CN101285858B

CN101285858B - 基于uhf频段的射频驻波、功率简易检测装置

Info

Publication number: CN101285858B
Application number: CN2008100697693A
Authority: CN
Inventors: 陈炳良
Original assignee: CHONGQING ELANE DIGITAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHONGQING ELANE DIGITAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2028-05-29
Also published as: CN101285858A

Abstract

本发明公开了一种基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，包括信号采集装置和信号处理电路，所述信号采集装置包括一定向耦合器，所述信号处理电路包括2条相同的信号处理通道，每条信号处理通道具体包括前置放大器、平方律补偿放大器、测量转换开关和线性/对数放大器，信号处理电路还包括2个定标处理模块；本发明结构简单，成本低廉，同时能实现一机多用，一台装置便能实现UHF频段的发射源功率测量、反射功率测量、负载驻波测量、发射源静态驻波测量、射频电缆或射频接头衰减等的测量，满足RFID工程的需要。

Description

基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种适用于UHF频段RFID工程的射频识别驻波、功率简易检测装置。

背景技术

UHF频段是指频率范围在860-960MHz的超高频段；目前对射频辐射功率(EIRP)的测量，通常采用频谱分析仪实现，而对射频电缆、天线及负载的驻波和损耗的测量，通常采用网络分析仪实现。上述仪器体积大而质量重，不便于携带和操作，价格也很昂贵(一台工作在UHF频段的频谱分析仪少则五万元，多则数十万元，而一台网络分析仪价格通常也在五万元左右)，而在RFID工程的施工和维护中，对检测仪器的移动性要求很高，上述设备不适合于RFID工程需要。

如公开号为CN101082643A的中国发明专利申请公布说明书《一种驻波功率监测计及方法》，公开了“射频检波模块将射频的信号转换为模拟电平信号再输入单片机，单片机通过对正向、反向检波出来信号进行采样、转换、处理，获得输入功率和反射功率，从而计算出驻波比”，又如公开号为CN101141805A的中国发明专利申请公布说明书《射频信号产生及射频功率检测装置以及功率检测方法》、公开号为101132240A的中国发明专利申请公布说明书《一种驻波检测装置及方法》，上述现有的检测装置，都采用单片机或CPU对信号进行处理，其结构都比较复杂，设备的体积和成本难以控制，同时上述检测装置功能均比较单一，仅能测试出驻波比，而RFID工程中需进行发射源功率测量、负载反射功率测量、天线接收功率、负载驻波测量、发射源静态驻波测量、射频电缆和接头衰减等的测量，现有的测量设备不能满足RFID工程应用的需求。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，能进行RFID工程中UHF频段的发射源功率测量、反射功率测量、负载驻波测量、发射源静态驻波测量、射频电缆和接头衰减等的测量。

本发明的目的是这样实现的一种基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，包括由A/D转换器和显示板组成的显示模块，还包括信号采集装置和信号处理电路，其中，

所述信号采集装置包括一定向耦合器，所述定向耦合器具有输入端、负载端和定向耦合输出端，输入端接收UHF载波信号，定向耦合后由定向耦合输出端输出到信号处理电路；输入端载波信号与负载端直接耦合，负载端反射回的信号经定向耦合输出端输出到信号处理电路；

所述信号处理电路包括2条相同的信号处理通道，每条信号处理通道具体包括：

前置放大器，接收定向耦合器输出的信号，并对信号进行整形、放大；

平方律补偿放大器，接收经前置放大器整形、放大后的信号进行平方律线性补偿、放大；

测量转换开关，具有W和dBm两个输出端，测量转换开关接收平方律补偿放大器输出的信号；以及

线性/对数放大器，与测量转换开关的dBm连接，对经过高精度整修的线性功率信号进行W/dBm功率转换；

所述信号处理电路还包括2个定标处理模块，第一定标处理模块接收两信号处理通道测量转换开关W端输出的信号，第二定标处理模块接收两信号处理通道线性/对数放大器输出的信号，定标处理模块对接收的信号进行定标处理后输出到显示模块。

进一步，所述显示模块包括W显示模块和dBm显示模块，W显示模块接收第一定标处理模块输出的信号并进行显示，dBm显示模块接收第二定标处理模块输出的信号并进行显示；

进一步，所述定向耦合器具有2个定向耦合输出端，2个定向耦合输出端分别与一个信号处理通道路连接；

进一步，所述信号处理通道通过衰减器和检波器与所述定向耦合器定向耦合输出端连接；

进一步，所述衰减器为UHF频段同轴固定衰减器，其工作频率为850MHz-970MHz，驻波为1.20，衰减值为12dB，阻抗为50Ω；

进一步，所述检波器为UHF频段功率检波器，其工作频率为850MHz-970MHz，频率响应为±0.5dB，电压灵敏度为0.4mv/uw，入口驻波为≤1.30，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为3-5KΩ；

进一步，所述衰减器和检波器固定封装为一体；

进一步，所述定向耦合器工作频率为850MHz-970MHz，分配损耗≤0.2dB，端口方向性≥27dB，耦合度偏差为±0.5dB，特征阻抗为50Ω，驻波比≤1.25，功率容量≥100W；

进一步，所述定向耦合器的负载端连接负载；

进一步，所述负载为射频电缆及天线，或者50Ω/5W匹配负载。

本发明的基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，没有采用单片机等运算/控制器处理数据，而是使用线性/对数放大器对信号进行W/dBm功率转换后经A/D转换和定标输出到显示器，结构更简单，成本更低廉，同时能实现一机多用，一台装置便能实现UHF频段的发射源功率测量、反射功率测量、负载驻波测量、发射源静态驻波测量、射频电缆或射频接头衰减等的测量，满足RFID工程的需要，成本也仅需2000元左右。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1示出了本发明结构示意图；

图2示出了本发明信号处理电路及显示模块部分的原理框图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

参见图1，作为优选实施例的基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，包括作为信号采集装置的定向耦合器，定向耦合器型号为定制开发的ELD-C850970-20，该定向耦合器具有1个输入端1、1个负载端4和2个定向耦合输出端，分别为源端定向耦合输出端2和反射定向输出端3；信号处理电路包括2条信号处理通道，定向耦合器的2个定向耦合输出端各通过1只由衰减器6和检波器7固定封装成一体的装置连接到1条信号处理通道，其中衰减器6为定制开发的ELD3751同轴固定衰减器，检波器7为定制开发的ELD1036E功率检波器；

参见图2(信号处理通道的具体结构在图2中)，2条信号处理通道分别为源信号处理通道和反射信号处理通道，分别与源端定向耦合输出端2和反射定向输出端3通过衰减器6和检波器7连接，两通道结构相同，各包括一前置放大器、平方律补偿放大器、测量转换开关和线性/对数放大器，其中，前置放大器用于接收经衰减器定比(12dB)衰减和检波器检波的信号，并对信号进行放大、整形，前置放大器的输出端连接平方律补偿放大器的输入端，平方律补偿放大器对信号进行高精度线性修整后输出到测量转换开关91、92；测量转换开关具有W和dBm两个输出端，可由操作人员根据需要手动进行切换；dBm输出端与线性/对数放大器连接，线性/对数放大器对经过高精度整修的线性功率信号进行W/dBm功率转换并输出到显示模块；所述信号处理电路还包括2个定标处理模块，第一定标处理模块接收两信号处理通道测量转换开关W端输出的信号，第二定标处理模块接收两信号处理通道线性/对数放大器输出的信号，定标处理模块对接收的信号进行定标处理后输出到显示模块。所述显示模块包括W显示模块和dBm显示模块，分别用于显示W功率与dBm功率，两显示模块分别包括一A/D转换器和一LED显示板，W显示模块接收第一定标处理模块输出的信号，进行A/D转换后输出到LED显示板，dBm显示模块接收第二定标处理模块输出的信号，进行A/D转换后输出到LED显示板。

所述定向耦合器具有如下技术指标：

(1)工作频率：850MHz-970MHz；

(2)分配损耗≤0.2dB；

(3)端口方向性≥27dB；

(4)耦合度偏差±0.5dB；

(5)特征阻抗：50欧姆；

(6)驻波比≤1.25；

(7)功率容量≥100W；

(8)接头形式：N-F；

(9)工作温度：-25℃-+65℃。

所述同轴固定衰减器具有如下主要技术参数：

(1)工作频率：850MHz-970MHz；

(2)驻波：1.20；

(3)衰减值：12dB；

(4)精度：±0.5dB；

(5)阻抗：50Ω；

(6)承受功率：2W；

(7)接头类型：N，BNC；

所述功率检波器具有如下主要技术参数：

(1)工作频率：850MHz-970MHz；

(2)频率响应：±0.5dB；

(3)电压灵敏度：0.4mv/uw；

(4)入口驻波：≤1.30；

(5)输入阻抗：50Ω；

(6)输出阻抗：3-5KΩ；

本实施例装置射频驻波、功率简易检测装置的主要工作参数如下：

频率工作范围：850MHz-970MHz；

测量功率范围：0.02W-2W(3dBm-33dBm)；

功率测量准确度：优于±2dB；

功率读取方式：以W或dBm读出，显示分辨率为：0.01W或0.1dBm；

驻波测量值：由读取发、反射功率计算后查表获得，参见附表；

电源Ac220V±10％，48-52Hz；

工作环境温度：0-45℃；

外形尺寸：长x宽x高＝265x 250x 90(mm)；

重量：约2kg；

本发明的UHF频段射频驻波、功率简易检测装置测量发射源功率的方法：将发射源(UHF频段读写器)连接在定向耦合器的输入端1，射频馈线电缆5及天线8连接在定向耦合器的负载端2，也可用50Ω/5W匹配负载替代射频馈线电缆5及天线8，将发射源工作在定频载波等幅波状态，开功放时读写器发射UHF载波信号进入定向耦合器的输入端1，直接耦合到负载端2输出，并同时由源端定向耦合输出端3输出，输出信号与输入端信号成比例，经衰减器6定比衰减和检波器7检波后，送源信号处理通道前置放大器放大、整形，平方律补偿电路高精度修整放大后，一路经测量转换开关置于W端，直接送A/D转换、标定后由W显示板显示发射源(读写器输出功率)功率；另一路经测量转换开关置于dBm端，送线性/对数处理器进行W/dBm功率转换后，再送A/D转换、标定，然后送dBm显示板显示。

本发明的UHF频段射频驻波、功率简易检测装置测量负载、射频电缆驻波的方法：将射频馈线电缆5或天线8(负载)接于定向耦合器负载端2，射频馈线电缆另一端接50Ω/5W匹配负载，经负载端反射回来的信号由反射定向耦合输出端4输出，输出信号与负载端2信号成比例，经衰减器定比衰减和检波器检波后，送反射信号处理通道前置放大器放大、包括整形，再经平方律补偿电路高精度修整放大后，一路经测量转换开关置于W端，直接送A/D转换、标定后由W显示板显示反射功率(单位为瓦)；另一路经测量转换开关置于dBm端，送线性/对数处理器进行W/dBm功率转换后，再送A/D转换、标定，然后送dBm显示板显示反射功率(单位为dBm)。

由获取的发射功率Pi(dBm)和反射功率Pr(dBm)计算出反射损耗(RL＝Pi-Pr)。

计算反射损耗RL查表即可获取反射系数或驻波(VSWR)。(见附表)

本发明的UHF频段射频驻波、功率简易检测装置测量发射源(UHF频段读写器)静态驻波的方法：将发射源处于非发射状态(即静态)，将发射源输出端作为被测量的负载接于定向耦合器负载端，按负载驻波测量方法，测得源功率Pi和反射功率Pr，通过计算和查表获得发射源(UHF频段读写器)的反射损耗、反射系数和驻波。(见附表)

本发明的UHF频段射频驻波、功率简易检测装置测量射频电缆或射频接头衰减的方法：首先测出发射源的功率Pi_-1，然后断电后将待测射频电缆(工作频率F≤970MHz)接于发射源输出与定向耦合器输入端之间，保持原发射状态(包括：功率、频率等状态)不变，测发射源的输出功率Pi_-2，由(Pi_-1-Pi_-2)即可求得待测射频电缆在该频率下的衰减(dB)。

附表：反射损耗(RL)、反射系数(r)、驻波系数(SWR)互换表

序号反射损耗RL(dB)反射系数r 驻波系数SWR

1 60 0.0010 1.0020

2 59 0.0011 1.0022

3 58 0.0013 1.0025

4 57 0.0014 1.0028

5 56 0.0016 1.0032

6 55 0.0018 1.0036

7 54 0.0020 1.0040

8 53 0.0022 1.0045

9 52 0.0025 1.0050

10 51 0.0028 1.0057

11 50 0.0032 1.0063

12 49 0.0035 1.0071

13 48 0.0040 1.0080

14 47 0.0045 1.0090

15 46 0.0050 1.0101

16 45 0.0056 1.0113

17 44 0.0063 1.0127

18 43 0.0071 1.0143

19 42 0.0079 1.0160

20 41 0.0089 1.0180

21 40 0.0100 1.0202

22 39 0.0112 1.0227

23 38 0.0126 1.0255

24 37 0.0141 1.0287

25 36 0.0158 1.0322

26 35 0.0178 1.0362

27 34 0.0200 1.0407

28 33 0.0224 1.0458

29 32 0.0251 1.0515

30 31 0.0282 1.0580

31 30 0.0316 1.0653

32 29 0.0355 1.0736

33 28 0.0398 1.0829

34 27 0.0447 1.0935

35 26 0.0501 1.1055

36 25 0.0562 1.1192

37 24 0.0631 1.1347

38 23 0.0708 1.1524

39 22 0.0794 1.1726

40 21 0.0891 1.1957

41 20 0.1000 1.2222

42 19 0.1122 1.2528

43 18 0.1259 1.2880

44 17 0.1413 1.3290

45 16 0.1585 1.3767

46 15 0.1778 1.4326

47 14 0.1995 1.4985

48 13 0.2239 1.5769

49 12 0.2512 1.6709

50 11 0.2818 1.7849

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，包括由A/D转换器和显示板组成的显示模块，其特征在于：还包括信号采集装置和信号处理电路，其中，

2.根据权利要求1的基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，其特征在于：所述显示模块包括W显示模块和dBm显示模块，W显示模块接收第一定标处理模块输出的信号并进行显示，dBm显示模块接收第二定标处理模块输出的信号并进行显示。

3.根据权利要求1的基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，其特征在于：所述定向耦合器具有2个定向耦合输出端，2个定向耦合输出端分别与一个信号处理通道连接。

4.根据权利要求1、2或3中任一项的基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，其特征在于：所述信号处理通道通过衰减器和检波器与所述定向耦合器定向耦合输出端连接。

5.根据权利要求4的基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，其特征在于：所述衰减器为UHF频段同轴固定衰减器，其工作频率为850MHz-970MHz，驻波为1.20，衰减值为12dB，阻抗为50Ω。

6.根据权利要求4的基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，其特征在于：所述检波器为UHF频段功率检波器，其工作频率为850MHz-970MHz，频率响应为±0.5dB，电压灵敏度为0.4mv/uw，入口驻波为≤1.30，输入阻抗为50Ω，输出阻抗为3-5KΩ。

7.根据权利要求4的基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，其特征在于：所述衰减器和检波器固定封装为一体。

8.根据权利要求1、2或3中任一项的基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，其特征在于：所述定向耦合器工作频率为850MHz-970MHz，分配损耗≤0.2dB，端口方向性≥27dB，耦合度偏差为±0.5dB，特征阻抗为50Ω，驻波比≤1.25，功率容量≥100W。

9.根据权利要求1的基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，其特征在于：所述定向耦合器的负载端连接负载。

10.根据权利要求9的基于UHF频段的射频驻波、功率简易检测装置，其特征在于：所述负载为射频电缆及天线，或者50Ω/5W匹配负载。