CN113315587A - 射频链路工作状态检测方法、相关检测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种射频链路工作状态检测方法，包括如下步骤：步骤S1、利用定向耦合器的第一端口接收射频信号，将射频信号通过定向耦合器的第二端口输出并发送至射频天线，将射频信号通过定向耦合器的第三端口输出第一反射波信号，将第一反射波信号通过定向耦合器的第四端口输出第二反射波信号；检测电路接收第一反射波信号，并通过第一反射波信号检测出第一端口的入射波的功率，根据第一端口的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态；其中，射频前端电路包括射频前端芯片和前端匹配电路。本发明还提供了一种射频链路检测装置和射频链路系统。与相关技术相比，采用本发明的技术方案对射频链路工作状态实时监测，产品的可靠性高。

Description

射频链路工作状态检测方法、相关检测装置及系统

【技术领域】

本发明涉及射频检测技术领域，尤其涉及一种射频链路工作状态检测方法、射频链路检测装置及射频链路系统。

【背景技术】

随着无线技术应用越来越广泛，具有射频模块的无线产品也越来越多。

相关技术的射频模块中的射频链路一般包括射频芯片和射频天线。

然而，目前的射频链路中一般不对射频电路进行监控，但是如果射频链路工作异常，一方面会导致无线信号无发射，造成功能异常；另外一方面射频链路异常，可能会导致在异常处出现功率全反射，当反射信号与发射信号在射频芯片的端口处叠加后，烧毁芯片和电路的风险较大，从而造成机器损坏。

因此，实有必要提供一种新的方法、检测装置和射频系统置来解决上述技术问题。

【发明内容】

本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种可以将定向耦合器放置在射频链路的任意位置，对射频链路工作状态实时监测，产品的可靠性高的射频链路工作状态检测方法、射频链路检测装置及射频链路系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种射频链路工作状态检测方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1、利用定向耦合器的第一端口接收射频前端芯片发送的入射波的射频信号，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第二端口输出并发送至射频天线，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第三端口输出第一反射波信号，将所述第一反射波信号通过所述定向耦合器的第四端口输出第二反射波信号；

步骤S2、检测电路接收所述第一反射波信号，并通过所述第一反射波信号检测出所述第一端口的入射波的功率，根据所述第一端口的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态；其中，所述射频前端电路包括所述射频前端芯片和与所述射频前端芯片连接的前端匹配电路。

更优的，所述步骤S1之后，射频链路工作状态检测方法还包括如下步骤：

步骤S3、所述检测电路接收所述第二反射波信号，并通过所述第二反射波信号检测出所述第三端口的反射波的功率，根据所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值判断后级射频电路的工作状态。

更优的，根据所述第一端口的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态，具体包括：当所述第一端口的入射波的功率在预设的范围内时，所述射频前端电路工作正常，当所述第一端口的入射波的功率超出预设的范围外时，所述射频前端电路工作异常。

更优的，当所述射频前端电路工作异常时，所述射频链路工作状态检测方法还包括如下步骤：

步骤S4、所述检测电路发出前端电路报警信号。

更优的，根据所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值判断后级射频电路的工作状态，具体包括：

当所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值在预设的范围内时，所述后级射频电路工作正常，当所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值超出预设的范围外时，所述后级射频电路工作异常。

更优的，当所述后级射频电路工作异常时，所述射频链路工作状态检测方法还包括如下步骤：

步骤S5、所述检测电路发出后级电路报警信号。

本发明还提供一种射频链路检测装置，该装置包括：

定向耦合器，所述定向耦合器的第一端口用于接收射频前端芯片发送的入射波的射频信号，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第二端口输出并发送至射频天线，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第三端口输出第一反射波信号，将所述第一反射波信号通过所述定向耦合器的第四端口输出第二反射波信号；

检测电路，用于接收所述第一反射波信号，并通过所述第一反射波信号检测出所述第一端口的入射波的功率，根据所述第一端口的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态，其中，所述射频前端电路包括所述射频前端芯片和与所述射频前端芯片连接的前端匹配电路；接收所述第二反射波信号，并通过所述第二反射波信号检测出所述第三端口的反射波的功率，根据所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值判断后级射频电路的工作状态。

更优的，所述检测电路包括：

第一检波电路，用于接收所述第一反射波信号并将所述第一反射波信号转换为第一电平；

第二检波电路，用于接收所述第二反射波信号并将所述第二反射波信号转换为第二电平；

主控模块，用于接收所述第一电平并根据该电平判断射频前端电路的工作状态，接收所述第二电平并根据所述第二电平与所述第一电平的比值判断后级射频电路的工作状态。

更优的，所述主控模块包括：模数转换器，用于将所述第一电平和所述第二电平分别转换为数字信号，所述模数转换器分别与所述第一检波电路和所述第二检波电路连接。

本发明还提供一种射频链路系统，其包括射频前端芯片、射频天线以及如上中任意一项所述的射频链路检测装置。

与现有技术相比，本发明的一种射频链路工作状态检测方法，采用如下步骤：步骤S1、利用定向耦合器的第一端口接收射频前端芯片发送的入射波的射频信号，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第二端口输出并发送至射频天线，将所述射频信号通过其中的第三端口输出第一反射波信号，将所述第一反射波信号通过所述定向耦合器的第四端口输出第二反射波信号；步骤S2、检测电路接收所述第一反射波信号，并通过所述第一反射波信号检测出所述第一端口的入射波的功率，根据所述第一端口的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态。更优的，本发明的射频链路工作状态检测方法还包括步骤S3、所述检测电路接收所述第二反射波信号，并通过所述第二反射波信号检测出所述第三端口的反射波的功率，根据所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值判断后级射频电路的工作状态。利用射频链路工作状态检测方法对射频链路工作状态实时监测，不仅能够对射频前端电路的工作状态进行检测，还可以对后级射频电路的工作状态进行检测，从而使产品的可靠性高。本发明的一种射频链路检测装置及射频链路系统可以将定向耦合器放置在射频链路的任意位置，从而实现对射频链路工作状态实时监测，使得产品的可靠性高。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明射频链路工作状态检测方法的实施例一的流程框图；

图2为本发明射频链路工作状态检测方法的实施例二的流程框图；

图3为本发明射频链路工作状态检测方法的实施例三的流程框图；

图4为本发明射频链路检测装置的结构框图；

图5为本发明射频链路系统的结构框图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参图1所示，本发明提供一种射频链路工作状态检测方法。本发明的实施例一中的所述射频链路工作状态检测方法包括如下步骤：

步骤S1、利用定向耦合器的第一端口接收射频前端芯片发送的入射波的射频信号，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第二端口输出并发送至射频天线，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第三端口输出第一反射波信号，将所述第一反射波信号通过所述定向耦合器的第四端口输出第二反射波信号。

具体的，所述定向耦合器是四端口网络，所述第一端口为输入端，所述第二端口为直通端，所述第三端口为耦合端，所述第四端口为隔离端。在本实施例中，所述输入端将所述射频信号通过所述直通端发送至所述射频天线。所述耦合端将所述输入端的正向功率耦合取样一部分功率，同时，所述耦合端耦合输出第一反射波信号。所述隔离端将来自所述直通端的反射功率耦合取样一部分功率，同时，所述隔离端输出第二反射波信号。

其中，所述定向耦合器的耦合系数小于-10dB，其隔离度可以认为是理想状态，没有功率泄露，这种情况下，所述定向耦合器耦合的加入原射频电路并不会影响原射频电路的正常工作状态。

步骤S2、检测电路接收所述第一反射波信号并通过所述第一反射波信号检测出所述第一端口的入射波的功率，根据所述第一端口的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态。其中，所述射频前端电路包括所述射频前端芯片和与所述射频前端芯片连接的前端匹配电路。

所述步骤S2中的所述检测电路通过检测所述第一端口的输入状态实现对所述射频前端电路工作状态的检测。所述步骤S2通过对射频链路工作状态实时监测，实现所述射频前端电路的工作状态进行检测，从而使产品的可靠性高。

具体的，根据所述第一端口的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态，具体包括：当所述第一端口的入射波的功率在预设的范围内时，所述射频前端电路工作正常，当所述第一端口的入射波的功率超出预设的范围外时，如所述射频前端芯片异常或者所述前端匹配电路出现器件损坏时，会导致第一端口的输入功率超出预设的范围，此时可以判定射频前端电路工作异常。射频前端电路工作异常，一般为明显异常。可以判定为此时射频前端电路工作异常。

实施例二

请参图2所示，本发明的实施例二中的所述射频链路工作状态检测方法包括所述实施一的所有步骤，并增加以下步骤：

具体的，所述步骤S1之后，射频链路工作状态检测方法还包括如下步骤：

步骤S3、所述检测电路接收所述第二反射波信号，并通过所述第二反射波信号检测出所述第三端口的反射波的功率，根据所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值判断后级射频电路的工作状态。

所述步骤S3与所述步骤S2是同时并列的。也就是说，所述步骤S2中的所述检测电路通过检测所述第一端口的输入状态实现对所述射频前端电路工作状态的检测。同时，所述步骤S3中的所述检测电路通过检测所述第三端口的反射波的状态检测后级射频电路的工作状态。利用所述射频链路工作状态检测方法对射频链路工作状态实时监测，不仅能够对所述射频前端电路的工作状态进行检测，还可以对所述后级射频电路的工作状态进行检测，从而使产品的可靠性高。

具体的，根据所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值判断后级射频电路的工作状态，具体包括：当所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值在预设的范围内时，所述后级射频电路工作正常，当所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值超出预设的范围外时，所述后级射频电路工作异常。

具体地，对于所述第三端口的反射波的检测，则是对于所述后级射频电路的工作状态检测，这部分可能包含了类似匹配电路，双工器，天线等器件工作状态的检测。

具体地，当所述后级射频电路工作正常时，根据射频电路工作要求，所述第三端口的反射波比所述第一端口的入射波，反射系数在-10dB以上，根据所述第一端口的入射波的功率，可以得出所述第三端口的反射波的功率范围，所述第三端口的反射波经过所述定向耦合器耦合后从所述第四端口输出，经检波电路检测和判断，即可监控所述第三端口的反射波的功率。

具体地，当后级射频电路出现异常，如器件损坏，天线连接异常等则会造成所述第三端口的反射波的功率增加，此时通过对比所述第三端口的反射波的功率和所述第一端口的入射波的功率比值，则可以推测出电路工作异常。

实施例三

请参图3所示，本发明的实施例三中的所述射频链路工作状态检测方法包括所述实施二的所有步骤，并增加以下步骤：

为了更好提高产品可靠性，当射频链路的工作状态出现异常时，及时采用适当的措施，需要由所述检测电路发出报警信号。在本实施方式中，该所述射频链路工作状态检测方法还包括以下两个步骤：

具体的，当所述射频前端电路工作异常时，所述射频链路工作状态检测方法还包括如下步骤：

步骤S4、所述检测电路发出前端电路报警信号。

其中，所述步骤S4由所述步骤S2进入。

当所述后级射频电路工作异常时，所述射频链路工作状态检测方法还包括如下步骤：

步骤S5、所述检测电路发出后级电路报警信号。

其中，所述步骤S5由所述步骤S3进入。

需要指出的是，本发明所述的射频链路工作状态检测方法中采用的所述定向耦合器、所述检测电路、所述射频前端电路以及所述后级射频电路均为本领域常用的器件或电路，具体型号的需要根据实际设计选择具体性能的型号，在此不再详细描述。

请同时参图4-5所示，本发明还提供一种射频链路系统200和射频链路检测装置100。所述射频链路系统200包括射频前端芯片20、射频天线30及所述射频链路检测装置100。

具体的，所述射频链路检测装置100包括：

定向耦合器1，用于所述定向耦合器1的第一端口IO1的接收射频前端芯片20发送至的入射波的射频信号，将所述射频信号通过所述定向耦合器1的第二端口IO2输出并发送至射频天线30，将所述射频信号通过所述定向耦合器1的第三端口IO3输出第一反射波信号，将所述第一反射波信号通过所述定向耦合器1的第四端口IO4输出第二反射波信号。其中，可以将所述定向耦合器放置在射频链路的任意位置，从而实现对射频链路工作状态实时监测，从而使产品的可靠性高。

检测电路2，用于接收所述第一反射波信号并通过所述第一反射波信号检测出所述第一端口IO1的入射波的功率，根据所述第一端口IO1的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态，接收所述第二反射波信号并通过所述第二反射波信号检测出所述第三端口IO3的反射波的功率，根据所述第三端口IO3的反射波的功率与所述第一端口IO1的入射波的功率的比值判断后级射频电路的工作状态。

所述检测电路2包括：

第一检波电路21，用于接收所述第一反射波信号并将所述第一反射波信号转换为第一电平。所述第一电平用于计算出所述第一端口IO1的入射波的功率。

第二检波电路22，用于接收所述第二反射波信号并将所述第二反射波信号转换为第二电平。所述第二电平用于计算出所述第三端口IO3的反射波的功率。

主控模块23，用于接收所述第一电平并根据该电平判断射频前端电路的工作状态，接收所述第二电平并根据所述第二电平与所述第一电平的比值判断后级射频电路的工作状态。也就是说，采用所述第一电平和所述第二电平来实现计算出所述第三端口IO3的反射波的功率与所述第一端口IO1的入射波的功率的比值。

其中，所述主控模块23包括：模数转换器231，用于将所述第一电平和所述第二电平分别转换为数字信号，所述模数转换器231分别与所述第一检波电路21和所述第二检波电路22连接。

当射频前端电路工作异常，如射频前端芯片20出现工作异常，或者前端匹配电路出现器件损坏，会导致第一端口IO1输入功率明显异常。这时在第一检波电路21的输入功率异常，输出所述第一电平经过所述主控模块23的所述模数转换器231采样后，可以判定为此时射频前端电路工作异常。

当所述后级射频电路工作正常时，根据射频电路工作要求，所述第三端口IO3的反射波比所述第一端口IO1的入射波，反射系数在-10dB以上，所以根据所述第一端口IO1的入射波的功率，可以得出所述第三端口IO3的反射波的功率范围，所述第三端口IO3的反射波经过所述定向耦合器耦合后从所述第四端口IO4输出，经第二检波电路22检测，输出所述第二电平经过所述主控模块23的所述模数转换器231采样后，即可监控所述第三端口IO3的反射波的功率。当后级射频电路出现异常，如器件损坏，天线连接异常等，影响了射频链路工作，则会造成所述第三端口IO3的反射波的功率增加，此时通过对比所述第三端口IO3的反射波的功率和所述第一端口IO1的入射波的功率的比值，则可以推测出电路工作异常。

通过所述射频链路系统200和射频链路检测装置100，实现了对射频链路工作状态的实时监测，不仅能够对射频前端电路的工作状态进行监测，还可以对后级射频电路的工作状态进行监测，从而使产品的可靠性高。

需要指出的是，本发明射频链路系统200和射频链路检测装置100中采用的射频前端芯片20、射频天线30、所述定向耦合器1、所述第一检波电路21、所述第二检波电路22、所述主控模块23、所述模数转换器231、所述射频前端电路以及所述后级射频电路均为本领域常用的器件或电路，具体型号的需要根据实际设计选择具体性能的型号，在此不再详细描述。

与现有技术相比，本发明的一种射频链路工作状态检测方法，采用如下步骤：步骤S1、利用定向耦合器的第一端口接收射频前端芯片发送的入射波的射频信号，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第二端口输出并发送至射频天线，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第三端口输出第一反射波信号，将所述第一反射波信号通过所述定向耦合器的第四端口输出第二反射波信号；步骤S2、检测电路接收所述第一反射波信号，并通过所述第一反射波信号检测出所述第一端口的入射波的功率，根据所述第一端口的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态。更优的，本发明的射频链路工作状态检测方法还包括步骤S3、所述检测电路接收所述第二反射波信号，并通过所述第二反射波信号检测出所述第三端口的反射波的功率，根据所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值判断后级射频电路的工作状态。射频链路工作状态检测方法对射频链路工作状态实时监测，不仅射频前端电路的工作状态进行检测，还可以对后级射频电路的工作状态进行检测，从而使产品的可靠性高。本发明的一种射频链路检测装置及射频链路系统可以将定向耦合器放置在射频链路的任意位置，从而实现对射频链路工作状态实时监测，从而使产品的可靠性高。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种射频链路工作状态检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤S1、利用定向耦合器的第一端口接收射频前端芯片发送的入射波的射频信号，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第二端口输出并发送至射频天线，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第三端口输出第一反射波信号，将所述第一反射波信号通过所述定向耦合器的第四端口输出第二反射波信号；

步骤S2、检测电路接收所述第一反射波信号，并通过所述第一反射波信号检测出所述第一端口的入射波的功率，根据所述第一端口的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态；其中，所述射频前端电路包括所述射频前端芯片和与所述射频前端芯片连接的前端匹配电路。

2.根据权利要求1所述的射频链路工作状态检测方法，其特征在于，所述步骤S1之后，射频链路工作状态检测方法还包括如下步骤：

步骤S3、所述检测电路接收所述第二反射波信号，并通过所述第二反射波信号检测出所述第三端口的反射波的功率，根据所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值判断后级射频电路的工作状态。

3.根据权利要求1所述的射频链路工作状态检测方法，其特征在于，根据所述第一端口的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态，具体包括：

当所述第一端口的入射波的功率在预设的范围内时，所述射频前端电路工作正常，当所述第一端口的入射波的功率超出预设的范围外时，所述射频前端电路工作异常。

4.根据权利要求3所述的射频链路工作状态检测方法，其特征在于，当所述射频前端电路工作异常时，所述射频链路工作状态检测方法还包括如下步骤：

步骤S4、所述检测电路发出前端电路报警信号。

5.根据权利要求2所述的射频链路工作状态检测方法，其特征在于，根据所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值判断后级射频电路的工作状态，具体包括：

当所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值在预设的范围内时，所述后级射频电路工作正常，当所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值超出预设的范围外时，所述后级射频电路工作异常。

6.根据权利要求5所述的射频链路工作状态检测方法，其特征在于，当所述后级射频电路工作异常时，所述射频链路工作状态检测方法还包括如下步骤：

步骤S5、所述检测电路发出后级电路报警信号。

7.一种射频链路检测装置，其特征在于，该装置包括：

定向耦合器，所述定向耦合器的第一端口用于接收射频前端芯片发送的入射波的射频信号，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第二端口输出并发送至射频天线，将所述射频信号通过所述定向耦合器的第三端口输出第一反射波信号，将所述第一反射波信号通过所述定向耦合器的第四端口输出第二反射波信号；

检测电路，用于接收所述第一反射波信号，并通过所述第一反射波信号检测出所述第一端口的入射波的功率，根据所述第一端口的入射波的功率判断射频前端电路的工作状态，其中，所述射频前端电路包括所述射频前端芯片和与所述射频前端芯片连接的前端匹配电路；接收所述第二反射波信号，并通过所述第二反射波信号检测出所述第三端口的反射波的功率，根据所述第三端口的反射波的功率与所述第一端口的入射波的功率的比值判断后级射频电路的工作状态。

8.根据权利要求7所述的射频链路检测装置，其特征在于，其特征在于，所述检测电路包括：

第一检波电路，用于接收所述第一反射波信号并将所述第一反射波信号转换为第一电平；

第二检波电路，用于接收所述第二反射波信号并将所述第二反射波信号转换为第二电平；

主控模块，用于接收所述第一电平并根据该电平判断射频前端电路的工作状态，接收所述第二电平并根据所述第二电平与所述第一电平的比值判断后级射频电路的工作状态。

9.根据权利要求8所述的射频链路检测装置，其特征在于，所述主控模块包括：模数转换器，用于将所述第一电平和所述第二电平分别转换为数字信号，所述模数转换器分别与所述第一检波电路和所述第二检波电路连接。

10.一种射频链路系统，其包括射频前端芯片和射频天线，其特征在于，所述射频链路系统还包括如权利要求7-9中任意一项所述的射频链路检测装置。

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