極高頻微波通信測試系統的製作方法

2023-05-07 20:27:51 2

專利名稱：極高頻微波通信測試系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微波通信測試系統，特別是一種極高頻微波通信測試系統，可用 於對極高頻微波通信的信號質量、場強覆蓋進行測試。
背景技術：
隨著城市化和城市群的高速發展，人們工作、生活節奏的加快，高速磁浮、高速鐵 路的快捷給人們帶來了很大的方便，而隨著人們對於數字視頻業務等高速帶寬業務的需 求，在高速行駛中的軌道上的列車無線通信帶寬卻受到了限制。為此，極高頻微波通信被作 為寬帶無線通信手段開始應用於高速軌道通信系統。無線通信系統傳輸性能測試非常重要，系統性能是無線電基站布局與設計的基 礎。極高頻微波波段的場強測試儀器目前主要使用網絡分析儀以及頻譜儀，這些儀器具有 較高的精度，但因儀器笨重，工作條件苛刻，沒有配套使用的天線雲臺，需要專業人員操作， 沒有根據移動測量開發現場使用的界面等等缺陷，不能滿足現場極高頻微波測試，特別是 高速列車的通信系統的極高頻微波測試，主要用於實驗室使用。國內外通信公司也開發了極高頻微波通信模塊，由於用於通信，對其增益要求較 高，具有自動增益控制，不能作為測量設備使用。

發明內容
本發明的目的在於針對極高頻微波的測試要求，提供一種極高頻微波通信測試系 統。該測試系統接收靈敏度高，可以對極高頻微波的頻譜、場強進行測量、存儲、處理及顯 示，實現極高頻微波信號的高精度測試與分析。為達到上述發明目的，本發明採用下述技術方案
一種極高頻微波通信測試系統，其特徵在於，該通信測試系統包含一個信號接收處理 單元；一個與信號接收處理單元通過信號電纜連接的頻譜測量單元；一個與頻譜測量單元 通過乙太網連接的數據處理單元；一個定位單元通過通信電纜與數據處理單元聯接；一個 用於安裝信號接收處理接收單元的接收平臺。上述各單元組成及功能如下
信號接收處理單元該單元包含接收天線、射頻前置放大器及微波變頻模塊。接收天線 用於接收微波無線信號，根據實際需要選用合適的半功率角和增益。射頻前置放大器與接 收天線波導聯接，直接放大微波射頻信號。微波變頻模塊與射頻前置放大器波導聯接，將放 大後的微波射頻信號與本振信號混頻並濾波，輸出中頻信號。頻譜測量單元該單元採用高精度可攜式頻譜儀，通過信號電纜與信號接收處理 單元連接，接收信號接收處理單元輸出的中頻信號。頻譜儀可以監測、測量、並分析接收信 號和頻譜環境，測量結果可以保存在內部存儲器、外置存儲卡上，也可以通過儀表的USB或 者乙太網埠下載到PC上。定位單元定位單元可以是GPS定位模塊或列車裡程儀表等，通過通信電纜與數據處理單元聯接，提供數據測量時的位置信息，為場強覆蓋移動即時測量提供支持。數據處理單元數據處理單元與頻譜測量單元採用乙太網聯接，由可攜式計算機 採用專用微波信號測試系統控制軟體，可以對頻譜進行遙控操作，可以在線設定測量的頻 率、範圍、測量時間間隔等，實現無線信號的頻譜測量，給點信道場強值的定時記錄，根據需 要可以同時跟蹤多個信道的場強信號，具有保存、查看測量歷史記錄等功能，控制軟體界面 與功能根據實際現場條件確定，以滿足極高頻微波通信系統測試的特定要求。接收平臺信號接收處理單元安裝於接收平臺上，該平臺可以從水平和垂直兩個 方向對接收角度精確調節。極高頻微波由接收天線接收後，先經射頻前置放大器進行功率放大，再經變頻模 塊變為中頻並濾波後，輸出降頻後易處理的中頻信號至可攜式頻譜儀，由頻譜儀完成信號 的頻域分析，頻譜儀同時接收定位單元的位置信息，並將數據傳給數據處理單元，數據處理 單元可遙控頻譜儀，並完成場強測量、圖形顯示、多點跟蹤等較為複雜的數據處理操作。本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點本 發明為極高頻微波通信系統的測試提供了一種適合現場使用的測試系統，可以實現極高頻 微波信號的高精度測試與分析。該系統可以應用於磁浮、鐵路極高頻微波通信測試，為軌道 交通建設、運行維護的基站布點、基站功率、基站天線、車載天線等參數的調整提供測量設 備，也可以為極高頻微波通信電磁幹擾測試提供測量設備。


附圖1為本發明的極高頻微波通信測試系統的結構框圖； 附圖2為本發明的極高頻微波通信測試系統的信號處理流程圖。
具體實施例方式本發明的優選實施例結合

如下參見附圖1，本極高頻微波通信測 試系統擬用於高速軌道交通極高頻微波通信的信號覆蓋測試，實現沿線頻譜和場強分布的 數據記錄、存儲、處理和人機互動等功能。如圖1所示，本發明的極高頻微波通信測試系統 包含
信號接收處理單元1 ；
與信號接收處理單元ι通過信號電纜連接的頻譜測量單元2 ； 與頻譜測量單元2通過通信電纜連接的定位單元3 ； 與頻譜測量單元2通過乙太網連接的數據處理單元4 ； 用於安裝信號接收處理接收單元1的接收平臺5。上述信號接收處理單元1包含接收微波無線信號的天線11、射頻前置放大器12及 微波變頻模塊13。其中天線11配置標準天線3種，參數為
直線基站角錐天線E面半功率寬度4. 6度，增益30dBi ； 彎道基站角錐天線E面半功率寬度15度，增益20dBi ； 車載角錐天線E面半功率寬度30度，增益SdBi。射頻前置放大器12與接收天線波導11聯接，直接放大微波射頻信號，放大倍數為 20dB。
微波變頻模塊13，與射頻前置放大器12波導聯接，將放大後的微波射頻信號與本 振信號混頻並濾波，輸出下變頻信號。變頻模塊參數如下
輸入頻率範圍26. 5-40 GHz 諧波次數8 變頻損耗28 dB 變頻頻響士 2. 828 dB 噪聲電平(RBW=IKHz) -108 下變頻模塊的工作頻段0-2. OG 本振功率範圍12-18 dBm 本振頻率4. 71GHz
頻譜測量單元2採用高精度可攜式頻譜儀，通過信號電纜與信號接收處理單元1連接， 接收信號接收處理單元1輸出的下變頻信號。可攜式頻譜儀主要技術指標如下 頻率範圍:9kHz - 13 GHz 測量幅度範圍_163dBm - +30dBm 絕對測量誤差士 1.75 dB 最小顯示噪聲底電平_163dBm
頻率起伏響應士 1. 0 dB 內置衰減器0 to 65 dB / 5 dB步進 解析度帶寬RBW :1Hz - 3 MHz
定位單元3採用高精度GPS定位模塊，移動定位精度在5米以內，為場強覆蓋移動即時 測量提供支持。數據處理單元4採用高性能可攜式計算機，並採用專用數據控制軟體，可以在線 設定測量的頻率、範圍、測量時間間隔等，可以同時跟蹤兩個信道的場強信號，頻譜數據採 集刷新速度可以達到2次/秒，並具有保存、查看測量歷史記錄等功能。接收平臺5用於安裝信號接收處理單元1，採用直角架來放置兩個旋轉臺，分別進 行水平和俯仰旋轉，可以對接收天線角度進行調整。信號接收處理單元1安裝在垂直轉臺 上，直角架通過水平轉臺安裝在三角架上。本極高頻微波通信測試系統的信號處理流程圖如附圖2所示。極高頻微波通信信 號由接收天線接收，經射頻前置放大器進行功率放大，再經變頻模塊混頻濾波，輸出中頻信 號至可攜式頻譜儀，頻譜儀同時接收定位單元的位置信息，數據處理單元可遙控頻譜儀，並 完成場強測量、圖形顯示、多點跟蹤等較為複雜的數據處理操作。
權利要求
1.一種極高頻微波通信測試系統，其特徵在於該通信測試系統包含a.一個信號接收處理單元(1);b.一個與信號接收處理單元(1)通過信號電纜連接的頻譜測量單元(2)；c.一個與頻譜測量單元(2)通過乙太網連接的數據處理單元(4)；d.一個定位單元(3)通過通信電纜與數據處理單元(4)聯接；e.一個用於安裝信號接收處理接收單元(1)的接收平臺(5)。
2.如權利要求1所述的極高頻微波通信測試系統，其特徵在於所述的信號接收處理單 元(1)包含a.一個接收微波無線信號的天線(11);b.一個射頻前置放大器(12)，與接收天線波導聯接，直接放大微波射頻信號；c.一個微波變頻模塊(13)，與射頻前置放大器波導聯接，將放大後的微波射頻信號與 本振信號混頻並濾波，輸出下變頻信號；信號接收處理單元(1)安裝於接收平臺(5)上，該 平臺可以從水平和垂直兩個方向對接收角度精確調節。
全文摘要
本發明涉及一種極高頻微波通信測試系統，該通信測試系統包含信號接收處理單元；頻譜測量單元；定位單元；數據處理單元；接收平臺。信號接收處理單元包含接收天線、射頻前置放大器及微波變頻模塊，安裝於接收平臺上，該平臺可以從水平和垂直兩個方向對接收角度精確調節；頻譜測量單元採用高精度可攜式頻譜儀，通過信號電纜與信號接收處理單元連接；定位單元通過通信電纜與數據處理單元聯接，提供位置信息；數據處理單元與頻譜測量單元採用乙太網聯接，由可攜式計算機採用專用軟體對頻譜測量單元的數據進行存儲、處理及顯示。該測試系統全部按照現場條件設計，接收靈敏度高，可以實現極高頻微波信號的高精度測試。
文檔編號H04B17/00GK102075265SQ201010607740
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者田金鵬, 趙恆凱, 鄭國莘 申請人:上海大學