TCN自动测试系统，基于所设计的硬件电路，根据相应误差模型对测试结果的修正，在单端口误差校验和已知后，负载匹配的误差可仅由通路决定，其测试结果与手动测试结果精度无差别，其中误差模型和误差模型算法，是本说明书实施例的创新点之一。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书实施例提供的一种TCN自动测试系统的结构示意图；

图2为本说明书实施例提供的一种测试切换设备的电路图；

图3为本说明书实施例提供的一种前向误差模型示意图；

图4为本说明书实施例提供的一种反向误差模型示意图；

图5为本说明书实施例提供的被测设备1的三维S11数据对比测试结果图；

图6为本说明书实施例提供的被测设备1的二维S11数据对比测试结果图；

图7为本说明书实施例提供的被测设备1的三维S21数据对比测试结果图；

图8为本说明书实施例提供的被测设备1的二维S21数据对比测试结果图；

图9为本说明书实施例提供的被测设备2的三维S11数据对比测试结果图；

图10为本说明书实施例提供的被测设备2的二维S11数据对比测试结果图；

图11为本说明书实施例提供的被测设备2的三维S21数据对比测试结果图；

图12为本说明书实施例提供的被测设备2的二维S21数据对比测试结果图。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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付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。

需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本说明书实施例公开了一种TCN自动测试系统，以下进行详细说明。

图1为本说明书实施例提供的一种TCN自动测试系统的结构示意图，如图1所示，一种TCN自动测试系统，包括：工控机1、交换机2、示波器3、矢量网络分析仪4、程控电源5、测试切换设备6、LCR测试仪7、高精度万用表8、MVB陪试设备9、WTB陪试设备10以及被测设备11，其中

所述工控机1通过所述交换机2对所述示波器3、所述矢量网络分析仪4以及所述程控电源5进行控制；所述交换机2与所述测试切换设备6通过以太网线相连；所述示波器3通过示波器探头与所述测试切换设备6相连；所述矢量网络分析仪4通过连接线与所述测试切换设备6相连；所述程控电源5通过电源线与所述测试切换设备6相连；所述LCR测试仪7通过LCR测试线与所述测试切换设备6相连；所述高精度万用表8通过测试表笔与所述测试切换设备6相连；所述MVB陪试设备9通过MVB线与所述测试切换设备6相连，用于与被测设备11形成MVB通信回路；所述WTB陪试设备10通过WTB线与所述测试切换设备6相连，用于与被测设备形成WTB通信回路；所述测试切换设备6通过测试连接线与所述被测设备11相连。

自动测试系统通过测试切换设备，将示波器、矢量网络分析仪、被测设备的陪测设备、负载电路、被测设备连接起来，并提供控制接口以根据测试需要进行电路匹配控制。

由于测试仪器端口有限，因此在设计测试切换设备时需考虑端口复用的问题，但是电路匹配一般使用继电器切换来实现，其端口复用度越高，相关切换电路越复杂，继电器数量越多，电路匹配时测试电路上的无效电路分叉越多，这使得测试切换设备的开发难度指数级增加，同时引入的测试误差极大。

因此为了降低设计开发难度，提升测试结果精度，一般按照总线类型不同、通信介质不同、被测设备不同，将测试切换设备分为WTB测试切换设备、MVB测试切换设备，其中MVB类测试切换设备又将中继器测试单独独立出来，设计专用的测试接口；此外由于矢量网络分析仪相关测试用例对外部信号、阻抗匹配高度敏感，因此需将其独立出来，专门设计相关测试切换设备。

在一个具体实施例中，所述测试切换设备6包括：第一数量的邻接器、第一数量的传输线变压器、第二数量的继电器、第一数量的MVB连接器、第三数量的WTB连接器以及PIN连接器；其中，所述第一数量的邻接器用于连接所述矢量网络分析仪；所述第一数量的传输线变压器用于连接所述第一数量的邻接器和所述第二数量的继电器；所述第二数量的继电器用于对所述矢量网络分析仪与所述被测设备之间的连接线路进行切换；所述第一数量的MVB连接器与所述第二数量的继电器相连，所述第一数量的MVB连接器用于连接被测设备；所述第三数量的WTB连接器与所述第二数量的继电器相连，所述第三数量的WTB连接器用于连接被测设备；所述PIN连接器用于对所述第二数量的继电器之间的连接进行切换。

针对插入损耗的测试方法，实现方案如下。

EMD电气测试——插入损耗测试：

实现方案：用矢量网络分析仪测量在0.75MHz～3MHz不同频率下控制器的插入损耗值。

评价标准：插入损耗值不大于0.15dB。

WTB电气测试——中间设定的插入损耗测试：

实现方案：用矢量网络分析仪测量在不同频率下控制器的插入损耗值。

评价标准：1MHz的测试正弦波则插入损耗值应小于0.3dB；2MHz的测试正弦波则插入损耗值应小于0.4dB。

由于矢量网络分析仪为单端传输线，而MVB和WTB为差分传输线，需要在模块内部设计50欧姆转120欧姆差分系统的转换模块。同时为方便设计系统带来的误差，需在系统内部设计对称的传输电路。

图2为本说明书实施例提供的一种测试切换设备的电路图，如图2所示测试切换设备6，所述第一数量的邻接器包括第一邻接器601和第二邻接器602，所述第一数量的传输线变压器包括第一传输线变压器603和第二传输线变压器604；其中

所述第一邻接器601为N型接口邻接器，一端连接所述矢量网络分析仪4，另一端通过第一连接线626与所述第一传输线变压器603连接。

所述第二邻接器602为N型接口邻接器，一端连接所述矢量网络分析仪4，另一端通过第二连接线627与所述第二传输线变压器604连接。

具体地，所述第一数量的MVB连接器包括第一MVB连接器605和第二MVB连接器606；所述第三数量的WTB连接器包括第一WTB连接器607、第二WTB连接器608、第三WTB连接器609以及第四WTB连接器610；所述第二数量的继电器包括十四个继电器，每一继电器均为三端器件，其中

第一继电器611，通过第三连接线628与所述第一传输线变压器603相连。

第二继电器612，通过第四连接线629与所述第一继电器611的一输出端相连。

第三继电器613，通过第五连接线630与所述第一继电器611的另一输出端相连。

第四继电器614，通过第六连接线631与所述第二继电器612的一输出端相连，其一输出端通过第七连接线632与所述第一MVB连接器605的一输入端相连，其另一输出端通过第八连接线633与所述第一MVB连接器605的另一输入端相连。

所述第一MVB连接器605的输出端与被测设备11相连。

第五继电器615，通过第九连接线634与所述第二继电器612的另一输出端相连，其一输出端通过第十连接线635与所述第二WTB连接器608的输入端相连，其另一输出端通过第十一连接线636与所述第一WTB连接器607的输入端相连。

所述第一WTB连接器607的输出端和所述第二WTB连接器608的输出端与被测设备11相连。

第六继电器616，通过第十二连接线637与所述第三继电器613的一输出端相连，其一输出端通过第十三连接线638与所述PIN连接器625的对应开路状态的第一端口657相连，其另一输出端通过第十四连接线639与所述PIN连接器625的对应短路状态的第一端口658相连。

第七继电器617，通过第十五连接线640与所述第三继电器613的另一输出端相连，其一输出端通过第十六连接线641与所述PIN连接器625的对应匹配状态的第一端口659相连。

第八继电器618，通过第十七连接线642与所述第二传输线变压器604相连。

第九继电器619，通过第十八连接线643与所述第八继电器618的一输出端相连。

第十继电器620，通过第十九连接线644与所述第八继电器618的另一输出端相连。

第十一继电器621，通过第二十连接线645与所述第九继电器619的一输出端相连，其一输出端通过第二十一连接线646与所述第七继电器617的另一输出端相连，其另一输出端通过第二十二连接线647与所述PIN连接器625的对应匹配状态的第二端口660相连。

第十二继电器622，通过第二十三连接线648与所述第九继电器619的另一输出端相连，其一输出端通过第二十四连接线649与所述PIN连接器625的对应短路状态的第二端口661相连，其另一输出端通过第二十五连接线650与所述PIN连接器625的对应开路状态的第二端口662相连。

第十三继电器623，通过第二十六连接线651与所述第十继电器620的一输出端相连，其一输出端通过第二十七连接线652与所述第四WTB连接器610的输入端相连，其另一输出端通过第二十八连接线653与所述第三WTB连接器609的输入端相连。

所述第三WTB连接器609的输出端和所述第四WTB连接器610的输出端与被测设备11相连。

第十四继电器624，通过第二十九连接线654与所述第十继电器620的另一输出端相连，其一输出端通过第三十连接线655与所述第二MVB连接器606的一输入端相连，其另一输出端通过第三十一连接线656与所述第二MVB连接器606的另一输入端相连。

所述第二MVB连接器606的输出端与被测设备11相连。

在一个具体实施例中，所述第一连接线626和所述第二连接线627为50欧姆阻抗连接线，所述第一邻接器601和所述第二邻接器602通过50欧姆阻抗连接线连接所述矢量网络分析仪4。

所述第三连接线628、所述第四连接线629、所述第五连接线630、所述第六连接线631、所述第七连接线632、所述第八连接线633、所述第九连接线634、所述第十连接线635、所述第十一连接线636、第十二连接线637、第十三连接线638、第十四连接线639、第十五连接线640、第十六连接线641、第十七连接线642、第十八连接线643、第十九连接线644、第二十连接线645、第二十一连接线646、第二十二连接线647、第二十三连接线648、第二十四连接线649、第二十五连接线650、第二十六连接线651、第二十七连接线652、第二十八连接线653、第二十九连接线654、第三十连接线655以及第三十一连接线656为120欧姆阻抗差分线。

在一个具体实施例中，所述测试切换设备中所述第一继电器611的36脚和45脚相连；所述第三继电器613的36脚和45脚相连；所述第七继电器617的36脚和45脚相连；所述第五连接线630将所述第一继电器611的45脚和所述第三继电器613的36脚相连，所述第十五连接线640将所述第三继电器613的45脚和所述第七继电器617的36脚相连；所述第八继电器618的36脚和27脚相连；所述第九继电器619的36脚和27脚相连；所述第十一继电器621的36脚和27脚相连；所述第十八连接线643将所述第八继电器618的27脚和所述第九继电器619的36脚相连，所述第二十连接线645将所述第九继电器619的27脚和所述第十一继电器621的36脚相连；所述第二十一连接线646将所述第七继电器617的45脚与所述第十一继电器621的27脚相连。

在一种具体实施方式中，在所述测试切换设备6中：

所述第四连接线629、所述第五连接线630、所述第十八连接线643以及所述第十九连接线644等于第一长度值。

所述第六连接线631、所述第九连接线634、所述第十二连接线637、所述第十五连接线640、所述第二十一连接线646、所述第二十三连接线648、所述第二十六连接线651以及所述第二十九连接线654等于第二长度值。

所述第七连接线632、所述第八连接线633、所述第十连接线635、所述第十一连接线636、所述第十三连接线638、所述第十四连接线639、所述第十六连接线641、所述第二十一连接线646、所述第二十二连接线647、所述第二十四连接线649、所述第二十五连接线650、所述第二十七连接线652、所述第二十八连接线653、所述第三十连接线655以及所述第三十一连接线656等于第三长度值。

上述连接方式是为了保证连接的同时与对应的MVB和WTB测试口的对应接口对称，因此在器件布局和差分线走线时，需要保证相应连接线的长度相等。

在所述测试切换设备6中，所述第一传输线变压器603和第二传输线变压器604为巴伦。

在一个具体实施例中，所述工控机还用于：对所述矢量网络分析仪中的单端口反射参数进行校正。

具体地，根据所述矢量网络分析仪的前向模型和反向模型，确定矢量网络分析仪的单端口误差模型；根据所述单端口误差模型对测试结果进行误差矫正，得出测试结果。

对于电路中的元器件，将元器件的射频特性用参数进行描述，相应地可以得出误差模型，基于误差模型对测试结果进行校正，可以明显降低信号的畸变。

矢量网络分析仪中S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2端口矢网的12项误差模型和4端口矢网的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，因此下面我们仅介绍12项误差模型，以及如何由12项误差模型导出单端口误差模型。

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：包括一个前向模型和一个反向模型。如图3所示，为本说明书实施例提供的一种前向误差模型示意图，如图4所示，为本说明书实施例提供的一种反向误差模型示意图。

这三个模型(2端口的12项误差模型中的2个6项误差模型，以及4条端口的8项误差模型)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，前向误差模型如图

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、ETR)：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)双端口误差模型：

双端口误差项描述了在传输测量中影响较大的误差项，在二端口校准中，这类误差项是传输追踪误差项ETF和ETR，即所述的正向跟踪误差，负载匹配误差项ELF和ELR以及隔离误差项EXF和EXR。传输误差项通过测量通路标准件计算得出，隔离误差项通过在测试端口上连接反射标准件测量S21和S12计算得出。

c)误差模型算法

由图1前向模型，根据梅森公式可以推导出12项误差模型下Sm11和Sm21基于双端口误差模型的计算公式：

对于一般的直通通路而言，S参数可以认为S21＝S12＝1，S11＝S22＝0,则得到以下公式：

按照专利《CN201910918472.8-一种100BASE-TX设备的测试设备[ZH]》方法可以计算出1端口设备的误差项EDF、ERF和ESF，同样的方法可以计算出2端口的误差项EDR、ERR和ESR，因此可以从上述的方程矩阵中得出传输误差：ETF、ELF、ETR和ELR的值，负载和传输误差公式如下所示：

ETF＝(S_m21-EXF)×(1-ESF×ELF)

ETR＝(S_m12-EXR)×(1-ESR×ELR)

由上述公式组可以看出，在单端口误差校验和已知后，负载匹配的误差可仅由通路决定。在保障源和负载匹配，并清楚其相互影响的结果后，传输追踪误差与通路的响应也可得出相应的结论。

本说明书实施例，提供的TCN自动测试系统，通过硬件电路的设计、测试环境的优化和机柜集成，能够实现测试设备(矢量网络分析和示波器)和被测设备之间的全自动连接，并且通过设计对应的控制程序自动地进行电路切换以获取对应测点的测试结果，不需要加入人为的测试连接，大大减省了TCN一致性测试平台的测试时间和步骤，且测试结果和同类型的手动测试板卡之间的性能相当，不影响以太网测试平台对被测件的判断结果。

根据上述算法搭建模型进行仿真，为保证模型一致性，采用两种被测设备进行仿真，其仿真数据如图5-12所示。

图5-8为测试设备1的仿真结果，图9-12为测试设备1的仿真结果。

图5、图6为测试设备1的S11参数的对比图。

如图5所示，从图中可以直观地看出，电路测量值曲线与理想被测件S11参数曲线之间有较大偏离，在实际的测量下，未经矫正时S11参数以很大幅度的偏差远离理想值，使得一致性测试结果存在很大误差；而在经过校准后，S11参数校准后曲线与理想被测件S11参数曲线近乎重合，S11参数校准后曲线以小幅度偏差在理想被测件S11参数曲线附近，能够较好地贴合理想被测件S参数曲线，使得一致性测试结果能够非常好得满足预期。

如图6所示，未经校准的电路测量值曲线不仅无法实现稳态而且以较大幅度变动，经过校准后的电路测量值曲线近乎稳定在1值附近，小幅度波动，与理想被测件S参数曲线高度贴合。可见，本说明书实施例的误差分析校准能够有效地消除所述电路系统的误差。

图7、图8为测试设备1的S21参数的对比图。

如图7所示，校准前后，电路测量值曲线与理想被测件S21参数曲线的趋势一致，偏差较小。

如图8所示，在二维坐标系中可从量化角度更为直观地看出，三条曲线的趋势一致，但在校准后的曲线相比于校准前，更加平滑地贴近理想S21曲线，且减少了参数值的跳动，当参数曲线进入稳态之后，校准后的参数曲线与理想被测件S21参数曲线之间的误差更小。由此可知，在趋势一致的情况下，该系统及该校准方法依然可以得到更为理想的测试结果。

图9、图10为测试设备2的S11参数的对比图。

如图9所示，从图中可以直观地看出，电路测量值曲线与理想被测件S11参数曲线之间有较大偏移；在经过校准后，S11参数校准后曲线与理想被测件S11参数曲线近乎重合。

如图10所示，未经校准的电路测量值曲线以较大幅度增长和变化，经过校准后的电路测量值曲线近乎稳定在0值，与理想被测件S参数曲线高度贴合。可见，本说明书实施例的误差分析校准能够有效地消除电路系统的误差。

图11、图12为测试设备2的S21参数的对比图。

如图11所示，未经校准的电路测量值曲线明显偏离理想被测件S21参数曲线，而校准后的电路测量值曲线近乎与理想被测件S21参数曲线重合。

如图12所示，在二维坐标系中，直观地看出，校准前的电路测量值曲线与理想被测件S21参数曲线有明显偏差，而且波动很大。相比之下，校准后的电路测量值曲线，更贴近理想被测件S21曲线，且仅在理想被测件S21参数曲线附近小幅波动，当参数曲线进入稳态之后，校准后的参数曲线与理想被测件S21参数曲线之间的误差更小，从而也保证了更为理想的测试结果。

从各图中可以得出，电路测量值经过校准后，校准后的参数与理想被测参数逼近程度极高，从而得出，经过上述误差模型算法的矫正，能够保证自动化测试系统的测试精度。

总之，本说明书实施例的测试系统，其测试结果经过误差矫正，结合电路上的矫正，可以得出理想结果，实现自动化测试。

基于硬件系统自动化设计，需要进行相关程序设计以实现测试的自动化运行。其核心设计理念是根据一致性测试标准通过程序控制测试切换设备实现电路匹配，将测试设备和被测设备组成规定的测试电路，然后根据测试项点对测试设备进行程序控制以完成各测试项点参数的监测，其测试结果与手动测试结果精度无差别，且完成每一个测试项的操作手动测试需要2-3分钟，自动化实现仅用10s，时间节省92％。

综上所述，本说明书实施例，提供一种TCN自动测试系统，基于矢量网络分析仪和测试切换电路，实现测试设备和被测设备之间的全自动连接，避免了人工误差的引入，节约了TCN一致性测试的测试时间，通过电路设计和误差模型算法设计保证了测试结果的准确性，达到了高效、快速、准确测试的目的，实现了对列车通信网络一致性进行自动化测试的目的。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种TCN自动测试系统，其特征在于，包括：工控机、交换机、示波器、矢量网络分析仪、程控电源、测试切换设备、LCR测试仪、高精度万用表、MVB陪试设备、WTB陪试设备以及被测设备，其中

所述工控机通过所述交换机对所述示波器、所述矢量网络分析仪以及所述程控电源进行控制；

所述交换机与所述测试切换设备通过以太网线相连；

所述示波器通过示波器探头与所述测试切换设备相连；

所述矢量网络分析仪通过连接线与所述测试切换设备相连；

所述程控电源通过电源线与所述测试切换设备相连；

所述LCR测试仪通过LCR测试线与所述测试切换设备相连；

所述高精度万用表通过测试表笔与所述测试切换设备相连；

所述MVB陪试设备通过MVB线与所述测试切换设备相连，用于与被测设备形成MVB通信回路；

所述WTB陪试设备通过WTB线与所述测试切换设备相连，用于与被测设备形成WTB通信回路；

所述测试切换设备通过测试连接线与所述被测设备相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试切换设备包括：

第一数量的邻接器、第一数量的传输线变压器、第二数量的继电器、第一数量的MVB连接器、第三数量的WTB连接器以及PIN连接器；

其中，所述第一数量的邻接器用于连接所述矢量网络分析仪；

所述第一数量的传输线变压器用于连接所述第一数量的邻接器和所述第二数量的继电器；

所述第二数量的继电器用于对所述矢量网络分析仪与所述被测设备之间的连接线路进行切换；

所述第一数量的MVB连接器与所述第二数量的继电器相连，所述第一数量的MVB连接器用于连接被测设备；

所述第三数量的WTB连接器与所述第二数量的继电器相连，所述第三数量的WTB连接器用于连接被测设备；

所述PIN连接器用于对所述第二数量的继电器之间的连接进行切换。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一数量的邻接器包括第一邻接器和第二邻接器，所述第一数量的传输线变压器包括第一传输线变压器和第二传输线变压器；其中

所述第一邻接器为N型接口邻接器，一端连接所述矢量网络分析仪，另一端通过第一连接线与所述第一传输线变压器连接；

所述第二邻接器为N型接口邻接器，一端连接所述矢量网络分析仪，另一端通过第二连接线与所述第二传输线变压器连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一数量的MVB连接器包括第一MVB连接器和第二MVB连接器；所述第三数量的WTB连接器包括第一WTB连接器、第二WTB连接器、第三WTB连接器以及第四WTB连接器；所述第二数量的继电器包括十四个继电器，每一继电器均为三端器件，其中

第一继电器，通过第三连接线与所述第一传输线变压器相连；

第二继电器，通过第四连接线与所述第一继电器的一输出端相连；

第三继电器，通过第五连接线与所述第一继电器的另一输出端相连；

第四继电器，通过第六连接线与所述第二继电器的一输出端相连，其一输出端通过第七连接线与所述第一MVB连接器的一输入端相连，其另一输出端通过第八连接线与所述第一MVB连接器的另一输入端相连；

所述第一MVB连接器的输出端与被测设备相连；

第五继电器，通过第九连接线与所述第二继电器的另一输出端相连，其一输出端通过第十连接线与所述第二WTB连接器的输入端相连，其另一输出端通过第十一连接线与所述第一WTB连接器的输入端相连；

所述第一WTB连接器的输出端和所述第二WTB连接器的输出端与被测设备相连；

第六继电器，通过第十二连接线与所述第三继电器的一输出端相连，其一输出端通过第十三连接线与所述PIN连接器的对应开路状态的第一端口相连，其另一输出端通过第十四连接线与所述PIN连接器的对应短路状态的第一端口相连；

第七继电器，通过第十五连接线与所述第三继电器的另一输出端相连，其一输出端通过第十六连接线与所述PIN连接器的对应匹配状态的第一端口相连；

第八继电器，通过第十七连接线与所述第二传输线变压器相连；

第九继电器，通过第十八连接线与所述第八继电器的一输出端相连；

第十继电器，通过第十九连接线与所述第八继电器的另一输出端相连；

第十一继电器，通过第二十连接线与所述第九继电器的一输出端相连，其一输出端通过第二十一连接线与所述第七继电器的另一输出端相连，其另一输出端通过第二十二连接线与所述PIN连接器的对应匹配状态的第二端口相连；

第十二继电器，通过第二十三连接线与所述第九继电器的另一输出端相连，其一输出端通过第二十四连接线与所述PIN连接器的对应短路状态的第二端口相连，其另一输出端通过第二十五连接线与所述PIN连接器的对应开路状态的第二端口相连；

第十三继电器，通过第二十六连接线与所述第十继电器的一输出端相连，其一输出端通过第二十七连接线与所述第四WTB连接器的输入端相连，其另一输出端通过第二十八连接线与所述第三WTB连接器的输入端相连；

所述第三WTB连接器的输出端和所述第四WTB连接器的输出端与被测设备相连；

第十四继电器，通过第二十九连接线与所述第十继电器的另一输出端相连，其一输出端通过第三十连接线与所述第二MVB连接器的一输入端相连，其另一输出端通过第三十一连接线与所述第二MVB连接器的另一输入端相连；

所述第二MVB连接器的输出端与被测设备相连。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一连接线和所述第二连接线为50欧姆阻抗连接线，所述第一邻接器和所述第二邻接器通过50欧姆阻抗连接线连接所述矢量网络分析仪；

所述第三连接线、所述第四连接线、所述第五连接线、所述第六连接线、所述第七连接线、所述第八连接线、所述第九连接线、所述第十连接线、所述第十一连接线、第十二连接线、第十三连接线、第十四连接线、第十五连接线、第十六连接线、第十七连接线、第十八连接线、第十九连接线、第二十连接线、第二十一连接线、第二十二连接线、第二十三连接线、第二十四连接线、第二十五连接线、第二十六连接线、第二十七连接线、第二十八连接线、第二十九连接线、第三十连接线以及第三十一连接线为120欧姆阻抗差分线。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，包括：

所述第一继电器的36脚和45脚相连；

所述第三继电器的36脚和45脚相连；

所述第七继电器的36脚和45脚相连；

所述第五连接线将所述第一继电器的45脚和所述第三继电器的36脚相连，所述第十五连接线将所述第三继电器的45脚和所述第七继电器的36脚相连；

所述第八继电器的36脚和27脚相连；

所述第九继电器的36脚和27脚相连；

所述第十一继电器的36脚和27脚相连；

所述第十八连接线将所述第八继电器的27脚和所述第九继电器的36脚相连，所述第二十连接线将所述第九继电器的27脚和所述第十一继电器的36脚相连；

所述第二十一连接线将所述第七继电器的45脚与所述第十一继电器的27脚相连。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，包括：

所述第四连接线、所述第五连接线、所述第十八连接线以及所述第十九连接线等于第一长度值；

所述第六连接线、所述第九连接线、所述第十二连接线、所述第十五连接线、所述第二十一连接线、所述第二十三连接线、所述第二十六连接线以及所述第二十九连接线等于第二长度值；

所述第七连接线、所述第八连接线、所述第十连接线、所述第十一连接线、所述第十三连接线、所述第十四连接线、所述第十六连接线、所述第二十一连接线、所述第二十二连接线、所述第二十四连接线、所述第二十五连接线、所述第二十七连接线、所述第二十八连接线、所述第三十连接线以及所述第三十一连接线等于第三长度值。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一传输线变压器和第二传输线变压器为巴伦。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工控机还用于：

对所述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所述的系统，其特征在于，所述工控机对所述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：

根据所述矢量网络分析仪的前向模型和反向模型，确定矢量网络分析仪的单端口误差模型；

根据所述单端口误差模型对测试结果进行误差矫正，得出测试结果。

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