CN101900763B

CN101900763B - 一种恒定驻波比监测方法

Info

Publication number: CN101900763B
Application number: CN2010102345287A
Authority: CN
Inventors: 李小华
Original assignee: Sichuan Jiuzhou Electric Group Co Ltd
Current assignee: Sichuan Jiuzhou Electric Group Co Ltd
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: CN101900763A

Abstract

本发明公开了一种恒定驻波比监测方法，属于射频电路驻波比监测领域。该恒定驻波比监测方法主要是对射频电路的驻波比超过门限值时进行告警，而不必测量其定量值，所以在该方法中将正向耦合信号相对反向耦合信号多衰减某一确定值后，通过检波器比较耦合输出信号的相对大小。其中衰减值L ₀与告警门限值VSWR₀之间的关系是：L ₀(dB)=-20×lg[(VSWR₀-1)／(VSWR₀+1)]，并且将衰减后的正向耦合信号和反向耦合信号分别通过对称设计的检波器1和检波器2，其中这两个检波器都可以不具有线性检波特性。通过本发明，能够对射频电路在不同温度、不同输出功率和不同工作频率下驻波比恶化的情况进行监测，并且在驻波比超过设定值时进行告警。

Description

一种恒定驻波比监测方法

技术领域

本发明涉及驻波比的监测技术，尤其是一种恒定驻波比监测方法。

背景技术

在射频电路中，为了监控电路中射频信号的正常传输和放大，工程上常要求电路的驻波比不能超过设定值。如果超过设定值一定范围，需要能及时告警，以达到对电路状态的监控。

现有的驻波检测电路常需要把正向耦合和反向耦合的射频信号,经过对数线性检波器后转化为低频信号，再通过AD变换后，供单片机或FPGA等数字电路处理，同时通过实验数据建立驻波比的对应表。系统涉及较多元器件，工程上也常常不需要驻波比的定量值，只要求不超过一定的驻波比。

另外，现有驻波检测电路常需要使用线性检波电路，目前用集成电路实现线性检波的最大输入功率一般不大于10dBm，在大功率电路中，最大输入功率小的检波器容易受到大信号的电磁干扰，这影响了驻波检测电路的实用性。

再次，射频系统一般需要工作在不同温度和一定频率范围内，同时可能需要功率程控，这要求驻波监测电路能在不同温度，不同输出功率和宽频带内准确告警。

发明内容

本发明的目的是提供一种恒定驻波比监测方法，能够在不同温度、宽频带和不同输出功率下对射频电路驻波比的恶化情况进行监测，并且在驻波比超过设定值时进行告警。

本发明采用的技术方案是如下所述：该恒定驻波比监测方法包含以下步骤：a、将射频信号传输至定向耦合器，分别从其正向耦合输出端和反向耦合输出端输出正向传输耦合信号和反向传输耦合信号；

b、根据驻波比告警门限值VSWR₀，将正向传输耦合信号通过衰减器进行衰减，而后传输到第一检波器，并且将反向传输耦合信号传输到第二检波器，分别输出第一检波信号和第二检波信号，其中衰减器的衰减值L ₀由驻波比告警门限值VSWR₀确定，两者之间的关系是L ₀(dB)=-20×lg[(VSWR₀-1)／(VSWR₀+1)]；

c、将第一检波信号和第二检波信号分别传送给差动放大器的同相端和反相端，输出正电平或者负电平；

d、将差动放大器输出的电平传送至第一检测端口来监测驻波比的恶化情况，并且还传送至电压比较器的同相端，再将电压比较器的输出信号发送给第二检测端口。

步骤b中第一检波器和第二检波器按对称设计，可以采用有源偏置检波二极管以提高最大输入功率和动态范围。

步骤c中第一检波信号为负电平，第二检波信号也为负电平，其中：

在驻波比小于告警门限值时，第一检波信号的电平小于第二检波信号的电平，差动放大器输出负电平；

在驻波比接近告警门限值时，第一检波信号的电平与第二检波信号电平的差值通过差动放大器予以放大，以减小门限判决的模糊区；

在驻波比超过告警门限值时，第一检波信号的电平大于第二检波信号的电平，差动放大器输出正电平。

步骤d中当差动放大器输出正电平，且正电平大于门限电压电路所提供的门限电压值时，电压比较器输出高电平，根据高电平，第二检测端口输出告警信号；其中电压比较器的反相端与门限电压电路相连，其中门限电压电路包含串联的二极管和电阻，电压比较器的反相端与接地的二极管的阳极相连，并且连接有供电电压的电阻也与二极管的阳极相连。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、采用衰减器将正向耦合信号相对反向耦合信号多衰减某一个确定值后分别送入检波器，把以往对正向与反向耦合信号检波信号差值大小的测量转化为对正向与反向耦合检波信号相对大小的判断，其中衰减器的衰减值L ₀与驻波比告警门限值VSWR₀之间关系是L ₀(dB)=-20×lg[(VSWR₀-1)／(VSWR₀+1)]；

2、检波器只需要满足对称设计并且能在一定的动态范围和频带内工作，不要求具有良好的线性检波特性、温度稳定性或带内平坦度，使其在不同工作温度、不同频率和不同输出功率下都能够对驻波比进行告警，而且检波器可以采用有源偏置二极管来实现，由此可以扩大检波器的工作动态范围；

3、与电压比较器的反相端相连接的门限电压电路采用串联分压的二极管和电阻实现稳压，这样可以克服温度变化和供电电源变化引起判决门限的改变，也就是能够提供恒定的电压。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是恒定驻波比监测方法的原理图；

图2是根据本发明的一个实施例，采用该恒定驻波比监测方法的装置的电路图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

在现有技术中，已经存在对驻波比监测的装置，其原理图如图1所示。但是现有驻波比监测装置中，只有在射频信号输出的正向传输耦合信号过大时才采用衰减器，用来将信号衰减到一定的范围内，使得检波器在该范围中能够正常工作即可；在获得驻波比的定量值过程中检波器常采用对数线性放大器，其在输出功率较大的情况下容易饱和失真。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，射频信号通过定向耦合器分别从正向耦合输出端和反向耦合输出端输出正向传输耦合信号和反向传输耦合信号。定向耦合器的正向耦合输出端和反向耦合输出端分别与衰减器和检波器2的输入端相连接，衰减器的输出端与检波器1的输入端相连接，检波器1和检波器2的输出端分别与差动放大器的同相端和反相端相连接，差动放大器的输出端与电压比较器的同相端相连接并且还作为检测端口1，用于监测驻波比的恶化情况。电压比较器的反相端与门限电压电路相连接，其中门限电压电路可以由串联二极管和电阻构成，电压比较器的输出端作为检测端口2，用于对驻波比超过设定值时进行告警。

在驻波比监测过程中，首先从射频电路中通过定向耦合器得到正向传输耦合信号和反向传输耦合信号。该定向耦合器要求具有高定向性和低插损的特点，并且耦合度根据最大输出功率和检波器最大输入功率来决定。以采用30dB耦合度，20dB定向度的L波段耦合器，驻波比为3时告警为例。根据衰减器中衰减值L₀与驻波比告警门限值VSWR₀之间的关系式：L₀(dB)=-20×lg[(VSWR₀-1)／(VSWR₀+1)]，在定向耦合器的正向耦合输出端接入6dB的衰减器，正向传输耦合信号经衰减器衰减后传输到检波器1，而在反向耦合输出端，直接将反向传输耦合信号传输到检波器2。

从检波器1和检波器2输出的检波信号分别送入差动放大器的同相端和反相端，检波器1和检波器2输出的信号都为负电平，当电路中驻波比较小时，检波器1输出的电平小于检波器2输出的电平，差动放大器输出负电平。

当电路中驻波比接近告警门限时，检波器1和2输出的信号电平相当，差动放大器用于放大二者的差异，减小门限判决的模糊区。

当电路中驻波比超过告警门限后，检波器1 输出的电平大于检波器2输出的电平，差动放大器输出正电平。当差动放大器输出的正电平大于设定电压值时，电压比较器输出TTL高电平，从检测端口2输出告警信号。根据检测端口1得到的差动放大器输出信号电平，可定性判断驻波比相对设定门限值的恶化程度。

根据本发明的一个实施例，该恒定驻波比监测装置的一种电路图如图2所示。R1、R2和R3构成衰减器，射频衰减器很容易在不同温度、不同频率和不同功率下对射频信号稳定地衰减。根据需要监测的驻波比改变它们的阻抗值即可实现对不同驻波比门限的告警。

检波器1和检波器2只需要满足对称设计同时具有一定的工作带宽和动态范围，不要求具有线性检波特性、温度稳定性或带内平坦度，使得不同工作温度和不同输出功率下，驻波比接近门限值时检波器1和检波器2的输出电平相当，超过门限值后都能准确告警。另外，检波器1和检波器2中D1和D2为同型号检波二极管，R6和R7为该二极管提供有源偏置，从而扩大了检波器的工作动态范围。R8、R9、R10和R11作为差动放大器的外接电阻，实现对差分信号的线性放大。

门限电压电路中二极管D3与电阻R14串联稳压得到反相端比较电平(也就是门限电压)，这样可克服温度变化和供电电压变化引起判决门限的改变，也就是提供了恒定的比较电平。本发明选用AD8611作为电压比较器，其他功能类似的集成电路也可选用。

从检测端口1可作为人工检测端口，也可以送至下一级控制电路中，定性描述驻波比相对于门限值恶化的程度。从检测端口2可得到驻波比超过门限值的准确告警信号，从应用本发明制作的驻波比为3的监测电路看，可以在-40～+60℃温度范围内，在L波段输出功率从1瓦到1千瓦范围内，实现驻波告警功能。当驻波比大于3.5时，即可在检测端口2输出TTL告警信号，可以满足工程上的需要。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种恒定驻波比监测方法，其特征在于，包含以下步骤：

a、将射频信号传输至定向耦合器，分别从其正向耦合输出端和反向耦合输出端输出正向传输耦合信号和反向传输耦合信号；

b、根据驻波比告警门限值VSWR₀，将所述正向传输耦合信号通过衰减器进行衰减，而后传输到第一检波器输出第一检波信号，并且将所述反向传输耦合信号传输到第二检波器输出第二检波信号，其中所述衰减器的衰减值L ₀由驻波比告警门限值VSWR₀确定，两者之间的关系是L ₀(dB)=-20×lg[(VSWR₀-1)／(VSWR₀+1)]；

c、将所述第一检波信号和所述第二检波信号分别传送给差动放大器的同相端和反相端，输出反映二者电平差异的正电平或者负电平；所述第一检波信号和所述第二检波信号都为负电平，其中：

在驻波比小于告警门限值时，所述第一检波信号的电平小于所述第二检波信号的电平，所述差动放大器输出负电平；

在驻波比接近告警门限值时，所述第一检波信号的电平与所述第二检波信号的电平差值通过所述差动放大器予以放大，以减小门限判决的模糊区；

在驻波比超过告警门限值时，所述第一检波信号的电平大于所述第二检波信号的电平，所述差动放大器输出正电平；

d、将所述差动放大器输出的电平传送至第一检测端口来监测驻波比的恶化情况，并且还传送至电压比较器的同相端，再将所述电压比较器的输出信号发送给第二检测端口。

2.如权利要求1所述的恒定驻波比监测方法，其特征在于，步骤b中所述第一检波器和所述第二检波器按对称设计。

3.如权利要求2所述的恒定驻波比监测方法，其特征在于，步骤b中所述第一检波器和所述第二检波器采用有源偏置检波二极管。

4.如权利要求1所述的恒定驻波比监测方法，其特征在于，步骤d中所述电压比较器的反相端与门限电压电路相连，其中所述门限电压电路包含串联的二极管和电阻，所述电压比较器的反相端与接地的所述二极管的阳极相连，并且连接有供电电压的所述电阻也与所述二极管的阳极相连。

5.如权利要求4所述的恒定驻波比监测方法，其特征在于，步骤d中在所述差动放大器输出正电平，且所述正电平大于所述门限电压电路所提供的门限电压值时，所述电压比较器输出高电平，根据所述高电平，所述第二检测端口输出告警信号。