CN105652090B - 一种用于测量电压驻波比的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种用于测量电压驻波比的测量装置以及采用测量装置来测量待测天线的电压驻波比的方法。根据本发明的测量装置包括:信号提取装置,用于提取与所述输入信号对应的初始反射信号/所述初始反射信号中的干扰信号;校正装置,用于利用校正信号对所述初始反射信号/所述干扰信号的相位与振幅进行校正;读取装置,用于读取来自校正装置的、所述校正信号与所述初始反射信号/所述干扰信号进行矢量相减获得的结果信号,来分别确定所述初始反射信号/所述干扰信号的相位和幅度,以基于与同一输入信号以及同一待测天线相对应的初始反射信号和干扰信号的相位和幅度,确定该待测天线的电压驻波比。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种用于测量电压驻波比的装置和方法。
背景技术
现有技术中,在诸如射频拉远单元(Radio Remote Unit,RRU)或收发双工器(Transceiver duplexer,TRDU)模块等射频设备中需要对天线的电压驻波比(VoltageStanding Wave Ratio,VSWR)进行检测,从而判断天线的连接状态。为了得出天线的电压驻波比,需要测量出天线产生的反射信号的电压值,然而基于现有技术的方式,所测量的反射信号往往包含干扰信号。
图1示意出了根据现有技术的一种检测电压驻波比的装置的结构示意图。参照图1,该装置包括一个放大器、一个耦合器、两个滤波器、一个环形器、两个衰减器、一个低噪声放大器(low Noise Amplifier,LNA)、一个混频器、一个模数转换器(Analog-to-DigitalConverter,ADC)、一个开关以及一个待检测的天线。
当该装置连接到天线并且将开关切换到右边时,图1所示的装置通过ADC来读取由于天线阻抗不匹配而产生的反射信号的振幅,并基于模数转换器读取的反射信号的振幅以及已知的输入信号的振幅来得到该天线的电压驻波比。然而,实际上基于如图1所示的方式,ADC所读取的振幅是实线表示的实际的反射信号的振幅与虚线表示的干扰信号的振幅的总和。该干扰信号包括测量装置本身的器件,如耦合器、环形器等可能泄露的一部分信号,以及测量线路上一个或多个其他器件,如图1中所示的靠近天线部分的滤波器等阻抗失配所导致的干扰的信号。
一些现有技术的方案将测量驻波比的装置连接至匹配负载来测量干扰信号的振幅大小,从而通过将测量得到的反射信号的振幅减去干扰信号的振幅来得到实际反射信号的振幅,以实现对干扰信号的修正。然而,基于该方式,通过标量减法来得到实际的反射信号,没有考虑干扰信号和反射信号的相位。这样,如果两个待测的天线各自的反射信号具有相同的振幅和不同的相位,当该两个天线的实际反射信号的振幅与干扰信号的振幅接近时,基于现有技术的方式所测量的该两个天线的电压驻波比可能相差很大。
因此,基于现有技术的方式所检测到的电压驻波比一般不够精确,从而容易导致对天线的连接状态做出错误的判断。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于测量电压驻波比的测量装置以及采用测量装置来测量待测天线的电压驻波比的方法。
根据本发明的一个方面,提供了一种用于测量电压驻波比的测量装置,其中,所述测量装置包括:
-信号提取装置,用于提取与所述输入信号对应的初始反射信号/所述初始反射信号中的干扰信号;
-校正装置,用于利用校正信号对所述初始反射信号/所述干扰信号的相位与振幅进行校正;
-读取装置,用于读取来自校正装置的、所述校正信号与所述初始反射信号/所述干扰信号进行矢量相减获得的结果信号,来分别确定所述初始反射信号/所述干扰信号的相位和幅度,以基于与同一输入信号以及同一待测天线相对应的初始反射信号和干扰信号的相位和幅度,确定该待测天线的电压驻波比。
根据本发明的一个方面,还提供了一种采用测量装置来测量待测天线的电压驻波比的方法,其中,所述方法包括以下步骤:
-将所述测量装置连接至待测天线,以获取与输入信号以及所述待测天线对应的初始反射信号;
-通过调整校正信号对所述初始反射信号进行校正,以使得该校正信号与所述初始反射信号进行矢量相减后的结果信号的振幅为零;
-当该结果信号的振幅为零时,根据此时所述校正信号的相位与振幅,确定所述初始反射信号的相位与振幅;
接着,所述方法还包括以下步骤:
-将所述测量装置连接至匹配负载,以获得与所述输入信号和匹配负载对应的、所述初始反射信号中的干扰信号;
-通过调整所述校正信号对所述干扰信号进行校正,以使得该校正信号与所述干扰信号进行矢量相减后的结果信号的振幅为零;
-当该结果信号的振幅为零时,根据此时所述校正信号的相位与振幅,确定所述干扰信号的相位与振幅;
接着,所述方法还包括以下步骤:
x根据所确定的所述初始反射信号以及所述干扰信号的相位与振幅,以及所述输入信号的振幅,来确定所述待测天线的电压驻波比。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:根据本发明的方案通过对包含干扰信号的反射信号的相位和振幅进行校正,从而能够确定实际反射信号的实际相位和振幅,减少了由于电路中其他器件对于信号的干扰所造成的对于实际反射信号的测量错误或误差,使得测量得到的电压驻波比更加精确,从而对待测天线的连接状态做出更加准确的判断。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1示意出了根据现有技术的一种示例性的检测电压驻波比的装置的结构示意图;
图2示意出了根据本发明的一种示例性的用于测量电压驻波比的测量装置的结构示意图;
图3示意出了根据本发明的一种示例性的采用测量装置来测量待测天线的电压驻波比的方法流程图;
图4示意出了根据本发明的一个优选实施例的用于测量电压驻波比的测量装置的结构示意图;
图5示意出了根据本发明的一种示例性的用于测量电压驻波比的测量装置的取样装置的结构示意图;
图6示意出了根据本发明的一种示例性的连接到匹配负载的用于测量电压驻波比的测量装置的结构示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图2示意出了根据本发明的一种示例性的用于测量电压驻波比的测量装置的结构示意图。根据本发明的测量装置包括所述测量装置包括信号提取装置1、校正装置2和读取装置3。
优选地,所述测量装置还可包括可对初始输入信号进行放大的信号放大装置,例如,功率放大器等,以将经过该信号放大装置进行放大后的初始输入信号传输至信号提取装置1。
其中,信号提取装置1用于提取与所述输入信号对应的初始反射信号/干扰信号。
其中,所述干扰信号在测量待测天线驻波比过程中,由于电路中其他器件的干扰而产生的信号。
其中,当测量装置与匹配负载相连接时,该测量装置中的信号提取装置1通过所述干扰信号与已知输入信号相分离,来提取该干扰信号。
优选地,该初始反射信号中包含该干扰信号以及由于天线阻抗不匹配而产生的实际反射信号。
其中,当测量装置与待测天线相连接时,该测量装置中的信号提取装置1通过所述初始反射信号与已知输入信号相分离,来提取该初始反射信号。
优选地,所述信号获取装置1可包括信号分离装置(图未示)以及功率调节装置(图未示)。
其中,所述信号分离装置用于将所述初始反射信号与所述输入信号进行分离。
优选地,所述信号分离装置可采用环形器(circulator)来实现。
其中,所述功率调节装置用于将所述初始反射信号/所述干扰信号调整为适合所述校正装置2处理的信号强度。
优选地,所述功率调节装置可采用诸如衰减器等可用于调节信号功率的器件来实现。其中,所述校正装置2用于利用校正信号对所述初始反射信号/所述干扰信号的相位与振幅进行校正。
优选地,所述校正装置2包括取样装置(图未示)、相位调节装置(图未示)、振幅调节装置(图未示)和减法处理装置(图未示)。
其中,所述取样装置用于获取与所述输入信号对应的校正信号。
其中,取样装置采用与所述输入信号属性相近的信号来作为所述校正信号。优选地,将该输入信号的采样信号作为校正信号。
优选地,所述取样装置可采用耦合器和功分器的组合来实现。例如,参照图4所示的根据本发明的一个示例性的测量装置,该测量装置的取样装置包括耦合器c_1和功分器,输入信号的一部分被经由耦合器c_1被采集为反馈信号,其余部分经由环行器继续传输。功分器将耦合器c_1所采集到的反馈信号分为两路进行输出,将右边一路(即延迟线所在路线)输出的反馈信号作为校正信号,输出至移相器,将左边一路输出的反馈信号作为用于其他检测的检测信号。
优选地,所述取样装置采用耦合器来实现。例如,参照图5所示的根据本发明的另一示例性的测量装置,该测量装置的取样装置包括一个耦合器,该耦合器将输入信号分离出一部分直接作为校正信号,以作为移相器的输入。
其中,所述相位调节装置用于调整所述校正信号的相位信息。
优选地,所述相位调节装置可采用诸如移相器等能够调节信号相位的器件来实现。
其中,所述振幅调节装置用于调整所述校正信号的振幅信息。
优选地,所述振幅调节装置可采用诸如衰减器等能够调节信号振幅的器件来实现。其中,本领域技术人员应能理解,各个信号所对应的电压值可通过其各自的振幅来体现。
其中,所述减法处理装置用于将分别经过所述相位调节装置后和振幅调节装置调整后的校正信号与来自所述反射获取装置的所述初始反射信号/所述干扰信号进行矢量相减以获得相应的结果信号。
优选地,所述校正装置2还可包括信号延时装置,以使所述校正信号与所述初始反射信号/所述干扰信号的延时一致。
其中,所述信号延时装置包括可用于将所述校正信号延迟一段时间的装置,例如,一段合适长度的同轴电缆线等延迟线,或者可使得信号延迟的电感或电容等器件。
优选地,可基于预选测量的所述初始反射信号/所述干扰信号的延时大小来选择合适的信号延时装置,使得所述校正信号与所述初始反射信号/所述干扰信号的延时一致,或者使得二者的延时的差值小于某一阈值。
优选地,所述校正装置2还包括信号放大装置,以对分别经过所述移相器调整后和衰减器调整后的采样信号进行放大,以将放大后的采样信号与来自所述反射获取装置的所述初始反射信号/所述干扰信号进行矢量相减来获得结果信号。
其中,读取装置3用于读取来自校正装置2的、所述校正信号与所述初始反射信号/所述干扰信号矢量相减后的结果信号的振幅,来分别确定所述初始反射信号/所述干扰信号的相位和幅度,以基于与同一输入信号以及同一待测天线相对应的初始反射信号和干扰信号的相位和幅度,确定该待测天线的电压驻波比。
优选地,所述读取装置3包括数值显示装置(图未示)和信号调整装置(图未示)。
其中,所述数值显示装置用于读取来自所述减法处理装置的结果信号的振幅。
优选地,所述数值显示装置可采用诸如模数转换器等可用于读取信号振幅的器件来实现。
其中,信号调整装置用于将来自所述减法处理装置的结果信号调整为适合所述数值显示装置读取的信号强度。
优选地,所述信号调整装置包括功率调节装置,以将来自所述减法处理装置的结果信号调整为适合所述数值显示装置读取的信号强度。
更优选地,所述信号调整装置可包括频率调节装置,以将来自所述减法处理装置的结果信号的频率调整为适合所述模数转换器读取的信号频率。优选地,所述频率调节装置可采用诸如混频器等可用于调节信号频率的器件来实现。
其中,本领域技术人员应可根据实际情况和需要,来确定实现所述信号调整装置所需要采用的一项或多项元器件,此处不再赘述。
根据本发明的方案通过对包含干扰信号的反射信号的相位和振幅进行校正,从而能够确定实际反射信号的实际相位和振幅,减少了由于电路中其他器件对于信号的干扰所造成的对于实际反射信号的测量错误或误差,使得测量得到的电压驻波比更加精确,从而对待测天线的连接状态做出更加准确的判断。
图3示意出了根据本发明的一种示例性的采用测量装置来测量待测天线的电压驻波比的方法流程图。
参照图3,根据本发明的方法包括步骤S1至步骤S7。
其中,根据本发明的方法通过步骤S1、步骤S2以及步骤S3来确定所述初始反射信号的相位与振幅。
在步骤S1中,将所述测量装置连接至待测天线,以供测量装置中的信号提取装置1获取与该输入信号以及所述待测天线对应的初始反射信号。
根据本发明的第一示例,参照图4所示的根据本发明的一个优选实施例的用于测量电压驻波比的测量装置。根据本优选实施例的测量装置包括采用功率放大器PA_1来实现的信号放大装置;信号提取装置1包括一个环形器和一个衰减器a_1;校正装置2包括的一个耦合器c_1、一个功分器、一个移相器、一个衰减器a_2、一个功率放大器PA_2、一个耦合器c_2和一段延迟线;读取装置3包括一个模数转换器、一个滤波器f_2、一个混频器、一个衰减器a_3和一个低噪声放大器。并且,图4所示的测量装置还包括一个开关和一个待测天线。
当采用本优选实施例的测量装置来测量待测天线的电压驻波比时,将所述测量装置连接至待测天线,通过环形器将输入信号TX_IN与其初始反射信号进行分离,得到与输入信号TX_IN以及待测天线对应的初始反射信号,该初始反射信号包括由于天线阻抗不匹配而产生的实际反射信号以及由于环形器和耦合器c_1等器件产生的干扰信号。接着,在步骤S2中,校正装置2通过调整校正信号对所述初始反射信号进行校正,以使得读取装置3读取到的、该校正信号与所述初始反射信号矢量相减后的结果信号的振幅为零。
其中,校正装置2获取校正信号的方式已在前述参照图2所示的实施例中予以详述,此处不再赘述。
具体地,根据读取装置3中所显示的该校正信号与该初始反射信号的矢量相减后的结果信号的振幅变化,不断地通过校正装置2中的相位调节装置来调整所述校正信号的相位信息以及通过振幅调节装置来调整所述校正信号的振幅信息,直至读取装置3中显示结果信号的振幅为零,则记录此时相位调节装置中所获得的该校正信号的相位信息,以及振幅调节装置中所获得的该校正信号的振幅信息。
继续对前述第一示例进行说明,根据模数转换器读取到的、该校正信号与初始反射信号矢量相减后的结果信号的振幅变化,不断地通过移相器来调整校正信号的相位信息和通过衰减器a_2来调整所述校正信号的振幅信息,直至模数转换器读取到的结果信号的振幅为零,并记录此时移相器所调整至的校正信号的相位信息phase_1以及衰减器所调节至的振幅信息amplitude_1。
接着,在步骤S3中,当读取装置3读取的该结果信号的振幅为零时,测量装置根据此时所述校正信号的相位与振幅,确定所述初始反射信号的相位与振幅。
继续对前述第一示例进行说明,测量装置根据当模数转换器的读数为零时,校正信号的相位phase_1及其振幅amplitude_1,确定初始反射信号的振幅是amplitude_1,初始反射信号的相位恰好与phase_1相反。
并且,根据本发明的通过步骤S4、步骤S5和步骤S6来确定所述干扰信号的相位与振幅。
在步骤S4中,将所述测量装置连接至匹配负载,以供信号分离装置2获得与所述输入信号和匹配负载对应的、所述初始反射信号中的干扰信号。
其中,所述匹配负载包括各种具有与传输信号的装置相匹配的阻抗从而不会产生反射信号的负载。例如,当传输的传输线的阻抗是50欧姆时,则将50欧姆的电阻作为匹配负载。
继续对前述第一示例进行说明,参照图6,图6示意出了采用与前述图4一样结构的测量装置,并且将该测量装置连接至匹配负载时的结构。通过将该测量装置连接至匹配负载,由环形器将干扰信号与输入信号TX_IN进行分离,得到与所述输入信号TX_IN和匹配负载对应的、初始反射信号中的干扰信号。
接着,在步骤S5中,校正装置2通过调整所述校正信号对所述干扰信号进行校正,以使得读取装置3读取的该校正信号与所述干扰信号的耦合信号的振幅为零。
其中,校正装置2获取校正信号的方式已在前述参照图2所示的实施例中予以详述,此处不再赘述。
并且,测量装置通过与前述步骤S2中相同或相似的操作,来确定干扰信号的振幅与相位,此处不再赘述。
继续对前述第一示例进行说明,继续参照图6,根据模数转换器的读书变化,不断地通过移相器来调整校正信号的相位信息,以及通过衰减器a_2来调整所述校正信号的振幅信息,直至模数转换器中显示的干扰信号与校正信号进行矢量减法之后的结果信号的振幅读数为零,并记录此时校正信号的相位是phase_2,振幅为amplitude_2。
接着,在步骤S6中,当读取装置3读取的该结果信号的振幅为零时,测量装置根据此时所述校正信号的相位与振幅,确定所述干扰信号的相位与振幅。
继续对前述第一示例进行说明,参照图6,测量装置根据模数转换器的读数为零时所记录的校正信号的相位phase_2以及振幅amplitude_2,确定干扰信号的相位与phase_2相反并且干扰信号的振幅是amplitude_2。
需要说明的是,根据本发明的方法可先执行所述步骤S1至步骤S3来确定所述初始反射信号的相位与振幅,再执行所述步骤S4至步骤S6来确定所述干扰信号的相位与振幅。或者,根据本发明的方法可先执行所述步骤S4至步骤S6来确定所述干扰信号的相位与振幅,再执行所述步骤S1至步骤S3来确定所述初始反射信号的相位与振幅。
随后,根据本发明的方法,基于步骤S1至S3中所获得的初始反射信号的相位与振幅,以及步骤S4至步骤S6中所获得的干扰信号的相位与振幅,通过步骤S7来确定所述待测天线的电压驻波比。
在步骤S7中,测量装置根据所确定的所述初始反射信号以及所述干扰信号的相位与振幅,以及所述输入信号的振幅,来确定所述待测天线的电压驻波比。
具体地,测量装置先根据所确定的所述初始反射信号以及所述干扰信号的相位与振幅来确定实际反射信号的相位与振幅。接着,测量装置根据所述实际反射信号的振幅以及所述输入信号的振幅,确定与所述待测天线对应的电压驻波比。
继续对前述第一示例进行说明,测量装置基于确定的初始反射信号以及干扰信号的相位与振幅,通过进行矢量减法将干扰信号从初始反射信号中减去,从而得到实际反射信号的相位与振幅,接着根据实际反射信号的振幅以及已知的输入信号TX_IN的振幅,得到与该待测天线对应的电压驻波比。
其中,本领域技术人员应能确定基于根据实际反射信号的振幅以及已知的输入信号的振幅,得到与该待测天线对应的电压驻波比的方式,此处不再赘述。
其中,本领域技术人员应可理解,在测量装置与待测天线/匹配负载之间的线路上还可能包含其他器件,诸如图1中所示的,位于环形器与天线之间的滤波器等。
并且,本领域技术人员容易理解,基于本发明的方案,这些其他期间所造成的干扰同样会体现在通过前述步骤S4至S6测量得到的干扰信号中,并从初始反射信号中予以排除以得到确切的实际反射信号。
根据本发明的方案,通过对包含干扰信号的反射信号的相位和振幅进行校正,从而能够确定实际反射信号的实际相位和振幅,减少了由于电路中其他器件对于信号的干扰所造成的对于实际反射信号的测量错误或误差,使得测量得到的电压驻波比更加精确,从而对待测天线的连接状态做出更加准确的判断。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外,显然“包括”一词不排除其他单元或步骤,单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一,第二等词语用来表示名称,而并不表示任何特定的顺序。
Claims (9)
1.一种用于测量电压驻波比的测量装置,其中,所述测量装置包括:
-信号提取装置,用于提取与输入信号对应的初始反射信号和所述初始反射信号中的干扰信号;
-校正装置,用于利用校正信号对所述初始反射信号和所述干扰信号的相位与振幅进行校正;
-读取装置,用于读取来自校正装置的、所述校正信号与所述初始反射信号和所述干扰信号进行矢量相减获得的结果信号,来分别确定所述初始反射信号和所述干扰信号的相位和幅度,以基于与同一输入信号以及同一待测天线相对应的初始反射信号和干扰信号的相位和幅度,确定该待测天线的电压驻波比。
2.根据权利要求1所述的测量装置,其中,所述校正装置包括:
-取样装置,用于获取与所述输入信号对应的校正信号;
-相位调节装置,用于调整所述校正信号的相位信息;
-振幅调节装置,用于调整所述校正信号的振幅信息;
-减法处理装置,用于将分别经过所述相位调节装置和振幅调节装置调整后的校正信号与来自反射获取装置的所述初始反射信号和所述干扰信号进行矢量相减以获得相应的结果信号。
3.根据权利要求1或2所述的测量装置,其中,所述校正装置还包括:
-信号延时装置,以使所述校正信号与所述初始反射信号和所述干扰信号的延时一致。
4.根据权利要求1或2所述的测量装置,其中,所述校正装置还包括:
-信号放大装置,以对分别经过相位调节装置调整后和振幅调节装置调整后的校正信号进行放大,以将放大后的校正信号与来自反射获取装置的所述初始反射信号和所述干扰信号进行矢量相减来获得结果信号。
5.根据权利要求1所述的测量装置,其中,所述信号提取装置包括:
-信号分离装置,用于将所述初始反射信号与所述输入信号进行分离,以及,
-功率调节装置,用于将所述初始反射信号和所述干扰信号调整为适合所述校正装置处理的信号强度。
6.根据权利要求2所述的测量装置,其中,所述读取装置包括:
-数值显示装置,用于读取来自所述减法处理装置的结果信号的振幅;
-信号调整装置,用于将来自所述减法处理装置的结果信号调整为适合所述数值显示装置读取的信号强度。
7.一种采用如权利要求1至6所述的测量装置来测量待测天线的电压驻波比的方法,其中,所述方法包括以下步骤:
-将所述测量装置连接至待测天线,以获取与输入信号以及所述待测天线对应的初始反射信号;
-通过调整校正信号对所述初始反射信号进行校正,以使得该校正信号与所述初始反射信号进行矢量相减后的结果信号的振幅为零;
-当该结果信号的振幅为零时,根据此时所述校正信号的相位与振幅,确定所述初始反射信号的相位与振幅;
接着,所述方法还包括以下步骤:
-将所述测量装置连接至匹配负载,以获得与所述输入信号和匹配负载对应的、所述初始反射信号中的干扰信号;
-通过调整所述校正信号对所述干扰信号进行校正,以使得该校正信号与所述干扰信号进行矢量相减后的结果信号的振幅为零;
-当该结果信号的振幅为零时,根据此时所述校正信号的相位与振幅,确定所述干扰信号的相位与振幅;
接着,所述方法还包括以下步骤:
x根据所确定的所述初始反射信号以及所述干扰信号的相位与振幅,以及所述输入信号的振幅,来确定所述待测天线的电压驻波比。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述步骤x包括以下步骤:
-根据所确定的所述初始反射信号以及所述干扰信号的相位与振幅来确定实际反射信号的相位与振幅;
-根据所述实际反射信号的振幅以及所述输入信号的振幅,确定与所述待测天线对应的电压驻波比。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其中,所述方法还包括以下步骤:
-从输入信号中采集部分信号作为所述校正信号。
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- 2014-11-14 CN CN201410648661.5A patent/CN105652090B/zh active Active
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