CN103954838A - 手持式驻波比检测仪 - Google Patents

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王杨
陈智会
槐以良
祝林
李秀
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Abstract

手持式驻波比检测仪，包括壳体，壳体上安装有液晶显示屏、触摸控制面板，壳体内安装有信号处理电路板，信号处理电路板上固定有测试接口、电池仓体。所述信号处理电路板包括MSP430处理器芯片，MSP430处理器芯片连接AD9834信号发生器，MSP430处理器芯片控制AD9834信号发生器产生DDS采样信号，经过功率放大处理器、滤波器后输出至测试接口。本发明手持式驻波比检测仪，相对现有的驻波比检测装置，其重量轻、成本大幅度降低；采用均值和递进比对相结合的数据处理方法，使得驻波比的测量速度更快，测量值更精确。

Description

手持式驻波比检测仪
技术领域
本发明一种手持式驻波比检测仪，涉及测控仪表领域。
背景技术
驻波比大小是天线性能好坏的重要指标，驻波比越大，意味着损耗越大，天线增益越低。目前，国内专门用于驻波比测量的仪器不多，而且价格昂贵、设备笨重、操作复杂、不能简单快捷反馈测量信息。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种手持式驻波比检测仪，相对现有的驻波比检测装置，其重量轻、成本大幅度降低；采用均值和递进比对相结合的数据处理方法，使得驻波比的测量速度更快，测量值更精确。
本发明采取的技术方案为：手持式驻波比检测仪，包括壳体，壳体上安装有液晶显示屏、触摸控制面板，壳体内安装有信号处理电路板，信号处理电路板上固定有测试接口、电池仓体。所述信号处理电路板包括MSP430处理器芯片，MSP430处理器芯片连接AD9834信号发生器，MSP430处理器芯片控制AD9834信号发生器产生DDS采样信号，经过功率放大处理器、滤波器后输出至测试接口。
所述壳体包括上壳体、下壳体，液晶显示屏和触摸控制面板通过压板固定在上壳体上，所述信号处理电路板通过紧固螺钉固定在下壳体上，所述上壳体、下壳体通过支撑柱密封组装，构成全密封结构。所述壳体采用聚四氟乙烯材质。所述测试接口为RFOUT端口。
一种驻波比测量方法，包括以下步骤：
步骤1：根据用户的需求设置测试频率范围，判断出滤波的带通范围，通过开关芯片自动开启不同频率的带通滤波器；
步骤2：MSP430处理器芯片控制AD9834信号发生器，产生一系列频率的DDS采样信号，经过功率放大处理器和滤波器后输出至测试接口5，最后通过测试接口5发送至待检天线；
步骤3：通过两路数模采样电路分别采样发射信号电压和天线反馈电压，通过计算得出驻波比Vswr，
其中R是输入阻抗，r是输出阻抗，L为反射系数，URFS是总功率，URFF是反射功率，N、M、K是驻波比相关系数；
步骤4：对计算得出的驻波比参数进行误差分析，采用均值和递进比对相结合的方法，剔除突变的无效值，每个频率段分成若干采样组，每组采样密度通过步进频率值进行调节，如果出现异常的值则剔除，最后根据数据处理后的结果绘出驻波比曲线。
本发明提供一种手持式驻波比检测仪，技术效果如下：
1）、采用压板将液晶显示屏、触摸控制面板固定在上壳体的同一水平面，并通过支撑柱将上壳体和下壳体组装在一起。不仅外观精美而且密封性好。采用聚四氟乙烯材料，大幅度减轻了设备的重量，方便携带。
2）、智能处理测量误差实时反馈的测量方法，采用均值和递进比对相结合的方法来处理测量结果的误差和剔除异常值。根据用户设置的频率段和步进频率，智能的把测量频率分成若干组，然后对每个组测量结果进行均值误差分析。同时对前后频率对应的驻波比值进行比对，对相近频率组对应的驻波比值进行比对，找出突变的异常值将其剔除。最后根据处理的结果绘制驻波比曲线。这种误差处理方法使得测量的速度更快，测量的数据更精确。3）、采用自主设计的节电系统，大幅度延长了驻波比测量装置户外使用时间。节电系统采用设定优先级方式管理仪器用电，根据仪器的使用情况智能的关闭仪器的各个模块，从而达到最大限度的省电要求；测量界面采用分级菜单和特征值快捷显示相结合，设置参数和详细测量结果都在分级菜单界面显示，方便用户进行操作和详细了解所测频段的驻波比测量结果，而一些关键测量结果参数则在主菜单界面下特征值显示栏显示，这样可以简洁的显示出主要频率值及对应的驻波比，方便用户快速了解天线的性能情况，从而进行维修和更换。
附图说明
图1为本发明手持式驻波比检测仪结构示意图。
图2为驻波比曲线图。
图3为本发明节电系统连接框图。
具体实施方式
如图1所示，手持式驻波比检测仪，包括壳体6，壳体6上安装有液晶显示屏1、触摸控制面板2，壳体6内安装有信号处理电路板3，信号处理电路板3上固定有测试接口5、电池仓体4；所述信号处理电路板包括MSP430处理器芯片，MSP430处理器芯片连接AD9834信号发生器，MSP430处理器芯片控制AD9834信号发生器产生DDS采样信号，经过功率放大处理器、滤波器后输出至测试接口5。所述壳体6包括上壳体、下壳体，液晶显示屏1和触摸控制面板2通过压板固定在上壳体上，所述信号处理电路板3通过紧固螺钉固定在下壳体上，所述上壳体、下壳体通过支撑柱7密封组装，构成全密封结构。所述壳体6采用聚四氟乙烯材质。所述测试接口5为RFOUT端口。
一种测量天线驻波比的智能处理测量误差实时反馈的测量方法，测量过程包含以下步骤：
步骤1：根据用户的需求设置测试频率范围，例如用于地波雷达的天线测试频率一般选择7.0MHZ～25.0MHZ。并智能判断出滤波的带通范围，通过开关芯片来自动开启不同频率的滤波器。
步骤2：MSP430处理器芯片控制AD9834信号发生器，产生步进为0.1MHZ的7.0MHZ～25.0MHZ范围频率的DDS采样信号，经过功率放大处理器RF2360和滤波电路，最后通过RFOUT端口发送至待检天线。
步骤3，通过两路数模采样电路分别采样发射信号电压、DDS信号通过功率放大器和滤波器处理，经过磁环后和天线反馈电压。通过计算得出驻波比Vswr，
其中：R是输入阻抗，r是输出阻抗，L为反射系数，Urfs是入射电压（即发射信号电压），Urff是反射电压（即天线反馈电压）。
步骤4：对计算得出的驻波比参数进行误差分析，采用均值和递进比对相结合的方法剔除突变的无效值。均值法就是对每个频率发射信号电压和天线反馈电压进行多次采样本装置设定是10次，然后求平均值；递进比对就是根据驻波比与频率变化关系，如图2所示。按照设置的步进频率，（本装置设定为0.1MHZ）进行分组比对，例如设定的测量频率范围为7.0-12MHZ，步进频率为0.1MHZ，那么系统为自动将测量频率分为4组，然后对每组的相近频率求其斜率：即驻波比差值比上测量频率差值，最后进行组内比对和相邻组比对。而本设备采用的是将两种方式相结合的数据处理方法，先对每个频率采样信号进行10次采样，求其平均值，然后对相邻频率的采样信号求其斜率，对斜率进行比对并判断数据，如果出现斜率突变情况则判断该值为无效值或异常值将其剔除重新采样，最后将处理完成数据绘制成图表。
每个频率段分成若干采样组，每组采样密度通过步进频率值进行调节，如果出现异常的值则剔除，最后根据数据处理后的结果绘出驻波比曲线，如图2所示。
对天线驻波比进行快速准确测量，其主要工作原理是：驻波比检测装置经过用户检测频率要求，智能判断出频率测量范围，并经过控制芯片精确地产生一系列对应频率的DDS信号，然后经过测试口传送至待检天线并接受反馈回来的信号功率，依据检测要求分别采集发射功率和反射功率并进行滤波和误差分析处理，最后通过驻波比计算公式，计算驻波比参数，并在液晶显示屏上绘制出驻波比曲线图。
本发明手持式驻波比检测仪，整个装置仅重0.4kg，方便携带进行户外作业；采用低功耗设计，待机时间长。其采用的供电系统有两路：一路是采用9V外接直流电源，另一路是采用2个DC9V充电镍氢电池，为了方便户外工作，延长使用时间，采用了自主设计的智能节电系统。该系统包含硬件低功耗电路设计和软件智能节电系统两部分：硬件低功耗电路设计采用一系列低功耗的器件，如：IRFR5305，MSP430芯片等；和简洁的电路结构。软件智能节电系统设计采用智能分级方式省电，这种方法类似于操作系统进程的优先级管理方式，将装置的用电管理分为三级：
第一级，当电量低于1%时系统自动进入低电量保护模式，关闭所有的功能模块并保存当前测量的数据。
第二级，当两次测量操作间隔超过2分钟，系统自动将液晶屏的亮度逐渐调暗并提示用户保存测量结果。
第三级，用户超过5分钟没对手持式驻波比测量装置进行任何操作，系统将自动关闭液晶屏，关闭DDS信号生成模块，控制芯片进入低功耗模式。
第四级，当用户超过30分钟没对手持式驻波比测量装置进行任何操作时，系统将发出警报提示用户并自动保存当前测量结果，然后关闭测量装置电源。

Claims (6)

1.手持式驻波比检测仪，包括壳体（6），壳体（6）上安装有液晶显示屏（1）、触摸控制面板（2），其特征在于，壳体（6）内安装有信号处理电路板（3），信号处理电路板（3）上固定有测试接口（5）、电池仓体（4）；所述信号处理电路板包括处理器芯片，处理器芯片连接信号发生器，处理器芯片控制信号发生器产生DDS采样信号，经过功率放大处理器、滤波器后输出至测试接口（5）。
2.根据权利要求1所述手持式驻波比检测仪，其特征在于，所述壳体（6）包括上壳体、下壳体，液晶显示屏（1）和触摸控制面板（2）通过压板固定在上壳体上，所述信号处理电路板（3）通过紧固螺钉固定在下壳体上，所述上壳体、下壳体通过支撑柱（7）密封组装。
3.根据权利要求1或2所述手持式驻波比检测仪，其特征在于，所述壳体（6）采用聚四氟乙烯材质。
4.根据权利要求1或2所述手持式驻波比检测仪，其特征在于，所述测试接口（5）为RFOUT端口。
5.一种驻波比测量方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：根据用户的需求设置测试频率范围，判断出滤波的带通范围，通过开关芯片自动开启不同频率的带通滤波器；
步骤2：MSP430处理器芯片控制AD9834信号发生器，产生一系列频率的DDS采样信号，经过功率放大处理器和滤波器后输出至测试接口5，最后通过测试接口5发送至待检天线；
步骤3：通过两路数模采样电路分别采样发射信号电压和天线反馈电压，通过计算得出驻波比Vswr，
其中R是输入阻抗，r是输出阻抗，L为反射系数，URFS是总功率，URFF是反射功率，N、M、K是驻波比相关系数；
步骤4：对计算得出的驻波比参数进行误差分析，采用均值和递进比对相结合的方法，剔除突变的无效值，每个频率段分成若干采样组，每组采样密度通过步进频率值进行调节，如果出现异常的值则剔除，最后根据数据处理后的结果绘出驻波比曲线。
6.根据权利要求1或2所述手持式驻波比检测仪，其特征在于，它包含三级节电系统：
第一级，当电量低于1%时系统自动进入低电量保护模式，关闭所有的功能模块并保存当前测量的数据；
第二级，当两次测量操作间隔超过2分钟，系统自动将液晶显示屏的亮度逐渐调暗并提示用户保存测量结果；
第三级，用户超过5分钟没对手持式驻波比测量装置进行任何操作，系统将自动关闭液晶显示屏，关闭AD9834信号发生器，控制AD9834信号发生器进入低功耗模式；
第四级，当用户超过30分钟没对手持式驻波比测量装置进行任何操作时，系统将发出警报提示用户并自动保存当前测量结果，然后关闭关电源。
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