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一种一体化多端口网络仪 开关矩阵控制装置及方法

阅读：815发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置及方法，装置包括主控制器单元、信号处理器单元、从控制器单元、开关矩阵单元、存储单元和信号采集单元，主控制器单元分别与信号处理器单元和存储单元相连；信号处理器单元分别与从控制器单元和信号采集单元相连；从控制器单元与开关矩阵单元相连。本发明中开关矩阵单元的开关为电子开关，电子开关比机械开关使用寿命长。本发明的控制命令由主控制器单元发起，经过信号处理器单元的解析和转发，然后由从控制器单元进行译码和执行，最终实现了对开关矩阵单元中电子开关的灵活切换和配置，显著缩短了网络仪信号传输通路，进而减小信号通路中由半刚电缆等引起的插入损耗，提高了系统的动态范围。，下面是一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置，其特征在于，包括主控制器单元、信号处理器单元、从控制器单元、开关矩阵单元、存储单元和信号采集单元，所述主控制器单元分别与信号处理器单元和存储单元相连；信号处理器单元分别与从控制器单元和信号采集单元相连；从控制器单元与开关矩阵单元相连。
2.根据权利要求1所述的一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置，其特征在于，主控制器单元能根据用户设置的测试内容来控制开关矩阵单元中开关的切换动作，能对信号处理单元处理后的数据作深度处理；
所述存储单元存储主控制器单元的数据计算结果和控制参数。
3.根据权利要求1所述的一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置，其特征在于，所述信号采集单元对模拟中频信号进行放大、滤波、调理、采样，得到数字化的中频信号并发送给信号处理器单元；
所述信号处理器单元对数字化的中频信号进行数字信号处理，包括串并转换、下变频、CIC抽取和FIR滤波，并将滤波结果发送给主控制器单元；
信号处理器单元对主控制器单元发出的控制命令进行解析，并将解析出的控制命令转发给从控制器单元。
4.根据权利要求1所述的一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置，其特征在于，所述从控制器单元能接收信号处理器单元发出的控制命令并对其进行译码，根据译码得到的参数对开关矩阵单元进行控制。
5.根据权利要求1所述的一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置，其特征在于，所述开关矩阵单元包括若干单刀四掷开关，单刀四掷开关能实现信号源通道和接收机通道的配置和切换。
6.一种采用如权利要求1至5任意一项所述的一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：给主控制器单元、信号处理器单元、从控制器单元、开关矩阵单元、存储单元和信号采集单元供电，各个单元完成初始化；
步骤2：主控制器单元根据用户设置的测试内容创建相应的工作任务，然后向信号处理器单元发送控制命令和参数；
步骤3：信号处理器单元对控制命令和参数进行解析，并转发给从控制器单元；
同时，信号处理器单元对信号采集单元的采样数据进行数字信号处理，并将处理结果发送给主控制器单元进行深度处理，并将深度处理的结果存储到存储单元；
步骤4：从控制器单元对控制命令和参数进行译码，将译码得到的命令和参数送至开关矩阵单元，从而对开关矩阵单元进行控制；
步骤5：开关矩阵单元对信号源通道和接收机通道进行切换。
7.根据权利要求6所述的一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置的控制方法，其特征在于，步骤2的具体过程为：主控制器单元根据用户设置的测试内容来创建相应的工作任务，将与此工作任务相关的控制命令和控制参数进行编码，然后通过EMIF总线发送给信号处理器单元。
8.根据权利要求6所述的一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置的控制方法，其特征在于，步骤3具体过程为：
信号处理器单元将解析出的控制命令和参数通过本地自定义总线转发给从控制器单元；
信号采集单元对模拟中频信号进行放大，以提高其信噪比；然后用抗混叠滤波器将中频信号中的高频分量滤除，防止频谱混叠；最后用模数转换器对中频信号进行采样，并将采样信号发送到信号处理器单元；
信号处理器单元接收信号采集单元发送过来的采样信号，对采样信号进行数字信号处理，包括串并转换、下变频、CIC抽取、FIR滤波，信号处理单元将处理结果通过SRIO总线发送给主控制器单元。

说明书全文

一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及多端口网络参数测试仪领域，具体涉及一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置及方法。

背景技术

[0002] 随着射频微波器件通道数和端口数的快速增长,多端口被测件的测试需求日益迫切，同时，对高速背板、PCB板、连接器等数字传输设备的多通道差分网络传输测试也成为业界的一个热点。多端口网络参数测试仪可以很好地解决上述测试难题，其测试对象包括高速数字互连部件、高速数字集成电路封装、高速背板、多端口微波网络等，能够为卫星通信、航天航空测控装备提供多端口测试、多通道差分网络传输测试等解决方案，还可以为5G设备生产商、高速PCB制造商提供测试分析手段。

[0003] 多端口网络参数测试仪的构建方案可以分为两种，一种是基于矢量网络分析仪和开关矩阵的分体式方案，另一种是一体化的多端口网络参数测试仪方案。分体式方案中的开关矩阵多采用机械开关，使用寿命短，再加上需要使用较长的半刚电缆连接网络仪和开关矩阵，信号传输路径长，插损大，导致整机动态范围较低。目前能够提供这种分体式多端口网络参数测试仪的厂商包括美国的是德科技公司、日本的安立公司、国内的中电科仪器仪表有限公司。构建一体化的多端口网络参数测试仪是多端口器件测试解决方案的发展趋势。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的使用寿命短，信号传输路径长，插损大的问题，本发明的第一目的是提供了一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置。

[0005] 本发明采用以下的技术方案：

[0006] 一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置，包括主控制器单元、信号处理器单元、从控制器单元、开关矩阵单元、存储单元和信号采集单元，所述主控制器单元分别与信号处理器单元和存储单元相连；信号处理器单元分别与从控制器单元和信号采集单元相连；从控制器单元与开关矩阵单元相连。

[0007] 优选地，主控制器单元能根据用户设置的测试内容来控制开关矩阵单元中开关的切换动作，能对信号处理单元处理后的数据作深度处理；

[0008] 所述存储单元存储主控制器单元的数据计算结果和控制参数。

[0009] 优选地，所述信号采集单元对模拟中频信号进行放大、滤波、调理、采样，得到数字化的中频信号并发送给信号处理器单元；

[0010] 所述信号处理器单元对数字化的中频信号进行数字信号处理，包括串并转换、下变频、CIC抽取和FIR滤波，并将滤波结果发送给主控制器单元；

[0011] 信号处理器单元对主控制器单元发出的控制命令进行解析，并将解析出的控制命令转发给从控制器单元。

[0012] 优选地，所述从控制器单元能接收信号处理器单元发出的控制命令并对其进行译码，根据译码得到的参数对开关矩阵单元进行控制；

[0013] 优选地，所述开关矩阵单元包括若干单刀四掷开关，单刀四掷开关能实现信号源通道和接收机通道的配置和切换。

[0014] 本发明的第二目的是提供了一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置的控制方法。

[0015] 本发明具有的有益效果是：

[0016] 本发明中开关矩阵单元的开关为电子开关，电子开关比机械开关使用寿命长，从而降低了用户的使用成本。本发明的控制命令由主控制器单元发起，经过信号处理器单元的解析和转发，然后由从控制器单元进行译码和执行，最终实现了对开关矩阵单元中电子开关的灵活切换和配置，显著缩短了网络仪信号传输通路，进而减小信号通路中由半刚电缆等引起的插入损耗，提高了系统的动态范围。附图说明

[0017] 图1为一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置的原理图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

[0019] 实施例1

[0020] 结合图1，一种一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置，包括主控制器单元、信号处理器单元、从控制器单元、开关矩阵单元、存储单元和信号采集单元。

[0021] 其中，主控制器单元分别与信号处理器单元和存储单元相连。

[0022] 信号处理器单元分别与从控制器单元和信号采集单元相连。

[0023] 从控制器单元与开关矩阵单元相连。

[0024] 主控制器单元为数字信号处理器(DSP)，信号处理器单元和从控制器单元是基于现场可编程门阵列(FPGA)建立的，存储单元为DDR3 存储器。

[0025] 主控制器单元通过EMIF总线向信号处理器单元发送控制命令和参数，信号处理器单元通过SRIO总线向主控制器单元发送数据。

[0026] 主控制器单元能根据用户设置的测试内容来控制开关矩阵单元中开关的切换动作，能对信号处理单元处理后的数据作深度处理。

[0027] 存储单元存储主控制器单元的数据计算结果和控制参数。

[0028] 信号采集单元对模拟中频信号进行放大、滤波、调理、采样，得到数字化的中频信号并发送给信号处理器单元。

[0029] 信号处理器单元对数字化的中频信号进行数字信号处理，包括串并转换、下变频、CIC抽取和FIR滤波等，并将滤波结果发送给主控制器单元。

[0030] 信号处理器单元对主控制器单元发出的控制命令进行解析，并将解析出的控制命令转发给从控制器单元。

[0031] 从控制器单元能接收信号处理器单元发出的控制命令并对其进行译码，根据译码得到的参数对开关矩阵单元进行控制。

[0032] 开关矩阵单元包括若干单刀四掷开关，单刀四掷开关为电子开关，单刀四掷开关能实现信号源通道和接收机通道的配置和切换，从而实现用户的测试目的。

[0033] 实施例2

[0034] 一种采用实施例1的一体化多端口网络仪开关矩阵控制装置的控制方法，包括以下步骤：

[0035] 步骤1：给主控制器单元、信号处理器单元、从控制器单元、开关矩阵单元、存储单元和信号采集单元供电，各个单元完成初始化。

[0036] 步骤2：主控制器单元根据用户设置的测试内容创建相应的工作任务，然后向信号处理器单元发送控制命令和参数。

[0037] 具体过程为：主控制器单元根据用户设置的测试内容来创建相应的工作任务，将与此工作任务相关的控制命令和控制参数进行编码，然后通过EMIF总线发送给信号处理器单元。

[0038] 步骤3：信号处理器单元对控制命令和参数进行解析，并转发给从控制器单元；

[0039] 同时，信号处理器单元对信号采集单元的采样数据进行数字信号处理，并将处理结果发送给主控制器单元进行深度处理，并将深度处理的结果存储到存储单元。

[0040] 步骤3具体过程为：

[0041] 信号处理器单元将解析出的控制命令和参数通过本地自定义总线转发给从控制器单元；

[0042] 信号采集单元对模拟中频信号进行放大，以提高其信噪比；

[0043] 然后用抗混叠滤波器将中频信号中的高频分量滤除，防止频谱混叠；

[0044] 最后用模数转换器对中频信号进行采样，并将采样信号发送到信号处理器单元。

[0045] 信号处理器单元接收信号采集单元发送过来的采样信号，对采样信号进行数字信号处理，包括串并转换、下变频、CIC抽取、FIR滤波等，信号处理单元将处理结果通过SRIO总线发送给主控制器单元。

[0046] 步骤4：从控制器单元对控制命令和参数进行译码，将译码得到的命令和参数送至开关矩阵单元，从而对开关矩阵单元进行控制；

[0047] 步骤5：开关矩阵单元对信号源通道和接收机通道进行切换。

[0048] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

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