CN107192893A - 一种天线测量系统及消除影响天线测量系统稳定性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天线测量系统，包括信号处理装置，信号处理装置与发射链路相连，发射链路与耦合器的输入端口相连，耦合器的第一输出端口连接发射天线，耦合器的第二输出端口与切换开关的第一切换端口相连，切换开关的第二切换端口与接收天线相连，切换开关的公共端口连接所述接收链路相连，接收链路与信号处理装置连接。本发明还提供了一种消除影响天线测量系统稳定性的方法，包括确定参考探头信号、确定采样信号和确定测试信号。由于参考探头信号和采样信号中射频链路中的损耗和温度噪声是一致的，因此参考探头信号可以抵消采样信号中环境因素对天线测量系统的测量结果的影响，提高了天线测量系统测量的稳定性。

Description

一种天线测量系统及消除影响天线测量系统稳定性的方法
技术领域
本发明涉及一种天线测量系统及消除影响天线测量系统稳定性的方法。
背景技术
在无线领域当中，天线作为无线电波的出入口，其性能的好坏往往决定了整个无线系统性能的好坏。天线测量系统是检测天线的性能不可或缺的一个工具。天线测量系统的稳定性在判定天线性能当中尤为关键及重要，是测量系统的一个关键指标。天线测量系统所处的环境(例如温度、湿度等)变化会导致测量系统中射频通道性能产生变化，从而对系统测量稳定性造成了影响，无法保证被测物数据的准确性。
以上不足，有待改善。
发明内容
为了克服现有的技术的不足,本发明提供一种天线测量系统及消除影响天线测量系统稳定性的方法。
本发明技术方案如下所述：
一种天线测量系统，包括信号处理装置、发射链路、接收链路、耦合器、切换开关、发射天线和接收天线；所述信号处理装置与所述发射链路相连，所述发射链路与所述耦合器的输入端口相连，所述耦合器的第一输出端口连接所述发射天线，所述耦合器的第二输出端口与所述切换开关的第一切换端口相连，所述切换开关的第二切换端口与所述接收天线相连，所述切换开关的公共端口连接所述接收链路相连，所述接收链路与所述信号处理装置连接。
进一步地，所述信号处理装置为网络分析仪，所述网络分析仪包括发射端口和接收端口，所述发射端口与所述发射链路相连，所述接收端口与所述接收链路相连。
进一步地，所述信号处理装置包括发射机和接收机，所述发射机的发射端口与所述发射链路相连，所述接收机的接收端口与所述接收链路相连。
进一步地，所述发射天线为单支天线或阵列天线,所述接收天线为单支天线或阵列天线。
本发明进一步提供一种消除影响天线测量系统稳定性的方法，包括：
确定参考探头信号，具体为：将天线测量系统中的切换开关切换至参考通道，获取参考探头信号；
确定采样信号，具体为：将天线测量系统中的切换开关切换至测量通道，获取测量系统信号；
确定测试信号，具体为：用所获取的采样信号减去所获取的参考探头信号，所得的差值即为测试信号。
进一步地，所述天线测量系统包括所述测量通道，所述测量通道包括信号处理装置、发射链路、耦合器、切换开关、接收链路、发射天线和接收天线，所述信号处理装置与所述发射链路相连，所述发射链路与所述耦合器的输入端口相连，所述耦合器的第一输出端口连接所述发射天线，所述耦合器的第二输出端口与所述切换开关的第一切换端口相连，所述切换开关的第二切换端口与所述接收天线相连，所述切换开关的公共端口连接所述接收链路相连，所述接收链路与所述信号处理装置连接。
进一步地，当所述切换开关接通第一切换口时，所述耦合器的第二输出端口与所述接收链路连通，参考通道接通。
进一步地，当所述切换开关接通第二切换端口时，所述接收天线与所述接收链路连通，所述测量通道接通。
进一步地，所述参考探头信号包括射频链路损耗和温度噪声带来的变化量。
进一步地，所述采样信号包括射频链路损耗、温度噪声带来的变化量和采集数据量。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明提供的天线测量系统中设置了由切换开关和耦合器组成的参考通道，当切换开关的第一切换端口和第二切换口分别接通时，可以相应获得参考探头信号和采样信号，由于参考探头信号和采样信号中射频链路中的损耗和温度噪声是一致的，因此参考探头信号可以抵消采样信号中环境因素对天线测量系统的测量结果的影响，提高了天线测量系统测量的稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
图2为本发明的方法流程示意图。
在图中，附图标记如下：1-信号处理装置；11-发射端口；12-接收端口；
2-发射链路；3-接收链路；
4-耦合器；41-输入端口；42-第一输出端口；43-第二输出端口；
5-切换开关；51-第一切换端口；52-第二切换端口；53-公共端口；
6-发射天线；7-接收天线。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：
如图1所示，一种天线测量系统，包括信号处理装置1、发射链路2、接收链路3、耦合器4、切换开关5、发射天线6和接收天线7；信号处理装置1与发射链路2相连，发射链路2与耦合器4的输入端口41相连，耦合器4的第一输出端口42连接发射天线6，耦合器4的第二输出端口43与切换开关5的第一切换端口51相连，切换开关5的第二切换端口52与接收天线7相连，切换开关5的公共端口53连接接收链路3相连，接收链路3与信号处理装置1连接。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明提供的天线测量系统中设置了由切换开关5和耦合器4组成的参考通道，当切换开关5的第一切换端口51和第二切换口52分别接通时，可以相应获得参考探头信号和采样信号，由于参考探头信号和采样信号中射频链路中的损耗和温度噪声是一致的，因此参考探头信号可以抵消采样信号中环境因素对天线测量系统的测量结果的影响，提高了天线测量系统测量的稳定性。
在本实施例中，信号处理装置1为网络分析仪，网络分析仪包括发射端口11和接收端口12，发射端口11与发射链路2相连，接收端口12与接收链路3相连。
在一个实施例中，信号处理装置1包括发射机和接收机，发射机的发射端口与发射链路相连，接收机的接收端口与接收链路相连。
进一步地，发射天线6为单支天线或阵列天线,接收天线7为单支天线或阵列天线。
聚乙烯和聚四氟乙烯是射频线缆和射频元件中大量使用的材料，在天线测量系统的射频通道中也大量使用这种材料，这种材料的介电常数随着环境的变化(例如温度、湿度)而变化，而材料介电常数的变化必然导致射频线缆、射频元件幅度插损、相位插损的变化，这些变化也会造成测试结果发生变化，因此环境变化会造成天线测量系统测量结果的稳定性下降。
如图1和图2所示，为了消除环境对天线测量系统的影响，本发明实施例进一步提供一种消除影响天线测量系统稳定性的方法，包括：
步骤一：确定参考探头信号Sref，具体为：将天线测量系统中的切换开关切换至参考通道，获取参考探头信号；
步骤二：确定采样信号SOTA，具体为：将天线测量系统中的切换开关切换至测量通道，获取测量系统信号；
步骤三：确定测试信号S，具体为：用所获取的采样信号减去所获取的参考探头信号，所得的差值即为测试信号。
在本实施例中，天线测量系统为上述天线测量系统，具体包括测量通道，测量通道包括包括信号处理装置1、发射链路2、接收链路3、耦合器4、切换开关5、发射天线6和接收天线7；信号处理装置1与发射链路2相连，发射链路2与耦合器4的输入端口41相连，耦合器4的第一输出端口42连接发射天线6，耦合器4的第二输出端口43与切换开关5的第一切换端口51相连，切换开关5的第二切换端口52与接收天线7相连，切换开关5的公共端口53连接接收链路3相连，接收链路3与信号处理装置1连接。
信号处理装置1用于发射信号和接收信号，在本实施例中，处理装置1为网络分析仪，网络分析仪包括发射端口11和接收端口12，发射端口11与发射链路2相连，接收端口12与接收链路3相连。
天线测量系统的工作原理为：网络分析仪发射端口11发射信号，经过射频发射链路2及发射天线6传输至空间中，接收天线7从空间中接收上述信号并经由接收射频链路3传输至网络分析仪的接收端口12，通过网络分析仪对比接收到的信号和发射的信号，从而得出被测物的性能。由于天线的互易性原理，测量探头作为发射天线或作为接收天线都可以实现天线测量，在本实施例中，以测量探头作为发射天线，以被测物作为接收天线。在其他实施例中，测量探头也可以作为接收天线，被测物也作为发射天线。
进一步地，当切换开关5接通第二切换端口52时，接收天线6与接收链路3连通，从而测量通道接通。
进一步地，参考通道包括切换开关5和耦合器4，参考探头包括信号处理装置1、发射链路2、接收链路3和参考通道，当切换开关5接通第一切换口51时，耦合器4的第二输出端口43与接收链路3连通，参考通道接通，进而参考探头接通。
参考探头信号SRef包括射频链路损耗L和温度噪声带来的变化量Δt，参考探头信号SRef可以表示为：
SRef＝L+Δt
采样信号SOTA包括射频链路损耗L、温度噪声带来的变化量Δt和采集数据量M，采样信号SOTA可以表示为：
SOTA＝M+L+Δt
测试信号S为采样信号SOTA减去参考探头信号SRef，测试信号S可以表示为：
S＝SOTA-SRef＝(M+L+Δt)-(L+Δt)＝M
因此系统采集的数据M不会因为射频链路中的损耗L以及温度噪声带来的变化量Δt的影响导致测试信号S的不稳定，从而提高了天线测量系统测量的稳定性。
由于参考探头包括了天线测量系统的发射链路和接收链路，因此参考探头所采样到的结果中必然带有发射链路和接收链路的信息。当测量环境温度有变化时，测量系统也会跟着此环境因素(例如温度噪声)变化而变化，为了消除温度噪声对测量系统带来不稳定的影响，测量系统每次对被测物测量扫描前，都会先对参考探头信号进行读取，结果记为SRef，测量系统读取的采样信号记为SOTA。因为在参考探头的信号和天线测量系统测量出来的采样信号当中，射频链路中的损耗L以及温度噪声带来的变化量Δt是一致的，所以天线测量系统测量结果当中的变化量可以与参考探头中的变化量相抵消，从而消除了环境因素对天线测量系统的测量结果的影响，提高了天线测量系统测量的稳定性。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线测量系统，其特征在于，包括信号处理装置、发射链路、接收链路、耦合器、切换开关、发射天线和接收天线；所述信号处理装置与所述发射链路相连，所述发射链路与所述耦合器的输入端口相连，所述耦合器的第一输出端口连接所述发射天线，所述耦合器的第二输出端口与所述切换开关的第一切换端口相连，所述切换开关的第二切换端口与所述接收天线相连，所述切换开关的公共端口连接所述接收链路相连，所述接收链路与所述信号处理装置连接。
2.根据权利要求1所述的天线测量系统，其特征在于，所述信号处理装置为网络分析仪，所述网络分析仪包括发射端口和接收端口，所述发射端口与所述发射链路相连，所述接收端口与所述接收链路相连。
3.根据权利要求1所述的天线测量系统，其特征在于，所述信号处理装置包括发射机和接收机，所述发射机的发射端口与所述发射链路相连，所述接收机的接收端口与所述接收链路相连。
4.根据权利要求1所述的天线测量系统，其特征在于，所述发射天线为单支天线或阵列天线,所述接收天线为单支天线或阵列天线。
5.一种消除影响天线测量系统稳定性的方法，其特征在于，包括：
确定参考探头信号，具体为：将天线测量系统中的切换开关切换至参考通道，获取参考探头信号；
确定采样信号，具体为：将天线测量系统中的切换开关切换至测量通道，获取测量系统信号；
确定测试信号，具体为：用所获取的采样信号减去所获取的参考探头信号，所得的差值即为测试信号。
6.根据权利要求5所述的消除影响天线测量系统稳定性的方法，其特征在于，所述天线测量系统包括所述测量通道，所述测量通道包括信号处理装置、发射链路、耦合器、切换开关、接收链路、发射天线和接收天线，所述信号处理装置与所述发射链路相连，所述发射链路与所述耦合器的输入端口相连，所述耦合器的第一输出端口连接所述发射天线，所述耦合器的第二输出端口与所述切换开关的第一切换端口相连，所述切换开关的第二切换端口与所述接收天线相连，所述切换开关的公共端口连接所述接收链路相连，所述接收链路与所述信号处理装置连接。
7.根据权利要求6所述的消除影响天线测量系统稳定性的方法，其特征在于，当所述切换开关接通第一切换口时，所述耦合器的第二输出端口与所述接收链路连通，参考通道接通。
8.根据权利要求6所述的消除影响天线测量系统稳定性的方法，其特征在于，当所述切换开关接通第二切换端口时，所述接收天线与所述接收链路连通，所述测量通道接通。
9.根据权利要求5-8任一项所述的消除影响天线测量系统稳定性的方法，其特征在于，所述参考探头信号包括射频链路损耗和温度噪声带来的变化量。
10.根据权利要求5-8任一项所述的消除影响天线测量系统稳定性的方法，其特征在于，所述采样信号包括射频链路损耗、温度噪声带来的变化量和采集数据量。
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