CN102983917B - 一种电压驻波比测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子照明领域，提供了一种电压驻波比测量方法及装置。在本发明实施例中，在本发明实施例中，本电压驻波比测量方法在测量电压驻波比的时候采用矢量加减，并且在计算的过程减去了产生误差的反射系数误差值Г₀，提高了电压驻波比测量的精度。

Description

一种电压驻波比测量方法及装置

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种电压驻波比测量方法及装置。

背景技术

在无线电通信中，若直放站的天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发信机的阻抗不匹配，则发射的高频能量就会有一部分被反射折回，并与前进的高频能量干扰汇合产生驻波，该驻波的相邻电压最大值和最小值的比就是电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio、VSWR)。

现有直放站的电压驻波比测量技术是从直放站双工器输出口采用两定向耦合器，采用RMS检测器件对前向功率和反向功率进行检波处理，具体结构如图1所示，驻波检测功能主要通过输出端的定向耦合器来实现，图1采用定向耦合器，放置在双工器与天线馈线之间，其作用是耦合正反向功率，提供给驻波检测电路使用。由传输线理论可知：

VSWR＝(1+|Г|)/(1-|Г|)    |Г|＝(VSWR-1)/(VSWR+1)

P_F(dBm)-P_R(dBm)＝20log(V₊)-20log(V_-)＝20log(V₊/V_-)＝-20log(|Г|)

其中，P_F为耦合器正向耦合功率、P_R为耦合器反向耦合功率、V₊为端口入射波电压、V_-为端口反射波电压、Г为端口反射系数、VSWR为电压驻波比。

但是，现有的电压驻波比测量技术的最大缺点是只进行功率的加减，即只是进行标量的加减，因此无法消除环行器的隔离度或耦合器方向性对电压驻波比测量的影响，导致现在的电压驻波比测量存在精度差的问题。造成这种现象的主要原因为：天线的回波损耗会随着频率的不同而不同，即使回波损耗的值相同，但相位也会不同，所以导致电压驻波比测量精度差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电压驻波比测量方法，旨在解决现在的电压驻波比测量存在精度差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种电压驻波比测量方法，所述电压驻波比测量方法包括如下步骤：

将直放站的端口连接标准负载之后，将所述直放站的前向信号的矢量值和后向信号的矢量值带入相关器中，由所述相关器进行相关运算，得到所述直放站在各个载波频点上对应的反射系数误差值Г₀；

将所述直放站的前向信号的矢量值和后向信号的矢量值带入所述相关器中，由所述相关器进行相关运算，得到所述直放站在某个载波频点上对应的带有系统误差的反射系数值Г；

获取预先计算的直放站在所述载波频点上对应的反射系数误差值Г₀，将所述反射系数误差值Г₀和反射系数值Г带入参考计算器中，由所述参考计算器进行相关运算，得到所述直放站在所述载波频点上对应的电压驻波比VSWR。

本发明实施例的另一目的在于提供，一种电压驻波比测量装置，所述电压驻波比测量装置包括：

相关器，用于在直放站的端口连接标准负载之后，根据所述直放站的前向信号的矢量值和后向信号的矢量值，计算得到所述直放站在各个载波频点上对应的反射系数误差值Г₀，以及计算得到所述直放站在某个载波频点上对应的带有系统误差的反射系数值Г；

参考计算器，用于根据所述反射系数值Г和预先计算的直放站在所述载波频点上对应的反射系数误差值Г₀，计算得到所述直放站在所述载波频点上对应的电压驻波比VSWR。

在本发明实施例中，本电压驻波比测量方法在测量电压驻波比的时候采用矢量加减，并且在计算的过程减去了产生误差的反射系数误差值Г₀，提高了电压驻波比测量的精度。

附图说明

图1为现有的电压驻波比测量电路的结构图；

图2为本发明实施例提供的电压驻波比测量方法的流程图；

图3为本发明第一实施例提供的电压驻波比测量装置的结构图；

图4为本发明第二实施例提供的电压驻波比测量装置的结构图。

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。

图2示出了本发明实施例提供的电压驻波比测量方法的流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

电压驻波比测量方法包括如下步骤：

步骤S1：将直放站的端口连接标准负载之后，将直放站的前向信号的矢量值和后向信号的矢量值带入相关器中，由相关器进行相关运算，得到直放站在各个载波频点上对应的反射系数误差值Г₀；

该步骤具体包括：

将直放站的前向信号的矢量值I_r0+j*Q_r0和后向信号的矢量值I_f0+j*Q_f0带入如下公式：

Г₀＝(I_r0+j*Q_r0)/(I_f0+j*Q_f0)

计算反射系数误差值Г₀；

该步骤为准备步骤，经过计算后，可将各个载波频点f₀与直放站在各个载波频点f₀上对应的反射系数误差值Г₀放入下表：

步骤S2：将直放站的前向信号的矢量值和后向信号的矢量值带入相关器中，由相关器进行相关运算，得到直放站在某个载波频点上对应的带有系统误差的反射系数值Г；

该步骤具体包括：

将直放站的前向信号的矢量值I_r+j*Q_r和后向信号的矢量值I_f+j*Q_f带入如下公式：

Г＝(I_r+j*Q_r)/(I_f+j*Q_f)

计算反射系数值Г；

步骤S3：获取预先计算的直放站在上述载波频点上对应的反射系数误差值Г₀，将反射系数误差值Г₀和反射系数值Г带入参考计算器中，由参考计算器进行相关运算，得到直放站在上述载波频点上对应的电压驻波比VSWR；

该步骤具体包括：

将反射系数误差值Г₀和反射系数值Г带入如下公式：

VSWR＝(1+|Г-Г₀|)/(1-|Г-Г₀|)

计算直放站在上述载波频点上对应的电压驻波比VSWR；

步骤S4：如果直放站为多载波系统，可分别计算得到直放站在多个载波频点上对应的电压驻波比，并求平均值；

例如，若多载波系统的载波频点为f₀₁，f₀₃、f₀₄和f₀₆，则可以通过查表获知f₀₁，f₀₃、f₀₄和f₀₆对应的Г₀₁、Г₀₃、Г₀₄和Г₀₆。按照步骤S2计算得到对应的Г₁、Г₃、Г₄和Г₆，再根据步骤S3分别得到载波频点f₀₁，f₀₃、f₀₄和f₀₆对应的电压驻波比VSWR1、VSWR3、VSWR4和VSWR6，则此多载波系统的电压驻波比VSWR_total为：

VSWR_total＝(VSWR1+VSWR3+VSWR4+VSWR6)/4；

步骤S5：根据输入馈线的标称插损值、介电常数和相关器进行的相关运算后获得的时延数据，计算驻波发生的大概位置；

其中，步骤S4和步骤S5为可选步骤。

在本发明提供的实施例中，还可以根据相关器进行的相关运算后获得的时延数据，当输入馈线的标称插损值和介电常数时，根据时延计算驻波发生的大概位置。具体地，在直放站的调试阶段，加入开路或短路测试(即相关器进行的相关运算)，可获得信号的相关峰，记录下发出的信号与经过相关后的相关峰位置，得到发出的信号与接收回的信号延时的时间(记为τ0)，该延时的时间即发出的信号经过发射机并通过端口反射回来的时延值。在线进行测试时，可通过相关运算获得相关峰的幅度、相位，还可获得时延值τ，将时延值τ与τ0进行求差运算，即得到信号经过馈线又返回到直放站端口的时延值Δτ＝τ-τ0。

根据公式L＝V_p*Δτ/2计算得到的L值即为驻波发生的大概位置，公式L＝V_p*Δτ/2中，C为光速，为电磁波在馈线中的速度，ε为馈线介电常数。

图3示出了本发明第一实施例提供的电压驻波比测量装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

电压驻波比测量装置包括：

相关器101，用于在直放站的端口连接标准负载之后，根据直放站的前向信号的矢量值和后向信号的矢量值，计算得到直放站在各个载波频点上对应的反射系数误差值Г₀，以及计算得到直放站在某个载波频点上对应的带有系统误差的反射系数值Г。

参考计算器102，用于根据反射系数值Г和预先计算的直放站在上述载波频点上对应的反射系数误差值Г₀，计算得到直放站在上述载波频点上对应的电压驻波比VSWR。

作为本发明一实施例，相关器101具体用于在直放站的端口连接标准负载之后，根据直放站的前向信号的矢量值I_r0+j*Q_r0和后向信号的矢量值I_f0+j*Q_f0，通过如下公式：

Г₀＝(I_r0+j*Q_r0)/(I_f0+j*Q_f0)

计算得到直放站在各个载波频点上对应的反射系数误差值Г₀。

作为本发明一实施例，相关器101具体用于根据直放站的前向信号的矢量值I_r+j*Q_r和后向信号的矢量值I_f+j*Q_f，通过如下公式：

Г＝(I_r+j*Q_r)/(I_f+j*Q_f)

计算得到直放站在某个载波频点上对应的带有系统误差的反射系数值Г。

作为本发明一实施例，参考计算器102具体用于根据反射系数值Г和预先计算的直放站在载波频点上对应的反射系数误差值Г₀，通过如下公式：

VSWR＝(1+|Г-Г₀|)/(1-|Г-Г₀|)

计算得到直放站在载波频点上对应的电压驻波比VSWR。

图4示出了本发明第二实施例提供的电压驻波比测量装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

作为本发明一实施例，电压驻波比测量装置还包括：

存储器103，用于存储经相关器101计算得到直放站在连接标准负载之后，在各个载波频点上对应的反射系数误差值Г₀。

其中，相关器101、参考计算器102和存储器103都位于直放站的发信机100里。

在本发明实施例中，本电压驻波比测量方法在测量电压驻波比的时候采用矢量加减，并且在计算的过程减去了产生误差的反射系数误差值Г₀，提高了电压驻波比测量的精度，另外还可根据时延计算电压驻波比发生的位置。

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)

1.一种电压驻波比测量方法，其特征在于，所述电压驻波比测量方法包括如下步骤：

将直放站的端口连接标准负载之后，将所述直放站的前向信号的矢量值和后向信号的矢量值带入相关器中，由所述相关器进行相关运算，得到所述直放站在各个载波频点上对应的反射系数误差值Γ₀；

将所述直放站的前向信号的矢量值和后向信号的矢量值带入所述相关器中，由所述相关器进行相关运算，得到所述直放站在某个载波频点上对应的带有系统误差的反射系数值Γ；

获取预先计算的直放站在所述载波频点上对应的反射系数误差值Γ₀，将所述反射系数误差值Γ₀和反射系数值Γ带入参考计算器中，由所述参考计算器进行相关运算，得到所述直放站在所述载波频点上对应的电压驻波比VSWR；

所述获取预先计算的直放站在所述载波频点上对应的反射系数误差值Γ₀，将所述反射系数误差值Γ₀和反射系数值Γ带入参考计算器中，由所述参考计算器进行相关运算，得到所述直放站在所述载波频点上对应的电压驻波比VSWR的步骤具体包括：

将所述反射系数误差值Γ₀和反射系数值Γ带入如下公式：

VSWR＝(1+|Γ-Γ₀|)/(1-|Γ-Γ₀|)

计算所述直放站在所述载波频点上对应的电压驻波比VSWR。

2.如权利要求1所述的电压驻波比测量方法，其特征在于，所述将直放站的端口连接标准负载之后，将所述直放站的前向信号的矢量值和后向信号的矢量值带入相关器中，由所述相关器进行相关运算，得到所述直放站在各个载波频点上对应的反射系数误差值Γ₀的步骤具体包括：

将直放站的前向信号的矢量值I_r0+j*Q_r0和后向信号的矢量值I_f0+j*Q_f0带入如下公式：

Γ₀＝(I_r0+j*Q_r0)/(I_f0+j*Q_f0)

计算反射系数误差值Γ₀。

3.如权利要求1所述的电压驻波比测量方法，其特征在于，所述将直放站的前向信号的矢量值和后向信号的矢量值带入相关器中，由所述相关器进行相关运算，得到所述直放站在某个载波频点上对应的带有系统误差的反射系数值Γ的步骤具体包括：

将直放站的前向信号的矢量值I_r+j*Q_r和后向信号的矢量值I_f+j*Q_f带入如下公式：

Γ＝(I_r+j*Q_r)/(I_f+j*Q_f)

计算反射系数值Γ。

4.如权利要求1所述的电压驻波比测量方法，其特征在于，所述获取预先计算的直放站在所述载波频点上对应的反射系数误差值Γ₀，将所述反射系数误差值Γ₀和反射系数值Γ带入参考计算器中，由所述参考计算器进行相关运算，得到所述直放站在所述载波频点上对应的电压驻波比VSWR的步骤之后还包括：

如果所述直放站为多载波系统，可分别计算得到所述直放站在多个载波频点上对应的电压驻波比，并求平均值。

5.如权利要求1所述的电压驻波比测量方法，其特征在于，所述获取预先计算的直放站在所述载波频点上对应的反射系数误差值Γ₀，将所述反射系数误差值Γ₀和反射系数值Γ带入参考计算器中，由所述参考计算器进行相关运算，得到所述直放站在所述载波频点上对应的电压驻波比VSWR之后还包括：

根据输入馈线的标称插损值、介电常数和相关器进行的相关运算后获得的时延数据，计算驻波发生的大概位置。

6.一种电压驻波比测量装置，其特征在于，所述电压驻波比测量装置包括：

相关器，用于在直放站的端口连接标准负载之后，根据所述直放站的前向信号的矢量值和后向信号的矢量值，计算得到所述直放站在各个载波频点上对应的反射系数误差值Γ₀，以及计算得到所述直放站在某个载波频点上对应的带有系统误差的反射系数值Γ；

参考计算器，用于根据所述反射系数值Γ和预先计算的直放站在所述载波频点上对应的反射系数误差值Γ₀，计算得到所述直放站在所述载波频点上对应的电压驻波比VSWR；

所述参考计算器具体用于根据所述反射系数值Γ和预先计算的直放站在所述载波频点上对应的反射系数误差值Γ₀，通过如下公式：

VSWR＝(1+|Γ-Γ₀|)/(1-|Γ-Γ₀|)

计算得到所述直放站在所述载波频点上对应的电压驻波比VSWR。

7.如权利要求6所述的电压驻波比测量装置，其特征在于，所述电压驻波比测量装置还包括：

存储器，用于存储经所述相关器计算得到所述直放站在连接标准负载之后，在各个载波频点上对应的反射系数误差值Γ₀。

8.如权利要求6所述的电压驻波比测量装置，其特征在于，所述相关器具体用于在所述直放站的端口连接标准负载之后，根据所述直放站的前向信号的矢量值I_r0+j*Q_r0和后向信号的矢量值I_f0+j*Q_f0，通过如下公式：

Γ₀＝(I_r0+j*Q_r0)/(I_f0+j*Q_f0)

计算得到所述直放站在各个载波频点上对应的反射系数误差值Γ₀。

9.如权利要求6所述的电压驻波比测量装置，其特征在于，所述相关器具体用于根据所述直放站的前向信号的矢量值I_r+j*Q_r和后向信号的矢量值I_f+j*Q_f，通过如下公式：

Γ＝(I_r+j*Q_r)/(I_f+j*Q_f)

计算得到所述直放站在某个载波频点上对应的带有系统误差的反射系数值Γ。