CN106771712B - 一种变频器相位一致性测试装置及方法 - Google Patents

一种变频器相位一致性测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种变频器相位一致性测试装置，将测试通过的变频器作为校准变频器和参考变频器，对待测的测试变频器进行相位一致性测试；内部激励采用同一频率参考基准，第一信号源通过功分器将信号分为两路，作用于校准变频器和参考/测试变频器的射频输入端口；第二信号源通过功分器将信号分为两路，作用于校准变频器和参考/测试变频器的本振驱动端口；校准变频器的输出接入第一接收机，参考/测试变频器的输出接入第二接收机，通过本振源将第一接收机和第二接收机的接收信号下变频到中频频率，然后中频信号经过数字采样、矢量计算处理，将得到的复数信号传给计算机模块。本发明不受限于变频器内部结构，校准过程简单，硬件成本更低。

Description

一种变频器相位一致性测试装置及方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种变频器相位一致性测试装置，还涉及一种变频器相位一致性测试方法。
背景技术
微波变频器应用于雷达、通信、电子侦察等电子装备和微波毫米波测试仪器，实现频率变换功能，是微波毫米波***的重要部件，其特性的好坏直接影响设备或仪器的性能。在雷达、通信、测试仪器的信号接收处理时，需要进行大带宽处理，对于变频器的相位平坦度、群时延都有要求。但是由于变频器的输入、本振和中频端口工作在不同的频率上，无法像其他微波部件一样使用矢量网络分析仪进行测量。
现有变频器的相位测试，通常使用矢量网络分析仪进行矢量校准或者标量+相位校准进行测试。这两种方式都需要对测试的网络仪进行频率变换设置，以保证接收的信号可以做比较，进而增加了连接设置的复杂度。而且这两种方式校准步骤繁多，矢量校准至少11步，标量+相位至少9步，校准过程复杂，容易造成操作失误。
面对大批量生产与制造，现有变频器的相位测试复杂的连接和校准都会影响效率。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种变频器相位一致性测试装置及方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种变频器相位一致性测试装置，将测试通过的变频器作为校准变频器和参考变频器，对待测的测试变频器进行相位一致性测试；内部激励采用同一频率参考基准，内部激励有1个本振源和2个独立信号源，即第一信号源和第二信号源；
第一信号源通过功分器将信号分为两路，作用于校准变频器和参考/测试变频器的射频输入端口；
第二信号源通过功分器将信号分为两路，作用于校准变频器和参考/测试变频器的本振驱动端口；
校准变频器的输出接入第一接收机，参考/测试变频器的输出接入第二接收机，通过本振源将第一接收机和第二接收机的接收信号下变频到中频频率，然后中频信号经过数字采样、矢量计算处理，将得到的复数信号传给计算机模块。
可选地，测试过程中，首先，将校准变频器与参考变频器连入测试装置，记录校准变频器与参考变频器通路的误差以及校准变频器与参考变频器的相位偏差，记作Difference；
Difference＝E0+Ebase-Ecal
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，Ebase为基准变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差。
然后，将参考变频器替换为测试变频器，将校准变频器与参考变频器通路和校准变频器的相位偏差消除，得到测试变频器相对于基准变频器的偏差。
可选地，所述将参考变频器替换为测试变频器，将校准变频器与参考变频器通路和校准变频器的相位偏差消除，得到测试变频器相对于基准变频器的偏差的步骤，具体为：
设置测试曲线为(Receiver2-Receiver1)-Difference；
(Receiver2-Receiver1)-Difference
＝(E0+Emeas-Ecal)-(E0+Ebase-Ecal)
＝Emeas-Ebase
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，Ebase为基准变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差，Emeas为测量变频器的相位偏差。
基于上述测试装置，本发明还提出了一种变频器相位一致性测试方法，包括以下步骤：
第一步：设置第一信号源的频率、功率；
第二步：设置第二信号源的频率、功率；
第三步：设置第一接收机和第二接收机的接收频率；
第四步：记录校准变频器与参考变频器通路的误差以及校准变频器与参考变频器的相位偏差，记作Difference；
Difference＝E0+Ebase-Ecal
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，Ebase为基准变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差；
第五步：将参考变频器替换为被测的测试变频器；
第六步：设置测试曲线为(Receiver2-Receiver1)-Difference；
(Receiver2-Receiver1)-Difference
＝(E0+Emeas-Ecal)-(E0+Ebase-Ecal)
＝Emeas-Ebase
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，Ebase为基准变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差，Emeas为测量变频器的相位偏差。
本发明的有益效果是：
(1)不受限于变频器内部结构；
(2)相对于矢量校准、标量+相位校准测试，本发明的校准过程简单；
(3)相对于标量+相位校准测试，本发明的硬件成本更低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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为本发明变频器相位一致性测试装置及被测件连接关系示意图；
图2为本发明的数字信号矢量处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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做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。
传统的变频器相位测试方法是利用2个信号源和1个频谱仪对变频器变频损耗进行测量，此方法不能实现对相位、群时延的测量。
针对此情况，本发明给出一种变频器相位一致性测试装置及方法，将生产出来的测试通过的变频器作为校准变频器和参考变频器，对待测的测试变频器进行相位一致性测试，因此，校准变频器、参考变频器和测试变频器均属于同一产品型号，具有相同的频率使用范围，即变频特性、变频级数相同。校准变频器和参考变频器是指标满***检要求的，已知指标的变频器。校准变频器的作用是用作校准，消除两通路误差；参考变频器是作为对比基准使用；测试变频器是需要测试、未知指标的一组变频器。本发明通过两个内置源产生测试信号，通过功分器将信号输出到校准变频器和参考/测试变频器端口，然后通过两路接收通道将信号进行处理得到相位一致性测试结果。
如图1所示，本发明的变频器相位一致性测试装置内部激励采用同一频率参考基准，装置内部激励有1个本振源L0，2个独立信号源，即信号源1和信号源2，可同时产生不同频率的信号。
信号源1通过功分器，将信号分为两路，作用于校准变频器和参考/测试变频器的射频输入端口R。
信号源2通过功分器，将信号分为两路，作用于校准变频器和参考/测试变频器的本振驱动端口L。
校准变频器和参考/测试变频器的输出分别接入接收机1和接收机2，通过装置内部的本振源L0，将接收机1和接收机2的接收信号下变频到中频频率，然后信号经过数字采样、矢量计算等处理，将得到的复数信号传给计算机模块，计算机模块将得到复数信号进行进一步的算术运算，进行结果的显示，得到相位一致性测试结果。
测试过程中，首先，将校准变频器与参考变频器连入测试装置，记录校准变频器与参考变频器通路的误差及校准变频器与参考变频器的相位偏差Difference；
Difference＝E0+Ebase-Ecal
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，即参考变频器通路误差与校准变频器通路误差的差值，参考变频器通路误差不包含参考变频器的相位偏差，校准变频器通路误差不包含校准变频器的相位偏差，Ebase为参考变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差。
然后，将参考变频器替换为测试变频器，将校准变频器与参考变频器通路和校准变频器的相位差消除，得到测试变频器相对于基准变频器的偏差，具体为：设置测试曲线为(Receiver2-Receiver1)-Difference；
(Receiver2-Receiver1)-Difference
＝(E0+Emeas-Ecal)-(E0+Ebase-Ecal)
＝Emeas-Ebase
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，即测试变频器通路误差与校准变频器通路误差的差值，测试变频器通路误差不包含测试变频器的相位偏差，因此，测试变频器通路误差与参考变频器通路误差相同，校准变频器通路误差不包含校准变频器的相位偏差，Ebase为基准变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差，Emeas为测量变频器的相位偏差。
通过此计算消除了通路的误差，得到的结果是相对于基准变频器的偏差。
基于上述测试装置，本发明还提出了一种变频器相位一致性测试方法，经过校准将经过两个变频器通路的误差修正掉，校准过程如下：
第一步：设置输入到两个变频器射频端口的频率、功率，即信号源1的频率、功率。
第二步：设置输入到两个变频器本振端口的频率、功率，即信号源2的频率、功率。
第三步：设置接收机1和接收机2的接收频率。
第四步：记录接收机2的信号Receiver2减去接收机1的信号Receiver1的结果为Difference进行存储；
Difference＝E0+Ebase-Ecal
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，Ebase为基准变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差。
第五步：将参考变频器替换为被测的测试变频器。
第六步：设置测试曲线为(Receiver2-Receiver1)-Difference；
(Receiver2-Receiver1)-Difference
＝(E0+Emeas-Ecal)-(E0+Ebase-Ecal)
＝Emeas-Ebase
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，Ebase为基准变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差，Emeas为测量变频器的相位偏差。
通过此计算消除了通路的误差，得到的结果是相对于基准变频器的偏差。
上述第六步公式中的(Receiver2-Receiver1)将测试变频器的参数与校准变频器进行比较；再通过减Difference的归一化处理，将参考/测量通路和校准通路的误差进行了修正；最终将测量结果匹配到了参考变频器上。
测试过程重复替换测试变频器，显示曲线仍为(Receiver2-Receiver1)-Difference，即可得到当前测量变频器相对于参考变频器的相位一致性结果。
本发明的变频器相位一致性测试装置内采用同一频率参考，信号源1、信号源2可以同时输出不同频率信号；接收机1、接收机2接收到的信号需要进行IQ解调得到矢量信号，数字信号矢量处理流程如图2所示；进行测量变频器测试前，需要使用参考和校准变频器进行数据归一化，消除通路误差；因为接收端是矢量运算，也可以同时进行幅度的一致性测试。
相对于矢量校准测试，本发明的变频器相位一致性测试装置不受限于变频器内部结构；相对于矢量校准、标量+相位校准测试，本发明的校准过程简单；相对于标量+相位校准测试，本发明的硬件成本低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种变频器相位一致性测试装置，其特征在于，将测试通过的变频器作为校准变频器和参考变频器，对待测的测试变频器进行相位一致性测试；内部激励采用同一频率参考基准，内部激励有1个本振源和2个独立信号源，即第一信号源和第二信号源；
第一信号源通过功分器将信号分为两路，作用于校准变频器和参考/测试变频器的射频输入端口；
第二信号源通过功分器将信号分为两路，作用于校准变频器和参考/测试变频器的本振驱动端口；
校准变频器的输出接入第一接收机，参考/测试变频器的输出接入第二接收机，通过本振源将第一接收机和第二接收机的接收信号下变频到中频频率，然后中频信号经过数字采样、矢量计算处理，将得到的复数信号传给计算机模块；
测试过程中，首先，将校准变频器与参考变频器连入测试装置，记录校准变频器与参考变频器通路的误差以及校准变频器与参考变频器的相位偏差，记作Difference；
Difference＝E0+Ebase-Ecal
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，Ebase为参考变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差；
然后，将参考变频器替换为测试变频器，将校准变频器与参考变频器通路和校准变频器的相位偏差消除，得到测试变频器相对于参考变频器的偏差。
2.如权利要求1所述的一种变频器相位一致性测试装置，其特征在于，所述将参考变频器替换为测试变频器，将校准变频器与参考变频器通路和校准变频器的相位偏差消除，得到测试变频器相对于参考变频器的偏差的步骤，具体为：
设置测试曲线为(Receiver2-Receiver1)-Difference；
(Receiver2-Receiver1)-Difference
＝(E0+Emeas-Ecal)-(E0+Ebase-Ecal)
＝Emeas-Ebase
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，Ebase为参考变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差，Emeas为测量变频器的相位偏差。
3.基于权利要求1至2任一项所述测试装置的变频器相位一致性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：设置第一信号源的频率、功率；
第二步：设置第二信号源的频率、功率；
第三步：设置第一接收机和第二接收机的接收频率；
第四步：记录校准变频器与参考变频器通路的误差以及校准变频器与参考变频器的相位偏差，记作Difference；
Difference＝E0+Ebase-Ecal
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，Ebase为参考变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差；
第五步：将参考变频器替换为被测的测试变频器；
第六步：设置测试曲线为(Receiver2-Receiver1)-Difference；
(Receiver2-Receiver1)-Difference
＝(E0+Emeas-Ecal)-(E0+Ebase-Ecal)
＝Emeas-Ebase
其中，E0为接入变频器的两个通路误差，Ebase为参考变频器的相位偏差，Ecal为校准变频器的相位偏差，Emeas为测量变频器的相位偏差。
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