CN114252701B - 微波器件驻波比测量方法及测量终端 - Google Patents

微波器件驻波比测量方法及测量终端 Download PDF

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Abstract

本发明适用于通信设备技术领域，提供了一种微波器件驻波比测量方法及测量终端，上述方法包括：应用于驻波比检测设备；上述设备包括：信号源、定向耦合器及信号检测仪；定向耦合器的输入端与信号源连接，定向耦合器的输出端用于与待测件、全匹配标准件或全反射标准件连接，定向耦合器的耦合端与信号检测仪连接；上述方法包括：分别获取定向耦合器的输出端连接全匹配标准件、全反射标准件及待测件时的电压幅值，根据上述三个电压幅值确定待测件的驻波比。本发明采用全匹配标准件和全反射标准件对检测设备进行校准，进而计算得到待测件的驻波比，无需使用网络分析仪或测量线，大大降低了测量成本。

Description

微波器件驻波比测量方法及测量终端
技术领域
本发明属于通信设备技术领域，尤其涉及一种微波器件驻波比测量方法及测量终端。
背景技术
驻波比全称为电压驻波比，指驻波波腹电压与波谷电压幅度之比。射频微波器件的驻波比是反应射频微波器件性能的重要指标，对于通信系统具有重要意义。
现有技术中，可以采用测量线法、标量网络分析仪法或矢量网络分析仪法测量射频器件的驻波比，但上述方法需采用矢量分析仪或测量线，上述两种设备的价格昂贵，使得驻波比测量的成本居高不下。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种微波器件驻波比测量方法及测量终端，以解决现有技术采用矢量网络分析仪或测量线测量器件的驻波比，成本高的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种微波器件驻波比测量方法，应用于驻波比检测设备；上述设备包括：信号源、定向耦合器及信号检测仪；定向耦合器的输入端与信号源连接，定向耦合器的输出端用于与待测件、全匹配标准件或全反射标准件连接，定向耦合器的耦合端与信号检测仪连接；上述方法包括：
获取定向耦合器的输出端连接全匹配标准件时，信号检测仪检测得到的全匹配电压幅值；
获取定向耦合器的输出端连接全反射标准件时，信号检测仪检测得到的全反射电压幅值；
获取定向耦合器的输出端连接待测件时，信号检测仪检测得到的待测电压幅值；
根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，确定待测件的驻波比。
可选的，根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，确定待测件的驻波比，包括：
根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，确定待测件的反射系数；
根据待测件的反射系数，确定待测件的驻波比。
可选的，根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，确定待测件的反射系数，包括：
根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，采用第一公式计算得到待测件的反射系数；
第一公式为：
其中，|Γ|为待测件的反射系数，Udut为待测电压幅值，Umatch为全匹配电压幅值，Ureflect为全反射电压幅值。
可选的，根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，确定待测件的驻波比，包括：
根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，采用第二公式计算得到待测件的驻波比；
第二公式为：
其中，VSWR为待测件的驻波比；Udut为待测电压幅值，Umatch为全匹配电压幅值，Ureflect为全反射电压幅值。
可选的，信号检测仪为频谱分析仪或功率计。
可选的，信号源为函数发生器。
可选的，全匹配标准件为负载标准。
可选的，全反射标准件为开路标准或短路标准。
本发明实施例的第二方面提供了一种测量终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现本发明实施例第一方面提供的微波器件驻波比测量方法的步骤。
本发明实施例的第三方面提供了一种微波器件驻波比测量系统，包括：全反射标准件、全匹配标准件、驻波比检测设备及如本发明实施例第二方面提供的测量终端；
驻波比检测设备包括：信号源、定向耦合器及信号检测仪；定向耦合器的输入端与信号源连接，定向耦合器的输出端用于与待测件、全匹配标准件或全反射标准件连接，定向耦合器的耦合端与信号检测仪连接。
本发明实施例提供了一种微波器件驻波比测量方法及测量终端，应用于驻波比检测设备；上述设备包括：信号源、定向耦合器及信号检测仪；定向耦合器的输入端与信号源连接，定向耦合器的输出端用于与待测件、全匹配标准件或全反射标准件连接，定向耦合器的耦合端与信号检测仪连接；上述方法包括：获取定向耦合器的输出端连接全匹配标准件时，信号检测仪检测得到的全匹配电压幅值；获取定向耦合器的输出端连接全反射标准件时，信号检测仪检测得到的全反射电压幅值；获取定向耦合器的输出端连接待测件时，信号检测仪检测得到的待测电压幅值；根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，确定待测件的驻波比。本发明是实施例采用全匹配标准件和全反射标准件对驻波比检测设备进行校准，进而计算得到待测件的驻波比，无需使用网络分析仪或测量线等高成本设备，大大降低了微波器件驻波比的测量成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种驻波比检测设备的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种微波器件驻波比测量方法；
图3是本发明实施例提供的一种驻波比检测设备接入全匹配标准件时的信号示意图；
图4是本发明实施例提供的一种驻波比检测设备接入全反射标准件时的信号示意图；
图5是本发明实施例提供的一种驻波比检测设备接入待测件时的信号示意图；
图6是本发明实施例提供的微波器件驻波比测量装置的示意图；
图7是本发明实施例提供的测量终端的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参考图2，本发明实施例提供了一种微波器件驻波比测量方法，应用于如图1所示的驻波比检测设备；上述设备包括：信号源11、定向耦合器12及信号检测仪13；定向耦合器12的输入端与信号源11连接，定向耦合器12的输出端用于与待测件14、全匹配标准件15或全反射标准件16连接，定向耦合器12的耦合端与信号检测仪13连接；上述方法包括：
S101：获取定向耦合器12的输出端连接全匹配标准件15时，信号检测仪13检测得到的全匹配电压幅值；
S102：获取定向耦合器12的输出端连接全反射标准件16时，信号检测仪13检测得到的全反射电压幅值；
S103：获取定向耦合器12的输出端连接待测件14时，信号检测仪13检测得到的待测电压幅值；
S104：根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，确定待测件14的驻波比。
参考图3，假定入射波的幅值a，反射波的幅值为b。接入全匹配标准件15时，全匹配标准件15的反射系数为0，电压驻波比为1，也即b＝0，因此，驻波比检测设备接入全匹配标准件15时测得的全匹配电压幅值Umatch即为驻波比检测设备的泄露信号的幅值。
参考图4，接入全反射标准件16时，全反射标准件16的反射系数为1，电压驻波比为无穷大，也即b＝a。此时全反射电压幅值Ureflect为反射波耦合信号的幅值+泄露信号的幅值，即：
Ureflect＝Cb+Umatch＝Ca+Umatch (1)
其中，C为定向耦合器12的耦合系数。
参考图5，接入待测件14时，待测件14的反射系数未知。
Udut＝Cb+Umatch (2)
由此可知，分别接入全反射标准件16和全匹配标准件15对驻波比检测设备进行校准，进而再接入待测件14，计算得到待测件14的驻波比，无需使用网络分析仪或测量线等高成本设备，大大降低了微波器件驻波比的测量成本。且本发明实施例提供的驻波比检测设备结构简单，方便实用，非常适于实际应用。
其中，本领域技术人员应当清楚待测件14的驻波比为待测件14端口的驻波比。
一些实施例中，S104可以包括：
S1041：根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，确定待测件14的反射系数；
S1042：根据待测件14的反射系数，确定待测件14的驻波比。
本发明实施例中可先确定待测件14的反射系数，进而根据反射系数确定驻波比，由此，上述方法还适用于确定待测件14的反射系数。
一些实施例中，S1041可以包括：
1、根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，采用第一公式计算得到待测件14的反射系数；
第一公式可以为：
其中，|Γ|为待测件14的反射系数，Udut为待测电压幅值，Umatch为全匹配电压幅值，Ureflect为全反射电压幅值。
当设备接入待测件14时，检测得到的待测电压幅值为Udut，反射波为b，入射波的幅值为a，由公式(2)可知：
Udut＝Cb+Umatch (2)
由将公式(1)代入公式(2)可以得到：
则由公式(4)可以得到：
其中，|Γ|为待测件14的反射系数，
一些实施例中，S104可以包括：
S1043：根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，采用第二公式计算得到待测件14的驻波比；
第二公式可以为：
其中，VSWR为待测件14的驻波比；Udut为待测电压幅值，Umatch为全匹配电压幅值，Ureflect为全反射电压幅值。
本发明实施例中，驻波比与反射系数的对应关系如下：
将公式(5)代入公式(7)可以得到：
本发明实施例中直接根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值计算得到微波器件端口的驻波比，计算过程简单，有效的提高了计算的效率，且无需使用矢量分析仪或者测量线，大大降低了驻波比测量的难度及成本。
一些实施例中，信号检测仪13可以为频谱分析仪或功率计。
一些实施例中，信号源11可以为函数发生器。
一些实施例中，全匹配标准件15可以为负载标准。
一些实施例中，全反射标准件16可以为开路标准或短路标准。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上述实施例，参考图6，本发明实施例还提供了一种微波器件驻波比测量装置，应用于如图1所示的驻波比检测设备；上述设备包括：信号源11、定向耦合器12及信号检测仪13；定向耦合器12的输入端与信号源11连接，定向耦合器12的输出端用于与待测件14、全匹配标准件15或全反射标准件16连接，定向耦合器12的耦合端与信号检测仪13连接；上述装置包括：
第一参数获取模块21，用于获取定向耦合器12的输出端连接全匹配标准件15时，信号检测仪13检测得到的全匹配电压幅值；
第二参数获取模块22，用于获取定向耦合器12的输出端连接全反射标准件16时，信号检测仪13检测得到的全反射电压幅值；
第三参数获取模块23，用于获取定向耦合器12的输出端连接待测件14时，信号检测仪13检测得到的待测电压幅值；
驻波比计算模块24，用于根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，确定待测件14的驻波比。
一些实施例中，驻波比计算模块24可以包括：
第一计算单元241，用于根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，确定待测件14的反射系数；
第二计算单元242，用于根据待测件14的反射系数，确定待测件14的驻波比。
一些实施例中，第一计算单元241可以具体用于：根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，采用第一公式计算得到待测件14的反射系数；
第一公式可以为：
其中，|Γ|为待测件14的反射系数，Udut为待测电压幅值，Umatch为全匹配电压幅值，Ureflect为全反射电压幅值。
一些实施例中，驻波比计算模块24可以包括：
第三计算模块243，用于根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，采用第二公式计算得到待测件14的驻波比；
第二公式可以为：
其中，VSWR为待测件14的驻波比；Udut为待测电压幅值，Umatch为全匹配电压幅值，Ureflect为全反射电压幅值。
一些实施例中，信号检测仪13可以为频谱分析仪或功率计。
一些实施例中，信号源11可以为函数发生器。
一些实施例中，全匹配标准件15可以为负载标准。
一些实施例中，全反射标准件16可以为开路标准或短路标准。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将测量终端的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图7是本发明一实施例提供的测量终端的示意框图。如图7所示，该实施例的测量终端4包括：一个或多个处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个微波器件驻波比测量方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S101至S104。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述微波器件驻波比测量装置实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示模块21至24的功能。
示例性地，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在测量终端4中的执行过程。例如，计算机程序42可以被分割成第一参数获取模块21、第二参数获取模块22、第三参数获取模块23及驻波比计算模块24。
第一参数获取模块21，用于获取定向耦合器12的输出端连接全匹配标准件15时，信号检测仪13检测得到的全匹配电压幅值；
第二参数获取模块22，用于获取定向耦合器12的输出端连接全反射标准件16时，信号检测仪13检测得到的全反射电压幅值；
第三参数获取模块23，用于获取定向耦合器12的输出端连接待测件14时，信号检测仪13检测得到的待测电压幅值；
驻波比计算模块24，用于根据全匹配电压幅值、全反射电压幅值及待测电压幅值，确定待测件14的驻波比。
其它模块或者单元在此不再赘述。
测量终端4包括但不仅限于处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是测量终端的一个示例，并不构成对测量终端4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如测量终端4还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器41可以是测量终端的内部存储单元，例如测量终端的硬盘或内存。存储器41也可以是测量终端的外部存储设备，例如测量终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器41还可以既包括测量终端的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序42以及测量终端所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的测量终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的测量终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
对应于上述实施例，本发明实施例还提供了一种微波器件驻波比测量系统，包括：全反射标准件16、全匹配标准件15、驻波比检测设备及如上述实施例提供的测量终端；
驻波比检测设备包括：信号源11、定向耦合器12及信号检测仪13；定向耦合器12的输入端与信号源11连接，定向耦合器12的输出端用于与待测件14、全匹配标准件15或全反射标准件16连接，定向耦合器12的耦合端与信号检测仪13连接。
驻波比测量设备先后接入全反射标准件16和全匹配标准件15进行校准，进而接入待测件14，根据校准结果计算得到待测件14的驻波比，设备简单，成本低，且测量方法计算简单，非常适于实际应用，大大降低了驻波比测量的难度及成本。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种微波器件驻波比测量方法，其特征在于，应用于驻波比检测设备；所述设备包括：信号源、定向耦合器及信号检测仪；所述定向耦合器的输入端与所述信号源连接，所述定向耦合器的输出端用于与待测件、全匹配标准件或全反射标准件连接，所述定向耦合器的耦合端与所述信号检测仪连接；所述方法包括：
获取所述定向耦合器的输出端连接所述全匹配标准件时，所述信号检测仪检测得到的全匹配电压幅值；
获取所述定向耦合器的输出端连接所述全反射标准件时，所述信号检测仪检测得到的全反射电压幅值；
获取所述定向耦合器的输出端连接所述待测件时，所述信号检测仪检测得到的待测电压幅值；
根据所述全匹配电压幅值、所述全反射电压幅值及所述待测电压幅值，确定所述待测件的驻波比；
所述根据所述全匹配电压幅值、所述全反射电压幅值及所述待测电压幅值，确定所述待测件的驻波比，包括：
根据所述全匹配电压幅值、所述全反射电压幅值及所述待测电压幅值，确定所述待测件的反射系数；
根据所述待测件的反射系数，确定所述待测件的驻波比；
所述根据所述全匹配电压幅值、所述全反射电压幅值及所述待测电压幅值，确定所述待测件的反射系数，包括：
根据所述全匹配电压幅值、所述全反射电压幅值及所述待测电压幅值，采用第一公式计算得到所述待测件的反射系数；
所述第一公式为：
其中，为所述待测件的反射系数，为所述待测电压幅值，为所述全匹配电压幅值，为所述全反射电压幅值；
或，所述根据所述全匹配电压幅值、所述全反射电压幅值及所述待测电压幅值，确定所述待测件的驻波比，包括：
根据所述全匹配电压幅值、所述全反射电压幅值及所述待测电压幅值，采用第二公式计算得到所述待测件的驻波比；
所述第二公式为：
其中，为所述待测件的驻波比；为所述待测电压幅值，为所述全匹配电压幅值，为所述全反射电压幅值。
2.如权利要求1所述的微波器件驻波比测量方法，其特征在于，所述信号检测仪为频谱分析仪或功率计。
3.如权利要求1所述的微波器件驻波比测量方法，其特征在于，所述信号源为函数发生器。
4.如权利要求1所述的微波器件驻波比测量方法，其特征在于，所述全匹配标准件为负载标准。
5.如权利要求1所述的微波器件驻波比测量方法，其特征在于，所述全反射标准件为开路标准或短路标准。
6.一种微波器件驻波比测量终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述微波器件驻波比测量方法的步骤。
7.一种微波器件驻波比测量系统，其特征在于，包括：全反射标准件、全匹配标准件、驻波比检测设备及如权利要求6所述的测量终端；
所述驻波比检测设备包括：信号源、定向耦合器及信号检测仪；所述定向耦合器的输入端与所述信号源连接，所述定向耦合器的输出端与待测件、所述全匹配标准件或所述全反射标准件连接，所述定向耦合器的耦合端与所述信号检测仪连接。
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