CN101132240A - 一种驻波检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种驻波检测装置及方法，该驻波检测装置包括二定向耦合器、射频开关、带通滤波器、对数线性检波器和单片机；所述单片机用于控制所述射频开关轮流将所述正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至所述带通滤波器中，还用于接收所述对数线性检波器输出的直流信号，将所述直流信号进行采样并转换为数字信号，获取正向信号功率和反向信号功率采样的最大值，计算出驻波比，输出驻波状态信息。本发明实施例的驻波检测装置及方法提高了检测的抗干扰能力，且节省了存储资源，提高了处理效率。

Description

一种驻波检测装置及方法

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其涉及一种驻波检测装置及方法。

背景技术

在GSM和CDMA等无线通信领域，基站天馈系统和大功率发射系统的匹配情况直接影响到信号收发质量。驻波检测是源于功率检测技术，用于检测系统间匹配特性的测控技术。现有的驻波检测电路由定向耦合器、射频开关、检波器和单片机组成，然而，现有的驻波检测电路抗干扰能力及稳定性都较差；另外，由于无线通信系统对通信制式及信道配置的差异，现有基于单片机软件处理的驻波检测方法通过获取正、反向耦合功率采样值的平均值来计算驻波比，因此现有的驻波检测方法存在算法复杂、预处理数据量大、处理时间长等缺点。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种能提高检测的抗干扰能力和处理效率的驻波检测装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种驻波检测装置，其包括二定向耦合器、射频开关、带通滤波器、对数线性检波器和单片机，其中，

所述二定向耦合器分别用于获得正向耦合信号和反向耦合信号；

所述射频开关用于在所述单片机的控制下轮流将所述正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至所述带通滤波器中；

所述带通滤波器用于将在发射通带外的正向耦合信号和反向耦合信号滤除，并输出发射通带内的正向耦合信号和反向耦合信号；

所述对数线性检波器用于将所述带通滤波器输出的正向耦合信号和反向耦合信号转换为分别与正向信号功率和反向信号功率成线性关系的直流信号；

所述单片机用于控制所述射频开关轮流将所述正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至所述带通滤波器中，还用于接收所述对数线性检波器输出的直流信号，将所述直流信号进行采样并转换为数字信号，获取正向信号功率和反向信号功率采样的最大值，计算出驻波比，输出驻波状态信息。

本发明实施例还提供一种驻波检测方法，其包括以下步骤：

控制射频开关轮流将正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至带通滤波器中；

接收对数线性检波器输出的与正向信号功率和反向信号功率成线性关系的直流信号，将所述直流信号进行采样并转换为数字信号；

获取正向信号功率和反向信号功率采样的最大值；

根据所述正向信号功率和反向信号功率采样的最大值计算出驻波比，输出驻波状态信息。

由于本发明实施例采用带通滤波器，因此抑制了带外信号对驻波值测量的影响，提高了检测的抗干扰能力；且由于单片机是通过获取正向信号功率和反向信号功率采样的最大值来计算出驻波比，因此不需要存储所有的正向信号功率和反向信号功率采样值，而只需要将新采样到的最大值替换原来存储的最大值，因此节省了存储资源，且提高了处理效率。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的驻波检测装置的原理框图。

图2是本发明第二实施例提供的驻波检测装置的原理框图。

图3是本发明实施例提供的驻波检测方法的流程图。

图4是本发明实施例提供的驻波检测软件的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由传输线理论可知：

$\mathrm{\ρ}=\frac{1+\left|\mathrm{\Γ}\right|}{1-\left|\mathrm{\Γ}\right|}---\left(1\right)$

P_FWD(dBm)-P_REV(dBm)＝-20logΓ            (2)

式中：ρ为驻波比；

P_FWD(dBm)为正向信号功率(即入射功率)；

P_REV(dBm)为反向信号功率(即反射功率)；

Γ为端口反射系数。

式(1)，(2)从理论上说明了驻波比与正反向信号功率差(以dBm为单位)的关系。由此可知，驻波检测的核心就是精确获得正、反向信号功率差。

请参阅图1，本发明第一实施例提供的驻波检测装置包括二定向耦合器11、射频开关12、带通滤波器13、对数线性检波器14和单片机15，其中，射频开关12采用的是单刀双掷开关。二定向耦合器11分别获得正向耦合信号和反向耦合信号；射频开关12在单片机15的控制下轮流将正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至带通滤波器13中；带通滤波器13将在发射通带外的正向耦合信号和反向耦合信号滤除，并输出发射通带内的正向耦合信号和反向耦合信号；对数线性检波器14将带通滤波器13输出的正向耦合信号和反向耦合信号转换为分别与正向信号功率和反向信号功率(以dBm为单位)成线性关系的直流信号；单片机15控制射频开关12轮流将正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至带通滤波器13中，还接收对数线性检波器14输出的直流信号，将直流信号进行采样并转换为数字信号，获取正向信号功率和反向信号功率采样的最大值，计算出驻波比，输出驻波状态信息。

本发明第一实施例提供的驻波检测装置由于采用带通滤波器，因此抑制了带外信号对驻波值测量的影响，提高了检测的抗干扰能力；且由于单片机是通过获取正向信号功率和反向信号功率采样的最大值来计算出驻波比，因此不需要存储所有的正向信号功率和反向信号功率采样值，而只需要将新采样到的最大值替换原来存储的最大值，因此节省了存储资源，且提高了处理效率。

请参阅图2，本发明第二实施例提供的驻波检测装置与本发明第一实施例提供的驻波检测装置的区别在于，本发明第二实施例提供的驻波检测装置还包括衰减器22和低通滤波器26。二定向耦合器21分别获得正向耦合信号和反向耦合信号；衰减器22调整正向耦合信号和反向耦合信号的功率，使其落入对数线性检波器25的最佳检测范围；射频开关23在单片机27的控制下轮流将正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至带通滤波器24中；带通滤波器24将在发射通带外的正向耦合信号和反向耦合信号滤除，并输出发射通带内的正向耦合信号和反向耦合信号；对数线性检波器25将带通滤波器24输出的正向耦合信号和反向耦合信号转换为分别与正向信号功率和反向信号功率(以dBm为单位)成线性关系的直流信号；低通滤波器26滤除对数线性检波器25输出的直流信号中的高频噪声，这些噪声主要由射频开关23高速切换而产生，通过这种设计可以使得检波输出平稳稳定，提高驻波检测方法的可靠性和精确度；单片机27控制射频开关23轮流将正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至带通滤波器24中，还接收经低通滤波器26滤除了高频噪声的对数线性检波器25输出的直流信号，将直流信号进行采样并转换为数字信号，获取正向信号功率和反向信号功率采样的最大值，计算出驻波比，输出驻波状态信息。

本发明第二实施例提供的驻波检测装置由于采用了低通滤波器，因此提高了检测的稳定性；另外，由于采用了衰减器，因此能使正向耦合信号和反向耦合信号落入对数线性检波器的最佳检测范围。

请参阅图3，本发明实施例提供的驻波检测方法包括以下步骤：

S11、控制射频开关轮流将正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至带通滤波器中；

S12、接收对数线性检波器输出的与正向信号功率和反向信号功率成线性关系的直流信号，将所述直流信号进行采样并转换为数字信号；

S13、获取正向信号功率和反向信号功率采样的最大值；

S14、根据所述正向信号功率和反向信号功率采样的最大值计算出驻波比，输出驻波状态信息。

请参阅图4，本发明实施例提供的驻波检测软件的流程如下：

S211、初始化变量，具体包括如下：

将用于记录正向信号功率采样的最大值的VPowerFWDmax的初始值设为0；

将用于记录反向信号功率采样的最大值的VPowerREVmax的初始值设为0；

将用于记录正向采样有效值的VPowerFWD_count的初始值设为0；

将用于记录循环次数的i的初始值设为0；

S212、判断i是否大于或等于CSampling，若是，则直接执行步骤S224，否则执行步骤S213；CSampling是根据不同通信制式及配置预设的总采样循环次数，该CSampling的值要能保证整个采样周期包含3个以上完整的物理帧结构并为提取正、反向信号功率采样最大值提供足够多的样本；

S213、单片机输出控制信号，控制射频开关使正向耦合信号导通；

S214、对对数线性检波器的输出进行采样，并将当前正向信号功率采样值记录为VPowerFWD；

S215、判断VPowerFWD是否大于VPowerFWDmax，如果是，则执行步骤S216，否则，直接执行步骤S217；

S216、用VPowerFWD值替换现有VPowerFWDmax值；

S217、单片机输出控制信号，控制射频开关使反向耦合信号导通；

S218、对对数线性检波器的输出进行采样，并将当前反向信号功率采样值记录为VPowerREV；

S219、判断VPowerREV是否大于VPowerREVmax，如果是，则执行步骤S220，否则，直接执行步骤S221；

S220、用VPowerREV值替换现有VPowerREVmax值；

S221、判断VPowerFWD是否大于CPowerFWD_ON，如果是，则执行步骤S222，否则直接执行步骤S223，CPowerFWD_ON表示正向信号功率门限值，凡正向采样信号大于该门限值，则认为入射信号存在，采样有效，反之无效；

S222、将VPowerFWD_count计数加一；VPowerFWD_count表示正向信号功率判断有效采样计数，返回步骤S212；

S223、计数不变，返回步骤S212；

S224、判断VPowerFWD_count是否大于CPowerFWD_Vrtual_Count，如果是，则执行步骤S225，否则直接执行步骤S227；

S225、确认入射信号存在，VPowerFWDmax和VPowerREVmax有效；

S226、根据VPowerFWDmax和VPowerREVmax求得驻波比，输出驻波状态信息，结束流程；

S227、确认无入射信号，结束流程。

当然，本发明实施例提供的驻波检测软件的流程中的步骤S213至S216也可以在步骤S220和步骤S221之间。

从上述软件流程可知，整个过程无需庞大的存储资源来进行数据采样的记录，采样周期结束后，基本可以实现实时驻波状态输出，在实际应用中，具有极高的处理效率和处理精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种驻波检测装置，其特征在于，包括二定向耦合器、射频开关、带通滤波器、对数线性检波器和单片机，其中，

所述二定向耦合器分别用于获得正向耦合信号和反向耦合信号；

所述射频开关用于在所述单片机的控制下轮流将所述正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至所述带通滤波器中；

所述带通滤波器用于将在发射通带外的正向耦合信号和反向耦合信号滤除，并输出发射通带内的正向耦合信号和反向耦合信号；

所述对数线性检波器用于将所述带通滤波器输出的正向耦合信号和反向耦合信号转换为分别与正向信号功率和反向信号功率成线性关系的直流信号；

所述单片机用于控制所述射频开关轮流将所述正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至所述带通滤波器中，还用于接收所述对数线性检波器输出的直流信号，将所述直流信号进行采样并转换为数字信号，获取正向信号功率和反向信号功率采样的最大值，计算出驻波比，输出驻波状态信息。

2.如权利要求1所述的驻波检测装置，其特征在于，还包括：

衰减器，用于调整所述二定向耦合器获得的正向耦合信号和反向耦合信号的功率，使其落入所述对数线性检波器的最佳检测范围。

3.如权利要求1或2所述的驻波检测装置，其特征在于，还包括：

低通滤波器，用于滤除所述对数线性检波器输出的直流信号中的高频噪声；

所述单片机接收的对数线性检波器输出的直流信号是经所述低通滤波器滤除了高频噪声的直流信号。

4.一种驻波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、控制射频开关轮流将正向耦合信号和反向耦合信号切换输入至带通滤波器中；

B、接收对数线性检波器输出的与正向信号功率和反向信号功率成线性关系的直流信号，将所述直流信号进行采样并转换为数字信号；

C、获取正向信号功率和反向信号功率采样的最大值；

D、根据所述正向信号功率和反向信号功率采样的最大值计算出驻波比，输出驻波状态信息。

5.如权利要求4所述的驻波检测方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括以下步骤：

A1、初始化变量；具体是：

将用于记录正向信号功率采样的最大值的VPowerFWDmax的初始值设为0；

将用于记录反向信号功率采样的最大值的VPowerREVmax的初始值设为0；

将用于记录正向采样有效值的VPowerFWD_count的初始值设为0；

将用于记录循环次数的i的初始值设为0；

A2、判断用于记录循环次数的i是否大于或等于总采样循环次数CSampling，若是，则直接执行步骤D，否则执行步骤A。

6.如权利要求5所述的驻波检测方法，其特征在于，在所述步骤A中，当射频开关将正向耦合信号输入至带通滤波器中时，则所述步骤B和C具体包括以下步骤：

B11、对对数线性检波器的输出进行采样，并将当前正向信号功率采样值记录为VPowerFWD；

B12、判断VPowerFWD是否大于VPowerFWDmax，如果是，则执行步骤B13；

B13、用VPowerFWD值替换现有VPowerFWDmax值。

7.如权利要求5所述的驻波检测方法，其特征在于，在所述步骤A中，当射频开关将反向耦合信号输入至带通滤波器中时，则所述步骤B和C具体包括以下步骤：

B21、对对数线性检波器的输出进行采样，并将当前反向信号功率采样值记录为VPowerREV；

B22、判断VPowerREV是否大于VPowerREVmax，如果是，则执行步骤B23；

B23、用VPowerREV值替换现有VPowerREVmax值。

8.如权利要求6或7所述的驻波检测方法，其特征在于，所述步骤D之前还包括以下步骤：

D10、判断VPowerFWD是否大于CPowerFWD_ON，如果是，则执行步骤D11，否则直接执行步骤D12，CPowerFWD_ON表示正向信号功率门限值；

D11、将VPowerFWD_count计数加一；VPowerFWD_count表示正向信号功率判断有效采样计数，返回步骤A2；

D12、计数不变，返回步骤A2。

9.如权利要求8所述的驻波检测方法，其特征在于，所述步骤D具体包括以下步骤：

D1、判断VPowerFWD_count是否大于CPowerFWD_Virtual_Count，如果是，则执行步骤D2，否则直接执行步骤D4；

D2、确认入射信号存在，VPowerFWDmax和VPowerREVmax有效；

D3、根据VPowerFWDmax和VPowerREVmax求得驻波比，输出驻波状态信息，结束流程；

D4、确认无入射信号，结束流程。

10.如权利要求5所述的驻波检测方法，其特征在于，所述CSampling是根据不同通信制式及配置预设的总采样循环次数。