一种射频环境自动校准装置的制作方法

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种射频环境自动校准装置。

背景技术：

随着无线通讯技术的发展，通信设备的功能愈加复杂，对于无线通信系统的射频测试也提出了更高的要求，尤其对于4G、5G通信系统，射频指标数量多，指标要求高，测试过程中需要搭建多个测试环境。而且天线数目从二天线到四天线、八天线，甚至增加到了64天线以上，在测试过程中每次在无线信道环境下的具体性能表现要求更高。目前衡量无线设备在信道环境下的测试系统，基本采用基带信道模拟的方式，重点表征终端在系统中运行以及小区间切换等性能。此基带信道模拟测试系统，具体采用数字算法在基带增加信道模型，通过混频模拟信道环境。

现有基带信道模拟测试系统，由于需要增加复杂的信道模拟算法，对基带软硬件的要求很高，带来的成本非常昂贵，并且由于端口数受限于基带算法，无法提供足够的端口来准确表征通信设备自身端口间的差异对于系统的影响等带来的测试局限性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种射频环境自动校准装置，用于实现无线通讯射频测试环境的自动化校准，特别适合用于无线通信射频自动化测试环境的校准，降低校准过程的工作量，减少校准过程对线缆和环境的破坏；同时本发明架构简单，可灵活根据测试环境的要求来定制输入输出端口数，测量准确、可靠性强。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种射频环境自动校准装置，包括箱体；所述箱体内部设有电源模块、主控模块、单刀多掷同轴机械射频开关模块和双刀双掷机械射频开关模块；所述箱体外侧壁设置显示模块、外部接口模块、仪表接口以及射频环境接口；射频环境接口通过射频线与所述单刀多掷同轴机械射频开关模块相连；所述单刀多掷同轴机械射频开关模块通过射频线与所述双刀双掷机械射频开关模块连接；所述单刀多掷同轴机械射频开关模块和双刀双掷机械射频开关模块分别与主控模块连接；仪表接口通过射频线与所述双刀双掷机械射频开关模块相连。

上述技术方案中，所述电源模块主要进行电压变换，与主控模块、显示模块相连，提供相应的工作电压，连接方式为现有技术。

上述技术方案中，所述显示模块为校准装置显示信息与接受信息的器件，一般为人机界面；优选的，所述人机界面包括液晶显示屏和键盘。显示模块通过常规电路与主控模块相连，可设置端口的开关信息、校准装置的系统信息如IP、时间等以及显示当前端口间的差损等信息。

上述技术方案中，所述单刀多掷同轴机械射频开关模块包括两个单刀多掷同轴机械射频开关，每个开关均带有通讯接口，通过通讯接口与主控模块电性相连，可接收控制信息进行开关通道的设置；两个开关间使用射频线相连。

上述技术方案中，所述双刀双掷机械射频开关模块包括一个双刀双掷机械射频开关，开关带有通讯接口，通过通讯接口与主控模块电性相连，可接收控制信息进行开关通道的设置，以实现仪表端口的内部较好。

优选的，所述箱体外侧壁设有散热涂层；所述散热涂层的制备方法为，将聚苯乙烯微球分散至去离子水中，然后加入丙炔醇；搅拌20分钟，加入碳酸氢钠调节pH值至8.5；然后加入四乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌60分钟，然后加入三氟化硼二甲醇络合物；95℃搅拌70分钟；然后过滤，滤饼用乙醇洗涤后再用去离子水洗涤得到固体物；固体物配加硝酸钇、氮化硼压球，然后经过1050℃热处理20分钟后得到粉体；将粉体分散于乙醇中，再加入聚乙二醇水溶液，120℃搅拌3小时后，过滤干燥得到复合填料；将丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺、乙酸烯丁基酯、次甲基丁二酸、乙烯基膦酸二甲酯、水混合均匀，85℃反应3小时；然后加入双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、异构十三醇聚氧乙烯醚、N,N'-羰基二咪唑、1,4-丁二醇，搅拌25分钟后滴加过硫酸铵水溶液，反应2小时；加入复合填料以及乙醇/水混合液，95℃搅拌2小时；制备得到涂料；将涂料涂覆于箱体外侧壁，红外干燥即得到散热涂层。

上述技术方案中，所述外部接口模块包括以太网口、RS232接口，一般位于箱体后侧面，可以通过螺钉固定在箱体的后面板部分，通过常规电子线路与主控模块相连。优选的，装置设有包括通风口及电动风扇的散热模块，以便内部器件散热通风；电源模块给电动风扇供电，电动风扇一般安装在箱体侧壁。

本发明中，主控模块具有逻辑控制功能，主要包括一组MCU处理芯片和存储电路，与所述外部接口模块、显示模块相连；所述的主控模块通过电缆与所述的单刀多掷同轴机械射频开关模块和双刀双掷机械射频开关模块相连，根据外部接口模块、显示模块提供的开关信息，控制单刀多掷同轴机械射频开关模块和双刀双掷机械射频开关模块的动作。本领域技术人员根据需要可以市购主控模块，或者在现有主控模块基础上进行简单设计。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:

1．本发明首次公开了一种射频环境自动校准装置，为射频环境自动校准系统，系统架构设计合理，功能电路实现较好，系统性能优良、稳定；特别适合用于射频测试环境线损的自动校准。

2．本发明公开的射频环境自动化校准装置通过单刀多掷同轴机械射频开关模块和双刀双掷机械射频开关模块实现测试环境输入口、输出口与测试仪表的连接，装置具有可承受功率大、平坦度高、插损小的优点，适用范围广。

3. 本发明公开的射频环境自动校准装置能够对连接仪表的两个端口进行内部切换，实现被测试环境线损的双向校准；校准使用的仪表不仅可以是矢量网络分析仪，也可以使用频谱仪加信号源，通过对双刀双掷机械射频开关模块的控制，在装置内部实现对两台仪表的切换。

4. 本发明公开的射频环境自动校准装置能够对自身差损进行测量，实现校准过程的全自动化；单刀多掷同轴机械射频开关模块内两个单刀多掷开关间互联的射频线，实现了装置自身的环回，通过测量环回路径的线损即可得到整机所有通道的线损；装置在安装时需要保证不同通道间差损误差+/-0.1dB。

附图说明

图1为实施例一种射频环境自动化校准装置的结构示意图；

图2为实施例一种射频环境自动化校准装置的后视结构示意图；

其中：箱体1、电源模块2、主控模块3、双刀双掷机械射频开关模块4、液晶显示屏5、键盘6、单刀五掷开关7、单刀九掷开关8、以太网口9、RS232接口10、仪表接口11、射频环境接口12、通风口13、电动风扇14、外部电源接口15。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

参见附图1-2，一种用于射频测试自动化校准装置，包括箱体1；箱体内部设有电源模块2、主控模块3、单刀多掷同轴机械射频开关模块和双刀双掷机械射频开关模块4、散热模块；箱体外侧壁设置显示模块、外部接口模块；显示模块固定在箱体的前面板部分，并通过电子线路与主控模块相连，为人机界面，包括液晶显示屏5和键盘6；双刀双掷机械射频开关模块为一个双刀双掷开关，通过射频线分别与单刀多掷同轴机械射频开关模块、仪表接口相连，与主控模块电性连接，并通过螺钉固定在箱体内部；单刀多掷同轴机械射频开关模块为一个单刀五掷开关7和一个单刀九掷开关8，通过射频线分别与双刀双掷机械射频开关模块、射频环境接口相连，单刀五掷开关和一个单刀九掷开关之间使用射频线相连，与主控模块电性连接，并通过螺钉固定在箱体内部；外部接口模块包括以太网口9、RS232接口10，通过螺钉固定在箱体的后面板部分，通过电子线路与主控模块相连；箱体外侧壁设置仪表接口11以及射频环境接口12（其中射频环境输入口八个，输出口四个，都采用同样的标示，仅标注一处），其余元件与之相配常规连接；散热模块包括通风口13及电动风扇14，电源模块给电动风扇供电，电动风扇安装在箱体侧壁，以便内部器件散热通风；主控模块为主要包括MCU处理器和存储器件的电路板，通过螺钉固定在箱体内部，根据外部接口模块、显示模块提供的开关控制信息，控制单刀多掷同轴机械射频开关模块和双刀双掷机械射频开关模块的开关动作；电源模块为常规电压变换电路，具有外部电源接口15，通过螺钉固定在箱体内部，通过电子线路与主控模块、显示模块相连，提供相应的工作电压。

仪表接口以及射频环境接口通过射频线分别与双刀双掷机械射频开关模块和单刀多掷同轴机械射频开关模块相连，其中连接测试仪表的仪表接口连接双刀双掷机械射频开关模块的1和4射频口，单刀多掷同轴机械射频开关模块通过射频线与双刀双掷机械射频开关模块的2和3射频口连接，单刀多掷同轴机械射频开关模块和双刀双掷机械射频开关模块分别与主控模块连接，显示模块、外部接口模块分别通过电路与主控模块相连，各模块之间的电性连接以及数据线连接为本领域常规连接，为了附图清楚简洁，一些常规连接以及常规安装方式未显示在图中；同时为了清楚表示箱体内部结构，附图1中箱体前盖取下，为下图，实际应用时，为整体结构。

本发明连接频谱仪和信号源进行环境校准，频谱仪和信号源分别连接装置的两个仪表端口，用户环境的输出接口连接单刀五掷开关，用户环境的输入接口连接单刀九掷开关，用户通过本地触摸屏或者自动程序控制单刀五掷开关和单刀九掷开关遍历每一种组合方式，测量完毕后装置自动控制双刀双掷开关切换，实现用户环境反向校准；连接矢量网络分析仪进行环境校准，矢量网络分析仪的两个端口分别连接装置的两个仪表端口，用户环境的输出接口连接单刀五掷开关，用户环境的输入接口连接单刀九掷开关，用户通过本地触摸屏或者自动程序控制单刀五掷开关和单刀九掷开关遍历每一种组合方式，用户通过控制矢量网络分析仪完成S21和S12测量，实现用户环境的正反向校准。

实施例二

一种射频测试的自动化校准装置，包括箱体，内部设有电源模块、主控模块、二个单刀九掷开关和一个双刀双掷开关、散热模块；箱体外侧壁设置显示模块、外部接口模块（太网口、RS232接口）、仪表接口以及射频环境接口；显示模块固定在箱体的前面板部分，并通过电子线路与主控模块相连，为人机界面，包括液晶显示屏和键盘；单刀九掷开关和双刀双掷开关输入输出通过通讯接口射频SMA接头，通过射频线分别相连，与主控模块电性连接，并通过螺钉固定在箱体内部；射频环境接口中，射频环境输入口八个，输出口四个，其余元件与之相配常规连接；散热模块包括通风口及电动风扇；主控模块为主要包括MCU处理器和存储器件的电路板，通过螺钉固定在箱体内部，根据外部接口模块、显示模块提供的开关控制信息，控制单刀多掷同轴机械射频开关模块和双刀双掷机械射频开关模块的开关动作；电源模块为常规电压变换电路，具有外部电源接口，通过螺钉固定在箱体内部，通过电子线路与主控模块、显示模块相连，提供相应的工作电压。

仪表接口以及射频环境接口通过射频线分别与双刀双掷机械射频开关模块和单刀多掷同轴机械射频开关模块相连，其中连接测试仪表的仪表接口连接双刀双掷机械射频开关模块的1和4射频口，单刀多掷同轴机械射频开关模块通过射频线与双刀双掷机械射频开关模块的2和3射频口连接，单刀多掷同轴机械射频开关模块和双刀双掷机械射频开关模块分别与主控模块连接，显示模块、外部接口模块分别通过电路与主控模块相连，各模块之间的电性连接以及数据线连接为本领域常规连接。

具体应用时，连接频谱仪和信号源进行环境校准，频谱仪和信号源分别连接装置的两个仪表端口，用户环境的输出接口连接其中一个单刀九掷开关，用户环境的输入接口连接另一个单刀九掷开关，用户通过本地触摸屏或者自动程序控制单刀九掷开关遍历每一种组合方式，测量完毕后装置自动控制双刀双掷开关切换，实现用户环境反向校准；连接矢量网络分析仪进行环境校准，矢量网络分析仪的两个端口分别连接装置的两个仪表端口，用户环境的输出接口连接其中一个单刀九掷开关，用户环境的输入接口连接另一个单刀九掷开关，用户通过本地触摸屏或者自动程序控制单刀九掷开关遍历每一种组合方式，用户通过控制矢量网络分析仪完成S21和S12测量，实现用户环境的正反向校准。

实施例三

采用实施例一的用于射频测试自动化校准装置，区别在于，箱体外侧壁设有散热涂层；将100g聚苯乙烯微球分散至去离子水中，然后加入20g丙炔醇；搅拌20分钟，加入碳酸氢钠调节pH值至8.5；然后加入500g四乙氧基硅烷、200g3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌60分钟，然后加入600g三氟化硼二甲醇络合物；95℃搅拌70分钟；然后过滤，滤饼用乙醇洗涤后再用去离子水洗涤得到固体物；500g固体物配加50g硝酸钇、300g氮化硼压球，然后经过1050℃热处理20分钟后得到粉体；将500g粉体分散于乙醇中，再加入1500g聚乙二醇水溶液（12wt%），120℃搅拌3小时后，过滤干燥得到复合填料；将100g丙烯酸、60gN-羟甲基丙烯酰胺、80g乙酸烯丁基酯、20g次甲基丁二酸、60g乙烯基膦酸二甲酯、2000g水混合均匀，85℃反应3小时；然后加入50g双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、30g异构十三醇聚氧乙烯醚、40gN,N'-羰基二咪唑、90g1,4-丁二醇，搅拌25分钟后滴加100g过硫酸铵水溶液（0.1wt%），反应2小时；加入260g复合填料以及500g乙醇/水混合液（1∶1），95℃搅拌2小时；制备得到涂料；将涂料涂覆于箱体外侧壁，90℃红外干燥即得到散热涂层。

本发明通过聚合、烧结的工艺制备得到无机粉末，粒径大约50纳米，分布窄，同时具有多孔结构，尤其是，通过处理孔壁附有亲水大分子有机物，有利于有机物与无机物的界面反应，增加有机无机体系的稳定性。在涂料研究和生产过程中，通常使用无机添加剂，这不仅能降低产品的成本，而且还能改善涂料的某些性能；然而，由于无机填料与有机聚合物在化学结构和物理形态上存在着显著的差异，两者缺乏亲和性，往往会使涂料制品性能受到影响。本发明通过加入特别处理的改性复合填料，使无机粒子表面由亲水性变成亲油性，从而能够提高涂层的综合性能，粘接力达到1级，热变形温度达到143度，散热能力强，导热系数达到1.6W/mK。

本发明实现了多路输入端口多路输出端口的射频环境自动校准装置，本领域技术人员可根据射频测试环境的需求，编写控制程序，通过以太网口、RS232接口进行通信，通过控制单刀多掷同轴机械射频开关模块和双刀双掷机械射频开关模块的开关动作，具有操作简单，维护便捷，可扩展性和通用性高等特点，尤其成本价格低，适合产业化。