本發(fā)明涉及無線通信領域中測試儀器實現(xiàn)技術，尤其涉及一種射頻矩陣開關的自校準實現(xiàn)方法及裝置。

背景技術：

在目前的移動通信網(wǎng)中，由于網(wǎng)規(guī)和組網(wǎng)的設計要求，無線通信系統(tǒng)中的射頻拉遠單元(rru，radioremoteunit)均是多發(fā)多收模式，這給rru在出廠過程中的校準和無線性能測試帶來了繁瑣的流程，例如：采用人工換線方式對rru進行測試，不僅效率低下，且極易由于誤操作導致生產(chǎn)批量返工，無法滿足批量發(fā)貨的要求，也不適應新形勢下無線通信技術的發(fā)展，因此，需要尋找一種射頻矩陣開關或者其它裝置來實現(xiàn)自動化測試的目標。

目前，對rru進行校準和測試的通常做法是：通過功分器或合路器，如：1分8功分器或8合1合路器，采用上行測試和下行測試分開的方法，如圖1和圖2所示。該方法需要增加一道測試工序，不僅效率低下，且極易出現(xiàn)制造工序混亂的現(xiàn)象。同時，由于功分器或合路器的各個通道端口駐波差、隔離度指標無法滿足測試要求的限制，因此，會導致應用場所受限，不具備可推廣性。

然而，現(xiàn)有技術中還有一種比較先進的技術方案是：采用射頻矩陣開關實現(xiàn)自動化測試，如圖3所示，將射頻矩陣開關應用到rru的測試環(huán)境中，通過后臺測試軟件對儀器和被測件進行控制，形成自動化測試平臺。與圖1和圖2所示方法相比，圖3所示方法雖具有先進性和可推廣性，但是，該傳統(tǒng)意義上的射頻矩陣開關因其內(nèi)部同軸開關的組裝方式不同，成本價格差異較大。例如：常見的12端口的全矩陣射頻開關，其內(nèi)部同軸開關的拓撲連接方式如圖4所示，此連接需要14個1×2同軸開關和4個1×6同軸開關，組成三級同軸開關級聯(lián) 方式。該方式組裝成的射頻矩陣開關的各個端口駐波、通道插損、通道隔離度以及相位差均可達到理想指標，且適用于不大于12個端口的被測件測試；但此級聯(lián)方式采用的同軸開關數(shù)量多、占用空間大、內(nèi)部布線復雜、成本高。

同時，由于現(xiàn)有的射頻矩陣開關僅具備不同通道切換的功能，能實現(xiàn)自動化測試的目標，而對于射頻矩陣開關自身的校準和維護卻并未考慮在其中，功能較為單一，導致射頻矩陣開關校準過程繁瑣，需借助外在矢量網(wǎng)絡分析儀、信號源或者頻譜儀等儀器，才能判斷射頻矩陣開關的各個通道指標是否正常。而且，用戶也無法獲得射頻矩陣開關內(nèi)同軸開關的工作情況，以判斷射頻矩陣開關性能是否正常，以及是否需要拆卸裝置，這對儀器在使用過程中的維護帶來很大不便。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例期望提供一種射頻矩陣開關的自校準實現(xiàn)方法及裝置，能夠實現(xiàn)可自校準、易維護的智能化射頻矩陣開關。

為達到上述目的，本發(fā)明實施例的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明實施例提供一種射頻矩陣開關的自校準實現(xiàn)方法，所述方法包括：

獲取射頻鎖相環(huán)(pll，phaselockingloop)輸出的射頻信號；

檢測所述輸出的射頻信號的功率，并讀取射頻矩陣開關的射頻接收通道上檢測到的接收信號強度指示(rssi，receivedsignalstrengthindication)值；

將檢測到的每一通道上的rssi值與對應頻點的基準值進行比較，兩者差值的絕對值小于預設的第一閾值時，確定相應通道已完成在當前頻率下的自校準。

上述方案中，所述射頻矩陣開關包括14個同軸開關；所述14個同軸開關包括12個1分2開關和2個1分12開關，組成兩級級聯(lián)方式。

上述方案中，所述方法還包括：對每一個同軸開關分配一個寄存器地址，根據(jù)所分配的寄存器地址值的變化，實時記錄對應同軸開關的切換次數(shù)。

上述方案中，所述同軸開關的每一路均包括驅動電路；

所述方法還包括：所述驅動電路為所述同軸開關提供工作所需的電壓和電流，并協(xié)助所述同軸開關實現(xiàn)通道的斷開和閉合。

上述方案中，所述pll工作時的參考時鐘是10mhz時鐘信號，輸出的射頻信號的頻率范圍是100mhz～3.5ghz；

所述第一閾值根據(jù)射頻線纜的損耗、以及所述射頻矩陣開關的通道插損設置。

本發(fā)明實施例還提供一種射頻矩陣開關的自校準實現(xiàn)裝置，所述裝置包括：

獲取模塊，用于獲取pll輸出的射頻信號；

檢測讀取模塊，用于檢測所述輸出的射頻信號的功率，并讀取射頻矩陣開關的射頻接收通道上檢測到的rssi值；

自校準判斷模塊，用于將檢測到的每一通道上的rssi值與對應頻點的基準值進行比較，兩者差值的絕對值小于預設的第一閾值時，確定相應通道已完成在當前頻率下的自校準。

上述方案中，所述射頻矩陣開關包括14個同軸開關；所述14個同軸開關包括12個1分2開關和2個1分12開關，組成兩級級聯(lián)方式。

上述方案中，所述裝置還包括：同軸開關切換記錄模塊，用于對每一個同軸開關分配一個寄存器地址，根據(jù)所分配的寄存器地址值的變化，實時記錄對應同軸開關的切換次數(shù)。

上述方案中，所述裝置還包括：同軸開關驅動模塊，用于驅動所述同軸開關的每一路，以提供所述同軸開關工作所需的電壓和電流，并協(xié)助所述同軸開關實現(xiàn)通道的斷開和閉合。

上述方案中，所述pll工作時的參考時鐘是10mhz時鐘信號，輸出的射頻信號的頻率范圍是100mhz～3.5ghz；

所述第一閾值根據(jù)射頻線纜的損耗、以及所述射頻矩陣開關的通道插損設置。

本發(fā)明實施例還提供一種自校準的射頻矩陣開關，所述射頻矩陣開關包括上述任一項所述的射頻矩陣開關的自校準實現(xiàn)裝置。

本發(fā)明實施例所提供的射頻矩陣開關的自校準實現(xiàn)方法及裝置，獲取pll輸出的射頻信號，檢測輸出的射頻信號的功率，并讀取射頻矩陣開關的射頻接收通道上檢測到的rssi值，將檢測到的每一通道上的rssi值與對應頻點的基準值進行比較，兩者差值的絕對值小于預設的第一閾值時，確定相應通道已完成在當前頻率下的自校準。如此，不僅可以實現(xiàn)可自校準、易維護的智能化射頻矩陣開關，還解決了現(xiàn)有12端口射頻矩陣開關中同軸開關數(shù)量多、成本高、校準和維護過程繁瑣，以及功能單一的問題。

進一步地，本發(fā)明實施例的射頻矩陣開關采用14個同軸開關組成兩級級聯(lián)方式，因此，采用的同軸開關數(shù)量最少，取得了技術上的進步，功能更強大，從而達到了射頻矩陣開關自校準的效果；另外，用戶還可對射頻矩陣開關內(nèi)的同軸開關的工作情況進行實時監(jiān)控，可針對性地排查故障，方便用戶維護。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中采用功分器測試rru上行鏈路的方法示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術中采用合路器測試rru下行鏈路的方法示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術中采用射頻矩陣開關測試rru的方法示意圖；

圖4為現(xiàn)有技術中2×12端口全矩陣射頻開關內(nèi)部同軸開關拓撲連接方式示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例射頻矩陣開關的自校準實現(xiàn)方法流程示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例2×12端口射頻矩陣開關內(nèi)部同軸開關拓撲連接方式示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例同軸開關驅動電路的組成結構示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例自校準射頻發(fā)射鏈路設計示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例自校準射頻接收鏈路設計示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例射頻矩陣開關自校準具體流程示意圖；

圖11為本發(fā)明實施例射頻矩陣開關自校準接線示意圖一；

圖12為本發(fā)明實施例射頻矩陣開關自校準接線示意圖二；

圖13為本發(fā)明實施例射頻矩陣開關的自校準實現(xiàn)裝置的組成結構示意圖。

具體實施方式

為了能夠更加詳盡地了解本發(fā)明實施例的特點與技術內(nèi)容，下面結合附圖對本發(fā)明實施例的實現(xiàn)進行詳細闡述，所附附圖僅供參考說明之用，并非用來限定本發(fā)明。

如圖5所示，本發(fā)明實施例中射頻矩陣開關的自校準實現(xiàn)流程包括以下步驟：

步驟501：獲取pll輸出的射頻信號；

這里，所述pll工作時的參考時鐘可以是10mhz時鐘信號，輸出的射頻信號的頻率范圍是100mhz～3.5ghz。

這里，所述射頻矩陣開關包括14個同軸開關；所述14個同軸開關包括12個1分2開關和2個1分12開關(分別用1×2和1×12表示)，組成兩級級聯(lián)方式。本發(fā)明實施例設計的2×12端口射頻矩陣開關內(nèi)部同軸開關拓撲連接方式如圖6所示。

其中，兩個1×12同軸開關的com端口分別作為射頻矩陣開關的傳輸(transmission)端口和反射(reflection)端口，在實際使用過程中，transmission端口和reflection端口作為信號輸出端口和輸入端口，分別接到頻譜儀和信號源的射頻口上。編號為a的1×12開關的1～12端口分別接到12個1×2開關的j1端口上，編號為b的1×12開關的1～12端口分別接到12個1×2開關的j2端口上，12個1×2開關的com口分別作為射頻矩陣開關的端口1～端口12，在實際應用中分別接被測件的各個射頻口。這樣，可將射頻矩陣開關的端口駐波和通道插損指標分解到各級同軸開關以及射頻線纜上，使無線指標滿足設計要求：

通道插損≤2db@4ghz；

端口駐波≤1.3@4ghz；

通道隔離度≥100db@4ghz。

并且，還可將所有射頻線纜設計為等長，以保證射頻矩陣開關的各個通道相位差保持一致，例如，本發(fā)明實施例設計在4ghz頻段范圍內(nèi)所有通道相位差小于15°，該方式的同軸開關拓撲連接，能夠實現(xiàn)全矩陣射頻開關功能，完全滿足無線產(chǎn)品rru及其部件測試需求，且采用的同軸開關數(shù)量最少。

這里，所述方法還包括：對每一個同軸開關分配一個寄存器地址，根據(jù)所分配的寄存器地址值的變化，實時記錄對應同軸開關的切換次數(shù)。

這里，所述同軸開關的每一路均包括驅動電路；所述方法還包括：所述驅動電路為所述同軸開關提供工作所需的電壓和電流，并協(xié)助所述同軸開關實現(xiàn)通道的斷開和閉合。

本發(fā)明實施例中，同軸開關驅動電路的組成結構如圖7所示，采用npn三極管和p溝道增強型的mosfet管組合的方式。其中，當npn三極管基極有電流ib通過時，npn三極管導通，通過基極電流ib的大小可以控制三極管工作在飽和區(qū)，這時集電極和發(fā)射極之間的壓降很小，這樣，在p溝道m(xù)osfet管的柵極gate和源極source之間就可以形成負的電壓差，mosfet管導通，mosfet管漏極drain輸出正電壓，并提供負載所需的電流，對應同軸開關的某一路導通。

這里，射頻矩陣開關的中央處理單元(cpu，centralprocessingunit)可對每一個同軸開關分配一個寄存器地址，共分配14個寄存器地址，每一個寄存器的值為16bit位寬，每一位對應此同軸開關的一路。當寫入寄存器值為0x01(十六進制)時，該寄存器值對應第一路的npn三極管導通，即同軸開關的第一路導通。同理，當寫入寄存器值為0x04時，對應同軸開關的第四路導通。需要特別注意的是，同軸開關寄存器地址寫入的寄存器值對應二進制數(shù)不能有兩位或兩位以上同時為1，否則會影響操作系統(tǒng)對寫入的值作出正確譯碼，因為當寫入的寄存器值有兩位或兩位以上同時為1時，該值無效。另外，所選取的p溝道m(xù)osfet管的源極到漏極之間最大電壓差和漏極最大輸出電流要滿足負載的工作條件，因此，需要合理選取p溝道m(xù)osfet管的型號。

這里，所述同軸開關驅動電路中的電阻r3和r4組成的分壓電路應保證在三極管導通時，p溝道m(xù)osfet管的柵極和源極之間形成電壓差vgs，此vgs值應滿足mosfet管導通的要求。其中，電容c1的作用是延緩mosfet管的導通時間，以避免在印制電路板(pcb，printedcircuitboard)走線設計時，因寄生電感過大而導致mosfet管在導通瞬間漏極輸出負電壓。通過寫cpu內(nèi)部寄存器的方式可提供同軸開關驅動電路所需的晶體管-晶體管邏輯(ttl，transistor-transistorlogic)電平。

步驟502：檢測所述輸出的射頻信號的功率，并讀取射頻矩陣開關的射頻接收通道上檢測到的rssi值；

步驟503：將檢測到的每一通道上的rssi值與對應頻點的基準值進行比較，兩者差值的絕對值小于預設的第一閾值時，確定相應通道已完成在當前頻率下的自校準。

這里，所述對應頻點的基準值是規(guī)范協(xié)議中規(guī)定的標準值；所述第一閾值可根據(jù)射頻線纜的損耗、以及射頻矩陣開關的通道插損設置；由于射頻線纜的損耗小于1db，而正常情況下射頻矩陣開關的所有通道插損小于2db，因此，檢測到的每一通道上的rssi值與對應頻點的基準值的差值，即rssii-rssi0(i≥1且小于等于通道總數(shù))的取值范圍應該是小于3db。

下面對本發(fā)明實施例射頻矩陣開關的自校準過程作進一步的詳細介紹：

射頻矩陣開關自校準單元實施采用圖8和圖9所示的框架，其中，射頻矩陣開關自校準單元包括射頻發(fā)射鏈路部分和射頻接收鏈路部分，發(fā)射鏈路恒溫晶體振蕩器(ocxo，ovencontrolledcrystaloscillator)輸出10mhz時鐘信號，作為帶壓控振蕩器(vco，voltage-controlledoscillator)的pll工作時的參考時鐘。其中，pll可輸出100mhz～3.5ghz頻率的射頻信號，功率最大可到10dbm，其輸出射頻信號的相位噪聲以及高次諧波抑制均滿足要求，3dbπ網(wǎng)調節(jié)發(fā)射鏈路輸出端匹配。此外，接收鏈路功率檢測器件將射頻信號轉化為電壓信號，模數(shù)(ad)轉換器件將電壓信號轉換為數(shù)字信號。

射頻矩陣開關自校準流程如圖10所示，其詳細實現(xiàn)過程如下：

步驟1001：用戶在觸摸屏上選擇自校準程序，并輸入所要校準的通道，導通所述通道；

比如：transmission到port1通道，這時，射頻矩陣開關的transmission端口到port1通道導通；

步驟1002：利用射頻線纜a將射頻發(fā)射通道和接收通道連接；

這里，如圖11所示，由處理器給pll配置參數(shù)，使其輸出100mhz到3.5ghz頻段的單音信號，功率為-10dbm。接收通道功率檢測器件檢測輸入的射頻信號，并將輸入的射頻信號轉換成電壓信號，經(jīng)過模數(shù)轉換后輸出數(shù)字信號，處理器通過串行外設接口(spi，serialperipheralinterface)讀取此數(shù)字信號，這樣，就可對功率檢測芯片在100mhz到3.5ghz頻段范圍內(nèi)進行校準，并進行曲線擬合和寫表驗證，確保在此頻段內(nèi)檢測到的信號功率和實際發(fā)射信號的功率一致。

步驟1003：利用射頻線纜b連接射頻矩陣開關通道，確保有射頻信號接入；

這里，將射頻線纜a射頻接收通道這一端擰下，接到射頻矩陣開關的port1端口，同時將另一根射頻線纜b的兩端分別接到射頻矩陣開關的transmission端口和射頻接收rx通道，這樣，射頻接收通道有射頻信號輸入，如圖12所示。

步驟1004：在所要校準的頻點，檢測被校準通道的rssi值，并與對應頻點的基準值進行比較，判斷校準值是否正常；

步驟1005：更換射頻線纜的連接方式，依次對其它通道進行校準。

具體地，用戶在觸摸屏上輸入所要校準的頻率(或者某一頻段范圍)，讀取接收通道功率rssi1值，并與對應頻點的基準值rssi0進行比較，若rssi1-rssi0小于3db，即完成了射頻矩陣開關transmission端口到port1端口在當前頻率下的自校準。同理，可依次對其它通道進行自校準，當所有通道的rssii-rssi0(i≥1且小于等于通道總數(shù))都小于該第一閾值時，則表明射頻矩陣開關自校準通過。

在完成各個通道的自校準后，射頻自校準鏈路的開關模式電源轉換器均去 使能，這樣，射頻矩陣開關自校準單元的各個器件均不工作，以節(jié)省系統(tǒng)裝置功耗，且防止時鐘高次諧波對其它電路產(chǎn)生干擾。

在實際應用中，射頻矩陣開關通過千兆網(wǎng)口(gigabitethernet)和外部設備通訊，在應用于自動化測試平臺中時，后臺測試軟件根據(jù)實際應用需求，給射頻矩陣開關發(fā)送通道切換命令，cpu接到命令后，將命令譯碼，解析出所要處理的寄存器地址，分別將相應地址對應的某一位寫入二進制1，cpu相關的通用輸入/輸出(gpio，generalpurposeinput/output)口輸出ttl高電平，這樣其對應mosfet管驅動電路輸出正電壓，同軸射頻開關導通，顯示屏上直觀顯示對應某一路通道導通。

這里，還可以事先在存儲器中對每一個同軸開關分配一個寄存器地址，其初始值均為0，其中一個同軸開關切換一次，對應寄存器值加上1，這樣可實時記錄所有同軸開關的切換次數(shù)，對臨近或者超過壽命的同軸開關提出預警，方便用戶維護。用戶也可以通過觸摸顯示屏直觀查看每一個同軸開關當前的切換次數(shù)。

這里，可以以單位小時為基準計算同軸開關臨近或超過壽命，進而對臨近或者超過壽命的同軸開關提出預警。

為實現(xiàn)上述方法，本發(fā)明實施例還提供了一種射頻矩陣開關的自校準實現(xiàn)裝置，如圖13所示，該裝置包括獲取模塊130、檢測讀取模塊131、自校準判斷模塊132；其中，

獲取模塊130，用于獲取pll輸出的射頻信號；

檢測讀取模塊131，用于檢測所述輸出的射頻信號的功率，并讀取射頻矩陣開關的射頻接收通道上檢測到的rssi值；

自校準判斷模塊132，用于將檢測到的每一通道上的rssi值與對應頻點的基準值進行比較，兩者差值的絕對值小于預設的第一閾值時，確定相應通道已完成在當前頻率下的自校準。

這里，所述射頻矩陣開關包括14個同軸開關；所述14個同軸開關包括12個1分2開關和2個1分12開關，組成兩級級聯(lián)方式。

所述pll工作時的參考時鐘是10mhz時鐘信號，輸出的射頻信號的頻率范圍是100mhz～3.5ghz；所述第一閾值一般根據(jù)射頻線纜的損耗、以及射頻矩陣開關的通道插損設置，可以是3db。

其中，所述裝置還包括：同軸開關切換記錄模塊133，用于對每一個同軸開關分配一個寄存器地址，根據(jù)所分配的寄存器地址值的變化，實時記錄對應同軸開關的切換次數(shù)；

同軸開關驅動模塊134，用于驅動所述同軸開關的每一路，以提供所述同軸開關工作所需的電壓和電流，并協(xié)助所述同軸開關實現(xiàn)通道的斷開和閉合。

在實際應用中，所述獲取模塊130、檢測讀取模塊131、自校準判斷模塊132、同軸開關切換記錄模塊133、同軸開關驅動模塊134均可由位于測試儀器上的cpu、微處理器(mpu，microprocessorunit)、數(shù)字信號處理器(dsp，digitalsignalprocessor)、或現(xiàn)場可編程門陣列(fpga，fieldprogrammablegatearray)等實現(xiàn)。

本發(fā)明實施例獲取pll輸出的射頻信號，檢測輸出的射頻信號的功率，并讀取射頻矩陣開關的射頻接收通道上檢測到的rssi值，將檢測到的每一通道上的rssi值與對應頻點的基準值進行比較，兩者差值的絕對值小于預設的第一閾值時，確定相應通道已完成在當前頻率下的自校準。如此，不僅可以實現(xiàn)可自校準、易維護的智能化射頻矩陣開關，還解決了現(xiàn)有12端口射頻矩陣開關中同軸開關數(shù)量多、成本高、校準和維護過程繁瑣，以及功能單一的問題。

進一步地，本發(fā)明實施例的射頻矩陣開關采用14個同軸開關組成兩級級聯(lián)方式，因此，采用的同軸開關數(shù)量最少，取得了技術上的進步，功能更強大，從而達到了射頻矩陣開關自校準的效果；另外，用戶還可對射頻矩陣開關內(nèi)的同軸開關的工作情況進行實時監(jiān)控，可針對性地排查故障，方便用戶維護。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。