[发明专利]用于识别在射频设备或系统中的故障的系统和装置

说明书

一种用于识别在射频被测设备中的故障的系统，该系统包括：无源互调测试模块，其被配置为在至少一个测试端口上执行被测设备的无源互调测试；以及在线S参数测试集，其耦合到无源互调测试模块并且介于无源互调测试模块和至少一个测试端口之间，并且被配置为在至少一个测试端口上执行被测设备的宽带S参数测试。

技术领域

本发明涉及在射频(RF)设备或系统中的故障的识别。特别是，虽然不是排他地，本发明涉及无源互调失真和散射参数测试。

背景技术

无源互调失真(PIM)和散射参数(S参数)是在RF部件和通信系统中的最重要的品质因数。PIM和S参数都通常在新RF基础设施的制造、安装和投入生产期间被测量。特别是，PIM和S参数由研究和开发工程师在新产品的开发期间、由工厂员工在制造过程期间以及现场员工在安装或维修RF部件或系统时使用。

传统上，PIM和S参数的测量需要两种不同的测试仪器，即PIM分析器和矢量网络分析器(VNA)，其中每一个量单独地被测试。在一种现有技术方法中，通过将PIM分析器和VNA单独地和手动地连接到被测设备(DUT)来顺序地执行PIM和S参数测试。

这种方法是廉价的，因为它不需要额外的硬件或软件。然而，它有至少两个关键缺点。首先，测试执行起来相对慢，因为当操作员手动地断开PIM分析器并安装VNA(反之亦然)时测试过程被中断。这在高产量制造环境中是特别低效的，其中循环时间是必须尽可能被最小化的重要参数。其次，这种方法增加了对DUT的连接器的磨损，因为连接器必须与PIM分析器连接和断开，且对于VNA再次连接和断开。

已经尝试通过使用RF开关提供PIM分析器和VNA到DUT的同时连接来克服这些问题。这种方法加快了测试过程，因为它使操作员能够比手动连接和断开快得多在两个测试仪器之间切换，并减少人为错误。此外，RF开关的使用最大限度地减少了对DUT的连接器的磨损，因为它只需要对这两个测试建立一个连接。

然而，RF开关在这种测试中的使用有许多缺点。特别是，RF开关必须能够处理可能数百瓦的RF功率电平。此外，RF开关必须具有极低的残余PIM，理想地在2x+43dBm载波的情况下小于-130dBm，甚至在数千次开关操作之后也是如此。这些要求在RF开关中实际上很难满足，这导致RF开关非常昂贵，对于单个RF开关模块常常大约几千美元。

存在故障范围(RTF)测试模块，其是可翻新的设备，包括在线矢量反射计(in-linevector reflectometer)，该矢量反射计可以耦合到PIM分析器以利用单个测试集且在同一测试端口上执行矢量PIM和矢量反射系数测量。在美国专利号9,225,441中提供了这种RTF模块的示例。

然而，不幸的是，且如下面更详细描述的，RTF模块受到限制，因为它在反射计模式中的扫频范围被限制到它所连接到的PIM分析器的发射和接收频带。这个限制阻止RTF模块被用作通用宽带反射计，这将它的使用情况限制到窄范围的利基应用。

特别是，矢量反射计通过将测试信号施加到DUT的输入端口并测量在该端口处的入射信号“a”和反射信号“b”之间的振幅比和相位偏移来测量DUT的矢量反射系数Γ_L。

图1示出了根据现有技术的常规矢量反射计测试系统100的框图。测试系统100包括通过测试端口115耦合到DUT 110的矢量反射计105。

矢量反射计105包括用于生成测试信号的RF源120、用于分别对去往和来自DUT110的入射和反射信号进行采样的正向耦合器125a和反向耦合器125b、用于将所采样的信号下变频到较低中频(IF)的一对相干接收器130以及用于测量下变频的信号b_m和a_m的复合比的振幅/相位检测器135。

通过在测试开始之前执行合适的校准程序，能够在计算机或微控制器中对所测量的结果进行后处理，并获得DUT 110的矢量反射系数Γ_L。