一种射频干扰测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于工业检测技术领域，具体涉及一种射频干扰测试装置及测试方法。

背景技术

以太网是局域网的一种，也是目前应用最为广泛的一种局域网，包括标准以太网、快速以太网和10G以太网，同轴缆、双绞线和光线等都可作为以太网的连接介质，其中同轴缆已逐渐趋于淘汰。在汽车工业中，普遍采用双绞线，尤其是非屏蔽双绞线电缆作为连接介质，非屏蔽双绞线电缆可实现1000BASE-T技术的发展，对以太网进行射频试验测试可得到信噪比、发射功率、接收灵敏度等性能数据，能够直观地反映出以太网的性能。因此设计以太网射频干扰测试装置并对以太网进行测试非常重要。

在射频干扰测试中，信号的串扰测试是其中一项重要测试指标，串扰包括近端串扰和远端串扰，近端串扰指将干扰源和被干扰对象置于同一端，远端串扰则置于相对的两端。可通过网络分析仪对以太网进行串扰性能测试。

中国发明专利申请CN101068118A(测量线缆串扰、长度以及线路衰减的方法及系统)中，公开了一种串扰测试方法，在近端串扰测试中，首先将待测线缆和其他线缆连接至xDSL(数字用户线)线卡的多个端口，并对线缆的远端用预定阻值的阻抗进行封端；然后xDSL线卡向其他线缆相连的端口发射混响信号，并将混响信号与待测线缆端口接收到的混响信号的响应信号进行对比，得到近端串扰；在远端串扰测试中，首先将待测线缆的远端连接至调制解调器卡端口，将其他线缆连接至xDSL线卡的端口，并对待测线缆的近端和其他线缆的远端用阻抗进行封端，然后测量混响信号与待测线缆端口接收到的混响信号的响应信号进行对比，得到远端串扰。然而该发明专利申请中仅给出了测试的方法，并未给出响应的测试装置，而射频干扰测试中对测试装置和测试条件的要求又极高，因此该方法的可操作性差，借鉴意义较低。

中国发明专利申请CN103780314A(射频特性测试设备)中，提供了一种可用于网络射频性能测试的设备，包括用于固定通信电路板的夹持装置、网络分析仪、交换箱和结果显示装置，该设备给出了上述硬件设备之间的连接关系，并未涉及线缆的布置方式等，因此无法直接根据该发明专利申请进行串扰性能测试。

而随着汽车中以太网技术的普遍采用，对以太网进行射频干扰测试已成为至关重要的一项测试内容，但是现有技术中在以太网射频干扰测试尤其是串扰性能测试时并无具体的和切实可操作的射频试验装置及试验方法，因此操作难度大、测试耗时长，且测试准确性也往往难以保证。

发明内容

本发明欲解决的技术问题是现有技术中在进行射频干扰测试时，没有专业的试验装置，因此易导致测试精度低、测试耗时长等技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种射频干扰测试装置，置于屏蔽房内，用于线缆的射频干扰测试，所述线缆包括待测线缆和干扰线缆；所述射频干扰测试装置包括并排设置的测试桌和置物桌；在测试桌的桌面上，自下而上依次铺设有铜板和绝缘板，铜板的一侧连接屏蔽房墙体中的导体做接地处理；在置物桌上放置有网络分析仪，网络分析仪上设有信号发射端口和信号接收端口；待测线缆和干扰线缆布置在测试桌的绝缘板上，且与网络分析仪的信号发射端口和接收端口之间通过PCB板连接；PCB板上未连接至网络分析仪的端口用封端电阻进行封端。

进一步地，网络分析仪上电连接有显示屏，所述显示屏挂在屏蔽房内的墙壁上。

更进一步地，网络分析仪上连接有防静电手环。

更进一步地，所述封端电阻的阻值为50Ω。

本发明同时要求保护一种采用上述射频干扰测试装置进行射频干扰测试的测试方法，所述测试方法包括近端串扰测试和远端串扰测试。

进一步地，近端串扰测试时，所用的PCB板包括第一PCB板和第二PCB板；远端串扰测试时，所用的PCB板包括第三PCB板和第四PCB板。

更进一步地，近端串扰测试时，待测线缆的首端通过第一PCB板连接网络分析仪的信号发射端口，干扰线缆的首端通过第一PCB板连接网络分析仪的信号接收端口；待测电缆和干扰线缆进行同样的U型弯折后，待测线缆的尾端和干扰线缆的尾端连接第二PCB板。更进一步地，待测线缆和干扰线缆进行U型弯折后，待测线缆和干扰线缆的任何区域距离绝缘板边缘的距离h

更进一步地，远端串扰测试时，待测线缆的首端通过第三PCB板连接网络分析仪的信号发射端口，干扰线缆的尾端通过第四PCB板连接网络分析仪的信号接收端口；待测电缆和干扰线缆进行同样的U型弯折后，待测线缆的尾端连接第四PCB板，干扰线缆的首端连接第三PCB板。更进一步地，待测线缆和干扰线缆进行U型弯折后，待测线缆和干扰线缆的任何区域距离绝缘板边缘的距离h

即在对线缆进行近端串扰测试和远端串扰测试时，待测线缆和干扰线缆的布置方式相同，不同之处仅在于待测线缆和干扰线缆的首端或尾端与网络分析仪的连接方式，以及端部是否需要进行封端处理。

与现有产品相比，本发明的射频干扰测试装置及测试方法具有如下优点：

(1)该射频干扰测试装置安装于屏蔽房内，射频干扰测试在屏蔽房内进行，因此测试过程抗干扰性能好，准确率高；

(2)射频干扰测试中使用的测试台绝缘性能好，抗干扰性强；

(3)射频干扰测试更加具体化、可操作性强、测试效率高。

附图说明

图1：射频干扰测试装置结构示意图；

图2：射频干扰测试原理图；

图3：近端串扰测试的线缆布置示意图；

图4：远端串扰测试的线缆布置示意图；

附图标记说明：1-测试桌；2-置物桌；3-网络分析仪；4-显示屏；5-防静电手环；7-待测线缆；8-干扰线缆；9-封端电阻；11-测试桌的桌面；12-铜板；13-绝缘板；31-网络分析仪的信号端口；61-第一PCB板；62-第二PCB板；63-第三PCB板；64-第四PCB板。

具体实施方式

下面通过具体实施例进行详细阐述，说明本发明的技术方案。

如图1所示，为射频干扰测试装置结构示意图，射频干扰测试装置置于屏蔽房内，包括并排设置的测试桌1和置物桌2，在测试桌的桌面11上，自下而上依次铺设有铜板12和绝缘板13；在置物桌2上放置有网络分析仪3，网络分析仪3上电连接有显示屏4；网络分析仪为4端口网络分析仪，其中网络分析仪的信号端口31中，两个端口为信号发射端，两个端口为信号接收端。

测试桌1高度为80cm，测试桌1由εr<1.4(介电常数小于1.4)的绝缘材料制成，桌面尺寸为180*120cm

与测试桌1并排设置的置物桌2也是由εr<1.4的绝缘材料制成，置物桌2下方桌腿上设有万向轮，便于置物桌2位置的移动；网络分析仪3置于置物桌2的桌面上，网络分析仪3上电连接有显示屏4，显示屏4悬挂于屏蔽房墙体上，显示屏4的尺寸大于网络分析仪3自带的显示面板尺寸，能够放大图像和文字，可将网络分析仪3的测试结果通过显示屏4显示出来，便于测试者更直观、更清晰地观察。此外，网络分析仪3上连接有防静电手环5，操作者在进行射频干扰测试时，将防静电手环5带于手腕部，可将人体的静电导出，防止对测试造成干扰，进一步提高射频干扰测试的准确度。

射频干扰测试时，将线缆铺设在测试台上的绝缘聚丙烯泡沫板上，若线缆长度过长，需将线缆进行弯曲铺设，常用U型弯折，U型弯折的次数依线缆长度而定，线缆长度越长，弯折的次数越多。

如图2所示，为射频干扰测试的原理图，对于待测线缆7，网络分析仪3对待测线缆7的首端输出一个发射信号P

如图3所示，为采用该射频干扰测试装置对线缆进行近端串扰测试的布置示意图：近端串扰测试时，待测线缆7的首端通过第一PCB板61连接网络分析仪3的信号发射端口，干扰线缆8的首端通过第一PCB板61连接网络分析仪3的信号接收端口；待测电缆7和干扰线缆8进行同样的U型弯折后，待测线缆7的尾端和干扰线缆8的尾端分别连接第二PCB板62。第二PCB板62上未连接至网络分析仪3的端口用封端电阻9进行封端。封端电阻9的电阻值为50Ω。

待测线缆7和干扰线缆8之间与第一PCB板61和第二PCB板62之间通过SMA接口连接，具体可选择射频接头SMA-J-1.5，内螺内针未做线，选用该射频接头频率范围需大于测试产品的测试频率范围。

如图4所示，为采用该射频干扰测试装置对线缆进行远端串扰测试的布置示意图：远端串扰测试时，待测线缆7的首端通过第三PCB板63连接网络分析仪3的信号发射端口，干扰线缆8的尾端通过第四PCB板64连接网络分析仪3的信号接收端口；待测电缆7和干扰线缆8进行同样的U型弯折后，待测线缆7的尾端连接第四PCB板64，干扰线缆8的首端连接第三PCB板63。第三PCB板63和第四PCB板64上未连接至网络分析仪3的端口用封端电阻9进行封端。封端电阻9的电阻值为50Ω。

待测线缆7和干扰线缆8之间与第三PCB板63和第四PCB板64之间通过SMA接口连接，具体可选择射频接头SMA-J-1.5，内螺内针未做线，选用该射频接头频率范围需大于测试产品的测试频率范围。

图3和图4中，因为差分串扰高度依赖于线缆之间的距离，待测线缆7和干扰线缆8进行U型弯折后，待测线缆7和干扰线缆8的任何区域距离绝缘聚丙烯泡沫板边缘的距离h

因为差分串扰高度依赖于电缆之间的距离，线缆铺设在绝缘聚丙烯泡沫板上后，需用绝缘固定工具进行固定，可用绝缘胶带或绝缘夹进行固定，电缆线束固定后可确保相邻电缆在整个电缆束长度内接触。为了固定待测线缆7和干扰线缆8，可采用绝缘固定夹或绝缘胶带将待测线缆7和干扰线缆8固定在绝缘聚丙烯泡沫板上，防止待测线缆7和干扰线缆8发生位置偏移。

网络分析仪的信号端口31与PCB板之间为垂直连接。

当线缆铺设完毕后，首先需要进行校准，校准过程中，测量夹具的参量应低于所要测量的限值，如果测量夹具包含要测试的PCB板，则测量夹具应在没有焊接连接器的情况下进行测量。多端口连接器的测试夹具的串扰，应测量从每个端口到任何其他相邻端口的传输。测量夹具应提供足够的电气和机械质量，使测量结果不受测量夹具特性的支配。所使用的测量夹具需要具有低插入损耗、差分对两线内高度对称性以及与50Ω的封端电阻9的良好匹配。

校准完成后，即可直接进行测量。

测量时，直接打开网络分析仪3的开机按钮，即可在网络分析仪3的显示面板上观察到射频干扰曲线；同时还可在显示屏4上看到放大后的射频干扰曲线，便于操作人员更直接地了解测试结果。

采用该测试装置进行以太网射频测试时，首先需要根据线缆连接器的结构定制带有阻抗控制轨迹的PCB测量夹具；对于多端口连接器，测试时需使用厚度为10mm的绝缘垫(即采用本发明的厚度为1.0cm的绝缘聚丙烯泡沫板)，以减少差分对之间的串扰。

测试方法包括如下步骤，进行近端串扰测试时：

(1)按照图3所示对线缆进行铺设；

(2)打开网络分析仪3，预热30min后开始校准器设置：设置频率，扫描类型，测试点数，输出功率电平，中频带宽；

(3)利用校准套件对网络分析仪3四端口进行SOLT校准，短路-开路-负载-直通式校准法，共有18个步骤；

(4)校准状态确认OK后添加测试轨迹、窗口布置，设定参量Sdd21进行测量，试验后保存测试曲线；

(5)依据产品判据要求进行测试结果符合性判定。

进行远端串扰测试时，首先按照图4所示对线缆进行铺设，然后按照与近端串扰测试相同的测试步骤进行远端串扰测试即可。

该发明中，测试得出的射频干扰曲线的纵坐标为dB(分贝数)，横坐标为HZ(频率)的曲线，即代表随着信号输出频率的变化，产生射频干扰的分贝数的变化情况；若测试出的射频干扰曲线中纵坐标超过标准曲线，则说明存在一定的射频干扰，分贝数越高，说明射频干扰程度越强；若纵坐标未超过标准曲线，则说明射频干扰在允许范围内，可认为不存在射频干扰。

随着汽车应用中使用非屏蔽双绞线电缆实现1000BASE-T技术的发展，其技术可以在现有五类线的基础上将网络性能提升到千兆以太网的速度，使其5G网络成为主流，本测试装置及测试方法主要是阐述千兆以太网的试验装置及其试验方法，使千兆以太网射频试验具体化、可操作化，同时也可用于测试普通以太网。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。