CN102511139B - 一种驻波检测方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种驻波检测方法和装置，涉及数据检测领域，包括：生成线性调频信号；将发射信号经过发射通道发送出去，当离线测试时发射信号是线性调频信号，当在线测试时发射信号是业务信号和线性调频信号叠加后的信号；接收发射信号在发送过程中产生的反射信号；对反射信号进行预处理；将线性调频信号和预处理后的反射信号共轭相乘，得到自差拍信号；对自差拍信号进行功率谱估计，确定功率谱峰值的幅度和频率，功率谱峰值的幅度对应驻波的强度，功率谱峰值的频率对应驻波的位置。通过将线性调频信号作为注入信号进行驻波检测，并将发射信号与反射信号的时延差通过共轭相乘转换为频率差，从而最终检测出驻波的强度和位置。

Description

一种驻波检测方法和装置
技术领域
本发明涉及数据检测领域，特别涉及一种驻波检测方法和装置。
背景技术
在发射机中，驻波检测可以测量驻波强度，发现馈线中的驻波反射点，并测量其位置，对故障定位与监测发射机工作状态有重要意义。
传统的驻波检测方法，是将发射信号经过下行通道处理后，通过天线发送出去，由于系统故障等原因，在发射信号发送过程中会产生反射信号，分别统计发射信号的功率和反射信号的功率，并根据发射信号的功率与反射信号的功率比值计算得到系统的驻波强度。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术只能检测系统中驻波的强度，不能检测驻波位置，不利于故障定位和发射机工作状态监测。
发明内容
为了检测驻波的强度和位置，本发明实施例提供了一种驻波检测方法和装置。所述技术方案如下：
一种驻波检测方法，所述方法包括：
生成线性调频信号；
将发射信号经过发射通道发送出去，当离线测试时所述发射信号是所述线性调频信号，当在线测试时所述发射信号是业务信号和所述线性调频信号叠加后的信号；
接收所述发射信号在发送过程中产生的反射信号；
对所述反射信号进行预处理；
将所述线性调频信号和预处理后的反射信号共轭相乘，得到自差拍信号；
对所述自差拍信号进行功率谱估计，确定功率谱峰值的幅度和频率，功率谱峰值的幅度对应驻波的强度，功率谱峰值的频率对应驻波的位置。
一种驻波检测装置，所述装置包括：
信号产生模块，用于生成线性调频信号；
发送模块，用于将发射信号经过发射通道发送出去，当离线测试时所述发射信号是所述线性调频信号，当在线测试时所述发射信号是业务信号和所述线性调频信号叠加后的信号；
接收模块，用于接收所述发射信号在发送过程中产生的反射信号；
预处理模块，用于对所述反射信号进行预处理；
计算模块，用于将所述线性调频信号和预处理后的反射信号共轭相乘，得到自差拍信号；
以及功率谱估计模块，用于对所述自差拍信号进行功率谱估计，确定功率谱峰值的幅度和频率，功率谱峰值的幅度对应驻波的强度，功率谱峰值的频率对应驻波的位置。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：
通过将线性调频信号作为注入信号进行驻波检测，并将发射信号与反射信号的时延差通过共轭相乘转换为频率差，再通过功率谱估计确定峰值的幅度和频率，幅度对应驻波的强度，频率对应驻波的位置，从而最终检测出驻波的强度和位置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一个实施例提供的驻波检测方法流程图；
图2是本发明的一个实施例提供的线性调频信号和同步控制信号的参考示意图；
图3是本发明的一个实施例提供的自差拍信号的分段结果参考示意图；
图4是本发明的另一实施例提供的驻波检测装置结构示意图；
图5是本发明的另一实施例提供的驻波检测装置另一结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1，本实施例的一方面提供了一种驻波检测方法，该方法包括：
101：生成线性调频信号；
当离线测试时，可以只生成线性调频信号；当在线测试时，除了生成线性调频信号，还可以生成同步控制信号，线性调频信号与同步控制信号的周期相同。线性调频信号和同步控制信号的参考示意图参见图2。
线性调频信号可以由扫频控制器配合NCO(numerical controlled oscillator，数字控制振荡器)生成。同步控制信号可以由扫频控制器生成。
102：将发射信号经过发射通道发送出去，当离线测试时发射信号是线性调频信号，当在线测试时发射信号是业务信号和线性调频信号叠加后的信号；
本实施例提供的驻波检测可以应用于馈线、无线发射机等。当在无线发射机中进行驻波检测时，发射信号经过发射通道发送出去的过程为：发射信号经过下行通道处理，然后再通过天线发送出去。其中，下行通道处理可以包括DUC(Digital Up Convert，数字上变频)、或者DPD(Digital Predistortion，数字预失真)等处理过程，本实施例对此不做具体限定。其中，通过天线发送发射信号，可以通过射频模拟通道的发送部分实现，即经过数模转换、发射通道、环形器、双工器等处理后，通过天线发送发射信号。
103：接收发射信号在发送过程中产生的反射信号；
接收反射信号，可以通过射频模拟通道的反馈部分实现，即经过反馈通道、模数转换之后得到反射信号。
104：对反射信号进行预处理；
预处理过程，是对反射信号进行与发射通道相对应的处理，并补偿反馈通道对反射信号的影响。
例如，在无线发射机的发射通道中，对发射信号进行了下行通道处理，并且如果下行通道处理是DUC，则与发射通道相对应的预处理过程是DDC(Digital Down Convert，数字下变频)。补偿反馈信道的不理想因素对反射信号的影响的预处理过程可以是去直流、或者幅度调整等。
105：将线性调频信号和预处理后的反射信号共轭相乘，得到自差拍信号；
通过共轭相乘，将线性调频信号和预处理后的反射信号之间的时延差，转换为频率差。
当离线测试时，步骤105之后直接执行步骤106。
当在线测试时，还可以对自差拍信号执行以下操作，然后再执行106，即根据同步控制信号将自差拍信号分段，并累加各段自差拍信号。其中，根据同步控制信号将自差拍信号分段，是指分段的起始点和长度受同步控制信号的控制，分段结果参考示意图参见图3。累加操作可以由累加器实现，累加器可以由一段自差拍信号大小的缓存和一个加法器组成。
由于各段自差拍信号中，测试信号(即线性调频信号)是相干的，累加N次，功率增加N2倍，而其他信号(如业务信号和噪音)是不相干的，累加N次，功率增加N倍。通过相干积累，可显著提高自差拍信号的信噪比，测试信号可以非常小，不影响业务信号，以达到在线检测的目的。
106：对自差拍信号进行功率谱估计，确定功率谱峰值的幅度和频率，功率谱峰值的幅度对应驻波的强度，功率谱峰值的频率对应驻波的位置。
需要说明的是，如果步骤105中执行了分段累加操作，则对分段累加后的自差拍信号进行功率谱估计。
频率谱估计的方法有很多，可以是FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)、Chirp-Z变换，或其他高分辨率谱估计方法，本实施例对此不做限定。其中，Chirp-Z变换是Lawrence Rabiner在1975年对语音信号进行分析时提出来的，它可以将z平面的单位圆变成一个螺旋线逐渐地从单位原点到单位圆内。信号谱分析可以在z平面上的螺旋线上实现，可以开始于任意一点，结束于另一任意点。
进一步的，在功率谱估计之前，还可以进行填零、加窗等预处理。
本实施例通过将线性调频信号作为注入信号进行驻波检测，并将发射信号与反射信号的时延差通过共轭相乘转换为频率差，再通过功率谱估计确定峰值的幅度和频率，幅度对应驻波的强度，频率对应驻波的位置，从而最终检测出驻波的强度和位置，有利于故障定位和监测发射机工作状态。并且，通过相干积累，可显著提高自差拍信号的信噪比，测试信号可以非常小，不影响业务信号，以达到在线检测的目的。另外，仅需要一次FFT/Chirp-Z计算，运算量比较小。
参见图4，本实施例提供了一种驻波检测装置，该装置包括：信号产生模块201、发送模块202、接收模块203、预处理模块204、计算模块205、以及功率谱估计模块206；
信号产生模块201，用于生成线性调频信号；
发送模块202，用于将发射信号经过发射通道发送出去，当离线测试时发射信号是线性调频信号，当在线测试时发射信号是业务信号和线性调频信号叠加后的信号；
接收模块203，用于接收发射信号在发送过程中产生的反射信号；
预处理模块204，用于对反射信号进行预处理；
计算模块205，用于将线性调频信号和预处理后的反射信号共轭相乘，得到自差拍信号；
以及功率谱估计模块206，用于对自差拍信号进行功率谱估计，确定功率谱峰值的幅度和频率，功率谱峰值的幅度对应驻波的强度，功率谱峰值的频率对应驻波的位置。
进一步，信号产生模块201，还用于当在线测试时，生成与线性调频信号周期相同的同步控制信号；
计算模块205，还用于当在线测试时，根据同步控制信号将自差拍信号分段，并累加各段自差拍信号。
预处理模块204，具体用于对反射信号进行与发射通道相对应的处理，并补偿反馈通道对反射信号的影响。
功率谱估计模块206，具体用于采用快速傅立叶变换(FFT)、或者Chirp-Z，对自差拍信号进行功率谱估计。
参见图5，为驻波检测装置的另一结构示意图，信号产生模块201由NCO和扫频控制器组成，线性调频信号可以由扫频控制器配合NCO生成。同步控制信号可以由扫频控制器生成。当离线测试时，计算模块205包括共轭相乘单元，当在线测试时，计算模块205包括共轭相乘单元和分段累加单元。共轭相乘单元用于将线性调频信号和预处理后的反射信号共轭相乘，得到自差拍信号。分段累加单元用于当在线测试时，根据同步控制信号将自差拍信号分段，并累加各段自差拍信号。当在无线发射机中进行驻波检测时，发送模块202包括用于对发射信号进行下行通道处理的下行通道处理单元、用于进行数字转模拟处理的数模转换单元、发射通道、环形器、双工器、天线。接收模块203包括反馈信道、用于进行模拟转数字处理的模数转换单元。
本实施例通过将线性调频信号作为注入信号进行驻波检测，并将发射信号与反射信号的时延差通过共轭相乘转换为频率差，再通过功率谱估计确定峰值的幅度和频率，幅度对应驻波的强度，频率对应驻波的位置，从而最终检测出驻波的强度和位置，有利于故障定位和监测发射机工作状态。并且，通过相干积累，可显著提高自差拍信号的信噪比，测试信号可以非常小，不影响业务信号，以达到在线检测的目的。另外，仅需要一次FFT/Chirp-Z计算，运算量比较小。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种驻波检测方法，其特征在于，所述方法包括：
生成线性调频信号；
将发射信号经过发射通道发送出去，当离线测试时所述发射信号是所述线性调频信号，当在线测试时所述发射信号是业务信号和所述线性调频信号叠加后的信号；
接收所述发射信号在发送过程中产生的反射信号；
对所述反射信号进行预处理；
将所述线性调频信号和预处理后的反射信号共轭相乘，得到自差拍信号；
对所述自差拍信号进行功率谱估计，确定功率谱峰值的幅度和频率，功率谱峰值的幅度对应驻波的强度，功率谱峰值的频率对应驻波的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述自差拍信号进行功率谱估计之前，所述方法还包括：
当在线测试时，生成与所述线性调频信号周期相同的同步控制信号，根据所述同步控制信号将所述自差拍信号分段，并累加各段自差拍信号得到一段自差拍信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述反射信号进行预处理，包括：
对所述反射信号进行与所述发射通道相对应的处理，并补偿反馈通道对所述反射信号的影响。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述自差拍信号进行功率谱估计，包括：
采用快速傅立叶变换（FFT）、或者Chirp-Z变换，对所述自差拍信号进行功率谱估计；其中，所述Chirp-Z变换将z平面的单位圆变成一个螺旋线逐渐地从单位原点到单位圆内。
5.一种驻波检测装置，其特征在于，所述装置包括：
信号产生模块，用于生成线性调频信号；
发送模块，用于将发射信号经过发射通道发送出去，当离线测试时所述发射信号是所述线性调频信号，当在线测试时所述发射信号是业务信号和所述线性调频信号叠加后的信号；
接收模块，用于接收所述发射信号在发送过程中产生的反射信号；
预处理模块，用于对所述反射信号进行预处理；
计算模块，用于将所述线性调频信号和预处理后的反射信号共轭相乘，得到自差拍信号；
以及功率谱估计模块，用于对所述自差拍信号进行功率谱估计，确定功率谱峰值的幅度和频率，功率谱峰值的幅度对应驻波的强度，功率谱峰值的频率对应驻波的位置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，信号产生模块，还用于当在线测试时，生成与所述线性调频信号周期相同的同步控制信号；
所述计算模块，还用于当在线测试时，根据所述同步控制信号将所述自差拍信号分段，并累加各段自差拍信号得到一段自差拍信号。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述预处理模块，具体用于对所述反射信号进行与所述发射通道相对应的处理，并补偿反馈通道对所述反射信号的影响。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述功率谱估计模块，具体用于采用快速傅立叶变换（FFT）、或者Chirp-Z变换，对所述自差拍信号进行功率谱估计；其中，所述Chirp-Z变换将z平面的单位圆变成一个螺旋线逐渐地从单位原点到单位圆内。
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