CN110581741A - 驻波异常位置检测方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驻波异常位置检测方法、设备及介质。其中，该方法包括：向待测天馈线注入频率线性变化的发射信号；采样发射信号和发射信号对应被待测天馈线反射的反射信号；确定发射信号和反射信号的相位差与发射信号的频率的对应关系；根据对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置。通过本发明，解决了相关技术中驻波异常位置检测方法无法同时检测多个异常位置的问题，提高了驻波异常位置检测的效率。

Description

驻波异常位置检测方法、设备及介质

技术领域

本发明涉及通信设备故障检测领域，具体而言，涉及一种驻波异常位置检测方法、系统、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

在发射机的天馈线出现短连、开断或者阻抗不匹配等故障时，发射信号在故障点被反射回来形成与发射信号频率相同、传输方向相反的反射信号，发射信号与反射信号相互叠加而形成驻波，反射信号越强，则驻波比越大。利用这一现象，通过测量驻波比，可以检测出天馈线是否存在故障。

传统的基于反射信号功率的驻波检测方法，是将发射信号注入到天馈线上，然后分别检测发射信号的功率和反射信号的功率，并根据发射信号的功率与反射信号的功率的比值计算驻波比，从而判断天馈线是否存在故障。但是这种方法只能够检测出天馈线的整体驻波比，判断整条天馈线是否有驻波异常，无法定位天馈线中驻波异常的故障点位置。

相关技术中其他的驻波检测方法，例如基于延时的驻波异常位置检测方法，也只能够检测天馈线上驻波最大的位置，而无法同时检测多个异常位置，也无法体现整条天馈线随长度变化引起的驻波变化。

发明内容

本发明提供了一种驻波异常位置检测方法、系统、设备及计算机可读存储介质，以至少解决相关技术中驻波异常位置检测方法无法同时检测多个异常位置的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种驻波异常位置检测方法，包括：

向待测天馈线注入频率线性变化的发射信号；

采样所述发射信号和所述发射信号对应被所述待测天馈线反射的反射信号；

确定所述发射信号和所述反射信号的相位差与所述发射信号的频率的对应关系；

根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

在其中一个实施例中，确定所述发射信号和所述反射信号的相位差与所述发射信号的频率的对应关系包括：

归一化所述反射信号的幅度和所述发射信号的幅度；

将归一化后的所述发射信号的和所述反射信号在时域中叠加，得到叠加信号；

根据所述叠加信号的功率，确定所述发射信号与所述反射信号的相位差。

在其中一个实施例中，归一化所述反射信号的幅度和所述发射信号的幅度包括：

将所述反射信号的幅度缩放到与所述发射信号的幅度相同的幅度；或者将所述反射信号的幅度和所述发射信号的幅度都缩放到预设固定幅度。

在其中一个实施例中，采样所述发射信号包括：

从所述发射信号中分出一路发射信号，对这一路发射信号进行采样。

在其中一个实施例中，采样所述反射信号包括：

从所述待测天馈线的射频端口采样混合信号；

从所述混合信号中分离出所述发射信号对应的反射信号。

在其中一个实施例中，从所述混合信号中分离出所述发射信号对应的反射信号包括：

标定所述发射信号和所述射频端口上的发射信号的差值比例；

根据所述差值比例对所述发射信号和所述混合信号进行补偿；

将补偿后的所述混合信号减去补偿后的所述发射信号，得到所述反射信号。

在其中一个实施例中，在所述对应关系是以正弦波形态周期性变化的情况下，根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置包括：

根据所述对应关系，确定所述相位差变化的周期；

根据所述周期，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

在其中一个实施例中，在所述对应关系是以非正弦波形态周期性变化的情况下，根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置包括：

对所述对应关系进行成分分析，得到相位差以正弦波形态、以不同周期随频率变化的多个对应关系；

分别根据所述多个对应关系中相位差变化的周期，计算所述待测天馈线的驻波异常位置，所述驻波异常位置的数量大于1个。

在其中一个实施例中，在采样所述发射信号和所述发射信号对应被所述待测天馈线反射的反射信号之前，所述方法还包括：将采样所述发射信号的电路支路和采样所述反射信号的电路支路的时延校准为一致；或者，预先确定与所述发射信号的电路支路和所述反射信号的电路支路的时延差等效的天馈线长度。

在其中一个实施例中，根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置包括：

对所述对应关系进行傅里叶变换，得到表示所述待测天馈线上生成所述反射信号的位置距所述待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系；

根据表示所述待测天馈线上生成所述反射信号的位置距所述待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

第二方面，本发明实施例提供了一种驻波异常位置检测系统，包括：

注入模块，用于向待测天馈线注入频率线性变化的发射信号；

采样模块，用于采样所述发射信号和所述发射信号对应被所述待测天馈线反射的反射信号；

第一确定模块，用于确定所述发射信号和所述反射信号的相位差与所述发射信号的频率的对应关系；

第二确定模块，用于根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

在其中一个实施例中，所述第一确定模块包括：

归一化子模块，用于归一化所述反射信号的幅度和所述发射信号的幅度；

叠加子模块，用于将归一化后的所述发射信号的和所述反射信号在时域中叠加，得到叠加信号；

确定子模块，用于根据所述叠加信号的功率，确定所述发射信号与所述反射信号的相位差。

在其中一个实施例中，所述归一化子模块，用于将所述反射信号的幅度缩放到与所述发射信号的幅度相同的幅度；或者将所述反射信号的幅度和所述发射信号的幅度都缩放到预设固定幅度。

在其中一个实施例中，所述系统还包括：

校准模块，用于将采样所述发射信号的电路支路和采样所述反射信号的电路支路的时延校准为一致；或者，

第三确定模块，用于预先确定与所述发射信号的电路支路和所述反射信号的电路支路的时延差等效的天馈线长度。

在其中一个实施例中，所述第二确定模块包括：变换子模块，用于对所述对应关系进行傅里叶变换，得到表示所述待测天馈线上生成所述反射信号的位置距所述待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系；

第二确定子模块，用于根据表示所述待测天馈线上生成所述反射信号的位置距所述待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

第三方面，本发明实施例提供了一种驻波异常位置检测设备，包括：扫频信号装置、功率分配装置、信号处理装置，其中，

所述扫频信号装置的输出端与所述功率分配装置的输入端电连接，所述扫频信号装置用于生成频率线性变化的发射信号；

所述功率分配装置的第一输出端与待测天馈线的射频端口电连接，第二输出端与所述信号处理装置的第一输入端电连接，所述功率分配装置用于从所述发射信号中分出一路发射信号；或者用于从所述发射信号中分出一路发射信号以及从所述射频端口的混合信号中分离出所述发射信号对应的反射信号；

所述信号处理装置的第二输入端与所述射频端口或所述功率分配装置的第三输出端电连接，所述信号处理装置用于从所述射频端口采样混合信号并从所述混合信号中分离出所述反射信号；或者用于从所述功率分配装置的第三输出端采样所述反射信号；

所述信号处理装置，还用于确定所述发射信号和所述反射信号的相位差与所述发射信号的频率的对应关系；以及根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

在其中一个实施例中，所述功率分配装置包括：功率分配器，其中，所述功率分配器的输入端与所述扫频信号装置的输出端电连接，第一输出端与所述待测天馈线的射频端口电连接，第二输出端口与所述信号处理装置的第一输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述功率分配装置包括：定向耦合器，其中，所述定向耦合器的正向端与所述扫频信号装置的输出端电连接，正向耦合端与所述信号处理装置的第一输入端电连接，负载端与所述射频端口电连接，反向耦合端与所述信号处理装置的第二输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述功率分配装置包括：功率分配器和环形器，其中，所述环形器至少具有相邻的第一端、第二端和第三端，所述环形器的第一端与所述功率分配器的第一输出端电连接，第二端与所述射频端口电连接，第三端与所述信号处理装置的第二输入端电连接；

所述功率分配器的输入端与所述扫频信号装置的输出端电连接，第二输出端与所述信号处理装置的第一输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述信号处理装置包括：放大器和/或衰减器，所述放大器和/或衰减器用于将所述反射信号的幅度缩放到与所述发射信号的幅度相同的幅度；或者将所述反射信号的幅度和所述发射信号的幅度都缩放到预设固定幅度。

在其中一个实施例中，所述信号处理装置包括：模数转换器和现场可编程门阵列，其中，

所述模数转换器的输出端与所述现场可编程门阵列的输入端电连接，所述模数转换器用于采样所述发射信号和与所述发射信号对应的反射信号；

所述现场可编程门阵列，用于确定所述发射信号和所述反射信号的相位差与所述发射信号的频率的对应关系；以及根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

在其中一个实施例中，所述信号处理装置包括：合路器、检波管、模数转换器和现场可编程门阵列，其中，

所述合路器的输出端与所述检波管的输入端电连接，所述合路器用于将缩放后的所述发射信号的和所述反射信号在时域中叠加，得到叠加信号；

所述检波管的输出端与所述模数转换器的输入端电连接，所述检波管用于检测所述叠加信号的功率；

所述模数转换器的输出端与所述现场可编程门阵列的输入端电连接，所述模数转换器用于将所述检波管输出的模拟信号转换为数字信号；

所述现场可编程门阵列，用于根据各发射信号对应的叠加信号的功率，确定所述发射信号和所述反射信号的相位差与所述发射信号的频率的对应关系；以及根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

在其中一个实施例中，所述设备还包括：

延时电路，所述延时电路串联在所述所述发射信号的电路支路和/或所述反射信号的电路支路上，用于将采样所述发射信号的电路支路和采样所述反射信号的电路支路的时延校准为一致；或者，

失配负载，用于在所述射频端口产生反射信号，以根据所述失配负载产生的反射信号和采样得到的发射信号，预先确定与所述发射信号的电路支路和所述反射信号的电路支路的时延差等效的天馈线长度。

在其中一个实施例中，所述信号处理装置还包括：快速傅里叶变换运算装置，其中，所述快速傅里叶变换运算装置用于对所述对应关系进行傅里叶变换，得到表示所述待测天馈线上生成所述反射信号的位置距所述待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系；根据表示所述待测天馈线上生成所述反射信号的位置距所述待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现第一方面所述的方法。

通过本发明实施例提供的驻波异常位置检测方法、系统、设备及介质，采用向待测天馈线注入频率线性变化的发射信号；采样发射信号和发射信号对应被待测天馈线反射的反射信号；确定发射信号和反射信号的相位差与发射信号的频率的对应关系；根据对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置的方式，解决了相关技术中驻波异常位置检测方法无法同时检测多个异常位置的问题，提高了驻波异常位置检测的效率。

附图说明

图1为本发明实施例的驻波异常位置检测方法的流程图；

图2为本发明实施例的驻波异常位置检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的驻波异常位置检测设备的结构框图；

图4为本发明优选实施例的功率分配模块32的结构框图一；

图5为本发明优选实施例的功率分配模块32的结构框图二；

图6为本发明优选实施例的功率分配模块32的结构框图三；

图7为本发明优选实施例的信号处理模块33的结构框图一；

图8为本发明优选实施例的信号处理模块33的结构框图二；

图9为本发明优选实施例的驻波异常位置检测设备的结构示意图一；

图10为本发明优选实施例的驻波异常位置检测设备的结构示意图二；

图11为本发明优选实施例的驻波异常位置检测设备的结构示意图三；

图12为本发明实施例的频率间隔-驻波比曲线的示意图。

具体实施方式

在本实施例中提供了一种驻波异常位置检测方法，图1为本发明实施例的驻波异常位置检测方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101，向待测天馈线注入频率线性变化的发射信号；

步骤S102，采样发射信号和发射信号对应被待测天馈线反射的反射信号；

步骤S103，确定发射信号和反射信号的相位差与发射信号的频率的对应关系；

步骤S104，根据对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置。

发射信号在一个故障位置被反射之后，发射信号和反射信号具有相位差。在发射信号的频率线性变化后，发射信号的波长也发生变化，对于同一个故障点而言，发射信号和反射信号的相位差会发生变化：二者相位差随着频率的线性变化而以频率间隔Δf为周期发生变化，并形成正弦波形态的相位变化波形；由于频率f与波长λ存在固定的关系波速c＝λf，因此根据Δf即可确定驻波异常位置：

L＝c/Δf，

其中L表示天馈线上驻波异常位置距离射频端口的距离。同样地，在存在多个故障位置时，不同的故障位置都会产生各自周期的相位差变化对应关系，如果使用频率-相位差曲线表示多个故障位置的相位差的对应关系，将表现为多条以不同Δf为周期的正弦波曲线的叠加，那么只需要计算各条正弦波曲线的周期就可以分别确定各个驻波异常位置。

由此可见，采用上述步骤S101～步骤S104，向待测天馈线注入频率线性变化的发射信号；采样发射信号和发射信号对应被待测天馈线反射的反射信号；确定发射信号和反射信号的相位差与发射信号的频率的对应关系；根据对应关系，就能够确定待测天馈线的驻波异常位置，解决了相关技术中驻波异常位置检测方法无法同时检测多个异常位置的问题，提高了驻波异常位置检测的效率。

对于相位差的测量可以采用任意已知的测量方式，例如：过零检测法、电压测量法等，但是这些检测方法都面临需要检测的数据过多，计算过程复杂的问题。在本实施例中，为了避免上述问题，而采用了通过检测发射信号和反射信号的叠加功率的方式来反映发射信号和反射信号的相位差的变化。在其中一个实施例中，在步骤S103中确定发射信号和反射信号的相位差与发射信号的频率的对应关系时，归一化处理反射信号和发射信号的幅度，即将反射信号的幅度和发射信号的幅度缩放到相同幅度；将缩放后的发射信号的和反射信号在时域中叠加，得到叠加信号；根据叠加信号的功率，确定发射信号与反射信号的相位差。

需要说明的是，本发明实施例中所称的“相同幅度”包括：幅度完全相同或者幅度大致相同。本发明实施例中的频率线性变化的发射信号优选为频率以固定的增幅或者降幅持续变化的单音信号或者多音信号。并且，发射信号的频率线性变化的增幅或者降幅可以根据实际需求和检测精度灵活确定。

在上述实施例中，将归一化后的发射信号和反射信号在时域中叠加后，发射信号和反射信号的相位差周期性变化时，叠加信号的功率也将呈现相同周期的周期性变化：如果发射信号和反射信号的相位差为零，那么叠加信号的功率达到最大；如果发射信号和反射信号的相位差为180度，那么叠加信号的功率达到最弱。叠加信号的功率可以通过多种方式快速检测，也不涉及到电压、过零检测等复杂的检测和计算过程，因此上述方式可以简化相位差的计算过程。

在相关技术的基于反射信号功率的驻波检测方法中，在面临反射信号的功率很小的情况下，驻波比检测会出现很大的误差。然而在本实施例的上述方式中，由于仅需关注发射信号和反射信号相位差之间的关系，发射信号的实际功率并不影响二者的相位差，因此即使在反射信号功率很小的情况下，也可以将反射信号的幅度放大到合适的幅度，这样做的好处是对反射信号的采样不再需要高精度的仪器，降低了反射信号功率很小的情况下检测难度大的问题。

由于采用了叠加信号的功率作为相位差变化的表征形式，因此将发射信号和反射信号的功率调整到统一的标准，有利于叠加信号功率之间的相互比较。在其中一个实施例中，调整反射信号的幅度和/或发射信号的幅度，使二者幅度相同，具体可采用的调整方式包括：将反射信号的幅度缩放到与发射信号的幅度相同的幅度；或者将反射信号的幅度和发射信号的幅度都缩放到预设固定幅度。其中，预设固定幅度与采样得到的发射信号、反射信号的功率有关；在本实施例中缩放发射信号和反射信号的幅度的目的是使得叠加之前的发射信号和反射信号的功率保持一致。

在其中一个实施例中，采样发射信号时，可以从发射信号中分出一路发射信号，对这一路发射信号进行采样，以用于后续射频端口采样到的发射、反射混合信号的分离，以及与反射信号的相位对比。在本实施例中可以通过功率分配器从发射信号中分出一路发射信号，并通过ADC模数转换电路采样发射信号。

在其中一个实施例中，采样反射信号时，可以从待测天馈线的射频端口采样混合信号，然后再从混合信号中分离出发射信号对应的反射信号。

由于发射信号和反射信号的传播方向不同，因此从混合信号中分离出反射信号，可以使用环形器或者定向耦合器实现；从混合信号中分离反射信号也可以通过减法器实现。在其中一个实施例中，在使用减法器从混合信号中分离反射信号时，可以通过标定发射信号和射频端口上的发射信号的差值比例，根据差值比例对发射信号和混合信号进行补偿，将补偿后的混合信号减去补偿后的发射信号的方式，最后得到反射信号。

在对应关系是以正弦波形态周期性变化的情况下，表明天馈线上的驻波故障位置的数量为1个，此时根据对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置时，可以直接根据对应关系，确定相位差变化的周期；根据周期，确定待测天馈线的驻波异常位置。

在对应关系是以非正弦波形态周期性变化的情况下，表明天馈线上的驻波故障位置的数量为多个，多个周期不同的正弦波相互叠加形成了非正弦波形态周期性变化的对应关系。在这种情况下，根据对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置时，可以先对对应关系进行成分分析，得到相位差以正弦波形态、以不同周期随频率变化的多个对应关系；然后分别根据多个对应关系中相位差变化的周期，确定待测天馈线的驻波异常位置。在上述方式中可以采用傅里叶级数进行成分分析，以得到周期不同的多个正弦波。

本实施例提供的驻波异常位置检测方法不仅可以用于天馈线的检修，还可以用于天馈线的出厂检测。在进行天馈线的出厂检测时，如果检测不到反射信号，或者检测到的反射信号的功率低于预设门限，且没有呈现出明显的周期性波动，则表明天馈线上没有驻波异常故障。

为了能够更快速地确定待测天馈线的驻波异常位置，可以通过对上述的对应关系(可以表现为频率-功率曲线或频率-相位差曲线)进行快速傅立叶变换(Fast FourierTransformation，简称为FFT)的方式，确定上述对应关系中的各个成分的周期特征。在其中一个实施例中，根据对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置时，对对应关系进行傅里叶变换，得到表示待测天馈线上生成反射信号的位置距待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系，其中，该对应关系中的波峰对应的位置为待测天馈线的驻波异常位置。

研究过程中发现，由于采样发射信号的电路支路和采样反射信号的电路支路上的电路器件并不完全相同，因此可能导致两条电路支路有不同的时延，导致发射信号和采样信号具有初始的相位差；由于该初始的相位差的存在，将导致根据发射信号和发射信号的相位差的周期性变化确定的天馈线的异常位置的偏移。为了解决这一问题，在本实施例中采取两种方法来解决天馈线的异常位置的偏移问题：

方法一：通过在采样发射信号的电路支路和/或采样反射信号的电路支路中串联延时电路，以使两个电路支路的时延校准为一致。

方法二：通过在射频端口设置能够将发射信号全反射的失配负载，以根据此时采样到的反射信号和发射信号，采用步骤S101～步骤S104相同的方式确定与发射信号的电路支路和反射信号的电路支路的时延差等效的天馈线长度，然后再将失配负载卸除。在将来根据步骤S101～步骤S104确定天馈线的异常位置时，将异常位置距离射频端口的距离减去该等效的天馈线长度，即为真实的天馈线的异常位置。可选地，可以将该等效的天馈线长度配置在驻波异常位置检测系统或者驻波异常位置检测设备中，以使得系统或者设备能够直接计算出真是的天馈线的异常位置并显示给用户。

在本实施例中还提供了一种驻波异常位置检测系统，该系统用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”或者“子模块”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图2为本发明实施例的驻波异常位置检测系统的示意图，如图2所示，该系统包括：注入模块21，耦合至待测天馈线的射频端口，用于向待测天馈线注入频率线性变化的发射信号；采样模块22，耦合至待测天馈线的射频端口和注入模块21，用于采样发射信号和发射信号对应被待测天馈线反射的反射信号；第一确定模块23，耦合至采样模块22，用于确定发射信号和反射信号的相位差与发射信号的频率的对应关系；第二确定模块24，耦合至第一确定模块23，用于根据对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置。

在其中一个实施例中，第一确定模块23包括：归一化子模块，用于归一化反射信号的幅度和发射信号的幅度；叠加子模块，耦合至缩放子模块，用于将归一化后的发射信号的和反射信号在时域中叠加，得到叠加信号；第一确定子模块，耦合至叠加子模块，用于根据叠加信号的功率，确定发射信号与反射信号的相位差。

在其中一个实施例中，归一化子模块，用于将反射信号的幅度缩放到与发射信号的幅度相同的幅度；或者将反射信号的幅度和发射信号的幅度都缩放到预设固定幅度。

在其中一个实施例中，系统还包括：校准模块，用于将采样发射信号的电路支路和采样反射信号的电路支路的时延校准为一致；或者，第三确定模块，用于预先确定与发射信号的电路支路和反射信号的电路支路的时延差等效的天馈线长度。

在其中一个实施例中，第二确定模块包括：变换子模块，用于对对应关系进行傅里叶变换，得到表示待测天馈线上生成反射信号的位置距待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系；第二确定子模块，用于根据表示待测天馈线上生成反射信号的位置距待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置。

在本实施例还提供了一种驻波异常位置检测设备，该驻波异常位置检测设备是驻波异常位置检测装置的诸多实现方式中的部分实现方式，且该驻波异常位置检测设备与用于实现图1所示的驻波异常位置检测方法，已经进行过的描述，在不冲突的情况下将不再赘述。

图3为本发明实施例的驻波异常位置检测设备的结构框图，如图3所示，该设备包括：扫频信号装置31、功率分配装置32、信号处理装置33，其中，扫频信号装置31的输出端与功率分配装置32的输入端电连接，扫频信号装置31用于生成频率线性变化的发射信号；功率分配装置32的第一输出端与待测天馈线的射频端口电连接，第二输出端与信号处理装置33的第一输入端电连接，功率分配装置32用于从发射信号中分出一路发射信号；或者用于从发射信号中分出一路发射信号以及从射频端口的混合信号中分离出发射信号对应的反射信号；信号处理装置33的第二输入端与射频端口或功率分配装置32的第三输出端电连接，信号处理装置33用于从射频端口采样混合信号并从混合信号中分离出反射信号；或者用于从功率分配装置32的第三输出端采样反射信号；信号处理装置33，还用于确定发射信号和反射信号的相位差与发射信号的频率的对应关系；以及根据对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置。

如图4所示，在其中一个实施例中，功率分配装置32包括：功率分配器321，其中，功率分配器321的输入端与扫频信号装置31的输出端电连接，第一输出端与待测天馈线的射频端口电连接，第二输出端口与信号处理装置33的第一输入端电连接。

如图5所示，在其中一个实施例中，功率分配装置32包括：定向耦合器322，其中，定向耦合器322的正向端与扫频信号装置31的输出端电连接，正向耦合端与信号处理装置33的第一输入端电连接，负载端与射频端口电连接，反向耦合端与信号处理装置33的第二输入端电连接。

如图6所示，在其中一个实施例中，功率分配装置32包括：功率分配器321和环形器323，其中，环形器323至少具有相邻的第一端、第二端和第三端，环形器323的第一端与功率分配器321的第一输出端电连接，第二端与射频端口电连接，第三端与信号处理装置33的第二输入端电连接；功率分配器321的输入端与扫频信号装置31的输出端电连接，第二输出端与信号处理装置33的第一输入端电连接。

在图4至图6所示的功率分配装置32中，采用定向耦合器分离反射信号时，对定向耦合器的隔离度要求较高，否则正向端的发射信号可能泄漏到反向耦合端而干扰反射信号采样，负载端的反射信号也有可能泄漏到正向耦合端而干扰发射信号采样；而采用环形器就能够很好地解决定向耦合器隔离度要求高的问题。另外，由于本实施例的目的在于检测相位差而不是反射信号的功率，因此在采样混合信号时可以根据需要对混合信号进行功率补偿；在通过叠加信号的功率确定相位差时，叠加后的叠加信号的随着频率的变化会发生显著变化，因此对于环形器的隔离要求也显著降低了。

在其中一个实施例中，信号处理装置33包括：放大器331和/或衰减器332，放大器331和/或衰减器332用于将反射信号的幅度缩放到与发射信号的幅度相同的幅度；或者将反射信号的幅度和发射信号的幅度都缩放到预设固定幅度。

如图7所示，在其中一个实施例中，信号处理装置33包括：模数转换器333和现场可编程门阵列334，其中，模数转换器333的输出端与现场可编程门阵列334的输入端电连接，模数转换器333用于采样发射信号和与发射信号对应的反射信号；现场可编程门阵列334，用于确定发射信号和反射信号的相位差与发射信号的频率的对应关系；以及根据对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置。

如图8所示，在其中一个实施例中，信号处理装置33包括：合路器335、检波管336、模数转换器333和现场可编程门阵列334，其中，合路器335的输出端与检波管336的输入端电连接，合路器335用于将缩放后的发射信号的和反射信号在时域中叠加，得到叠加信号；检波管336的输出端与模数转换器333的输入端电连接，检波管336用于检测叠加信号的功率；模数转换器333的输出端与现场可编程门阵列334的输入端电连接，模数转换器333用于将检波管336输出的模拟信号转换为数字信号；现场可编程门阵列334，用于根据各发射信号对应的叠加信号的功率，确定发射信号和反射信号的相位差与发射信号的频率的对应关系；以及根据对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置。

在其中一个实施例中，设备还包括：延时电路，延时电路串联在发射信号的电路支路和/或反射信号的电路支路上，用于将采样发射信号的电路支路和采样反射信号的电路支路的时延校准为一致；或者，失配负载，用于在射频端口产生反射信号，以根据失配负载产生的反射信号和采样得到的发射信号，预先确定与发射信号的电路支路和反射信号的电路支路的时延差等效的天馈线长度。

在其中一个实施例中，信号处理装置33还包括：快速傅里叶变换运算装置，其中，快速傅里叶变换运算装置用于对频率-相位差对应关系或者频率-功率对应关系进行傅里叶变换，得到表示待测天馈线上生成反射信号的位置距待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系；根据表示待测天馈线上生成反射信号的位置距待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系，确定待测天馈线的驻波异常位置。

图9、图10和图11为本发明优选实施例的驻波异常位置检测设备的结构示意图，如图9、图10和图11所示，扫频信号装置31可以为MCU单片机90，生成的扫频信号经过PLL锁相环92、放大器93放大后形成发射信号。

为了能够让信号处理装置33更好地处理发射信号和反射信号，还可以采用混频器94和本振信号发生器95，或者混频器94、97和PLL锁相环96将射频的发射信号和反射信号转换为中频信号。

具体而言，由扫频信号发生器产生扫频信号，经过功率分配器分出两路发射信号，一路经过射频端口101发送到天馈线上，一路由本振信号发生器和混频器，混频出发射中频信号，经过放大器或衰减器99缩放，以待ADC模数转换器采样。发射信号经由射频端口发送天馈线上，在阻抗失衡的反射点处形成反射信号，回到射频端口，耦合成反射和发射的混合信号，由LNA 98低噪放大，并由本振信号发生器和混频器，混频出混合中频信号，经过放大器或衰减器100缩放，以待ADC模数转换器采样。ADC模数转换器同时对发射和混合中频信号进行采样，根据标定的信号差值比例进行补偿，分离出发射信号和反射信号，缩放反射信号和发射信号，使得两者幅度接近，在时域对发射和反射信号的幅度相加，计算叠加信号的功率。记录在整个扫频阶段过程中，叠加信号功率随着频率变化的曲线数值。对曲线数值进行FFT运算，可得到与信号反射点距离和强度相关的曲线，即天馈线的驻波比曲线。

图12示出了经过FFT变换后得到的频率间隔-驻波比曲线的示意图，通过公式L＝c/Δf即可将该曲线的横轴转换为射频端口到驻波故障位置的距离，从而得到射频端口到驻波故障位置的距离-驻波比曲线；曲线中波峰对应的位置即表示驻波故障位置。

另外，结合上述实施例中的驻波异常位置检测方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种驻波异常位置检测方法。

综上所述，本发明实施例的上述实施例和实施方式，通过发射信号和反射信号的相位差与发射信号频率的对应关系，确定驻波异常位置，解决了天馈线快速查找多个驻波故障位置的问题，反射功率检测过程中对定向耦合器要求过高的问题，以及驻波比较小时反射功率与发射功率相比过小而导致检测难度较大的问题，实现了多个驻波异常位置的快速检测。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (20)

1.一种驻波异常位置检测方法，其特征在于包括：

向待测天馈线注入频率线性变化的发射信号；

采样所述发射信号和所述发射信号对应被所述待测天馈线反射的反射信号；

确定所述发射信号和所述反射信号的相位差与所述发射信号的频率的对应关系；

根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述发射信号和所述反射信号的相位差与所述发射信号的频率的对应关系包括：

归一化所述反射信号的幅度和所述发射信号的幅度；

将归一化后的所述发射信号的和所述反射信号在时域中叠加，得到叠加信号；

根据所述叠加信号的功率，确定所述发射信号与所述反射信号的相位差。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，归一化所述反射信号的幅度和所述发射信号的幅度包括：

将所述反射信号的幅度缩放到与所述发射信号的幅度相同的幅度；或者将所述反射信号的幅度和所述发射信号的幅度都缩放到预设固定幅度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采样所述发射信号包括：

从所述发射信号中分出一路发射信号，对这一路发射信号进行采样。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采样所述反射信号包括：

从所述待测天馈线的射频端口采样混合信号；

从所述混合信号中分离出所述发射信号对应的反射信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，从所述混合信号中分离出所述发射信号对应的反射信号包括：

标定所述发射信号和所述射频端口上的发射信号的差值比例；

根据所述差值比例对所述发射信号和所述混合信号进行补偿；

将补偿后的所述混合信号减去补偿后的所述发射信号，得到所述反射信号。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述对应关系是以正弦波形态周期性变化的情况下，根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置包括：

根据所述对应关系，确定所述相位差变化的周期；

根据所述周期，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述对应关系是以非正弦波形态周期性变化的情况下，根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置包括：

对所述对应关系进行成分分析，得到相位差以正弦波形态、以不同周期随频率变化的多个对应关系；

分别根据所述多个对应关系中相位差变化的周期，确定所述待测天馈线的驻波异常位置，所述驻波异常位置的数量大于1个。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在采样所述发射信号和所述发射信号对应被所述待测天馈线反射的反射信号之前，所述方法还包括：

将采样所述发射信号的电路支路和采样所述反射信号的电路支路的时延校准为一致；或者，预先确定与所述发射信号的电路支路和所述反射信号的电路支路的时延差等效的天馈线长度。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置包括：

对所述对应关系进行傅里叶变换，得到表示所述待测天馈线上生成所述反射信号的位置距所述待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系；

根据表示所述待测天馈线上生成所述反射信号的位置距所述待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

11.一种驻波异常位置检测设备，其特征在于包括：扫频信号装置、功率分配装置、信号处理装置，其中，

所述扫频信号装置的输出端与所述功率分配装置的输入端电连接，所述扫频信号装置用于生成频率线性变化的发射信号；

所述功率分配装置的第一输出端与待测天馈线的射频端口电连接，第二输出端与所述信号处理装置的第一输入端电连接，所述功率分配装置用于从所述发射信号中分出一路发射信号；或者用于从所述发射信号中分出一路发射信号以及从所述射频端口的混合信号中分离出所述发射信号对应的反射信号；

所述信号处理装置的第二输入端与所述射频端口或所述功率分配装置的第三输出端电连接，所述信号处理装置用于从所述射频端口采样混合信号并从所述混合信号中分离出所述反射信号；或者用于从所述功率分配装置的第三输出端采样所述反射信号；

所述信号处理装置，还用于确定所述发射信号和所述反射信号的相位差与所述发射信号的频率的对应关系；以及根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述功率分配装置包括：功率分配器，其中，所述功率分配器的输入端与所述扫频信号装置的输出端电连接，第一输出端与所述待测天馈线的射频端口电连接，第二输出端口与所述信号处理装置的第一输入端电连接。

13.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述功率分配装置包括：定向耦合器，其中，所述定向耦合器的正向端与所述扫频信号装置的输出端电连接，正向耦合端与所述信号处理装置的第一输入端电连接，负载端与所述射频端口电连接，反向耦合端与所述信号处理装置的第二输入端电连接。

14.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述功率分配装置包括：功率分配器和环形器，其中，

所述环形器至少具有相邻的第一端、第二端和第三端，所述环形器的第一端与所述功率分配器的第一输出端电连接，第二端与所述射频端口电连接，第三端与所述信号处理装置的第二输入端电连接；

所述功率分配器的输入端与所述扫频信号装置的输出端电连接，第二输出端与所述信号处理装置的第一输入端电连接。

15.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述信号处理装置包括：放大器和/或衰减器，所述放大器和/或衰减器用于将所述反射信号的幅度缩放到与所述发射信号的幅度相同的幅度；或者将所述反射信号的幅度和所述发射信号的幅度都缩放到预设固定幅度。

16.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述信号处理装置包括：模数转换器和现场可编程门阵列，其中，

所述模数转换器的输出端与所述现场可编程门阵列的输入端电连接，所述模数转换器用于采样所述发射信号和所述发射信号对应被所述待测天馈线反射的反射信号；

所述现场可编程门阵列，用于确定所述发射信号和所述反射信号的相位差与所述发射信号的频率的对应关系；以及根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

17.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述信号处理装置包括：合路器、检波管、模数转换器和现场可编程门阵列，其中，

所述合路器的输出端与所述检波管的输入端电连接，所述合路器用于将缩放后的所述发射信号的和所述反射信号在时域中叠加，得到叠加信号；

所述检波管的输出端与所述模数转换器的输入端电连接，所述检波管用于检测所述叠加信号的功率；

所述模数转换器的输出端与所述现场可编程门阵列的输入端电连接，所述模数转换器用于将所述检波管输出的模拟信号转换为数字信号；

所述现场可编程门阵列，用于根据各发射信号对应的叠加信号的功率，确定所述发射信号和所述反射信号的相位差与所述发射信号的频率的对应关系；以及根据所述对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

延时电路，所述延时电路串联在所述所述发射信号的电路支路和/或所述反射信号的电路支路上，用于将采样所述发射信号的电路支路和采样所述反射信号的电路支路的时延校准为一致；或者，

失配负载，用于在所述射频端口产生反射信号，以根据所述失配负载产生的反射信号和采样得到的发射信号，预先确定与所述发射信号的电路支路和所述反射信号的电路支路的时延差等效的天馈线长度。

19.根据权利要求11至17中任一项所述的设备，其特征在于，所述信号处理装置还包括：快速傅里叶变换运算装置，其中，所述快速傅里叶变换运算装置用于对所述对应关系进行傅里叶变换，得到表示所述待测天馈线上生成所述反射信号的位置距所述待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系；根据表示所述待测天馈线上生成所述反射信号的位置距所述待测天馈线的射频端口的距离与该位置的驻波比的对应关系，确定所述待测天馈线的驻波异常位置。

20.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至10中任一项所述的方法。