【
技術(shù)領(lǐng)域：
】本發(fā)明屬于測試儀器
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：在射頻與微波通信及測試系統(tǒng)中，需要各類濾波器來濾除不需要的頻段以及各種干擾。濾波器的作用非常重要，根據(jù)其工作頻段，大體分為幾類：集總器件濾波器、分布參數(shù)濾波器、腔體濾波器、介質(zhì)濾波器等等。集總器件濾波器其應(yīng)用頻段受限，幾乎不能應(yīng)用到10ghz以上，分布參數(shù)濾波器其性能指標(biāo)(插入損耗、阻帶抑制)很難提高，腔體濾波器及介質(zhì)濾波器很難做到大的可調(diào)范圍，通常其可調(diào)范圍小于30％。當(dāng)需要濾波器大范圍內(nèi)可調(diào)且要求其阻帶抑制很高時(shí)(如大于80db)，以現(xiàn)有的技術(shù)，往往僅能選擇yig調(diào)諧濾波器ytf(yigtunedfilter)。yig諧振器件有著優(yōu)異的特性，在外加可變磁場的作用下，其諧振頻率可在多個(gè)倍頻程范圍內(nèi)調(diào)節(jié)且其品質(zhì)因數(shù)非常高，已經(jīng)成了現(xiàn)代儀器設(shè)備中不可替代的器件。然而，ytf也有各類缺陷。其中之一是需要外加可調(diào)靜磁場，此時(shí)需要大的線圈繞制及磁體，導(dǎo)致體積重量變大。靜磁場調(diào)節(jié)時(shí)候，需要在線圈中通過大電流，導(dǎo)致器件功耗變大且配套驅(qū)動電路復(fù)雜。進(jìn)一步，在ytf在調(diào)諧過程中，電流與調(diào)諧中心頻率并不是線性關(guān)系，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中需要復(fù)雜的校準(zhǔn)操作，且每個(gè)器件特性都不一致。因此，需要一種測試系統(tǒng)能夠測試ytf的非線性調(diào)諧特性?，F(xiàn)有的測試方法有:1)專利us4858159中的下變頻測試方法(如圖1所示)。此方法主要應(yīng)用到頻譜分析儀中，用來同步調(diào)諧ytf中心頻率及本振頻率以保持固定中頻輸出，在頻譜分析儀的出廠校準(zhǔn)及用戶現(xiàn)場自校準(zhǔn)時(shí)候使用，但是不能單獨(dú)獨(dú)立測試ytf的非線性特性。同時(shí)，該方法采用了多次變頻，因此需要多個(gè)本振信號，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜。2)us20070139132基于噪聲源的測試方法(如圖2所示)。該方法首先產(chǎn)生一個(gè)寬帶噪聲信號，然后令此信號通過待測ytf器件，濾波后的信號進(jìn)入到接收機(jī)模塊，最后進(jìn)入到處理器進(jìn)行處理。該方法所用的寬帶噪聲源本身就需要復(fù)雜的校準(zhǔn)，從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)及方法，以解決不依賴其它外置儀器設(shè)備來測量ytf非線性特性的問題。本發(fā)明的第一種技術(shù)方案：一種小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)，包括pc機(jī)，pc機(jī)連接至處理器，處理器依次通過數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊、電壓電流轉(zhuǎn)換器連接至yig調(diào)諧濾波器的第一輸入端；處理器還通過寬帶信號發(fā)生器連接至第一射頻開關(guān)的輸入端，第一射頻開關(guān)的輸出端連接至第二射頻開關(guān)的輸入端，第二射頻開關(guān)的第一輸出端連接至yig調(diào)諧濾波器的第二輸入端，第二射頻開關(guān)的第二輸出端連接至第三射頻開關(guān)的第二輸入端；yig調(diào)諧濾波器的輸出端連接第三射頻開關(guān)的第一輸入端，第三射頻開關(guān)的輸出端連接至寬帶信號電平檢測模塊的輸入端，寬帶電平檢測模塊的輸出端通過數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊連接至處理器；當(dāng)測試系統(tǒng)工作在校準(zhǔn)模式狀態(tài)時(shí)，第二射頻開關(guān)調(diào)至第二輸出端、第三射頻開關(guān)(8)調(diào)至第二輸入端；當(dāng)測試系統(tǒng)工作在測試模式狀態(tài)時(shí)，第二射頻開關(guān)調(diào)至第一輸出端、第三射頻開關(guān)調(diào)至第一輸入端。進(jìn)一步地，寬帶信號發(fā)生器設(shè)有第一輸出端和第二輸出端，第一輸出端用于輸出頻率范圍為54mhz到6800mhz的信號，第二輸出端輸出頻率范圍為6.8ghz到13.6ghz的信號。進(jìn)一步地，第一射頻開關(guān)包括第一支路和第二支路，第一支路用于傳輸頻率范圍為54mhz到6800mhz的信號，第二支路用于傳輸頻率范圍為6.8ghz到13.6ghz的信號。本發(fā)明的另外一種技術(shù)方案：一種小型集成化ytf非線性特性測試方法，使用上述的小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)，包括以下步驟：步驟1、對小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置，寬帶信號發(fā)生器的初始輸出頻率設(shè)置為f1，數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊初始輸出電流設(shè)置為i1；步驟2、將小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)設(shè)置為校準(zhǔn)模式，通過處理器測得數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出值d1；步驟3、將小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)設(shè)置為測試模式，通過處理器測得數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出值d2；步驟4、計(jì)算初始輸出頻率為f1時(shí)的測試值d＝d1-d2；步驟5、遞增初始輸出頻率，重復(fù)執(zhí)行步驟2至步驟4，直至初始頻率增加至f2，得出多個(gè)測試值d，并選出其中最大值dmax(i1)，其中f2＞f1；步驟6、遞增初始輸出電流，重復(fù)執(zhí)行步驟2至步驟5，直至初始輸出電流增加至預(yù)設(shè)值in，得出dmax(i1)、dmax(i2)、…、dmax(in)，其中in＞i2＞i1；步驟7、將步驟6得出的dmax(i1)、dmax(i2)…dmax(in)及其對應(yīng)的電流值i1、i2、…、in發(fā)送至pc機(jī)，得到小型集成化ytf非線性特性。進(jìn)一步地，步驟2中校準(zhǔn)模式具體為：第二射頻開關(guān)調(diào)至第二輸出端、第三射頻開關(guān)調(diào)至第而輸入端。進(jìn)一步地，步驟3中測試模式具體為：第二射頻開關(guān)調(diào)至第一輸出端、第三射頻開關(guān)調(diào)至第一輸入端。本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)采用了高度集成的芯片產(chǎn)生寬帶信號對ytf進(jìn)行激勵(lì)，并采用寬帶對數(shù)電平檢測集成芯片對通過ytf后的信號電平進(jìn)行檢測及采集。同時(shí)，自身內(nèi)置了自校準(zhǔn)裝置并設(shè)計(jì)了測試步驟方法。本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的測試方法相比大大降低了復(fù)雜性，不再依賴其他外置儀器設(shè)備，且體積成本顯著降低，實(shí)際測試表明，本系統(tǒng)可準(zhǔn)確的提取ytf的非線性特性?！靖綀D說明】圖1為現(xiàn)有技術(shù)中公開號為us4858159(a)的專利中的變頻測試方法圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中公開號為us20070139132(a1)的專利中基于噪聲源的測試方法圖；圖3為本發(fā)明一種小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)的模塊連接示意圖；圖4為本發(fā)明中一種小型集成化ytf非線性特性測試方法的流程圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中測試結(jié)果圖。1.pc機(jī)；2.處理器；3.數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊；4.電壓電流轉(zhuǎn)換器；5.數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；6.寬帶信號電平檢測模塊；8.第三射頻開關(guān)；9.yig調(diào)諧濾波器；10.第二射頻開關(guān)；11.第一射頻開關(guān)；12.寬帶信號發(fā)生器?！揪唧w實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明公開了一種小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)，如圖3所示，包括pc機(jī)1，pc機(jī)1連接至處理器2，pc機(jī)1通過串口連接至處理器2，可以方便操作和數(shù)據(jù)傳輸，處理器2依次通過數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊3、電壓電流轉(zhuǎn)換器4連接至yig調(diào)諧濾波器9(即ytf)的第一輸入端。處理器2還通過寬帶信號發(fā)生器12連接至第一射頻開關(guān)11的輸入端，第一射頻開關(guān)11的輸出端連接至第二射頻開關(guān)10的輸入端，第二射頻開關(guān)10的第一輸出端連接至yig調(diào)諧濾波器9的第二輸入端，第二射頻開關(guān)10的第二輸出端連接至第三射頻開關(guān)8的第二輸入端。處理器2采用stm32處理器，作用是對整個(gè)系統(tǒng)的控制即數(shù)據(jù)處理，對寬帶信號發(fā)生器12進(jìn)行初始化，并控制其發(fā)出需要的射頻信號，設(shè)置其工作頻率。寬帶信號發(fā)生器12采用adf5355芯片，其輸出有兩路信號，即設(shè)有第一輸出端和第二輸出端，第一輸出端用于輸出頻率范圍為54mhz至6800mhz的信號，第二輸出端輸出頻率范圍為6.8ghz到13.6ghz的信號，可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊3(即d/a模塊)用于輸出電壓，經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換器4(即v/i模塊)轉(zhuǎn)換后，輸出電流至yig調(diào)諧濾波器9(即ytf)。寬帶信號發(fā)生器12輸出的信號進(jìn)入第一射頻開關(guān)11(即sw1)，優(yōu)選的，第一射頻開關(guān)芯片為hmc547，其開關(guān)范圍為0-20ghz，hmc547芯片在stm32處理器控制下完成頻段切換。第一射頻開關(guān)11包括第一支路和第二支路，第一支路用于傳輸頻率范圍為54mhz到6800mhz的信號，第二支路用于傳輸頻率范圍為6.8ghz到13.6ghz的信號。當(dāng)寬帶信號發(fā)生器12輸出頻率低于6800mhz時(shí)候，第一射頻開關(guān)11置于第一支路，當(dāng)輸出頻率高于6800mhz時(shí)候，第一射頻開關(guān)11置于第二支路。從第一射頻開關(guān)11輸出的信號進(jìn)入到第二射頻開關(guān)10(即sw2)，第二射頻開關(guān)10輸出一路進(jìn)入到需要測試的ytf器件里面，即第二射頻開關(guān)10的第一輸出端連接至yig調(diào)諧濾波器9的第二輸入端，另外一路通過直通射頻線進(jìn)入到第三射頻開關(guān)8(即sw3)中，即第二射頻開關(guān)10的第二輸出端連接至第三射頻開關(guān)8的第二輸入端。第二射頻開關(guān)10和第三射頻開關(guān)8均通過stm32處理器控制，選擇某一個(gè)支路，可分別工作在校準(zhǔn)模式或測試模式下：當(dāng)測試系統(tǒng)工作在校準(zhǔn)模式狀態(tài)時(shí)，第二射頻開關(guān)10調(diào)至第二輸出端、第三射頻開關(guān)8調(diào)至第二輸入端，即“直通”連接(跳過ytf)。當(dāng)測試系統(tǒng)工作在測試模式狀態(tài)時(shí)，第二射頻開關(guān)10調(diào)至第一輸出端、第三射頻開關(guān)8調(diào)至第一輸入端，即射頻信號進(jìn)入ytf后在進(jìn)入第三射頻開關(guān)8。yig調(diào)諧濾波器9的輸出端連接第三射頻開關(guān)8的第一輸入端，第三射頻開關(guān)8的輸出端連接至寬帶信號電平檢測模塊6(即logdet)的輸入端，寬帶電平檢測模塊6的輸出端通過數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊5(即a/d模塊)連接至處理器2。寬帶電平檢測模塊6采用寬帶信號電平檢測芯片hmc913，該芯片動態(tài)范圍為59db，最高工作頻率達(dá)到20ghz；該芯片完成射頻信號電平的測量，根據(jù)其電平大小得到相應(yīng)的模擬電壓量。數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊5(即a/d模塊)采用ltc2440芯片，采樣位數(shù)為24比特；該芯片在stm32處理器的控制下完成模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集。本發(fā)明還公開了一種小型集成化ytf非線性特性測試方法，如圖4所示，使用上述的小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)，包括以下步驟：步驟1、對小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置，寬帶信號發(fā)生器12的初始輸出頻率設(shè)置為f1，數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊3初始輸出電流設(shè)置為i1。步驟2、將小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)設(shè)置為校準(zhǔn)模式，通過處理器2測得數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5的輸出值d1。校準(zhǔn)模式具體為：第二射頻開關(guān)10調(diào)至第二輸出端、第三射頻開關(guān)8調(diào)至第而輸入端。步驟3、將小型集成化ytf非線性特性測試系統(tǒng)設(shè)置為測試模式，通過處理器2測得數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5的輸出值d2。測試模式具體為：第二射頻開關(guān)10調(diào)至第一輸出端、第三射頻開關(guān)8調(diào)至第一輸入端。步驟4、計(jì)算初始輸出頻率為f1時(shí)的測試值d＝d1-d2。步驟5、遞增初始輸出頻率，重復(fù)執(zhí)行步驟2至步驟4，直至初始頻率增加至f2，得出多個(gè)測試值d，并選出其中最大值dmax(i1)，其中f2＞f1。步驟6、遞增初始輸出電流，重復(fù)執(zhí)行步驟2-步驟5，直至初始輸出電流增加至預(yù)設(shè)值in，得出dmax(i1)、dmax(i2)、…、dmax(in)，其中in＞…＞i2＞i1。步驟7、將步驟6得出的dmax(i1)、dmax(i2)、…、dmax(in)及其對應(yīng)的電流值i1、i2、…、in發(fā)送至pc機(jī)1，得到小型集成化ytf非線性特性。如下表所示，給出某一ytf的測試結(jié)果。dmax(in)indmax(in)indmax(in)indmax(in)indmax(in)in1.44350.104.48260.226.94260.349.15980.4611.08100.581.71510.114.788110.237.27280.359.50230.4711.04630.602.10270.125.06310.247.38740.369.72310.4911.23710.612.37820.135.31820.257.80010.389.72580.5011.49610.622.74020.145.31360.278.02430.399.76520.5111.65450.632.85370.165.80250.288.02220.4010.05280.5211.75640.653.37120.176.06560.298.48380.4110.19570.5411.94460.663.76740.186.29000.308.47750.4310.37530.5512.08170.674.00350.196.62390.328.77140.4410.52090.5612.13980.684.28170.216.98010.339.03110.4510.77350.5712.33990.70如圖5所示其中，橫坐標(biāo)為ytf的驅(qū)動電流，單位為安培，縱坐標(biāo)為ytf的中心諧振頻率?？梢?，隨著驅(qū)動電流的增加其諧振中心頻率不斷增加。但是，由圖5可見，驅(qū)動電流與中心諧振頻率明顯不是線性關(guān)系。此測試結(jié)果，是進(jìn)一步進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要參考。當(dāng)前第1頁12