CN102437888A - 一种驻波比告警电路的校准方法及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种驻波比告警电路的校准方法及检测方法,该校准方法包括以下步骤:a:前向功率校准;b:功率检波管线性度校准;c:前后向功率检测电路差损校准。本发明提供的一种驻波比告警电路的校准方法及检测方法,通过对前向功率校准、功率检波管线性度校准及前后向功率检测电路差损校准,能很好的保证产品驻波告警和功率检测功能的准确性和可靠性,为大批量生产提供了一个快速高效的生产平台,提高生产效率的同时节省了设备成本和人力成本。

Description

一种驻波比告警电路的校准方法及检测方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,尤其涉及一种驻波比告警电路的校准方法及检测方法。
背景技术
目前,国内外大部分基站系统都要求检测天线端口的驻波比和系统的下行发射功率,以此来监控天线端的驻波性能和天线基站相互之间的链接情况,因此,驻波比告警和功率检测电路成为实现该功能的必要组成部分。
如何保证驻波告警和功率检测功能的准确性和可靠性,对于系统集成和生产厂家来说,包含两个主要方面,一方面,硬件电路和软件算法必须满足系统的精度与特性要求,另外一方面,一个可靠的精确的校准方法和快速高效的检测方法也是不可或缺的,校准方法是电路性能实现是否准确的关键,一个高效的检测方法则是产品电路可靠性和生产效率的保证。
作为射频前端的生产制造商,双工滤波单元上集成驻波告警功能是目前比较普遍的集成方案,随着客户指标检测精度的不断提高,在保证告警功能电路可行性的同时,产品的生产误差和测试误差必须控制的越来越严格。我们知道,电路的校准和检测是紧密联系的,测试结果必须以校准情况为前提依靠,只有校准精确,后续的功能测试才有依据和意义,与此同时,检测系统的效率和精度,又直接影响到我们产品的可靠性和生产效率。因此,在保证产品驻波告警电路功能实现的情况下,我们急需一种快速的精确的高效的校准方法及检测方法来满足大批量生产的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对驻波比告警电路快速高效精确的校准方法及检测方法,为生产制造和质量建立一个可靠的生产检验平台。。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种驻波比告警电路的校准方法,包括以下步骤:
a:前向功率校准;
b:功率检波管线性度校准;
c:前后向功率检测电路差损校准。
优选的,所述步骤a具体包括:
信号源信号通过功率放大器放大后输入到在测产品,后经定向耦合器到功率计,功率计读取信号的功率电平值,该功率电平值即为产品前向信号的基准功率校准值,并通过MCU将功率校准值写入在测产品程序。
优选的,所述步骤b具体包括:
分别在在测产品发射端口输入相差10dB的两个功率电平,功率检波管对两个功率信号采样输出,并读取采样电平值;同时,MCU根据采样电平值进行运算得出检波管的线性斜率。
优选的,所述读取采样电平值由在测产品的MCU AD端口读取。
优选的,所述步骤c具体包括:
分别在在测产品发射端口和天线端口输入一个相同的功率信号电平,再通过检波管和MCU进行采样读取,得出两个不同的数值,两者的差值即为前后向信号的差损偏差补偿值。
优选的,所述在测产品为双工滤波单元。
一种驻波比告警电路的检测方法,包括以下步骤:
S1:对在测产品信号进行校验预处理;
S2:预置一个检测误差最大时的失配负载,负载值可根据具体的要求的定义,并得到该负载所对应的相位值;
S3:以该相位值为基础,在360度范围内每隔90度再分别制作三个同幅度不同相位的负载;
S4:采用上述四个负载进行检测,以判断在测产品驻波告警功能是否满足要求。
优选的,步骤S3中所述不同相位包括检测误差最大时所对应的相位及检测误差最小时所对应的相位。
优选的,所述在测产品为双工滤波单元。
本发明与现有技术相比,有益效果在于:本发明提供的一种驻波比告警电路的校准方法及检测方法,通过对前向功率校准、功率检波管线性度校准及前后向功率检测电路差损校准,能很好的保证产品驻波告警和功率检测功能的准确性和可靠性,同时结合一个简单快捷的检验方法,为大批量生产提供了一个快速高效的生产平台,提高生产效率的同时节省了设备成本和人力成本。
附图说明
图1是本发明功率校准和检波管线性校准系统原理图;
图2a是本发明前后向功率检测电路差损补偿校准示意图;
图2b是本发明另一情况前后向功率检测电路差损补偿校准示意图;
图3是本发明驻波检测测试平台示意图。
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。
我们知道,驻波告警和功率检测电路的基本原理是通过对天线端前向和反向信号进行分别采样,得出相应的采样值,再通过MCU运算求得端口的驻波值和前向功率值,这个过程中,归纳确立了3个校准的关键点:
1.必须保证读取的功率采样值是准确的,需要对前向信号的基准功率进行校准并以此作为后续功率检测的参考;
2.功率检波管的批次性和个体之间的差异性,决定了芯片的采样曲线的线性度是有一定的离散,需要对每路芯片的线性度进行校准;
3.耦合器,前向耦合度,反向耦合度以及前后向电路差损的个体离散性,需要对每个检测电路的前后向电路差损进行校准补偿。
针对以上3点,本发明提出了一种针对驻波比告警电路快速高效精确的校准方法:
请参阅图1所示,功率校准和检波管线性校准系统包括信号源、功率放大器、在测产品(DUT)、定向耦合器、PC、功率计和大功率负载,PC和在测产品通过串口或者其他方式连接通信;信号源经功率放大器与在测产品的发射端口(TX)连接,在测产品的天线端口(ANT)经定向耦合器分别与功率计及大功率负载相连。其校准方法具体包括步骤:
S1.前向功率校准:
信号源信号通过功率放大器放大后,由TX口进入产品,ANT口输出,再经过定向耦合器到功率计,功率计设置衰减补偿后读取信号的功率电平值,该功率值即为产品前向信号的基准功率校准值,通过PC将校准值写入产品程序。实际操作过程中,可以先确定所需校准功率对应的信号源的功率电平,不需要每次都用功率计读取。
S2.功率检波管线性度校准:
分别在TX端口输入相差10dB的两个功率电平,功率检波管对两个功率信号采样输出,采样电平值由产品的MCU AD端口读取,同时,MCU根据采样值进行运算得出检波管的线性斜率,为不同功率的检测提供一个准确的计算参考。
S3.前后向功率检测电路差损校准:
分别在TX端和ANT端口输入一个相同的功率信号电平,再通过检波管和产品的MCU进行采样读取,得出两个不同的数值,两者的差值即为前后向信号的差损偏差补偿值,应用在我们后续的驻波检测运算中。
在驻波检测硬件电路符合功能要求的基础上,通过上述3个校准过程,可以快速高效的对信号进行预处理,为后续MCU的运算提供一个可靠的精确的数据环境,从而尽可能的降低不确定因素对系统前向功率检测和驻波告警功能的影响,很好的避免因电路和芯片离散性等导致的误告警情况。
上述为驻波告警功能实现的前期的校准方案和过程,校准完成后,还需要一个快捷准确的检测方式来进行对产品功能的验证,以提高生产的效率。
我们知道,驻波信号是一个矢量信号,同一个驻波幅度,不同的负载会有不同的相位,而驻波告警功能原则上要满足全相位情况下的驻波检测,并保证检测的误差精确度,如果对每个产品都进行全相位的拉偏测试,耗时耗力,而且对人员的操作技能和设备成本要求较高,不利于大批量生产的效率提升。
因此,本发明同步提出一种驻波比告警电路的检测方法:
对于同一个驻波幅度值来说,相位可以从0度-360度,而驻波检测值随着不同的相位成正弦分布,所以只要找到误差最大时所对应的相位,同时满足这个相位下的驻波检测精度,就可以认为,其他相位也能满足精度要求,通常产品结构设计和电路设计定型后,检测误差最大时的相位值是基本确定的,因此,以这个相位值为基础,每隔90度制作一个所需驻波值对应的负载,4个同幅度不同相位的负载覆盖了360度不同象限的相位,误差最大和最小值也包含在内,生产过程中,采用这4个负载进行检测,同时指标留一定的误差余量,就可以满足产品驻波告警功能的检验要求,通过这种方式,高效精确的检测产品的合格率,提升效率的同时,生产质量的可操作性也得到很大的改善。
下面以具体实施例详细介绍本发明实施过程及原理。
本发明中在测产品为双工滤波单元,其中包含驻波告警功能和前向功率检测功能,电性能调试完成后,采用本发明的校准步骤和检测方案来对产品进行性能质量检测。采用的检波管为RMS功率对数检波管。
如图2a所示,前向功率校准:采用输入功率为30dBm进行校准,使用功率计测试功放输出功率为30dBm,记录好对应的信号源的输出功率电平,输入功率从TX端口进入,ANT接功率负载:通过MCU AD采样后读出30dBm对应的采样值为A。
检波管线性度校准:将功率提高到40dBm,通过MCU AD采样后读出40dBm对应的采样值为B,由此通过计算,检波管的斜率slope=(B-A)/10。
通过上面两个校准步骤,可以对前向功率信号进行准确的检测,客户要求的功率检测范围从30dbm-40dbm,因此,以任意功率C,通过MCU采样后,对应的采样值为D为例子,C=30dBm+(D-A)/slope,经过MCU的计算处理,可以精确的监测前向功率输入的实际情况。
前后向功率检测电路差损校准:如图2a、2b所示,30dBm信号分别从TX口和ANT口输入,得到两个采样值A和E,A对应信号从TX口输入,E对应信号从ANT口输入。
那么,前后向电路差损的OFFSET=E-A,回波损耗=反向功率值-前向功率值,通过上述的校准步骤,回波损耗以RL表示,可以得出:
RL=(反向功率采样值-前向功率采样值-OFFSET)/SLOPE=10*[反向功率采样值-前向功率采样值-(E-A)]/(B-A)。
其中,反向功率采样值和前向功率采样值为应用过程中的实测值,通过MCU的运算处理,在保证硬件电路方向性满足要求的前提下,可以准确的实时监控ANT口的驻波状况。
完成校准工作后,采用失配负载来检验产品的VSWR检测功能,客户要求驻波检验标准为9dB(+2/-1.5),也就是说指标范围是(7.5ddB~11dB),根据上述的检验方案,本发明使用4个不同相位,相位之间相差90度的9dB负载来检测,如图3所示,通过前期的实验确定,4个相位中包含了检测的误差最大值和最小值,检验结果如表1
表1
 负载A(相位80度)   负载B(相位170度)   负载C(相位260度)   负载B(相位350度)
 10.2dB   9.2dB   8dB   9.3dB
其中,相位80度为误差最大值对应的相位,相位170度为误差最少值对应的相位,由表1可以看出,通过上述校准流程,产品的驻波检测特性是相当准确的,驻波检测值在9dB附近是均匀分布的,成正弦分布,符合驻波本身的变化特点。
由此可见,通过本发明校准方案和检验方案,能很好的保证产品驻波告警和功率检测功能的准确性和可靠性,为大批量生产提供了一个快速高效的生产平台,提高生产效率的同时节省了设备成本和人力成本。
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 (9)

1.一种驻波比告警电路的校准方法,其特征在于,包括以下步骤:
a:前向功率校准;
b:功率检波管线性度校准;
c:前后向功率检测电路差损校准。
2.如权利要求1所述的驻波比告警电路的校准方法,其特征在于,所述步骤a具体包括:
信号源信号通过功率放大器放大后输入到在测产品,后经定向耦合器到功率计,功率计读取信号的功率电平值,该功率电平值即为产品前向信号的基准功率校准值,并通过MCU将功率校准值写入在测产品程序。
3.如权利要求1所述的驻波比告警电路的校准方法,其特征在于,所述步骤b具体包括:
分别在在测产品发射端口输入相差10dB的两个功率电平,功率检波管对两个功率信号采样输出,并读取采样电平值;同时,MCU根据采样电平值进行运算得出检波管的线性斜率。
4.如权利要求3所述的驻波比告警电路的校准方法,其特征在于,所述读取采样电平值由在测产品的MCU AD端口读取。
5.如权利要求1所述的驻波比告警电路的校准方法,其特征在于,所述步骤c具体包括:
分别在在测产品发射端口和天线端口输入一个相同的功率信号电平,再通过检波管和MCU进行采样读取,得出两个不同的数值,两者的差值即为前后向信号的差损偏差补偿值。
6.如权利要求2-5任一项所述的驻波比告警电路的校准方法,其特征在于,所述在测产品为双工滤波单元。
7.一种驻波比告警电路的检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:对在测产品信号进行校验预处理;
S2:预置一个检测误差最大时的失配负载,负载值可根据具体的要求的定义,并得到该负载所对应的相位值;
S3:以该相位值为基础,在360度范围内每隔90度再分别制作三个同幅度不同相位的负载;
S4:采用上述四个负载进行检测,以判断在测产品驻波告警功能是否满足要求。
8.如权利要求7所述的驻波比告警电路的检测方法,其特征在于,步骤S3中所述不同相位包括检测误差最大时所对应的相位及检测误差最小时所对应的相位。
9.如权利要求7所述的驻波比告警电路的检测方法,其特征在于,所述在测产品为双工滤波单元。
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