用於毫米波T/R組件測試的保護裝置及方法、測試裝置與流程
2023-05-20 02:40:06 1
本發明屬於測試技術領域，尤其涉及一種用於毫米波T/R組件測試的保護裝置及方法、測試裝置。
背景技術：
毫米波T/R組件主要由濾波器、微波開關、放大器、環形器等組成，實現毫米波波段信號的收發傳輸，發射功率大，接收靈敏度高，是毫米波電子系統中重要微波毫米波部件。由於技術複雜，測試參數種類和數量同樣非常多，為了提高生產效率，在生產過程中一般都採用自動測試方案對進行測試。
當前毫米波T/R組件自動測試的測試框圖如附圖1所示，計算機通過自動測試軟體設置儀器設備與開關測試通道，通過手動設置電平發生器控制毫米波T/R組件的工作狀態，實現毫米波T/R組件發射狀態與接收狀態性能指標的自動測試。圖1的方案採用了開關系統對射頻通道進行切換，實現發射狀態與接收狀態性能指標的自動測試。
一般採用的開關系統拓撲結構如附圖2所示。由於發射狀態的功率比較大，容易對儀器設備造成損害，因此，為了實現發射狀態的功率調理，同時兼顧接收狀態的測試要求，採用兩個一選二開關，建立兩個通道，一個衰減通道，用於發射信號輸出到測試設備；一個直通通道，用於接收狀態測試時，信號發生設備為毫米波T/R組件提供源信號，通過該方式，實現發射埠的信號分離與信號調理。這樣毫米波T/R組件的兩個埠都可以直接連接到信號發生設備、頻譜測試設備、功率測試設備以及網絡參數測試設備，建立收發狀態的性能指標自動測試通道，實現自動測試的目的。
圖2的開關系統拓撲方案主要手動控制電平編碼器，產生毫米波T/R組件的功放加電、收發切換和調製脈衝信號，使得毫米波T/R組件處於發射或接收等工作狀態下進行測試。
目前自動測試方案在狀態控制時，採用手動撥碼方式產生狀態控制信號，一旦操作順序發生變化，會使得毫米波T/R組件內部的功率放大器處於開路工作狀態，開路工作會造成信號的全反射，將會影響功率放大器的使用壽命或者損壞功率放大器；同時，該方案中的發射埠信號分離與信號調理的方式是基於開關工作正常的情況下的解決方案，但是凡是都有萬一，一旦兩個開關同時不能正常工作，很有可能發射信號直接通過直通通道進入測試儀器設備，對測試儀器造成損傷。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供一種用於毫米波T/R組件測試的保護裝置及方法、測試裝置。本發明解決了發射狀態性能指標測試時，因對毫米波T/R組件工作狀態控制的操作順序不同或者開關損壞，引發燒毀毫米波T/R組件的難題
為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：
一種用於毫米波T/R組件測試的保護裝置，包括至少一級定向耦合器，所述定向耦合器依次串聯連接；其中，第一級定向耦合器的輸入端與毫米波T/R組件的發射輸出端相連，最後一級定向耦合器的輸出端與環形器的第一埠相連；環形器的第二埠與負載相連，環形器的第三埠連接與開關網絡相連，所述開關網絡與毫米波T/R組件測試儀器相連；所述定向耦合器的耦合輸出埠還通過開關網絡或直接與毫米波T/R組件測試儀器連接；所述開關網絡還與控制器相連，所述控制器被配置為開關網絡切換提供脈衝控制信號。
本發明利用環形器的方向性和至少一級定向耦合器的耦合性對毫米波T/R組件發射通道的信號進行調理和分配，避免了對測試設備的安全衝擊，具有很高的安全性。
所述毫米波T/R組件測試儀器包括信號發生器、頻譜發生儀、功率計和矢量網絡分析儀。
所述控制器與開關網絡通過PCI總線相連。
其中，控制器還通過PCI總線輸出控制脈衝來控制毫米波T/R組件的工作時序。
本發明的控制器通過PCI總線來為開關網絡的切換而提供脈衝控制信號，還對毫米波T/R組件的工作時序以及對脈衝周期、脈衝寬度和脈衝延時進行精確控制，實現了毫米波T/R組件的控制時序，提高了毫米波T/R組件的安全性。
所述開關網絡通過接口適配器與毫米波T/R組件相連。
其中，接口適配器被配置提供開關網絡與毫米波T/R組件之間的匹配阻抗。
一種基於用於毫米波T/R組件測試的保護裝置的工作方法，包括兩種工作狀態，一種是毫米波T/R組件處於發射狀態，另一種是毫米波T/R組件處於接收狀態；
在毫米波T/R組件處於發射狀態時，信號發生器或矢量網絡分析儀產生信號傳送至毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠，毫米波T/R組件發射輸出/接收輸入埠的輸出信號經過任一級定向耦合器的耦合輸出埠輸出一路信號進行測試發射功率參數、發射通道頻譜參數或發射通道S參數，同時該級定向耦合器的輸出端依次後級定向耦合器和環形器連接至負載；
在毫米波T/R組件處於接收狀態時，信號發生器或矢量網絡分析儀產生信號經過開關網絡輸入至環形器，再由環形器注入到定向耦合器的傳輸通道，通過該傳輸通道送入毫米波T/R組件進行測試毫米波T/R組件的接收通道S參數或接收通道頻譜參數。
在進行發射功率參數測試時，信號發生器產生信號傳送至毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠，毫米波T/R組件發射輸出/接收輸入埠的輸出信號經過任一級定向耦合器的耦合輸出埠輸出一路信號提供給功率計進行測試，同時該級定向耦合器的輸出端依次後級定向耦合器和環形器連接至負載。
在進行發射通道頻譜參數測試時，信號發生器產生信號傳送至毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠，毫米波T/R組件發射輸出/接收輸入埠的輸出信號經過任一級定向耦合器的耦合輸出埠輸出一路信號提供給頻譜分析儀進行測試，同時該級定向耦合器的輸出端依次後級定向耦合器和環形器連接至負載。
在進行發射通道S參數測試時，矢量網絡分析儀的第一矢網埠產生信號傳送至毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠，毫米波T/R組件發射輸出/接收輸入埠的輸出信號經過任一級定向耦合器的耦合輸出埠輸出一路信號提供給矢量網絡分析儀的第二矢網埠進行測試，同時該級定向耦合器的輸出端依次經過後級定向耦合器和環形器連接至負載。
在進行接收通道S參數測試時，矢量網絡分析儀的第二矢網埠產生信號傳送至環形器的第三埠，環形器的第一埠輸出信號經過至少一級定向耦合器傳送至毫米波T/R組件接收輸入/發射輸出埠，毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠通過開關網絡送給矢量網絡分析儀的第一矢網埠進行測試。
在進行接收通道頻譜測試時，信號發生器產生信號傳送至環形器的第三埠，環形器的第一埠輸出信號經過至少一級定向耦合器傳送至毫米波T/R組件接收輸入/發射輸出埠，毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠通過開關網絡送給頻譜分析儀進行測試。
一種毫米波T/R組件測試裝置，包括所述的用於毫米波T/R組件測試的保護裝置。
本發明的有益效果為：
(1)與傳統採用開關的通道切換方法因開關誤操作或開關故障帶來的對測試設備的安全衝擊比，利用環形器的方向性和至少一級定向耦合器的耦合性對毫米波T/R組件發射通道的信號進行調理和分配，避免了對測試設備的安全衝擊，具有很高的安全性。
(2)本發明通過控制器開關網絡切換提供脈衝控制信號，從而控制了毫米波T/R組件的工作時序以及對脈衝周期、脈衝寬度和脈衝延時進行精確控制，實現了毫米波T/R組件的控制時序，提高了毫米波T/R組件的安全性。
附圖說明
圖1是傳統的毫米波T/R組件自動測試裝置框圖；
圖2是傳統的毫米波T/R組件自動測試裝置的開關系統拓撲結構圖；
圖3(a)是本發明的用於毫米波T/R組件測試的保護裝置在進行發射功率參數測試時信號流向圖；
圖3(b)是本發明的用於毫米波T/R組件測試的保護裝置在進行發射通道頻譜參數測試時信號流向圖；
圖3(c)是本發明的用於毫米波T/R組件測試的保護裝置在進行發射通道S參數測試時信號流向圖；
圖3(d)是本發明的用於毫米波T/R組件測試的保護裝置在進行接收通道S參數測試時信號流向圖；
圖3(e)是本發明的用於毫米波T/R組件測試的保護裝置在進行接收通道頻譜測試時信號流向圖；
圖4是控制器編程時序圖。
具體實施方式
下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明：
如圖3(a)-圖3(e)所示，本發明提供了一種用於毫米波T/R組件測試的保護裝置，該裝置包括至少一級定向耦合器，所述定向耦合器依次串聯連接；其中，第一級定向耦合器的輸入端與毫米波T/R組件的發射輸出端相連，最後一級定向耦合器的輸出端與環形器的第一埠相連；環形器的第二埠與負載相連，環形器的第三埠連接與開關網絡相連，所述開關網絡與毫米波T/R組件測試儀器相連；所述定向耦合器的耦合輸出埠還通過開關網絡或直接與毫米波T/R組件測試儀器連接；所述開關網絡還與控制器相連，所述控制器被配置為開關網絡切換提供脈衝控制信號。
本發明利用環形器的方向性和至少一級定向耦合器的耦合性對毫米波T/R組件發射通道的信號進行調理和分配，避免了對測試設備的安全衝擊，具有很高的安全性。
其中，毫米波T/R組件測試儀器包括信號發生器、頻譜發生儀、功率計和矢量網絡分析儀。
開關網絡通過接口適配器與毫米波T/R組件相連。
其中，接口適配器被配置提供開關網絡與毫米波T/R組件之間的匹配阻抗。
在圖3(a)-圖3(e)中，矢量網絡分析儀的第一矢網埠和第二矢網埠，分別為矢網埠1和矢網埠2。環形器的第一埠、第二埠和第三埠分別為環形器的埠1、埠2和埠3。
控制器與開關網絡通過PCI總線相連。
其中，控制器還通過PCI總線輸出控制脈衝來控制毫米波T/R組件的工作時序。
本發明的控制器通過PCI總線來為開關網絡的切換而提供脈衝控制信號，還對毫米波T/R組件的工作時序以及對脈衝周期、脈衝寬度和脈衝延時進行精確控制，實現了毫米波T/R組件的控制時序，提高了毫米波T/R組件的安全性。
本發明的控制器產生不同信號延時可控、脈寬可控、周期可控的多路相關的脈衝信號的，時序如圖4所示，避免手工操作而造成毫米波T/R組件測試性能的誤差。
本發明還提供了基於用於毫米波T/R組件測試的保護裝置的工作方法，包括兩種工作狀態，一種是毫米波T/R組件處於發射狀態，另一種是毫米波T/R組件處於接收狀態；
在毫米波T/R組件處於發射狀態時，信號發生器或矢量網絡分析儀產生信號傳送至毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠，毫米波T/R組件發射輸出/接收輸入埠的輸出信號經過任一級定向耦合器的耦合輸出埠輸出一路信號進行測試發射功率參數、發射通道頻譜參數或發射通道S參數，同時該級定向耦合器的輸出端依次後級定向耦合器和環形器連接至負載；
在毫米波T/R組件處於接收狀態時，信號發生器或矢量網絡分析儀產生信號經過開關網絡輸入至環形器，再由環形器注入到定向耦合器的傳輸通道，通過該傳輸通道送入毫米波T/R組件進行測試毫米波T/R組件的接收通道S參數或接收通道頻譜參數。
本發明利用了定向耦合器耦合端和環形器的方向選擇，避免因開關的操作不當或者工作不正常引起的儀器設備損壞的可能性，同時利用該類器件傳輸通道的低損耗實現了接收狀態的信號匹配性。
如圖3(a)所示，在進行發射功率參數測試時，信號發生器產生信號傳送至毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠，毫米波T/R組件發射輸出/接收輸入埠的輸出信號經過任一級定向耦合器的耦合輸出埠輸出一路信號提供給功率計進行測試，同時該級定向耦合器的輸出端依次後級定向耦合器和環形器連接至負載。
如圖3(b)所示，在進行發射通道頻譜參數測試時，信號發生器產生信號傳送至毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠，毫米波T/R組件發射輸出/接收輸入埠的輸出信號經過任一級定向耦合器的耦合輸出埠輸出一路信號提供給頻譜分析儀進行測試，同時該級定向耦合器的輸出端依次後級定向耦合器和環形器連接至負載。
如圖3(c)所示，在進行發射通道S參數測試時，矢量網絡分析儀的第一矢網埠產生信號傳送至毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠，毫米波T/R組件發射輸出/接收輸入埠的輸出信號經過任一級定向耦合器的耦合輸出埠輸出一路信號提供給矢量網絡分析儀的第二矢網埠進行測試，同時該級定向耦合器的輸出端依次經過後級定向耦合器和環形器連接至負載。
如圖3(d)所示，在進行接收通道S參數測試時，矢量網絡分析儀的第二矢網埠產生信號傳送至環形器的第三埠，環形器的第一埠輸出信號經過至少一級定向耦合器傳送至毫米波T/R組件接收輸入/發射輸出埠，毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠通過開關網絡送給矢量網絡分析儀的第一矢網埠進行測試。
如圖3(e)所示，在進行接收通道頻譜測試時，信號發生器產生信號傳送至環形器的第三埠，環形器的第一埠輸出信號經過至少一級定向耦合器傳送至毫米波T/R組件接收輸入/發射輸出埠，毫米波T/R組件發射輸入/接收輸出埠通過開關網絡送給頻譜分析儀進行測試。
本發明還提供了一種毫米波T/R組件測試裝置，包括所述的用於毫米波T/R組件測試的保護裝置。
本發明的毫米波T/R組件測試裝置利用環形器的方向性和至少一級定向耦合器的耦合性對毫米波T/R組件發射通道的信號進行調理和分配，避免了對測試設備的安全衝擊，具有很高的安全性，進而提高了毫米波T/R組件性能參數測試的準確性。
上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。