一种短波天调插入损耗测试方法和夹具

摘要

短波天调插入损耗测试测试夹具，包括矢量网络分析仪、测控计算机、射频转换开关K1及被测天调和天线，测控计算机通过串口或网口与矢网、被测天调和射频转换开关K1连接，K1在第一位置将天线端口2上的被测天调1连通，即将被测天调连接至被测天线；K1在第二位置将天线端口2和矢网端口连通，即将被测天线连接至矢网端口；测控计算机的输出端控制控制开关K1和被测天调。

说明书

一、技术领域

本发明属于短波通信设备及相关电子电路技术领域，尤其是短波天调插入损耗测试方法和设计。

二、背景技术

短波通信频段较宽(1.6MHz-30MHz),窄带天线的输入阻抗随频率变化，是一个复阻抗，而一般发射机的输出阻抗为50Ω，所以需要通过天线调谐器(以下简称天调)实现发射机到天线间的阻抗匹配，将发射机的功率最大限度地传输至天线。

矢量网络分析仪器是一种电磁波能量的测试设备。它既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值，又能测相位，矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据。

矢量网络分析仪器一种电磁波能量的测试设备；主要技术指标是指：

中频带宽：信号是分频段的，这是指在中间频段上仪器允许同时通过的频率范围；

反射跟踪：是指对反射信号的跟踪能力；

传输跟踪：是指对传输信号的跟踪能力；

有效方向性：一般是指无线信号的接收方向控制；有效源匹配：指能够分析的信息源；

有效负载匹配:是指分析时较为合理的负载值，负载不匹配时接收信号会很弱。无法直接用于短波天调插入损耗测试。

天调内部的匹配网络是由多组可变串并电感或电容组成，理论上是无损网络，但事实上，电容和电感都不可能做到理想化，必然存在寄生阻抗，尤其是大电感在使用过程中会发热，说明有部分射频功率在天调内部转化为热能，有一定的插入损耗。

但因天调的输出端阻抗随配接天线和频率变化，不同频率点、不同天线，天调所对应的匹配网络参数也不同，不能直接接在输入输出端口阻抗均为50Ω的网络分析仪上测量其S参数，所以目前国内外一直没有一个有效的方法测量天调的插入损耗，也缺少相关指标衡量短波天调的传输效率。S参数指散射参数。是微波等高频传输中的一个重要参数。S12为反向传输系数，也就是隔离。S21为正向传输系数，也就是增益。S11为输入反射系数，也就是输入回波损耗，S22为输出反射系数，也就是输出回波损耗。

三、发明内容

本发明目的是，本发明利用矢量网络分析仪(以下简称矢网)端口阻抗的测量、通过数学计算变换的方式，设计了一种测试方法和夹具，可以在天调与天线匹配成功的状态下，测量天调的插入损耗。实现一种短波天调插入损耗的测试方法和测试夹具，该方法使用现有的精确测量仪器，通过改变仪器内部输入端口阻抗参数的方式，测试天调在配接某一天线时某一频率上的插入损耗；同时针对该方法发明了一种测试夹具，通过射频转换开关和测控计算机，自动测试天调配接某一天线时在各频率点上的插入损耗，并自动记录测试结果。

本发明可以用于衡量短波天调的传输效率，作为天调的一项非常重要的电性能指标。

本发明技术方案是：短波天调插入损耗测试方法和夹具，所述的测试方法是利用(部分高端)矢量网络分析仪(矢网)的输入端口阻抗可以通过数学计算变换的方式，将矢网的输入端口阻抗设置成天线在该频率点上的输入阻抗，输出端口阻抗保持50Ω不变，然后将在该频率点(调频)上与天线匹配成功后的天调接至矢网的两端口，测量在该频率点上的S21参数，即为该天调在该频率下配接该天线时的插入损耗。

本发明提出了一种天调插入损耗的测量方法和测试夹具，解决了一直以来无法用数据衡量天调传输效率的问题，可以更全面的评价天调的电性能，为天调的研制和生产提供一个非常重要的测试指标，减少不必要的射频损耗，确保整个通信系统的通信质量。弥补了行业的空白。

四、附图说明

图1天调插入损耗测试夹具原理框图。

五、具体实施方式

针对该测试方法设计的测试夹具原理框图如图1所示，短波天调插入损耗测试测试夹具主要包含矢量网络分析仪、测控计算机、射频转换开关K1及被测天调和天线，测控计算机通过串口或网口与矢网、被测天调和射频转换开关K1连接，K1在第一位置将天线端口2上的被测天调1连通，即将被测天调连接至被测天线；K1在第二位置将天线端口2和矢网端口连通，即将被测天线连接至矢网端口；输入端口阻抗并通过数学计算变换是常规方式。

测控计算机的输出端控制控制开关K1和被测天调，测控计算机具有以下功能：

a)设置矢网参数和读取矢网内的测量数据；

b)控制开关K1的切换；

c)控制被测天调的状态。

假设当前测试频率为f₀,测试步骤如下：

1)切换开关K1，使K1上的1和2端口连通，即将被测天调连接至被测天线；

2)控制被测天调在频率f₀上自动调谐，等待调谐成功；

3)切换开关K1，使K1上的2和3端口连通，即将被测天线接至矢网的2端口；

4)用测控计算机设置矢网参数，测量频率f₀上的S22阻抗值(复数)，将该测量阻抗值设置为矢网2端口的数字输入阻抗；

5)切换开关K1，使K1上的1和3端口连通，即将被测天调接至矢网的两端口，K1连接的1端口保持50Ω特征阻抗不变；

6)用测控计算机设置矢网参数，测量并读取在频率f₀上的S21参数，该值即为被测天调与配接被测天线时在频率f₀上的插入损耗。

同理，可以设置一定的频率间隔，测量天调整个工作频率范围内各频率点的插入损耗值。整个过程由测控计算机控制，自动完成测试和记录，最终得到一张以频率(Hz)和插入损耗(dB)为坐标的二维图表。