CN102128986A - 检测射频前端产品驻波比的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测射频前端产品驻波比的方法，其主要通过将射频前端产品的天线口依次与开路器、短路器、以及匹配负载连接计算出驻波检测时的方向性误差D、源失配误差Ms、频率响应误差T R ，然后再将天线口与失配负载连接计算出驻波比。本发明还公开了上述检测射频前端产品驻波比的方法所涉及到的装置。采用本发明对驻波比进行检测，能避免方向性误差D、源失配误差Ms、频率响应误差T R ，从而能减小驻波比的检测误差。

Description

检测射频前端产品驻波比的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信射频领域，具体是检测射频前端产品驻波比的方法及装置。
背景技术
现在的无线通讯射频前端产品中，功率放大器输出大功率射频信号连接到天线发射出去，为了能及时检测天线的失配情况和保护功率放大器，一般在天线口进行驻波检测。然而在驻波检测的过程中，由于耦合器的前反向功率的定向耦合器存在方向性误差D；驻波比检测时，从待测负载向源方向的等效源驻波比也不会完全等于1，这样，由待测负载反射的信号中有一部分信号会在待测负载和源之间来回反射，使驻波比的检测产生误差，即与反射有关的源失配误差MS；射频前端产品内部部件的频率响应特性会造成的频响误差，即由射频前端产品和检波电路内部的反射跟踪引起的反射路径的频率响应误差TR。由于以上三种误差的存在，势必影响传统驻波比检测的准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减小驻波比检测误差的检测射频前端产品驻波比的方法及装置。
本发明的目的主要通过以下技术方案实现：
检测射频前端产品驻波比的方法，包括以下步骤：
步骤1、将射频前端产品与信号源、幅相接收机连接，并控制信号源向射频前端产品输入信号；
步骤2、将射频前端产品的天线口分别与开路器、短路器、匹配负载连接，由幅相接收机检测出三种情况下的前向功率和反向功率，计算出相应的回波损耗检测值S11M1、S 11M2 、S 11M3 ，从而计算出方向性误差D、源失配误差Ms、频率响应误差T R ；
步骤3、将射频前端产品的天线口与失配负载连接，由幅相接收机检测出前向功率和反向功率，计算出相应的回波损耗检测值S 11M4 ，计算出回波损耗S11 ，再由S11计算出驻波比VSWR。
所述的步骤2、步骤3包括利用以下公式得到回波损耗检测植S 11M ：
S 11M =PB－PT，其中，PB为反向功率，PT为前向功率。
所述的步骤２包括利用以下公式得到方向性误差D、源失配误差Ms、频率响应误差T R ：
S11=（S11M－D）/(1+TR+S11MMS－DMS)，其中，S11M为回波损耗检测值，S11为回波损耗，天线口与开路器连接时S11=1，天线口与短路器连接时S11=-1，天线口与匹配负载连接时S11=0。
所述的步骤3包括利用以下公式得到回波损耗：
S11=（S11M－D）/(1+TR+S11MMS－DMS)，其中，S11M为回波损耗检测值，S11为回波损耗。
所述的步骤3包括利用以下公式得到驻波比VSWR：
VSWR= (1+10^(- S 11/20))/(1-10^(- S 11/20))，其中S11为回波损耗。
检测射频前端产品驻波比的装置，包括射频前端产品、信号源、校准工装以及幅相接收机；所述的射频前端产品包括功率放大器、与功率放大器连接的前向耦合器和环形器、以及与环形器连接的反向耦合器和天线口；所述功率放大器与信号源连接，所述的天线口与校准工装连接，所述的前向耦合器和反向耦合器均与幅相接收机连接。
所述的幅相接收机包括检波电路。
所述的天线口通过单刀四掷开关与校准工装连接。
所述的校准工装包括开路器、短路器、匹配负载、以及失配负载。
本发明具有以下优点和有益效果：本发明通过天线口依次与开路器、短路器以及匹配负载连接，并结合相应的公式计算出方向性误差D、源失配误差MS、以及频率响应误差TR，然后再将天线口与失配负载连接，并结合相应的公式来计算驻波比，这样方向性误差D、源失配误差MS、以及频率响应误差TR不会影响驻波比的检测，从而减小了驻波比的检测误差。
附图说明
图1为根据本发明的驻波比检测方法流程图；
图2为本发明的硬件连接结构示意图；
图3为本发明射频前端产品与校准工装的连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
如图1所示，采用本发明对驻波比进行检测包括三个步骤，首先，连接检测射频前端产品相关器件并向射频前端产品输入信号，即将射频产品与信号源、幅相接收机连接，并控制信号源向射频前端产品输入信号。其次，开路校准并计算回波损耗检测值S11M1、短路校准并计算回波损耗检测值S 11M2 、负载校准并计算回波损耗检测值S 11M3 ，并计算方向性误差D、源失配误差Ms、频率响应误差T R ，即将射频前端产品的天线口依次与开路器、短路器、匹配负载连接，即射频前端产品天线口通过开路/短路/负载三中校准模式，当然，天线口与开路器、短路器、匹配负载连接的顺序可以任意调换。再由幅相接收机检测出三种连接情况下的前向功率PB和反向功率PT，并由公式：
S 11M =PB－PT，其中，S 11M 为回波损耗检测值；（式1）
计算出相应的回波损耗检测值 S11M1、S 11M2 、S 11M3 ，再由矢量网络分析仪驻波比校准公式：
S11=（S11M－D）/(1+TR+S11MMS－DMS)，其中，S11M为回波损耗检测值，S11为回波损耗，D为方向性误差、Ms为源失配误差、TR为频率响应误差，天线口与开路器连接时S11=1，天线口与短路器连接时S11=-1，天线口与匹配负载连接时S11=0。（式2）
得到如下三个个等式：
S11M1＝D－（1+TR）/（1+MS）；（式3）
S11M2＝D－（1+TR）/（1+MS）；（式4）
S11M3＝D；                （式5）
由式3－5则可计算出误差因子D、Ms和TR。
再次，天线口与失配负载连接，并计算驻波比VSWR，即将射频前端产品的天线口与失配负载连接，由幅相接收机检测出前向功率PB和反向功率PT，由式1计算出相应的回波损耗检测值S 11M4 ，再由式2以及已求得的方向性误差D、源失配误差Ms、频率响应误差T R 计算出回波损耗S11，将回波损耗带入驻波比的理论公式：
VSWR= (1+10^(- S 11/20))/(1-10^(- S 11/20))，其中，VSWR为驻波比。（式6）
由式6则可求出驻波比VSWR。
本发明在计算驻波比时将方向性误差D、源失配误差Ms、频率响应误差T R 均计算在内，因此避免了这三种误差产生的影响，从而能减小驻波比的检测误差。
如图2及图3所示，上述检测射频前端产品驻波比的方法所涉及到的装置，包括射频前端产品，射频前端产品的功率放大器与信号源连接，信号源输入信号经过功率放大器放大后传给与功率放大器连接的前向耦合器和环形器，射频前端产品还包括与环形器连接的反向耦合器和天线口，射频前端产品内部件的连接主要通过微带线进行连接。天线口通过一个单刀四掷开关与校准工装连接，其中，校准工装包括开路器、短路器、匹配负载、以及失配负载，其内还设有电源、开关以供相应的部件工作。由于环形器具有对信号具有正向传输，反向隔离的功能，因此其能使经校准工装反射的信号只进入反向耦合器，而不进入前向耦合器。
本发明前向耦合器输出的前向耦合功率以及反向耦合器输出的反射耦合功率均输入到幅相接收机内，即幅相接收机应与前向耦合器及反向耦合器连接。幅相接收机内设有检波电路，检波电路既可采用模拟检测方式，即采用ADI的AD8362或二极管等检波电路来检测前向和反向功率，计算驻波比，也可采用数字检测方式，即将耦合出来的前向和反向功率下变频后，通过ADC采样。
如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims (9)

1.检测射频前端产品驻波比的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将射频前端产品与信号源、幅相接收机连接，并控制信号源向射频前端产品输入信号；
步骤2、将射频前端产品的天线口依次与开路器、短路器、匹配负载连接，由幅相接收机检测出三种情况下的前向功率和反向功率，计算出相应的回波损耗检测值S11M1、S 11M2 、S 11M3 ，从而计算出方向性误差D、源失配误差Ms、频率响应误差T R ；
步骤3、将射频前端产品的天线口与失配负载连接，由幅相接收机检测出前向功率和反向功率，计算出相应的回波损耗检测值S 11M4 ，计算出回波损耗S11 ，再由S11计算出驻波比VSWR。
2.根据权利要求1所述的射频前端产品驻波比的方法，其特征在于，所述的步骤2、步骤3包括利用以下公式得到回波损耗检测值S 11M ： 
S 11M =PB－PT，其中，PB为反向功率，PT为前向功率。
3.根据权利要求1或2所述的射频前端产品驻波比的方法，其特征在于，所述的步骤２包括利用以下公式得到方向性误差D、源失配误差Ms、频率响应误差T R ：
S11=（S11M－D）/(1+TR+S11MMS－DMS)，其中，S11M为回波损耗检测值，S11为回波损耗，天线口与开路器连接时S11=1，天线口与短路器连接时S11=-1，天线口与匹配负载连接时S11=0。
4.根据权利要求1所述的射频前端产品驻波比的方法，其特征在于，所述的步骤3包括利用以下公式得到回波损耗：
S11=（S11M－D）/(1+TR+S11MMS－DMS)，其中，S11M为回波损耗检测值，S11为回波损耗。
5.根据权利要求1、2或4所述的射频前端产品驻波比的方法，其特征在于，所述的步骤3包括利用以下公式得到驻波比VSWR：
VSWR= (1+10^(- S 11/20))/(1-10^(- S 11/20))，其中S11为回波损耗。
6.检测射频前端产品驻波比的装置，其特征在于，包括射频前端产品、信号源、校准工装以及幅相接收机；所述的射频前端产品包括功率放大器、与功率放大器连接的前向耦合器和环形器、以及与环形器连接的反向耦合器和天线口；所述功率放大器与信号源连接，所述的天线口与校准工装连接，所述的前向耦合器和反向耦合器均与幅相接收机连接。
7.根据权利要求6所述的检测射频前端产品驻波比的装置，其特征在于，所述的幅相接收机包括检波电路。
8.根据权利要求6所述的检测射频前端产品驻波比的装置，其特征在于，所述的天线口通过单刀四掷开关与校准工装连接。
9.根据权利要求6或8所述的检测射频前端产品驻波比的装置，其特征在于，所述的校准工装包括开路器、短路器、匹配负载、以及失配负载。
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