一种NB‑IOT终端多种工作模式下的精密电流检测装置的制作方法

本实用新型涉及电流检测技术领域，具体是一种NB-IOT终端多种工作模式下的精密电流检测装置。

背景技术：

基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IOT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IOT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IOT是IOT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWA)。NB-IOT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IOT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

这些特点对NB-IOT模块的供电及功耗提出了极高的要求，而且对模块在各种状态下的功耗和电流测试变得极其困难。主要有：

休眠模式：此时模块处于非工作状态，属于一种常态，但电流极低，甚至低于1uA。

唤醒模式：模块接收指令，由休眠进入工作状态。在转化状态下，电流在短时间内将急速增加，达到mA级的电流量，比休眠状态高出104量级，而持续时间极短。

工作模式：模块的正常通信状况，由于业务需求，这种状态持续时间较短，电流也较大，业务结束之后立刻转入休眠模式。

以上几种状态，对于功耗和电流的监测都比较困难，主要有以下几个方面：

测量量程宽，休眠模式和工作模式，电流相差5-6个量级，需要不同量程的电流计；

测量时间短，除了休眠模式是一种常态，唤醒模式和工作模式的时间极短，普通电流计无法响应。比如，用市面上的电流计无法测量工作模式下的模块电流。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种体积小、重量轻、测量速度快的NB-IOT终端多种工作模式下的精密电流检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种NB-IOT终端多种工作模式下的精密电流检测装置，包括整体调度单元、射频单元、基带信号发生单元、基带信号处理单元、合路器、同步处理单元、高速AD转换单元、多档电流计和电压输出单元，所述射频单元包括射频发射单元和射频接收单元，所述整体调度单元的输出端分别连接基带信号发生单元的输入端、同步处理单元的输入端和多档电流计的输入端，所述基带信号发生单元的输出端通过射频发射单元连接合路器的输入端，所述合路器的输出端依次通过射频接收单元和基带信号处理单元连接整体调度单元的输入端，所述多档电流计的输出端分别连接电压输出单元的输入端和高速AD转换单元的输入端，所述高速AD转换单元的输出端连接同步处理单元的输入端，所述电压输出单元的输出端和合路器均连接被测单元。

作为本实用新型进一步的方案：所述整体调度单元为NB-IOT协议栈。

作为本实用新型进一步的方案：所述整体调度单元为计算机和USB接口，所述标准计算机分别连接USB接口和被测单元。

作为本实用新型进一步的方案：所述被测单元和合路器之间通过射频接口连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述被测单元和电压输出单元之间通过电源供电接口连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型装置通过协议栈和电源电流一体化设计，实现了对NB-IOT模块任意时刻的电流精确测量，从而解决了这种时变系统的电流测量问题，不仅可以测量NB-IOT模块不同状态的工作电流，亦可实现射频性能的测试，比如终端发射功率、信号带宽、接收灵敏度等，具有一定的通用性，可实现微秒级的动态电流测量，测量速度快，并且具有良好的同步性，可以精确测量不同模式的工作电流情况；亦可以实现其它通信模块的测量，比如手机终端模块、无线上网卡模块等。另外，本装置具有良好的性价比，并且体积小、重量轻，比传统的测量系统使用便捷性大大提高。信令模式测量下，无需任何外部设计即可完成全部测量，大大提高了测量效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图之一。

图2为本实用新型的结构示意图之二。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-2，一种NB-IOT终端多种工作模式下的精密电流检测装置，包括整体调度单元、射频单元、基带信号发生单元、基带信号处理单元、合路器、同步处理单元、高速AD转换单元、多档电流计和电压输出单元，所述射频单元包括射频发射单元和射频接收单元，所述整体调度单元的输出端分别连接基带信号发生单元的输入端、同步处理单元的输入端和多档电流计的输入端，所述基带信号发生单元的输出端通过射频发射单元连接合路器的输入端，所述合路器的输出端依次通过射频接收单元和基带信号处理单元连接整体调度单元的输入端，所述多档电流计的输出端分别连接电压输出单元的输入端和高速AD转换单元的输入端，所述高速AD转换单元的输出端连接同步处理单元的输入端，所述电压输出单元的输出端和合路器均连接被测单元。

所述基带信号发生单元产生基站基带信号，射频发射单元将基带信号调制到高频的制定频率上；射频接收单元实现上行链路信号的下变频，基带信号处理单元完成信号的解调分析，整体调度单元实现整个任务的完整调度，并可以同步进行多档电流计测量的控制。

所述整体调度单元为NB-IOT协议栈；或者所述整体调度单元为计算机和USB接口，所述标准计算机分别连接USB接口和被测单元。

鉴于功耗和电流测量对NB-IOT模块的重要性，本实用新型采用内置电压源和电流计，与NB-IOT通信模块协议一体，实现对模块的同步控制与测量，从而可以在各种状态下对模块的工作电流进行测量，从而满足NB-IOT模块的研发和生产测试需求。

如图1所示，本实用新型核心是一体化测量装置，内置NB-IOT协议栈，模拟NB-IOT基站信号，采用NB-IOT标准对被测单元进行收发控制，通过射频单元发射模拟基站信号，并接收来自被测单元的射频信号，通过解调分析被测单元的工作状态。同时，根据被测单元的工作状态，同步控制电流计的档位，并实时测量相应的电流量，从而实现对被测模块不同工作状态下电流的精确测量。

一体化测量装置与被测单元主要有射频接口和电源供电接口，射频接口可以通过射频电缆直连，亦可通过天线经空口进行连接，这大大提高了测试效率。被测单元的供电电源由一体化测量装置提供，可通过电缆连接，亦可通过探针进行注入。

合路器实现上下行的分离，下行链路由一体化测量装置发射NB-IOT标准的基站下行信号，上行链路接收被测单元的射频信号。其中，基带信号发生单元产生基站基带信号，射频发射单元将基带信号调制到高频的制定频率上；射频接收单元实现上行链路信号的下变频，基带信号处理单元完成信号的解调分析，NB-IOT协议栈实现整个任务的完整调度，并可以同步进行电流计测量的控制。

所述电压输出单元提供一个可以程控的电压范围，模拟模块的电池供电，输出端串接一个多档电流计，根据模块的不同，一般至少需要三挡，mA、uA、nA级的测量，从而满足不同工作状态下的电流测量。所述高度AD转换单元对多档电流计的数值进行采样，通过同步处理单元刷选关键时刻的测量值。

所述整体调度单元为NB-IOT协议栈时的测量方式采用信令方式测量，从而无需外部控制即可实现所有参数的测量。但信令方式下的协议栈较复杂。本实用新型亦可提供一种非信令测量方式，简化装置复杂度并降低成本。如图2所示：本实用新型装置内部无协议栈，通过标准计算机分别对被测单元和测量装置进行控制，同步时序完全由计算机进行控制，一体化测量装置中的发射、接收和电源三部分可以看成是独立的功能单元。这种方式要求，被测单元具有控制接口和完整的控制指令。由于不需要协议栈，这种测量更具成本优势。

本实用新型装置通过协议栈和电源电流一体化设计，实现了对NB-IOT模块任意时刻的电流精确测量，从而解决了这种时变系统的电流测量问题，不仅可以测量NB-IOT模块不同状态的工作电流，亦可实现射频性能的测试，比如终端发射功率、信号带宽、接收灵敏度等，具有一定的通用性，可实现微秒级的动态电流测量，测量速度快，并且具有良好的同步性，可以精确测量不同模式的工作电流情况；亦可以实现其它通信模块的测量，比如手机终端模块、无线上网卡模块等。另外，本装置具有良好的性价比，并且体积小、重量轻，比传统的测量系统使用便捷性大大提高。信令模式测量下，无需任何外部设计即可完成全部测量，大大提高了测量效率。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。