一种基于数字对消的驻波比测试仪及其测试方法与流程

本发明涉及驻波比测试，特别是涉及一种基于数字对消的驻波比测试仪及其测试方法。

背景技术：

常规驻波比测试装置一般通过定向耦合器获取待测设备反射回来的信号，利用能量检测模块计算反射信号能量，最后根据发射信号与反射信号能量之比，得到待测设备的驻波比性能。

但是，面向低频段(比如10khz~30mhz)驻波比测量中，为了达到45db及以上的收发隔离度，定向耦合器受制于磁芯和绕线圈材料的性能，体积和价格很难控制。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于数字对消的驻波比测试仪及其测试方法，只需要将部分耦合信号传输至接收端进行数字化，并进行发射信号对消和反射信号提取，即可在数字信号处理单元中计算出驻波比性能，定向耦合器没有隔离度要求，有利于减小驻波比测试仪的体积和成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于数字对消的驻波比测试仪，包括数字信号处理单元、模拟信号处理单元和测试接口；

所述数字信号处理单元包括主控模块、基带测试信号产生模块、基带对消信号产生模块和基带对消模块；所述模拟信号处理单元包括dds模块、第一低通滤波器、可变增益放大器vga、定向耦合器、本振模块、混频器、第二低通滤波器和adc模块；

主控模块的输出端与基带测试信号产生模块连接，基带测试信号产生模块的输出端分别与基带对消信号产生模块和dds模块连接，所述dds模块通过第一低通滤波器与可变增益放大器vga连接，所述可变增益放大器vga通过定向耦合器与测试端口连接；所述混频器的第一输入端与定向耦合器的驻波反射输出端连接，混频器的第二输入端与本振模块连接，混频器的输出端通过第二低通滤波器与adc模块连接，adc模块的输出端分别与基带对消模块和基带对消信号产生模块连接；所述基带对消信号产生模块的输出端还与基带对消模块连接，基带对消模块的输出端与主控模块连接；所述主控模块还与基带对消信号产生模块连接；

所述主控模块，用于供用户进行校准或测试操作控制，并根据基带对消模块回传的信息进行驻波比计算，显示测试结果；

所述基带对消信号产生模块，用于在校准或测试过程中，产生对消信号供基带对消模块使用，并在校准过程中，根据主控模块的驻波比计算结果，完成对消信号时延调整。

所述主控模块包括：控制子模块，用于供用户向基带测试信号产生模块发出开始校准或开始测试的命令，控制基带信号产生模块产生基带测试的数字信号传输给dds模块，形成对应频率的正弦波；驻波比计算子模块，用于根据基带对消模块回传的信号，进行驻波比计算；显示子模块，用于对驻波比计算结果进行显示。

所述的一种基于数字对消的驻波比测试仪的测试方法，包括以下步骤：

s1.驻波比测试仪校准：在驻波比测试仪的测试接口上连接已知驻波比的标准阻抗，主控模块向基带测试信号产生模块发送开始校准的命令，控制基带信号产生模块产生基带测试的数字信号传输给dds模块,并根据基带对消模块回传的驻波信息计算标准阻抗的驻波比，根据计算得到的驻波比信息，调整基带对消信号产生模块产生的对消信号时延，直至计算得到的驻波比信息与标准阻抗的已知驻波比最接近时，基带对消信号产生模块保存时延信息，完成驻波比测试仪校准；

s2.驻波比测试：在驻波比测试仪的测试接口上连接待测设备，主控模块向基带信号产生模块发送开始测试的命令，控制基带信号产生模块产生基带测试的数字信号传输给dds模块,基带对消信号产生模块利用保存的时延信息生成对消信号，供驻波比测试使用，主控模块根据基带对消模块回传的驻波信息计算待测设备的驻波比，并进行显示。

其中，所述的驻波比测试仪校准步骤s1包括以下子步骤：s101.在驻波比测试仪的测试接口上连接已知驻波比的标准阻抗；s102.主控模块向基带测试信号产生模块发送开始校准的命令,控制基带信号产生模块产生基带测试的数字信号传输给dds模块；s103.dds模块产生正弦波信号，并过第一低通滤波器4抑制掉二次及高次谐波，然后通过可变增益放大器vga，产生出符合幅度范围的测试信号，经定向耦合器送往测试接口；s104.测试信号经过标准阻抗端口，反射回驻波信号，通过定向耦合器传输至混频器；在混频器中，反射回的驻波信号与本振模块产生信号相乘，然后再通过第二低通滤波器滤除高阶信号，得到中频信号；s105.经第二低通滤波器滤波后得到的中频信号在adc模块中进行模数转换，并分别传输给基带对消模块和基带对消信号产生模块；s106.基带对消信号产生模块根据基带测试信号产生模块的开启时间和来自adc模块的回传信号，生成基带对消信号传输给基带对消模块；s107.基带对消模块将来自adc模块的信号与基带对消信号相减，获得了基带驻波信号，传输给主控模块；s108.主控模块将发射的测试信号功率与接收到的基带驻波信号功率相比较，计算标准阻抗接口的驻波比参数，并进行显示；s109.基带对消信号产生模块根据计算得到的驻波比参数，调整基带对消信号产生模块产生的对消信号时延，直至计算得到的驻波比参数与标准阻抗的已知驻波比最接近时，基带对消信号产生模块保存时延信息，完成驻波比测试仪的校准。

所述驻波比测试步骤包括以下子步骤：s201.在驻波比测试仪的测试接口上连接待测设备；s202.主控模块向基带测试信号产生模块发送开始测试的命令，控制基带信号产生模块产生基带测试的数字信号传输给dds模块；s203.dds模块产生正弦波信号，并过第一低通滤波器4抑制掉二次及高次谐波，然后通过可变增益放大器vga，产生出符合幅度范围的测试信号，经定向耦合器送往测试接口；s204.测试信号经过待测设备端口，反射回驻波信号，通过定向耦合器传输至混频器；在混频器中，反射回的驻波信号与本振模块产生信号相乘，然后再通过第二低通滤波器滤除高阶信号，得到中频信号；s205.经第二低通滤波器滤波后得到的中频信号在adc模块中进行模数转换，传输给基带对消模块；s206.基带对消信号产生模块根据校准过程中获得的对消信号时延信息，生成基带对消信号,传输给基带对消模块；s207.基带对消模块将来自adc模块的信号与基带对消信号相减，获得了基带驻波信号，传输给主控模块；s208.主控模块将发射的测试信号功率与接收到的基带驻波信号功率相比较，从而得到待测设备端口的驻波比参数，并对计算得到的驻波比参数进行显示。

本发明的有益效果是：本发明只需要将部分耦合信号传输至接收端进行数字化，并进行发射信号对消和反射信号提取，即可在数字信号处理单元中计算出驻波比性能，定向耦合器没有隔离度要求，有利于减小驻波比测试仪的体积和成本。

附图说明

图1为本发明的驻波比测试仪原理框图；

图2为驻波比测试仪的测试方法流程图；

图3为驻波比测试仪的校准连接示意图；

图4为驻波比测试仪的测试连接示意图。

图中，1-主控模块，2-基带测试信号产生模块，3-dds模块，4-第一低通滤波器，5-可变增益放大器vga，6-定向耦合器，7-测试接口，8-本振模块，9-混频器，10-第二低通滤波器，11-adc模块，12-基带对消信号产生模块，13-基带对消模块，14-标准阻抗。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于数字对消的驻波比测试仪，包括数字信号处理单元、模拟信号处理单元和测试接口7；

所述数字信号处理单元包括主控模块1、基带测试信号产生模块2、基带对消信号产生模块12和基带对消模块13；所述模拟信号处理单元包括dds模块3、第一低通滤波器4、可变增益放大器vga5、定向耦合器6、本振模块8、混频器9、第二低通滤波器10和adc模块11；

主控模块1的输出端与基带测试信号产生模块2连接，基带测试信号产生模块2的输出端分别与基带对消信号产生模块12和dds模块3连接，所述dds模块3通过第一低通滤波器4与可变增益放大器vga5连接，所述可变增益放大器vga5通过定向耦合器6与测试端口7连接；所述混频器9的第一输入端与定向耦合器6的驻波反射输出端连接，混频器9的第二输入端与本振模块8连接，混频器9的输出端通过第二低通滤波器10与adc模块11连接，adc模块11的输出端分别与基带对消模块13和基带对消信号产生模块12连接；所述基带对消信号产生模块12的输出端还与基带对消模块13连接，基带对消模块13的输出端与主控模块1连接；所述主控模块1还与基带对消信号产生模块13连接；

所述主控模块1，用于供用户进行校准或测试操作控制，并根据基带对消模块13回传的信息进行驻波比计算，显示测试结果；

所述基带对消信号产生模块12，用于在校准或测试过程中，产生对消信号供基带对消模块13使用，并在校准过程中，根据主控模块1的驻波比计算结果，完成对消信号时延调整。

所述主控模块1包括：控制子模块，用于供用户向基带测试信号产生模块2发出开始校准或开始测试的命令，控制基带信号产生模块2产生基带测试的数字信号传输给dds模块3，形成对应频率的正弦波；驻波比计算子模块，用于根据基带对消模块13回传的信号，进行驻波比计算；显示子模块，用于对驻波比计算结果进行显示。

如图2所示，所述的一种基于数字对消的驻波比测试仪的测试方法，包括以下步骤：

s1.驻波比测试仪校准：如图3所示，在驻波比测试仪的测试接口7上连接已知驻波比的标准阻抗14，主控模块1向基带测试信号产生模块2发送开始校准的命令，控制基带信号产生模块2产生基带测试的数字信号传输给dds模块3,并根据基带对消模块13回传的驻波信息计算标准阻抗14的驻波比，根据计算得到的驻波比信息，调整基带对消信号产生模块12产生的对消信号时延，直至计算得到的驻波比信息与标准阻抗14的已知驻波比最接近时，基带对消信号产生模块12保存时延信息，完成驻波比测试仪校准；

s2.驻波比测试：如图4所示，在驻波比测试仪的测试接口7上连接待测设备，主控模块1向基带信号产生模块2发送开始测试的命令，控制基带信号产生模块2产生基带测试的数字信号传输给dds模块3,基带对消信号产生模块12利用保存的时延信息生成对消信号，供驻波比测试使用，主控模块根据基带对消模块13回传的驻波信息计算待测设备14的驻波比，并进行显示。

其中，所述的驻波比测试仪校准步骤s1包括以下子步骤：s101.在驻波比测试仪的测试接口7上连接已知驻波比的标准阻抗14；s102.主控模块1向基带测试信号产生模块2发送开始校准的命令,控制基带信号产生模块2产生基带测试的数字信号传输给dds模块3；s103.dds模块3产生正弦波信号，并过第一低通滤波器4抑制掉二次及高次谐波，然后通过可变增益放大器vga5，产生出符合幅度范围的测试信号，经定向耦合器6送往测试接口7；s104.测试信号经过标准阻抗14端口，反射回驻波信号，通过定向耦合器6传输至混频器9；在混频器9中，反射回的驻波信号与本振模块8产生信号相乘，然后再通过第二低通滤波器10滤除高阶信号，得到中频信号；s105.经第二低通滤波器10滤波后得到的中频信号在adc模块11中进行模数转换，并分别传输给基带对消模块13和基带对消信号产生模块12；s106.基带对消信号产生模块12根据基带测试信号产生模块2的开启时间和来自adc模块11的回传信号，生成基带对消信号传输给基带对消模块13；s107.基带对消模块13将来自adc模块11的信号与基带对消信号相减，获得了基带驻波信号，传输给主控模块1；s108.主控模块1将发射的测试信号功率与接收到的基带驻波信号功率相比较，计算标准阻抗14接口的驻波比参数，并进行显示；s109.基带对消信号产生模块12根据计算得到的驻波比参数，调整基带对消信号产生模块12产生的对消信号时延，直至计算得到的驻波比参数与标准阻抗14的已知驻波比最接近时，基带对消信号产生模块12保存时延信息，完成驻波比测试仪的校准。

所述驻波比测试步骤包括以下子步骤：s201.在驻波比测试仪的测试接口7上连接待测设备；s202.主控模块1向基带测试信号产生模块2发送开始测试的命令，控制基带信号产生模块2产生基带测试的数字信号传输给dds模块3；s203.dds模块3产生正弦波信号，并过第一低通滤波器4抑制掉二次及高次谐波，然后通过可变增益放大器vga5，产生出符合幅度范围的测试信号，经定向耦合器6送往测试接口7；s204.测试信号经过待测设备端口，反射回驻波信号，通过定向耦合器6传输至混频器9；在混频器9中，反射回的驻波信号与本振模块8产生信号相乘，然后再通过第二低通滤波器10滤除高阶信号，得到中频信号；s205.经第二低通滤波器10滤波后得到的中频信号在adc模块11中进行模数转换，传输给基带对消模块13；s206.基带对消信号产生模块12根据校准过程中获得的对消信号时延信息，生成基带对消信号,传输给基带对消模块13；s207.基带对消模块13将来自adc模块11的信号与基带对消信号相减，获得了基带驻波信号，传输给主控模块1；s208.主控模块1将发射的测试信号功率与接收到的基带驻波信号功率相比较，从而得到待测设备端口的驻波比参数，并对计算得到的驻波比参数进行显示。

综上，本发明只需要将部分耦合信号传输至接收端进行数字化，并进行发射信号对消和反射信号提取，即可在数字信号处理单元中计算出驻波比性能，定向耦合器没有隔离度要求，有利于减小驻波比测试仪的体积和成本。