本發(fā)明涉及測量技術領域，尤其是一種微波光纖延遲線電特性的測量裝置。
背景技術：
微波光纖延遲線是一種電-光-電轉換的微波組件，當電信號尤其是微波電信號通過微波光纖延遲線時，會產生信號的衰減和相位移動，其電特性會產生惡化，因此，需要對其進行有效的測量。
目前關于微波光纖延遲線電特性這樣的傳輸特性測量，通常采用頻域法的電子測量方法，主要是由微波信號源、頻譜分析儀和矢量網絡分析儀構成測量裝置。這些微波儀器結構復雜、價格昂貴、體積較大，不適用于現場測量。
技術實現要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種微波光纖延遲線電特性的測量裝置，能夠有效的測量微波光纖延遲線的幅頻和相頻的電特性參數。
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種微波光纖延遲線電特性的測量裝置，包括：微波信號源、待測微波光纖延遲線、參考微波傳輸線、微波信號處理電路和數據采集與處理及顯示器模塊；微波信號源在數據采集與處理及顯示器模塊的控制下，在設定的頻率范圍內輸出正弦波掃描信號，該信號分兩路輸出，一路輸入到參考微波傳輸線，另一路輸入到待測微波光纖延遲線；兩者的輸出微波信號輸入到微波信號處理電路，經過微波信號處理電路和數據采集與處理及顯示器模塊的模擬與數字化處理，得到微波光纖延遲線的幅頻、相頻的電特性參數值，進而計算出其延時特征參數值，最后由顯示器顯示其參數值和相關特性曲線。
優(yōu)選的，微波信號源由鎖相環(huán)頻率合成器集成電路和單片機構成，產生頻率范圍為150MHz到2.7GHz的正弦波信號；外部控制信號按照RS232串口通信協(xié)議，將微波信號源輸出的正弦波信號的幅度和頻率設置參數傳輸給單片機，單片機控制微波信號源的輸出。
優(yōu)選的，微波信號處理電路對信號進行處理的方法包括如下步驟：
(1)微波光纖延遲線組件的傳輸特性可表示為下式：G(jω)＝Ke-jφ(jω)，其中φ(jω)表示光纖延遲線的延遲量，K為組件的總增益；
(2)微波信號處理電路將兩路微波信號的增益比、相位差通過直流電壓形式轉化出來，增益與電壓的關系如下：式中VMAG表示增益端輸出電壓，RFISLP＝60mV，VCP＝900mV；系統(tǒng)增益|G(jω)|表達式為：算出增益G(jω)與輸出電壓VMAG的關系為：相位與電壓的關系如下：VPHS＝-RFIφ(|φINA-φINB|-90°)+VCP，VPHS表示相位端輸出電壓，RFIφ＝10mV/degree，VCP＝900mV；由于本裝置默認輸出相位滯后于輸入，相位差可表示為：φ(jω)＝φINA-φINB；算出相位差φ(jω)與VPHS的關系如下：
(3)通過對比輸出電壓與相位的關系，選取相鄰兩測量點，對應的VPHS分別為Vi-1、Vi，則：ΔV＝Vi-1-Vi，當ΔV<0時，當ΔV>0時，通過由群時延的表達式可知，群時延τg等于相頻特性φ(jω)的一階微分，即：可得式中的Vi必須是在同一周期內的點，在不同周期由于取值的原因會出現不連續(xù)可導。
優(yōu)選的，數據采集與處理及顯示器模塊包括一個雙通道的12位模數轉換器和一個基于FPGA的數據處理器；模數轉換器用于將反映幅值比和相位差的電壓輸出進行模數轉換；數據處理器對采集到的數字信號進行處理，對微波信號源進行控制輸出，對顯示器的接口進行控制，對參數計算結果進行顯示輸出。
本發(fā)明的有益效果為：可以測量微波光纖延遲線的幅頻和相頻的電特性參數，計算其延遲參數；結構簡單，成本低，體積小，便于現場測量；功能電路都為模塊化設計，具有良好的可擴展和靈活性，對于具有同樣電特性參數的測量都可以適用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的測量裝置結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種微波光纖延遲線電特性的測量裝置，包括：微波信號源、待測微波光纖延遲線、參考微波傳輸線、微波信號處理電路和數據采集與處理及顯示器模塊；微波信號源在數據采集與處理及顯示器模塊的控制下，在設定的頻率范圍內輸出正弦波掃描信號，該信號分兩路輸出，一路輸入到參考微波傳輸線，另一路輸入到待測微波光纖延遲線；兩者的輸出微波信號輸入到微波信號處理電路，經過微波信號處理電路和數據采集與處理及顯示器模塊的模擬與數字化處理，得到微波光纖延遲線的幅頻、相頻的電特性參數值，進而計算出其延時特征參數值，最后由顯示器顯示其參數值和相關特性曲線。
參考微波傳輸線微波電特性參數是已知且穩(wěn)定的，作為該測量裝置中與被測微波光纖延遲線進行對比測量使用。
微波信號源由鎖相環(huán)頻率合成器集成電路和單片機構成，產生頻率范圍為150MHz到2.7GHz的正弦波信號；外部控制信號按照RS232串口通信協(xié)議，將微波信號源輸出的正弦波信號的幅度和頻率設置參數傳輸給單片機，單片機控制微波信號源的輸出。
微波信號處理電路對信號進行處理的方法包括如下步驟：
(1)微波光纖延遲線組件的傳輸特性可表示為下式：G(jω)＝Ke-jφ(jω)，其中φ(jω)表示光纖延遲線的延遲量，K為組件的總增益；
(2)微波信號處理電路將兩路微波信號的增益比、相位差通過直流電壓形式轉化出來，增益與電壓的關系如下：式中VMAG表示增益端輸出電壓，RFISLP＝60mV，VCP＝900mV；系統(tǒng)增益|G(jω)|表達式為：算出增益G(jω)與輸出電壓VMAG的關系為：相位與電壓的關系如下：VPHS＝-RFIφ(|φINA-φINB|-90°)+VCP，VPHS表示相位端輸出電壓，RFIφ＝10mV/degree，VCP＝900mV；由于本裝置默認輸出相位滯后于輸入，相位差可表示為：φ(jω)＝φINA-φINB；算出相位差φ(jω)與VPHS的關系如下：
(3)通過對比輸出電壓與相位的關系，選取相鄰兩測量點，對應的VPHS分別為Vi-1、Vi，則：ΔV＝Vi-1-Vi，當ΔV<0時，當ΔV>0時，通過由群時延的表達式可知，群時延τg等于相頻特性φ(jω)的一階微分，即：可得式中的Vi必須是在同一周期內的點，在不同周期由于取值的原因會出現不連續(xù)可導。
數據采集與處理及顯示器模塊包括一個雙通道的12位模數轉換器和一個基于FPGA的數據處理器；模數轉換器用于將反映幅值比和相位差的電壓輸出進行模數轉換；數據處理器對采集到的數字信號進行處理，對微波信號源進行控制輸出，對顯示器的接口進行控制，對參數計算結果進行顯示輸出。
本發(fā)明采用頻域法測量法對微波光纖延遲線的電特性參數進行測量，通過將被測組件與參考微波傳輸線的電特性的比較變化測得的。微波信號源在數據采集與處理模塊及顯示器模塊的控制下，產生頻率在150MHz～2.7GHz，幅度在-13dBm到0dBm的范圍內可調的正弦波信號，同時分別接入被測微波光纖延遲線組件與參考微波傳輸線。測微波光纖延遲線組件與參考微波傳輸線的輸出的微波信號分別輸入到微波信號處理電路的集成電路(AD8302)的輸入端A和輸入端B，經微波信號處理電路處理后，得到二個輸入的微波信號的幅度比和相位差的測量參數，并通過直流電壓形式轉化輸出。
數據采集與處理模塊及顯示器模塊將完成多項處理工作。(1)數據采集與處理模塊及顯示器模塊的2通道12位AD轉換器，將微波信號處理電路輸出的電壓進行模數轉換，其轉換出的數字信號送該模塊內的現場可編程門陣列器件(FPGA)進行計算處理；(2)模塊內的現場可編程門陣列器件(FPGA)將根據增益比的斜坡電壓關系和相位差斜坡電壓關系進行增益比和相位差的計算處理，得到被測微波光纖延遲線的幅頻和相頻特性參數，同時，還據此結果計算出他的延時參數；(3)模塊內的現場可編程門陣列器件(FPGA)將計算得到的結果以參數值和曲線顯示在彩色圖形點陣液晶顯示器上。
本發(fā)明的一種由集成化的電子元器件和微處理器構成的測量裝置，在滿足使條件下可以對微波光纖延遲線的幅頻、相頻的電特性參數進行測量與顯示，這種裝置相比于傳統(tǒng)的測量方法，具有結構簡單、集成化高、成本低、體積小、便于現場測量等優(yōu)點。在該裝置中，采用集成電路、微處理器等電子元器件，實現了微波光纖延時線的幅頻、相頻的電特性參數進行測量與顯示。
盡管本發(fā)明就優(yōu)選實施方式進行了示意和描述，但本領域的技術人員應當理解，只要不超出本發(fā)明的權利要求所限定的范圍，可以對本發(fā)明進行各種變化和修改。