CN104410468B - 天线调谐器检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线调谐器检测方法，属于通信与计算机应用技术领域。本发明的方法中替换控制器置换天调控制部分的原控制器，主控制单元通过天调的控制口与天调控制部分相连，检测系统开机后、主控制单元对天调控制部分上的替换控制器进行初始化操作，并控制阻抗测量单元、虚拟示波单元上电，准备对天线调谐器进行检测。本发明所需硬件电路简单，制作成本较低，稳定性好，具备实现集成化、产品化的潜力，具有较高的经济效益。

Description

天线调谐器检测方法

技术领域

本发明属于通信与计算机应用技术领域，更具体地说，涉及一种有关天线调谐器的自动检测技术。

背景技术

现有技术中天线调谐器(本文中简称“天调”)是大功率短波无线通信系统中的必备部分，天线调谐器是连接在发射机(电台)与天线之间的阻抗匹配设备，天线调谐器目前广泛应用于地面、车载、船载及航空的大功率短波电台中。图1A给出了天线调谐器的内部结构，天线调谐器2包括控制部分201、检测部分203、调谐网络202三部分，控制部分201、检测部分203、调谐网络202也可以称为天调控制部分、天调检测部分、天调调谐网络。天调控制部分接受电台发射机的调谐指令，天调控制部分控制天调调谐网络不断进行调整、以使得天调调谐网络的阻抗值与天线匹配；天调检测部分对天调调谐网络和天线的匹配情况不断进行检测、并反馈给天调控制部分。天线调谐器的外围接口包括控制口211、射频口213和天线口212，控制口211和射频口213与发射机相连，天线口212与天线相连。天调调谐网络是由大量的电容、电感等阻抗元件以及继电器按照一定的拓扑结构排列组成的复杂二端口网络，任何型号的天调调谐网络都有一个射频入口和一个射频出口，射频入口和射频出口是天调调谐网络的两个端口，射频出口和天线相连。

现有技术中对天调控制部分进行检测的时候，通常需要发射机配合，人工操作发射机，使发射机向天线调谐器发送调谐指令，通过观察反馈给发射机的调谐结果显示、并用独立示波器捕捉测量瞬时信号样式来对天调控制部分进行检测。

图1B给出了一个简单的天调调谐网络内部的典型结构，网络内部由若干阻抗元件组成，在形式上可以分为串联型电容(如图1B中电容C4)、并联型电容(如图1B中电容C5、C6、C7)、串联型电感(如图1B中电感L1、L2、L3)、并联型电感(如图1B中电感L8)4种类型。每个阻抗元件都对应有一个继电器，工作时天调控制部分通过控制使得调谐网络中这些 继电器吸合与释放，从而控制各阻抗元件是否接入网络，改变调谐网络的网络拓扑结构。例如，继电器K1的吸合将使电感L1被短路，即电感L1将不被接入至网络中；继电器K5的断开将使电容C5被断路，即电容C5将不被接入至网络中。

现有技术中对调谐网络进行检测的时候，需要将调谐网络中的任一阻抗元件分别断开后独立检测阻抗值以确定阻抗值是否正常；对每个阻抗元件进行独立检测的时候需要利用电烙铁将每个阻抗元件的支路分别断开，检测完阻抗值后再将每个阻抗元件的支路焊接连接好，检测工作量非常大，效率非常低。

图1B是天调调谐网络的简化原型，实际调谐网络中阻抗元件数量要远多于图1B中的阻抗元件，实际调谐网络中阻抗元件一般为数十个。基于调谐网络这种元件种类少、元件数量大、连接形式呈动态变化的特性，在天线调谐器的维修中，有关调谐网络的维修甚为繁琐。目前常见的对于调谐网络的维修依靠人工手段完成，基本方法是逐一测量网络中每个阻抗元件的参数，通过判定参数值是否正常来推断阻抗元件或对应继电器的故障。

由于无法隔断任意一个阻抗元件与整个调谐网络的电连接，在调谐网络电路上直接测量阻抗元件的参数值基本不可能，现有技术中的测量方式必须将调谐网络电路上的任意一个阻抗元件拆焊下来、人工使用万用表单独测量。如果调谐网络的阻抗元件数量达到数十个、则整个检修过程将非常耗时费力，并且破坏调谐网络原有电路容易造成新的故障。现有技术中人工维修要求维修人员对被测天调调谐网络的电路组成、原理、网络拓扑结构有相当程度的了解，并且具备较高的维修能力和经验。

现有技术中对天调检测部分进行维修的时候，需要在天调的天线口先后分别连接容性、感性、纯阻性负载，然后用发射机在天调的射频口输入一定功率和频率的射频信号，然后用万用表测量天调检测部分的驻波比检测值、相位检测值，并与正常值进行比对。

由于天线调谐器的调谐过程受控制部分中原控制器内部的程序控制，调谐过程是自动、瞬时完成的，维修人员无法介入控制调谐过程，难以捕捉调谐过程中的发射机发给天线调谐器的指令信号、功率信号和天线调谐器控制部分发出的驱动信号等，目前依靠人工对天线调谐器的检测非常困难。

发明内容

本发明为了有效地解决以上技术问题，给出了一种天线调谐器检测系统。

本发明的一种天线调谐器检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

S1用替换控制器置换天调控制部分的原控制器，主控制单元通过天调的控制口与天调控制部分相连，检测系统开机后、主控制单元对天调控制部分上的替换控制器进行初始化操作，并控制阻抗测量单元、虚拟示波单元上电，准备对天调控制部分进行检测；

S2主控制单元向天调控制部分发出检测信息后，如果主控制单元接收到控制部分的回复信息后确认天调控制部分没有故障，则直接进入S3步骤；如果主控制单元没有接收到天调控制部分的回复信息后确认天调控制部分有故障，使用虚拟示波单元查找具体的故障位置；

S3主控制单元控制替换控制器使调谐网络中的所有继电器吸合或释放、以使得所有阻抗元件从调谐网络中断开，使用阻抗测量单元测量调谐网络的“固有阻抗”值；

S4为检测调谐网络中任一阻抗元件的阻抗值，主控制单元控制替换控制器对调谐网络中的继电器分别吸合或释放、以使得调谐网络中只有任一待检测的阻抗元件与调谐网络的两端相连；

S5为检测调谐网络中已独立出的任意一个阻抗元件阻抗值，主控制单元控制第一阻抗测量端通断电路的吸合或释放、以及第二阻抗测量端通断电路的吸合或释放实现对该阻抗元件阻抗值的独立测量；

S6主控制单元获得阻抗测量单元测量到的调谐网络中该任一阻抗元件阻抗值后减去调谐网络的“固有阻抗”值后获得该阻抗元件的实际阻抗值，对该阻抗元件的实际阻抗值进行存储；

S7主控制单元根据调谐网络拓扑结构检查是否完成对天调调谐网络中的所有阻抗元件的测量，如果完成则转至S8、否则重新跳转至S4；

S8主控制单元依据测量到的调谐网络中所有阻抗元件的阻抗值、对调谐网络的故障情况进行综合分析；根据每个阻抗元件的实际阻抗值，将调谐网络中所有阻抗元件分别归入“误差合理”组和“误差超标”组；

S9如果调谐网络中阻抗元件全部归入“误差超标”组，主控制单元经过判断确认调谐网络故障不是由其自身引起的，而是由于用户在连接阻抗测量单元时连接错误造成的，否则转至S10；

S10如果调谐网络中阻抗元件部分归入“误差超标”组，主控制单元经过判断确认“误差超标”组中与阻抗元件对应的继电器部分发生故障，否则转至S11；

S11主控制单元依次分析“误差合理组”中所有阻抗元件的实测值与理论值之间的误差，如果阻抗元件的实测值与理论值之间的误差超过了30％的范围，主控制单元经过判断确认阻抗元件存在故障；

S12功率发生单元在主控制单元控制之下产生一定频率的功率信号，功率信号发送给天调中的检测部分；

主控制单元控制天调替换控制器使调谐网络分别呈现容性、感性和纯阻性；调谐网络在呈现容性、感性和纯阻性三种状态下，天调替换控制器均依次对检测部分的阻抗检测部分、相位检测部分、驻波比检测部分进行检测，天调替换控制器将检测结果反馈给主控制单元；

S13主控制单元将反馈过来的检测结果与天调检测部分中阻抗检测部分、相位检测部分、驻波比检测部分的正常值进行比对并给出判定结果；

S14根据步骤S13中的判断结果显示检测结果与正常值存在误差时，主控制单元控制虚拟示波单元测量故障电路的波形和电压进而查找故障点。

根据以上所述的天线调谐器检测方法，优选，所述步骤S2中：

如果替换控制器不能收到主控制单元发出的检测指令，虚拟示波单元逐级测量天线调谐器中控制部分的接口电平转换电路中的收支路，直到找到故障位置。

根据以上所述的天线调谐器检测方法，优选，所述步骤S2中：

如果替换控制器能收到主控制单元发出的检测指令，但是没有发出回复数据；虚拟示波单元测量天线调谐器中控制部分的电源、复位、时钟电路，直到找到故障位置。

根据以上所述的天线调谐器检测方法，优选，所述步骤S2中：

如果替换控制器收到主控制单元发出的检测指令，并发出回复数据，虚拟示波单元逐级测量天线调谐器中控制部分的接口电平转换电路中的发支路，直到找到故障位置。

根据以上所述的天线调谐器检测方法，优选，所述检测方法还包括S15：主控制单元控制显示器单元或打印机单元对分析结果进行显示或打印。

本发明的一种天线调谐器检测系统，其特征在于：包括主控制单元、 天线调谐器、替换控制器、阻抗测量单元、功率发生单元、虚拟示波单元；其中：

主控制单元分别与天线调谐器、功率发生单元、阻抗测量单元、虚拟示波单元电性相连；替换控制器替代安装在天线调谐器的原控制器位置处，主控制单元与替换控制器形成主从控制关系、使得主控制单元获得对天线调谐器的控制权，阻抗测量单元与天调调谐网络相连、以测量天调调谐网络的阻抗值，功率发生单元与天调检测部分相连、为天调检测部分提供功率信号，虚拟示波单元用于显示检测过程中的指令信号和功率信号的波形；

主控制单元在不依赖发射机的情况下控制替换控制器、并依靠与虚拟示波单元的配合对天调控制部分进行检测；或者：

主控制单元在不依赖发射机的情况下控制天调控制部分及其上的替换控制器、并依靠阻抗测量单元的配合对天调调谐网络进行检测；或者：

主控制单元在不依赖发射机的情况下控制天调控制部分及其上的替换控制器、并依靠功率发生单元和虚拟示波单元的相互配合对天调检测部分进行检测。

根据以上所述的天线调谐器检测系统，优选：主控制单元通过天线调谐器的控制口与天调控制部分相连，主控制单元依靠与虚拟示波单元的配合对天调控制部分进行检测。

根据以上所述的天线调谐器检测系统，优选：阻抗测量单元的两个测量端与天调调谐网络的射频入口、射频出口相连，主控制单元依靠与阻抗测量单元对天调调谐网络进行检测。

根据以上所述的天线调谐器检测系统，优选：还包括第一阻抗测量端通断电路、第二阻抗测量端通断电路，第一阻抗测量端通断电路、第二阻抗测量端通断电路分别连接阻抗测量单元的两个测量端。

根据以上所述的天线调谐器检测系统，优选：

阻抗测量单元的两个测量端通过第一阻抗测量端通断电路和第二阻抗测量端通断电路与天调调谐网络的射频入口和射频出口相连，主控制单元控制第一阻抗测量端通断电路和第二阻抗测量端通断电路的吸合或释放、以实现阻抗测量单元的两个测量端分别与调谐网络射频入口和射频出口的连接或断开；

主控制单元控制替换控制器使得天调控制部分对天调调谐网络中的所 有继电器分别吸合或释放、以使得天调调谐网络中的所有阻抗元件从天调调谐网络中断开，主控制单元控制第一阻抗测量端通断电路吸合、以及控制第二阻抗测量端通断电路吸合，实现阻抗测量单元的两个测量端与天调调谐网络的连通，使用阻抗测量单元测量天调调谐网络的“固有阻抗”值；

主控制单元控制替换控制器使得天调控制部分对天调调谐网络中的所有继电器分别吸合或释放、进而使得天调调谐网络中只有任意一个待检测的阻抗元件与天调调谐网络的射频入口和射频出口相连；主控制单元控制第一阻抗测量端通断电路的吸合或释放、以及第二阻抗测量端通断电路的吸合或释放实现对天调调谐网络中该任意一个待检测阻抗元件阻抗值的测量。

根据以上所述的天线调谐器检测系统，优选：功率发生单元通过天线调谐器的射频口与天调检测部分相连，主控制单元通过天线调谐器的控制口与天调控制部分相连，主控制单元依靠功率发生单元和虚拟示波单元的相互配合对天调检测部分进行检测。

根据以上所述的天线调谐器检测系统，优选：主控制单元是嵌入式计算机、或者台式计算机、或者笔记本计算机。

根据以上所述的天线调谐器检测系统，优选：还包括与主控制单元相连的显示器单元和打印机单元。

根据以上所述的天线调谐器检测系统，优选：替换控制器的存储器中存储有天调调谐网络的拓扑结构信息。

根据以上所述的天线调谐器检测系统，优选：替换控制器的存储器中存储有天调调谐网络分别呈现容性、感性和纯阻性三种状态下阻抗检测部分、相位检测部分、驻波比检测部分的正常值。

本发明通过设置主控制单元以及配套的替换控制器、阻抗测量单元、功率发生单元、虚拟示波单元，可以有效地完成对天调控制部分、天调检测部分、天调调谐网络的检测工作，使用本发明的天线调谐器的检测系统和方法可以大大提高了检测过程的工作效率。

本发明通过巧妙地设计阻抗测量单元的测量端与被测调谐网络的连接关系，并配合控制改变调谐网络中的网络拓扑结构，实现仅仅利用阻抗测量单元的两个测量端口即可测量调谐网络整体的阻抗值、以及调谐网络中的任意一个阻抗元件的阻抗值。这样就有效地避免了人工维修中必须将调谐网络中的阻抗元件拆焊下来使用万用表单独测量的繁琐过程，实现了 测量过程的自动化和智能化。

本发明还通过在主控制单元中设置好故障分析算法、利用计算机软件智能化地完成故障阻抗元件的判定以及可能故障形式的认定。这使得维修人员省去了逐个分析网络阻抗值的复杂过程，将这项任务交给更适合于此的计算机程序来完成，从而实现了故障分析的智能化。

本发明的调谐网络检测时间可以在1～2分钟的范围内，如果包括检测前替换天调控制部分的原控制器及连接测量线缆的时间，则调谐网络总体检测时间可以控制在10分钟以内；相比之下现有技术中的人工检测维修调谐网络过程一般需要耗时一两天时间。本发明的调谐网络检测方法和检测系统可以使得维修人员不需要对天调调谐网络有过多了解，故障的检测、分析和判断完全由系统自动化地完成，维修人员往往只需坐等主控制单元的“诊断结论”即可。

本发明所需硬件电路简单，制作成本较低，稳定性好，具备实现集成化、产品化的潜力，具有较高的经济效益，故障分析的准确率很高。本发明可以大大缩短天线调谐器调谐网络的故障检测及维修时间，简化维修过程，可完全免去人工拆焊阻抗元件的过程，整个检修过程自动化程度高，无需人工分析自动给出结果。

附图说明

附图1A是现有技术中天线调谐器的结构示意图；

附图1B是现有技术中天调调谐网络的结构示意图；

附图2A是本发明天线调谐器检测系统的结构示意图；

附图2B是本发明天调调谐网络检测系统的结构示意图；

附图3是本发明天调调谐网络的故障检测流程图；

附图4A是本发明天调控制部分与调谐网络的连接结构示意图；

附图4B是本发明天调控制部分与调谐网络阻抗测量单元的连接结构示意图；

附图5是本发明一种用于具体检测的调谐网络图。

具体实施方式

图2A是本发明天线调谐器检测系统的结构示意图；本发明的一种天线调谐器检测系统包括主控制单元1、天线调谐器2(天线调谐器2即是天调 2，天调2包括控制部分201、调谐网络202、检测部分203)、替换控制器2011、阻抗测量单元3、功率发生单元4、虚拟示波单元5；其中：

主控制单元1可以是嵌入式计算机、或者台式计算机、或者笔记本计算机，这里可以根据具体使用场合以及使用的方便性确定具体的计算机类型。检测还包括与主控制单元相连的显示器单元和打印机单元，显示器单元和打印机单元完全可以使用现有技术中的产品或设备。替换控制器2011的存储器中有天调调谐网络的拓扑结构信息，该拓扑结构信息用于替换控制器2011根据主控制单元1的指示对天调调谐网络202中的阻抗测量元件进行测量。

主控制单元1分别与天线调谐器2、阻抗测量单元3、功率发生单元4、虚拟示波单元5相连，实现对天线调谐器2、阻抗测量单元3、功率发生单元4、虚拟示波单元5的控制；

替换控制器2011替代安装在天线调谐器2的原控制器位置处，主控制单元1与替换控制器2011形成主从控制关系、使得主控制单元1获得对天线调谐器2的控制权，阻抗测量单元3与调谐网络202相连、以测量调谐网络202中每一个阻抗元件的阻抗值，功率发生单元4与检测部分203相连、为天线调谐器2中检测部分203提供功率信号，虚拟示波单元5用于显示检测过程中的指令信号和功率信号的波形；

主控制单元1在不依赖发射机的情况下控制替换控制器2011、并依靠和虚拟示波单元5的相互配合完成对控制部分201的检测；利用本发明对天线调谐器2中控制部分201进行检测时，主控制单元1通过控制口向天线调谐器2的控制部分201发出检测指令(一串约定的串行数据)、到达替换控制器2011的接收数据端，如果替换控制器2011能够正确接收检测指令，立即进行指令回复(一串约定的串行数据)。为了便于使用虚拟示波单元5测试观察，不论是主控制单元1向替换控制器2011发出的检测指令、还是替换控制器2011进行的回复指令都是连续的发出，因此用虚拟示波单元5进行测试时都能够观察到稳定的波形。

如果主控制单元1能够收到替换控制器2011的回复数据，则说明天线调谐器2中控制部分201的电源、复位、时钟、接口电平转换电路是正常的；如果主控制单元1不能收到替换控制器2011的回复数据，则可能有以下几种情况：

情况一，替换控制器2011不能收到主控制单元1发出的检测指令。 这时，用虚拟示波单元5逐级测量天线调谐器2中控制部分201的接口电平转换电路的收支路，直到找到故障位置；

情况二，替换控制器2011能收到主控制单元1发出的检测指令，但是没有发出回复数据；这说明替换控制器2011不能正常工作，这时，用虚拟示波单元5测量天线调谐器2中控制部分201的电源、复位、时钟电路，直到找到故障位置；

情况三，替换控制器2011收到主控制单元1发出的检测指令，并发出了回复数据，这时用虚拟示波单元5逐级测量天线调谐器2中控制部分201的接口电平转换电路的发支路，直到找到故障位置；

主控制单元1在不依赖发射机的情况下控制替换控制器2011、并依靠阻抗测量单元3完成对调谐网络202的检测；利用本发明对天线调谐器调谐网络进行检测时，通常首先检测天线调谐器2中控制部分201，在天线调谐器2中控制部分201无故障时，再对天线调谐器调谐网络进行检测。主控制单元1通过控制口发出检测指令(一串约定的串行数据)，替换控制器2011根据指令，控制天线调谐器调谐网络，将每一支路分别接入测量回路。阻抗测量单元3测量每一支路的阻抗值，并将测量值传送给主控制单元1。从而使主控制单元1获得调谐网络每一支路的阻抗值，并与实际值进行比对，给出判定结果。

主控制单元1在不依赖发射机的情况下控制替换控制器2011、并依靠功率发生单元4和虚拟示波单元5的相互配合完成对检测部分203的检测。利用本发明的检测系统和方法对天线调谐器进行检测时，通常先检测天调控制部分和调谐网络；在天线调谐器控制部分和调谐网络无故障时，再对天线调谐器检测部分进行检测。主控制单元1通过控制口发出检测指令(一串约定的串行数据)，替换控制器2011根据指令，控制天线调谐器调谐网络，使天线口212的阻抗分别呈现容性、感性和纯阻。

主控制单元1控制功率发生单元4产生一定频率和功率的信号，信号通过射频口提供给天线调谐器，替换控制器2011检测相应的IO端口(阻抗检测、相位检测、驻波比检测)电平，并向主控制单元1进行回复，主控制单元1将检测结果与正确值进行比对，给出判定结果。当某一支路(阻抗检测、相位检测、驻波比检测)出现问题时，用虚拟示波单元5测量该支路波形和电压，进一步查找故障点。

图2B是本发明天调调谐网络检测系统的结构示意图；天调调谐网络检 测系统包括主控制单元1、天线调谐器2、替换控制器2011、阻抗测量单元3、第一阻抗测量端通断电路301和第二阻抗测量端通断电路302。阻抗测量单元3通过串口102与主控制单元1连接并进行通信；替换控制器2011通过串口102与主控制单元1连接并进行通信；主控制单元1通过通用输入输出接口101与第一阻抗测量端通断电路301和第二阻抗测量端通断电路302相连，实现对第一阻抗测量端通断电路301和第二阻抗测量端通断电路302的控制。

阻抗测量单元3的两个测量端连接任意阻抗元件两端可对其参数值进行测量，阻抗测量单元3的两个测量端通过第一阻抗测量端通断电路301和第二阻抗测量端通断电路302与天线调谐器2中调谐网络202的两端相连接。由于天调控制部分的原控制器一般为通用51系列单片机，所以替换控制器2011也选用通用51系列单片机，替换控制器2011内部有与主控制单元1进行主从配合的控制程序；替换控制器2011可完成与主控制单元1的数据通信，并在相应管脚产生控制信号，工作时替换天调控制部分201中的原控制器，用于控制天调控制部分201的内部电路。

主控制单元1上运行有调谐网络自动检测应用程序，该程序能够完成与阻抗测量单元3以及替换控制器2011的数据通信，能够控制通用输入输出接口101产生控制信号，使各部分协同运作，并可将测量数据汇总、分析，给出结论。阻抗检测通断电路301以及阻抗检测通断电路302主要由继电器及其辅助电路构成。

替换控制器2011置换天调控制部分201上的原控制器，主控制单元1与天调控制部分201相连进而实现对替换控制器2011的控制，主控制单元1和替换控制器2011存在主从控制关系；阻抗测量单元3与主控制单元1相连，以实现主控制单元1对阻抗测量单元3的控制、以及阻抗测量单元3的测量值直接传送给主控制单元1；阻抗测量单元3通过第一阻抗测量端通断电路301和第二阻抗测量端通断电路302与天调调谐网络202的射频入口和射频出口相连，主控制单元控制第一阻抗测量端通断电路和第二阻抗测量端通断电路的吸合或释放、以实现阻抗测量单元的两个测量端分别与调谐网络两端的连接或断开；

主控制单元1控制替换控制器2011使得天调控制部分201对调谐网络202中的所有继电器分别吸合或释放、以使得调谐网络202中的所有阻抗元件从调谐网络202中断开，主控制单元1控制第一阻抗测量端通断电路 301吸合、以及控制第二阻抗测量端通断电路302吸合，实现阻抗测量单元两端探头与调谐网络202的连通，使用阻抗测量单元3测量调谐网络202的“固有阻抗”值；

主控制单元1控制替换控制器2011使得天调控制部分201对调谐网络202中的所有继电器分别吸合或释放、进而使得调谐网络202中只有任意一个待检测的阻抗元件与天调调谐网络202的射频入口和射频出口相连；主控制单元1控制第一阻抗测量端通断电路301的吸合或释放、以及第二阻抗测量端通断电路302的吸合或释放实现对调谐网络202中该任意一个待检测阻抗元件阻抗值的独立测量。

本发明一种天调检测方法包括以下步骤：

S1用替换控制器2011置换天调控制部分201的原控制器，主控制单元1通过天线调谐器2的控制口211与天调控制部分201相连，检测系统开机后、主控制单元1对天调控制部分201上的替换控制器2011进行初始化操作，并控制阻抗测量单元3、虚拟示波单元5上电，准备对天调控制部分201进行检测；

S2主控制单元1向天调控制部分201发出检测信息后，如果主控制单元1接收到天调控制部分201的回复信息后确认天调控制部分201没有故障，则直接进入S3步骤；如果主控制单元1没有接收到天调控制部分201的回复信息后确认天调控制部分201有故障，使用虚拟示波单元5查找具体的故障位置；

如果替换控制器2011不能收到主控制单元1发出的检测指令，虚拟示波单元5逐级检测天调控制部分201中的接口电平转换电路中的收支路，直到找到故障位置；或者：

如果替换控制器2011能收到主控制单元1发出的检测指令，但是没有发出回复数据；虚拟示波单元5逐级检测天调控制部分201中的电源电路、复位电路、时钟电路，直到找到故障位置；或者：

如果替换控制器2011收到主控制单元1发出的检测指令，并发出回复数据，虚拟示波单元5逐级检测天调控制部分201中的接口电平转换电路中的发支路，直到找到故障位置；

S3主控制单元1控制替换控制器2011使天调调谐网络202中的所有继电器吸合或释放、以使得所有阻抗元件从天调调谐网络202中断开，使用阻抗测量单元3测量天调调谐网络202的“固有阻抗”值；

S4为检测天调调谐网络202中任一阻抗元件的阻抗值，主控制单元1控制替换控制器2011对天调调谐网络202中的继电器分别吸合或释放、以使得天调调谐网络202中只有任一待检测的阻抗元件与天调调谐网络202的两端相连；

S5为检测天调调谐网络202中已独立出的任意一个阻抗元件阻抗值，主控制单元1控制第一阻抗测量端301通断电路的吸合或释放、以及第二阻抗测量端302通断电路的吸合或释放实现对该阻抗元件阻抗值的独立测量；

S6主控制单元1获得阻抗测量单元4测量到的调谐网络中该任一阻抗元件阻抗值后减去天调调谐网络202的“固有阻抗”值获得该阻抗元件的实际阻抗值，对该阻抗元件的实际阻抗值进行存储；

S7主控制单元1根据调谐网络拓扑结构检查是否完成对天调调谐网络202中的所有阻抗元件的测量，如果完成则转至S8、否则重新跳转至S4；

S8主控制单元1依据测量到的天调调谐网络202中所有阻抗元件的阻抗值、对天调调谐网络202的故障情况进行综合分析；

S9根据每个阻抗元件的实际阻抗值，将天调调谐网络202中所有阻抗元件分别归入“误差合理”组和“误差超标”组；如果天调调谐网络202中阻抗元件全部归入“误差超标”组，主控制单元经过判断确认天调调谐网络202故障不是由其自身引起的，而是由于用户在连接阻抗测量单元3时连接错误造成的，否则转至S10；

S10如果天调调谐网络202中阻抗元件部分归入“误差超标”组，主控制单元1经过判断确认“误差超标”组中与阻抗元件对应的继电器部分发生故障，否则转至S11；

S11主控制单元1依次分析“误差合理组”中所有阻抗元件的实测值与理论值之间的误差，如果阻抗元件的实测值与理论值之间的误差超过了30％的范围，主控制单元1经过判断确认阻抗元件存在故障；

S12功率发生单元4在主控制单元1控制之下产生一定频率的功率信号，功率信号发送给天调检测部分203；

主控制单元1控制天调替换控制器2011使天调调谐网络202分别呈现容性、感性和纯阻性；调谐网络在呈现容性、感性和纯阻性三种状态下，天调替换控制器2011均依次对天调检测部分203的阻抗检测部分、相位 检测部分、驻波比检测部分进行检测，天调替换控制器2011将检测结果反馈给主控制单元1；

S13主控制单元1将反馈过来的检测结果与天调检测部分203中阻抗检测部分、相位检测部分、驻波比检测部分的正常值进行比对并给出判定结果；

S14根据步骤S13中的判断结果显示检测结果与正常值存在误差时，主控制单元1控制虚拟示波单元5测量故障电路的波形和电压进而查找故障点；

S15：主控制单元控制显示器单元或打印机单元对分析结果进行显示或打印。

图3是本发明调谐网络的故障独立检测流程图，检测流程包括：

S1用替换控制器2011置换天调控制部分的原控制器，主控制单元1通过控制线与天线调谐器2的控制部分相连；检测系统开机后、主控制单元1对天调控制部分201上的替换控制器2011进行初始化操作，并控制阻抗测量单元3上电；

S2主控制单元1控制替换控制器2011使调谐网络中的不同继电器吸合或释放、以使得所有阻抗元件从调谐网络202中断开，使用阻抗测量单元3测量调谐网络202的“固有阻抗”值；

S3为检测调谐网络中某一阻抗元件的阻抗值，主控制单元1控制替换控制器2011对调谐网络202中的所有继电器分别吸合或释放、以使得调谐网络中只接入待检测阻抗元件；

S4为检测调谐网络202中某一阻抗元件的阻抗值，主控制单元1控制第一阻抗测量端通断电路301的吸合或释放、以及第二阻抗测量端通断电路302的吸合或释放实现对该阻抗元件阻抗值的独立测量；

S5主控制单元1获得阻抗测量单元测量到的调谐网络中的某一阻抗元件阻抗值后，对该阻抗元件阻抗值进行存储；

S6主控制单元1根据调谐网络拓扑结构检查是否完成对调谐网络202中的所有阻抗元件的测量，如果完成则转至S7、否则重新跳转至S3；

S7主控制单元1启动分析算法，依据测量到的调谐网络202中所有阻抗元件的阻抗值、对调谐网络202的故障情况进行综合分析；

S8根据每个阻抗元件的实测参数值，将调谐网络202中所有阻抗元件分别归入“误差合理”组和“误差超标”组；

S9如果调谐网络202中阻抗元件全部归入“误差超标”组，主控制单元1经过判断确认调谐网络故障不是由其自身引起的，而是由于用户在连接阻抗测量单元时连接错误造成的，转至S12、否则转至S10；

S10如果调谐网络202中阻抗元件部分归入“误差超标”组，主控制单元1经过判断确认“误差超标”组中与阻抗元件对应的继电器部分发生故障，转至S12、否则转至S11；

S11主控制单元1依次分析“误差合理组”中所有阻抗元件的实测值与理论值之间的误差，如果二者的误差超过了30％的范围，主控制单元1经过判断确认该阻抗元件存在老化、击穿等故障问题，转至S12；

S12主控制单元1将分析结果并打印。

图4A是本发明天调控制部分与调谐网络的连接结构示意图；图4B是本发明天调控制部分与调谐网络阻抗测量单元的连接结构示意图；图4A中天调控制部分201分别控制调谐网络中继电器K1、K2、K3、K4的吸合和释放，调谐网络中继电器K1、K2、K3、K4分别对应着电感L1、电容C2、电容C1、电感L2，电容C2和电感L2的一端均接地。天调控制部分201中通用输入输出接口101的GPIO1与第一阻抗测量端通断电路301相连，天调控制部分201中通用输入输出接口101的GPIO2与第二阻抗测量端通断电路302相连，天调控制部分201控制着第一阻抗测量端通断电路301和第二阻抗测量端通断电路302的通断，阻抗测量单元3的两个测量端分别与天调调谐网络202的射频入口和射频出口相连。图4A和图4B中均是同一个调谐网络，对图4A和图4B中调谐网络中的每个独立元件阻抗值进行自动检测包括以下步骤：

1、检测前的准备工作：人工将替换控制器2011置换控制部分的原控制器，检测系统开机后、主控制单元1对天调控制部分上的替换控制器2011进行复位操作，并控制阻抗测量单元3上电。替换控制器2011内部编写有控制程序，可完成与主控制单元1的数据通信，并在相应管脚产生输出控制信号代替天调控制部分的原控制器控制调谐网络中的继电器吸合或释放。

2、对调谐网络的“固有阻抗”值进行测量：主控制单元1控制替换控制器2011对调谐网络中的不同继电器吸合或释放、以使得所有阻抗元件从调谐网络中断开。如图4A和图4B中替换控制器2011使继电器K1吸合，使继电器K2释放，使继电器K3吸合，使继电器K4释放，因此电感L1、 电容C1、电容C2、电感L2均从调谐网络中断开，此时调谐网络中没有接入任何阻抗元件。

3、从调谐网络中抽取出任一独立的阻抗元件：调谐网络中有电感L1、电容C2、电容C1、电感L2，为检测电感L1、电容C2、电容C1、电感L2的阻抗值，主控制单元1控制替换控制器2011实现对调谐网络中的继电器K1、K2、K3、K4吸合释放控制、以使得只有某一个元件与调谐网络两端的射频入口和射频出口相连。

如图4A和图4B中测量L1：K1释放，K2释放，K3吸合，K4释放；301吸合，302吸合；测量C1：K1吸合，K2释放，K3释放，K4释放；301吸合，302吸合；测量C2：K1吸合，K2吸合，K3吸合，K4释放；301吸合，302释放；测量L2：K1吸合，K2释放，K3吸合，K4吸合；301吸合，302释放。图中继电器K1吸合，继电器K2、K3、K4释放，则只有电容C1接入网络，此时整个调谐网络中实际上只有阻抗元件C1；继电器K1、K3、K4吸合，继电器K2释放，则只有电感L2接入网络，此时整个调谐网络中实际上只有阻抗元件L2。

4、对调谐网络中任一阻抗元件的阻抗值进行测量：完成上述从调谐网络中抽取出任一独立的阻抗元件步骤之后，为检测调谐网络中的某一元件的阻抗值，主控制单元1控制第一阻抗测量端通断电路301的吸合或释放、以及第二阻抗测量端通断电路302的吸合或释放，进而实现阻抗测量单元3对该元件阻抗值的独立测量。

如图4B所示，测量时通用输入输出接口101的GPIO1管脚提供的高电平控制阻抗检测通断电路301的吸合，从而使阻抗测量单元3左侧红色测量端接入调谐网络左端口；

当测量调谐网络中的串联型阻抗元件(如图4中的电容C1或电感L1)时，通用输入输出接口101的GPIO2管脚提供高电平，使第二阻抗测量端通断电路302吸合，将调谐网络右端口与阻抗测量单元3右侧测量端连接(阻抗测量单元3的右侧测量端一直接地)；

当测量调谐网络中的并联型阻抗元件(如图4中的电容C2或电感L2)时，输入输出接口101的GPIO2管脚提供低电平，使第二阻抗测量端通断电路302释放，将调谐网络右端口与阻抗测量单元3右侧测量端断开，该测量端通过接地方式连到被测并联型阻抗元件的另一端。

5、存储各阻抗元件阻抗值测量结果：阻抗测量单元3测量到的调谐 网络中的某一阻抗元件阻抗值后、将测量值送给主控制单元1，主控制单元1获得对该阻抗元件的阻抗值进行存储。

图5是一种调谐网络的内部阻抗元件图；调谐网络中有电感L1、电感L2、电感L3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4，以及与电感L1、电感L2、电感L3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4相对应的继电器K1、继电器K2、继电器K3、继电器K4、继电器K5、继电器K6、继电器K7；如果需要对调谐网络中的阻抗元件进行检测分析，则需要进行以下步骤：

1、检测前的准备工作：准备阶段参照图2及前述方式，将本发明的主控制单元和天调控制部分进行连接。天调控制部分2的原控制器为51型单片机，用替换控制器2011置换天调控制部分2的原控制器，替换控制器2011也使用51型单片机。将阻抗测量单元3两个测量端的开关第一阻抗测量端通断电路301以及第二阻抗测量端通断电路302，第一阻抗测量端通断电路301连接天调调谐网络的射频入口，第二阻抗测量端通断电路302连接天调调谐网络的射频出口。阻抗测量单元3与主控制单元1之间、主控制单元1上的替换控制器2011与主控制单元1之间均采用串口方式连接，通信协议采用典型的RS-232串行通信协议。在主控制单元1的应用程序端，使用者只需设定被测天调的型号即可。

2、对调谐网络的“固有阻抗”值进行测量：主控制单元1向替换控制器2011发出指令，控制调谐网络内部继电器K1、K2、K3、K7吸合，继电器K4、K5、K6释放，这样调谐网络中没有接入任何一个阻抗元件。此时通过GPIO接口101，将阻抗测量单元3接入，进行测量并读取数据，测得的电容值称为调谐网络的“固有电容”，测得的电感值被称为调谐网络的“固有电感”。

3、从调谐网络中抽取出任一独立的阻抗元件：逐一对图5中电感L1、电感L2、电感L3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4的阻抗值进行测量。

主控制单元1向替换控制器2011发出指令，控制调谐网络内部继电器K2、K3、K7吸合，K1、K4、K5、K6释放，网络中只(串联)接入电感L1。通过GPIO接口101，将阻抗测量单元3接入，进行测量并读取数据，将所测电感值减去调谐网络的“固有电感”即得到L1的电感值；同理，测得网络中其他串联型电感L2、L3的值。

主控制单元1向替换控制器2011发出指令，控制调谐网络内部继电器K1、K2、K3、K4、K7吸合，K5、K6释放，网络中只(并联)接入电容C1。通过GPIO接口101，将阻抗测量单元3接入，进行测量并读取数据，将所测电容值减去调谐网络的“固有电容”即得到C1的电容值；同理，测得网络中其他并联型电容C2、C3的值。

主控制单元1向替换控制器2011发出指令，控制调谐网络内部继电器K1、K2、K3吸合，K4、K5、K6、K7释放，网络中只(串联)接入电容C4。通过GPIO接口101，将阻抗测量单元3接入，进行测量并读取数据，将所测电容值减去调谐网络的“固有电容”即得到C4的电容值。

4、对调谐网络中任一阻抗元件的阻抗值进行测量：

主控制单元1向替换控制器2011发出指令，控制调谐网络内部继电器K2、K3、K7吸合，K1、K4、K5、K6释放，网络中只(串联)接入电感L1。通过GPIO接口101，将阻抗测量单元3接入，进行测量并读取数据，将所测电感值减去调谐网络的“固有电感”即得到L1的电感值；同理，测得网络中其他串联型电感L2，L3的值。第一阻抗测量端通断电路301吸合，第二阻抗测量端通断电路302吸合。

主控制单元1向替换控制器2011发出指令，控制调谐网络内部继电器K1、K2、K3、K4、K7吸合，K5、K6释放，网络中只(并联)接入电容C1。通过GPIO接口101，将阻抗测量单元3接入，进行测量并读取数据，将所测电容值减去调谐网络的“固有电容”即得到C1的电容值；同理，测得网络中其他并联型电容C2，C3的值。第一阻抗测量端通断电路301吸合，第二阻抗测量端通断电路302释放。

主控制单元1向替换控制器2011发出指令，控制调谐网络内部继电器K1、K2、K3吸合，K4、K5、K6、K7释放，网络中只(串联)接入电容C4。通过GPIO接口101，将阻抗测量单元3接入，进行测量并读取数据，将所测电容值减去调谐网络的“固有电容”即得到C4的电容值。第一阻抗测量端通断电路301吸合，第二阻抗测量端通断电路302吸合。

5、存储各阻抗元件阻抗值测量结果：阻抗测量单元3测量到的调谐网络中的某一阻抗元件阻抗值后、将测量值送给主控制单元1，主控制单元1获得对该阻抗元件的阻抗值进行存储以留待后续分析。

6、针对同型号的不同调谐网络分别分析测量结果：

经过分析判断之后、可以确知调谐网络中可能会出现调谐网络无故 障、继电器K2出现“粘连”、电容C2老化、继电器K7控制端的驱动电路中发生“开路”、连接阻抗测量单元时出现连接错误等不同情况，并分别进行分析：

情况1：调谐网络无故障

本具体实施方式以图5中天线调谐器调谐网络为例，讲述其调谐网络中任一阻抗元件的阻抗值的判断方法，网络“固有电感”为5.40uH，“固有电容”为250pF，按照步骤二所述方法，可以得到如下表所列测量结果：

根据表中所列数据依照分析算法进行综合分析：所有被测阻抗元件都被归入“误差合理”组；所有被测元件的阻抗值误差均在可接受范围(30％)之内，判定为无故障；应用程序向用户显示检测结果：调谐网络无故障。

根据每个阻抗元件的实测参数值，将调谐网络中阻抗元件均归入“误差合理”组；主控制单元依次分析“误差合理组”中所有阻抗元件的实测值与理论值之间的误差，如果二者的误差超过了30％的范围，主控制单元经过判断确认该阻抗元件存在老化、击穿等故障问题，转至S12；主控制单元将分析结果打印，显示给用户，结束。

情况2：继电器K2出现“粘连”(即继电器始终处于吸合状态)

本具体实施方式以图5中天线调谐器调谐网络为例，讲述其调谐网络中任一阻抗元件的阻抗值的判断方法，网络“固有电感”为5.42uH，“固有电容”为253pF，按照步骤二所述方法，可以得到如下表所列测量结果：

根据表中所列数据依照分析算法进行综合分析：电感L2归为“误差超标组”，其余所有阻抗元件都被归入“误差合理”组；认为电感L2支路的继 电器K2或者其驱动电路发生了故障。应用程序向用户显示检测结果：继电器K2或者其驱动电路存在故障。

情况3：电容C2由于老化，实际电容值下降至50pF左右

本具体实施方式以图5中天线调谐器调谐网络为例，讲述其调谐网络中任一阻抗元件的阻抗值的判断方法，网络“固有电感”为5.40uH，“固有电容”为255pF，按照步骤二所述方法，可以得到如下表所列测量结果：

根据表中所列数据依照分析算法进行综合分析：所有被测阻抗元件都归入“误差合理”组；只有电容C2的阻抗值超出阈值(30％)，其它所有被测元件的阻抗值误差均在可接受范围之内，若为继电器故障，则误差将远大于实测的60％，故排除继电器故障，可以判定为电容C2元件自身故障。应用程序向用户显示检测结果：电容C2故障。

情况4：继电器K7控制端的驱动电路中发生“开路”

网络“固有电感”为5.41uH，“固有电容”为770pF，按照步骤二所述方法，可以得到如下表所列测量结果：

根据表中所列数据依照分析算法进行综合分析：将电容C4归为“误差超标”组，其余所有被测阻抗元件都归入“误差合理”组；认为电容C4支路的继电器K7或者其驱动电路发生了故障。应用程序向用户显示检测结果：继电器K7或者其驱动电路存在故障。

情况5：连接阻抗测量单元时出现连接错误

网络“固有电感”为超量程，“固有电容”为超量程，按照步骤二所述方 法，可以得到如下表所列测量结果：

根据表中所列数据依照分析算法进行综合分析：所有阻抗元件均归入“误差超标”组；这种情况明显是由于连接阻抗测量单元时出现的连接错误造成的，应用程序向用户提示连接错误。

Claims (5)

1.一种天线调谐器检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

S1用替换控制器置换天线调谐器控制部分的原控制器，主控制单元通过天线调谐器的控制口与天线调谐器控制部分相连，检测系统开机后、主控制单元对天线调谐器控制部分上的替换控制器进行初始化操作，并控制阻抗测量单元、虚拟示波单元上电，准备对天线调谐器控制部分进行检测；

S2主控制单元向天线调谐器控制部分发出检测信息后，如果主控制单元接收到控制部分的回复信息后确认天线调谐器控制部分没有故障，则直接进入S3步骤；如果主控制单元没有接收到天线调谐器控制部分的回复信息后确认天线调谐器控制部分有故障，使用虚拟示波单元查找具体的故障位置；

S3主控制单元控制替换控制器使调谐网络中的继电器的吸合或释放、以使得所有阻抗元件从调谐网络中断开，使用阻抗测量单元测量调谐网络的“固有阻抗”值；

S4为检测调谐网络中任一阻抗元件的阻抗值，主控制单元控制替换控制器对调谐网络中的继电器的吸合或释放、以使得调谐网络中只有任一待检测的阻抗元件与调谐网络的两端相连；

S5为检测调谐网络中已独立出的任意一个阻抗元件阻抗值，主控制单元控制第一阻抗测量端通断电路、以及第二阻抗测量端通断电路实现对该阻抗元件阻抗值的独立测量；

S6主控制单元获得阻抗测量单元测量到的调谐网络中该任一阻抗元件阻抗值后减去调谐网络的“固有阻抗”值后获得该阻抗元件的实际阻抗值，对该阻抗元件的实际阻抗值进行存储；

S7主控制单元根据调谐网络拓扑结构检查是否完成对天线调谐器调谐网络中的所有阻抗元件的测量，如果完成则转至S8、否则重新跳转至S4；

S8主控制单元依据测量到的调谐网络中所有阻抗元件的阻抗值、对调谐网络的故障情况进行综合分析；根据每个阻抗元件的实际阻抗值，将调谐网络中所有阻抗元件分别归入“误差合理”组和“误差超标”组；

S9如果调谐网络中阻抗元件全部归入“误差超标”组，主控制单元经过判断确认调谐网络故障不是由其自身引起的，而是由于用户在连接阻抗测量单元时连接错误造成的，否则转至S10；

S10如果调谐网络中阻抗元件部分归入“误差超标”组，主控制单元经过判断确认“误差超标”组中与阻抗元件对应的继电器部分发生故障，否则转至S11；

S11主控制单元依次分析“误差合理”组中所有阻抗元件的实测值与理论值之间的误差，如果阻抗元件的实测值与理论值之间的误差超过了30％的范围，主控制单元经过判断确认阻抗元件存在故障；

S12功率发生单元在主控制单元控制之下产生一定频率的功率信号，功率信号发送给天线调谐器中的检测部分；

主控制单元控制天线调谐器替换控制器使调谐网络分别呈现容性、感性和纯阻性；调谐网络在呈现容性、感性和纯阻性三种状态下，天线调谐器替换控制器均依次对检测部分的阻抗检测部分、相位检测部分、驻波比检测部分进行检测，天线调谐器替换控制器将检测结果反馈给主控制单元；

S13主控制单元将反馈过来的检测结果与天线调谐器检测部分中阻抗检测部分、相位检测部分、驻波比检测部分的正常值进行比对并给出判定结果；

S14根据步骤S13中的判断结果显示检测结果与正常值存在误差时，主控制单元控制虚拟示波单元测量故障电路的波形和电压进而查找故障点。

2.根据权利要求1所述的天线调谐器检测方法，其特征在于，所述步骤S2中：

如果替换控制器不能收到主控制单元发出的检测指令，虚拟示波单元逐级测量天线调谐器中控制部分的接口电平转换电路中的收支路，直到找到故障位置。

3.根据权利要求1所述的天线调谐器检测方法，其特征在于，所述步骤S2中：

如果替换控制器能收到主控制单元发出的检测指令，但是没有发出回复数据；虚拟示波单元测量天线调谐器中控制部分的电源、复位、时钟电路，直到找到故障位置。

4.根据权利要求1所述的天线调谐器检测方法，其特征在于，所述步骤S2中：

如果替换控制器收到主控制单元发出的检测指令，并发出回复数据，虚拟示波单元逐级测量天线调谐器中控制部分的接口电平转换电路中的发支路，直到找到故障位置。

5.根据权利要求1所述的天线调谐器检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括S15：主控制单元控制显示器单元或打印机单元对分析结果进行显示或打印。