專利名稱：高頻線材測試機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及高頻測試領域技術，尤其是指一種高頻線材測試機。
背景技術：
目前國內外市場上對高頻信號的線材作高頻特性的檢測還沒有一種專門的測試儀器，特別是在頻率比較高(幾百MHZ)的范圍，由于有很高的技術瓶頸，傳統的測試方法必須借助于價格昂貴的掃頻儀、頻普儀和網絡分析儀測試。掃頻儀是用于測量包括增益和衰減特性、幅頻特性、相頻特性等在內的傳輸特性的儀器。掃頻儀的工作過程中能產生頻率隨時間作均勻變化、等幅的正弦信號作為被測網絡的測試信號，當等幅掃頻信號加于被測網絡或系統時，網絡或系統的輸出幅度將按自身的幅頻特性變化，從而能夠測出被測網絡或系統的幅頻特性。頻普儀的工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器，再經由同頻的多工掃描器將信號傳送到液晶顯示儀器上進行顯示。網絡分析儀是通過測定網絡的反射參數和傳輸參數，從而對網絡中元器件特性的全部參數進行全面描述的測量儀器，用于實現對線性網絡的頻率特性測量。該網絡分析儀能夠完成反射、傳輸兩種基本測量，從而確定幾乎所有的網絡特性，S參數是其中最基本的特性。但是，由于掃頻儀、頻普儀和網絡分析儀不是專用于高頻信號線材的測試，所以存在測試速度慢、接口不方便等缺點；而且掃頻儀、頻普儀和網絡分析儀不但笨重、體積也大， 每次進行測試時均需將這些設備搬來搬去，操作非常費時費力。

實用新型內容有鑒于此，本實用新型針對現有技術存在之缺失，其主要目的是提供一種高頻線材測試機，其將掃頻儀、頻普儀、網絡分析儀的功能結合在一起，專門用于各種高頻信號的線材測試，具有頻率工作范圍高、寬，頻率調整速度快、測試速度快、測試接口多的特點，從而克服傳統技術的不足。為實現上述目的，本實用新型采用如下之技術方案一種高頻線材測試機，包括一用于完成計算的ARM9主控CPU、一用于完成測試過程中各種信號切換的邏輯控制芯片、一高頻信號發送模組和一高頻信號接收模組；所述ARM9主控CPU上分別電性連接有一掉電不丟失數據的FLASH存儲器、一用于存取程序使用中過程變量的RAM存儲器、一用于掃描外部鍵盤輸入的面板按鍵掃描模塊和一用于顯示高頻線材測試結果的顯示模塊；所述高頻信號發送模組包括依次電性連接的一用于發出基點頻率信號的有源晶振、一產生多點頻率信號的直接數字頻率合成芯片、一進行頻率擴展的倍頻電路、一將頻率信號放大的高頻放大電路和用于連接在被測線材一端的多個發送端口；所述高頻信號接收模組包括依次電性連接的用于連接在被測線材另一端的多個
3接收端口、一完成對拾取的信號選頻放大的高頻接收電路、一 AC/DC轉換電路、一 A/D轉換電路和一實現兩個不同的時鐘域間的數據緩沖的先進先出數據緩存器；所述邏輯控制芯片分別與上述ARM9主控CPU、直接數字頻率合成芯片、倍頻電路、 A/D轉換電路和先進先出數據緩存器電性連接。當對被測線材進行測試時，在ARM9主控CPU設定的掃頻時間內，按照設定的頻率范圍，由有源晶振發出基點頻率信號，再由直接數字頻率合成芯片產生多個頻率點信號，經倍頻電路擴展頻率、高頻放大電路放大信號強弱，最終發送端口對被測線材的一端發出高頻測試信號，對被測線材進行掃頻，被測線材的另一端由高頻接收電路及接收端口配合接收這些頻率點信號，經AC/DC轉換將交流信號轉為直流信號，再經A/D轉換后通過先進先出數據存儲器將數字掃頻信息送入到中央處理器中，中央處理器根據功率衰減的情況判斷被測線材在設定的頻率范圍內以及某些頻率點傳輸高頻信號的特性。作為一種優選方案，所述發送端口及接收端口均為4個。作為一種優選方案，所述發送端口及接收端口的類型為RJ45、USB或網路轉接口。作為一種優選方案，所述顯示模塊上安裝有彩色液晶屏，其像素分辨率為 320*240 ο作為一種優選方案，所述邏輯控制芯片為復雜可編程邏輯控制芯片。本實用新型采用上述技術方案后，其有益效果在于一、通過將ARM9主控CPU、邏輯控制芯片、高頻信號發送模組和高頻信號接收模組合成該高頻線材測試機，合理地將掃頻儀、頻普儀、網絡分析儀的功能結合在一起，專門用于各種高頻信號的線材測試；避免傳統使用多臺機器需搬來搬去所帶來操作復雜和費時費力的弊端，且無需同時購買多臺昂貴機器，只用一臺機器即可快速檢測出被測線材傳輸高頻信號的特性，有效降儀器的購買成本。二、采用運行高速的嵌入式ARM9芯片作主控制器，加之用直接數字頻率合成芯片作頻率產生器，使頻率細分到32位，頻率工作范圍更寬更高；再結合先進的倍頻技術，得到所需的高頻信號，實現頻率更快調整；除此之外運用直接數字頻率合成芯片，采集實時掃頻信息；在該高頻線材測試機上ARM9主控CPU、直接數字頻率合成芯片和直接數字頻率合成芯片的性能彼此支持，使該高頻線材測試機的系統運行穩定可靠，從而實現被測線材的快速檢測。三、利用在該高頻測試機上設置多個發送端口和接收端口，可以同時用于多條不同線材的測試，大大提高測試效率；除此之外，各發送端口和接收端口的類型可以為RJ45、 USB或網路等多種轉接口，為不同類型的線材測試提供極大的方便。為更清楚地闡述本實用新型的結構特征和功效，
以下結合附圖與具體實施例來對本實用新型進行詳細說明。

圖1是本實用新型之實施例的結構連接框圖；圖2是本實用新型之實施例中雙絞線的高頻測試示意圖。附圖標識說明100、高頻線材測試機10、主控CPU[0028]11、FLASH 存儲器13、面板按鍵掃描模塊20、邏輯控制芯片31、有源晶振33、倍頻電路35、發送端口41、接收端口43、AC/DC 轉換電路45、FIFO 存儲器
42、高頻接收電路 44、A/D轉換電路 200、被測線材。
30、高頻信號發送模組 32、DDS芯片 34、高頻放大電路 40、高頻信號接收模組
12、RAM存儲器 14、顯示模塊
具體實施方式
如圖1所示，其顯示出了本實用新型之實施例的具體結構，該高頻線材測試機100 包括一主控CPU10、一邏輯控制芯片20、一高頻信號發送模組30和一高頻信號接收模組40 ； 以下將詳細描述構成該高頻線材測試機100的各電路模塊的具體結構和連接關系，再說明其工作原理以及工作過程。承上，所述主控CPUlO上連接有FLASH存儲器11、RAM存儲器12、面板按鍵掃描模塊13和顯示模塊14。具體而言，所述主控CPUlO用于完成計算，其為嵌入式ARM9控制器，ARM9控制器具有速度快、體積小、接口豐富、功耗低、無需輔助散熱設備等優點。該主控CPUlO對與之連接的各器件具有分析、判斷、控制功能，并針對最有利于該高頻線材測試機100操作，該主控CPUlO的控制內容還包括以下多個方面1、系統設置實現對系統時間、日期、密碼、圖形顯示的設置；2、測試參數設置實現對掃頻范圍、頻點、掃頻時間、測試數目的設置；3、文件檔案管理實現對文件的新建、刪除、設定當前文件的設置；4、學習實現用標準被測物學習、取樣數據、作為比較標準的設置；5、測試實現對被測物測試、顯示測試結構的設置； 6、測試統計合格、不合格的數目用不良原因。該FLASH存儲器11 (非易失性閃存器)具有掉電不丟失數據的特點，能永久存儲檢測到的信息。RAM存儲器12 (隨機存儲器)可以快速存取數據，但斷電后數據丟失，其用于程序使用中的過程變量。該面板按鍵掃描模塊13上安裝有小鍵盤，面板按鍵掃描模塊13不斷地掃描小鍵盤是否發生操作，當操作人員通過小鍵盤輸入信息時，面板按鍵掃描模塊13即將輸信息送給主控CPU10，因此，主控CUPlO中對文件的新建、刪除和某些設定信息均通過該連接在面板按鍵掃描模塊13上的小鍵盤完成。而顯示模塊14是采用TFT彩色IXD液晶顯示屏，該IXD液晶顯示屏由一定數量的彩色或黑白像素組成，其主要原理是以電流刺激液晶分子產生點、線、面配合背部燈管構成畫面。該LCD液晶電光火顯示屏具有超薄、功耗低、顯示清晰的特點，在本實施例中，所述 LED液晶顯示屏的像素為320拉40，方便觀察。所述邏輯控制芯片20與前述主控CPUlO電性連接，并分別與下述DDS芯片32、倍頻電路33、A/D轉換電路44和FIFO緩存器45電性連接。該邏輯控制芯片20是完成測試
5過程中各種信號的切換，實現測試邏輯順序控制，也就是控制下述DDS芯片32和倍頻電路 33以及將A/D轉換電路44的數據送往FIFO存儲器45進行切換處理。在本實施例中，該邏輯控制芯片20為CPLD邏輯控制芯片(全稱復雜可編程邏輯器件)，該CPLD邏輯控制芯片是一種可以根據用戶各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路，其基本設計方法是借助集成開發軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜將代碼傳送到目標芯片中，實現設計的數字系統。因此，該CPLD邏輯控制芯片具有更高的集成度，可以處理更復雜的邏輯運算。所述高頻信號發送模組30包括依次電性連接的有源晶振31、DDS芯片32(直接數字頻率合成芯片)、倍頻電路33、高頻放大電路34和發送端口 35 ；具體而言，所述有源晶振31作為時鐘源，其能提供穩定的脈沖，為與之連接的DDS 芯片32提供基點頻率信號。該DDS芯片32是一頻率產生器，其與上述邏輯控制芯片20電連接，實現由控制邏輯電路20的控制信號及有源晶振31的基點頻率信號經轉換產生多種可變頻的正弦信號， 具體而言，該DDS技術是基于采樣定量，它利用奈奎斯特準則對一個基點頻率信號進行采樣，控制采樣周期的相位增量，用當前的相位值來尋址ROM表，實現相碼到幅碼的轉換。其中，頻率設定部分通過控制器將需要輸出的頻率參數值進行設置，從而控制相位累加器。相位累加器由一個N位加法器與一個N位累加寄存器級聯構成，N—般為M 32位。每送來一個時鐘脈沖，加法器將控制字與累加寄存器輸出的累加相位數據相加，把相加后的結果送到累加器的數據輸入端，以使加法器在下一個時鐘脈沖的作用下繼續與頻率控制字相加。這樣，相位累加器在時鐘脈沖的作用下，不斷地對頻率控制字進行線性相位累加。相位累加器輸出的數據就是合成信號的相位，相位累加器的輸出頻率就是輸出的信號頻率。在本實施例中，所述DDS芯片32將有源晶振31中的基點頻率信號細分到32位，。所述倍頻電路33實質上就是一種輸出信號等于輸入信號頻率整數倍的電路，常用的是二倍頻和三倍頻器。在本實施例中倍頻電路33的主要作用是為了提升載波信號的頻率，使之工作于對應的信道；同時經倍頻處理后，調頻信號的頻偏也可成倍提高，即提高了調頻調制的靈敏度，這樣可降低對調制信號的放大要求。采用倍頻電路的另一個好處是可以使載波主振蕩器與高頻放大電路隔離，減小高頻寄生耦合，有得于減少高頻自激現象的產生，提高整機工作穩定性。所述高頻放大電路34用于放大高頻信號，以使高頻線材測試機100的末級獲得足夠大的發射功率，在本實施例中，發射頻率的工作范圍為50MHZ 400MHZ。該高頻放大電路34上連接有數個發送端口 35，本實施例中的發送端口有4個，該 4個發送端口 35均為高頻信號輸出口，各發送端口 35用于連接被測線材200的一端對被測線材200進行高頻掃描，其掃描速度為0. Is 10s，步進為0. Is。所述高頻信號接收模組40包括依次電性連接的接收端口 41、高頻接收電42路、 AC/DC轉換電路43、A/D轉換電路44和FIFO緩存器45 ；該接收端口 41有4個，各個接收端口 41分別與前述各發送端口 35對應，各接收端口 41用于連接在被測線材200的另一端接收發送端口 35發出的高頻信號，從而由發送端口 35、被測線材200和接收端口 41形成單向通路，該接收端口 41可測的衰減分貝范圍為OdB 40 dB,分辨率為5 dB。且4個發送端口 35與4個接收端口 41配合可以同時用于4條不同的線材測試。該發送端口 35和接收端口 41的類型可以為RJ45、USB、網路等多種轉接口，方便本高頻線材測試機100對不同類型的線材測試。該高頻接收電路42的接收端與前述4個接收端口 41連接，其是完成對拾取的信號進行放大，選頻，根據預設的要求選擇合適的放大倍數；由于該高頻接收電路42的信號為交流信號，因此還需將這些交流信號送給AC/DC轉換電路43中。該AC/DC轉換電路43 (交流/直流轉換電路)與高頻接收電路42連接，用于將交流信號變換成直流信號。所述A/D轉換電路44與AC/DC轉換電路43連接，是一用于將模擬信號轉變為數字信號的電子電路，具體是指將一個輸入電壓信號轉換為一個輸出的數字信號。該A/D轉換器經過采樣、保持、量化及編碼4個步驟完成對模擬信號的轉換過程。并且，該A/D轉換電路44與前述邏輯控制芯片20連接，并在該邏輯控制芯片20的控制下進行數模轉換操作。所述FIFO存儲器45 (先進先出的數據緩存器)一端是與A/D轉換電路連接，用于對AD數據采集，FIFO的另一端為PCI總線，訪PCI總線接到主控CPUlO中，將數據信息送給中央處理器，從而實現兩個不同的時鐘域間的數據緩沖，并使主控CPU可以采集實時的掃頻信號。同時該FIFO存儲器45也與前述邏輯控制芯片20連接，由邏輯控制芯片20為其提供控制時鐘。本高頻線材測試機的測試原理是在ARM9主控CPUlO設定的掃頻時間內，按照設定的頻率范圍，由有源晶振31發出基點頻率信號，再由DDS芯片32產生多個頻率點信號，經倍頻電路33擴展頻率、高頻放大電路34放大信號強弱，最終發送端口 35對被測線材200的一端發出高頻測試信號，對被測線材200進行掃頻。被測線材200的另一端由高頻接收電路42及接收端口 41配合接收這些頻率點信號，經AC/DC轉換電路43將交流信號轉為直流信號，再經A/D轉換電路44后通過FOFO存儲器45將數字掃頻信息送入到主控CPUlO中， 主控CPUlO根據功率衰減的情況判斷被測線材200在設定的頻率范圍內以及某些頻率點傳輸高頻信號的特性。由于不同類型的線材能夠比較好地傳輸頻率的范圍有可能不同(即帶寬有可能不同)，因此采用類比測試法判斷被測線材的傳輸特性，舉例而言例如若A類線材在50MHZ 60MHZ頻率范圍內，信號衰減5dB ；而在60MHZ 100MHZ頻率范圍內，信號衰減為10dB，由于該線材在不同的傳輸頻率范圍內，信號衰減不一致，從而表明這種線材在60MHZ 100MHZ頻率范圍內的傳輸信號不好。若B類線材在50MHZ 60MHZ頻率范圍內，信號衰減5dB ；在60MHZ 100MHZ頻率范圍內，信號衰減也為5dB，該線材在不同的傳輸頻率范圍內，信號衰減不一致，從而表明這種線材在60MHZ 100MHZ頻率范圍內的傳輸信號好。因此，不同類型的線材測試的參數與標準是不同的，為了能快速測試，一種較好的方法是在同一頻率傳輸特性的線材中，選取一條線材作為參考標準，其它對被測線材的測試結果與標準作比較，以判斷是否合格。如圖2所示，被測線材200的測試過程以雙絞線為例加以說明在1A、2A發送端發送一高頻信號Vi，通過雙絞線，在IB和2B端接收信號V0，通過公式RL=20 log (V0/Vi )將電壓值轉為分貝值dB，以分貝值dB表示雙絞線傳輸頻率的衰減量。本實用新型的設計重點在于[0064]一、通過將ARM9主控CPU、邏輯控制芯片、高頻信號發送模組和高頻信號接收模組合成該高頻線材測試機，合理地將掃頻儀、頻普儀、網絡分析儀的功能結合在一起，專門用于各種高頻信號的線材測試；避免傳統使用多臺機器需搬來搬去所帶來操作復雜和費時費力的弊端，且無需同時購買多臺昂貴機器，只用一臺機器即可快速檢測出被測線材傳輸高頻信號的特性，有效降儀器的購買成本。二、采用運行高速的嵌入式ARM9芯片作主控制器，加之用直接數字頻率合成芯片作頻率產生器，使頻率細分到32位，頻率工作范圍更寬更高；再結合先進的倍頻技術，得到所需的高頻信號，實現頻率更快調整；除此之外運用直接數字頻率合成芯片，采集實時掃頻信息；在該高頻線材測試機上ARM9主控CPU、直接數字頻率合成芯片和直接數字頻率合成芯片的性能彼此支持，使該高頻線材測試機的系統運行穩定可靠，從而實現被測線材的快速檢測。三、利用在該高頻測試機上設置多個發送端口和接收端口，可以同時用于多條不同線材的測試，大大提高測試效率；除此之外，各發送端口和接收端口的類型可以為RJ45、 USB或網路等多種轉接口，為不同類型的線材測試提供極大的方便。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的技術范圍作任何限制，故凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
權利要求1.一種高頻線材測試機，其特征在于包括一用于完成計算的ARM9主控CPU、一用于完成測試過程中各種信號切換的邏輯控制芯片、一高頻信號發送模組和一高頻信號接收模組；所述ARM9主控CPU上分別電性連接有一掉電不丟失數據的FLASH存儲器、一用于存取程序使用中過程變量的RAM存儲器、一用于掃描外部鍵盤輸入的面板按鍵掃描模塊和一用于顯示高頻線材測試結果的顯示模塊；所述高頻信號發送模組包括依次電性連接的一用于發出基點頻率信號的有源晶振、一產生多點頻率信號的直接數字頻率合成芯片、一進行頻率擴展的倍頻電路、一將頻率信號放大的高頻放大電路和用于連接在被測線材一端的多個發送端口；所述高頻信號接收模組包括依次電性連接的用于連接在被測線材另一端的多個接收端口、一完成對拾取的信號選頻放大的高頻接收電路、一 AC/DC轉換電路、一 A/D轉換電路和一實現兩個不同的時鐘域間的數據緩沖的先進先出數據緩存器；所述邏輯控制芯片分別與上述ARM9主控CPU、直接數字頻率合成芯片、倍頻電路、A/D 轉換電路和先進先出數據緩存器電性連接；當對被測線材進行測試時，在ARM9主控CPU設定的掃頻時間內，按照設定的頻率范圍， 由有源晶振發出基點頻率信號，再由直接數字頻率合成芯片產生多個頻率點信號，經倍頻電路擴展頻率、高頻放大電路放大信號強弱，最終發送端口對被測線材的一端發出高頻測試信號，對被測線材進行掃頻，被測線材的另一端由高頻接收電路及接收端口配合接收這些頻率點信號，經AC/DC轉換將交流信號轉為直流信號，再經A/D轉換后通過先進先出數據存儲器將數字掃頻信息送入到中央處理器中，中央處理器根據功率衰減的情況判斷被測線材在設定的頻率范圍內以及某些頻率點傳輸高頻信號的特性。
2.根據權利要求1所述的高頻線材測試機，其特征在于所述發送端口及接收端口均為4個。
3.根據權利要求1所述的高頻線材測試機，其特征在于所述發送端口及接收端口的類型為RJ45、USB或網路轉接口。
4.根據權利要求1所述的高頻線材測試機，其特征在于所述顯示模塊上安裝有彩色液晶屏，其像素分辨率為320拉40。
5.根據權利要求1所述的高頻線材測試機，其特征在于所述邏輯控制芯片為復雜可編程邏輯控制芯片。
專利摘要本實用新型公開一種高頻線材測試機，包括一用于完成計算的ARM9主控CPU、一用于完成測試過程中各種信號切換的邏輯控制芯片、一用于連接在被測線材一端的高頻信號發送模組和一用于連接在被測線材另一端的高頻信號接收模組；測試過程中，在ARM9主控CPU設定的掃頻時間內，按照設定的頻率范圍，由邏輯控制芯片控制使高頻信號發送模組向被測線材的一端發出高頻倍號，被測線材的另一端由高頻接收模組拾取頻率點信號，再送到ARM9主控CPU中進行計算，從而實現被測線材傳輸高頻信號的特性。該高頻線材測試機專門用于各種高頻信號的線材測試，具有頻率工作范圍更高、更寬，頻率調整速度快、測試速度快、測試接口多的特點，從而克服傳統技術的不足。
文檔編號G01R23/16GK202143074SQ20112024623
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月13日 優先權日2011年7月13日
發明者楊世光 申請人:東莞中逸電子有限公司