[发明专利]天线与传输线测试仪及实时自动校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试领域，特别涉及天线与传输线的自动校准测试方法及相应的测试 仪。

背景技术

天线(Antenna)与传输线在无线通信中扮演着信号收发的角色，因此，包含有天线 和传输线的产品在生产和实施的过程中，必须对天线和传输线的性能和参数进行测量。

目前，天线与传输线测试仪在使用之前必须进行校准来获得系统误差，并在测试 中使用矢量误差修正方法去除系统误差。目前校准的方法有两种：机械校准方法和电子校 准方法。不管是机械校准还是电子校准，都需要在测试前通过人工操作连接校准件来进行， 校准时间长、效率低，随着环境温度的变化需要重新校准。

天线与传输线测试仪，由于其硬件系统的不完善性，存在系统误差，其系统误差可 用一个具有3项误差系数的误差模型来表示，如图1所示：三个误差系数项为E_d(方向性)、E_s(源匹配)、E_r(反射跟踪)，a为入射波，b为反射波，г_m为测量反射系数，г为实际反射系数。

由图1可以得出误差系数项、反射系数测量值、反射系数实际值的关系，如公式(1) 所示：

г_m＝E_d-(E_dE_s-E_r)г+E_sг_mг(1)

现有的校准与误差修正方法是，使用机械校准件或电子校准件。机械校准过程为 依次连接开路器、短路器、负载到测试端口，获得由3个公式(1)方程式组成的方程组，进行 方程组求解得到误差系数项。电子校准过程为连接电子校准件到测试端口，电子校准件内 部通过电子开关形成各种电子标准，获得由公式(1)组成的方程组，进行方程组求解得到误 差系数项。在后面的测试中使用误差系数项对测量值同样使用公式(1)进行误差修正得到 正确的测量值。

现有的天线与传输线测试仪校准方法的缺点是：测试之前必须使用校准件进行手 动校准，校准过程速度慢，且容易由于连接不准确造成校准失败；每次校准操作只能确保一 定温度范围内的准确度，环境温度发生较大变化时，需要重新进行校准；在搭建自动测试系 统时，天线与传输线测试仪的校准操作会降低自动测试系统的自动化程度及测试效率。

本发明针对这些缺点，发明了一种能实时自动校准的天线与传输线测试仪，该测 试仪内部有一个温度传感器实时进行温度检测，内部FLASH存储器中预存有出厂前测定的 系统误差系数文件，该误差数据文件包含该测试仪在若干温度下若干频率点上的误差系数 项，在测试过程中，天线与传输线测试仪使用基于频率和温度的二维插值算法实时自动进 行当前误差系数求解。该天线与传输线测试仪使用中不需要进行任何的手动校准操作，可 随着环境温度的变化实时进行校准，使用该测试仪进行测试时，可大幅提高自动化程度及 测试效率。

发明内容

本发明实现了一种能够实时自动校准的天线与传输线测试仪，用户在使用过程中 不需要进行任何的手动校准操作，可随时进行测试。

根据本发明的一个方面，实现了一种能够实时自动校准的天线与传输线测试仪， 所述天线与传输线测试仪包括：信号合成模块(1)、功分器(2)、定向耦合器(3)、幅相接收机 模块(5)、FPGA数字中频处理模块(6)、CPU控制器(7)、FLASH存储器(9)、温度传感器(10)；测 试端口(4)与定向耦合器(3)相连；通信接口(8)与CPU控制器(7)相连。

根据本发明的一个方面，信号合成模块(1)由激励信号源(11)和本振信号源(12) 组成。

根据本发明的一个方面，所述温度传感器(10)实时进行温度检测，所述FLASH存储 器(9)内预存误差系数文件。

根据本发明的一个方面，幅相接收机模块包括两个混频器和两个模数(A/D)转换 器，第一混频器用于对功分器(2)输出的一路作为参考信号的信号和本振信号源(12)输出 的一路信号进行混频，混频输出信号经R通道被放大滤波和模数转换后输出到FPGA数字中 频处理模块的第一输入端口；第二混频器用于对定向耦合器(3)输出的一路作为被测件反 射信号的信号和本振信号源(12)输出的另一路信号进行混频，混频输出信号经A通道被放 大滤波和模数转换后输出到FPGA数字中频处理模块的第二输入端口。