CN104155511A - 基于驻波检测的采集电路和功率监控电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于驻波检测的采集电路和功率监控电路，包括功率分配器、第一检波器和第二检波器，功率分配器分别连接于发射电路和天线负载，用于获取入射功率发射电路上的入射功率和天线负载上的反射功率并予以输出；第一检波器，连接功率分配器，用于接收入射功率并将入射功率转换成其所对应的入射功率监测电压值；第二检波器，连接功率分配器，用于接收反射功率并将反射功率转换成其所对应的反射功率监测电压值。在此基础上，本发明所提供基于驻波检测的功率监控电路来将所述采集电路应用于功率监控中，进而实现对于末级放大电路发射功率是否发射正常的监控，以防止射频信号发射电路上的射频器件因发射功率过高而损坏。

Description

基于驻波检测的采集电路和功率监控电路

技术领域

本发明涉及铁路自动化领域，主要指利用射频技术及设备来实现的铁路自动化管理，特别是涉及一种基于驻波检测的采集电路和功率监控电路。

背景技术

铁路部门已开展铁路车号自动识别系统的建设，该系统能够及时准确地采集列车车次、车号和到发信息，能加快实现全路货车、机车、列车、追踪管理，满足现代铁路运输管理系统对列车、车辆等基础信息的需求，最终实现运输作业管理现代化、网络化和资源共享，使铁路运输早日实现现代化管理。

现有技术中用于支持上述系统建设的设备主要涉及车号主机、车号设别装置、及天线等，其中车号设别装置是用于连接车号主机和天线的主要设备，在目前的车号设别装置产品中，有可能出现以下情况：天线端反射过大(即驻波太大)，将因为没有实时的检测电路判断天线连接状态而致使射频器件损坏。从而不利于铁路管理的稳定性和安全性，故需要对此做出改进。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的在于提供一种基于驻波检测的采集电路和功率监控电路，用于解决现有技术中在天线端反射过大(即驻波太大)的条件下因没有实时的检测电路而致使射频器件损坏的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于驻波检测的采集电路，所述采集电路设置于具有入射功率发射电路和连接于所述入射功率发射电路的且用于接收反射功率的天线负载之间，所述采集电路包括：功率分配器，分别连接于产生入射功率的所述发射电路和接收反射功的天线负载之间，用于获取所述发射电路上的入射功率和所述天线负载反射回来的反射功率并予以输出；第一检波器，连接所述功率分配器，用于接收所述入射功率并将所述入射功率转换成与其对应的入射功率监测电压值；第二检波器，连接所述功率分配器，用于接收所述反射功率并将所述反射功率转换成与其对应的反射功率监测电压值。

优选地，在上述基于驻波检测的采集电路中还包括第一π衰电路和第二π衰电路，第一π衰电路连接于所述第一检波器与所述功率分配器的连接线路上，用于调整输入所述第一检波器的所述射频入射功率的大小；第二π衰电路连接于所述第二检波器与所述功率分配器的连接线路上，用于调整输入所述第二检波器的所述反射功率的大小。

另外，本发明还提供了一种基于驻波检测的功率监控电路，包括：功率分配器，分别连接于产生入射功率的所述发射电路和接收反射功的天线负载之间，用于获取所述发射电路上的入射功率和所述天线负载反射回来的反射功率并予以输出；第一检波器，连接所述功率分配器，用于接收所述入射功率并将所述入射功率转换成与其对应的入射功率监测电压值；第二检波器，连接所述功率分配器，用于接收所述反射功率并将所述反射功率转换成与其对应的反射功率监测电压值；控制器，分别连接所述第一检波器、第二检波器和末级放大电路模块，用于接收所述入射功率监测电压值和反射功率监测电压值并计算得到当前实时驻波比，并根据所述驻波比与预设驻波比作对比后输出用于控制所述末级放大电路模块发射功率的控制信号。

优选地，在上述基于驻波检测的功率监控电路中还包括第一π衰电路和第二π衰电路，第一π衰电路连接于所述第一检波器与所述功率分配器的连接线路上，用于调整输入所述第一检波器的所述射频入射功率的大小；第二π衰电路连接于所述第二检波器与所述功率分配器的连接线路上，用于调整输入所述第二检波器的所述反射功率的大小。

如上所述，本发明通过提出一种基于驻波检测的采集电路来实时获取入射功率和反射功率所对应的电压值，在实际应用中，可将所述基于驻波检测的采集电路应用到末级放大电路的发射功率监控上，得到一种基于驻波检测的功率监控电路，其利用所述电压值作为末级放大电路监控的参数指标，进而实现对于末级放大电路发射功率是否发射正常的监控，以防止射频信号发射电路上的射频器件因发射功率过高而损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对具体实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，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为本发明基于驻波检测的采集电路的一种原理结构示意图。

图2显示为基于驻波检测的采集电路的另一种原理结构示意图。

图3为本发明基于驻波检测的功率监控电路的一种原理结构示意图。

图4显示为在基于驻波检测的功率监控电路中控制器对末级功放的监控流程图。

附图标号说明

100   基于驻波检测的采集电路

110   耦合器

130a  第一检波器

130b  第二检波器

150a  入射功率监测电压值

150b  反射功率监测电压值

170a  第一π衰电路

170b  第二π衰电路

190   控制器

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，这里将对实施例中所涉及的一些技术术语或名称予以说明和解释。

入射功率，是指一射频发射信号所具有的信号功率，特别地，在下文中特指由末级功率放大器对某一射频信号进行放大后的发射功率。

反射功率，是指与所述入射功率相对的反射信号功率。特别地，在下文中特指由连接于入射功率发射电路的天线负载接收的射频反射信号功率。

请参考图1，示出了本发明基于驻波检测的采集电路的一种结构示意图，所述采集电路设置于具有入射功率发射电路和连接于所述入射功率发射电路的且用于接收反射功率的天线负载之间，所述采集电路包括：功率分配器，分别连接于产生入射功率的所述发射电路和接收反射功的天线负载之间，用于获取所述发射电路上的入射功率和所述天线负载反射回来的反射功率并予以输出；第一检波器130a，连接所述功率分配器，用于接收所述入射功率并将所述入射功率转换成与其对应的入射功率监测电压值150a；第二检波器130b，连接所述功率分配器，用于接收所述反射功率并将所述反射功率转换成与其对应的反射功率监测电压值150b。

所述基于驻波检测的采集电路100通过采集入射功率和反射功率并利用功率分配器和第一检波器130a和第二检波器130b对其进行转换，以得到与所述入射功率和反射功率相对应的电压值，即将信号功率转换成能够实时反映所述信号功率的电压值，以为功率检测做准备。

具体地，在所述基于驻波检测的采集电路100中，入射功率依次经过功率分配器和第一检波器130a转化为与入射功率实时对应的监控电压值，每一个监控电压值对应一个特定的入射功率值；在本实施例中，功率分配器选用XC0900A-20S的集成耦合器110，第一检波器130a选用ADL5902ACPZ的集成检波器。另外，反射功率依次经功率分配器和第二检波器130b转化为与反射功率实时对应的监控电压值，每一个监控电压值对应一个特定的反射功率值；其中，第二检波器130b也选用ADL5902ACPZ的集成检波器。

另外，本实施例还提供了基于驻波检测的信号采集电路的另一种结构示意图，具体见图2，与上述基于驻波检测的信号采集电路所不同的是：本实施例中的基于驻波检测的信号采集电路还包括第一π衰电路170a和第二π衰电路170b，所述第一π衰电路170a连接于所述第一检波器130a连接所述功率分配器的线路上，用于调整输入所述第一检波器130a的入射功率的大小；所述第二π衰电路170b连接于所述第二检波器130b连接所述功率分配器的线路上，用于调整输入所述第二检波器130b的反射功率的大小。通过π衰电路调整输入至两个检波器的功率大小。例如，输入检波器的射频功率如果突然超过其承受范围，那么通过设置π衰电路来调节入射功率和/或反射功率的大小即可可避免这种情况，进而达到保护检波器不因过载而损坏，同时也可通过π衰电路调节检波器的监测动态范围。

进一步地，可将所述基于驻波检测的采集电路100应用到铁路车号识别装置的射频信号发射电路中，用以监控末级放大电路中射频信号的功放发射功率(应当理解，相当于提供入射功率，记为入射功率Pf)，在监控过程中，还需要实时采集经由天线负载接收的车号调制返回信号的反射功率(便于阅读，记为：反射功率Pr)。请参考图3，其具体技术方案为：一种基于驻波检测的功率监控电路，包括：功率分配器，分别连接于产生入射功率的所述发射电路和接收反射功的天线负载之间，用于获取所述发射电路上的入射功率和所述天线负载反射回来的反射功率并予以输出；第一检波器130a，连接所述功率分配器，用于接收所述入射功率并将所述入射功率转换成与其对应的入射功率监测电压值150a；第二检波器130b，连接所述功率分配器，用于接收所述反射功率并将所述反射功率转换成与其对应的反射功率监测电压值150b；控制器190，分别连接所述第一检波器130a、第二检波器130b和末级放大电路模块，用于接收所述入射功率监测电压值150a和反射功率监测电压值150b并计算得到当前实时驻波比，并根据所述驻波比与预设驻波比作对比后输出用于控制所述末级放大电路模块发射功率的控制信号。

从上述一种基于驻波检测的功率监控电路中可以得知，其是基于驻波检测的采集电路100的应用扩展，通过对发射电路上的发射功率Pf(即入射功率)和经由天线负载接收的反射功率的采集和转换，以得到入射功率监测电压值150a和反射功率监测电压值150b，然后在此基础上利用已知的回波损耗公式来计算得到驻波比，从而再与预设的驻波比进行比较，然后再由控制器190做出是否降低末级放大电路模块发射功率的控制信号，从而防止因末级放大电路模块的发射功率过高而损坏射频器件。

具体地，下面将在基于驻波检测的采集电路100的基础上，进一步来说明基于驻波检测的功率监控电路是如何来实现对于末级放大电路模块发射功率的控制。

通过上述采集电路，可获取每一个实时入射功率Pf/反射功率Pr所对应的入射功率监测电压值150a(记为Vf)/反射功率监测电压值150b(记为Vr)，当定向耦合器110(XC0900A-20S)接收到的入射功率和反射功率发生变化时，可以通过各自的监测电压值跟踪其各自的变化状态，并反算出对应的入射功率(Pf)和反射功率(Pr)的大小；进而，根据监控到的入射功率(Pf)和反射功率(Pr)的大小计算出反射损耗(亦称为“回波损耗”)RL(RL＝|Pr-Pf|)的具体值；进而，再根据所述回波损耗RL并利用回波损耗计算公式：

RL＝20*LOG10[(VSWR+1)/(VSWR-1)]

来计算得到驻波比VSWR(需要理解的是，回波损耗计算公式为现有已知的，这里就不再展开赘述)，从而根据VSWR即可判定出天线连接情况并做出监控措施。例如，当驻波比大于一预设值时，控制器190将根据入射功率监测电压(Vf)自动逐级降低末级功放RA03M8894M的发射功率，具体控制方案，可参考图4。当功率下降到最低门限时，天线端的驻波比仍较大，此时将自动关闭功放的输出，并向上层控制系统发出告警提示，从而来到自控控制和预警的效果。

需要理解的是，所述控制器190可以选用常见的MCU芯片，例如单片机，FPGA或者ARM等MCU芯片。

综上，本发明通过提出一种基于驻波检测的采集电路100来实时获取入射功率和反射功率所对应的电压值，在实际应用中，可将所述基于驻波检测的采集电路100应用到末级放大电路的发射功率监控上，得到一种基于驻波检测的功率监控电路，其利用所述电压值作为末级放大电路监控的参数指标，进而实现对于末级放大电路发射功率的监控，以防止射频信号发射电路上的射频器件因发射功率过高而损坏。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

Claims (6)

1.一种基于驻波检测的采集电路，所述采集电路设置于具有入射功率发射电路和连接于所述入射功率发射电路的且用于接收反射功率的天线负载之间，其特征在于，所述采集电路包括：

功率分配器，分别连接于产生入射功率的所述发射电路和接收反射功的天线负载之间，用于获取所述发射电路上的入射功率和所述天线负载反射回来的反射功率并予以输出；

第一检波器，连接所述功率分配器，用于接收所述入射功率并将所述入射功率转换成与其对应的入射功率监测电压值；

第二检波器，连接所述功率分配器，用于接收所述反射功率并将所述反射功率转换成与其对应的反射功率监测电压值。

2.根据权利要求1所述的基于驻波检测的采集电路，其特征在于，还包括:

第一π衰电路，连接于所述第一检波器与所述功率分配器的连接线路上，用于调整输入所述第一检波器的所述射频入射功率的大小；

第二π衰电路，连接于所述第二检波器与所述功率分配器的连接线路上，用于调整输入所述第二检波器的所述反射功率的大小。

3.根据权利要求1所述的基于驻波检测的采集电路，其特征在于，所述功率分配器为四端口定向耦合器。

4.根据权利要求3所述的基于驻波检测的采集电路，其特征在于，所述定向耦合器的第一端口连接于所述发射电路，用于接收所述入射功率并将所述入射功率由所述定向耦合器的第三端口予以输出；所述定向耦合器的第二端口连接于所述天线负载，用于接收所述反射功率并将所述反射功率由所述定向耦合器的第四端口输出。

5.根据权利要求4所述的基于驻波检测的采集电路，其特征在于，所述第一检波器连接所述定向耦合器的第三端口，所述第二检波器连接所述定向耦合器的第四端口。

6.一种基于驻波检测的功率检测电路，其特征在于，包括：

权利要求1至5任一项所述的基于驻波检测的采集电路；

控制器，分别连接所述第一检波器、第二检波器和末级放大电路模块，用于接收所述入射功率监测电压值和反射功率监测电压值并计算得到当前实时驻波比，并根据所述驻波比与预设驻波比作对比后输出用于控制所述末级放大电路模块发射功率的控制信号。