System for realizing cascading multifunctional radio frequency vector transceiving test

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该实现可级联多功能射频矢量收发测试的系统，其中包括基带单元，用于实现数字信号处理，计算测量结果，控制各单元的控制接口及外部的数据通信；

矢量收发单元，与所述的基带单元相连接，用于实现半双工的射频双收双发；

频谱分析单元，与所述的基带单元相连接，用于实现信号的频谱测试；

矢量网络测试单元，与所述的基带单元相连接，用于实现DUT的端口驻波测试；

可控电压单元，与所述的基带单元相连接，用于提供电压可程控的直流电压源；

电流测量单元，与所述的可控电压单元相连接，用于测量直流电压源的输出电流；

多功能矩阵开关，与所述的矢量收发单元、频谱分析单元和矢量网络测试单元相连接，用于切换多端口及多功能，通过不同的开关组合实现不同的测试任务。

较佳地，矢量收发单元包括两个相同的射频收发电路，每个射频收发电路均包括接收通道、发射通道和收发转换开关，所述的接收通道和发射通道均与收发转换开关相连接，通过切换接收通道和发射通道，使电路分别工作在接收状态或发射状态。

较佳地，包括低通滤波器、低噪声放大器、衰减器及IQ解调器和模数转换器，所述的低通滤波器与所述的收发转换开关相连接，用于抑制带外信号，所述的低噪声放大器可选择地通过射频开关与所述的低通滤波器连通，用于提升接收通道的灵敏度，所述的射频衰减器可选择地通过射频开关与所述的低噪声放大器相连接，用于提升射频接收大功率信号，所述的解调器与所述的射频衰减器相连接，用于将输入的射频信号分解为两路正交基带信号，并分别传输进入两个模数转换器，并传输至基带单元进行处理。

较佳地，所述的发射通道包括数模转换器、IQ调制器、功率放大器、衰减器和带通滤波器，所述的数模转换器的输入端与基带单元相连，输出端与IQ调制器相连，用于接收基带单元的数字IQ信号，并转变成模拟基带IQ信号进入IQ调制器，所述的功率放大器与所述的IQ调制器相连接，用于提升发射通道的最大发射功率，所述的衰减器与功率放大器相连，用于降低发生通道的最小发生功率，所述的带通滤波器与衰减器相连，用于抑制输出信号杂散。

较佳地，所述的每个射频收发电路还包括本振，每个射频收发电路的接收通道的解调器和发射通道的调制器均与本振相连，所述的两个射频收发电路的本振相对独立，分别工作在不同的频率上。

较佳地，所述的频谱分析单元包括射频开关、两个第一混频器、第二模数转换器，所述的射频开关的输出端分别与两个第一混频器相连，所述的两个第一混频器通过放大器与第二模数转换器相连接，第二模数转换器的输出端与基带单元相连，所述的射频开关将输入信号分成两路进行处理，所述的第一混频器将两路信号变频到指定的中频频率上，第二模数转换器接收放大器放大后的信号并进行数字化，穿输至基带单元。

较佳地，所述的矢量网络测试单元包括参考源、定向耦合器、第二混频器和第三模数转换器，所述的参考源的输出端与定向耦合器相连，所述的定向耦合器的输出端分别与第二混频器相连，所述的第二混频器的输出端与第三模数转换器相连，第三模数转换器的输出端与基带单元相连，所述的参考源的信号经定向耦合器后输出，所述的定向耦合器将耦合信号和发射信号分别与本振进行混频，变换为中频信号后进入分别进入第三模数转换器数字化，穿输至基带单元。

本发明的具体实施方式中，请参阅图1所示，其为本装置的系统构成图。主要包括以下内容：

设备的输入和输出：包括触发输入(Trig IN)、触发输出(Trig OUT)、参考输入(REF IN)、参考输出(REF OUT)、网口(LAN)、射频收发端口(RF1-RF8)以及电源输出(DCOut)。各接口的功能定义：

Trig IN：触发输入，接收其它装置/设备或DUT的触发输出信号，实现同步测试；

Trig OUT：触发输出，由本设备发出的触发同步信号；

REF IN：参考输入，接收外部设备的参考信号，用于内部锁相环和时钟的同步；

REF OUT：参考输出，由本设备发出内部参考信号，实现系统不同频率源的同步；

网口(LAN)：标准RJ45网络接口，支持10M/100M/1000M自适应，用于设备的控制和测试数据的下发/读取；

RF1-RF8：射频收发端口，每个端口具有半双工矢量收发、噪声源输出、频谱测量输入、端口驻波测试功能。其中，RF11-RF4共用一个内部矢量收发模块、RF5-RF8共用另一路矢量收发模块，具体内部结构见矩阵开关单元(MSW)。

DC Out：程控电压电源输出，为DUT提供的电压输出。

本装置的系统构成包括基带单元(BB)、矢量收发单元(VST)、频谱分析单元(SA)、矢量网络测试单元(VNA)、可控电压单元(AVS)、电流测量单元(AMT)、多功能矩阵开关(MSW)。各模块的功能为：

基带单元(BB)：实现数字信号处理、测量结果的计算、各单元的控制接口及外部的数据通信；

矢量收发单元(VST)：实现半双工的射频双收双发；

频谱分析单元(SA)：实现信号的频谱测试；

矢量网络测试单元(VNA)：实现DUT的端口驻波测试；

可控电压单元(AVS)：提供电压可程控的直流电压源；

电流测量单元(AMT)：测量直流电压源的输出电流；

多功能矩阵开关(MSW)：多端口及多功能切换，可通过不同的开关组合实现不同的测试任务。

图2是矢量收发单元的构成图，它由完全相同的两个射频收发电路组成双收双发(2T2R)的单元。以RTX1为例说明其工作方式：

射频SW1为收发转换开关，通过切换不同的通道，使电路分别工作在接收或者发射状态；接收通道主要包括低通滤波器(LPF1)、低噪声放大器(LNA1)、衰减器及IQ解调器(DEM1)和模数转换器(ADC)组成。低通滤波器LPF1主要抑制带外信号，防止进入解调器引起额外的杂散产生。低噪声放大器LNA1用于提升接收通道的灵敏度，可通过射频开关(SW2和SW3)选通。射频衰减器用于提升射频接收大功率信号的能力，扩展整个接收通道的测量范围。解调器(DEM1)将输入的射频信号分解为模拟的I和Q两路正交基带信号，两路信号分别进入模数转换器ADC1和ADC2进行数字化后，进入基带单元(BB)进行处理；

发射通道主要包括数模转换器(DAC)、IQ调制器(MOD1)、功率放大器(PA1)、衰减器(ATT2)以及带通滤波器(BPF1)组成。来自基带单元的数字IQ信号经过数模转换器(DAC1和DAC2)变换成模拟基带IQ信号，进入IQ调制器(MOD1)后，功率放大器(PA1)用于提升发射通道的最大发射功率，衰减器(ATT2)用于降低发生通道的最小发生功率，带通滤波器用于抑制输出信号杂散；

接收通道的解调器和发射通道的调制器所需的本振(LO)共用一个本振电路，2个收发单元的本振(LO1和LO2)相对独立，可分别工作在不同的频率上。

图3为频谱分析单元构成图，其主要用于对输入信号的频谱进行测量，如杂散和谐波等。受限混频器的工作频率范围，输入信号经射频开关(SW11)分成两路进行处理，两路信号分别经混频器(MIX1和MIX2)变频到指定的中频频率上，混频器所需的本振(LO3)共用。中频信号经放大后进入模数转换器(ADC5)数字化后，进入基带处理单元。

图4是矢量网络测试单元构成图，主要用于实现DUT端口驻波的测试。它由参考源(RFS)、定向耦合器(CPL)、混频器(MIX3和MIX4)以及ADC组成。参考源(RFS)信号经定向耦合器(CPL)后输出，定向耦合器将耦合信号和发射信号分别与本振(LO4)进行混频(图5是多功能矩阵开关的构成图，它主要有4个SP4T射频开关(SW13-SW16)以及3个SP2T射频开关(SW17-SW19)以及噪声源(NSS)组成。噪声源(NSS)产生宽带噪声信号，用于测量噪声系数，经过射频开关后可分配到所有的测试端口(RF1-RF8)。同理，所有射频端口(RF1-RF8)都可以经过此矩阵开关进入频谱分析单元和矢量网络分析单元。如图，矢量收发通道1(RTX1)仅可映射至射频端口RF1-RF4，矢量收发通道2(RTX2)仅可映射至射频端口RF5-RF8。

图6是基带单元构成图，它主要由主控制器、时钟发生电路、DDR存储器以及DSP/FPGA单元构成，主控制器负责整机的控制和对外通信(LAN口)，时钟发生器产生各路ADC或DAC所需的时钟，并为各路本振信号提供锁相环参考信号。DSP/FPGA电路主要实现硬件的控制和数字信号处理及测试任务。

图7展示了此装置的可扩展性，对于大批量多端口的测试，可通过装置的级联，实现多端口的测试，从而提升测试效率。

本实施例的具体实现方案可以参见上述实施例中的相关说明，此处不再赘述。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，相应的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

采用了本发明的实现可级联多功能射频矢量收发测试的系统，电路型式简练，硬件复杂度降低，单一设备即可实现矢量收发、频谱测量和矢量网络测试，并可以为DUT供电实现功耗、电流测试，设备体积及成本大大降低。系统可扩展，可以轻松实现多端口的级联扩展。测试任务方便切换，能实现对不同测试任务的快速转换。测试中可对实现硬件电路的直接控制，最大程度提升测试速度，提高测试效率。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。