多模块教学实验选择通路的插入损耗及相位误差修正装置的制作方法

本发明属于教学实验装置领域，具体涉及一种多模块教学实验选择通路的插入损耗及相位误差修正装置。

背景技术：

在高校电子与信息工程类专业诸如微波工程、通信工程类课程的教学活动中，需要通过对信号链路中的单元模块电路提取出来进行测试来帮助学生加深对相关知识的理解，认识相关单元模块电路，掌握相关单元模块电路的工程应用，以提高学生的实践操作能力和工程应用能力。现有技术方案中多模块教学实验选择通路的构成如图1所示：

实验选择通路由共用通路和专用通路组成，其中，共用通路是各教学实验选择通路中的公共部分，其分为前后两段，由各条教学实验选择通路所共用，专用通路是各条教学实验选择通路独自使用的部分，包含各路实验模块选择开关与实验模块之间的电路。

将单元模块电路切换到实验输入、输出接口，通过实验测试设备直接开展单元模块电路测试实验，上述实验选择通路主要有以下缺点：1.将信号链路中的各种单元电路提取出来并切换到实验输入、输出接口，会引入插入损耗和相位误差；2.插入损耗具有频响；3.插入损耗、相位误差的引入没有得到修正，导致实验测试结果不能正确地反映单元模块电路的特性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种多模块教学实验选择通路的插入损耗及相位误差修正装置，以消除多模块教学实验测试结果中由实验选择通路引入的插入损耗和相位误差，使得测试结果能够真实反映单元电路的特性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

多模块教学实验选择通路的插入损耗及相位误差修正装置，包括实验输入接口、输入端实验模块选择电路、输入端专用通路、实验模块、输出端专用通路、输出端实验模块选择电路、专用通路修正电路以及实验输出接口；其中：

专用通路修正电路用于模拟输入端专用通路及输出端专用通路的幅度、相位特性；

实验输入接口和实验输出接口各有1个；

输入端实验模块选择电路和输出端实验模块选择电路均包含n+1路选择开关；

输入端专用通路和输出端专用通路均有n路，实验模块有n个；

每个实验模块对应一路输入端实验模块选择电路的选择开关、一路输入端专用通路、一路输出端专用通路、一路输出端实验模块选择电路的选择开关，其中：

输入端实验模块选择电路的选择开关、输入端专用通路、实验模块、输出端专用通路以及输出端实验模块选择电路的选择开关通过信号线依次连接，共同构成了一路实验选择通路；

输入端实验模块选择电路的第n+1路选择开关、专用通路修正电路以及输出端实验模块选择电路的第n+1路选择开关通过信号线依次连接，共同构成了参考通路。

优选地，所述专用通路修正电路的插入损耗设计为输入端专用通路引入的插入损耗与输出端专用通路引入的插入损耗之和，所述专用通路修正电路的相位误差设计为输入端专用通路引入的相位误差与输出端专用通路引入的相位误差之和。

优选地，所述专用通路修正电路采用的元器件和信号线与输入端专用通路以及输出端专用通路采用的元器件和信号线相同，且所述专用通路修正电路采用的信号线长度与一路输入端专用通路以及一路输出端专用通路采用的信号线长度之和相等。

优选地，所述输入端实验模块选择电路和输出端实验模块选择电路均是由一级或多级单刀多掷射频开关组成，且每路选择开关的幅度、相位特性均相等。

优选地，所述误差修正装置还包括测试设备；

测试设备的两个端口分别通过一根测试电缆与实验输入接口、实验输出接口连接。

本发明具有如下优点：

本发明在现有多模块教学实验选择通路的基础上设计了一条参考通路，该参考通路由实验输入接口、输入端实验模块选择电路的第n+1路选择开关、专用通路修正电路、输出端实验模块选择电路的第n+1路选择开关以及实验输出接口通过信号线依次连接组成，其中专用通路修正电路用于模拟输入端专用通路及输出端专用通路的幅度、相位特性。本发明通过设计上述参考通路，实验时将参考通路的插入损耗和相位误差作为参考对测试设备进行校准，消除了多模块教学实验测试结果中由实验选择通路引入的插入损耗和相位误差，使得测试结果能够真实反映单元电路的特性。

附图说明

图1为现有技术中多模块教学实验选择通路的构成示意图；

图2为本发明中多模块教学实验选择通路的插入损耗及相位误差修正装置的原理框图；

其中，1-实验输入接口，2-输入端实验模块选择电路，3-输入端专用通路，4-实验模块，5-输出端专用通路，6-输出端实验模块选择电路，7-专用通路修正电路，8-实验输出接口，9-参考通路，10-测试设备。

具体实施方式

本发明的基本思想是：设计一个参考通路，通过对参考通路校准，以参考通道的幅度、相位特性作为修正项实现各教学实验选择通路插入损耗及相位误差的修正。

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

多模块教学实验选择通路的插入损耗及相位误差修正装置，包括实验输入接口1、输入端实验模块选择电路2、输入端专用通路3、实验模块4、输出端专用通路5、输出端实验模块选择电路6、专用通路修正电路7以及实验输出接口8。其中：

实验输入接口1和实验输出接口8各有1个。

输入端实验模块选择电路2和输出端实验模块选择电路6均包含n+1路选择开关。

优选地，输入端实验模块选择电路2和输出端实验模块选择电路6均是由一级或多级单刀多掷射频开关组成，且每路选择开关的幅度、相位特性均相等。

此处的相等可以理解为完全相等，也可以理解为无限接近。

输入端专用通路3和输出端专用通路5均有n路，实验模块4有n个。

将n个实验模块4依次标记为实验模块一、实验模块二……实验模块n。

每个实验模块4对应一路输入端实验模块选择电路2的选择开关、一路输入端专用通路3、一路输出端专用通路5、一路输出端实验模块选择电路6的选择开关，其中：

实验输入接口1、输入端实验模块选择电路的选择开关2、输入端专用通路3、实验模块4、输出端专用通路5、输出端实验模块选择电路的选择开关6以及实验输出接口8通过信号线依次连接，共同构成了一路实验选择通路。

依次类推，本发明中的实验选择通路总共有n路。

实验输入接口1、输入端实验模块选择电路2的第n+1路选择开关、专用通路修正电路7、输出端实验模块选择电路6的第n+1路选择开关以及实验输出接口8通过信号线依次连接，共同构成了参考通路9。

本发明设计的参考通路，利用专用通路修正电路7模拟输入端专用通路3及输出端专用通路4的幅度、相位特性。专用通路修正电路7的插入损耗设计为输入端专用通路3引入的插入损耗与输出端专用通路5引入的插入损耗之和，专用通路修正电路7的相位误差设计为输入端专用通路3引入的相位误差与输出端专用通路5引入的相位误差之和。

例如输入端专用通路3引入的插入损耗和相位误差分别为(δa1，δφ1)，输出端专用通路5引入的插入损耗和相位误差分别为(δa2，δφ2)，则本发明中专用通路修正电路7要设计为插入损耗和相位误差分别为(δa1+δa2，δφ1+δφ2)。

实验选择通路上的插入损耗和相位误差是由电路上的元器件参数和信号线参数共同影响的，为了修正由输入端专用通路3和输出端专用通路5引起的插入损耗和相位误差，专用通路修正电路7要用与输入端专用通路3以及输出端专用通路5相同的元器件和信号线。

另外，本发明中专用通路修正电路7采用的信号线长度与一路输入端专用通路3以及一路输出端专用通路5采用的信号线长度之和相等。

此外，本发明在进行多模块教学实验选择通路的插入损耗和相位误差修正过程中还用到了测试设备10，该测试设备例如可以采用但不限于网络分析仪。

测试设备10的两个端口分别通过一根测试电缆与实验输入接口1、实验输出接口8连接。

测试设备10产生的射频信号由实验输入接口1进入参考通路9，通过控制输入端实验模块选择电路2的射频开关选通参考通路9，再通过专用通路修正电路7进行幅度和相位的修正，修正后的射频信号经过输出端实验模块选择电路6的射频开关选通后输出到实验输出接口8，最终输出到测试设备10进行校准。由于参考通路9的幅度、相位特性与实验选择通路的幅度、相位特性相一致，所以修正后的测试设备10再通过实验选择通路对实验模块进行测试时，其测试数据逼近于实验模块(即单元电路)的真实特性。

参考通路9采用分段模拟的方法对多模块教学实验选择通路进行模拟，创新性的使用实验输入接口1、输入端实验模块选择电路2、输出端实验模块选择电路6和实验输出接口8及其之间的信号线模拟教学实验选择通路的共用通路部分的幅度、相位特性。

通过使用测试设备10对参考通路9进行修正，修正后的测试设备10消除了教学实验选择通路的共用通路部分的幅度、相位特性对测试数据的干扰。

进行修正时，将测试设备10的两个通道通过测试电缆分别接到实验输入接口1和实验输出接口8，通过控制输入端实验模块选择电路2以及输出端实验模块选择电路6选通参考通路9，操作测试设备10进行幅度和相位的校准。校准后测试设备10测得的数据中修正了教学实验选择通路引入的插入损耗和相位误差(δa1+δa2，δφ1+δφ2)。使用修正后的测试设备10对实验模块的幅度、相位特性进行测试，其测试结果逼近于实验模块的真实特性。

本发明使用参考通路9对测试设备10进行修正，所述参考通路9设计的实现方法是采用分段模拟的方法，分别对多模块教学实验选择通路的共用通路和专用通路的幅度、相位特性进行模拟，使用专门设计的参考通路9的幅度、相位特性作为修正项，对测试设备10进行校准，实现了对提取单元电路开展实验时的实验选择通路幅度和相位误差的修正。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。