CN102420711A - 网络通信设备及其侦测负载异常的方法 - Google Patents

Abstract

一种网络通信设备，包括处理器、放大器、储存模块、匹配模块及侦测及控制模块。处理器产生及输出电子信号，经放大器放大及匹配模块匹配后，经匹配模块的传输路径输出至负载。侦测及控制模块连接匹配模块的耦合路径及储存模块，用于侦测耦合路径的输出信号及反射信号，计算安全系数，比较安全系数与储存模块的安全系数阈值表并产生控制信号，控制放大器。处理器根据控制信号判断负载是否异常，及若判断负载异常时，产生表示负载异常的信号。本发明还提供一种侦测负载异常的方法。上述网络通信设备计算安全系数并将其与阈值表比较，以判断负载是否异常，并在负载异常时，主动警示使用者，避免长时间不正常模式下操作而造成产品损坏。

Description

网络通信设备及其侦测负载异常的方法

技术领域

本发明涉及网络通信设备，特别涉及一种侦测负载异常的网络通信设备。

背景技术

为降低生产成本，网络通信产品的元器件皆已模块化。例如，以无线通信产品为例，其模块化的天线是组装到无线通信产品上的。若天线因组装错误或长期不正常使用而松脱，会有强信号发射回与天线相连的放大器，而此强反射信号容易造成放大器的损坏。

发明内容

有鉴于此，需提供一种网络通信设备，侦测网络通信设备的负载是否异常并警示。

此外，还需提供一种侦测负载异常的方法。

一种网络通信设备，包括处理器、放大器、储存模块、匹配模块及侦测及控制模块。所述处理器用于执行所述网络通信设备的工作任务，产生并输出电子信号。所述放大器用于放大所述处理器输出的电子信号。所述储存模块用于储存安全系数阈值表。所述匹配模块用于对所述放大后的电子信号进行匹配，并输出最佳信号至负载，其包括传输路径及耦合路径。所述传输路径连接所述放大器及所述负载，用于进行信号传输。所述侦测及控制模块连接所述匹配模块的耦合路径及所述储存模块，用于侦测所述耦合路径的输出信号及反射信号，计算安全系数，比较所述安全系数与所述安全系数阈值表并产生控制信号，以控制所述放大器。所述处理器根据所述控制信号判断所述负载是否异常，及若判断所述负载异常时，产生表示所述负载异常的信号。

优选地，所述安全系数阈值表包括安全系数最大值与最小值。

优选地，所述侦测及控制模块比较所述安全系数与所述安全系数最大值及最小值，及当所述安全系数大于所述安全系数最大值时，产生第一控制信号，并控制所述放大器关闭。

优选地，所述处理器根据所述第一控制信号判断所述负载处于第一负载异常状态，并产生表示所述负载异常的第一信号。

优选地，所述第一负载异常状态包括负载不能正常工作，放大器关闭。

优选地，所述侦测及控制模块比较所述安全系数与所述安全系数最大值及最小值，及当所述安全系数大于所述安全系数最小值并小于所述安全系数最大值时，产生第二控制信号。

优选地，所述处理器根据所述第二控制信号判断所述负载处于第二负载异常状态，并产生表示所述负载异常的第二信号。

优选地，所述第二负载异常状态包括负载能工作，但系统会减少寿命。

一种侦测负载异常的方法，包括产生并输出电子信号；放大所述电子信号；匹配模块对所述放大后的电子信号进行匹配，并经由所述匹配模块的传输路径输出最佳信号至负载；侦测所述匹配模块的耦合路径的输出信号及反射信号，并计算安全系数；比较所述安全系数与安全系数阈值表并产生控制信号，以控制放大器；根据所述控制信号判断所述负载是否异常；及若判断负载异常，产生表示所述负载异常的信号。

优选地，所述安全系数阈值表包括安全系数最大值与最小值。

优选地，比较所述安全系数与安全系数阈值表并产生控制信号，以控制所述放大器的步骤包括判断所述安全系数是否大于所述安全系数最大值；及当所述安全系数大于所述安全系数最大值时，产生第一控制信号，并控制所述放大器关闭。

优选地，根据所述控制信号判断所述负载是否异常；及若判断负载异常，产生表示所述负载异常的信号的步骤包括根据所述第一控制信号判断所述负载处于第一负载异常状态，并产生表示所述负载异常的第一信号。

优选地，所述第一负载异常状态包括负载不能正常工作，放大器关闭。

优选地，比较所述安全系数与安全系数阈值表并产生控制信号，以控制所述放大器的步骤包括当所述安全系数小于所述安全系数最大值时，判断所述安全系数是否大于所述安全系数最小值；及当所述安全系数大于所述安全系数最小值时，产生第二控制信号。

优选地，根据所述控制信号判断所述负载是否异常；及若判断负载异常，产生表示所述负载异常的信号的步骤包括根据所述第二控制信号判断所述负载处于第二负载异常状态，并产生表示所述负载异常的第二信号。

优选地，所述第二负载异常状态包括负载能工作，但系统会减少寿命。

上述网络通信设备及其侦测负载异常的方法计算安全系数并将其与阈值表比较，从而判断负载是否异常，并在负载异常时，主动警示以告知使用者，避免长时间不正常模式下操作而造成产品损坏。

附图说明

图1为本发明一实施方式中网络通信设备的示意图；

图2为本发明一实施方式中网络通信设备的匹配模块的等效匹配模型示意图；

图3为本发明第一实施方式中侦测负载异常的方法的流程图；及

图4为本发明第二实施方式中侦测负载异常的方法的流程图。

主要元件符号说明

网络通信设备                    10

处理器                          100

放大器                          110

匹配模块                        120

端口                            121、122、123、124

输入/输出信号                   V1+、V1-、V2+、V2-、V3+、

                                V3-、V4+、V4-

负载                            130

侦测及控制模块                  140

储存模块                        150

具体实施方式

图1为本发明一实施方式中网络通信设备10的示意图。在本实施方式中，网络通信设备10包括负载130，在上电运行时网络通信设备10可侦测负载130是否异常，从而进行保护及/或向使用者发出警告。在具体应用中，网络通信设备10可为无线通信设备，如无线接入点等，负载130则为天线，网络通信设备即无线接入点130侦测负载即天线130是否发生异常，如是否松脱，并采取相应的措施进行保护或警示。又譬如，网络通信设备10可为有线通信设备，如机顶盒等，负载130则相应为电视等显示设备。

如图1所示，网络通信设备10包括处理器100、放大器110、匹配模块120、侦测及控制模块140及储存模块150。处理器100用于执行网络通信设备10的工作任务，产生并输出电子信号。在本实施方式中，所述输出的电子信号为射频信号或视频、音频信号等。放大器110用于放大处理器100输出的电子信号。在本实施方式中，放大器110为多增益级的放大器，根据处理器100输出的电子信号的功率及负载130的状况，选择合适的增益对输出的电子信号进行放大。

匹配模块120用于对经放大器110放大后输出的电子信号进行匹配，以输出最佳信号至负载130。在本实施方式中，匹配模块120为四端口的匹配电路，其包括四个端口121、122、123、124。其中，端口121与放大器110的输出端相连，端口122与负载相连，端口123与端口121位于匹配模块120的同一侧，端口124与端口122位于匹配模块120的同一侧，且端口123与124均与侦测及控制模块140相连。在本实施方式中，端口121与端口122之间为传输路径，用于进行信号传输，端口123与124之间为耦合路径。

通常经由侦测输入端与负载阻抗来计算反射系数Γ，可得知负载130是否异常。然而，在网络通信设备10工作时，较难测得负载阻抗与输入端阻抗，因而本发明定义了安全系数K，下面将结合图2详细介绍其与反射系数的关系及推导过程。

图2为匹配模块120的等效匹配模型，其中，不匹配部分都拉到与之相连的放大器110、负载130及侦测及控制模块140中。放大器110放大后输出的电子信号输入至端口121，负载130的反射信号输入至端口122，这两个信号都会在耦合路径的端口123与124有散射或反射。在本实施方式中，定义端口121的输入信号为V1+，输出信号为V1-，端口122的输入信号为V2+，输出信号为V2-，端口123的输入信号为V3+，输出信号为V3-，端口124的输入信号为V4+，输出信号为V4-，则图2所示为四端口的匹配模块120的散射参数(Scatter)S矩阵如下，其中的S参数可利用模拟工具事先测好：

$\left(\begin{array}{c}V1-\\ V2-\\ V3-\\ V4-\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{S}_{11}{S}_{12}{S}_{13}{S}_{14}\\ S_{21}{S}_{22}{S}_{23}{S}_{24}\\ S_{31}{S}_{32}{S}_{33}{S}_{34}\\ S_{41}{S}_{42}{S}_{43}{S}_{44}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}V1+\\ V2+\\ V3+\\ V4+\end{array}\right)$

匹配模块120经匹配后，端口121至124自身的反射量极小可忽略，即S11、S₂₂、S₃₃及S₄₄近似为0。端口123与124几乎无输入，因而V3+与V4+也近似于0。此外，若此匹配为无损耗，则上述S参数矩阵为对称矩阵，即S_ij＝S_ji。因而，上述S参数矩阵可变换为：

$\left(\begin{array}{c}V1-\\ V2-\\ V3-\\ V4-\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}0S_{21}{S}_{31}{S}_{41}\\ S_{21}0S_{32}{S}_{42}\\ S_{31}{S}_{32}0S_{43}\\ S_{41}{S}_{42}{S}_{43}0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}V1+\\ V2+\\ 0\\ 0\end{array}\right)$

整理上述变化后的S参数矩阵可得下述关系式：

V1-＝(V2+)×S₂₁

V2-＝(V1+)×S₂₁

V3-＝(V1+)×S₃₁+(V2+)×S₃₂

V4-＝(V1+)×S₄₁+(V2+)×S₄₂

又因为V2+＝V2-×Γ，整理上述关系式可得：

V1-＝(V1+)×ΓS₂₁ ²

V3-＝(V1+)×(S₃₁+S₃₂×S₂₁×Γ)

V4-＝(V1+)×(S₄₁+S₄₂×S₂₁×Γ)

其中V3-定义为耦合路径的反射信号，V4-定义为耦合路径的输出信号。放大器110放大后输出的电子信号输入至端口121，负载130的反射信号输入至端口122，这两个信号都会在耦合路径的端口123与124有散射或反射，因而定义安全系数K来反映反射系数，从而反映负载130的状态，其中，K＝V3-/V4-＝(S₃₁+S₃₂×S₂₁×|Γ|)/(S₄₁+S₄₂×S₂₁×|Γ|)。

假设放大器110输出功率最大时，不会使放大器110损坏的最大反射信号为Vrmax，则Vrmax＝(V1-)max＝(V1+)max ×ΓmaxS₂₁ ²，因而，不会使放大器110损坏的反射系数|Γmax|＝|Vrmax/((V1+)max×S₂₁ ²)|≤1。此外，定义放大器110正常工作的反射系数为Γmin，其取决于系统误差值。因而，当网络通信设备10的实际反射系数|Γ|≥|Γmax|时，表示负载130异常，如负载130短路或断路，不能正常工作，负载130的反射信号会使放大器110立即损坏。当网络通信设备10的实际反射系数|Γmin|≤|Γ|＜|Γmax|时，负载130异常，能工作，但负载130的反射信号不会使放大器110立即损坏，但会使放大器110的使用寿命缩短，从而影响网络通信设备10的使用寿命。当网络通信设备10的实际反射系数|Γ|＜|Γmin|时，负载130正常，网络通信设备10正常工作。

因而，安全系数最大值Kmax＝(S₃₁+S₃₂×S₂₁×|Γmax|)/(S₄₁+S₄₂×S₂₁×|Γmax|)，安全系数最小值Kmin＝(S₃₁+S₃₂×S₂₁×|Γmin|)/(S₄₁+S₄₂×S₂₁×|Γmin|)。同样的，当网络通信设备10的实际安全系数K≥Kmax时，表示负载130异常而不能正常工作，且负载130的反射信号会使放大器110立即损坏。当网络通信设备10的实际安全系数Kmin≤K＜Kmax时，负载130异常但能工作，但负载130的反射信号不会使放大器110立即损坏，但会使放大器110的使用寿命缩短，从而影响网络通信设备10的使用寿命。当网络通信设备10的实际安全系数K＜Kmin时，负载130正常，网络通信设备10正常工作。

储存模块150用于储存安全系数阈值表。在本实施方式中，安全系数阈值表包括安全系数最大值Kmax与安全系数最小值Kmin。

侦测及控制模块140连接至匹配模块120的耦合路径及储存模块150，用于侦测所述耦合路径的输出信号V4-及反射信号V3-，并计算安全系数K。侦测及控制模块140经由耦合路径侦测并计算安全系数K，较易实现，且不会影响传输路径的信号传输质量。侦测及控制模块140还用于比较所述安全系数K与所述安全系数阈值表并产生控制信号，以控制放大器110。处理器100根据所述控制信号判断负载130是否异常，及若判断负载130异常时，产生表示负载130异常的信号。在本实施方式中，所述表示负载130异常的信号为显示信号或响铃信号。处理器100经由显示信号驱动显示屏幕显示负载异常或类似的内容，或驱动发光二极管点亮，或经由响铃信号驱动响铃装置响铃，以提示使用者。

在本实施方式中，侦测及控制模块140侦测耦合路径的输出信号V4-与反射信号V3-，并根据公式K＝V3-/V4-计算安全系数K，然后比较安全系数K与安全系数阈值表中的安全系数最大值Kmax与安全系数最小值Kmin。若安全系数K大于安全系数最大值Kmax，此时负载130异常不能正常工作且其反射信号会使放大器110损坏，因而侦测及控制模块140产生第一控制信号，并控制放大器110关闭，以保护放大器110。此时，处理器100根据第一控制信号判断负载130处于第一负载异常状态，产生表示负载130异常的第一信号，告知使用者。在本实施方式中，第一负载异常状态包括负载不能正常工作，放大器关闭。

若安全系数K大于安全系数最小值Kmin并小于安全系数最大值Kmax，负载130异常但能工作，但负载130的反射信号不会使放大器110立即损坏，但会使放大器110的使用寿命缩短，从而影响网络通信设备10的使用寿命。因而，侦测及控制模块140产生第二控制信号，但不会关闭放大器110。此时，处理器100根据第二控制信号判断负载130处于第二负载异常状态，并产生表示负载130异常的第二信号，告知使用者。在本实施方式中，第二负载异常状态包括负载能工作，但系统会减少寿命。

在本实施方式中，第一控制信号为逻辑高电平信号，第二控制信号为逻辑低电平信号。在本发明的另一实施方式中，第一控制信号为逻辑低电平信号，第二控制信号为逻辑高电平信号。表示负载130异常的第一信号与第二信号为不同的显示信号或响铃信号，其可使使用者知晓不同的负载异常状态。

若安全系数K小于安全系数最小值Kmin，此时负载130正常，网络通信设备10正常工作，侦测及控制模块140及处理器100均不会进行控制及/或显示。

图3为本发明一实施方式中侦测负载异常的方法的流程图。首先，在步骤S300，处理器100产生并输出电子信号。在本实施方式中，所述输出信号包括射频信号或视频信号或音频信号等。在步骤S302，放大器110放大处理器100输出的电子信号。在步骤S304，匹配模块120对放大后输出的电子信号进行阻抗匹配，并经由匹配模块120的传输路径输出最佳信号至负载130。在步骤S306，侦测及控制模块140侦测匹配模块120的耦合路径的输出信号V4-及反射信号V3-，并计算安全系数K。在步骤S308，侦测及控制模块140比较安全系数K与安全系数阈值表，并产生控制信号，以控制放大器110。在步骤S310，处理器100根据所述控制信号判断负载130是否异常，及若判断负载130异常，产生表示负载130异常的信号，以提示用户。

图4所示为本发明另一实施方式中侦测负载异常的方法的流程图。首先，在步骤S400，处理器100产生并输出电子信号。在本实施方式中，所述电子信号包括射频信号或视频信号或音频信号等。在步骤S402，放大器110放大处理器100输出的电子信号。在步骤S404，匹配模块120对放大后的电子信号进行阻抗匹配，并经由匹配模块120的传输路径输出最佳信号至负载130。在步骤S406，侦测及控制模块140侦测匹配模块120的耦合路径的输出信号V4-及反射信号V3-，并计算安全系数K。在步骤S408，侦测及控制模块140判断安全系数K是否大于储存模块150中的安全系数最大值Kmax。若安全系数K大于安全系数最大值Kmax，说明负载130异常不能正常工作且其反射信号会使放大器110损坏，则在步骤S410，侦测及控制模块140产生第一控制信号，以控制放大器110关闭。然后，在步骤S412，处理器100根据所述第一控制信号判断负载130处于第一负载异常状态，并产生表示负载130异常的第一信号。在本实施方式中，第一负载异常状态包括负载不能正常工作，放大器关闭。

若安全系数K小于安全系数最大值Kmax，则在步骤S414，侦测及控制模块140判断安全系数K是否大于储存模块150中的安全系数最小值Kmin。若安全系数K大于安全系数最小值Kmin，说明负载130异常但能工作，负载130的反射信号不会使放大器110立即损坏，但会使放大器110的使用寿命缩短，从而影响网络通信设备10的使用寿命，因而在步骤S416，侦测及控制模块140产生第二控制信号。在步骤S418，处理器根据第二控制信号判断负载130处于第二负载异常状态，并产生表示负载130异常的第二信号。在本实施方式中，第二负载异常状态包括负载能工作，但系统会减少寿命。

若安全系数K小于安全系数最小值Kmin，说明负载130正常，则在步骤S420，网络通信设备10正常工作。

本发明的网络通信设备10及其侦测负载异常的方法计算安全系数K并将其与阈值表比较，从而判断负载是否异常，并在负载异常时，主动警示以告知使用者，避免长时间不正常模式下操作而造成产品损坏。此外，网络通信设备10及其侦测负载异常的方法经由匹配模块120的耦合路径侦测并计算安全系数K，较易实现，且不会影响传输路径的信号传输质量。

Claims (16)

1.一种网络通信设备，其特征在于包括：

处理器，用于执行所述网络通信设备的工作任务，产生并输出电子信号；

放大器，用于放大所述处理器输出的电子信号；

储存模块，用于储存安全系数阈值表；

匹配模块，用于对所述放大后的电子信号进行匹配，并输出最佳信号至负载，所述匹配模块包括：

传输路径，连接所述放大器及所述负载，用于进行信号传输；及

耦合路径；及

侦测及控制模块，连接所述匹配模块的耦合路径及所述储存模块，用于侦测所述耦合路径的输出信号及反射信号，计算安全系数，比较所述安全系数与所述安全系数阈值表并产生控制信号，以控制所述放大器；

其中，所述处理器根据所述控制信号判断所述负载是否异常，及若判断所述负载异常时，产生表示所述负载异常的信号。

2.如权利要求1所述的网络通信设备，其特征在于，所述安全系数阈值表包括安全系数最大值与最小值。

3.如权利要求2所述的网络通信设备，其特征在于，所述侦测及控制模块比较所述安全系数与所述安全系数最大值及最小值，及当所述安全系数大于所述安全系数最大值时，产生第一控制信号，并控制所述放大器关闭。

4.如权利要求3所述的网络通信设备，其特征在于，所述处理器根据所述第一控制信号判断所述负载处于第一负载异常状态，并产生表示所述负载异常的第一信号。

5.如权利要求4所述的网络通信设备，其特征在于，所述第一负载异常状态包括负载不能正常工作，放大器关闭。

6.如权利要求2所述的网络通信设备，其特征在于，所述侦测及控制模块比较所述安全系数与所述安全系数最大值及最小值，及当所述安全系数大于所述安全系数最小值并小于所述安全系数最大值时，产生第二控制信号。

7.如权利要求6所述的网络通信设备，其特征在于，所述处理器根据所述第二控制信号判断所述负载处于第二负载异常状态，并产生表示所述负载异常的第二信号。

8.如权利要求7所述的网络通信设备，其特征在于，所述第二负载异常状态包括负载能工作，但系统会减少寿命。

9.一种侦测负载异常的方法，其特征在于包括：

产生并输出电子信号；

放大所述电子信号；

匹配模块对所述放大后的电子信号进行匹配，并经由所述匹配模块的传输路径输出最佳信号至负载；

侦测所述匹配模块的耦合路径的输出信号及反射信号，并计算安全系数；

比较所述安全系数与安全系数阈值表并产生控制信号，以控制放大器；

根据所述控制信号判断所述负载是否异常；及

若判断负载异常，产生表示所述负载异常的信号。

10.如权利要求9所述的侦测负载异常的方法，其特征在于，所述安全系数阈值表包括安全系数最大值与最小值。

11.如权利要求10所述的侦测负载异常的方法，其特征在于，比较所述安全系数与安全系数阈值表并产生控制信号，以控制所述放大器的步骤包括：

判断所述安全系数是否大于所述安全系数最大值；及

当所述安全系数大于所述安全系数最大值时，产生第一控制信号，并控制所述放大器关闭。

12.如权利要求11所述的侦测负载异常的方法，其特征在于，根据所述控制信号判断所述负载是否异常；及若判断负载异常，产生表示所述负载异常的信号的步骤包括：

根据所述第一控制信号判断所述负载处于第一负载异常状态，并产生表示所述负载异常的第一信号。

13.如权利要求12所述的侦测负载异常的方法，其特征在于，所述第一负载异常状态包括负载不能正常工作，放大器关闭。

14.如权利要求11所述的侦测负载异常的方法，其特征在于，比较所述安全系数与安全系数阈值表并产生控制信号，以控制所述放大器的步骤包括：

当所述安全系数小于所述安全系数最大值时，判断所述安全系数是否大于所述安全系数最小值；及

当所述安全系数大于所述安全系数最小值时，产生第二控制信号。

15.如权利要求14所述的侦测负载异常的方法，其特征在于，根据所述控制信号判断所述负载是否异常；及若判断负载异常，产生表示所述负载异常的信号的步骤包括：

根据所述第二控制信号判断所述负载处于第二负载异常状态，并产生表示所述负载异常的第二信号。

16.如权利要求15所述的侦测负载异常的方法，其特征在于，所述第二负载异常状态包括负载能工作，但系统会减少寿命的内容。

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