CN117969942A - 一种基于双定向耦合器的大功率通过式功率计及在线功率测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双定向耦合器的大功率通过式功率计及在线功率测试方法，属于功率测量技术领域。本发明的双定向耦合器包括信号输入端、信号直通输出端、耦合端和隔离端；所述双定向耦合器的耦合端连接功分器，功分器输出分为两路，一路依次连接固定衰减器、检波器及峰值保持器，另一路依次连接固定衰减器和检波器；所述双定向耦合器的隔离端依次连接固定衰减器和检波器；三路信号均进入数据采集处理单元。本发明根据双定向耦合器的低插损和高方向性的特点，用多个检波器测量出双定向耦合器隔离端口和耦合端口的功率，根据测量出功率值计算出大信号通过功率计时的各个参数值；从而能够在线实时检测发射系统功率输出的情况及故障点的检测定位。
Description
技术领域
本发明涉及功率测量技术领域，更具体地说，涉及一种基于双定向耦合器的大功率通过式功率计及在线功率测试方法，用于大功率发射系统的在线功率测试及故障检测的技术应用。
背景技术
通过式功率测量装置具有承受功率大、插入损耗低等特点，广泛应用于各种装备大功率的测试和现场维修保障。由于终端式功率计在测试通信系统中不能真实的反映发射系统的功率输出情况，但通过式功率计则不同，它实际上是在传输线的一侧放置耦合探头，只要将其放在发射系统的某个界面，即可测出这个界面的正向和反向功率，比较真实的测量出发射系统的输出功率。但现有通过式功率计在在线实时检测发射系统功率输出的情况及故障点的检测定位方面效果不佳，仍有进一步改进的空间。
经检索，中国专利申请号201911109790.6，公开了一种基于USB接口的通过式功率测量装置；该申请案包括定向耦合器，定向耦合器上设有两个耦合输出端，每一耦合输出端依次连接衰减器、检波器和通道调理电路，两个通道调理电路汇聚于A/D转换器，A/D转换器连接处理器，处理器上还连接有存储器、并行接口闪存和USB接口收发器，定向耦合器为双定向耦合器，设有耦合器输入端口和耦合器输出端口，耦合器输入端口也作为装置的输入端口，输出端口也作为装置的输出端口，衰减器将耦合输出端输出的功率进一步衰减，使1000W功率经过定向耦合器和衰减器后功率值在-20dBm～-15dBm。该申请案通过一个功率探头就实现了台式功率计的所有功能。但该申请案并不能解决通过式功率计在在线实时检测发射系统功率输出的情况及故障点的检测定位方面效果不佳的问题。
发明内容
1、要解决的问题
鉴于上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于双定向耦合器的大功率通过式功率计及在线功率测试方法；本发明根据双定向耦合器低插损和高方向性的特点，用多个检波器测量出双定向耦合器隔离端口和耦合端口的功率，根据测量出的功率值计算出大信号通过功率计时的各个参数值；从而能够在线实时检测发射系统功率输出的情况及故障点的检测定位。
2、技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种基于双定向耦合器的大功率通过式功率计，包括双定向耦合器，该双定向耦合器包括信号输入端、信号直通输出端、耦合端和隔离端；所述双定向耦合器的耦合端连接功分器，功分器输出分为两路，一路依次连接固定衰减器、检波器及峰值保持器，另一路依次连接固定衰减器和检波器；所述双定向耦合器的隔离端依次连接固定衰减器和检波器；三路信号均进入数据采集处理单元。
更进一步地，射频信号经信号输入端进入双定向耦合器，传输信号一部分通过直通输出端输出，一部分通过耦合端耦合输出，反射信号通过隔离端输出。
更进一步地，所述的数据采集处理单元包括AD采集模块和MCU，AD采集模块的输出端连接MCU的输入端，三路信号经AD采集模块进入MCU。
更进一步地，所述的MCU用于采集和存储数据，并控制输入、输出外设。
本发明的一种基于双定向耦合器大功率通过式功率计的在线功率测试方法，其步骤为：
(1)射频信号进入双定向耦合器，传输信号一部分直通输出，一部分通过耦合端耦合输出，反射信号通过隔离端输出；
(2)双定向耦合器耦合端的信号进入功分器分成两路，一路经衰减、检波、峰值保持、AD采样进入MCU测出正向峰值功率，一路经衰减、检波、AD采集进入MCU测出正向平均功率；
(3)双定向耦合器隔离端输出的信号经衰减、检波、AD采样进入MCU测出反向平均功率；
(4)根据测出的正向峰值功率和正向平均功率计算出峰均比，根据测出的反向平均功率和正向平均功率计算出回波损耗，根据已知的回波损耗计算出电压驻波比；
(5)根据计算的参数值在线实时检测发射系统功率输出的情况，并判断故障点位置。
更进一步地，步骤(4)根据测出的正向峰值功率和正向平均功率计算出的峰均比其中，PPEAK表示正向峰值功率，PAVG表示正向平均功率。
更进一步地，步骤(4)根据测出的反向平均功率和正向平均功率计算出的回波损耗其中，PRAVG表示反向平均功率，PAVG表示正向平均功率。
更进一步地，步骤(4)根据已知的回波损耗按计算出电压驻波比VSWR。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种基于双定向耦合器的大功率通过式功率计，根据双定向耦合器低插损和高方向性的特点，用多个检波器测量出双定向耦合器隔离端口和耦合端口的功率，然后根据测量出功率值计算出大信号通过功率计时的各个参数值，能够实时的在线检测发射系统，通过对正向功率和驻波比的分析也能快速的缩小故障范围；且功率计整体结构设计一体化，小型化，便于携带和操作。
(2)本发明的一种在线功率测试方法，针对用户和行业的实际需求，通过检测正向平均功率、反向平均功率和正向峰值功率，依此为基础可以快速计算出峰均比、回波损耗，以及电压驻波比，通过各个参数值可以在线实时检测发射系统功率输出的情况，解决了终端式功率计在实时测量大功率系统存在的不足；并且可以缩小故障的范围，从而可以加速判断故障点的位置。
附图说明
图1为本发明中基于双定向耦合器大功率通过式功率计的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
参见图1，本实施例的一种基于双定向耦合器的大功率通过式功率计，包括双定向耦合器，该双定向耦合器包括信号输入端、信号直通输出端、耦合端和隔离端；射频信号经信号输入端进入双定向耦合器，传输信号一部分通过直通输出端输出，一部分通过耦合端耦合输出，反射信号通过隔离端输出。所述双定向耦合器的耦合端连接功分器，功分器输出分为两路，一路依次连接固定衰减器、检波器及峰值保持器，另一路依次连接固定衰减器和检波器；所述双定向耦合器的隔离端依次连接固定衰减器和检波器；三路信号均进入数据采集处理单元。所述的数据采集处理单元包括AD采集模块和MCU，AD采集模块的输出端连接MCU的输入端，三路信号经AD采集模块进入MCU。MCU用于采集和存储数据，并控制输入、输出外设。本实施例的通过式功率计根据双定向耦合器低插损和高方向性的特点，用多个检波器测量出双定向耦合器隔离端口和耦合端口的功率，然后根据测量出功率值计算出大信号通过功率计时的各个参数值，能够实时的在线检测发射系统，通过对正向功率和驻波比的分析也能快速的缩小故障范围
实施例2
本实施例的一种基于双定向耦合器大功率通过式功率计的在线功率测试方法，其步骤为：
(1)被测的射频信号进入双定向耦合器，传输信号一部分直通输出，一部分通过耦合端耦合输出，反射回来信号通过隔离端输出；由于输入信号较大，要求双定向耦合器的直通插损很小，方向性要好。
(2)双定向耦合器耦合端的信号进入功分器分成两路，一路经衰减、检波、峰值保持、AD采样进入MCU测出正向峰值功率PPEAK，一路经衰减、检波、AD采集进入MCU测出正向平均功率PAVG；其中衰减器的目的是把检波器前的功率调整到检波器的线性区，从而提高测量功率的精度；峰值保持电路用于把检波后信号峰值保持住，用于正向峰值功率的测量。
(3)双定向耦合器隔离端输出的信号经衰减、检波、AD采样进入MCU测出反向平均功率PRAVG；
(4)根据测出的正向峰值功率和正向平均功率计算出峰均比根据测出的反向平均功率和正向平均功率计算出回波损耗/>根据已知的RL按计算出电压驻波比VSWR；
(5)根据计算的参数值在线实时检测发射系统功率输出的情况，并判断故障点位置。MCU用于采集和存储数据和输入、输出外设的控制；由于通过式功率计对功率精度要求很高，通过采用外置的高采样率，位数高的ADC以及在系统中加入温度补偿功能从而进一步提高测量精度，尽可能减小测量误差。
本实施例针对用户和行业的实际需求，通过检测正向平均功率、反向平均功率和正向峰值功率，依此为基础可以快速计算出峰均比、回波损耗，以及电压驻波比，通过各个参数值可以在线实时检测发射系统功率输出的情况，解决了终端式功率计在实时测量大功率系统存在的不足；并且可以缩小故障的范围，从而可以加速判断故障点的位置。
Claims (8)
1.一种基于双定向耦合器的大功率通过式功率计，其特征在于：包括双定向耦合器，该双定向耦合器包括信号输入端、信号直通输出端、耦合端和隔离端；所述双定向耦合器的耦合端连接功分器，功分器输出分为两路，一路依次连接固定衰减器、检波器及峰值保持器，另一路依次连接固定衰减器和检波器；所述双定向耦合器的隔离端依次连接固定衰减器和检波器；三路信号均进入数据采集处理单元。
2.根据权利要求1所述的一种基于双定向耦合器的大功率通过式功率计，其特征在于：射频信号经信号输入端进入双定向耦合器，传输信号一部分通过直通输出端输出，一部分通过耦合端耦合输出，反射信号通过隔离端输出。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于双定向耦合器的大功率通过式功率计，其特征在于：所述的数据采集处理单元包括AD采集模块和MCU，AD采集模块的输出端连接MCU的输入端，三路信号经AD采集模块进入MCU。
4.根据权利要求3所述的一种基于双定向耦合器的大功率通过式功率计，其特征在于：所述的MCU用于采集和存储数据，并控制输入、输出外设。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的基于双定向耦合器大功率通过式功率计的在线功率测试方法，其特征在于，其步骤为：
(1)射频信号进入双定向耦合器，传输信号一部分直通输出，一部分通过耦合端耦合输出，反射信号通过隔离端输出；
(2)双定向耦合器耦合端的信号进入功分器分成两路，一路经衰减、检波、峰值保持、AD采样进入MCU测出正向峰值功率，一路经衰减、检波、AD采集进入MCU测出正向平均功率；
(3)双定向耦合器隔离端输出的信号经衰减、检波、AD采样进入MCU测出反向平均功率；
(4)根据测出的正向峰值功率和正向平均功率计算出峰均比，根据测出的反向平均功率和正向平均功率计算出回波损耗，根据已知的回波损耗计算出电压驻波比；
(5)根据计算的参数值在线实时检测发射系统功率输出的情况，并判断故障点位置。
6.根据权利要求5所述的一种在线功率测试方法，其特征在于：步骤(4)根据测出的正向峰值功率和正向平均功率计算出的峰均比其中，PPEAK表示正向峰值功率，PAVG表示正向平均功率。
7.根据权利要求6所述的一种在线功率测试方法，其特征在于：步骤(4)根据测出的反向平均功率和正向平均功率计算出的回波损耗其中，PRAVG表示反向平均功率，PAVG表示正向平均功率。
8.根据权利要求7所述的一种在线功率测试方法，其特征在于：步骤(4)根据已知的回波损耗按计算出电压驻波比VSWR。
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