CN107104743A - 一种变频t/r组件通道间相位一致性测试***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变频T/R组件通道间相位一致性测试***及方法，属于测试技术领域。本发明中的参考通道和校准通道工作在无源状态，自身不耗电和发热，不会产生温度漂移，测试准确度较高；引入双平衡混频器和低通滤波器搭建的参考通道和校准通道使得全双二端口校准成为可能，有利于提高测试准确度；无需为参考通道配备供电、状态控制和发射信号调理等设备，简化了***组成，降低了***建设成本；双平衡混频器工作频段较宽，且可以通过开关切换搭建不变频、一次变频参考通道和校准通道，具备了一定通用性；参考通道和校准通道的输入和输出端都引入了低通滤波器，滤除了不需要的频谱分量，提高了测试结果的准确度。
Description
技术领域
本发明属于测试技术领域，具体涉及一种变频T/R组件通道间相位一致性测试***及方法。
背景技术
T/R组件主要包含多个发射通道、接收通道以及驱动控制三个部分，此外还有射频输入输出、低频连接器等组件接口部分。发射通道主要完成射频激励信号的放大和移相，并输出至馈线网络；接收通道将天线接收的回波信号放大和移相，并保证较低的噪声系数；组件的收发开关切换及相位、衰减的控制由驱动控制部分完成。T/R组件一般具有端口复用的特点，即发射输出端口也是接收输入端口，发射输入端口也是接收输出端口，只不过随雷达工作模式的不同而作用不同。另外，许多T/R组件的发射通道和接收通道都进行了变频处理，发射通道为上变频通道，而接收通道为下变频通道，这就是所谓的变频T/R组件。
对于有源相控阵雷达来说，只有准确获取各个收发通道间的幅度和相位的差异，才能准确地进行补偿，从而实现收发波束合成，这就要求实现收发通道间相位一致性的准确测试。通道间相位一致性指标是指与参考通道相比，T/R组件的发射通道和接收通道在相同频率下相频响应的差异程度。收发同频T/R组件通道间相位一致性指标测试较为简单，而因为本振信号的引入，其相位影响了相频响应结果，且随时间的不同而响应不同，并不是一个确定的数值，这就必须引入参考通道，将参考通道与被测变频T/R组件在同一时刻进行相频响应的比较，从而得出通道间相位一致性指标，因此，其测试实现较为困难，而且还包括颇为繁琐的校准过程。
对于变频T/R组件来说，一般是两次变频体制，当前通道间相位一致性测试一般利用自动测试装置(***)完成，主要组成包括4端口矢量网络分析仪、信号发生器、参考组件和校准组件，当然还包括自动测试所需要的开关网络(除开关外，还包含输入信号和本振信号所需的1分2功分器和测试通道等)和必要的供电、收发信号调理部件和状态控制设备，请见图1。4端口矢量网络分析仪是主要的测试设备，用于提供激励信号、实现通道间相差的测试和提供一路本振信号；信号发生器用于提供另一路本振信号；开关网络用于实现测试通道的搭建，并提供相参激励和相参本振通道；参考组件的作用是作为测试的参考通道，被测组件与之进行相差测试；而校准组件的主要作用是获取***误差。
对于通道间相位一致性的测试，实际上就是一个比较测试，而且是具有相参关系的通道之间的测试，因此，构建一个相参测试环境是非常必要的，参考组件和测试组件的发射激励信号、接收激励信号、两路本振信号都需要具有相参关系，这也是组成中有4个1分2功分器的原因和作用。
需要说明的是，图1中没有画出校准组件，与参考组件和被测组件相连的电源以及状态控制设备，也没有画出与参考组件发射输出/接收输入端口相连的发射信号调理装置。为了表示方便，在图1中将开关网络分成了三部分。但无论是参考组件，还是校准组件，其工作频率范围应该覆盖被测T/R组件，因此，在实际应用中一般是将被测T/R组件其中的两个组件分别作为参考组件和校准组件。
测试装置之间的连接关系为：
1、参考组件“发射输入/接收输出”端口与开关网络“参考组件发射输入”端口、参考组件“发射输出/接收输入”端口与开关网络“参考组件发射/接收输出”端口(即矢量网络分析仪端口3)进行连接，其中，若必要，参考组件“发射输出/接收输入”端口与开关网络“参考组件发射/接收输出”端口之间还需要发射信号调理装置；
2、校准T/R组件与开关网络面板上对应的“发射输入/接收输出1”和发射信号调理装置端口1B进行连接；
3、本振(信号发生器)输出-1、本振2(矢量网络分析仪端口4)输出-1分别连接校准组件两个本振端口，本振1输出-2、本振2输出-2分别连接参考组件两个本振端口，因功分器3、4，两路本振信号存在相参关系；
4、电源和状态控制设备与参考组件和校准组件的对应端口之间进行连接。
基本的测试过程可以分为连接、校准和测试三个步骤，其中校准的目的是为了去除***误差，目前一般采用归一化校准方法，就是将校准组件分别连接到***的测试通道中，逐一与参考组件进行相差测试，其相差即为***固有的***误差。此外，将待测组件连入***中，再与参考组件进行相差测试，在去除***误差后，即为待测组件的通道间相位一致性指标。
以4通道变频T/R组件发射通道间相位一致性测试为例，详细测试步骤如下：
1、将参考T/R组件和开关网络面板上对应的端口进行连接，即参考组件“发射输入/接收输出”端口与开关网络“参考组件发射输入”端口、参考组件“发射输出/接收输入”端口与开关网络“参考组件发射/接收输出”端口(即矢量网络分析仪端口3)进行连接，其中，若必要，参考组件“发射输出/接收输入”端口与开关网络“参考组件发射/接收输出”端口之间还需要发射信号调理装置；
2、完成参考组件电源和状态控制电缆的连接；
3、完成校准组件电源和状态控制电缆的连接；
4、将校准T/R组件连接开关网络面板上对应的“发射输入/接收输出1”和发射信号调理装置端口1B；
5、本振(信号发生器)输出-1、本振2(矢量网络分析仪端口4)输出-1分别连接校准组件两个本振端口，本振1输出-2、本振2输出-2分别连接参考组件两个本振端口，因功分器3、4，两路本振信号存在相参关系；
6、控制开关网络，通过矢量网络分析仪端口1、SW3-C、SW3-1、功分器1-1为参考组件提供激励信号，通过矢量网络分析仪端口1、SW3-C、SW3-2、功分器1-2、SW2-1、SW2-C、SW1-C、SW1-1为校准组件提供激励信号，因为功分器1的存在，这两路激励信号存在相参关系；
7、控制开关网络，参考组件输出的发射信号经发射信号调理装置进入矢量网络分析仪端口3，校准组件输出的发射信号经发射信号调理装置1B、1A端口、SW6-1、SW6-C、SW5-C、SW5-1、SW4-1、SW4-C进入矢量网络分析仪端口2；
8、参考组件和校准组件加电和状态控制；
9、设置矢量网络分析仪工作在变频传输测量模式，校准通道为SC21模式、参考通道为SC31模式，同时设置频率范围、输出功率、中频带宽、相位格式等参数；
10、将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ1；
11、将校准组件连接开关网络面板上对应的“发射输入/接收输出2”和发射信号调理装置端口2B，而参考T/R组件连接关系保持不变；
12、控制开关网络中开关SW1和SW6切换至“2”位置；
13、将SC21、SC31两条相频曲线再次进行减法运算，得到相位差△ψ2；
14、同理将校准组件分别连接开关网络面板上对应的“发射输入/接收输出3/4”和发射信号调理装置端口3B/4B，而参考T/R组件连接关系保持不变，控制开关网络中开关SW1和SW6分别切换至“3”和“4”位置，得到相位差△ψ3、△ψ4；
15、依次进行如下运算：
△ψ21-1＇＝△ψ2-△ψ1
△ψ31-1＇＝△ψ3-△ψ1
△ψ41-1＇＝△ψ4-△ψ1
△ψ21＇、△ψ31＇、△ψ41＇实际上是自动测试装置自身通道间相位一致性值，即发射测试通道2～4与通道1存在的固有相差，该相差在被测组件测试时候需要扣除，这样就完成了发射通道的校准过程。
16、将被测4通道变频T/R组件连入***中进行测试，参考T/R组件仍保持连接关系不变，按照如上方法，也可以得到另外一组△ψ21-2＇、△ψ31-2＇、△ψ41-2＇，这组相差值包含了自动测试装置发射通道的固有相差和被测组件的发射通道相差，因此，要进行如下计算：
△ψ21＇＇＝△ψ21-2＇-△ψ21-1＇
△ψ31＇＇＝△ψ31-2＇-△ψ31-1＇
△ψ41＇＇＝△ψ41-2＇-△ψ41-1＇
△ψ21＇＇、△ψ31＇＇、△ψ41＇＇即为4通道变频T/R组件发射通道间相位一致性指标。
17、对于接收通道件相位一致性测试原理基本上是相同的，除本振信号外，其它信号的传输路径不同，参考组件接收激励信号的传输路径为矢量网络分析仪端口2、SW4-C、SW4-2、功分器2-1进入参考组件接收输入端口，而校准组件和被测组件接收激励信号的传输路径为矢量网络分析仪端口2、SW4-C、SW4-2、功分器2-2、SW5-2、SW5-C、SW6-C、SW6-1～4和发射信号调理装置1A、1B端口，校准组件和被测组件接收输出信号的传输路径为SW1-1～4、SW1-C、SW2-C、SW2-2、SW3-2、SW3-C、矢量网络分析仪端口1。另外，相频曲线也响应变成了SC12和SC32。
现有的方案存在的缺点为：
以实际变频T/R组件为参考通道和校准通道，由于组件发射功率较大，自身的相频响应指标会有一定温飘，同时发射信号调理装置也会有温飘，因此，测试准确度受到影响；只能采用归一化校准方式，也限制了测试结果的准确度；需要为参考组件配备供电、状态控制和发射信号调理装置等设备，增加了***建设成本；只能对应特定频段和体制的变频T/R组件测试，通用性较差。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种变频T/R组件通道间相位一致性测试***及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种变频T/R组件通道间相位一致性测试***，包括4端口矢量网络分析仪、信号发生器、开关网络以及发射信号调理装置，所述开关网络的内部设置有参考通道和校准通道，参考通道和校准通道采用两级双平衡混频器串联，参考通道配置有第一低通滤波器和第二低通滤波器，校准通道配置有第三低通滤波器和第四低通滤波器；
第一低通滤波器和第二低通滤波器，被配置为用于抑制参考接收通道的无用混频分量；
第三低通滤波器和第四低通滤波器，被配置为用于抑制校准发射通道的无用混频分量。
优选地，参考通道包括第一混频器、第二混频器、第七开关SW7、第八开关SW8、第九开关SW9、第十开关SW10、第十一开关SW11、第十二开关SW12以及第十三开关SW13；第七开关SW7、第八开关SW8、第九开关SW9、第十开关SW10、第十一开关SW11、第十二开关SW12、第二低通滤波器、第十三开关SW13、第一低通滤波器通过线路依次连接，第一低通滤波器的另一端和第七开关SW7的1端通过线路连接，第一混频器的IF端通过线路和第八开关SW8的1端连接，其RF输入端通过线路和第九开关SW9的1端连接，第二混频器的IF端通过线路和第十开关SW10的1端连接，其RF输入端通过线路和第十一开关SW11的1端连接；
其中，第七开关SW7的2端作为参考通道的发射输入端口，第十二开关SW12的2端作为参考通道的接收输入端口，第十三开关SW13的C端作为参考通道的输出端口，并且和矢量网络分析仪的第三端口连接；
校准通道包括第三混频器、第四混频器、第十四开关SW14、第十五开关SW15、第十六开关SW16、第十七开关SW17、第十八开关SW18、第十九开关SW19以及第二十开关SW20；第十四开关SW14、第十五开关SW15、第十六开关SW16、第十七开关SW17、第十八开关SW18、第四低通滤波器、第十九开关SW19、第三低通滤波器和第二十开关SW20通过线路依次连接，第三混频器的IF端通过线路和第十四开关SW14的1端连接，其RF输入端通过线路和第十五开关SW15的1端连接，第四混频器的IF端通过线路和第十六开关SW16的1端连接，其RF输入端通过线路和第十七开关SW17的1端连接；
其中，第二十开关SW20的2端作为校准通道的发射输入端口，与开关网络的发射输入端口1～4分别连接，第十八开关SW18的2端作为校准通道的接收输入端口，与发射信号调理装置端口1-B、2-B、3-B、4-B分别连接，第十九开关SW19的C端作为校准通道的输出端口；发射测试时，第二十开关SW20的2端与开关网络的发射输入端口1～4分别连接，第十九开关SW19的C端与发射信号调理装置端口1-B、2-B、3-B、4-B分别连接，第十八开关SW18的2端不连接；接收测试时，第十八开关SW18的2端与发射信号调理装置端口1-B、2-B、3-B、4-B分别连接，第十九开关SW19的C端与开关网络的接收输出端口1～4分别连接，第二十开关SW20的2端不连接。
优选地，开关网络还包括第一功分器、第二功分器、第三功分器、第四功分器以及第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3、第四开关SW4、第五开关SW5、第六开关SW6；第一开关SW1的C端和第二开关SW2的C端通过线路连接，第一开关SW1的1、2、3、4端分别和T/R组件的发射输入/接收输出端口对应连接，第二开关SW2的2端和第三开关SW3的2端通过线路连接，第三开关SW3的C端和矢量网络分析仪的第一端口通过线路连接，第四开关SW4的C端和矢量网络分析仪的第二端口通过线路连接，第四开关SW4的1端和第五开关SW5的1端通过线路连接，第五开关SW5的C端和第六开关SW6的C端通过线路连接，第六开关SW6的1、2、3、4端分别和发射信号调理装置1-A、2-A、3-A、4-A端口对应连接，发射信号调理装置的1-B、2-B、3-B、4-B端口和T/R组件的发射输出/接收输入端口1～4对应连接，第一功分器的输入端和第三开关SW3的1端通过线路连接，第一功分器的第一输出端和第七开关SW7的2端通过线路连接，其第二输出端和第二开关SW2的1端通过线路连接，第二功分器的输入端和第四开关SW4的2端通过线路连接，第二功分器的第一输出端和第十二开关SW12的2端通过线路连接，其第二输出端和第五开关SW5的2端通过线路连接，第三功分器的输入端和信号发生器通过线路连接，第三功分器的第一输出端与被测T/R组件的本振1输入端口通过线路连接，其第二输出端和第一混频器的本振输入端通过线路连接，第四功分器的输入端和矢量网络分析仪的第四端口通过线路连接，其第一输出端和第二混频器的本振输入端通过线路连接，其第二输出端与被测T/R组件的本振2输入端口通过线路连接。
此外，本发明还提到一种变频T/R组件发射通道间相位一致性测试方法，该方法采用如上所述的变频T/R组件通道间相位一致性测试***，具体包括如下步骤：
步骤1：控制开关网络，通过矢量网络分析仪的第一端口、第三开关SW3的C端、第三开关SW3的1端、第一功分器的1端、第七开关SW7的2端、第七开关SW7的C端为参考通道提供激励信号，通过矢量网络分析仪的第一端口、第三开关SW3的C端、第三开关SW3的2端、第一功分器的2端、第二开关SW2的1端、第二开关SW2的C端、第一开关SW1的C端、第一开关SW1的1端为校准通道提供激励信号；
步骤2：控制开关网络，参考通道的发射输出信号经第十一开关SW11的C端、第十二开关SW12的C端、第十二开关SW12的1端、第二低通滤波器、第十三开关SW13的1端、第十三开关SW13的C端进入矢量网络分析仪的第三端口，校准通道的发射输出信号经发射信号调理装置的1A、1B端口、第六开关SW6的1端、第六开关SW6的C端、第五开关SW5的C端、第五开关SW5的1端、第四开关SW4的1端、第四开关SW4的C端进入矢量网络分析仪的第二端口；
步骤3：设置矢量网络分析仪工作在变频传输测量模式，校准通道为SC21模式、参考通道为SC31模式，同时设置其包括频率范围、输出功率、中频带宽、相位格式在内的参数；
步骤4：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ1；
步骤5：将校准通道的发射输入端口和开关网络的发射输入/接收输出的第二端口连接，将校准通道的输出端口和发射信号调理装置的2B端口连接；
步骤6：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其2端；
步骤7：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ2；
步骤8：将校准通道的发射输入端口和开关网络的发射输入/接收输出的第三端口连接，将校准通道的输出端口和发射信号调理装置的3B端口连接；
步骤9：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其3端；
步骤10：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ3；
步骤11：将校准通道的发射输入端口和开关网络的发射输入/接收输出的第四端口连接，将校准通道的输出端口和发射信号调理装置的4B端口连接；
步骤12：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其4端；
步骤13：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ4；
步骤14：依次进行如下运算：
△ψ21-1＇＝△ψ2-△ψ1；
△ψ31-1＇＝△ψ3-△ψ1；
△ψ41-1＇＝△ψ4-△ψ1；
△ψ21-1＇、△ψ31-1＇、△ψ41-1＇是自动测试装置自身通道间相位一致性值，即发射测试通道2～4与通道1存在的固有相差；
步骤15：将被测4通道变频T/R组件连入***中进行测试，重复步骤1-14，得到另外一组△ψ21-2＇、△ψ31-2＇、△ψ41-2＇，这组相差值包含了自动测试装置发射通道的固有相差和被测组件的发射通道相差；
△ψ21＇＇＝△ψ21-2＇-△ψ21-1＇；
△ψ31＇＇＝△ψ31-2＇-△ψ31-1＇；
△ψ41＇＇＝△ψ41-2＇-△ψ41-1＇；
△ψ21＇＇、△ψ31＇＇、△ψ41＇即为4通道变频T/R组件发射通道间相位一致性指标。
此外，本发明还提到一种变频T/R组件接收通道间相位一致性测试方法，该方法采用如上所述的变频T/R组件通道间相位一致性测试***，具体包括如下步骤：
步骤1：控制开关网络，通过矢量网络分析仪的第二端口、第四开关SW4的C端、第四开关SW4的2端、第二功分器的1端、第十二开关SW12的2端、第十二开关SW12的C端为参考通道提供激励信号，通过矢量网络分析仪的第二端口、第四开关SW4的C端、第四开关SW4的2端、第二功分器的2端、第五开关SW5的2端、第五开关SW5的C端、第六开关SW6的C端、第六开关SW6的1端、发射信号调理装置的1A、1B端为校准通道提供激励信号；
步骤2：控制开关网络，参考通道的接收输出信号经第八开关SW8的C端、第七开关SW7的C端、第七开关SW7的1端、第一低通滤波器、第十三开关SW13的2端、第十三开关SW13的C端进入矢量网络分析仪的第三端口，校准通道的接收输出信号经第一开关SW1的1端、第一开关SW1的C端、第二开关SW2的C端、第二开关SW2的2端、第三开关SW3的2端、第三开关SW3的C端进入矢量网络分析仪的第一端口；
步骤3：设置矢量网络分析仪工作在变频传输测量模式，校准通道为SC12模式、参考通道为SC32模式，同时设置其包括频率范围、输出功率、中频带宽、相位格式在内的参数；
步骤4：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ1；
步骤5：将校准通道的接收输入端口和发射信号调理装置的2B端口连接，将校准通道的接收输出端口和开关网络的发射输入/接收输出的第二端口连接；
步骤6：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其2端；
步骤7：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ2；
步骤8：将校准通道的接收输入端口和发射信号调理装置的3B端口连接，将校准通道的接收输出端口和开关网络的发射输入/接收输出的第三端口连接；
步骤9：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其3端；
步骤10：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ3；
步骤11：将校准通道的接收输入端口和发射信号调理装置的4B端口连接，将校准通道的接收输出端口和开关网络的发射输入/接收输出的第四端口连接；
步骤12：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其4端；
步骤13：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ4；
步骤14：依次进行如下运算：
△ψ21-1＇＝△ψ2-△ψ1；
△ψ31-1＇＝△ψ3-△ψ1；
△ψ41-1＇＝△ψ4-△ψ1；
△ψ21-1＇、△ψ31-1＇、△ψ41-1＇是自动测试装置自身通道间相位一致性值，即接收测试通道2～4与通道1存在的固有相差；
步骤15：将被测4通道变频T/R组件连入***中进行测试，重复步骤1-14，得到另外一组△ψ21-2＇、△ψ31-2＇、△ψ41-2＇，这组相差值包含了自动测试装置接收通道的固有相差和被测组件的接收通道相差；
△ψ21＇＇＝△ψ21-2＇-△ψ21-1＇；
△ψ31＇＇＝△ψ31-2＇-△ψ31-1＇；
△ψ41＇＇＝△ψ41-2＇-△ψ41-1＇；
△ψ21＇＇、△ψ31＇＇、△ψ41＇即为4通道变频T/R组件接收通道间相位一致性指标。
本发明所带来的有益技术效果：
(1)参考通道和校准通道工作在无源状态，自身不耗电和发热，不会产生温度漂移，测试准确度较高；
(2)引入双平衡混频器和低通滤波器搭建的参考通道和校准通道使得全双二端口校准成为可能，有利于提高测试准确度；
(3)无需为参考通道配备供电、状态控制和发射信号调理等设备，简化了***组成，降低了***建设成本；
(4)双平衡混频器工作频段较宽，且可以通过开关切换搭建不变频、一次变频参考通道和校准通道，具备了一定通用性；
(5)参考通道和校准通道的输入和输出端都引入了低通滤波器，滤除了不需要的频谱分量，提高了测试结果的准确度。
附图说明
图1为现有变频T/R组件通道间相位一致性测试原理框图。
图2为校准/参考通道原理框图。
图3为本发明的通道间相位一致性测试原理框图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
鉴于当前测试方法和装置存在的缺点和弊端，本发明了提出了一种基于双平衡混频器的参考通道和校准通道，在此基础上实现变频T/R组件通道间相位一致性的测试。本发明不再利用被测组件作为参考组件和校准组件，而是根据变频T/R组件一般是两级变频工作体制，采用两级混频器串联作为参考通道和校准通道，并且参考通道和校准通道是完全一致的。在实际应用中，参考通道和校准通道都可以内置于开关网络中，这样使用较为方便。
其主要特点如下：
(1)兼容收发测试
为了兼容收发测试，两级混频器全部采用双平衡混频器，而且，混频器1的RF、LO、IF的工作频段应该覆盖被测T/R组件发射第一级/接收第二级混频器的工作频段，混频器2的RF、LO、IF的工作频段应该覆盖被测T/R组件发射第二级/接收第一级混频器的工作频段。这样，不同变频T/R测试时就需要更换校准通道和参考通道，因此具备了一定通用性。发射测试时激励信号从“发射输入”端口输入，输出信号从“输出”端口输出，接收测试时激励信号从“接收输入”端口输入，输出信号从“输出”端口输出。
(2)兼容同频、一次变频收发测试
在SW2～SW5开关的作用下，可以选择两级混频器都不参与测试过程，这适合同频测试。此时，发射参考/校准通道的路径为发射输入、SW1-2、SW1-C、SW2-C、SW2-2、SW3-2、SW3-C、SW4-C、SW4-2、SW5-2、SW5-C、SW7-C、SW7-1、低通滤波器2、SW6-1、SW6-C，而接收参考/校准通道的路径为接收输入、SW7-2、SW7-C、SW5-C、SW5-2、SW4-2、SW4-C、SW3-C、SW3-2、SW2-2、SW2-C、SW1-C、SW1-1、低通滤波器1、SW6-2、SW6-C。
利用SW2、SW3可以选择混频器1参与测试过程，这适合一次变频组件测试。此时，发射参考/校准通道的路径为发射输入、SW1-2、SW1-C、SW2-C、SW2-1、混频器1、SW3-1、SW3-C、SW4-C、SW4-2、SW5-2、SW5-C、SW7-C、SW7-1、低通滤波器2、SW6-1、SW6-C，而接收参考/校准通道的路径为接收输入、SW7-2、SW7-C、SW5-C、SW5-2、SW4-2、SW4-C、SW3-C、SW3-1、混频器1、SW2-1、SW2-C、SW1-C、SW1-1、低通滤波器1、SW6-2、SW6-C。
利用SW4、SW5可以选择混频器2参与测试过程，这同样适合一次变频组件测试。此时，发射参考/校准通道的路径为发射输入、SW1-2、SW1-C、SW2-C、SW2-2、SW3-2、SW3-C、SW4-C、SW4-1、混频器2、SW5-1、SW5-C、SW7-C、SW7-1、低通滤波器2、SW6-1、SW6-C，而接收参考/校准通道的路径为接收输入、SW7-2、SW7-C、SW5-C、SW5-1、混频器2、SW4-1、SW4-C、SW3-C、SW3-2、SW2-2、SW2-C、SW1-C、SW1-1、低通滤波器1、SW6-2、SW6-C。
当然，更多的应用是将两级混频器都参与测试过程，这适合二次变频组件测试。此时，发射参考/校准通道的路径为发射输入、SW1-2、SW1-C、SW2-C、SW2-1、混频器1、SW3-1、SW3-C、SW4-C、SW4-1、混频器2、SW5-1、SW5-C、SW7-C、SW7-1、低通滤波器2、SW6-1、SW6-C，而接收参考/校准通道的路径为接收输入、SW7-2、SW7-C、SW5-C、SW5-1、混频器2、SW4-1、SW4-C、SW3-C、SW3-1、混频器1、SW2-1、SW2-C、SW1-C、SW1-1、低通滤波器1、SW6-2、SW6-C。
(3)引入低通滤波器抑制无用混频分量
参考/校准通道都有低通滤波器，其中滤波器1是为了抑制参考接收通道和校准接收通道的无用混频分量，滤波器2是为了抑制参考发射通道和校准发射通道的无用混频分量，这有利于提高测试结果准确度。
基于提出的参考/校准通道，下面对本发明提出的变频T/R组件通道间相位一致性测试实现方案进行说明。从组成上讲，不再需要参考组件和校准组件，代之的是内置于开关网络的参考通道和校准通道。因混频器为无源部件，输出功率较低，不再需要原为参考组件和校准组件配备的电源、状态控制和发射信号调理装置。当然，4端口矢量网络分析仪、信号发生器、开关网络和被测组件所需的供电、收发信号调理部件和状态控制设备还是必不可少的。
由于开关网络中内置了参考通道和校准通道，因此，相应开关、混频器、滤波器等微波部件的编号进行了相应变动。另外，为了表示方便，开关网络画成了4部分，实线框外双圆圈为端口连接器。需要说明的是，图3中没有被测组件相连的电源以及状态控制设备。
仍以4通道二次变频T/R组件为测试对象，整个测试装置的连接关系为：
1、因参考通道内置，只需进行参考通道输出端口(SW13-C)与矢量网络分析仪端口3之间的连接；
2、校准通道的“本振1”、“本振2”端口分别连接开关网络面板上“本振1输出”和“本振2输出”端口。发射测试时，校准通道的“发射输入”端口与开关网络的发射输入端口1～4分别连接，校准通道的“输出”端口与发射信号调理装置端口1-B、2-B、3-B、4-B分别连接；接收测试时，校准通道的“接收输入”端口与发射信号调理装置端口1-B、2-B、3-B、4-B分别连接，校准通道的“输出”端口与开关网络的发射输入端口1～4分别连接，也无需连接供电和状态控制设备。
3、信号发生器和矢量网络分析仪端口4分别连接“本振1”和“本振2”端口。
仍以4通道二次变频T/R组件测试为例进行说明，当然还是分为校准和测试两类主要步骤。
发射通道间相位一致性测试详细步骤如下：
步骤1：控制开关网络，通过矢量网络分析仪的第一端口、第三开关SW3的C端、第三开关SW3的1端、第一功分器的1端、第七开关SW7的2端、第七开关SW7的C端为参考通道提供激励信号，通过矢量网络分析仪的第一端口、第三开关SW3的C端、第三开关SW3的2端、第一功分器的2端、第二开关SW2的1端、第二开关SW2的C端、第一开关SW1的C端、第一开关SW1的1端为校准通道提供激励信号；
步骤2：控制开关网络，参考通道的发射输出信号经第十一开关SW11的C端、第十二开关SW12的C端、第十二开关SW12的1端、第二低通滤波器、第十三开关SW13的1端、第十三开关SW13的C端进入矢量网络分析仪的第三端口，校准通道的发射输出信号经发射信号调理装置的1B、1A端口、第六开关SW6的1端、第六开关SW6的C端、第五开关SW5的C端、第五开关SW5的1端、第四开关SW4的1端、第四开关SW4的C端进入矢量网络分析仪的第二端口；
步骤3：设置矢量网络分析仪工作在变频传输测量模式，校准通道为SC21模式、参考通道为SC31模式，同时设置其包括频率范围、输出功率、中频带宽、相位格式在内的参数；
步骤4：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ1；
步骤5：将校准通道的发射输入端口和开关网络的发射输入/接收输出的第二端口连接，将校准通道的输出端口和发射信号调理装置的2B端口连接；
步骤6：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其2端；
步骤7：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ2；
步骤8：将校准通道的发射输入端口和开关网络的发射输入/接收输出的第三端口连接，将校准通道的输出端口和发射信号调理装置的3B端口连接；
步骤9：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其3端；
步骤10：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ3；
步骤11：将校准通道的发射输入端口和开关网络的发射输入/接收输出的第四端口连接，将校准通道的输出端口和发射信号调理装置的4B端口连接；
步骤12：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其4端；
步骤13：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ4；
步骤14：依次进行如下运算：
△ψ21-1＇＝△ψ2-△ψ1；
△ψ31-1＇＝△ψ3-△ψ1；
△ψ41-1＇＝△ψ4-△ψ1；
△ψ21-1＇、△ψ31-1＇、△ψ41-1＇是自动测试装置自身通道间相位一致性值，即发射测试通道2～4与通道1存在的固有相差；
步骤15：将被测4通道变频T/R组件连入***中进行测试，重复步骤1-14，得到另外一组△ψ21-2＇、△ψ31-2＇、△ψ41-2＇，这组相差值包含了自动测试装置发射通道的固有相差和被测组件的发射通道相差；
△ψ21＇＇＝△ψ21-2＇-△ψ21-1＇；
△ψ31＇＇＝△ψ31-2＇-△ψ31-1＇；
△ψ41＇＇＝△ψ41-2＇-△ψ41-1＇；
△ψ21＇＇、△ψ31＇＇、△ψ41＇即为4通道变频T/R组件发射通道间相位一致性指标。
接收通道间相位一致性测试详细步骤如下：
步骤1：控制开关网络，通过矢量网络分析仪的第二端口、第四开关SW4的C端、第四开关SW4的2端、第二功分器的1端、第十二开关SW12的2端、第十二开关SW12的C端为参考通道提供激励信号，通过矢量网络分析仪的第二端口、第四开关SW4的C端、第四开关SW4的2端、第二功分器的2端、第五开关SW5的2端、第五开关SW5的C端、第六开关SW6的C端、第六开关SW6的1端、发射信号调理装置的1A、1B端为校准通道提供激励信号；
步骤2：控制开关网络，参考通道的接收输出信号经第八开关SW8的C端、第七开关SW7的C端、第七开关SW7的1端、第一低通滤波器、第十三开关SW13的2端、第十三开关SW13的C端进入矢量网络分析仪的第三端口，校准通道的接收输出信号经第一开关SW1的1端、第一开关SW1的C端、第二开关SW2的C端、第二开关SW2的2端、第三开关SW3的2端、第三开关SW3的C端进入矢量网络分析仪的第一端口；
步骤3：设置矢量网络分析仪工作在变频传输测量模式，校准通道为SC12模式、参考通道为SC32模式，同时设置其包括频率范围、输出功率、中频带宽、相位格式在内的参数；
步骤4：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ1；
步骤5：将校准通道的接收输入端口和发射信号调理装置的2B端口连接，将校准通道的接收输出端口和开关网络的发射输入/接收输出的第二端口连接；
步骤6：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其2端；
步骤7：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ2；
步骤8：将校准通道的接收输入端口和发射信号调理装置的3B端口连接，将校准通道的接收输出端口和开关网络的发射输入/接收输出的第三端口连接；
步骤9：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其3端；
步骤10：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ3；
步骤11：将校准通道的接收输入端口和发射信号调理装置的4B端口连接，将校准通道的接收输出端口和开关网络的发射输入/接收输出的第四端口连接；
步骤12：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其4端；
步骤13：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ4；
步骤14：依次进行如下运算：
△ψ21-1＇＝△ψ2-△ψ1；
△ψ31-1＇＝△ψ3-△ψ1；
△ψ41-1＇＝△ψ4-△ψ1；
△ψ21-1＇、△ψ31-1＇、△ψ41-1＇是自动测试装置自身通道间相位一致性值，即接收测试通道2～4与通道1存在的固有相差；
步骤15：将被测4通道变频T/R组件连入***中进行测试，重复步骤1-14，得到另外一组△ψ21-2＇、△ψ31-2＇、△ψ41-2＇，这组相差值包含了自动测试装置接收通道的固有相差和被测组件的接收通道相差；
△ψ21＇＇＝△ψ21-2＇-△ψ21-1＇；
△ψ31＇＇＝△ψ31-2＇-△ψ31-1＇；
△ψ41＇＇＝△ψ41-2＇-△ψ41-1＇；
△ψ21＇＇、△ψ31＇＇、△ψ41＇即为4通道变频T/R组件接收通道间相位一致性指标。
需要说明的是，对于校准通道来说，如果满足前向(发射校准通道)和后向(接收校准通道)的幅频、相频响应相同，那么就可以采用全两二端口进行校准，这样比简单的归一化校准更有利于提高测试结果的准确度。如果以被测组件作为校准通道，在实际应用几乎是不太可能满足前向和后向的幅频、相频相等的条件，这也是现有方法是只能采用归一化校准的内在原因，当然也限制了测试结果的准确度的提高。
本发明引入双平衡混频器和低通滤波器搭建的参考通道和校准通道，避免了因温飘的因素影响测试结果准确度，简化了***组成；使得全双二端口校准成为可能，有利于提高测试准确度；参考通道和校准通道中都引入了开关，并且利用双平衡混频器的宽带特性，提高了参考通道和校准通道的通用性；参考通道和校准通道的输入和输出端都引入了低通滤波器，滤除了不需要的频谱分量，提高了测试结果的准确度。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种变频T/R组件通道间相位一致性测试***，包括4端口矢量网络分析仪、信号发生器、开关网络以及发射信号调理装置，其特征在于，所述开关网络的内部设置有参考通道和校准通道，参考通道和校准通道采用两级双平衡混频器串联，参考通道配置有第一低通滤波器和第二低通滤波器，校准通道配置有第三低通滤波器和第四低通滤波器；
第一低通滤波器和第二低通滤波器，被配置为用于抑制参考接收通道的无用混频分量；
第三低通滤波器和第四低通滤波器，被配置为用于抑制校准发射通道的无用混频分量。
2.根据权利要求1所述的变频T/R组件通道间相位一致性测试***，其特征在于，
参考通道包括第一混频器、第二混频器、第七开关SW7、第八开关SW8、第九开关SW9、第十开关SW10、第十一开关SW11、第十二开关SW12以及第十三开关SW13；第七开关SW7、第八开关SW8、第九开关SW9、第十开关SW10、第十一开关SW11、第十二开关SW12、第二低通滤波器、第十三开关SW13、第一低通滤波器通过线路依次连接，第一低通滤波器的另一端和第七开关SW7的1端通过线路连接，第一混频器的IF端通过线路和第八开关SW8的1端连接，其RF输入端通过线路和第九开关SW9的1端连接，第二混频器的IF端通过线路和第十开关SW10的1端连接，其RF输入端通过线路和第十一开关SW11的1端连接；
其中，第七开关SW7的2端作为参考通道的发射输入端口，第十二开关SW12的2端作为参考通道的接收输入端口，第十三开关SW13的C端作为参考通道的输出端口，并且和矢量网络分析仪的第三端口连接；
校准通道包括第三混频器、第四混频器、第十四开关SW14、第十五开关SW15、第十六开关SW16、第十七开关SW17、第十八开关SW18、第十九开关SW19以及第二十开关SW20；第十四开关SW14、第十五开关SW15、第十六开关SW16、第十七开关SW17、第十八开关SW18、第四低通滤波器、第十九开关SW19、第三低通滤波器和第二十开关SW20通过线路依次连接，第三混频器的IF端通过线路和第十四开关SW14的1端连接，其RF输入端通过线路和第十五开关SW15的1端连接，第四混频器的IF端通过线路和第十六开关SW16的1端连接，其RF输入端通过线路和第十七开关SW17的1端连接；
其中，第二十开关SW20的2端作为校准通道的发射输入端口，与开关网络的发射输入端口1～4分别连接，第十八开关SW18的2端作为校准通道的接收输入端口，与发射信号调理装置端口1-B、2-B、3-B、4-B分别连接，第十九开关SW19的C端作为校准通道的输出端口；发射测试时，第二十开关SW20的2端与开关网络的发射输入端口1～4分别连接，第十九开关SW19的C端与发射信号调理装置端口1-B、2-B、3-B、4-B分别连接，第十八开关SW18的2端不连接；接收测试时，第十八开关SW18的2端与发射信号调理装置端口1-B、2-B、3-B、4-B分别连接，第十九开关SW19的C端与开关网络的接收输出端口1～4分别连接，第二十开关SW20的2端不连接。
3.根据权利要求1所述的变频T/R组件通道间相位一致性测试***，其特征在于，
开关网络还包括第一功分器、第二功分器、第三功分器、第四功分器以及第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3、第四开关SW4、第五开关SW5、第六开关SW6；第一开关SW1的C端和第二开关SW2的C端通过线路连接，第一开关SW1的1、2、3、4端分别和T/R组件的发射输入/接收输出端口对应连接，第二开关SW2的2端和第三开关SW3的2端通过线路连接，第三开关SW3的C端和矢量网络分析仪的第一端口通过线路连接，第四开关SW4的C端和矢量网络分析仪的第二端口通过线路连接，第四开关SW4的1端和第五开关SW5的1端通过线路连接，第五开关SW5的C端和第六开关SW6的C端通过线路连接，第六开关SW6的1、2、3、4端分别和发射信号调理装置1-A、2-A、3-A、4-A端口对应连接，发射信号调理装置的1-B、2-B、3-B、4-B端口和T/R组件的发射输出/接收输入端口1～4对应连接，第一功分器的输入端和第三开关SW3的1端通过线路连接，第一功分器的第一输出端和第七开关SW7的2端通过线路连接，其第二输出端和第二开关SW2的1端通过线路连接，第二功分器的输入端和第四开关SW4的2端通过线路连接，第二功分器的第一输出端和第十二开关SW12的2端通过线路连接，其第二输出端和第五开关SW5的2端通过线路连接，第三功分器的输入端和信号发生器通过线路连接，第三功分器的第一输出端与被测T/R组件的本振1输入端口通过线路连接，其第二输出端和第一混频器的本振输入端通过线路连接，第四功分器的输入端和矢量网络分析仪的第四端口通过线路连接，其第一输出端和第二混频器的本振输入端通过线路连接，其第二输出端与被测T/R组件的本振2输入端口通过线路连接。
4.一种变频T/R组件发射通道间相位一致性测试方法，其特征在于，采用如权利要求3所述的变频T/R组件通道间相位一致性测试***，具体包括如下步骤：
步骤1：控制开关网络，通过矢量网络分析仪的第一端口、第三开关SW3的C端、第三开关SW3的1端、第一功分器的1端、第七开关SW7的2端、第七开关SW7的C端为参考通道提供激励信号，通过矢量网络分析仪的第一端口、第三开关SW3的C端、第三开关SW3的2端、第一功分器的2端、第二开关SW2的1端、第二开关SW2的C端、第一开关SW1的C端、第一开关SW1的1端为校准通道提供激励信号；
步骤2：控制开关网络，参考通道的发射输出信号经第十一开关SW11的C端、第十二开关SW12的C端、第十二开关SW12的1端、第二低通滤波器、第十三开关SW13的1端、第十三开关SW13的C端进入矢量网络分析仪的第三端口，校准通道的发射输出信号经发射信号调理装置的1A、1B端口、第六开关SW6的1端、第六开关SW6的C端、第五开关SW5的C端、第五开关SW5的1端、第四开关SW4的1端、第四开关SW4的C端进入矢量网络分析仪的第二端口；
步骤3：设置矢量网络分析仪工作在变频传输测量模式，校准通道为SC21模式、参考通道为SC31模式，同时设置其包括频率范围、输出功率、中频带宽、相位格式在内的参数；
步骤4：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ1；
步骤5：将校准通道的发射输入端口和开关网络的发射输入/接收输出的第二端口连接，将校准通道的输出端口和发射信号调理装置的2B端口连接；
步骤6：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其2端；
步骤7：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ2；
步骤8：将校准通道的发射输入端口和开关网络的发射输入/接收输出的第三端口连接，将校准通道的输出端口和发射信号调理装置的3B端口连接；
步骤9：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其3端；
步骤10：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ3；
步骤11：将校准通道的发射输入端口和开关网络的发射输入/接收输出的第四端口连接，将校准通道的输出端口和发射信号调理装置的4B端口连接；
步骤12：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其4端；
步骤13：将SC21、SC31两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ4；
步骤14：依次进行如下运算：
△ψ21-1＇＝△ψ2-△ψ1；
△ψ31-1＇＝△ψ3-△ψ1；
△ψ41-1＇＝△ψ4-△ψ1；
△ψ21-1＇、△ψ31-1＇、△ψ41-1＇是自动测试装置自身通道间相位一致性值，即发射测试通道2～4与通道1存在的固有相差；
步骤15：将被测4通道变频T/R组件连入***中进行测试，重复步骤1-14，得到另外一组△ψ21-2＇、△ψ31-2＇、△ψ41-2＇，这组相差值包含了自动测试装置发射通道的固有相差和被测组件的发射通道相差；
△ψ21＇＇＝△ψ21-2＇-△ψ21-1＇；
△ψ31＇＇＝△ψ31-2＇-△ψ31-1＇；
△ψ41＇＇＝△ψ41-2＇-△ψ41-1＇；
△ψ21＇＇、△ψ31＇＇、△ψ41＇即为4通道变频T/R组件发射通道间相位一致性指标。
5.一种变频T/R组件接收通道间相位一致性测试方法，其特征在于，采用如权利要求3所述的变频T/R组件通道间相位一致性测试***，具体包括如下步骤：
步骤1：控制开关网络，通过矢量网络分析仪的第二端口、第四开关SW4的C端、第四开关SW4的2端、第二功分器的1端、第十二开关SW12的2端、第十二开关SW12的C端为参考通道提供激励信号，通过矢量网络分析仪的第二端口、第四开关SW4的C端、第四开关SW4的2端、第二功分器的2端、第五开关SW5的2端、第五开关SW5的C端、第六开关SW6的C端、第六开关SW6的1端、发射信号调理装置的1A、1B端为校准通道提供激励信号；
步骤2：控制开关网络，参考通道的接收输出信号经第八开关SW8的C端、第七开关SW7的C端、第七开关SW7的1端、第一低通滤波器、第十三开关SW13的2端、第十三开关SW13的C端进入矢量网络分析仪的第三端口，校准通道的接收输出信号经第一开关SW1的1端、第一开关SW1的C端、第二开关SW2的C端、第二开关SW2的2端、第三开关SW3的2端、第三开关SW3的C端进入矢量网络分析仪的第一端口；
步骤3：设置矢量网络分析仪工作在变频传输测量模式，校准通道为SC12模式、参考通道为SC32模式，同时设置其包括频率范围、输出功率、中频带宽、相位格式在内的参数；
步骤4：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ1；
步骤5：将校准通道的接收输入端口和发射信号调理装置的2B端口连接，将校准通道的接收输出端口和开关网络的发射输入/接收输出的第二端口连接；
步骤6：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其2端；
步骤7：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ2；
步骤8：将校准通道的接收输入端口和发射信号调理装置的3B端口连接，将校准通道的接收输出端口和开关网络的发射输入/接收输出的第三端口连接；
步骤9：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其3端；
步骤10：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ3；
步骤11：将校准通道的接收输入端口和发射信号调理装置的4B端口连接，将校准通道的接收输出端口和开关网络的发射输入/接收输出的第四端口连接；
步骤12：将开关网络中的第一开关SW1和第六开关SW6分别切换至其4端；
步骤13：将SC12、SC32两条相频曲线进行减法运算，得到相位差△ψ4；
步骤14：依次进行如下运算：
△ψ21-1＇＝△ψ2-△ψ1；
△ψ31-1＇＝△ψ3-△ψ1；
△ψ41-1＇＝△ψ4-△ψ1；
△ψ21-1＇、△ψ31-1＇、△ψ41-1＇是自动测试装置自身通道间相位一致性值，即接收测试通道2～4与通道1存在的固有相差；
步骤15：将被测4通道变频T/R组件连入***中进行测试，重复步骤1-14，得到另外一组△ψ21-2＇、△ψ31-2＇、△ψ41-2＇，这组相差值包含了自动测试装置接收通道的固有相差和被测组件的接收通道相差；
△ψ21＇＇＝△ψ21-2＇-△ψ21-1＇；
△ψ31＇＇＝△ψ31-2＇-△ψ31-1＇；
△ψ41＇＇＝△ψ41-2＇-△ψ41-1＇；
△ψ21＇＇、△ψ31＇＇、△ψ41＇即为4通道变频T/R组件接收通道间相位一致性指标。
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