CN202143074U

CN202143074U - 高频线材测试机

Info

Publication number: CN202143074U
Application number: CN201120246236U
Authority: CN
Inventors: 杨世光
Original assignee: DONGGUAN EVER ADVANCED TECHNOLOGY Ltd
Current assignee: DONGGUAN EVER ADVANCED TECHNOLOGY Ltd
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2021-07-13

Abstract

本实用新型公开一种高频线材测试机，包括一用于完成计算的ARM9主控CPU、一用于完成测试过程中各种信号切换的逻辑控制芯片、一用于连接在被测线材一端的高频信号发送模组和一用于连接在被测线材另一端的高频信号接收模组；测试过程中，在ARM9主控CPU设定的扫频时间内，按照设定的频率范围，由逻辑控制芯片控制使高频信号发送模组向被测线材的一端发出高频倍号，被测线材的另一端由高频接收模组拾取频率点信号，再送到ARM9主控CPU中进行计算，从而实现被测线材传输高频信号的特性。该高频线材测试机专门用于各种高频信号的线材测试，具有频率工作范围更高、更宽，频率调整速度快、测试速度快、测试接口多的特点，从而克服传统技术的不足。

Description

高频线材测试机

技术领域

本实用新型涉及高频测试领域技术，尤其是指一种高频线材测试机。

背景技术

目前国内外市场上对高频信号的线材作高频特性的检测还没有一种专门的测试仪器，特别是在频率比较高（几百MHZ）的范围，由于有很高的技术瓶颈，传统的测试方法必须借助于价格昂贵的扫频仪、频普仪和网络分析仪测试。

扫频仪是用于测量包括增益和衰减特性、幅频特性、相频特性等在内的传输特性的仪器。扫频仪的工作过程中能产生频率随时间作均匀变化、等幅的正弦信号作为被测网络的测试信号，当等幅扫频信号加于被测网络或系统时,网络或系统的输出幅度将按自身的幅频特性变化，从而能够测出被测网络或系统的幅频特性。

频普仪的工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器，再经由同频的多工扫描器将信号传送到液晶显示仪器上进行显示。

网络分析仪是通过测定网络的反射参数和传输参数，从而对网络中元器件特性的全部参数进行全面描述的测量仪器，用于实现对线性网络的频率特性测量。该网络分析仪能够完成反射、传输两种基本测量，从而确定几乎所有的网络特性，S参数是其中最基本的特性。

但是，由于扫频仪、频普仪和网络分析仪不是专用于高频信号线材的测试，所以存在测试速度慢、接口不方便等缺点；而且扫频仪、频普仪和网络分析仪不但笨重、体积也大，每次进行测试时均需将这些设备搬来搬去，操作非常费时费力。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种高频线材测试机，其将扫频仪、频普仪、网络分析仪的功能结合在一起，专门用于各种高频信号的线材测试，具有频率工作范围高、宽，频率调整速度快、测试速度快、测试接口多的特点，从而克服传统技术的不足。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种高频线材测试机，包括一用于完成计算的ARM9主控CPU、一用于完成测试过程中各种信号切换的逻辑控制芯片、一高频信号发送模组和一高频信号接收模组；

所述ARM9主控CPU上分别电性连接有一掉电不丢失数据的FLASH存储器、一用于存取程序使用中过程变量的RAM存储器、一用于扫描外部键盘输入的面板按键扫描模块和一用于显示高频线材测试结果的显示模块；

所述高频信号发送模组包括依次电性连接的一用于发出基点频率信号的有源晶振、一产生多点频率信号的直接数字频率合成芯片、一进行频率扩展的倍频电路、一将频率信号放大的高频放大电路和用于连接在被测线材一端的多个发送端口；

所述高频信号接收模组包括依次电性连接的用于连接在被测线材另一端的多个接收端口、一完成对拾取的信号选频放大的高频接收电路、一AC/DC转换电路、一A/D转换电路和一实现两个不同的时钟域间的数据缓冲的先进先出数据缓存器；

所述逻辑控制芯片分别与上述ARM9主控CPU、直接数字频率合成芯片、倍频电路、A/D转换电路和先进先出数据缓存器电性连接。

当对被测线材进行测试时，在ARM9主控CPU设定的扫频时间内，按照设定的频率范围，由有源晶振发出基点频率信号，再由直接数字频率合成芯片产生多个频率点信号，经倍频电路扩展频率、高频放大电路放大信号强弱，最终发送端口对被测线材的一端发出高频测试信号，对被测线材进行扫频，被测线材的另一端由高频接收电路及接收端口配合接收这些频率点信号，经AC/DC转换将交流信号转为直流信号，再经A/D转换后通过先进先出数据存储器将数字扫频信息送入到中央处理器中，中央处理器根据功率衰减的情况判断被测线材在设定的频率范围内以及某些频率点传输高频信号的特性。

作为一种优选方案，所述发送端口及接收端口均为4个。

作为一种优选方案，所述发送端口及接收端口的类型为RJ45、USB或网路转接口。

作为一种优选方案，所述显示模块上安装有彩色液晶屏，其像素分辨率为320*240。

作为一种优选方案，所述逻辑控制芯片为复杂可编程逻辑控制芯片。

本实用新型采用上述技术方案后，其有益效果在于：

一、通过将ARM9主控CPU、逻辑控制芯片、高频信号发送模组和高频信号接收模组合成该高频线材测试机，合理地将扫频仪、频普仪、网络分析仪的功能结合在一起，专门用于各种高频信号的线材测试；避免传统使用多台机器需搬来搬去所带来操作复杂和费时费力的弊端，且无需同时购买多台昂贵机器，只用一台机器即可快速检测出被测线材传输高频信号的特性，有效降仪器的购买成本。

二、采用运行高速的嵌入式ARM9芯片作主控制器，加之用直接数字频率合成芯片作频率产生器，使频率细分到32位，频率工作范围更宽更高；再结合先进的倍频技术，得到所需的高频信号，实现频率更快调整；除此之外运用直接数字频率合成芯片，采集实时扫频信息；在该高频线材测试机上ARM9主控CPU、直接数字频率合成芯片和直接数字频率合成芯片的性能彼此支持，使该高频线材测试机的系统运行稳定可靠，从而实现被测线材的快速检测。

三、利用在该高频测试机上设置多个发送端口和接收端口，可以同时用于多条不同线材的测试，大大提高测试效率；除此之外，各发送端口和接收端口的类型可以为RJ45、USB或网路等多种转接口，为不同类型的线材测试提供极大的方便。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型之实施例的结构连接框图；

图2是本实用新型之实施例中双绞线的高频测试示意图。

附图标识说明：

100、高频线材测试机 10、主控CPU

11、FLASH存储器 12、RAM存储器

13、面板按键扫描模块 14、显示模块

20、逻辑控制芯片 30、高频信号发送模组

31、有源晶振 32、DDS芯片

33、倍频电路 34、高频放大电路

35、发送端口 40、高频信号接收模组

41、接收端口 42、高频接收电路

43、AC/DC转换电路 44、A/D转换电路

45、FIFO存储器 200、被测线材。

具体实施方式

如图1所示，其显示出了本实用新型之实施例的具体结构，该高频线材测试机100包括一主控CPU10、一逻辑控制芯片20、一高频信号发送模组30和一高频信号接收模组40；以下将详细描述构成该高频线材测试机100的各电路模块的具体结构和连接关系，再说明其工作原理以及工作过程。

承上，所述主控CPU10上连接有FLASH存储器11、RAM存储器12、面板按键扫描模块13和显示模块14。

具体而言，所述主控CPU10用于完成计算，其为嵌入式ARM9控制器,ARM9控制器具有速度快、体积小、接口丰富、功耗低、无需辅助散热设备等优点。该主控CPU10对与之连接的各器件具有分析、判断、控制功能，并针对最有利于该高频线材测试机100操作，该主控CPU10的控制内容还包括以下多个方面：1 、系统设置：实现对系统时间、日期、密码、图形显示的设置；2、测试参数设置：实现对扫频范围、频点、扫频时间、测试数目的设置；3、文件档案管理：实现对文件的新建、删除、设定当前文件的设置；4、学习：实现用标准被测物学习、取样数据、作为比较标准的设置；5、测试：实现对被测物测试、显示测试结构的设置；6、测试统计：合格、不合格的数目用不良原因。

该FLASH存储器11（非易失性闪存器）具有掉电不丢失数据的特点，能永久存储检测到的信息。

RAM存储器12（随机存储器）可以快速存取数据，但断电后数据丢失，其用于程序使用中的过程变量。

该面板按键扫描模块13上安装有小键盘，面板按键扫描模块13不断地扫描小键盘是否发生操作，当操作人员通过小键盘输入信息时，面板按键扫描模块13即将输信息送给主控CPU10，因此，主控CUP10中对文件的新建、删除和某些设定信息均通过该连接在面板按键扫描模块13上的小键盘完成。

而显示模块14是采用TFT彩色LCD液晶显示屏，该LCD液晶显示屏由一定数量的彩色或黑白像素组成，其主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。该LCD液晶电光火显示屏具有超薄、功耗低、显示清晰的特点，在本实施例中，所述LED液晶显示屏的像素为320*240，方便观察。

所述逻辑控制芯片20与前述主控CPU10电性连接，并分别与下述DDS芯片32、倍频电路33、A/D转换电路44和FIFO缓存器45电性连接。该逻辑控制芯片20是完成测试过程中各种信号的切换，实现测试逻辑顺序控制，也就是控制下述DDS芯片32和倍频电路33以及将A/D转换电路44的数据送往FIFO存储器45进行切换处理。在本实施例中，该逻辑控制芯片20为CPLD逻辑控制芯片（全称复杂可编程逻辑器件），该CPLD逻辑控制芯片是一种可以根据用户各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路，其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。因此，该CPLD逻辑控制芯片具有更高的集成度，可以处理更复杂的逻辑运算。

所述高频信号发送模组30包括依次电性连接的有源晶振31、DDS芯片32（直接数字频率合成芯片）、倍频电路33、高频放大电路34和发送端口35；

具体而言，所述有源晶振31作为时钟源，其能提供稳定的脉冲，为与之连接的DDS芯片32提供基点频率信号。

该DDS芯片32是一频率产生器，其与上述逻辑控制芯片20电连接，实现由控制逻辑电路20的控制信号及有源晶振31的基点频率信号经转换产生多种可变频的正弦信号，具体而言，该DDS技术是基于采样定量，它利用奈奎斯特准则对一个基点频率信号进行采样，控制采样周期的相位增量，用当前的相位值来寻址ROM表，实现相码到幅码的转换。其中，频率设定部分通过控制器将需要输出的频率参数值进行设置，从而控制相位累加器。相位累加器由一个N位加法器与一个N位累加寄存器级联构成，N一般为24～32位。每送来一个时钟脉冲，加法器将控制字与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送到累加器的数据输入端，以使加法器在下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字相加。这样，相位累加器在时钟脉冲的作用下，不断地对频率控制字进行线性相位累加。相位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的输出频率就是输出的信号频率。在本实施例中，所述DDS芯片32将有源晶振31中的基点频率信号细分到32位，。

所述倍频电路33实质上就是一种输出信号等于输入信号频率整数倍的电路，常用的是二倍频和三倍频器。在本实施例中倍频电路33的主要作用是为了提升载波信号的频率，使之工作于对应的信道；同时经倍频处理后，调频信号的频偏也可成倍提高，即提高了调频调制的灵敏度，这样可降低对调制信号的放大要求。采用倍频电路的另一个好处是可以使载波主振荡器与高频放大电路隔离，减小高频寄生耦合，有得于减少高频自激现象的产生，提高整机工作稳定性。

所述高频放大电路34用于放大高频信号，以使高频线材测试机100的末级获得足够大的发射功率，在本实施例中，发射频率的工作范围为50MHZ～400MHZ。

该高频放大电路34上连接有数个发送端口35，本实施例中的发送端口有4个，该4个发送端口35均为高频信号输出口，各发送端口35用于连接被测线材200的一端对被测线材200进行高频扫描,其扫描速度为0.1s～10s，步进为0.1s。

所述高频信号接收模组40包括依次电性连接的接收端口41、高频接收电42路、AC/DC转换电路43、A/D转换电路44和FIFO缓存器45；

该接收端口41有4个，各个接收端口41分别与前述各发送端口35对应，各接收端口41用于连接在被测线材200的另一端接收发送端口35发出的高频信号，从而由发送端口35、被测线材200和接收端口41形成单向通路, 该接收端口41可测的衰减分贝范围为0dB～40 dB,分辨率为5 dB。且4个发送端口35与4个接收端口41配合可以同时用于4条不同的线材测试。该发送端口35和接收端口41的类型可以为RJ45、USB、网路等多种转接口，方便本高频线材测试机100对不同类型的线材测试。

该高频接收电路42的接收端与前述4个接收端口41连接，其是完成对拾取的信号进行放大，选频，根据预设的要求选择合适的放大倍数；由于该高频接收电路42的信号为交流信号，因此还需将这些交流信号送给AC/DC转换电路43中。

该AC/DC转换电路43（交流/直流转换电路）与高频接收电路42连接，用于将交流信号变换成直流信号。

所述A/D转换电路44与AC/DC转换电路43连接，是一用于将模拟信号转变为数字信号的电子电路，具体是指将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。该A/D转换器经过采样、保持、量化及编码4个步骤完成对模拟信号的转换过程。并且，该A/D转换电路44与前述逻辑控制芯片20连接，并在该逻辑控制芯片20的控制下进行数模转换操作。

所述FIFO存储器45（先进先出的数据缓存器）一端是与A/D转换电路连接，用于对AD数据采集，FIFO的另一端为PCI总线，访PCI总线接到主控CPU10中，将数据信息送给中央处理器，从而实现两个不同的时钟域间的数据缓冲，并使主控CPU可以采集实时的扫频信号。同时该FIFO存储器45也与前述逻辑控制芯片20连接，由逻辑控制芯片20为其提供控制时钟。

本高频线材测试机的测试原理是在ARM9主控CPU10设定的扫频时间内，按照设定的频率范围，由有源晶振31发出基点频率信号，再由DDS芯片32产生多个频率点信号，经倍频电路33扩展频率、高频放大电路34放大信号强弱，最终发送端口35对被测线材200的一端发出高频测试信号，对被测线材200进行扫频。被测线材200的另一端由高频接收电路42及接收端口41配合接收这些频率点信号，经AC/DC转换电路43将交流信号转为直流信号，再经A/D转换电路44后通过FOFO存储器45将数字扫频信息送入到主控CPU10中，主控CPU10根据功率衰减的情况判断被测线材200在设定的频率范围内以及某些频率点传输高频信号的特性。

由于不同类型的线材能够比较好地传输频率的范围有可能不同（即带宽有可能不同），因此采用类比测试法判断被测线材的传输特性，举例而言：

例如:若A类线材在50MHZ～60MHZ频率范围内，信号衰减5dB；而在60MHZ～100MHZ频率范围内，信号衰减为10dB,由于该线材在不同的传输频率范围内，信号衰减不一致，从而表明这种线材在60MHZ～100MHZ频率范围内的传输信号不好。

若B类线材在50MHZ～60MHZ频率范围内，信号衰减5dB；在60MHZ～100MHZ频率范围内，信号衰减也为5dB, 该线材在不同的传输频率范围内，信号衰减不一致，从而表明这种线材在60MHZ～100MHZ频率范围内的传输信号好。

因此，不同类型的线材测试的参数与标准是不同的，为了能快速测试，一种较好的方法是在同一频率传输特性的线材中，选取一条线材作为参考标准，其它对被测线材的测试结果与标准作比较，以判断是否合格。

如图2所示，被测线材200的测试过程以双绞线为例加以说明：在1A、2A发送端发送一高频信号Vi，通过双绞线，在1B和2B端接收信号VO,通过公式RL=20㏒(VO/Vi )将电压值转为分贝值dB，以分贝值dB表示双绞线传输频率的衰减量。

本实用新型的设计重点在于：

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims

1.一种高频线材测试机，其特征在于：包括一用于完成计算的ARM9主控CPU、一用于完成测试过程中各种信号切换的逻辑控制芯片、一高频信号发送模组和一高频信号接收模组；

所述逻辑控制芯片分别与上述ARM9主控CPU、直接数字频率合成芯片、倍频电路、A/D转换电路和先进先出数据缓存器电性连接；

2.根据权利要求1所述的高频线材测试机，其特征在于：所述发送端口及接收端口均为4个。

3.根据权利要求1所述的高频线材测试机，其特征在于：所述发送端口及接收端口的类型为RJ45、USB或网路转接口。

4.根据权利要求1所述的高频线材测试机，其特征在于：所述显示模块上安装有彩色液晶屏，其像素分辨率为320*240。

5.根据权利要求1所述的高频线材测试机，其特征在于：所述逻辑控制芯片为复杂可编程逻辑控制芯片。