CN105629070B - 一种测量天线驻波比的装置和方法 - Google Patents

一种测量天线驻波比的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种测量天线驻波比的装置，其特征在于，该装置包括：两个相同的功率门限检测装置，第一功率门限检测装置(10)用于检测第一发射信号(01)的功率P1，第二功率门限检测装置(20)用于检测第二发射信号(02)的功率P2；设定第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的距离第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的距离λ为发射信号波长P2；利用所述第一发射信号01的功率P1与所述第二发射信号02的功率P2计算天线驻波比。本发明解决了现有测定天线驻波比系统中存在的处理精度低的问题。

Description

一种测量天线驻波比的装置和方法
技术领域
本发明涉及无线通信装置的检测方法,特别涉及一种天线驻波比的装置和方法。
背景技术
移动通信是民用通信不可或缺的手段，它能使人们随时随地、及时可靠、不受时空限制地进行信息交流，其灵活机动的特点，适应现代战争中战场形势变化迅速、部队机动频繁的需要，因此在军事通信中也占有重要地位。天线作为无线通信系统的咽喉要道，对移动通信系统的总体性能起着非常重要的作用。天线、馈线往往由于意外事件导致工作不正常，能否对其进行实时监测并上报故障告警信号是迫切需要解决的问题。
传统的测量天线驻波比的装置包括馈线、天线，以及用于系统监测的主机、从机和RFID装置。当天线反射能量增大，激活RFID装置，逐次降低阅读器的输出功率，直到衰减ndBm时候，RFID装置不能再被阅读器检测到，通过查找可在实验室测试得出的表格获知该天线驻波比值。
发明内容
本发明旨在解决现有测量天线驻波比装置精度低的问题。
一种测量天线驻波比的装置，其特征在于，该装置包括：
两个相同的功率门限检测装置，第一功率门限检测装置用于检测第一发射信号的功率P1，第二功率门限检测装置用于检测第二发射信号的功率P2；设定第一功率门限检测装置与天线之间的距离第二功率门限检测装置与天线之间的距离λ为发射信号波长；
本发明的有益效果，解决了现有测定天线驻波比系统中存在的处理精度低的问题，同时提出了一种测定天线驻波比的方法，该方法操作简单，测量精度高。
附图说明
图1为本发明所述的测量天线驻波比的装置图。
图2为本发明所述的测量天线驻波比方法流程图。
图3为本发明实施例中驻波图形。
图4为本发明实施例中校准功率门限检测装置10与天线之间的距离方法流程图。
图5为本发明实施例中校准功率门限检测装置20与天线之间的距离方法流程图。
图6为本发明实施例中校准后距离误差与发射信号功率变化步长ΔP的关系图。
图7为本发明实施例中驻波比VSWR与测量时间(积分时间)的关系图。
具体实施方式
以下将参照图1-对本发明的具体实施方式进行说明。
本发明公开了一种测量天线驻波比装置，如图1所示，本发明实施例中测量天线驻波比的装置包括：两个相同的功率门限检测装置，第一功率门限检测装置10与第二功率门限检测装置20，第一功率门限检测装置10用于检测第一发射信号01的功率P1，第二功率门限检测装置20用于检测第二发射信号02的功率P2；设定第一功率门限检测装置10与天线40之间的距离第二功率门限检测装置20与天线40之间的距离λ为发射信号波长。
本发明实施例提供了一种测量天线驻波比的方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤1、校准所述第一功率门限检测装置10与天线40之间的距离
其中步骤1校准所述第一功率门限检测装置10与天线40之间的距离方法流程图如图4所示，该方法包括：
a、设定初始的第一功率门限检测装置10与天线40之间的距离ε10为所述初始的第一功率门限检测装置10与天线40之间的距离L10与述第一功率门限检测装置10与天线40之间的距离L1之间的误差，调整发射信号功率使第一功率门限检测装置10不工作，此时发射信号功率为P10；
b、移动第一功率门限检测装置10，设定移动后第一功率门限检测装置10与天线40之间的最远距离设定移动后第一功率门限检测装置10与天线40之间的最近距离移动第一功率门限检测装置10的方式为在最远距离位置与最近距离位置之间来回移动，每到达一次最远距离位置或最近距离位置时为一次移动；
c、如果在移动第一功率门限检测装置10过程中第一功率门限检测装置10一直保持不工作，以ΔP为步长增加发射信号功率，直到第一功率门限检测装置10在一位置工作，设定此位置第一功率门限检测装置10与天线40间的距离为ε1n为初步校准后的第一功率门限检测装置10与天线40之间的距离L1n与述第一功率门限检测装置10与天线40之间的距离L1之间的误差，设定增加功率后的发射信号功率P1n＝P10+nΔP，n为按步骤b中方式移动的移动次数；
d、移动第一功率门限检测装置10，设定移动后第一功率门限检测装置10与天线40之间的最远距离设定移动后第一功率门限检测装置10与天线40之间的最近距离移动第一功率门限检测装置10的方式为在最远距离位置与最近距离位置之间来回移动，每到达一次最远距离位置或最近距离位置时为一次移动；
e、在移动第一功率门限检测装置10过程中如果第一功率门限检测装置10在一位置工作，以ΔP为步长降低发射信号功率，直到第一功率门限检测装置10在移动过程中一直保持不工作，设定降低功率后的发射信号功率P1m＝P1n-mΔP，m为按步骤d中方式移动的移动次数，设定最后一个第一功率门限检测装置10工作的位置与天线40间的距离为校准后所述第一功率门限检测装置10与天线40之间的距离
需要说明的是：校准后的第一功率门限检测装置10与天线40间的距离的误差与发射信号功率变化步长ΔP有关，如图6所示，ΔP增加时，距离误差单调增加。
步骤2、校准所述第二功率门限检测装置20与天线40之间的距离
其中步骤2校准所述第二功率门限检测装置20与天线40之间的距离方法流程图如图5所示，该方法包括：
a、设定初始的第二功率门限检测装置20与天线40之间的距离ε20为所述初始的第二功率门限检测装置20与天线40之间的距离L20与述第二功率门限检测装置20与天线40之间的距离L2之间的误差，调整发射信号功率使第二功率门限检测装置20工作，此时发射信号功率为P20；
b、移动第二功率门限检测装置20，设定移动后第二功率门限检测装置20与天线40之间的最远距离设定移动后第二功率门限检测装置20与天线40之间的最近距离移动第二功率门限检测装置20的方式为在最远距离位置与最近距离位置之间来回移动，每到达一次最远距离位置或最近距离位置时为一次移动；
c、如果在移动第二功率门限检测装置20过程中第二功率门限检测装置20一直保持工作，以ΔP为步长降低发射信号功率，直到第二功率门限检测装置20在一位置不工作，设定此位置第二功率门限检测装置20与天线40间的距离为ε2n为初步校准后的第二功率门限检测装置20与天线40之间的距离L2n与所述第二功率门限检测装置20与天线40之间的距离L2之间的误差，设定降低功率后的发射信号功率P2n＝P20-nΔP，n为按步骤b中方式移动的移动次数；
d、移动第二功率门限检测装置20，设定移动后第二功率门限检测装置20与天线40之间的最远距离设定移动后第二功率门限检测装置20与天线40之间的最近距离移动第二功率门限检测装置20的方式为在最远距离位置与最近距离位置之间来回移动，每到达一次最远距离位置或最近距离位置时为一次移动；
e、在移动第二功率门限检测装置20过程中如果第二功率门限检测装置20在一位置不工作，以ΔP为步长增加发射信号功率，直到第二功率门限检测装置20在移动过程中一直保持工作，设定增加功率后的发射信号功率P2m＝P2n+mΔP，m为按步骤d中方式移动的移动次数，设定最后一个第二功率门限检测装置20不工作的位置与天线40间的距离为校准后所述第二功率门限检测装置20与天线40之间的距离
需要说明的是：校准后的第二功率门限检测装置20与天线40间的距离的误差与发射信号功率变化步长ΔP有关，如图6所示，ΔP增加时，距离误差单调增加。
步骤3、逐渐增加发射信号功率，直到所述功率门限检测装置10工作，此时的发射信号为所述第一发射信号01，记录所述第一发射信号01的功率P1,继续增加发射信号功率，直到所述功率门限检测装置20工作，此时的发射信号为所述第二发射信号02，记录所述第二发射信号02的功率P2；
需要说明的是：
信号源30的发射信号为第一发射信号01时，传输线内驻波功率表达式为：
P1(x)＝P1[1+|R|2+2|R|·cos(2kx)]
其中，P1为第一发射信号01功率，R为天线40的反射率，x为传输线内一点到天线40的距离，k为波数；
在功率门限检测装置10处此处传输线内驻波功率通过耦合系数为α的功率门限检测装置10，得到耦合出的功率
信号源30的发射信号为第二发射信号02时，传输线内驻波功率表达式为：
P2(x)＝P2[1+|R|2+2|R|·cos(2kx)]
其中，P2为第二发射信号02功率，R为天线40的反射率，x为传输线内一点到天线40的距离，k为波数；
在功率门限检测装置20处在此处传输线内驻波功率通过耦合系数为α的功率门限检测装置20，得到耦合出的功率
步骤4、计算天线驻波比VSWR。
需要说明的是：由于功率门限检测装置10与功率门限检测装置20门限相同，因此功率门限检测装置10耦合处的功率与功率门限检测装置20耦合处的功率相等，即则αP1(1+|R|)2＝αP2(1-|R|)2，并根据天线驻波比计算公式可得
驻波比VSWR与测量时间(积分时间)的关系如图7所示，图中横轴为功率门限检测装置测量时间T1对发射信号周期归一化，纵轴为检测出驻波比的均方误差，功率门限检测装置测量时间T1为发射信号半周期的整数倍时，T为发射信号的周期，测量的驻波比VSWR精度高，当功率门限检测装置测量时间T1＞5T时，测量的驻波比VSWR误差εVSWR＜0.01。
下面是一个计算天线驻波比的实例：
第一发射信号01的功率P1＝28dBm，第二发射信号02的功率P2＝32dBm；天线驻波比VSWR≈1.5849
尽管参考附图详地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (3)

1.一种测量天线驻波比的方法，其中：测量天线驻波比的装置包括两个相同的功率门限检测装置，第一功率门限检测装置(10)用于检测第一发射信号(01)的功率P1，第二功率门限检测装置(20)用于检测第二发射信号(02)的功率P2；设定第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的距离第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的距离λ为发射信号波长，其特征在于，该方法包括：
步骤1、校准所述第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的距离
步骤2、校准所述第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的距离
步骤3、逐渐增加发射信号功率，直到所述第一功率门限检测装置(10)工作，此时的发射信号为所述第一发射信号(01)，记录所述第一发射信号(01)的功率P1,继续增加发射信号功率，直到所述第二功率门限检测装置(20)工作，此时的发射信号为所述第二发射信号(02)，记录所述第二发射信号(02)的功率P2；
步骤4、计算天线驻波比VSWR：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，校准第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的距离L1的方法包括：
a、设定初始的第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的距离ε10为所述初始的第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的距离L10与述第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的距离L1之间的误差，调整发射信号功率使第一功率门限检测装置(10)不工作，此时发射信号功率为P10；
b、移动第一功率门限检测装置(10)，设定移动后第一功率门限检测装置(10)与天线40之间的最远距离设定移动后第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的最近距离移动第一功率门限检测装置(10)的方式为在最远距离位置与最近距离位置之间来回移动，每到达一次最远距离位置或最近距离位置时为一次移动；
c、如果在移动第一功率门限检测装置(10)过程中第一功率门限检测装置(10)一直保持不工作，则以ΔP为步长增加发射信号功率，直到第一功率门限检测装置(10)在某一位置工作，设定此位置第一功率门限检测装置(10)与天线(40)间的距离为ε1n为初步校准后的第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的距离L1n与述第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的距离L1之间的误差，设定增加功率后的发射信号功率P1n＝P10+nΔP，n为按步骤b中方式移动的移动次数；
d、移动第一功率门限检测装置(10)，设定移动后第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的最远距离设定移动后第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的最近距离移动第一功率门限检测装置(10)的方式为在最远距离位置与最近距离位置之间来回移动，每到达一次最远距离位置或最近距离位置时为一次移动；
e、在移动第一功率门限检测装置(10)过程中如果第一功率门限检测装置(10)在一位置工作，以ΔP为步长降低发射信号功率，直到第一功率门限检测装置(10)在移动过程中一直保持不工作，设定降低功率后的发射信号功率P1m＝P1n-mΔP，m为按步骤d中方式移动的移动次数，设定最后一个第一功率门限检测装置(10)工作的位置与天线(40)间的距离为校准后所述第一功率门限检测装置(10)与天线(40)之间的距离
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，校准第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的距离L2的方法包括：
a、设定初始的第二功率门限检测装置(20)与天线(40))之间的距离ε20为所述初始的第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的距离L20与述第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的距离L2之间的误差，调整发射信号功率使第二功率门限检测装置(20)工作，此时发射信号功率为P20；
b、移动第二功率门限检测装置(20)，设定移动后第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的最远距离设定移动后第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的最近距离移动第二功率门限检测装置(20)的方式为在最远距离位置与最近距离位置之间来回移动，每到达一次最远距离位置或最近距离位置时为一次移动；
c、如果在移动第二功率门限检测装置(20)过程中第二功率门限检测装置(20)一直保持工作，以ΔP为步长降低发射信号功率，直到第二功率门限检测装置(20)在一位置不工作，设定此位置第二功率门限检测装置(20)与天线(40)间的距离为ε2n为初步校准后的第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的距离L2n与所述第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的距离L2之间的误差，设定降低功率后的发射信号功率P2n＝P20-nΔP，n为按步骤b中方式移动的移动次数；
d、移动第二功率门限检测装置(20)，设定移动后第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的最远距离设定移动后第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的最近距离移动第二功率门限检测装置(20)的方式为在最远距离位置与最近距离位置之间来回移动，每到达一次最远距离位置或最近距离位置时为一次移动；
e、在移动第二功率门限检测装置(20)过程中如果第二功率门限检测装置(20)在一位置不工作，以ΔP为步长增加发射信号功率，直到第二功率门限检测装置(20)在移动过程中一直保持工作，设定增加功率后的发射信号功率P2m＝P2n+mΔP，m为按步骤d中方式移动的移动次数，设定最后一个第二功率门限检测装置(20)不工作的位置与天线(40)间的距离为校准后所述第二功率门限检测装置(20)与天线(40)之间的距离
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