一种基于USB接口的多端口S参数测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于信号测试技术领域，涉及一种基于USB接口的多端口S参数测试装置，包括：USB接口控制模块、源开关阵列、接收开关阵列、耦合器阵列，其中，USB接口控制模块分别与源开关阵列、接收开关阵列连接，源开关阵列和接收开关阵列分别与耦合器阵列连接。本发明专利技术能够可以在成本很低的情况下以两端口网络分析仪为主机扩展成多端口网络分析仪，用于各种多端口、多功能组件和模块的测量，且结构简单，稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于USB接口的多端口S参数测试装置
本专利技术涉及端口参数测试技术，尤其涉及一种基于USB接口的多端口S参数测试装置，属于信号测试

技术介绍
当前，多通道波束功率合成和多通道相干接收技术是现代电子技术的重要特征，随着对发射输出功率和接收灵敏度要求越来越高，通道的数量和规模呈现出快速增长的态势，由几十个通道发展到成百上千个通道。装备整机体制和结构体系的变化促使电子技术产业各层次产品发生变化，各种多端口、多功能组件和模块纷纷出现，如功率合成网络、多个T/R组件组成的T/R单元、各种馈电网络等，并具有系统集成时需求量大的显著特征。唯有使用多端口矢量网络分析仪才能很好地满足对大数量多端口组件进行多功能、多参数快速精确测试的要求。目前使用的矢量网络分析仪多以两端口为主，要得到完整的多端口被测网络的散射参数矩阵，需要进行多次测量，由于匹配负载不可能是理想的，而且匹配负载要在多个端口间变换位置，多次接入也造成了误差，使得测量结果误差较大；对于各端口需要同时调试的被测器件，不能同时得到全部测量结果，整体调试比较困难；而且连接被测件所用时间远多于实际测量时间，测量过程繁琐，测量结果不够清晰直观，极易发生误连接而降低测量的可信性。申请号为201020504581的专利申请公开了一种矢量网络分析仪时分复用扩展端口设备，矢量网络分析仪的激励信号输出端口连接的射频开关具有两个射频开关激励信号输出端口，与矢量网络分析仪的测试信号输入端口连接的射频开关具有两个射频开关测试信号输入端口，该装置使一台矢量网络分析仪可以对应两个或两个以上的用户，同时不影响正常使用速度，可大大降低生产设备的使用成本。虽然其可以对两端口矢量网络分析仪端口进行扩展，但是该申请的侧重点在于两个或两个以上的用户可以同时使用一台矢量网络分析仪，却无法完成对多端口被测件全部S参数的测试，也克服不了上面所述的其它缺陷。现有技术中完成多端口器件全部S参数测试的多端口网络分析仪的实现方式还存在以四端口矢量网络分析仪为主机的方式，虽然较之两端口矢量网络分析仪其测量效率和连接复杂性有较大改观，但带来的问题是：目前大部分用户拥有的矢量网络分析仪以两端口为主，购买四端口网络分析仪和多端口扩展装置成本较高，且造成了资源的浪费。因此，能否设计一种新型的多端口网络分析仪以克服上述缺陷，成为本领域技术人员有待解决的技术难题。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术旨在提供一种基于USB接口的多端口S参数测试装置，可以在成本很低的情况下以两端口网络分析仪为主机扩展成多端口网络分析仪，用于各种多端口、多功能组件和模块的测量，且结构简单，稳定性高。本专利技术是这样实现的，该基于USB接口的多端口S参数测试装置包括：USB接口控制模块、源开关阵列、接收开关阵列、耦合器阵列，其中，USB接口控制模块分别与源开关阵列、接收开关阵列连接，源开关阵列和接收开关阵列分别与耦合器阵列连接。在一些技术方案中，USB接口控制模块包括CPU及控制电路、源开关阵列控制模块、接收开关阵列控制模块、USB接口、电源启动电路、电源接口、开关模块电源偏置、源指示灯和电源指示灯接口，其中，CPU及控制电路分别连接源开关阵列控制模块、接收开关阵列控制模块、USB接口、电源启动电路、源指示灯和电源指示灯接口，电源启动电路分别连接电源接口和开关模块电源偏置，开关模块电源偏置分别连接源开关阵列控制模块、接收开关阵列控制模块、源指示灯和电源指示灯接口。在一些技术方案中，还包括与USB接口控制模块相连接的开关电源。在一些技术方案中，USB接口控制模块通过USB接口与两端口矢量网络分析仪主机通讯，解析主机的命令，控制开关模块、指示灯的显示，完成电源的开启、关闭，为开关模块提供电源偏置；源开关阵列和接收开关阵列由射频开关组成，根据当前测量参数将主机输出的源信号切换到正确的测量端口，耦合器阵列提取多端口被测件的测量响应信号，两端口矢量网络分析仪主机和测试装置提取的测量响应信号首先输入到接收开关阵列，通过接收开关阵列分时复用主机中的两个测量接收机，完成多路响应信号的分时接收。在一些技术方案中，CPU及控制电路包括USB接口芯片、CPLD、EEPROM以及晶振，其中，CPLD、EEPROM以及晶振分别与USB接口芯片连接，USB接口芯片中包括微处理器。在一些技术方案中，源开关阵列和接收开关阵列采用微波方式实现串并混合阵列结构。在一些技术方案中，该装置包括机箱，整个机箱包括机头、机框和机箱外壳，机箱外壳采用套筒结构，并采用铝合金冷轧板折弯成型后铆接，套筒的侧面和底部设有通风孔，套筒从整机框架的后端拆装，其前端插入机头的型材零件的凹槽内，通过后面4个底脚固定。在一些技术方案中，机箱采用上下两层结构，上机箱用于安装射频开关阵列电路，并采用隔舱结构减小不同通道间的串扰，下机箱安装开关电源和数字接口控制电路，在机箱的空间分隔上做到干扰源与易受干扰的微波电路隔离。本专利技术还公开了一种具有该多端口S参数测试装置的矢量网络分析仪的校准方法，包括如下步骤：步骤一，通过单端口校准确定方向性、源匹配和反射跟踪误差；步骤二，通过隔离校准确定串扰误差；步骤三，通过直通校准确定负载匹配和传输跟踪误差。在一些技术方案中，可省去步骤二的隔离校准，忽略串扰误差，通过已知的误差项直接计算出其他未知误差，而不必通过校准获得。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1.实现了多端口S参数测试，提高了测试效率，2.使用两端口矢量网络分析仪的用户可以很方便地升级为多端口矢量网络分析仪，降低了成本；3.采用射频电路板方案，低成本设计，提高了该装置进行实用化推广的优势；4.结构简单、稳定性高，易于维护；5.优化了校准方法，提高了效率。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1为本专利技术的基于USB接口的多端口S参数测试装置的结构示意及其与两端口矢量网络分析仪的连接关系图。图2为图1中USB接口控制模块1的结构示意图。图3为图2中CPU及控制电路11的结构示意图。图4为图1中源开关阵列2和接收开关阵列3采用串并混合阵列时的结构示意图。图5为i端口激励j端口接收时的全二端口误差修正模型。符号说明1USB接口控制模块11CPU及控制电路111USB接口芯片112CPLD113EEPROM114晶振12源开关阵列控制模块13接收开关阵列控制模块14USB接口15电源启动电路16电源接口17开关模块电源偏置18源指示灯19电源指示灯接口2源开关阵列3接收开关阵列4耦合器阵列5端口6开关电源具体实施方式如图1所示为本专利技术一具体实施方式，该基于USB接口的多端口S参数测试装置主要包括：USB接口控制模块1、源开关阵列2、接收开关阵列3、耦合器阵列4，其中，USB接口控制模块1分别与源开关阵列2、接收开关阵列3连接，源开关阵列2和接收开关阵列3分别与耦合器阵列4连接。在一较佳实施方式中，耦合器阵列4还与若干端口5一体形成，实现与被测件的连接。如图2所示为USB接口控制模块1的结构示意图，其主要包括CPU及控制电路11、源开关阵列控制模块12、接收开关阵列控制模块13、USB接口14、电源启动电路15、电源接口16、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于USB接口的多端口S参数测试装置，其特征在于，包括：USB接口控制模块(1)、源开关阵列(2)、接收开关阵列(3)、耦合器阵列(4)，其中，所述USB接口控制模块(1)分别与所述源开关阵列(2)、接收开关阵列(3)连接，所述源开关阵列(2)和接收开关阵列(3)分别与所述耦合器阵列(4)连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于USB接口的多端口S参数测试装置，其特征在于，包括：USB接口控制模块(1)、源开关阵列(2)、接收开关阵列(3)、耦合器阵列(4)，其中，所述USB接口控制模块(1)分别与所述源开关阵列(2)、接收开关阵列(3)连接，所述源开关阵列(2)和接收开关阵列(3)分别与所述耦合器阵列(4)连接；所述USB接口控制模块(1)包括CPU及控制电路(11)、源开关阵列控制模块(12)、接收开关阵列控制模块(13)、USB接口(14)、电源启动电路(15)、电源接口(16)、开关模块电源偏置(17)、源指示灯(18)和电源指示灯接口(19)，其中，所述CPU及控制电路(11)分别连接所述源开关阵列控制模块(12)、接收开关阵列控制模块(13)、USB接口(14)、电源启动电路(15)、源指示灯(18)和电源指示灯接口(19)，所述电源启动电路(15)分别连接所述电源接口(16)和开关模块电源偏置(17)，所述开关模块电源偏置(17)分别连接所述源开关阵列控制模块(12)、接收开关阵列控制模块(13)、源指示灯(18)和电源指示灯接口(19)。2.如权利要求1所述的一种基于USB接口的多端口S参数测试装置，其特征在于，还包括与所述USB接口控制模块(1)相连接的开关电源(6)。3.如权利要求1所述的一种基于USB接口的多端口S参数测试装置，其特征在于，所述USB接口控制模块(1)通过USB接口与两端口矢量网络分析仪主机通讯，解析主机的命令，控制开关模块，控制指示灯的显示，完成电源的开启、关闭，为开关模块提供电源偏置，所述开关模块包括源开关阵列控制模块(12)和接收开关阵列控制模块(13)；所述源开关阵列(2)和接收开关阵列(3)由射频开关组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏军，孙朋德，刘敬坤，张海洋，马世敏，王星，姜信诚，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：