一种测量装置及测量系统的制作方法

1.本技术涉及微波测量技术领域，尤其涉及一种测量装置及测量系统。


背景技术：

2.当前雷达、卫星通信、无线通信等领域高速发展，相应系统的射频收发链路中，射频芯片性能对整个系统性能的影响越来越大，现如今射频芯片的更新速度还在不断提升，信号频率的不断提高、结构功能的复杂化、面积的微型化、更低的工作功耗以及更低的价格，如此的发展趋势对射频芯片的设计制造寄予厚望，同时也提出了更为严格的要求，进而对射频芯片测试验证也提出了更高的标准要求。而端口参数测量在射频芯片的测试验证环节中占据了主要位置，因此对射频芯片进行端口参数测量是验证射频芯片性能的重要组成部分。


技术实现要素：

3.为了解决射频芯片端口参数测量的技术问题，本技术提供了一种测量装置及测量系统。
4.第一方面，本技术提供了一种测量装置，包括：矢量源、开关矩阵、信号分离装置和接收机；
5.所述矢量源连接所述开关矩阵，所述开关矩阵分别与所述信号分离装置、所述接收机和待测件连接；
6.所述矢量源，用于通过所述开关矩阵为所述信号分离装置提供测量的激励信号；
7.所述信号分离装置，用于基于所述激励信号产生入射信号、反射信号和传输信号，并将所述入射信号、所述反射信号和所述传输信号进行分离，分别测量所述入射信号的第一参数、所述反射信号的第一参数和所述传输信号的第一参数；
8.所述接收机，用于通过所述开关矩阵获取所述信号分离装置产生的所述入射信号、所述反射信号和所述传输信号，对所述入射信号的第一参数、所述反射信号的低参数和所述传输信号的第一参数进行处理，得到所述入射信号的第二参数、所述反射信号的第二参数和所述传输信号的第二参数，并通过所述入射信号的第二参数、所述反射信号的第二参数和所述传输信号的第二参数得到测量结果；
9.所述开关矩阵，用于在控制端作用下对所述激励信号、所述入射信号、所述反射信号和所述传输信号的路径进行选择；
10.进一步，所述信号分离装置的第一端口通过所述开关矩阵连接所述待测件的第一端口，所述信号分离装置的第二端口通过所述开关矩阵连接所述待测件的第二端口；
11.所述信号分离装置用于基于所述激励信号产生入射信号，通过所述开关矩阵将所述入射信号输入所述接收机；通过所述开关矩阵将所述入射信号输入所述待测件的第一端口，以及，通过所述开关矩阵从所述待测件的第一端口采集获得所述反射信号，并通过所述开关矩阵从所述待测件的第二端口采集获得所述传输信号；
12.进一步，所述开关矩阵包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关；
13.所述接收机包括：第一接收机和第二接收机；
14.所述信号分离装置包括：第一信号耦合电路和第二信号耦合电路；
15.所述第一开关的第一端连接所述矢量源，所述第一开关的第二端连接所述第一信号耦合电路的第一i/o端，所述第一开关的第三端连接所述第二信号耦合电路的第一i/o端；所述第一开关的第一端在所述第一开关的控制端作用下与所述第一开关的第二端或所述第一开关的第三端导通；
16.所述第二开关的第一端连接所述第一接收机，所述第二开关的第二端连接所述第一信号耦合电路的第二i/o端，所述第二开关的第三端连接所述第三开关的第二端；所述第二开关的第一端在所述第二开关的控制端作用下与所述第二开关的第二端或所述第二开关的第三端导通；
17.所述第三开关的第一端连接所述第四开关的第一端，所述第三开关的第三端连接所述第五开关的第二端；所述第三开关的第一端在所述第三开关的控制端作用下与所述第三开关的第二端或所述第三开关的第三端导通；
18.所述第四开关的第二端连接所述第一信号耦合电路的第三i/o端，所述第四开关的第三端连接所述第二信号耦合电路的第三i/o端；所述第四开关的第一端在所述第四开关的控制端作用下与所述第四开关的第二端或所述第四开关的第三端导通；
19.所述第五开关的第一端连接所述第二接收机，所述第五开关的第三端连接所述第二信号耦合电路的第二i/o端；所述第五开关的第一端在所述第五开关的控制端作用下与所述第五开关的第二端或所述第五开关的第三端导通；
20.所述第一信号耦合电路的第四i/o端作为所述信号分离装置的第一端口；
21.所述第二信号耦合电路的第四i/o端作为所述信号分离装置的第二端口；
22.进一步，所述开关矩阵还包括：第一控制开关和第二控制开关；
23.所述第一控制开关的公共端连接所述第一信号耦合电路的第四i/o端；所述第一控制开关的i/o端连接所述待测件的i/o端；
24.所述第二控制开关的公共端连接所述第二信号耦合电路的第四i/o端；所述第二控制开关的i/o端连接所述待测件的i/o端；
25.进一步，所述第一控制开关和所述第二控制开关分别为四选一开关；
26.进一步，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关分别为单二开关；
27.进一步，所述单二开关的型号相同；
28.进一步，所述测量装置包括第一工作模式和第二工作模式，所述第一开关用于控制所述测量装置的工作模式；
29.当所述第一开关的第一端和所述第一开关的第二端导通时，所述测量装置处于第一工作模式；
30.当所述第一开关的第一端和所述第一开关的第三端导通时，所述测量装置处于第二工作模式；
31.进一步，所述第一参数包括幅度和相位，所述测量结果包括散射参数、驻波比和群
时延。
32.第二方面，本技术提供了一种测量系统，包括第一方面任一所述的测量装置。
33.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
34.本技术实施例提供的该测量装置，包括：矢量源、开关矩阵、信号分离装置和接收机；所述矢量源连接所述开关矩阵，所述开关矩阵分别与所述信号分离装置、所述接收机和待测件连接；所述矢量源，用于通过所述开关矩阵为所述信号分离装置提供测量的激励信号；所述信号分离装置，用于基于所述激励信号产生入射信号、反射信号和传输信号，并将所述入射信号、所述反射信号和所述传输信号进行分离，分别测量所述入射信号的第一参数、所述反射信号的第一参数和所述传输信号的第一参数；所述接收机，用于通过所述开关矩阵获取所述信号分离装置产生的所述入射信号、所述反射信号和所述传输信号，对所述入射信号的第一参数、所述反射信号的低参数和所述传输信号的第一参数进行处理，得到所述入射信号的第二参数、所述反射信号的第二参数和所述传输信号的第二参数，并通过所述入射信号的第二参数、所述反射信号的第二参数和所述传输信号的第二参数得到测量结果；所述开关矩阵，用于在控制端作用下对所述激励信号、所述入射信号、所述反射信号和所述传输信号的路径进行选择。本测量装置使用开关矩阵进行路径选择，可以方便快捷通过信号分离装置和接收机得到入射信号、反射信号和传输信号的测量结果，实现对待测件进行端口参数测量，解决了射频芯片端口参数测量的技术问题，进而验证了射频芯片的性能。
附图说明
35.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本技术一个实施例提供的一种测量装置的结构示意图；
38.图2为本技术一个实施例提供的另一种测量装置的结构示意图。
39.附图标号如下：100-矢量源；101-开关矩阵；102-信号分离装置；103-接收机；104-待测件；s1a-第一开关；s2a-第二开关；s3a-第三开关；s4a-第四开关；s5a-第五开关；s6a-第一控制开关；s7a-第二控制开关；c1a-第一信号耦合电路；c2a-第二信号耦合电路；1031-第一接收机；1032-第二接收机。
具体实施方式
40.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.本技术第一实施例提供了一种测量装置，如图1，包括：矢量源100、开关矩阵101、信号分离装置102和接收机103。
42.矢量源100连接开关矩阵101，开关矩阵101分别与信号分离装置102、接收机103和待测件104连接；其中，待测件104包括射频芯片。
43.矢量源100，用于通过开关矩阵101为信号分离装置102提供测量的激励信号。
44.信号分离装置102，用于基于激励信号产生入射信号、反射信号和传输信号，并将入射信号、反射信号和传输信号进行分离，分别测量入射信号的第一参数、反射信号的第一参数和传输信号的第一参数。
45.接收机103，用于通过开关矩阵101获取信号分离装置102产生的入射信号、反射信号和传输信号，对入射信号的第一参数、反射信号的低参数和传输信号的第一参数进行处理，得到入射信号的第二参数、反射信号的第二参数和传输信号的第二参数，并通过入射信号的第二参数、反射信号的第二参数和传输信号的第二参数得到测量结果。
46.开关矩阵101，用于在控制端作用下对激励信号、入射信号、反射信号和传输信号的路径进行选择。
47.使用开关矩阵进行路径选择，可以方便快捷通过信号分离装置102和接收机103得到入射信号、反射信号和传输信号的测量结果，实现对射频芯片进行端口参数测量，解决了射频芯片端口参数测量的技术问题，进而验证了射频芯片的性能。
48.其中，开关矩阵101可以通过控制模块进行自动控制，也可以手动控制。当开关矩阵101为自动控制时，控制端在控制模块的控制下，对信号的路径进行选择。当开关矩阵101为手动控制时，通过手动控制控制端对信号的路径进行选择。
49.矢量源100决定了测量装置的工作频率范围。信号分离装置102将入射信号、反射信号和传输信号进行分离，从而分别测量它们各自第一参数，第一参数包括幅度和相位。接收机103将第一参数(属于射频或微波信号)变换成第二参数(属于中频或直流信号)，并计算和处理所测信号，然后将数据处理后的测量结果显示出来，测量结果包括散射参数(又叫s参数)、驻波比和群时延。
50.一个实施例中，信号分离装置102的第一端口通过开关矩阵101连接待测件104的第一端口，信号分离装置102的第二端口通过开关矩阵101连接待测件104的第二端口；
51.信号分离装置102用于基于激励信号产生入射信号，通过开关矩阵101将入射信号输入接收机103；通过开关矩阵101将入射信号输入待测件104的第一端口，以及，通过开关矩阵101从待测件104的第一端口采集获得反射信号，并通过开关矩阵101从待测件104的第二端口采集获得传输信号。
52.本实施例中，入射信号分为两路，一路通过开关矩阵输入接收机，该入射信号也可称为参考信号，另一路通过开关矩阵输入待测件，其中，在待测件的第一端口处可采集获得反射信号，在待测件的第二端口可采集获得传输信号。通过信号分离装置实现对参考信号、反射信号和传输信号的采集。需要说明的是，入射信号输入待测件的第一端口，此处的待测件的第一端口并不是固定的一个端口，泛指的是待测件可以接收入射信号的端口，同样，待测件的第二端口泛指输出传输信号的端口。
53.一个实施例中，开关矩阵包括：第一开关s1a、第二开关s2a、第三开关s3a、第四开关s4a和第五开关s5a，接收机103包括：第一接收机1031和第二接收机1032，信号分离装置102包括：第一信号耦合电路c1a和第二信号耦合电路c2a。
54.具体连接关系如下：
55.第一开关s1a的第一端连接矢量源100，第一开关s1a的第二端连接第一信号耦合电路c1a的第一i/o端，第一开关s1a的第三端连接第二信号耦合电路c2a的第一i/o端；第一开关s1a的第一端在第一开关的控制端作用下与第一开关s1a的第二端或第一开关s1a的第三端导通。
56.第二开关s2a的第一端连接第一接收机1031，第二开关s2a的第二端连接第一信号耦合电路c1a的第二i/o端，第二开关s2a的第三端连接第三开关s3a的第二端；第二开关s2a的第一端在第二开关的控制端作用下与第二开关s2a的第二端或第二开关s2a的第三端导通。
57.第三开关s3a的第一端连接第四开关s4a的第一端，第三开关s3a的第三端连接第五开关s5a的第二端；第三开关s3a的第一端在第三开关的控制端作用下与第三开关s3a的第二端或第三开关s3a的第三端导通。
58.第四开关s4a的第二端连接第一信号耦合电路c1a的第三i/o端，第四开关s4a的第三端连接第二信号耦合电路c2a的第三i/o端；第四开关s4a的第一端在第四开关的控制端作用下与第四开关s4a的第二端或第四开关s4a的第三端导通。
59.第五开关s5a的第一端连接第二接收机1032，第五开关s5a的第三端连接第二信号耦合电路c2a的第二i/o端；第五开关s5a的第一端在第五开关的控制端作用下与第五开关s5a的第二端或第五开关s5a的第三端导通。
60.第一信号耦合电路c1a的第四i/o端作为信号分离装置102的第一端口；第二信号耦合电路c2a的第四i/o端作为信号分离装置102的第二端口。
61.在本实施例中，信号分离装置由信号耦合电路实现，信号耦合电路具体可以是定向耦合器。接收机采用双接收机，即第一接收机和第二接收机。利用开关矩阵的多通道转换性能将传统的三接收机、四接收机通道模式简化为双接收机通道模式，实现对s参数进行测量的同时大大降低了测量装置的成本。
62.一个实施例中，如图2，开关矩阵还包括：第一控制开关s6a和第二控制开关s7a。
63.连接关系如下：第一控制开关s6a的公共端连接第一信号耦合电路c1a的第四i/o端；第一控制开关s6a的i/o端连接待测件的i/o端；第二控制开关s7a的公共端连接第二信号耦合电路c2a的第四i/o端；第二控制开关s7a的i/o端连接待测件的i/o端。
64.测量装置主要包含入射信号路径、反射信号路径和传输信号路径。通过软件完成对各个测试通路控制，实现s参数的测量。测量装置有两种工作模式：前向测量和后向测量。这里以前向测量为例说明，后向测量只要切换相应开关即可。
65.前向测量具体的测试通路过程如下：
66.入射信号路径：由信号源产生的激励信号经过s1a进行路径选择，通过第一信号耦合电路c1a将激励信号分离成入射信号和参考信号。入射信号通过第一信号耦合电路输出后，经过第一控制开关s6a后传输到待测件；参考信号通过第一信号耦合电路的耦合输出后，经过s2a进行路径选择，输出到第一接收机1031进行信号处理，最后经过上层软件对数据进行运算处理，得到端口参数测量值，在软件界面上显示。
67.反射信号路径：待测件的反射信号经由s6a进行路径选择，通过第一信号耦合电路c1a耦合输出，再经过s4a-s3a-s5a进行路径选择，最后进入第二接收机1032进行信号预处理，并经过上层软件进行运算处理，得到端口参数测量值，在软件界面上显示。
68.传输信号路径：待测件的输出信号经由s7a进行路径选择，然后通过第二信号耦合电路c2a耦合输出，经s4a-s3a-s5a进行路径选择，输出到第二接收机1032进行信号处理，最后经过上层软件对数据进行运算处理，得到端口参数测量值，在软件界面上显示。
69.最终，测量软件将参考信号和被测信号(包括传输信号和反射信号)测量的数据进行提取上传，然后分析、调用相应的数据处理算法处理，最后通过视图交互界面进行显示，就得到了s参数的测量结果。
70.一个实施例中，第一控制开关s6a和第二控制开关s7a分别为四选一开关。
71.四选一开关包括一个公共端和四个i/o端，s6a连接第一信号耦合电路的第四i/o端，s6a的四个i/o端可分别连接待测件的i/o端，s7a连接第二信号耦合电路的第四i/o端，s7a的四个i/o端可分别连接待测件的i/o端。开关矩阵还用于对多个待测件测试进行选择(因为第一控制开关和第二控制开关的四个端口可一次接入多个被测件，通过控制选择分时测试各端口接入的被测件)。
72.通过开关矩阵将单路测试扩展成4路，可通过四选一开关分时实现端口信号的切换，这样通过切换四选一开关的连接方式可一次性对4个射频芯片进行s参数测量，或者对多通道射频芯片端口参数并行测试，减少了频繁拆装的次数，实现对待测件进行端口参数测量，并且通过开关矩阵可实现对多个待测件进行切换测试，一次连接、分时自动测试，解决了多个射频芯片或多通道射频芯片端口参数并行测量的技术问题，进而提升射频芯片的端口参数测量的效率。
73.当然，这里使用四选一开关是综合考虑测试以及拆装次数选定的，实际使用时还可以为任意大于等于2的多选一开关，均可以实现高效率测试的效果。并且，选用四选一开关也不代表使用时必须连接四个待测件，而是可以连接一至四个待测件。
74.一个实施例中，第一开关s1a、第二开关s2a、第三开关s3a、第四开关s4a和第五开关s5a分别为单二开关。
75.单二开关(single pole double throw，简称spdt)，也就是单刀双掷开关。第一开关s1a的第一端为公共端，其他几个单二开关相同，不再赘述。
76.具体的，单二开关的型号相同。选用相同型号的单二开关，方便测量装置的控制和使用。
77.一个实施例中，测量装置包括第一工作模式和第二工作模式，第一开关s1a用于控制测量装置的工作模式。
78.当第一开关s1a的第一端和第一开关s1a的第二端导通时，测量装置处于第一工作模式；当第一开关s1a的第一端和第一开关s1a的第三端导通时，测量装置处于第二工作模式。
79.测量装置在测量s参数时有两种工作模式：前向测量和后向测量。第一工作模式时为前向测量，第二工作模式时为后向测量。
80.此处再以后向测量举例说明一下，当第一开关的第一端和第一开关的第三端导通时，测量装置处于后向测量。
81.入射信号路径：由信号源产生的激励信号经过s1a进行路径选择，通过第二信号耦合电路c2a将激励信号分离成入射信号和参考信号。入射信号通过第二信号耦合电路输出后，经过第二控制开关s7a后传输到待测件；参考信号通过第二信号耦合电路的耦合输出
后，经过s5a进行路径选择，输出到第二接收机1032进行信号处理，最后经过上层软件对数据进行运算处理，通过显示屏显示。
82.反射信号路径：待测件的反射信号经由s7a进行路径选择，通过第二信号耦合电路c2a耦合输出，再经过s4a-s3a-s2a进行路径选择，最后进入第一接收机1031进行信号预处理，并经过上层软件进行运算处理，并通过显示屏显示。
83.传输信号路径：待测件的输出信号经由s6a进行路径选择，然后通过第一信号耦合电路c1a耦合输出，经s4a-s3a-s2a进行路径选择，输出到第一接收机1031进行信号处理，最后经过上层软件对数据进行运算处理，通过显示屏显示。
84.最终，测量软件将参考信号和被测信号(包括传输信号和反射信号)测量的数据进行提取上传，然后分析、调用相应的数据处理算法处理，最后通过视图交互界面进行显示，得到s参数的测量结果。
85.本技术第二实施例提供了一种测量系统，包括本技术第一实施例中任一所述的测量装置。
86.应用本测量系统，可以使用测量装置中开关矩阵进行信号的路径选择，方便快捷通过信号分离装置和接收机得到入射信号、反射信号和传输信号的测量结果，实现对待测件进行端口参数测量，解决了射频芯片端口参数测量的技术问题，进而验证了射频芯片的性能。
87.进一步，当测量系统包括第一控制开关和第二控制开关分别为四选一开关的测量装置时，该测量系统，可以使用测量装置中开关矩阵进行信号的路径选择，方便快捷通过信号分离装置和接收机得到入射信号、反射信号和传输信号的测量结果，实现对待测件进行端口参数测量，并且，通过第一控制开关和第二控制开关，除能实现单待测件端口测试，还可实现多个待测件或多端口待测件的端口参数测试，解决了射频芯片端口参数测量的技术问题，进而验证了射频芯片的性能。
88.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
89.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。