CN103176044A - 一种具有驻波测量功能的频谱分析仪及其驻波测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有驻波测量功能的频谱分析仪及其测量方法，其中，频谱分析仪包括：全反射曲线生成模块，用于根据用户输入的全反射指令，生成全反射测量轨迹曲线并传送至显示器进行显示；常反射曲线生成模块，用于根据用户输入的常反射指令，生成常反射测量轨迹曲线并传送至显示器进行显示；驻波测量曲线生成模块，用于将全反射测量轨迹曲线与常反射测量轨迹曲线进行差值运算，生成驻波测量轨迹曲线并传送至显示器进行显示；计算模块，用于计算生成指定频率的驻波测量数据，并将驻波测量数据显示在显示器中。通过本发明，使得测量结果变得直观，并提高了测量的效率及准确度。

Description

一种具有驻波测量功能的频谱分析仪及其驻波测量方法

技术领域

本发明涉及一种频谱分析仪，尤其涉及一种具有驻波测量功能的频谱分析仪，具体的讲是一种操作简单方便，并且直观显示测量结果的频谱分析仪及其驻波测量方法。

背景技术

目前，频谱分析仪广泛应用于微波通讯、雷达、信号监测、EMI诊断、EMC测量等方面，其通过对测量信号进行分析，以将测量信号的频率、功率在显示器上显示出来。当频谱分析仪配合发射电桥使用时则可以完成驻波测量，进一步拓展其应用范围。

但是，发明人在实现本发明的过程中发现上述现有技术存在如下不足：

首先，目前支持驻波测量的频谱分析仪操作比较繁琐，对专业领域知识要求很高，只有对该领域非常熟悉才会完成操作测量；

其次，现有的频谱分析仪显示不够直观，只能显示全反射曲线和测量曲线，并且对测量结果(反射系数及驻波比)的计算需要手动完成。这样完成一次操作的效率很低。

发明内容

本发明的提供一种具有驻波测量功能的频谱分析仪及其驻波测量方法，以解决现有技术的频谱分析仪显示不够直观且测量效率低下的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例公开了一种具有驻波测量功能的频谱分析仪，具有显示器、键盘、输入电路及输出电路，所述输入电路及输出电路连接外部设备以进行驻波测量；所述键盘用于输入用户指令；其还包括：全反射曲线生成模块，用于根据用户输入的全反射指令，生成全反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；常反射曲线生成模块，用于根据用户输入的常反射指令，生成常反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；驻波测量曲线生成模块，用于将所述全反射测量轨迹曲线与常反射测量轨迹曲线进行差值运算，生成所述驻波测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；计算模块，用于根据存储在内存中的全反射测量轨迹曲线对应的全反射数据，以及常反射测量轨迹曲线对应的常反射数据，计算生成指定频率的驻波测量数据，并将所述驻波测量数据显示在所述显示器中。

为了达到上述目的，本发明实施例还公开了一种利用本发明的频谱分析仪进行驻波测量的方法，包括：根据用户输入的全反射指令，生成全反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；根据用户输入的常反射指令，生成常反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；将所述全反射测量轨迹曲线与常反射测量轨迹曲线进行差值运算，生成所述驻波测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；根据存储在内存中的全反射测量轨迹曲线对应的全反射数据，以及常反射测量轨迹曲线对应的常反射数据，计算生成指定频率的驻波测量数据，并将所述驻波测量数据显示在所述显示器中。

本发明实施例的具有驻波测量功能的频谱分析仪及其驻波测量方法的有益效果是：可以直观的看到各种测量曲线，如全反射曲线、常反射曲线以及驻波测量曲线等，使得测量结果变得直观，便于观察；并且本发明利用向导的方式引导用户进行操作，可以克服操作人员专业领域知识不足的问题；另外，本发明利用内嵌强大的自动计算功能代替人为手动计算，提高了测量的效率及准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种具有驻波测量功能的频谱分析仪的结构示意图；

图2为本发明实施例的频谱分析仪在进行全反射测量时的连接示意图；

图3为本发明实施例的频谱分析仪在进行常反射测量时的连接示意图；

图4为本发明的具有驻波测量功能的频谱分析仪的另一个实施例的结构示意图；

图5为本发明的具有驻波测量功能的频谱分析仪的又一个实施例的结构示意图；

图6为本发明实施例的显示器3的区域显示示意图；

图7为本发明实施例的计算模块104的结构示意图；

图8为利用本发明实施例的频谱分析仪进行驻波测量的方法流程图；

图9为在一个具体实施例中，利用本发明的频谱分析仪进行驻波测量的全反射曲线、常反射曲线以及驻波测量曲线的显示图；

图10为图9所示实施例中，根据频谱分析仪的Marker功能显示驻波测量曲线上光标点的频率值和幅度值；

图11为图9所示实施例中，测量结果显示区域显示出计算生成的反射系数及驻波比。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的一种具有驻波测量功能的频谱分析仪的结构示意图。如图所示，本实施例中的频谱分析仪具有显示器2、键盘3、输入电路4及输出电路5，所述输入电路4及输出电路5连接外部设备以进行驻波测量。其中，所述键盘3用于输入用户指令，所述外部设备为电桥。

本实施例的频谱分析仪还包括全反射曲线生成模块101，用于根据用户通过键盘3输入的全反射指令，生成全反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器3进行显示；常反射曲线生成模块102，用于根据用户通过键盘3输入的常反射指令，生成常反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器3进行显示；驻波测量曲线生成模块103，用于将所述全反射测量轨迹曲线与常反射测量轨迹曲线进行差值运算，生成所述驻波测量轨迹曲线并传送至所述显示器3进行显示；计算模块104，用于根据存储在内存中的全反射测量轨迹曲线对应的全反射数据，以及常反射测量轨迹曲线对应的常反射数据，计算生成指定频率的驻波测量数据，并将所述驻波测量数据显示在所述显示器中。其中，全反射曲线生成模块101、常反射曲线生成模块102、驻波测量曲线生成模块103以及计算模块104集成在一个DSP芯片上来实现，如图1中所示的主控制器1。

在本实施例中，键盘3接收用户指令并反馈给主控制器1，主控制器1控制所述输出电路5产生具有一定频率和幅度的输出信号并输出给外部设备，所述输入电路4接收所述外部设备反馈回来的测量信号并传送至所述主控制器1，所述主控制器1将所述测量信号传送到所述显示器2上进行显示。其中，所述主控制器1根据所述键盘3输入的用户指令进行全反射测量和常反射测量。

如图2所示，在进行全反射测量时，外部设备仅包括电桥6，即输出电路5输出的信号直接经过电桥6和输入电路4返回给主控制器1，即发射的能量没有被传输出去而全部的反射回来。

如图3所示，在进行常反射测量时，外部设备除了包括电桥6，还包括与电桥6连接的被测设备7，在本实施例中，所述被测设备7包括可以为滤波器、放大器、电缆或天线。其中，在进行常反射测量时，一部分信号被被测设备7吸收，一部分信号经输入电路4返回给主控制器1，即发射的能量部分被传输出去。

全反射曲线生成模块101、常反射曲线生成模块102以及驻波测量曲线生成模块103利用频谱分析仪的Trace功能，将测量信号以轨迹形式显示出来，分别形成全反射曲线、常反射曲线以及驻波测量曲线。如图4所示，本实施例的频谱分析仪还包括光标产生模块105，设置在主控制器1中，用于根据键盘3输入的用户指令产生光标，所述计算模块104对所述光标处的指定频率的驻波测量数据进行计算。光标产生模块105通过Marker功能读取曲线轨迹上的读数。Marker实际上就是显示Trace上每个点具体的信息，例如该点的频率是多少，幅度是多少等等。修改Marker的频率值就可以实现Marker的变化，可以通过旋钮、方向键或者数字键来改变。

当所述的驻波测量曲线生成模块103进行差值运算生成的驻波测量轨迹曲线以及计算模块104计算生成指定频率的驻波测量数据时，需要取出存储在内存中的全反射数据和常反射数据，当需要计算Marker点的反射系数和驻波比时，也需要读取全反射数据和常反射数据。

图5为本发明的具有驻波测量功能的频谱分析仪的另一个实施例的结构示意图。如图所示，所述主控制器1还包括操作引导模块106，用于在进行驻波测量时，根据用户指令生成引导信息，并将所述引导信息显示在所述显示器中，指引用户的操作。因此，在本实施例中，如图6所示，所述显示器3具有三个显示区域：测量曲线显示区域301、引导信息显示区域302以及测量结果显示区域303。所述测量曲线显示区域301用于显示所述生成的全反射曲线、常反射曲线以及驻波测量曲线；所述引导信息显示区域302用于显示指引用户操作的引导信息，当用户进行操作过程中，该区域显示一些提示信息，帮助引导用户进行各种操作。所述引导信息可以是文字信息，也可以是带有图片信息的更加直观的图片信息，也可以是图片与文字的结合；所述测量结果显示区域303用于显示生成的驻波测量数据，所述驻波测量数据包括反射系数及驻波比。在本实施例中，所述显示器3还包括操作区域304，用于用户进行驻波测量的常规操作，即全反射、常反射及重置操作等。在另一实施例中，引导信息显示区域302以及测量结果显示区域303可以是同一个显示区域。即：在进行驻波测量操作时，该区域为引导信息显示区域，显示引导信息指示用户操作；当引导信息指示用户进行计算操作后，该区域为测量数据显示区域，显示出测量结果，即发射系数及驻波比。

在本发明的另一实施例中，如图7所示，图1所示的计算模块104包括：

反射系数计算模块1041，用于计算生成反射系数，其中所述反射系数k＝10^-0.05*a，其中a是所述驻波测量曲线上的指定频率所在点的幅度值。所述指定频率所在点的幅度值通过Marker功能读取。

驻波比计算模块1042，用于计算生成驻波比，其中所述驻波比

k为反射系数计算模块1041计算生成的反射系数。

图8为利用本发明实施例的频谱分析仪进行驻波测量的方法的流程图，如图所示，所述方法包括：

步骤S101，根据用户输入的全反射指令，生成全反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；

步骤S102，根据用户输入的常反射指令，生成常反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；

步骤S103，将所述全反射测量轨迹曲线与常反射测量轨迹曲线进行差值运算，生成所述驻波测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；

步骤S104，根据存储在内存中的全反射测量轨迹曲线对应的全反射数据，以及常反射测量轨迹曲线对应的常反射数据，计算生成指定频率的驻波测量数据，并将所述驻波测量数据显示在所述显示器中。

在另一实施例中，在进行驻波测量时，还根据用户指令生成引导信息，并将所述引导信息显示在所述显示器中，指引用户的操作。

以下通过一个具体实施例来描述本发明的具有驻波测量功能的频谱分析仪的使用流程。

(1)：连接上电桥；引导用户进行全反射测量，即断开被测设备，此时按下操作区域对应的按键“全反射”，则系统自动保存全反射测量轨迹，如图9中的Trace1轨迹所示；

(2)：连接上被测设备；引导用户进行常反射测量，此时按下操作区域对应的按键“常反射”，则系统自动保存常反射测量轨迹，如图9中的Trace2轨迹所示；

(3)：生成驻波测量曲线轨迹；在步骤(1)和步骤(2)完成以后，频谱分析仪自动生成差值曲线，即将Trace1和Trace2的曲线进行差值运算，生成驻波测量曲线，如图9中的Trace3所示；

(4)：系统自动打开一个光标用于标记指定频率的测量结果，当光标移动到一个位置后，根据频谱分析仪的Marker功能会显示驻波测量曲线上光标点的频率值和幅度值，如图10所示；

(5)：此时的测量结果显示区域会显示出主控制器的计算模块计算生成的反射系数及驻波比，如图11所示。

在本实施例中，用户在上述操作中的任意一个步骤中都可以按下操作区域对应的按键“重置”进行重新测量。引导信息可以用全部把信息呈现给用户，也可以逐步把操作信息呈现给用户，也可以把这二者结合先全部把信息呈现给用户并且把当前正在操作的信息重点加粗突出显示。

本发明实施例的具有驻波测量功能的频谱分析仪及其驻波测量方法，可以直观的看到各种测量曲线，如全反射曲线、常反射曲线以及驻波测量曲线等，使得测量结果变得直观，便于观察；并且本发明利用向导的方式引导用户进行操作，可以克服操作人员专业领域知识不足的问题；另外，本发明利用内嵌强大的自动计算功能代替人为手动计算，提高了测量的效率及准确度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种具有驻波测量功能的频谱分析仪，其具有显示器、键盘、输入电路及输出电路，所述输入电路及输出电路连接外部设备以进行驻波测量；所述键盘用于输入用户指令；

其特征在于，还包括：

全反射曲线生成模块，用于根据用户输入的全反射指令，生成全反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；

常反射曲线生成模块，用于根据用户输入的常反射指令，生成常反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；

驻波测量曲线生成模块，用于将所述全反射测量轨迹曲线与常反射测量轨迹曲线进行差值运算，生成所述驻波测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；

计算模块，用于根据存储在内存中的全反射测量轨迹曲线对应的全反射数据，以及常反射测量轨迹曲线对应的常反射数据，计算生成指定频率的驻波测量数据，并将所述驻波测量数据显示在所述显示器中。

2.根据权利要求1所述的具有驻波测量功能的频谱分析仪，其特征在于，所述频谱分析仪还包括光标产生模块，用于根据用户指令产生光标，所述计算模块对所述光标处的指定频率的驻波测量数据进行计算。

3.根据权利要求1所述的具有驻波测量功能的频谱分析仪，其特征在于，所述驻波测量数据包括反射系数和驻波比。

4.根据权利要求3所述的具有驻波测量功能的频谱分析仪，其特征在于，所述计算模块包括：

反射系数计算模块，用于计算反射系数，其中所述反射系数k＝10^-0.05*a，a是所述驻波测量曲线上的指定频率所在点的幅度值；

驻波比计算模块，用于计算驻波比，其中所述驻波比

k为所述反射系数。

5.根据权利要求1所述的具有驻波测量功能的频谱分析仪，其特征在于，所述频谱分析仪还包括操作引导模块，用于在进行驻波测量时，根据用户指令生成引导信息，并将所述引导信息显示在所述显示器中，指引用户的操作。

6.根据权利要求5所述的具有驻波测量功能的频谱分析仪，其特征在于，所述显示器具有三个显示区域：测量曲线显示区域、引导信息显示区域以及测量结果显示区域；

所述测量曲线显示区域用于显示所述生成的全反射曲线、常反射曲线以及驻波测量曲线；

所述引导信息显示区域用于显示指引用户操作的引导信息；

所述测量结果显示区域用于显示生成的驻波测量数据。

7.根据权利要求1所述的具有驻波测量功能的频谱分析仪，其特征在于，所述全反射曲线生成模块、常反射曲线生成模块、驻波测量曲线生成模块以及计算模块由一个DSP芯片构成。

8.根据权利要求1所述的具有驻波测量功能的频谱分析仪，其特征在于，在进行全反射测量时，所述输入电路及输出电路连接的外部设备为电桥。

9.根据权利要求8所述的具有驻波测量功能的频谱分析仪，其特征在于，在进行常反射测量时，所述外部设备还包括被测设备，所述被测设备为滤波器、放大器、电缆或天线。

10.一种利用如权利要求1～9所示的频谱分析仪进行驻波测量的方法，其特征在于，所述方法包括：

根据用户输入的全反射指令，生成全反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；

根据用户输入的常反射指令，生成常反射测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；

将所述全反射测量轨迹曲线与常反射测量轨迹曲线进行差值运算，生成所述驻波测量轨迹曲线并传送至所述显示器进行显示；

根据存储在内存中的全反射测量轨迹曲线对应的全反射数据，以及常反射测量轨迹曲线对应的常反射数据，计算生成指定频率的驻波测量数据，并将所述驻波测量数据显示在所述显示器中。

11.根据权利要求10所述的进行驻波测量的方法，其特征在于，在进行驻波测量时，还包括根据用户指令生成引导信息，并将所述引导信息显示在所述显示器中，指引用户的操作。

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