用于對電纜網(wǎng)絡(luò)中的故障進(jìn)行定位的系統(tǒng)和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】討論了一種對電纜網(wǎng)絡(luò)中的故障定位的系統(tǒng)中使用的故障距離定位（RTF）模塊（100）。該模塊包括用于將該模塊耦接到PIM分析器的輸入端口（101）。該模塊（100）還包括用于連接被測試裝置（DUT）的輸出端口（102）。除了輸入端口（101）和輸出端口（102），該模塊還具有用于接收來自PIM分析器的PIM信號的監(jiān)控端口（103）。在本實(shí)例中，該模塊還包括兩個(gè)USB端口（104a）、（104b），其使得能夠在PIM分析器與模塊（100）之間建立串行連接。
【專利說明】用于對電纜網(wǎng)絡(luò)中的故障進(jìn)行定位的系統(tǒng)和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于對通信網(wǎng)絡(luò)中的故障進(jìn)行檢測的裝置。本發(fā)明特別(盡管不僅是)涉及用于對同軸電纜網(wǎng)絡(luò)中的無源互調(diào)故障進(jìn)行定位的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]無源互調(diào)失真(PM)為電磁干擾的一種形式，這種電磁干擾經(jīng)常在諸如蜂窩移動電話網(wǎng)之類的無線電通信系統(tǒng)中遇到。它可以出現(xiàn)在任何存在具有非線性傳輸特性的裝置或組件中。實(shí)例包括氧化的金屬與金屬連接點(diǎn)(oxidised metal-on-metal junctions)、包含鐵氧體的組件(如RF環(huán)行器)、具有尖銳金屬邊緣的組件、松脫的連接器，以及大量的其它缺陷，如不良的電鍍、污垢及其它形式的污染。
[0003]PM尤其普遍存在于全雙工系統(tǒng)中，其中的傳送和接收的無線電信號在同一饋電電纜上是雙重通信的。在這種環(huán)境中，大功率傳送信號經(jīng)過缺陷組件時(shí)產(chǎn)生了 PM，隨后PIM信號在兩個(gè)方向傳播:[0004].在與傳送信號相同的方向上向天線傳播；以及
[0005].反向向著基站傳播(反射PIM)
[0006]對于這兩種情況，通常反射PM是更大的憂慮。這是因?yàn)樵诤芏嗲樾沃蠵M信號的頻率落在基站接收者的通頻帶內(nèi)，導(dǎo)致敏感度損失和掉話率增加。
[0007]蜂窩站中的PIM故障的診斷和修復(fù)是困難和消耗時(shí)間的。這是由于基站收發(fā)信臺(BTS)與天線之間的互連會由多個(gè)組件組成，組件包括饋電電纜、同向雙工器、濾波器、組合器、跨接電纜、報(bào)頭放大器、偏置三通。此外，無線電收發(fā)信機(jī)和天線本身是潛在的PM源。
[0008]傳統(tǒng)的測量PIM的方法是所謂的雙音測試的方法。這是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試，其需要對電纜網(wǎng)絡(luò)的輸入施加一對不同頻率的大功率載波(通常每個(gè)+43dBm)，并測量落入蜂窩站的接收頻帶中的反射PIM產(chǎn)物。理論上，雙音測試生成的PIM產(chǎn)物位于無限數(shù)量的離散頻率處。但是，在許多(但決不是指所有)蜂窩站中感興趣的PIM產(chǎn)物只是載波頻率F1和F2以下的奇次階產(chǎn)物，因?yàn)檫@些產(chǎn)物通常是造成實(shí)踐中遇到的大部分PM問題的原因。下面是一個(gè)計(jì)算這些產(chǎn)物的頻率的簡單等式:
[0009]Fimx=F1-1ii(F2-F1)Iii=I, 2, 3,...[0010]其中Fimx=位于頻率F1和F2以下的X階PIM產(chǎn)物的頻率
[0011]X=2m+1
[0012]F1, F2=大功率載波的頻率
[0013]必須要強(qiáng)調(diào)的是，除了載波頻率匕和&以下的奇次階產(chǎn)物外的其它產(chǎn)物也能夠引起蜂窩站中的問題，這取決于網(wǎng)絡(luò)中使用的特定的頻譜分配。例如，一些蜂窩式網(wǎng)絡(luò)易受位于傳送頻帶以上而不是傳送頻帶以下的的奇次階PIM產(chǎn)物的攻擊。
[0014]同樣，在某些情況下，偶階PIM產(chǎn)物會成為問題。例如，來自落入PCS接收頻帶中的900MHz發(fā)送器的二階PM產(chǎn)物可對具有GSM900和PCS系統(tǒng)共站的蜂窩站產(chǎn)生潛在的影響。[0015]為了解釋的清晰，下面的討論將集中在用于測量載波頻率Fl和F2以下的奇次階PIM產(chǎn)物的測試設(shè)備。但是，應(yīng)當(dāng)理解，相同的技術(shù)可用于大功率載波頻率以上或以下的頻率處的奇次階或偶次階的任何可測量的PM產(chǎn)物。
[0016]當(dāng)前，商業(yè)上唯一可用于排除蜂窩站中的PM故障的儀器是標(biāo)量PM分析器。這僅僅是一個(gè)便于攜帶的雙音測試儀器，它將所有需要的硬件都包含在一個(gè)箱子中，包括頻率合成器、大功率放大器、三工器、低噪音接收器、結(jié)果顯示器。由本 申請人:的未審結(jié)的標(biāo)題為“Passive Intermodulation Test Apparatus”的美國申請 US11/936, 968 和 US11/941, 712中討論了兩種這樣的標(biāo)量PM分析器，在此將它們公開的內(nèi)容以引用的方式并入本文。
[0017]不幸的是， 申請人:先前的申請中所討論的標(biāo)量PIM分析器只能夠測量電纜網(wǎng)絡(luò)中的總體PIM電平。它們不能提供任何關(guān)于單獨(dú)PIM故障位置的信息。利用標(biāo)量PIM分析器只有兩種方式隔離PIM故障:
[0018].敲擊測試:其包括使用小的橡膠槌或螺絲刀手柄對網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)組件和電纜接頭進(jìn)行敲打，同時(shí)持續(xù)地監(jiān)視PIM電平。在這種方式的干擾下，缺陷組件通常(但不總是)會導(dǎo)致PIM電平大幅波動；或者
[0019].漸進(jìn)地組裝或拆卸電纜網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)在每個(gè)階段對部分組裝的網(wǎng)絡(luò)實(shí)施PM測試。
[0020]上面兩種方法都不是最佳的。第一種方法通常需要兩個(gè)人工作，并且可能需要其中一個(gè)測試人員爬到天線桅桿上去從而找出PIM故障源的位置。同樣，第二種方法可能非常耗費(fèi)勞動力并耗費(fèi)時(shí)間，特別是在具有大捆的饋電電纜同時(shí)捆在同一桅桿上的擁擠的蜂窩站。
[0021]顯然，提供一種具有高度可靠性和準(zhǔn)確性的對通信網(wǎng)絡(luò)中的PM源的位置和大小進(jìn)行檢測的系統(tǒng)和方法是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]本發(fā)明公開
[0023]相應(yīng)地，在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在用于故障定位的系統(tǒng)中使用的測試模塊，所述測試模塊包括:
[0024]輸入端口，其用于接收一個(gè)或多個(gè)測試信號；
[0025]輸出端口，其用于將所述一個(gè)或多個(gè)測試信號施加到測試介質(zhì)；
[0026]監(jiān)控端口，其用于接收多個(gè)無源互調(diào)信號，所述無源互調(diào)信號是所述測試介質(zhì)響應(yīng)于所述測試信號而生成的；
[0027]定向耦合器模塊，其耦接在所述輸入端口和所述輸出端口之間；
[0028]主接收器，其耦接到所述監(jiān)控端口和所述定向耦合器模塊，用于接收多個(gè)主返回信號，所述主返回信號是所述測試介質(zhì)響應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)測試信號而生成的；
[0029]基準(zhǔn)接收器，其耦接到所述定向耦合器模塊，用于根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)測試信號生成多個(gè)基準(zhǔn)信號；
[0030]相位檢測器模塊，其耦接到所述主接收器和所述基準(zhǔn)接收器，所述相位檢測器測量所述多個(gè)主返回信號與基準(zhǔn)信號之間的相位偏移；
[0031]控制模塊，其耦接到所述主接收器和所述基準(zhǔn)接收器以及所述相位檢測器，所述控制模塊適用于:[0032]將來自所述主接收器的所述多個(gè)主返回信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組主功率電平;
[0033]將來自所述基準(zhǔn)接收器的所述多個(gè)基準(zhǔn)信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組基準(zhǔn)功率電平；
[0034]將來自所述相位檢測器的所述多個(gè)信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組單位為度的相位偏移；并
[0035]對轉(zhuǎn)換后的主返回信號的功率電平和基準(zhǔn)信號的功率電平以及轉(zhuǎn)換后的主返回信號和基準(zhǔn)信號之間的一組相位偏移進(jìn)行存儲，用于進(jìn)行進(jìn)一步處理。
[0036]在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了用于對故障進(jìn)行定位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0037]測試模塊，所述測試模塊具有:
[0038]輸入端口，其用于接收一個(gè)或多個(gè)測試信號；
[0039]輸出端口，其用于將所述一個(gè)或多個(gè)測試信號施加到測試介質(zhì)；
[0040]監(jiān)控端口，用于接收多個(gè)無源互調(diào)信號，所述無源互調(diào)信號是所述測試介質(zhì)響應(yīng)于所述測試信號而生成的；
[0041]定向耦合器模塊，其耦接在所述輸入端口和所述輸出端口之間；
[0042]主接收器，其耦接到所述監(jiān)控端口和所述定向耦合器模塊，用于接收多個(gè)主返回信號，所述主返回信號是所述測試介質(zhì)響應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)測試信號而生成的；
[0043]基準(zhǔn)接收器，其耦接到所述定向耦合器模塊，用于根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)測試信號生成多個(gè)基準(zhǔn)信號；
[0044]相位檢測器模塊，其耦接到所述主接收器和所述基準(zhǔn)接收器，所述相位檢測器用于針對所述多個(gè)主返回信號與所述多個(gè)基準(zhǔn)返回信號中的每一對信號，測量相對應(yīng)的各對主返回信號和基準(zhǔn)返回信號之間的相位偏移，從而生成一組相位偏移；
[0045]控制模塊，其耦接到所述主接收器和所述基準(zhǔn)接收器以及所述相位檢測器，所述控制模塊適用于:
[0046]將來自所述主接收器的所述多個(gè)主返回信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組主功率電平;
[0047]將來自所述基準(zhǔn)接收器的所述多個(gè)基準(zhǔn)信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組基準(zhǔn)功率電平；
[0048]將來自所述相位檢測器的所述多個(gè)信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組單位為度的相位偏移；并且
[0049]對轉(zhuǎn)換后的主返回信號的功率電平和基準(zhǔn)信號的功率電平以及轉(zhuǎn)換后的主返回信號和基準(zhǔn)信號之間的一組相位偏移進(jìn)行存儲用于進(jìn)一步處理；
[0050]測試單元，其耦接到所述測試模塊的所述輸入端口，所述測試單元提供所述一個(gè)或多個(gè)測試信號，并且其中所述測試單元適用于:
[0051]接收來自所述控制模塊的轉(zhuǎn)換后的主返回信號和基準(zhǔn)信號的功率電平，以及轉(zhuǎn)換后的主返回信號和基準(zhǔn)信號之間的一組相位偏移，并將它們組合為單個(gè)矢量；
[0052]根據(jù)所述單個(gè)矢量估計(jì)所述測試介質(zhì)中的無源互調(diào)源的數(shù)量；
[0053]確定所述測試介質(zhì)中的每個(gè)無源互調(diào)源的大小和位置；以及
[0054]顯示所述測試介質(zhì)中的每個(gè)無源互調(diào)源的大小和位置。[0055]適當(dāng)?shù)?，所述定向耦合器包含一個(gè)前向耦合器和兩個(gè)反向耦合器。優(yōu)選地，所述前向耦合器的耦合損耗為大約37dB，所述反向耦合器的耦合損耗為大約30dB。所有三個(gè)耦合器的方向性被調(diào)到測試信號頻帶上的至少20dB。
[0056]優(yōu)選地，所述測試模塊的輸入端口為7-16的陽性共軸連接器。優(yōu)選地，所述測試模塊的輸出端口為7-16的陰性共軸連接器。優(yōu)選地，監(jiān)控端口為N型陰性共軸連接器。優(yōu)選地，USB連接器為USB2.0Min1-B插座。
[0057]優(yōu)選地,所述相位檢測器模塊包括來自O(shè)N Semiconductor的相位頻率檢測器IC,以及有源低通差分濾波器。
[0058]測試模塊可包括耦接到所述定向耦合器模塊的合成器模塊。適當(dāng)?shù)?，所述合成器模塊包括VSWR源、第一頻率合成器和第二頻率合成器。優(yōu)選地，所述VSWR源的寬帶PLL合成器可調(diào)到Tx和Rx測試頻帶范圍內(nèi)的任何頻率，調(diào)節(jié)的增量為5kHz。所述VSWR源也可在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這些頻帶的頻率上運(yùn)行。所述VSWR源的輸出電平可設(shè)定為若干離散的電平，例如-4dBm、-ldBm、+2dBm、+5dBm。所述VSWR源的輸出可連接到RF放大器模塊，其能夠?qū)碜訴SWR源的信號電平提高到大約+15dBm。
[0059]適當(dāng)?shù)兀龌鶞?zhǔn)接收器模塊包括窄帶外差接收器，其前端具有固態(tài)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和SAff濾波器。基準(zhǔn)接收器還可包括第一降頻變頻器、帶通濾波器和第二降頻變頻器。
[0060]優(yōu)選地，所述主接收器包括窄帶外差接收器，其前端具有一對RF開關(guān)。適當(dāng)?shù)兀鲋鹘邮掌靼▋杉壗殿l變頻器，其第一 IF級別和第二 IF級別中都進(jìn)行放大和過濾。所述接收器的第二 IF帶寬為4kHz。標(biāo)稱背景噪聲小于_130dBm。
[0061]當(dāng)運(yùn)行于PM故障定位(Range-to-PM)模式時(shí)，可調(diào)節(jié)主接收器從而檢測任何階次的PM產(chǎn)品。這不僅包括頂3，還包括任何偶然落在接收頻帶的更高階的PM產(chǎn)物，如IM5, IM7,頂9等，當(dāng)然條件是這些信號高于系統(tǒng)的背景噪聲。這使得該設(shè)備能夠利用各種PM產(chǎn)物或者甚至是不同階次的產(chǎn)物的組合對PIM故障定位并對結(jié)果復(fù)核。
[0062]施加到測試介質(zhì)的測試信號位于下面的通信頻率中的一個(gè)或多個(gè)中:450-460MHz、470-500MHZ、800-830MHZ、850_870MHz、820-850MHZ、860-900MHz、875-880MHZ、870-900MHZ、890-910MHZ、920-925MHZ、930-940MHz、930-960MHz、1850-1910MHz、1930-1990MHz、1430-1440MHz、1710-1755MHz、2110-2155MHz、2110-2170MHz、2500-2690MHz,例如位于 450、700、800、850、900、950、1700、1800、1900、2100、2500、450-460MHz、470-500MHz、800-960MHz、1710-2025MHz、2110-2200MHz 和 2500_2690MHz 通信頻帶中?？赏ㄟ^步進(jìn)所選擇的通信頻帶中的其中一個(gè)測試信號的頻率，同時(shí)其余頻帶的頻率保持固定，來對測試信號的頻率進(jìn)行遞增地掃描。優(yōu)選地，步進(jìn)的增量為0.25MHz。
[0063]測試模塊可包括用于測量矢量反射系數(shù)的反射計(jì)。
[0064]優(yōu)選地，將幅度測量和相位測量組合為每個(gè)頻率點(diǎn)一個(gè)的單個(gè)復(fù)值矢量。適當(dāng)?shù)兀瑹o源互調(diào)源數(shù)量的估計(jì)包括:基于矢量構(gòu)建線性預(yù)測方程組，從而生成線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣；對線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣執(zhí)行奇異值分解，從而生成一組奇異值；對這組奇異值進(jìn)行分析，從而識別該組中的從一個(gè)奇異值到下一奇異值出現(xiàn)大小下降6dB的點(diǎn)；將所述奇異值組內(nèi)的位于左后的所述轉(zhuǎn)變之后的所有奇異值置為零，從而生成一組修正后的奇異值。
[0065]對每個(gè)無源互調(diào)源的位置和大小的計(jì)算包括利用修正后的奇異值組重新構(gòu)建一組修改后的線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣；利用總體最小二乘法確定修改后的線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣的特征多項(xiàng)式系數(shù)；利用所述系數(shù)計(jì)算特征多項(xiàng)式的根；根據(jù)所述根計(jì)算每個(gè)無源互調(diào)源的位置；通過最小二乘Prony法，根據(jù)所述系數(shù)和根計(jì)算每個(gè)無源互調(diào)源的大小。
[0066]測試介質(zhì)可以是同軸電纜網(wǎng)絡(luò)、蜂窩式移動電話基站、遠(yuǎn)程無線電前端等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0067]為了更好地了解本發(fā)明并獲得實(shí)踐效果，現(xiàn)將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行闡述，其中:
[0068]圖1為描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的故障距離定位模塊的一個(gè)可能配置的機(jī)械繪圖。
[0069]圖2為描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的故障距離定位模塊的一種配置的電路圖。
[0070]圖3為描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的故障距離定位模塊的一個(gè)選擇性配置的電路圖。
[0071]圖4為描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的故障距離定位模塊中使用的基準(zhǔn)接收器模塊的一種可能的配置的電路圖。
[0072]圖5為描繪了圖1的模塊與PM分析器的互連的機(jī)械繪圖。
[0073]圖6為描繪了圖1的模塊與PM分析器的互連的電路圖。
[0074]圖7為描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)故障計(jì)算算法的操作的流程圖。
[0075]圖8A至圖8C為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)可能實(shí)施的各種故障距離定位測試的結(jié)果的繪圖。
[0076]圖9為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的使用一個(gè)選擇性故障計(jì)算算法的故障距離定位測試結(jié)果的繪圖。
[0077]圖10為描繪了將測試模塊與PIM分析器連接的一種可能的布置的示意性框圖。
[0078]圖11為描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于故障距離定位模塊的基準(zhǔn)接收器模塊的一個(gè)選擇性配置的電路圖。
[0079]圖12為描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)選擇性故障計(jì)算算法的操作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0080]參照圖1，其中示出了一種在用于對電纜網(wǎng)絡(luò)中的故障定位的系統(tǒng)中使用的故障距離定位(RTF)模塊100的一種可能的布置。如圖所示，該模塊包括輸入端口 101，其用于將該模塊耦接到PIM分析器。在這個(gè)實(shí)例中PIM分析器大體上是 申請人:未審結(jié)的標(biāo)題為“Passive Intermodulation Test Apparatus”的美國申請 US11/936, 968 和 US11/941, 712中公開的類型，在此將它們公開的內(nèi)容以引用的方式并入本文，并進(jìn)行了一些修改，這將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的討論。
[0081]模塊100還包括輸出端口 102，用于連接到被測試裝置(DUT)。在多數(shù)情況中，DUT將是蜂窩式移動電話基站中建立的類型的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)。這些電纜網(wǎng)絡(luò)通常由若干級聯(lián)連接在一起的裝置組成，裝置包括低損耗饋電電纜、同向雙工器、濾波器、組合器、跨接電纜、報(bào)頭放大器、偏置三通。這些組件中的任何一個(gè)都可能是PM源。電纜網(wǎng)絡(luò)終止于一個(gè)或多個(gè)安裝在較高位置(如桅桿或屋頂)處的天線。與系統(tǒng)中的每個(gè)其它組件一樣，天線同樣是潛在的PIM源。當(dāng)然，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會理解，本發(fā)明的RTF模塊的應(yīng)用可以用于定位其它形式的電纜網(wǎng)絡(luò)中P頂故障，而不是嚴(yán)格地局限于應(yīng)用于同軸電纜網(wǎng)絡(luò)中的PM故障檢測。
[0082]除了輸入端口 101和輸出端口 102外，該模塊設(shè)有監(jiān)控端口 103，其用于接收來自PIM分析器的PM信號。在本實(shí)例中，該模塊還包括兩個(gè)USB端口 104a、104b,它們能夠使PIM分析器與模塊100之間建立串行連接。
[0083]圖2為用于構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的RTF模塊的電路圖。如圖所示，輸入端口 101、輸出端口 102、監(jiān)控端口 103、USB端口 104a、104b之間耦接了許多電子模塊。即，定向耦合器模塊205、基準(zhǔn)接收器模塊206、主接收器模塊207、合成器模塊208、控制模塊209、相位檢測器210、偏置三通211、RF限幅器212以及DC電源供應(yīng)213。
[0084]定向I禹合器模塊205包括一個(gè)前向f禹合器205b和兩個(gè)反向f禹合器205a、205c。在本實(shí)例中，前向耦合器205b具有大約37dB的耦合損耗，兩個(gè)反向耦合器具有大約30dB的耦合損耗。在PM分析器的Tx和Rx頻帶，全部三個(gè)耦合器的方向性都調(diào)到至少20dB。如圖所示，第一反向耦合器205a耦接到容納在合成器模塊208中的VSWR合成器。在該實(shí)例中，VSWR合成器包括VSWR源208b和放大器208a。在該實(shí)例中，第一反向耦合器205a所起到的作用是，當(dāng)RTF模塊處于VSWR故障定位(Range-To-VSWR)模式時(shí)，向輸出端口 102上注入VSWR激勵(lì)信號。
[0085]在該實(shí)例中，前向耦合器205b耦接到基準(zhǔn)接收器模塊206的前端，該基準(zhǔn)接收器模塊將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的討論。在該實(shí)例中，該前向耦合器205b擔(dān)當(dāng)雙重作用，這取決于該儀器運(yùn)行于哪種模式。在PIM故障定位(Range-To-PIM)模式下,前向稱合器205b從PIM分析器中采樣兩個(gè)大功率載波，從而使得該模塊生成基準(zhǔn)PIM信號。在VSWR故障定位(Range-To-VSffR)模式中，前向耦合器采樣向前傳播的VSWR激勵(lì)信號，從而使得該設(shè)備能夠測量矢量反射系數(shù)。
[0086]第二反向耦合器205c的輸出連接到主接收器模塊207的VSWR反向端口。當(dāng)RTF模塊100在VSWR模式下運(yùn)行時(shí),第二反向稱合器米樣來自DUT的反射信號。
[0087]顯然，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在制造定向耦合器模塊205的過程中需要格外注意，以確保它的殘留PM電平極低(最大為-120bBm)。這對設(shè)備的基線PM電平的最小化從而總體上使儀器的敏感度最大化很關(guān)鍵。
[0088]如圖所示，合成器模塊208包含三個(gè)信號源:上述的VSWR源208b、第一頻率合成器208c、第二頻率合成器208d。在該實(shí)例中，VSWR源208b是寬帶PLL合成器。它可以以5kHz的增量調(diào)到PM分析器的Tx和Rx頻帶中的任何頻率。它還能夠在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這些頻帶的頻率下運(yùn)行，盡管這在預(yù)期的應(yīng)用中通常可能是不需要的。VSWR源的輸出功率電平可設(shè)計(jì)為四個(gè)等級:-4dBm、-ldBm、+2dBm、+5dBm。正常的運(yùn)行條件下的等級設(shè)置為+5dBm。VSWR源的輸出連接到RF放大器模塊208a，RF放大器模塊208a將信號等級提高到大約+15dBm。RF放大器的輸出連接到第一反向I禹合器205a的I禹合端口，第一反向I禹合器205a在設(shè)備的RF輸出端口 202的方向上將信號注入到主RF路徑上。
[0089]頻率合成器208c是與VSWR源合成器同類型的寬帶PLL合成器。它為主接收器模塊207和基準(zhǔn)接收器模塊206中的第一降頻變頻器級提供了本機(jī)振蕩器信號。這確保了兩個(gè)接收器中的第一 IF信號彼此鎖相。
[0090]頻率合成器208d為70MHz固定頻率的晶體振蕩器。它為主接收器模塊207和基準(zhǔn)接收器模塊206中的第二降頻變頻器級提供了本機(jī)振蕩器信號。這確保了兩個(gè)接收器中的第二 IF信號彼此鎖相。
[0091]本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，不需要RTF模塊中的任何頻率源都彼此共享或者甚至與P頂分析器內(nèi)的兩個(gè)Tx合成器共享共同的IOMHz的基準(zhǔn)。主接收器和基準(zhǔn)接收器共享來自頻率合成器208c、208d的共同供給，這是足夠的。
[0092]在該實(shí)例中，主接收模塊207包括前端具有一對RF開關(guān)207a、207c的窄帶外差接收器。這些開關(guān)可在兩個(gè)RF輸入端口之間切換，這取決于儀器運(yùn)行在PM故障定位(Range-to-PIM)模式還是VSWR故障定位(Range-to-VSWR)模式。如果輸入的PIM信號的振幅超出一定電平，它們同樣允許40dB的固定衰減器207b切換到RF路徑中。當(dāng)設(shè)備處于P頂故障定位(Range-to-PM)模式時(shí)，開關(guān)207a、207c置于PM輸入端口，如果需要?jiǎng)t同時(shí)使衰減器207b在電路中。該配置使得主接收器能夠?qū)碜訰TF模塊的監(jiān)控端口 110、203的輸入PM信號進(jìn)行檢測。當(dāng)設(shè)備處于VSWR故障定位(Range-to-VSWR)模式時(shí)，輸入開關(guān)207c置于VSWR REV輸入端口。這使得主接收器能夠?qū)碜苑聪蝰詈掀?05c的輸出進(jìn)行檢測。
[0093]在該實(shí)例中，主接收器的體系結(jié)構(gòu)包括兩級降頻變頻器，在第一 IF級和第二 IF級中都進(jìn)行放大和過濾。第一本機(jī)振蕩器信號和第二本機(jī)振蕩器信號是從第一頻率合成器208c和第二頻率合成器208d獲得的。接收器的第二 IF帶寬為4kHz。標(biāo)稱背景噪聲小于-130dBm。當(dāng)運(yùn)行于PM故障定位(Range-to-PM)模式時(shí)，可調(diào)節(jié)主接收器以檢測任何階次的PM產(chǎn)物。這不僅包括頂3，還包括任何偶然落在接收頻帶內(nèi)的更高階PM產(chǎn)物，如IM5, IM7,頂9等，當(dāng)然條件是這些信號在系統(tǒng)的背景噪聲之上。這使得該設(shè)備能夠利用各種PM產(chǎn)物或者甚至是不同階次的產(chǎn)物的組合來查明PM故障并對結(jié)果復(fù)核。
[0094]主接收器產(chǎn)生兩個(gè)輸出:RSSI信號，它是與PM或VSWR REV信號中的功率(dBm)成比例的DC電壓；以及450kHz方波，它只是降頻的PM或VSWR信號的限幅形式。該450kHz方波由接收器的第二 IF級中的限幅放大器產(chǎn)生，并且包含了未削波的信號中的所有相位Ih息，但是去除了幅度內(nèi)容。
[0095]在RTF模塊100的控制模塊209中將RSSI信號數(shù)字化，并使用存儲在控制模塊的EEPROM中的一組校準(zhǔn)常數(shù)將其轉(zhuǎn)化成單位為dBm的功率電平。產(chǎn)生的值通過USB鏈接510報(bào)告給PM分析器。450kHz方波用于測量PM信號或VSWR REV信號的相位。這是在相位檢測器模塊210中實(shí)現(xiàn)的，將在下面對其進(jìn)行更詳細(xì)的討論。
[0096]在該實(shí)例中，基準(zhǔn)接收器模塊206包括窄帶外差接收器，其具有位于其前端、耦接到前向耦合器205b的固態(tài)開關(guān)206a、206c網(wǎng)絡(luò)和SAW濾波器206b?；鶞?zhǔn)接收器模塊206執(zhí)行兩個(gè)不同的功能，這取決于該儀器運(yùn)行于P頂故障定位(Range-to-PM)模式還是VSWR故障定位(Range-to-VSWR)模式。當(dāng)該裝置處于PM故障定位(Range-to-PM)模式時(shí)，基準(zhǔn)接收器模塊的主要功能是生成基準(zhǔn)PM信號，測量的PIM信號的相位可以與該基準(zhǔn)PM信號進(jìn)行對比。
[0097]該過程中的第一步是，在基準(zhǔn)接收器模塊的輸入處將Tx頻帶SAW濾波器206b切換到RF路徑中。該SAW濾波器允許來自PIM分析器的采樣Tx1和Tx1載波通過降頻變頻器鏈，同時(shí)防止下游電路元件中產(chǎn)生的任何P頂信號通過前向耦合器205b反向傳播到PM分析器中。在某些情況中，單個(gè)SAW濾波器無法為該目的提供足夠的抑制，在這些情況中，可將兩個(gè)或更多個(gè)SAW濾波器級聯(lián)連接，從而實(shí)現(xiàn)期望的性能。
[0098]采樣Tx1和Tx1載波隨后進(jìn)入第一降頻變頻器級206d。在本實(shí)例中，第一降頻變頻器為Renesas UPC2758TB有源混頻器，并特意使其在其壓縮區(qū)附近運(yùn)行。其效果是創(chuàng)建一組可用作基準(zhǔn)音調(diào)的互調(diào)產(chǎn)物。作為額外的益處，UPC2758TB設(shè)備還將這些互調(diào)產(chǎn)物降頻至第一 IF頻帶。該方法避免了對單獨(dú)的基準(zhǔn)音調(diào)生成器電路的需求。隨后將第一降頻變頻器的輸出通過帶通濾波器206e從而去除殘留的Tx載波和不需要的互調(diào)產(chǎn)物。隨后，剩余信號進(jìn)入第二降頻變頻器級206g、206f，在其中將其混合降至450kHz，從而完成基準(zhǔn)PM生成過程。
[0099]主PM信號和基準(zhǔn)PM信號都來自同一對大功率載波，這一事實(shí)為整個(gè)系統(tǒng)帶來了很多性能優(yōu)勢。首先，UPC2758TB中生成的基準(zhǔn)PM信號與DUT中生成的主PM信號鎖相。這在任何相干測距系統(tǒng)中都是必不可少的。
[0100]其次，兩個(gè)大功率載波的絕對相位的任何變化都同樣被主PIM信號和基準(zhǔn)PIM信號追蹤。這是尤其重要的，因?yàn)镻IM分析器中的HPA模塊在延長的工作期內(nèi)會變熱，因而導(dǎo)致其相位響應(yīng)隨時(shí)間而變化。通過使用同一對載波來生成主PM信號和基準(zhǔn)PM信號，HPA的相位響應(yīng)中的任何變化都會被自動抵消。一個(gè)額外的益處是RTF模塊使用的相位檢測算法不必進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0101]在VSWR故障定位(Range-to-VSWR)模式中，基準(zhǔn)接收模塊206將Tx頻帶SAW濾波器206b切換出RF路徑，從而采樣的VSWR的激勵(lì)信號可直接傳送到降頻變頻器鏈。這將允許在PM分析器的Tx頻帶和Rx頻帶這兩個(gè)頻帶內(nèi)進(jìn)行VSWR故障定位(Range-to-VSWR)測量。原則上，如果參與測試的裝置的回波損耗小于大約3dB，則還可以在PIM分析器的Tx頻帶和Rx頻帶范圍外進(jìn)行VSWR故障定位(Range-to-VSWR)測量。選擇性地，RTF模塊可從PM分析器的測試端口卸下，并在RTF模塊的輸入端口 101附加一個(gè)50ohm的負(fù)載。這會使得該裝置能夠進(jìn)行高精度寬帶VSWR故障定位(Range-to-VSWR)測量，而不依賴DUT的回波損耗。
[0102]無論儀器在哪種模式下運(yùn)行，基準(zhǔn)接收器都會產(chǎn)生兩個(gè)輸出:RSSI信號，其是與PM或VSWR FWD信號中的功率(dBm)成比例的DC電壓；以及450kHz方波，它僅是降頻的PM或VSWR信號的限幅形式。該450kHz方波由接收器的第二 IF級中的限幅放大器產(chǎn)生，并且包含了未削波的信號中的所有相位信息，但是去除了幅度內(nèi)容。
[0103]在RTF模塊的控制模塊209中將RSSI信號數(shù)字化，并使用存儲在控制模塊的EEPROM中的一組校準(zhǔn)常數(shù)將RSSI信號轉(zhuǎn)化成單位為dBm的功率電平。產(chǎn)生的值通過USB鏈接510報(bào)告給PM分析器。450kHz方波用作相位基準(zhǔn)，比照其來測量PM或VSWR FffD信號的相位。這是在相位檢測器模塊210中實(shí)現(xiàn)的。
[0104]如圖所示，來自主接收器模塊207和基準(zhǔn)接收器模塊206的450kHz方波輸出提供至相位檢測器模塊210。在本實(shí)例中，相位檢測器模塊210包括來自O(shè)N Semiconductor的MCK12140相位-頻率檢測器1C，以及有源低通差分濾波器。該電路的輸出為DC電壓Vphase,它與主方波和基準(zhǔn)方波之間的相位偏移成比例。該電路為四象限探測器，即它能夠準(zhǔn)確地測量從-180°至+180°的相位偏移。[0105]控制模塊209中的微控制器對來自相位檢測器模塊210的輸出電壓Vphase數(shù)字化，并使用存儲在控制模塊的EEPROM中的一組校準(zhǔn)常數(shù)將其轉(zhuǎn)化以角度為單位的相位偏移。產(chǎn)生的值通過USB鏈接510報(bào)告給PM分析器。
[0106]在一個(gè)選擇性實(shí)施例中，上述相位檢測器可被數(shù)字相位檢測器代替，如本 申請人:早先提交的標(biāo)題為 “Method and Apparatus for Locating Faults in CommunicationsNetworks”的澳大利亞臨時(shí)申請AU2010903266所述，在此通過引用將其并入本文。[0107]在該實(shí)例中，控制模塊209協(xié)調(diào)RTF模塊中的各種模塊的功能。它還管理與PM分析器的通信鏈接，從而確保測量是以同步方式進(jìn)行的?？刂颇K主要由Microchip制造的微控制器PIC24HJ256GP206A組成。該微控制器包括256kb的板載EEPR0M，其中可存儲RTF模塊的出廠校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。這避免了該單元與包含該單元獨(dú)有的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的單獨(dú)的安裝光盤一起運(yùn)送。
[0108]微控制器執(zhí)行下面的功能:
[0109].根據(jù)需要打開或關(guān)閉RTF模塊中的裝置的偏置電壓。
[0110].對合成器模塊208中的PLL編程。
[0111].根據(jù)儀器的運(yùn)行模式(即Range-to-PM或Range-to-VSWR)設(shè)置RTF模塊中的RF 開關(guān) 206a、206c、207a、207c 的狀態(tài)。
[0112].將來自主接收器207、基準(zhǔn)接收器206和相位檢測器模塊210的輸出電壓數(shù)字化。
[0113].利用存儲在EEPROM中的校準(zhǔn)常數(shù)將來自主接收器和基準(zhǔn)接收器的測量輸出轉(zhuǎn)化為以dBm為單位的功率電平。
[0114]?利用存儲在EEPROM中的校準(zhǔn)常數(shù)將來自相位檢測器模塊210的測量輸出轉(zhuǎn)化為以度為單位的相位偏移。
[0115].將測量到的來自RTF模塊的功率電平和相位偏移報(bào)告給PIM分析器。
[0116]與PM分析器的通信是利用FTDI制造的FT232RL USB轉(zhuǎn)串行接口模塊(USB-to-Serial interface module)實(shí)現(xiàn)的。該IC的一側(cè)連接到微控制器的UART,另一側(cè)連接到RTF模塊外部上的USB2.0Min1-B連接器。FT232RL還從PM分析器的USB端口提供5V供電。該5V軌用于為微控制器供電。RTF的其它模塊從PIM分析器的監(jiān)控端口 502獲取電源。
[0117]當(dāng)RTF模塊100首先連接到PIM分析器時(shí)，微控制器對PM分析器執(zhí)行信號交換和設(shè)備驗(yàn)證程序。在該階段中，PM分析器的監(jiān)控端口上的12V供電無效。當(dāng)與PIM分析器的通信鏈接已經(jīng)建立時(shí)，P頂分析器啟動12V供電。RTF模塊中的微控制器隨后根據(jù)需要的運(yùn)行模式將來自DC電源的偏置電壓打開。
[0118]偏置三通(bias tee)211為緊接在監(jiān)控端口連接器103后面的內(nèi)部模塊。在該實(shí)例中，偏置三通從監(jiān)控端口的中心引腳提取12V DC供電電壓，并將該供電電壓提供至DC電源213。該DC電源包含一堆穩(wěn)壓器和電源濾波器，它們將12V供電轉(zhuǎn)化為一組更小的電壓，用于RTF模塊中的各個(gè)模塊。RF限幅器212用于防止在強(qiáng)RF信號源意外地連接到RTF模塊的監(jiān)控端口時(shí)，主接收器模塊207受到毀壞。
[0119]圖3描繪了一個(gè)選擇性RTF模塊100的布置。如圖所示，在該實(shí)例中，RTF模塊的結(jié)構(gòu)與上面相對于圖2所討論的模塊的結(jié)構(gòu)類似。即，該RTF模塊包括定向耦合器模塊205、基準(zhǔn)接收器模塊206、主接收器模塊207、合成器模塊208、控制模塊209、相位檢測器210、偏置三通211、RF限幅器212以及DC電源213?；鶞?zhǔn)接收器模塊206、主接收器模塊207、合成器模塊208、控制模塊209、相位檢測器210、偏置三通211、RF限幅器212和DC電源供應(yīng)213之間的互連關(guān)系基本上與上面相對于圖2描述的相同。圖2與圖3的RTF模塊的結(jié)構(gòu)體系之間的主要區(qū)別點(diǎn)在于，圖3包含了一個(gè)六端口的反射計(jì)213，其耦接到定向耦合器模塊205與基準(zhǔn)接收器模塊206之間。
[0120]如圖所示，反射計(jì)213具有標(biāo)示為“FWD IN”和“REV IN”的兩個(gè)RF輸入端口。FWDIN端口通過位于基準(zhǔn)接收器206的輸入處的RF切換網(wǎng)絡(luò)206a連接到前向耦合器205b的輸出。REV IN端口連接到反向耦合器205c的輸出。
[0121]FffD IN和REV IN端口處的信號施加到六端口接頭213a，接頭213a生成這兩個(gè)輸入信號的四個(gè)不同的線性組合。這四個(gè)輸出信號通過單刀四擲RF開關(guān)213b和單刀雙擲RF開關(guān)206c連接到基準(zhǔn)接收器206的降頻變頻器的輸入。與四個(gè)輸出信號相對應(yīng)的RSSI電壓依次在RTF模塊的控制模塊209中數(shù)字化，并使用一組存儲在控制模塊的EEPROM中的校準(zhǔn)常數(shù)將它們轉(zhuǎn)化為以dBm為單位的功率電平。將產(chǎn)生的功率電平通過USB鏈接報(bào)告給PM分析器，其中利用存儲在PM分析器硬盤驅(qū)動器上的一組六端口校準(zhǔn)常數(shù)將它們轉(zhuǎn)化為矢量反射系數(shù)。
[0122]本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員顯然能夠理解，當(dāng)使用六端口反射計(jì)時(shí)，主接收器207是不需要的。因此可以將主接收器中的有源元件斷電，從而降低RTF模塊的電源消耗。
[0123]圖2和圖3的布置都與PM分析器使用了 USB連接以及板載DC模塊，該模塊從PM分析器的監(jiān)控端口獲取12V的供電。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員顯然能夠理解，通過在監(jiān)視器連接上執(zhí)行通信，可刪除PM分析器與RTF模塊100之間的USB連接。這可以通過將PM分析器的觸摸屏PC上的備用RS-232端口連接到調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)，該調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流調(diào)制到2.176MHz載波上，類似于AISG通信鏈接。調(diào)制后的波形將會被注入到PM分析器監(jiān)控端口上。RTF模塊內(nèi)部也需要一個(gè)類似的調(diào)制解調(diào)器。它將連接到RTF模塊的偏置三通211的DC端口。調(diào)制解調(diào)器收到/發(fā)出的數(shù)據(jù)流將連接到控制模塊209上的微控制器的UART。
[0124]在另一個(gè)實(shí)施例中，RTF模塊114將會完全由PM分析器前面板的兩個(gè)USB端口供電。這將消除在RTF模塊中安裝偏置三通211的需求。但是，PIM分析器與RTF模塊之間的這種形式的互連是不夠理想的，因?yàn)檫@需要在使用時(shí)將PM分析器的兩個(gè)USB端口都連接到RTF模塊。這是因?yàn)閱蝹€(gè)USB端口無法提供足夠的電源來驅(qū)動RTF模塊。因而，當(dāng)使用RTF模塊時(shí)，用戶不能將鼠標(biāo)、記憶棒、文件傳輸線纜連接到PM分析器。
[0125]參考上面的圖2和圖3討論的RTF模塊實(shí)例是單頻帶設(shè)備，其被設(shè)計(jì)為在僅一個(gè)蜂窩式頻帶中運(yùn)行。但是，RTF模塊100可以輕易地配置為用于多頻帶運(yùn)行。這通過使用圖4中所示的類型的基準(zhǔn)接收器模塊206實(shí)現(xiàn)。在該基準(zhǔn)接收器模塊206的布置中，位于基準(zhǔn)接收器模塊206輸入處的SAW濾波器206b被一堆SAW濾波器406b代替，每個(gè)目標(biāo)Tx頻帶一個(gè)SAW濾波器，并可根據(jù)需要轉(zhuǎn)換到RF路徑中。
[0126]選擇這些SAW濾波器以覆蓋每個(gè)需要的蜂窩標(biāo)準(zhǔn)的Tx頻帶，如AWS、PCS1900、DCS1800、GSM900、CDMA850等。唯一的要求是每個(gè)Tx SAff濾波器必須在該標(biāo)準(zhǔn)的對應(yīng)Rx頻帶內(nèi)具有高衰減(即大于SOdB)。在某些實(shí)例中，為了該目的，單個(gè)SAW濾波器可能無法提供足夠的抑制，在該情況下，可將兩個(gè)或更多個(gè)SAW濾波器級聯(lián)連接來實(shí)現(xiàn)期望的性能。[0127]為了在這些SAW濾波器之間切換，還將原來的單刀雙擲開關(guān)206a和206c替換為一對單刀六擲開關(guān)406a、406c。這六個(gè)開關(guān)設(shè)置中的一個(gè)是沒有任何SAW濾波器的直通連接。該設(shè)置在儀器運(yùn)行于VSWR故障定位(Range-to-VSWR)模式時(shí)使用。
[0128]一種配置多頻帶運(yùn)行的RTF模塊的方式是使用圖11中示出的類型的基準(zhǔn)接收器模塊206。在該基準(zhǔn)接收器模塊206的布置中，位于基準(zhǔn)接收器206的輸入處的SAW濾波器206b被寬帶單片放大器1101代替。當(dāng)RTF模塊處于PM故障定位(Range-to-PM)模式時(shí)，該放大器允許采樣的Tx1和Tx2載波通過降頻變頻器鏈，同時(shí)阻止在下游電路元件中產(chǎn)生的任何PM信號通過前向耦合器205b反向傳播到iQA的測試端口中。單片放大器具有DC至3GHz的工作頻率范圍，這將允許基準(zhǔn)接收器模塊能夠使用于所有現(xiàn)存的蜂窩式頻帶。
[0129]RTF模塊中限制其多頻帶功用的其它設(shè)備只有定向耦合器205a、205b、205c，以及多個(gè)功率分配器，功率分配器將第一頻率合成器208c和第二頻率合成器208d分別在兩個(gè)接收模塊之間分配。此外，在上面相對于圖3討論的六端口反射計(jì)的實(shí)施例的情況下，六端口接頭的性能依賴于頻率。因此，為了優(yōu)化RTF模塊在多個(gè)蜂窩式頻帶上的性能，可能需要將上述組件升級為跨越帶寬的倍頻程或更多的裝置。選擇性地，多頻帶選擇可以通過兩個(gè)變形來實(shí)施:覆蓋例如700MHz、CDMA850和GSM900的“低頻帶”變形，以及覆蓋例如AWS、DCS1800.PCS1900的“高頻帶”變變形。
[0130]如上面所述，RTF通常是連同 申請人:早先提交的美國申請US11/936，968和USl 1/941，712中討論的類型的PM分析器500 —起使用。如圖所示，RTF模塊100通過其輸入端口 101直接耦接到PIM分析器的測試端口。盡管RTF模塊被示為直接連接到分析器500的測試端口 501，但是本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員顯然可以理解，可以通過使用適當(dāng)?shù)腞F跨接電纜將該模塊耦接到測試端口 501。在該實(shí)例中，RTF模塊100的監(jiān)控端口 103通過電纜503耦接到PM分析器的的監(jiān)控端口 502，同時(shí)USB端口 104a、104b中的至少一個(gè)通過USB電纜510耦接到USB端口 509a、509b中的一個(gè)。
[0131]如上面所述，在USl 1/936，968和USl 1/941，721中討論的類型的PM分析器需要稍作修改(例如，增加監(jiān)控端口)，從而允許分析器500使用RTF模塊100來對進(jìn)行測試的裝置中的PM和VSWR故障進(jìn)行檢測監(jiān)控端口。此外，還需要更新應(yīng)用軟件，以與訪問RTF模塊相關(guān)的新特性。
[0132]圖6描繪了利用修改的PM分析器500和RTF模塊100對電纜網(wǎng)絡(luò)中的故障進(jìn)行檢測的系統(tǒng)的一種可能的配置。如上所述，PM分析器500被修改為在前面板上包括監(jiān)控端口 502，通過該端口將PM信號的放大形式傳送到RTF模塊100。修改后的分析器還需要內(nèi)部偏置三通504用于將DC電壓插入到監(jiān)控端口 502上，從而可通過分析器的電源507對RTF模塊100供電。還需要RF限幅電路505，用于防止分析器由于強(qiáng)信號源被錯(cuò)誤地連接到監(jiān)控端口而毀壞。除了這些修改，該分析器可以具有新的應(yīng)用軟件、圖形用戶界面、裝置驅(qū)動器，從而使用戶能夠使用P頂故障定位(Range-to-PM)和VSWR故障定位(Range-to-VSWR)功能。還可以將該分析器的固件升級為新的版本，從而提供額外的測試選項(xiàng)。
[0133]為了便于對電纜網(wǎng)絡(luò)中的故障定位，將RTF模塊100連接到分析器500與進(jìn)行測試的裝置508之間，使得RTF模塊的輸入端口 101直接或通過RF跨接電纜耦接到分析器的測試端口 501，同時(shí)RTF模塊的監(jiān)控端口 103通過跨接電纜503耦接到分析器的監(jiān)控端口502。隨后將進(jìn)行測試的裝置連接到模塊100的RF輸出端口 102。同樣，來自RTF模塊100的USB端口 104a、104b中的至少一個(gè)通過USB電纜耦接到分析器500的USB端口 509a、509b中的一個(gè)。[0134]上面的對于PM分析器的修改為系統(tǒng)提供了許多額外的功能，這些功能是先前的未修改版本的P頂分析器不具備的，如:
[0135]?用于 PIM 故障定位(Range-to-PIM)和 VSWR 故障定位(Range-to_VSWR)分析的掃描設(shè)置屏幕。
[0136].屏幕上的PM與距離的曲線圖、回波損耗與距離的曲線圖、或者二者的覆蓋圖
[0137].屏幕上的顯示為幅度曲線或史密斯圓圖的回波損耗與頻率的曲線圖。
[0138].高級標(biāo)記功能，其使得用戶能夠比較PM和VAWR域之間的結(jié)果。
[0139]有利地，該系統(tǒng)運(yùn)行操作員在PM故障定位(Range-to-PM)測試與VSWR故障定位(Range-to-VSWR)測試之間交替，而不需要改變?nèi)魏螠y試端口連接。甚至如果需要，儀器能夠同時(shí)執(zhí)行兩種類型的測量。系統(tǒng)在各種可用的測試模式下的運(yùn)行將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0140]在PM故障定位(Range-to-PM)模式下，系統(tǒng)需要PM分析器500和RTF模塊100在多個(gè)離散的頻率點(diǎn)的范圍內(nèi)進(jìn)行一連串的同步測量。在掃描的每個(gè)頻率點(diǎn)處，PM分析器500首先通過兩個(gè)儀器之間的USB鏈接510將當(dāng)前PM頻率發(fā)送至RTF模塊100。這使得RTF模塊能夠?qū)⑺膬蓚€(gè)接收器206、207調(diào)到與PIM分析器500中的接收器相同的頻率。
[0141]隨后PIM分析器從它的測試端口發(fā)出一對大功率CW載波，如 申請人:早先提交的標(biāo)題為“Method and Apparatus for Locating Faults in Communications Networks，，的澳大利亞臨時(shí)申請AU2010903266中所討論，在此通過引用將其并入本文。這些載波通過RTF模塊100的輸入端口 101進(jìn)入RTF模塊100。當(dāng)載波傳播通過RTF模塊100時(shí)，定向耦合器模塊205中的前向耦合器205b對這些載波進(jìn)行采樣。采樣的載波然后被饋送至RTF模塊100內(nèi)部的基準(zhǔn)接收器模塊206，基準(zhǔn)接收器模塊206生成PIM產(chǎn)物的頻譜，該頻譜的作用是為系統(tǒng)提供相位基準(zhǔn)。將期望的PIM產(chǎn)物降頻到450kHz并實(shí)施到相位檢測器模塊210的基準(zhǔn)端口。
[0142]原來的兩個(gè)大功率載波繼續(xù)通過RTF模塊100，并從輸出端口 102發(fā)出。隨后它們傳播到DUT中，在DUT中通過其中的故障組件生成PM信號。該P(yáng)M信號離開DUT并反向傳播，通過RTF模塊100并進(jìn)入PM分析器500的測試端口 501。
[0143]PM信號進(jìn)入PM分析器500時(shí)，PM分析器的單纖三重波分復(fù)用器(triplexer)將PIM信號從兩個(gè)大功率載波中分離，如 申請人:早先提交的澳大利亞臨時(shí)申請AU2010903266中所討論的。隨后通過PM分析器的接收器模塊前端的低噪音放大器將PM信號放大。經(jīng)放大后，3dB功率分配器將PIM信號拆分為兩個(gè)相等的部分。PIM信號的一半進(jìn)入PIM分析器的降頻變頻器鏈，這在 申請人:早先提交的澳大利亞臨時(shí)申請AU2010903266中進(jìn)行了討論。PM信號的另一半經(jīng)過進(jìn)一級的放大，并通過面板式QMA連接器從PM分析器的收發(fā)器棧發(fā)出。隨后PM信號通過長度較短的同軸電纜，從PIM分析器的監(jiān)控端口502發(fā)出，隨后傳播到RTF監(jiān)控端口 103中。
[0144]進(jìn)入RTF模塊時(shí)，PIM信號被路由到主接收器模塊207，主接收器模塊207將PM信號降頻至450kHz。隨后相對于上文描述的基準(zhǔn)PM信號對降頻后的PM信號的相位進(jìn)行測量。這是通過RTF模塊的相位檢測器模塊210實(shí)現(xiàn)的。測量出的相位偏移由RTF模塊的控制模塊209記錄。同時(shí)記錄主PM信號和基準(zhǔn)PM信號的幅度。盡管測量過程并不嚴(yán)格地要求這些數(shù)據(jù)，但是它們?nèi)匀粸镽TF模塊是否正確運(yùn)轉(zhuǎn)提供了有用的指示。
[0145]RTF模塊的控制模塊209通過兩個(gè)儀器之間的USB鏈接510將測量的相位偏移和信號幅度報(bào)告給P頂分析器。P頂分析器將這些數(shù)值連同通過它自身的接收器測量到的PM電平存檔。隨后PM分析器將它的其中一個(gè)大功率載波設(shè)置為下一個(gè)掃描頻率，并重復(fù)上述的過程。
[0146]一旦完成頻率掃描，PIM分析器內(nèi)部的觸摸屏PC對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，從而計(jì)算出DUT中的PM故障的位置和嚴(yán)重程度。結(jié)果以圖像形式顯示在屏幕上，并且如果需要可將其保存為PC硬盤驅(qū)動器上的報(bào)告。
[0147]除了 PM故障定位(Range-to-PM)模式，系統(tǒng)還具有低功率的VSWR故障定位(Range-to-VSWR)模式。在多數(shù)情況中，低功率VSWR故障定位(Range-to-VSWR)模式將會是定位VSWR故障的優(yōu)選的方法。顧名思義，這是一種低功率測試，它可在PIM分析器的傳送和接收頻帶這兩個(gè)頻帶內(nèi)執(zhí)行。它需要RTF模塊在多個(gè)離散的頻率點(diǎn)的范圍內(nèi)進(jìn)行一連串的矢量反射系數(shù)測量，隨后在PM分析器中進(jìn)行后處理操作。當(dāng)設(shè)備在該模式下運(yùn)行時(shí)，PIM分析器的兩個(gè)大功率載波是不需要的，并通常會在測試期間將其關(guān)閉。
[0148]在掃描中的每個(gè)頻率點(diǎn)處，PIM分析器500首先將期望的測量頻率通過兩個(gè)儀器之間的USB鏈接510發(fā)送至RTF模塊100。RTF模塊將其VSWR源合成器模塊208b設(shè)定為該頻率。隨后通過VSWR驅(qū)動器放大器208將合成器的輸出提升到大約+15dBm的功率電平。
[0149]放大的VSWR激勵(lì)信號通過定向耦合器205a注入主RF路徑上。主RF路徑上的耦合信號的功率電平大約為-15dBm。這對于在PIM分析器的Tx頻帶和Rx頻帶這兩個(gè)頻帶中執(zhí)行測試是足夠低的，而不會導(dǎo)致儀器或DUT中的任何有源設(shè)備的毀壞。
[0150]激勵(lì)信號在DUT的方向上傳播通過RTF模塊100。這樣，前向耦合器205b對信號進(jìn)行采樣，用于提供基準(zhǔn)信號，反射信號的幅度和相位可與該基準(zhǔn)信號對比。所采樣的激勵(lì)信號饋送至RTF模塊內(nèi)部的基準(zhǔn)接收器模塊206，基準(zhǔn)接收器模塊206將該信號降頻至450kHz并將其實(shí)施到相位檢測器模塊210的基準(zhǔn)端口。
[0151 ] 原始的VSWR激勵(lì)信號繼續(xù)通過RTF模塊，并從輸出端口 102發(fā)出。隨后它傳播到DUT中，DUT中的故障組件將信號反向散射。激勵(lì)信號的反射部分反向傳播離開DUT并進(jìn)入RTF模塊100的輸出端口 102。
[0152]當(dāng)反射的激勵(lì)信號傳播通過RTF模塊100時(shí)，反向耦合器205c對其進(jìn)行采集。采樣的信號進(jìn)入主接收器模塊207，主接收器模塊207將信號降頻至450kHz。
[0153]隨后，相對于上述的基準(zhǔn)信號的相位對降頻后的反射信號的相位進(jìn)行測量。這是通過RTF模塊的相位檢測器模塊210實(shí)現(xiàn)的。測量的相位偏移被RTF模塊的控制模塊209記錄。同樣還記錄基準(zhǔn)信號和反射信號的幅度。
[0154]RTF模塊的控制模塊通過兩個(gè)儀器之間的USB鏈接510將測量的相位偏移和信號幅度報(bào)告給P頂分析器。PM分析器將這些數(shù)值存檔。隨后PM分析器將下一個(gè)掃描頻率發(fā)送給RTF模塊，并重復(fù)上述的過程。
[0155]一旦頻率掃描完成，PIM分析器內(nèi)部的觸摸屏PC對測量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，從而計(jì)算出DUT中的VSWR故障的位置和嚴(yán)重程度。將結(jié)果以圖像形式顯示在屏幕上，如果需要可將其保存為PC硬盤驅(qū)動器上的報(bào)告。
[0156]最后需要注意的是，在原理上，本發(fā)明可在非常寬的頻率范圍內(nèi)執(zhí)行低功率VSWR故障定位(Range-to-VSWR)測量，頻率范圍包括PM分析器的Tx頻帶和Rx頻帶以外的頻率。但是，通常這是不推薦的，因?yàn)闊o法對所有的負(fù)載阻抗保證準(zhǔn)確的結(jié)果，特別是對高反射率終端設(shè)備，除非將RTF模塊從PIM分析器的測試端口 501斷開，并且對RTF模塊的輸入端口 101附接50ohm的負(fù)載。
[0157]該系統(tǒng)還具有大功率的VSWR故障定位(Range-to-VSWR)模式。該模式與低功率的情況非常類似，除了激勵(lì)信號是由PM分析器提供的。這樣，可在在+33至+43dBm范圍內(nèi)的功率電平處執(zhí)行測試。這對用戶希望在更能代表正常運(yùn)行條件的功率電平下的DUT進(jìn)行測試的情況是有利的。這同樣對于系統(tǒng)中存在外部干擾信號的情況是有利的；而當(dāng)設(shè)備處于低功率VSWR模式時(shí)，典型的干擾信號電平預(yù)計(jì)將會導(dǎo)致測量到的回波損耗的較大誤差，當(dāng)設(shè)備處于高功率VSWR模式時(shí)典型的干擾信號電平的影響通常將會是微不足道的。
[0158]大功率VSWR故障定位(Range-to-VSWR)測試只能在PM分析器的Tx頻帶內(nèi)的頻率上執(zhí)行。在掃描中的每個(gè)頻率點(diǎn)處，PIM分析器500首先通過兩個(gè)儀器之間的USB鏈接510將期望的測量頻率發(fā)送給RTF模塊100。這使得RTF模塊能夠?qū)⑺膬蓚€(gè)接收器206、207調(diào)到正確的頻率，從而檢測激勵(lì)信號。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行于該模式時(shí)，RTF模塊的VSWR源合成器208b和驅(qū)動器放大器208a是不需要的，并且通常在測試期間將其關(guān)閉。
[0159]隨后PIM分析器打開它的大功率載波中的一個(gè)。該載波從PIM分析器的測試端口501發(fā)出，并通過輸入端口 101進(jìn)入RTF模塊101。從此處之前的測量過程與上述的低功率VSffR故障定位(Range-to-VSWR)模式相同，除了必須在RTF模塊100中的主接收器207和基準(zhǔn)接收器206的輸出端處的一對較大的衰減器必須切換到RF路徑中。這是為了確保采樣的前向激勵(lì)信號和反射激勵(lì)信號保持在兩個(gè)接收器的動態(tài)范圍范圍內(nèi)。
[0160]在一個(gè)選擇性實(shí)施例中，代替使用上述的可切換的衰減器，可以將兩個(gè)接收器的輸入處的RF開關(guān)206a、206c、207c設(shè)置為獲得相同的輸出。例如，可將基準(zhǔn)接收器中的第一開關(guān)206a置于進(jìn)行VSWR測試的正常位置，而可將第二開關(guān)206c置于PM故障定位(Range-to-PM)模式中使用的位置。在該配置中，RF開關(guān)206c的隔離充當(dāng)衰減器，將降頻變頻器輸入處的信號的強(qiáng)度降至更合適的電平。同樣，可將主接收器中的開關(guān)207c置于來自監(jiān)控端口的PIM輸入中的一個(gè)，從而將VSWR REV信號衰減掉與開關(guān)的隔離相等的量。
[0161]利用本發(fā)明的系統(tǒng)，可以幾乎同時(shí)執(zhí)行PIM故障定位(Range-to-PIM)和VSWR故障定位(Range-to-VSWR)測試。這既適用于低功率VSWR測試也適用大功率VSWR測試。為了同時(shí)執(zhí)行PIM故障定位(Range-to-PIM)和低功率VSWR故障定位(Range-to-VSWR)測試，將PM分析器的一對大功率載波和RTF模塊的VSWR源208b、208a同時(shí)打開。隨后，PM故障定位(Range-to-PIM)和VSWR故障定位(Range-to-VSWR)測量可在兩個(gè)任意且獨(dú)立的頻帶處進(jìn)行。
[0162]系統(tǒng)每次從PM測量切換至VSWR測量時(shí)，必須對RTF模塊進(jìn)行相應(yīng)的配置。這需要將主接收器和基準(zhǔn)接收器中的RF開關(guān)206a、206c、207a、207c設(shè)置到正確位置，并將第一本機(jī)震蕩器208c設(shè)置到適合當(dāng)前測量的適當(dāng)頻率。對運(yùn)行模式的唯一限制是，VSWR源的頻率必須不能設(shè)置為與來自PIM分析器的兩個(gè)載波的頻率或當(dāng)前進(jìn)行測量的PM產(chǎn)物的頻率中的任一個(gè)相同。[0163]為了同時(shí)執(zhí)行PM測試和大功率VSWR測試，將PM分析器的兩個(gè)載波打開，同時(shí)必須將RTF模塊的VSWR源208b、208a關(guān)閉。隨后進(jìn)行上述的PM故障定位(Range-to-PM)掃描。該測量程序中的唯一變化是，在指定頻率點(diǎn)進(jìn)行PM測量后，必須配置RTF模塊100中的RF開關(guān)206a、206c、207a、207c和第一本機(jī)震蕩器208c，用于在掃描的載波的頻率處的VSWR測量。在該過程中不必關(guān)閉第二載波。在測量反射系數(shù)后，將RTF模塊返回到PIM模式，系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)頻率點(diǎn)。
[0164]該運(yùn)行模式的唯一限制是，VSWR掃描必須要在與PM掃描中掃描到的載波覆蓋的頻率相同頻率上執(zhí)行。
[0165]對于PIM故障定位(Range-to-PIM)和VSWR故障定位(Range-to-VSWR)運(yùn)行都必須對RTF模塊進(jìn)行校準(zhǔn)。每個(gè)校準(zhǔn)由兩部分程序組成。第一部分在工廠中在制造過程中執(zhí)行的。第二部分為現(xiàn)場校準(zhǔn)程序，這必須由用戶周期性地實(shí)施，通常為每天一次。這些校準(zhǔn)程序的細(xì)節(jié)將會在下面呈現(xiàn)。
[0166]針對主接收器模塊207的功率校準(zhǔn)程序主要描述的是接收器的輸入處的RF信號電平與接收器的輸出處的RSSI電壓之間的關(guān)系。RTF模塊首先從PIM分析器斷開。RTF模塊100的輸入端口 101和輸出102端口在50 Ω的匹配負(fù)載終止，將一個(gè)外部偏置三通連接到監(jiān)控端口 103從而為該設(shè)備提供DC電源。將一個(gè)外部信號發(fā)生器連接到偏置三通的RF信號輸入端口，并且將接收器前端的RF開關(guān)207c切換到PM輸入端口。隨后信號發(fā)生器向監(jiān)控端口注入已知頻率和功率的頻調(diào)(tone)，并且將主接收器207輸出處的RSSI信號記錄。在電路中存在RF衰減器207b和不存在RF衰減器207b這兩種情況下，在儀器的全部運(yùn)行范圍內(nèi)的許多頻率和功率電平上重復(fù)該過程。將結(jié)果存儲在控制模塊的EEPROM的查找表格中。
[0167]針對基準(zhǔn)接收器模塊206的功率校準(zhǔn)程序主要描述的是接收器的輸入處的RF信號電平與接收器的輸出處的RSSI電壓之間的關(guān)系。RTF模塊100從PIM分析器500斷開。RTF模塊100的輸出端口 102在50 Ω的匹配負(fù)載終止，將一個(gè)外部信號發(fā)生器連接到RF IN端口。將一個(gè)外部偏置三通連接到監(jiān)控端口 103從而為RTF模塊提供DC電源。隨后將接收器前端的RF開關(guān)網(wǎng)絡(luò)206a、206c置于VSWR模式。該信號發(fā)生器向RF IN端口注入已知頻率和功率的頻調(diào)，并對基準(zhǔn)接收器206的輸出處的RSSI信號進(jìn)行記錄。在儀器的全部運(yùn)行范圍內(nèi)的許多頻率和功率電平上重復(fù)該過程。將結(jié)果存儲在控制模塊的EEPROM的查找表格中。
[0168]隨后必須在PM分析器的Tx頻帶上重復(fù)上述進(jìn)程，同時(shí)將RF開關(guān)網(wǎng)絡(luò)置于PM模式。這將SAW濾波器206b切換到RF路徑中，從而使系統(tǒng)能夠表現(xiàn)濾波器的通帶波紋的特點(diǎn)(或者如果使用的是圖11的實(shí)施例，則為單片放大器的增益溢出)。將這些結(jié)果存儲在EEPROM的單獨(dú)查找表格中。
[0169]相位檢測器校準(zhǔn)主要描述的是相位檢測器210的輸入處的兩個(gè)450kHz方波與相位檢測器的輸出處的電壓Vphase之間的關(guān)系。RFT模塊首先從PIM分析器500斷開，輸出端口 102在50 Ω的匹配負(fù)載終止。將一個(gè)外部偏置三通連接到監(jiān)控端口 103從而為RTF模塊提供DC電源。將一個(gè)可變相位移相器連接到偏置三通的RF輸入端。將主接收器輸入處的RF開關(guān)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到PM輸入端口，同時(shí)將基準(zhǔn)接收器輸入處的RF開關(guān)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到VSWRFffD 端 口。[0170]利用輸出端口上具有功率分配器的外部信號發(fā)生器，將-15dBmRF頻調(diào)(頻率設(shè)在PIM分析器的Rx頻帶的中間)同時(shí)施加到RFT模塊的RF IN端口和附接在監(jiān)控端口上的可變移相器的輸入端口。隨后以5至10°的增量將移相器步進(jìn)通過完整的360°相位旋轉(zhuǎn)。在每個(gè)相位設(shè)置處，對輸出電壓Vphase進(jìn)行記錄。完成該過程后，將這些結(jié)果存儲在控制模塊的EEPROM的查找表格中。
[0171]在一個(gè)選擇性方法中，相位檢測器校準(zhǔn)可利用一對鎖相信號發(fā)生器實(shí)現(xiàn)，其中一個(gè)鎖相信號發(fā)生器具有可調(diào)輸出相位功能。仍然，將一個(gè)外部偏置三通連接到監(jiān)控端口 103從而為RTF模塊提供DC電源。將固定相位信號發(fā)生器連接到偏置三通的RF輸入端口，同時(shí)將可變相位信號發(fā)生器連接到監(jiān)控端口。隨后，兩個(gè)信號發(fā)生器設(shè)置為相同的頻率，優(yōu)選的是接近RTF模塊的運(yùn)行頻率范圍的中間。隨后，將信號發(fā)生器在監(jiān)控端口上的輸出相位以5至10°的增量步進(jìn)通過完整的360°相位旋轉(zhuǎn)。在每個(gè)相位設(shè)置處，對輸出電壓Vphase進(jìn)行記錄。完成該過程后，將這些結(jié)果存儲在控制模塊的EEPROM的查找表格中。如果需要，上述程序可在計(jì)算機(jī)控制下執(zhí)行。
[0172]當(dāng)運(yùn)行于PIM故障定位(Range-to-PIM)模式時(shí),PIM故障定位(Range-to-PIM)校準(zhǔn)程序?yàn)镽TF模塊創(chuàng)建了基準(zhǔn)平面。該程序必須由用戶定期執(zhí)行，如果儀器頻繁使用，優(yōu)選的是每天一次。校準(zhǔn)過程的第一步是直接向RTF模塊的測試端口附接強(qiáng)而穩(wěn)定的PIM源。在優(yōu)選的實(shí)施例中，出于該目的，推薦Kaelus PIS0Q02F1V1PIM源，因?yàn)樗菢?biāo)準(zhǔn)PM分析器配件包的一部分。Kaelus PM源產(chǎn)生接近_77dBm的頂3，以及兩個(gè)+43dBm載波。接下來，在需要的頻帶上執(zhí)行掃描PM測量，并且在每個(gè)頻率點(diǎn)處記錄主PM信號和基準(zhǔn)PM信號之間的相位偏移。最后，將測量的相位偏移存儲到PM分析器的硬盤驅(qū)動器上的文件中。當(dāng)執(zhí)行后面的P頂故障定位(Range-to-PIM)測量時(shí)，將這些相位偏移從測量的PIM信號的相位中減去，從而將PM故障定位(Range-to-PM)提供給RTF模塊的RF輸出連接器。
[0173]低功率VSWR故障定位(Range-to-VSWR)校準(zhǔn)為矢量誤差修正程序，其使得來自主接收器和基準(zhǔn)接收器的原始幅度和相位測量可以被轉(zhuǎn)換為DUT的矢量反射系數(shù)的精確測量。理想地，該校準(zhǔn)應(yīng)該由用戶定期執(zhí)行，如果儀器頻繁使用，則優(yōu)選的是每天一次。但是，如果不需要精確定位測量的精確度，則較低頻率的校準(zhǔn)是允許的。
[0174]優(yōu)選的校準(zhǔn)方法為開路-短路-負(fù)載(Open-Short-Load(OSL))程序，該程序類似于與矢量網(wǎng)絡(luò)分析器一起使用來執(zhí)行Sll校準(zhǔn)的方法。顧名思義，OSL方法需要三個(gè)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)一兩個(gè)反射終端設(shè)備和一個(gè)匹配負(fù)載，其在對設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)的每個(gè)頻率處的復(fù)的反射系數(shù)是已知的。在該標(biāo)準(zhǔn)程序的開始，主接收器和基準(zhǔn)接收器中的RF開關(guān)分別切換到VSWRREV 和 VSWR FffD 位置。
[0175]隨后將校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)逐個(gè)連接到RTF模塊的RF OUT端口，并將VSWR源208b打開，并且以適當(dāng)?shù)男☆l率增量在整個(gè)目標(biāo)頻帶內(nèi)對VSWR源208b進(jìn)行掃描。在每個(gè)頻率處，對主接收器、基準(zhǔn)接收器和相位檢測器模塊的輸出進(jìn)行測量，并計(jì)算出一組復(fù)的校準(zhǔn)系數(shù)。一旦完成校準(zhǔn)進(jìn)程，將VSWR故障定位(Range-to-VSWR)校準(zhǔn)常數(shù)存儲在PIM分析器硬盤驅(qū)動器上的文件中。
[0176]大功率VSWR故障定位(Range-to_VSWR)校準(zhǔn)程序與低功率的程序相同，除了 VSWR激勵(lì)信號是PM分析器提供的+43dBm載波，并且該校準(zhǔn)只能在PM分析器的Tx頻帶內(nèi)執(zhí)行。在其它所有方面，校準(zhǔn)程序是相同的。[0177]上述的PIM測量進(jìn)程的輸出為一列幅度和相位，掃描中的每個(gè)頻率點(diǎn)有一對數(shù)值。無論裝置運(yùn)行于P頂故障定位(Range-to-PIM)模式還是VSWR故障定位(Range-to-VSWR)模式都是這樣的情況?？蓪⑦@些測量到的參數(shù)存儲在PM分析器500的內(nèi)部硬盤驅(qū)動器上或者其它適合的存儲介質(zhì)上。為了計(jì)算出DUT中的PM故障或VSWR故障的位置，必須使用PIM分析器的應(yīng)用軟件對該原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
[0178]圖7中示出了流程圖700，其描繪了根據(jù)所選擇的測試模式來確定PIM故障或VSffR故障的位置和幅度的PIM分析器的應(yīng)用軟件算法的基本操作。如圖所示，首先在701，該算法對幅度和相位列表進(jìn)行檢索。隨后在702，該算法將幅度和相位測量組合為每頻率點(diǎn)一個(gè)的單個(gè)矢量復(fù)值。該矢量中的每個(gè)數(shù)值是根據(jù)下面的等式計(jì)算的:
[0179]
【權(quán)利要求】
1.一種在用于故障定位的系統(tǒng)中使用的測試模塊，所述測試模塊包括: 輸入端口，其用于接收一個(gè)或多個(gè)測試信號； 輸出端口，其用于將所述一個(gè)或多個(gè)測試信號施加到測試介質(zhì)； 監(jiān)控端口，其用于接收多個(gè)無源互調(diào)信號，所述無源互調(diào)信號是所述測試介質(zhì)響應(yīng)于所述測試信號而生成的； 定向耦合器模塊，其耦接在所述輸入端口和所述輸出端口之間； 主接收器，其耦接到所述定向耦合器模塊，用于接收多個(gè)主返回信號，所述主返回信號是所述測試介質(zhì)響應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)測試信號而生成的； 基準(zhǔn)接收器，其耦接到所述定向耦合器模塊，用于根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)測試信號生成多個(gè)基準(zhǔn)信號； 相位檢測器模塊，其耦接到所述主接收器和所述基準(zhǔn)接收器，所述相位檢測器測量所述多個(gè)主返回信號與基準(zhǔn)信號之間的相位偏移； 控制模塊，其耦接到所述主接收器和所述基準(zhǔn)接收器以及所述相位檢測器，所述控制模塊適用于: 將來自所述主接收器的所述多個(gè)主返回信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組主功率電平； 將來自所述基準(zhǔn)接收器的所述多個(gè)基準(zhǔn)信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組基準(zhǔn)功率電平； 將來自所述相位檢測器的所述多個(gè)信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組單位為度的相位偏移；并· 對轉(zhuǎn)換后的主返回信號的功率電平和基準(zhǔn)信號的功率電平以及轉(zhuǎn)換后的主返回信號和基準(zhǔn)信號之間的一組相位偏移進(jìn)行存儲，用于進(jìn)行進(jìn)一步處理。
2.如權(quán)利要求1所述的測試模塊，其中所述定向耦合器包括至少一個(gè)前向耦合器和至少兩個(gè)反向耦合器。
3.如權(quán)利要求2所述的測試模塊，其中所述前向耦合器的耦合損耗為37dB，所述反向耦合器的耦合損耗為30dB。
4.如權(quán)利要求2或3所述的測試模塊，其中所述至少一個(gè)前向耦合器和所述至少兩個(gè)反向耦合器的方向性被調(diào)到整個(gè)測試信號頻帶上的至少20dB。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的測試模塊，其中所述測試模塊還包括耦接到所述定向I禹合器模塊的合成器模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的測試模塊，其中所述合成器模塊包括VSWR源、第一頻率合成器、第二頻率合成器。
7.如權(quán)利要求6所述的測試模塊，其中寬帶PLL合成器能夠調(diào)到所述測試信號頻帶內(nèi)的頻率范圍。
8.如權(quán)利要求7所述的測試模塊，其中所述VSWR源是以5kHz的增量調(diào)節(jié)的。
9.如權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的測試模塊，其中所述VSWR源能夠編程為若干離散的功率電平。
10.如權(quán)利要求9所述的測試模塊，其中所述VSWR源被設(shè)為下面的離散的功率電平中的至少一個(gè):-4dBm、-ldBm、+2dBm 和 / 或 +5dBm。
11.如權(quán)利要求5至10中任一項(xiàng)所述的測試模塊，其中所述VSWR源連接到RF放大器模塊，所述RF放大器模塊用于將所述VSWR源提高到大約+15dBm。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的測試模塊，其中所述主接收器包括窄帶外差接收器，其前端具有一對RF開關(guān)。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的測試模塊，其中所述主接收器包括兩級降頻變頻器，第一 IF級和第二 IF級中都進(jìn)行放大和濾波。
14.如權(quán)利要求13所述的測試模塊，其中所述主接收器的第二IF帶寬為4kHz，標(biāo)稱背景噪聲小于-130dBm。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的測試模塊，其中所述基準(zhǔn)接收器模塊包括窄帶外差接收器，其前端具有固態(tài)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和SAW濾波器。
16.如權(quán)利要求15所述的測試模塊，其中所述基準(zhǔn)接收器包括第一降頻變頻器、帶通濾波器和第二降頻變頻器。
17.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的測試模塊，其中所述測試模塊還包括耦接在所述定向耦合器與所述基準(zhǔn)接收器之間的反射計(jì)，其用于測量矢量反射系數(shù)。
18.一種用于對故障進(jìn)行定位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 測試模塊，所述測試模塊具有: 輸入端口，其用于接收一個(gè)或多個(gè)測試信號； 輸出端口，其用于將所述一個(gè)或多個(gè)測試信號施加到測試介質(zhì)； 監(jiān)控端口，用于接收多個(gè)無源互調(diào)信號，所述無源互調(diào)信號是所述測試介質(zhì)響應(yīng)于所述測試信號而生成的； 定向耦合器模塊，其耦接在所述輸入端口和所述輸出端口之間； 主接收器，其耦接到所述定向耦合器模塊，用于接收多個(gè)主返回信號，所述主返回信號是所述測試介質(zhì)響應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)測試信號而生成的； 基準(zhǔn)接收器，其耦接到所述定向耦合器模塊，用于根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)測試信號生成多個(gè)基準(zhǔn)信號； 相位檢測器模塊，其耦接到所述主接收器和所述基準(zhǔn)接收器，所述相位檢測器用于針對所述多個(gè)主返回信號與所述多個(gè)基準(zhǔn)返回信號內(nèi)的每一對信號，測量相對應(yīng)的各對主返回信號和基準(zhǔn)返回信號之間的相位偏移，從而生成一組相位偏移； 控制模塊，其耦接到所述主接收器和所述基準(zhǔn)接收器以及所述相位檢測器，所述控制模塊適用于: 將來自所述主接收器的所述多個(gè)主返回信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組主功率電平； 將來自所述基準(zhǔn)接收器的所述多個(gè)基準(zhǔn)信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組基準(zhǔn)功率電平； 將來自所述相位檢測器的所述多個(gè)信號中的每個(gè)信號轉(zhuǎn)換為一組單位為度的相位偏移；并且 對轉(zhuǎn)換后的主返回信號的功率電平和基準(zhǔn)信號的功率電平以及轉(zhuǎn)換后的主返回信號和基準(zhǔn)信號之間的一組相位偏移進(jìn)行存儲以用于進(jìn)一步處理； 測試單元，其耦接到所述測試模塊的所述輸入端口，所述測試單元提供所述一個(gè)或多個(gè)測試信號，并且其中所述測試單元適用于: 接收來自所述控制模塊的轉(zhuǎn)換后的主返回信號和基準(zhǔn)信號的功率電平，以及轉(zhuǎn)換后的主返回信號和基準(zhǔn)信號之間的一組相位偏移，并將它們組合為單個(gè)矢量； 根據(jù)所述單個(gè)矢量估計(jì)所述測試介質(zhì)中的無源互調(diào)源的數(shù)量； 確定所述測試介質(zhì)中的每個(gè)無源互調(diào)源的大小和位置；以及 顯示所述測試介質(zhì)中的每個(gè)無源互調(diào)源的大小和位置。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述定向耦合器包括至少一個(gè)前向耦合器和至少兩個(gè)反向耦合器。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述前向耦合器的耦合損耗為37dB，所述反向耦合器的稱合損耗為30dB。
21.如權(quán)利要求19或20所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)前向耦合器和所述至少兩個(gè)反向耦合器的方向性被調(diào)到所述測試信號頻帶上的至少20dB。
22.如權(quán)利要求18至21中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述測試模塊還包括耦接到所述定向率禹合器模塊的合成器模塊。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述合成器模塊包括VSWR源、第一頻率合成器和第二頻率合成器。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中寬帶PLL合成器能夠調(diào)到所述測試信號頻帶內(nèi)的頻率范圍。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述VSWR源是以5kHz的增量調(diào)節(jié)的?！?br> 26.如權(quán)利要求22至25中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述VSWR源能夠編程為若干離散的功率電平。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述VSWR源被設(shè)置為下面的離散功率電平中的至少一個(gè):_4dBm、-ldBm、+2dBm 和 / 或 +5dBm。
28.如權(quán)利要求22至27中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述VSWR源連接到RF放大器模塊，所述RF放大器模塊用于將所述VSWR源提高到大約+15dBm。
29.如權(quán)利要求18至28中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述主接收器包括窄帶外差接收器，其前端具有一對RF開關(guān)。
30.如權(quán)利要求18至29中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述主接收器包括兩級降頻變頻器，第一 IF級別和第二 IF級中都進(jìn)行放大和濾波。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述主接收器的第二IF帶寬為4kHz，標(biāo)稱背景噪聲小于_130dBm。
32.如權(quán)利要求18至31中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述基準(zhǔn)接收器模塊包括窄帶外差接收器，其前端具有固態(tài)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和SAW濾波器。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述基準(zhǔn)接收器包括第一降頻變頻器、帶通濾波器和第二降頻變頻器。
34.如權(quán)利要求18至33中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述測試模塊還包括耦接在所述定向耦合器與所述基準(zhǔn)接收器之間的反射計(jì)，其用于測量矢量反射系數(shù)。
35.如權(quán)利要求18至34中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中無源互調(diào)源的數(shù)量的估計(jì)包括: 基于所述矢量構(gòu)建線性預(yù)測方程組，從而生成線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣； 對線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣執(zhí)行奇異值分解，從而生成一組奇異值； 對這組奇異值進(jìn)行分析，從而識別該組中的從一個(gè)奇異值到下一奇異值出現(xiàn)大小下降6dB的點(diǎn)；以及 將所述一組奇異值內(nèi)的位于最后一個(gè)這種轉(zhuǎn)變后的所有奇異值置為零，從而生成一組修正后的奇異值。
36.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中對每個(gè)無源互調(diào)源的位置和大小的計(jì)算包括: 利用修正后的奇異值組重新構(gòu)建修改后的線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣； 利用總體最小二乘法確定修正后的線性預(yù)測數(shù)據(jù)矩陣的特征多項(xiàng)式系數(shù)； 利用所述系數(shù)計(jì)算所述特征多項(xiàng)式的根； 根據(jù)所述根計(jì)算每個(gè)無源互調(diào)源的位置； 通過最小二乘Prony法，利用所述特征多項(xiàng)式的所述系數(shù)和根計(jì)算每個(gè)無源互調(diào)源的大小。
37.如權(quán)利要求18至34中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中對每個(gè)無源互調(diào)源的位置和大小的計(jì)算包括: 基于所述矢量構(gòu)建前向和反向線性預(yù)測方程組； 確定前向和反向線性預(yù)測方程組的特征多項(xiàng)式的系數(shù)； 利用所述系數(shù)通過計(jì)算所述特征多項(xiàng)式的根構(gòu)建線性預(yù)測濾波器； 通過所述線性預(yù)測濾波器外推轉(zhuǎn)換后的主返回信號的功率電平和基準(zhǔn)信號的功率電平，以及轉(zhuǎn)換后的主返 回信號與基準(zhǔn)信號之間的相位的一組相位偏移，從而獲得外推數(shù)據(jù)組；以及 計(jì)算外推數(shù)據(jù)組的快速傅里葉逆變換，從而獲得用于描繪每個(gè)無源互調(diào)源的位置和大小的增強(qiáng)距離像。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中對每個(gè)無源互調(diào)源的位置和大小的計(jì)算包括: 使用總體最小二乘法確定所述特征多項(xiàng)式的系數(shù)。
39.如權(quán)利要求37或38所述的系統(tǒng)，其中通過所述線性預(yù)測濾波器進(jìn)行的外推是自回歸地進(jìn)行的。
【文檔編號】G01R31/08GK103547933SQ201280024592
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月21日
【發(fā)明者】弗蘭克·斯特羅恩, 布倫丹·豪斯菲爾德, 格雷·戴爾佛斯, 伊恩·戴維斯 申請人:凱鐳思有限公司