技术领域
[0001] 本
发明涉及
信号传输线功率损耗功率检测技术。更具体地说，本发明涉及一种有快速检测宽频信号传输线损耗装置。
背景技术
[0002] 在对
电子产品进行
电磁干扰测试时，由于信号传输线存在老化问题会导致测量误差。因此，为了确保检测结果准确可靠往往需要对信号传输线做定期或不定期检测以对损耗进行校准。
[0003] 目前市场上的信号传输线线路损耗测试仪只能满足特定
频率范围的测量需求，满足不了全频率的信号传输线线路损耗测量要求，比如采用N5181A信号器、E4418B功率计、AV3680A手持式天
馈线测试仪等测量仪器设备构建的校准系统只能满足30MHz到6000MHz。但是电子产品电磁干扰
频率范围很宽，往往从几十赫兹到几十吉赫兹，如用单台设备组合的测量系统会造成极大的浪费。目前，E4418B功率计可以在100KHz到110GHz频率范围内测量-70dBm到+44dBm的功率，这类毫米波级信号分析仪设备价格十分昂贵，而且对100KHz以下信号的信号传输线线路损耗测量已不能满足。对于AV3680A手持式天馈线测试仪虽然价格低廉，只能满足1MHz到4GHz频率范围内信号传输线线路损耗测量，且在1MHz以下和高于
4000MHz频率范围内信号传输线线路损耗测量，该仪器已无能为
力。
[0004] 现有的信号传输线线路损耗测试仪一般包括两个输出通道，一个输出通道直接与功率检测模
块连接，另一个输出通道与被测信号传输线连接后再与功率检测模块连接，实现对被测信号传输线输出功率的检测，以实现对被测信号传输线功率损耗的检测。使用现有的信号传输线线路损耗测试仪在进行信号传输线的功率损耗检测时，由于信号传输线的种类、规格繁多，因此，测试仪输出通道负载的变化将会使功率检测通道输入阻抗的变化，使检测结果误差较大。
[0005] 因此，发明一款能快速准确的检测信号传输线线路损耗的装置将会深受广大电子产品企业、电子产品检测中心和从事EMC研究的工作者青睐。
发明内容
[0006] 本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或
缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0007] 本发明还有一个目的是提供一种信号平衡输出模块，其能够从多个输出通道稳定的
输出信号频率。
[0008] 本发明还有一个目的是通过信号
电路模组与对应的电源模块进行独立连接方法，提高信号频率的
质量，以便获得更高的检测
精度。
[0009] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种快速检测宽频信号传输线线路损耗的装置，其包括：
[0010] 信号源系统，其包括
模拟信号源模块以及信号平衡输出模块；
[0011] 所述模拟信号源模块与所述信号平衡输出模块连接，用于向所述信号平衡输出模块提供
正弦波信号；
[0012] 所述信号平衡输出模块设置有两个输出通道，所述信号平衡模块能用于自动平衡调节两个输出通道输出信号的电平，使所述信号平衡输出模块的两个不同输出通道输出信号的电平不受所述信号平衡输出模块所驱动的负载变化的干扰；
[0013] 测量电路模块，其与所述信号平衡输出模块和被测信号传输线连接，用于检测信号平衡输出模块和被测信号传输线的输出功率；
[0014] 控制系统，其与所述模拟信号源模块和测量电路模块连接，用于控制所述模拟信号源模块输出信号的频率，以及提取与处理所述测量电路模块输出的数据；
[0015] 电源模块，用于给所述模拟信号源模块和所述控制系统提供电源提供电源。
[0016] 优选的是，所述模拟信号源模块由多个信号电路模组通过高阻输出并联连接而成，用于输出频率为50Hz～120000MHz信号；所述电源模块分模拟信号源模块电源和控制系统模块电源，所述模拟信号源模块电源设置有多个，所述控制系统控制每个模拟信号源模块电源的断电或供电，每个模拟信号源模块电源与一个信号电路模组进行独立的连接，用于给所述模拟信号源模块提供电源以及输出信号
频谱的提纯；所述控制系统模块电源用于给所述控制系统电源。
[0017] 优选的是，用于输出信号频率为72000MHz～120000MHz的信号电路模组包括负阻压控
振荡器、低通
滤波器、
倍频器；
[0018] 所述控制系统与负阻压控振荡器连接，用于向所述负阻压控振荡器给出频率调整和
相位鉴别控制的数据，使所述负阻压控振荡器产生所需的信号频率；
[0019] 所述负阻压控振荡器与
低通滤波器连接，用于将产生的信号频率传输给所述低通滤波器，以过滤获得所需的信号频率；
[0020] 所述低通滤波器与倍频器连接，用于提高
输入信号的频率；
[0021] 所述倍频器与信号平衡输出模块连接，用于向所述信号平衡输出模块输出信号频率。
[0022] 优选的是，还包括信号功率放大模块，所述信号功率放大模块与所述信号平衡输出模块的负载驱动电路连接，用于提高输出信号的功率，以增强驱动负载的能力；
[0023] 所述信号功率放大模块与被测信号传输线连接，用于将功率放大后的信号传输给所述被测信号传输线。
[0024] 优选的是，所述测量电路模块包括
电压传感器、
电流传感器、第一
整流器、第二整流器、第一信号调理电路和第二信号调理电路；
[0025] 所述电压传感器的一端接信号地，所述电压传感器的另一端与所述第一整流器连接，用于将检测到交流电压信号转化为直流电压信号输出；
[0026] 所述第一信号调理电路与第一整流器连接，用于将第一整流器输出的直流电压信号转换为数据信号；
[0027] 所述电流传感器的一端接信号地，所述电流传感器的另一端与第二整流器连接，用于将检测到的交流电流信号转化为直流电流信号输出；
[0028] 所述第二信号调理电路与第二整流器连接，用于将第二整流器输出的直流电流信号转换为数据信号；
[0029] 所述控制系统与所述第一信号调理电路和第二信号调理电路连接，用于读取并处理所述第一信号调理电路和第二信号调理电路输出的数据信号。
[0030] 优选的是，还包括
触摸屏显示器和/或上位机通讯
接口，所述上位机通讯接口与所述控制系统连接，用于实现与外界计算机设备连接；所述触摸屏显示器与所述控制系统连接，用于参数输入、功能选择以及结果显示。
[0031] 优选的是，所述信号平衡输出模块包括信号电压调节电路和信号平衡输出电路，所述信号电压调节电路与所述信号平衡输出电路连接，用于将稳定的电平信号传输给所述信号平衡输出电路，所述信号平衡输出电路用于实现信号电平的单通道输入转双通道平衡输出。
[0032] 优选的是，所述信号电压调节电路包括输入隔离
变压器、自动电压增益控制电路、电压
负反馈电路、输出隔离变压器以及整流滤波电路；
[0033] 所述输入隔离变压器与信号源系统连接，用于提高电路的抗干扰能力；
[0034] 所述输入隔离变压器与所述自动电压增益控制电路连接，用于将输入信号耦合到自动电压增益电路，以将输入信号电平放大；
[0035] 所述自动电压增益控制电路与所述输出隔离变压器的初级连接，所述输出隔离变压器的次级A绕组与所述电压负反馈电路模块输入端连接，所述电压负反馈电路模块的输出端与所述自动电压增益控制电路的控制端连接，所述输出隔离变压器的次级B绕组与所述整流滤波电路连接，用于对输入信号电平的增益进行控制，使
输出电压保持稳定。
[0036] 优选的是，所述信号平衡输出电路包括有源阻抗变换电路、测量通道阻抗互扰隔离电路、输入功率检测电路以及负载驱动电路；
[0037] 所述有源阻抗变换电路与所述整流滤波电路连接，用于提高输入阻抗和减小输出阻抗，增强驱动负载能力；
[0038] 所述有源阻抗变换电路分别与所述测量通道阻抗互扰隔离电路和负载驱动电路连接，用于将单端输入转为双端平衡输出，使输出信号的电平不受测量通道输入阻抗变化或负载驱动电路所带负载变化的干扰
[0039] 所述测量通道阻抗互扰隔离电路与输入功率检测电路连接，用于检测所述测量通道阻抗互扰隔离电路的输出功率；
[0040] 所述负载驱动电路与所述被测信号传输线连接，用于检测所述被测信号传输线的输出功率。
[0041] 一种利用快速检测宽频信号传输线线路损耗的装置检测信号传输线线路损耗的方法，其包括以下步骤：
[0042] 1)启动所述装置，把被测信号传输线的一端与所述信号平衡输出模块的负载驱动电路连接，被测信号传输线的另一端与所述第一测量电路模块的输入端连接；
[0043] 2)通过所述控制系统输入信号频率范围，使控制系统根据所述信号频率范围控制所述信号源系统输出相应的频率信号；
[0044] 3)运行所述装置，所述控制系统自动采集与处理所述第一测量电路模块和第二测量电路模块的输出数据，获得被测信号传输线线路的损耗。
[0045] 本发明至少包括以下有益效果：本发明的装置能检测频率为50Hz～120000MHz的宽频信号，一台仪器就能满足较宽频率的信号在被测信号传输线上损耗的检测；通过使用多个信号电路模组高阻并联以发生频率为50Hz～120000MHz，信号频率稳定度高，
相位噪声低，输出信号频率从50Hz到120GHz连续可调等特点，满足120GHz宽频信号传输线线路损耗检测；通过信号平衡输出模块，使其输出通道输出的信号电压幅值及功率相等，提高装置的抗扰能力，测量精确度高；每个信号电路模组分别与相应的电源模块进行独立连接，并通过控制系统控制相应电源模块的断电或供
电能有效的减少
干扰信号的产生，降
低信号的噪声，提高检测结果的准确度；通过设置信号功率放大模块，增强信号平衡输出模块的负载驱
动能力，使本装置能用于不同被测信号传输线的检测，扩大了本装置的使用范围，并提高了装置的检测精度；通过设置上位机通讯接口实现本装置与其他计算机设备进行数据通讯，扩大
数据处理能力和扩展数据存储空间。本发明装置具有体积小、重量轻、携带方便、操作简单、性能价格比高以及检测耗时少等特点。
[0046] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0047] 图1为本发明的一个
实施例的连接示意性电路图；
[0048] 图2为本发明的另一个实施例的连接示意性电路图；
[0049] 图3说明的是电源模块与信号电路模组连接示意性电路图；
[0050] 图4为本发明的信号平衡输出模块电路示意性电路图。
具体实施方式
[0051] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照
说明书文字能够据以实施。
[0052] 在本说明书中，当一个元件被提及为“连接至或耦接至”另一个元件或“设置在另一个元件中”时，其可以“直接”连接至或耦接至另一元件或“直接”设置在另一元件中。或以其他元件介于其间的方式连接至或耦接至另一元件或设置在另一元件中，除非其被体积为“直接耦接至或连接至”另一元件或“直接设置”在另一元件中。此外，应理解，当一个元件被提及为“在另一元件上”、“在另一元件上方”、“在另一元件下”或“在另一元件下方”时，其可与另一元件“直接”
接触或以其间介入有其他元件的方式与另一元件接触，除非其被提及为与另一元件直接接触。当参考元件的方向被反转或改变时，其可以用作包含根据对应的相对关系术语的方向的概念的含义。
[0053] 首先，将参照附图对根据本发明装置的电路图进行详细描述。图1为根据第一实施方式的电路连接示意图。
[0054] 参照图1，根据第一实施方式的一种快速检测宽频信号传输线线路损耗的装置，其包括：
[0055] 信号源系统，其包括模拟信号源模块以及信号平衡输出模块；
[0056] 所述模拟信号源模块与所述信号平衡输出模块连接，用于向所述信号平衡输出模块提供正弦波信号；
[0057] 所述信号平衡输出模块设置有两个输出通道，所述信号平衡模块能自动平衡两个输出通道输出信号的电平输出信号的电平，使所述信号平衡输出模块的两个不同输出通道输出信号的电平不受所述信号平衡输出模块所驱动的负载变化的干扰；
[0058] 测量电路模块，其与所述信号平衡输出模块和被测信号传输线连接，用于检测信号平衡输出模块和被测信号传输线的输出功率；
[0059] 控制系统，其与所述模拟信号源模块和测量电路模块连接，用于控制所述模拟信号源模块输出信号的频率，以及提取与处理所述测量电路模块输出的数据；电源模块，用于给所述模拟信号源模块和所述控制系统提供电源提供电源，所述控制系统与外界连接的电源受控制系统控制，其作用在于长时间待机时使电源供电自动进入休眠状态；
[0060] 如图3所示，在一个实施方式中，所述模拟信号源模块由多个信号电路模组通过高阻输出并联连接而成，用于输出频率为50Hz～120000MHz信号；所述电源模块分模拟信号源模块电源和控制系统模块电源，所述模拟信号源模块电源设置有多个，所述控制系统控制每个模拟信号源模块电源的断电或供电，每个模拟信号源模块电源与一个信号电路模组进行独立的连接，用于给所述模拟信号源模块提供电源以及输出信号频谱的提纯；所述控制系统模块电源用于给所述控制系统电源。
[0061] 在上述的实施方式中，可以采用八个信号电路模组和八个电源模块，八个信号电路模组分别为第一信号电路模组、第二信号电路模组、第三信号电路模组、第四信号电路模组、第五信号电路模组、第六信号电路模组、第七信号电路模组和第八信号电路模；第一信号电路模组输出频率为50Hz～1MHz的信号，第二信号电路模组输出频率为1MHz～50MHz的信号；第三信号电路模组输出频率为50MHz～350MHz的信号；第四信号电路模组输出频率为350MHz～4000MHz的信号；第五信号电路模组输出频率为4000MHz～18000MHz的信号；第六信号电路模组输出频率为18000MHz～36000MHz的信号；第七信号电路模组输出频率为
36000MHz～72000MHz的信号；第八信号电路模组输出频率为72000MHz～120000MHz的信号；
八个电源模组分别为第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块、第四电源模块、第五电源模块、第六电源模块、第七电源模块和第八电源模块；第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块、第四电源模块、第五电源模块、第六电源模块、第七电源模块和第八电源模块分别与第一信号电路模组、第二信号电路模组、第三信号电路模组、第四信号电路模组、第五信号电路模组、第六信号电路模组、第七信号电路模组和第八信号电路模连接；第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块、第四电源模块、第五电源模块、第六电源模块、第七电源模块和第八电源模块的断电或供电均受控制系统控制。
[0062] 在一个实施方式中，用于输出信号频率为72000MHz～120000MHz的第八信号电路模组包括负阻压控振荡器、低通滤波器、倍频器；
[0063] 所述控制系统与负阻压控振荡器连接，用于向所述负阻压控振荡器给出频率调整和相位鉴别控制的数据，使所述负阻压控振荡器产生所需的信号频率；
[0064] 所述负阻压控振荡器与低通滤波器连接，用于将产生的信号频率传输给所述低通滤波器，以过滤获得所需的信号频率；
[0065] 所述低通滤波器与倍频器连接，用于提高输入信号的频率；
[0066] 所述倍频器与信号平衡输出模块连接，用于向所述信号平衡输出模块输出信号频率。
[0067] 用于输出信号频率为36000MHz～72000MHz的第七信号电路模组包括
数字信号合成器、
高通滤波器、倍频器；
[0068] 所述控制系统与数字信号合成器连接，用于控制所述数字信号合成器输出所需的信号频率；
[0069] 所述数字信号合成器与高通滤波器连接，用于过滤低频信号；
[0070] 所述高通滤波器与倍频器连接，用于提高输入信号的频率；
[0071] 倍频器与信号平衡输出模块连接；用于向所述信号平衡输出模块输出信号频率。
[0072] 如图2所述，在另一个实施方式中，还包括信号功率放大模块，所述信号功率放大模块与所述信号平衡输出模块的负载驱动电路连接，用于提高输出信号的功率，以增强驱动负载的能力；
[0073] 所述信号功率放大模块与被测信号传输线连接，用于将功率放大后的信号传输给所述被测信号传输线。
[0074] 在一个实施方式中，所述测量电路模块包括电压传感器、电流传感器、第一整流器、第二整流器、第一信号调理电路和第二信号调理电路；
[0075] 所述电压传感器的一端接信号地，所述电压传感器的另一端与所述第一整流器连接，用于将检测到交流电压信号转化为直流电压信号输出；
[0076] 所述第一信号调理电路与第一整流器连接，用于将第一整流器输出的直流电压信号转换为数据信号；
[0077] 所述电流传感器的一端接信号地，所述电流传感器的另一端与第二整流器连接，用于将检测到的交流电流信号转化为直流电流信号输出；
[0078] 所述第二信号调理电路与第二整流器连接，用于将第二整流器输出的直流电流信号转换为数据信号；
[0079] 所述控制系统与所述第一信号调理电路和第二信号调理电路连接，用于读取并处理所述第一信号调理电路和第二信号调理电路输出的数据信号。
[0080] 所述第一信号调理电路或第二信号调理电路的一种实现方式为：所述第一信号调理电路或第二信号调理电路均包括低噪滤波器、输入
电阻、
运算放大器、第一低噪滤波器、第二低噪滤波器以及反馈电阻；
[0081] 所述第一低噪滤波器的输入端与信号输出通道连接，第一低噪滤波器的输出端与输入电阻的一端连接，输入电阻的另一端与
运算放大器的输入端连接，运算放大器的输出端与第二低噪滤波器的输入端连接，第二低噪滤波器的输出端与反馈电阻的一端连接，反馈电阻的另一端与运算放大器的输入端连接，信号从所述第二低噪滤波器的输出端输出，所述信号调理电路用于信号放大和噪音的去除
[0082] 在一个实施方式中，本装置还包括触摸屏显示器和/或上位机通讯接口，所述上位机通讯接口与所述控制系统连接，用于实现与外界计算机设备连接；所述触摸屏显示器与所述控制系统连接，用于参数输入、功能选择以及结果显示。
[0083] 如图4所示，在一个实施方式中，所述信号平衡输出模块包括信号电压调节电路和信号平衡输出电路，所述信号电压调节电路与所述信号平衡输出电路连接，用于将稳定的电平信号传输给所述信号平衡输出电路，所述信号平衡输出电路用于实现信号电平的单通道输入转双通道平衡输出。
[0084] 在一个实施方式中，所述信号电压调节电路包括输入隔离变压器、自动电压增益控制电路、电压负反馈电路、输出隔离变压器以及整流滤波电路；
[0085] 所述输入隔离变压器与信号源系统连接，用于提高电路的抗干扰能力；
[0086] 所述输入隔离变压器与所述自动电压增益控制电路连接，用于将输入信号耦合到自动电压增益电路，以将输入信号电平放大；
[0087] 所述自动电压增益控制电路与所述输出隔离变压器的初级连接，所述输出隔离变压器的次级A绕组与所述电压负反馈电路模块输入端连接，所述电压负反馈电路模块的输出端与所述自动电压增益控制电路的控制端连接，所述输出隔离变压器的次级B绕组与所述整流滤波电路连接，用于对输入信号电平的增益进行控制，使输出电压保持稳定。
[0088] 在一个实施方式中，所述信号平衡输出电路包括有源阻抗变换电路、测量通道阻抗互扰隔离电路、输入功率检测电路以及负载驱动电路；
[0089] 所述有源阻抗变换电路与所述整流滤波电路连接，用于提高输入阻抗和减小输出阻抗，增强驱动负载能力；
[0090] 所述有源阻抗变换电路分别与所述测量通道阻抗互扰隔离电路和负载驱动电路连接，用于将单端输入转为双端平衡输出，使输出信号的电平不受测量通道输入阻抗变化或负载驱动电路所带负载变化的干扰；
[0091] 所述测量通道阻抗互扰隔离电路与输入功率检测电路连接，用于检测所述测量通道阻抗互扰隔离电路的输出功率；
[0092] 所述负载驱动电路与所述被测信号传输线连接，用于检测所述被测信号传输线的输出功率。
[0093] 通过有源阻抗变换电路、测量通道阻抗互扰隔离电路以及负载驱动电路三个模拟放大器件，实现了单端输入转双端平衡输出，确保了输入功率检测电路与负载驱动电路的负载变化不会影响输入功率测量的准确性。
[0094] 一种利用快速检测宽频信号传输线线路损耗的装置检测信号传输线线路损耗的方法，其包括以下步骤：
[0095] 1)启动所述装置，把被测信号传输线的一端与所述信号平衡输出模块的负载驱动电路连接，被测信号传输线的另一端与所述第一测量电路模块的输入端连接；
[0096] 2)通过所述控制系统输入信号频率范围，使控制系统根据所述信号频率范围控制所述信号源系统输出相应的信号频率；
[0097] 3)运行所述装置，所述控制系统自动采集与处理所述第一测量电路模块和第二测量电路模块的输出数据，获得被测信号传输线线路的损耗。
[0098] 根据上述方法对长度为140mm和直径为2.45mm，长度为270mm和直径为2.55mm，长度为140mm和直径为2.45mm，长度为480mm和直径为1.80mm的3根对不同的被测信号传输线进行检测。测试工作电压均为3.3V，电流均为0.12A，频率在1GHz～8GHz的条件下测试结果表明，不同频率点的线路损耗结果见下表。
[0099]
[0100] 从上表结果可知，使用本发明装置对不同规格的被测信号传输线进行检测的相对误差均小于1％，在进行低频信号检测时，误差相对较大但相对误差也仅有0.9％，检测精确度高。
[0101] 显而易见的是，本领域的技术人员可以从根据本发明的实施方式的各种结构中获得根据不麻烦的各个实施方式尚未直接提到的各种效果。
[0102] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的
修改。因此在不背离
权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
