CN208091478U - 用于综合参数测试的传递标准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于综合参数测试的传递标准装置，包括两部分：集成在良导体外壳上的标准件集成部分、适配器部分；标准件集成部分包括开关、衰减器，即ATT、控制板、低噪声放大器，即LNA，适配器部分包括适配器；控制板分别与开关、ATT、LNA相连，同时开关、ATT、LNA依次相连；适配器在良导体外壳外部与开关相连。本实用新型能够实现测试系统整体现场计量保证，保证测试系统量值准确可靠。在原位不停机校准，减少生产线停产时间，提高生产效率；提供测量系统的快速故障诊断手段，提高计量效率和仪表利用率。保证测试系统的性能可靠。整套系统工作稳定可靠，操作简便。而且可以大大节约经费开支，提高工作效率。

Description

用于综合参数测试的传递标准装置

技术领域

本实用新型属于测试系统计量技术领域，具体的说是一种用于综合参数测试的传递标准装置。

背景技术

用于综合参数测试系统既包含常规S参数、噪声系数、功率、衰减、频谱，又有多通道幅相一致性等参数，测试项目多，状态组合复杂。这些系统是基于GPIB总线将多台仪器进行集成，通过软件来实现全部功能的。传统上对于这种集成系统的校准是采用对单台仪器分别进行单独的计量校准和系统的功能检查来完成的。这种方法存在的弊端有：1)工作量大，费时费力，影响科研生产；2)投入的标准设备多，无法解决现场计量；3)单台仪器正常并不代表系统指标符合要求，尤其是系统配套设备对系统的影响无法判断，无法保障测量系统的工作正常性；4)对整个系统只能进行功能性的检查，系统技术指标无法保障；5)现场固定配套设备对测量系统的影响无法确定，无法解决现场整体计量。因此急需找到一种解决方案，解决综合参数测试系统量传问题。

测试系统一般由信号发生器、网络分析仪、噪声系数仪、频谱分析仪、功率计以及中枢等组成，测试系统的传统校准方式是将每台仪器从系统拆除分别计量，单台套仪器的检定有单人完成至少得一天时间，包含了以上各仪器检定装置的使用率(不含拆卸过程中的不确定因素)，所需时间较长，在系统恢复过程中容易使系统性能产生变化，同时在计量中没有将系统集成的开关、连接电缆、接口驻波等因素进行校准，因此不能保证各测试系统的性能指标。

发明内容

本实用新型针对用于综合参数测试的测试系统的测量准确性和量值溯源的需求，提出了一种用于综合参数测试的传递标准装置，实现测试系统整体现场计量保证，保证测试系统量值准确可靠。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

传递标准装置，适用于综合参数测试的自行研制专用测试系统的现场原位自动校准。传递标准装置需在线使用，适用于新组建测试系统的校准、测试系统的定期校准以及测试系统的核查，核查包括系统重复性诊断、系统稳定性诊断、系统故障诊断。用于综合参数测试的传递标准装置主要包括两部分：集成在良导体外壳上的标准件集成部分、适配器部分。标准件集成部分包括开关、衰减器(即ATT)、控制板、低噪声放大器，(即LNA)等，适配器部分包括适配器；完成测试系统的幅度、相位、反射系数、噪声系数等参数的量传。

选择失配小、重复性好、稳定可靠的的微波器件组配集成传递标准装置，采用微波开关是模拟系统的端口，减少换接次数，提高校准的自动化程度，降低校准时间，提高效率。

控制板分别与开关、ATT、LNA相连，同时开关、ATT、LNA依次相连；适配器在良导体外壳外部与开关相连。

开关和衰减器均有控制接口，需要外接控制信号；LNA的稳定工作需要稳定可靠的电源，传递标准装置中需要设计控制。控制板采用外接电源(体积小，便于携带，如手机充电器大小)，以降低传递标准装置体积。并且控制板上设有USB接口，通过USB接口与控制计算机通信，接收来自控制计算机的控制指令，并根据控制指令转换成相应的开关控制信号，完成各执行部件的状态切换，同时还可以向计算机提供开关状态，确保系统的安全，防止误操作。控制板采用ARM作主控芯片，并采用可编程逻辑器件(即CPLD)扩展控制端口数，USB接口、ARM、CPLD依次相连。

控制板的电源包括电源分配模块，连接微波开关衰减器，微波开关衰减器与CPLD相连，并设计了电源二次稳压电路，确保给LNA供电的电源稳定，纹波小，提高LNA工作的稳定性。

进一步的，考虑到LNA分频段特性，在良导体外壳上采用外置方式集成，便于更换不同频段的LNA。ATT、LNA通过电缆相连，电缆采用微波连接电缆，为防止电缆变形造成特性变化，进一步的采用预先成型的半刚电缆。为了防止LNA工作时温度升高影响噪声系数，LNA下方设计了大面积散热器。

进一步的，LNA上设有LNA电源输入端、LNA输入端、LNA输出端，良导体外壳下侧面设置LNA供电端口，并通过LNA供电线与LNA电源输入端相连，良导体外壳设放大信号输入端，通过电缆与LNA输出端相连；良导体外壳上还连接接地线，开关的输出输入口伸出良导体外壳，与适配器连接。开关为多路微波开关，开关的输出输入口包括输出端口、输入输出端口，开关的接口设置为BMA接口。

进一步的，良导体外壳上还设有电源输入端、网口。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型克服了测试系统的单台套仪器拆分计量检定(现有测试技术状态)的缺点，提出了一种建立现场传递标准装置对测试系统在现场进行系统整机校准的方法，保证测试系统测量准确度与测试一致性；在原位不停机校准，减少生产线停产时间，提高生产效率；提供测量系统的快速故障诊断手段，提高计量效率和仪表利用率。

传递标准装置的建立使得完成多参数庞大测试系统的现场电参数整体计量即原位不停机校准成为可能，避免了集成测试系统搬运和拆卸过程中可能出现的问题，同时节省了人力、物力和财力，提高了产品的合格率与质量水平。

本实用新型的传递标准装置实现测试系统整体现场计量保证，保证测试系统量值准确可靠。整套系统工作稳定可靠，操作简便。而且可以大大节约经费开支，提高工作效率，打破国外在此领域对我国的技术封锁，为我们的国防事业和雷达制造业提供了技术保障，填补国内在该领域的空白。

附图说明

图1为本实用新型实施例的传递标准装置俯视图。

图2为本实用新型实施例的传递标准装置正视图。

图3为本实用新型实施例的传递标准装置系统原理图

图4为本实用新型实施例的传递标准装置控制板原理图

图5为本实用新型实施例的传递标准装置结构图。

1.金属外壳，2.输出输入口，3.LNA供电端口，4.LNA，5.LNA输出端，6.电缆，7.放大信号输入端，8.LNA输入端，9.LNA电源输入端，10.LNA供电线，11.接地线，12.定位螺杆，13.散热片，14.电源输入端，15.网口，16.控制板，17.衰减器(ATT)，18.开关，19.输出端口，22.输入输出端口，23.适配器，24.固定螺丝，25.电源，26.电源分配模块，27.稳压电路，28.USB接口，29.ARM，30.CPLD，31.微波开关衰减器。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明。

传递标准装置是进行测试系统整机现场量传的重要保障，需要在线使用，适用于新组建测试系统的校准、测试系统的定期校准以及测试系统的核查，核查包括：系统重复性诊断、系统稳定性诊断、系统故障诊断。传递标准装置要求重复性好、稳定性好。传递标准装置应能完成幅度、相位、反射系数、噪声系数等参数的量传。具体实施方式：

1.传递标准装置电讯方案：开关18采用多路微波开关是实现多端口测量，减少换接次数，提高校准的自动化程度，降低校准时间，提高效率。设计的原理框图如图3所示。

1)关键器件选用

a)低噪声放大器(LNA4)

低噪声放大器是本项目噪声系数测量基准件的最关键部件，不仅要求其性能指标高，而且要求其噪声系数必须稳定，漂移小。

b)开关18

多路微波开关的性能决定了标准件的重复性。

c)衰减器17

衰减器17在标准装置中主要作为幅度和相位的基准件，要求该部件具有稳定的幅度和相位值。

2)控制板16方案

传递标准装置中的开关18和衰减器17均有控制接口，需要外接控制信号；低噪声放大器的稳定工作需要稳定可靠的电源25，传递标准装置中需要设计控制。

控制板16采用外接电源25(体积小，便于携带，如手机充电器大小)，以降低传递标准装置体积。

控制板16采用USB接口与控制计算机通讯，控制板16接收来自主控计算机的控制指令，并根据控制指令转换成相应的开关18控制信号，完成各执行部件的状态切换，同时还可以向计算机提供开关18状态，确保系统的安全，防止误操作。控制板16采用ARM29作主控芯片，并采用CPLD30扩展控制端口数。控制板16原理框图如图4所示。

控制板16中设计了电源25二次稳压电路27，确保给LNA4供电的电源25稳定，纹波小，提高LNA4工作的稳定性。

2.传递标准装置结构方案

传递标准装置包括两部分：集成在良导体外壳(选用金属外壳1)上的标准件集成部分、适配器部分。标准装置部分集成了开关18、衰减器17、控制板16、LNA4等。控制板16分别与开关18、衰减器17、LNA4相连，同时开关18、衰减器17、LNA4依次相连；适配器23在金属外壳1外部与开关18相连。

如图3、图4所示，开关18和衰减器17均有控制接口，需要外接控制信号；LNA4的稳定工作需要稳定可靠的电源25，传递标准装置中需要设计控制。控制板16采用外接电源25(体积小，便于携带，如手机充电器大小)，以降低传递标准装置体积。并且控制板16上设有USB接口，通过USB接口与控制计算机通讯，接收来自控制计算机的控制指令，并根据控制指令转换成相应的开关控制信号，完成各执行部件的状态切换，同时还可以向计算机提供开关状态，确保系统的安全，防止误操作。控制板16采用ARM29作主控芯片，并采用可编程逻辑器件(即CPLD30)扩展控制端口数，USB接口、ARM29、CPLD30依次相连。

如图1、图2所示，考虑到LNA4分频段特性，采用外置方式集成，通过定位螺杆12固定安装，便于更换不同频段的LNA4，微波连接电缆采用预先成型的半刚电缆，防止电缆变形造成特性变化。控制板16的电源25包括电源分配模块26，连接微波开关衰减器31，微波开关衰减器31与CPLD30相连，并设计了电源25二次稳压电路27，确保给LNA4供电的电源25稳定，纹波小，提高LNA4工作的稳定性。LNA4上设有LNA电源输入端9、LNA输入端8、LNA输出端5，金属外壳1下侧面设置LNA供电端口3，并通过LNA供电线10与LNA电源输入端9相连，金属外壳1设放大信号输入端7，通过电缆6与LNA输出端5相连。

金属外壳1上还连接接地线11，如图5所示，开关18的输出输入口2伸出金属外壳1，与适配器23连接。开关18的输出输入口2包括输出端口19、输入输出端口22。开关18与适配器23通过固定螺丝24相连。

如图2所示，金属外壳1上还设有电源输入端14、网口15。

为了适应不同测试系统的快速连接要求，将多路微波开关的多个射频端口设计成能快速连接的BMA接口。根据测试系统的连接要求设计了适配器23，适配器23完成测试系统接口与传递标准装置的信号传递，提高了传递标准装置的适应能力。为了防止LNA4工作时温度升高影响噪声系数，LNA4下方设计了大面积散热片13。整机尺寸(长×宽×高)：220mm×140mm×50mm。传递标准装置结构如图5所示。

3.传递标准装置集成工艺方案

1)加工工艺方法及工艺流程

a)装配：

装配前所有零部件必须进行清洁处理，清洁处理后对活动零部件应重新干燥；对非金属材料制成的零部件，清洗所用溶剂不应影响零部件表面质量和造成变形；装配过程中不允许出现裂纹、凹陷、翻边、毛刺和压痕等缺陷。因装配原因使涂覆层造成局部损伤时允许采取相应的补救措施；弹性零件装配时不允许超过弹性限度的最大负荷，以防永久性变形。在装配时应使其紧贴于装配表面，不允许有裂纹和皱褶产生；各种金属紧固件均要求进行表面处理。螺纹连接紧固后，螺纹尾端外露长度一般不得小于1.5个螺距，连接有效长度不得小于3个螺距；装配过程中不允许出现滑扣、起毛刺等现象。沉头螺钉紧固后其顶部与被紧固件表面保持平齐，允许稍低于被紧固件表面；装配完毕后认真检查，不允许多余物残留在产品中；

b)布线：

认真消化图纸，按清单要求的规格型号领料。检查导线，电缆出厂合格证或入厂检验合格标志；检查导线，线缆外表有无伤痕，裂纹和其它降低电气性能的缺陷；布线时从出线最密的地方开始，导线布设要横平竖直、整齐美观，线束在拐弯处半径应尽量小，但弯曲半径不应小于线束直径的一倍半。出线长度尺寸允许公差±5mm；走线方向相同的数根导线应排列整齐，禁止相互缠绕，尽量避免交叉。出线位置应靠近焊接物的一侧，不可跨越线槽的另一侧；施工过程中应注意对线号的保护，对破损或模糊不清的标记需更换；

c)焊接：

焊接前检查电烙铁是否完好，电烙铁电源25导线是否有漏电现象；导线在焊接过程中应注意走线整齐，无特殊原因不可交叉跳跨；所有导线应留有重新焊接2～3次的加工余量；根据导线粗细与相关焊接物选用大小合适的套管，以能顺利套住焊头且不易滑落为度；根据焊接物控制给锡量，不得烫伤导线表皮，导线线头不允许露出焊点；焊接完毕后应整理导线，做到走线整齐，层次分明；印制线路板焊接时还应注意静电防护。

2)原材料、元器件、情况

传递标准装置用主要原材料、元器件、标准件要严把检验关。

4.电磁兼容性设计

电磁兼容性是衡量传递标准装置的一个重要指标，减小信号泄露对实现电磁兼容尤为重要，电磁兼容主要从信号通路及结构设计等方面进行全面考虑。微波电缆、连接器、微波部件在满足功率要求的情况下尽可能使用驻波比小、屏蔽性能好、插入损耗小的电缆、接头和部件，以降低信号泄露。从结构设计上提高系统的屏蔽性能，选用良导体作为机箱材料。屏蔽材料和厚度应根据屏蔽性质、波段、机械强度、抗腐蚀性、经济性进行选择。同一屏蔽壳体应选用相同的材料。尽量减少在屏蔽外壳开缝隙和孔，必须开孔时也应开小孔以减少电磁泄漏，减少金属件或导线穿过屏蔽壳体，穿过屏蔽壳体的杆件一般采用非金属材料。

以上的实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.用于综合参数测试的传递标准装置，其特征在于，包括两部分：集成在良导体外壳上的标准件集成部分、适配器部分；标准件集成部分包括开关、衰减器，即ATT、控制板、低噪声放大器，即LNA，适配器部分包括适配器；

控制板分别与开关、ATT、LNA相连，同时开关、ATT、LNA依次相连；适配器在良导体外壳外部与开关相连。

2.根据权利要求1所述的用于综合参数测试的传递标准装置，其特征在于：开关和ATT均有控制接口；控制板采用外接电源，控制板上设有USB接口，通过USB接口与控制计算机通信，控制板采用ARM作主控芯片，并采用可编程逻辑器件，即CPLD；USB接口、ARM、CPLD依次相连。

3.根据权利要求1所述的用于综合参数测试的传递标准装置，其特征在于：控制板的电源包括电源分配模块、稳压电路，电源分配模块连接微波开关衰减器，微波开关衰减器与CPLD相连。

4.根据权利要求1所述的用于综合参数测试的传递标准装置，其特征在于：LNA在良导体外壳上采用外置方式集成，LNA下方设计了大面积散热器。

5.根据权利要求1所述的用于综合参数测试的传递标准装置，其特征在于：ATT、LNA通过电缆相连，电缆采用微波连接电缆。

6.根据权利要求5所述的用于综合参数测试的传递标准装置，其特征在于：微波连接电缆采用预先成型的半刚电缆。

7.根据权利要求1至6中任一所述的用于综合参数测试的传递标准装置，其特征在于：LNA上设有LNA电源输入端、LNA输入端、LNA输出端，良导体外壳下侧面设置LNA供电端口，并通过LNA供电线与LNA电源输入端相连，良导体外壳设放大信号输入端，通过电缆与LNA输出端相连。

8.根据权利要求7所述的用于综合参数测试的传递标准装置，其特征在于：良导体外壳上还连接接地线，开关的输出输入口伸出良导体外壳，与适配器连接。

9.根据权利要求8所述的用于综合参数测试的传递标准装置，其特征在于：开关为多路微波开关，开关的输出输入口包括输出端口、输入输出端口，开关的接口设置为BMA接口。

10.根据权利要求7所述的用于综合参数测试的传递标准装置，其特征在于：良导体外壳上还设有电源输入端、网口。