CN1206260A

CN1206260A - 微波设备中的自检查电路

Info

Publication number: CN1206260A
Application number: CN98103062A
Authority: CN
Inventors: 李宰均
Original assignee: LG Information and Communications Ltd
Current assignee: Novera Optics Korea Co Ltd
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 1999-01-27
Anticipated expiration: 2018-07-23
Also published as: CN1121768C; KR100208194B1; US6154682A; KR19990011422A; RU2181895C2

Abstract

在微波设备中的自检查电路,包括:将微波信号分离和提取出一部分的定向耦合器;检测该提取信号的检测器;测量检测器温度的多个温度测量装置;放大检测信号的多个放大装置;多个模/数转换装置;将温度测量装置信号和模/数转换装置的数字数据与外部相接的接口;存储信号值的第一存储装置;存储控制程序和各种数据的第二存储装置;中央处理电路,其利用控制程序和数据比较和分析第一存储装置中的信号,并输出比较和分析结果;和显示中央处理电路输出信号的装置。

Description

微波设备中的自检查电路

本发明涉及一种自检查电路，用于精确地检测在微波设备中出现错误的元件，更具体地说，是涉及一种补偿每个检测器特性随温度的改变来精确地测量相关微波设备的功率、并显示微波信号功率的强度和允许在微波设备中接近观察的自检查电路，从而能容易地检查、维护和修复系统。

一般地说，微波设备采用波导和同轴线作为信号传输线。波导由于外部冲击或外来物体的介入造成其形状的改变或由于环境条件如压力和温度的改变而造成其功能被干扰。对于同轴线，由于陈旧或断线也会造成其功能不能正常地实现。这些都可能影响正常操作的其它部件。在这种情况下，用肉眼难于确定在整个电路中是哪个元件的功能失效了，所以需要用功能测量设备周期性地检查。因此，检查电路应当安装在微波设备中信号传输通路上每个重要的监测点处，以检查系统中的每个元件是否工作正常。

图1显示了安装在微波主信号通路上多个监测点处的一个常规自检查电路的实施例。该常规自检查电路包括：一个定向耦合器7，用于分离和提取通过微波主通路的微波信号的一部分；一检测器1，其使用包线(envelop)检测方法将定向耦合器7分离和提取的那部分微波信号转换为一个低频信号；一放大器2，用于将检测器1检测到的具有弱功率的信号放大以产生一具有预定功率电平的信号；一比较单元3，用于将放大器2放大的信号的功率与预定值比较并产生比较结果值；一接口5，用于接收比较单元3来的结果信号并识别被检查元件的位置；和一个显示器4，用于以图形方式显示接口5输出的信号。

现在参考图1和图2详细说明具有上述结构的常规电路的操作。

图2显示了根据现有技术的检测单元10的详细结构。

定向耦合器7与在微波主信号通路上要检查的监测点相连接，定向耦合器7的输出信号被加到由检测器1、放大器2和比较单元3组成的检测单元10上。

在这种情况下，通过微波主信号通路上要检查的监测点的一部分微波信号被定向耦合器7所分离和提取。

从定向耦合器7接收的微波信号的提取部分由检测器1用包线检测方法检测，从而去除微波信号中的高频部分并检测一个低频信号。

从检测器1输出的低频信号功率非常弱。放大器2将该低频信号的电平放大为一个预定功率电平并将放大器2产生的信号加到比较电路3。

比较电路3将通过放大器2后已具有足够功率的信号的电平与先前已设置的参考值比较，并将比较单元3的结果值送到处理单元20的接口5。

接口5将比较单元3的结果值送到显示器4。显示器4根据该结果值显示正常或异常的值。

现在参考图2详细说明确定监测点正常／异常情况的比较单元3。

比较单元3包含比较器8和一个可变电阻6。

耦连于比较器8一端的可变电阻6接地并设定了参考值或阈值。结果，由放大器2放大然后送入比较器8另一端的信号被识别比可变电阻6设定的阈值电平高还是低。

但是，常规微波设备的这种功率测量电路只是输出“良好(GOOD)”或“失效(FAIL)”作为放大器2输出的检测信号的功率与预定值的比较结果。由于检测器对温度十分敏感，所以微波设备内部温度的改变导致检测器输出值的变化。结果，即使实际上设备操作是正常的，也可能显示为异常。

鉴于此，常规的微波设备自检查电路只能够在微波设备内的元件完全失灵的情况下才检测到有故障，而不能预先检测和预测到由于每个元件性能的异常导致的整个系统性能异常。这就使得难以去修复或替换一个元件，这可能是造成整个微波设备寿命减短的一个主要原因。

另一方面，还有一个问题在于可能把一个没有故障的好的元件给替换掉了。

此外，由于这种常规的电路只是确定“良好”或“失效”，在检查、维护和修复系统时需要特殊的微波功率，以防止系统性能的恶化。

因此，本发明就是针对微波设备中的一种自检查电路，其可以基本上克服现有技术中的局限和缺点。

本发明的一个目的是提供一种自检查电路，其可以固定安装在一个微波系统中，以容易地在任何时间测量通过微波主信号通路的微波信号的功率，而不需要一个分立的微波功率测量设备，并可根据温度变化补偿每个检测器特性来精确地测量相关微波设备的功率，以及显示微波信号功率的强度，还可以在微波设备中接近观察，从而能容易地检查、维护和修复系统。

本发明另外的特征和优点将在下面的说明中阐明，其部分将从说明书中显而易见，或是从本发明的实践中得到了解。本发明目的和其它优点将通过在本说明书和权利要求书以及附图中所述的结构得以实现。

为了实现这些和其它的优点，并根据本发明所体现和大致说明的目的，这种微波设备中的自检查电路包括：安装在微波主信号通路上每个监测点处的定向耦合器，用于分离和提取微波信号的一部分；分别用于将所分离和提取的微波信号部分用一种包线检测方法转换为低频信号的检测器；分别用于测量微波设备的温度并将测量结果信号送到一个接口上的温度测量装置；分别用于放大由检测器检测到的弱功率的信号以产生一预定功率电平信号的放大装置；分别用于将放大装置放大的模拟信号转换为数字信号的模／数转换装置；一用于将相关监测点的唯一的编号加到来自温度测量装置的信号上和来自模／数转换装置的信号上并与一外部处理单元相接的接口；一作为第一存储装置的RAM，其用于存储通过该接口传送的信号值；一作为第二存储装置的ROM，其用于存储每个检测器的温度特性值和电气特性值、每个放大装置的增益、每个信号的改变值、多个监测点位置上的相互关系、每个监测点的优先级和重要性权值，以及中央处理电路根据其进行操作的数据和程序；一中央处理电路，用于根据存储在RAM中的信号值搜索在ROM中的各种所需数据并运行一控制程序，从而根据该程序的执行结果产生显示控制信号；以及一显示器，用于根据从中央处理电路接收的显示控制信号显示系统的操作状态。

应当理解上述的一般性说明和下面的详细说明是示例性和解释性的，其意图是提供对本发明权利要求的进一步解释。

附图用于提供对本发明进一步的理解，并作为说明书的一部分，其描述了本发明的实施例，并与文字说明一起解释本发明的原理。

附图中：

图1是根据现有技术的微波设备中功率测量设备的方框图；

图2所示是根据现有技术的检测单元的详细结构；

图3是根据本发明在微波设备中的自检查电路的方框图；

图4所示是根据本发明的温度测量装置的详细结构；和

图5是根据本发明测量微波设备功率的流程图。

现在将详细说明本发明的优选实施例，这些例子示于附图中。

现在参考附图详细说明本发明。

根据本发明的在微波设备中的自检查电路包括：安装在微波主信号通路上每个监测点处的定向耦合器109，用于分离和提取微波信号的一部分；一检测器101，用于将所分离和提取的微波信号部分用一种包线检测方法转换为低频信号；一温度测量装置110，用于测量微波设备的温度并将测量结果信号送到一个接口104上；一放大装置102，用于放大由检测器101检测到的弱功率的信号以产生一预定功率电平的信号；一模／数转换装置103，用于将放大装置102放大的模拟信号转换为数字信号；一接口104，用于将相关监测点的唯一的编号加到来自温度测量装置的信号上和来自模／数转换装置的信号上，并与一外部处理单元120相接；和一中央处理电路120，用于处理和显示由接口104发送的数字信号。

温度测量装置110包括一测量传感器111、一放大器112和一模／数转换器114。温度测量装置110测量有关监测点的环境温度，将测量结果信号转换为一个数字信号，并将该数字信号送到接口104。

处理单元120包括一ROM 106、一中央处理电路107、一RAM105、和一显示器108。该处理单元120安装在微波系统的内部，并具有处理和显示数字数据和由每个监测点产生的唯一识别符的功能。

作为第一存储装置的RAM 105存储每个数字信号以及温度的测量值，该数字信号是从每个监测点分离和提取的低频信号转换成的，这些数字信号和温度测量值从接口104传送。

作为第二存储装置的ROM 106存储每个监测点和检测器101的温度特性值和电气特性值、每个放大装置102的增益、每个监测点的功率的最高和最低限、多个监测点的相互位置关系、每个监测点的优先级和重要性权值，以及中央处理电路107根据其进行操作的数据和程序；

中央处理单元107根据存储在RAM 105中的信号值在ROM 106中搜索各种所需数据，并运行一个控制程序，从而分析每个监测点的微波信号的特性，并根据分析的结果产生操作控制信号。

显示器108根据从中央处理单元107收到的显示控制信号以图形方式显示系统的操作状态。

现在将参考图3和图4详细说明本发明的操作和效果。

每个定向耦合器109与微波主信号通路上的一个监测点连接。定向耦合器109分离和提取微波信号的一部分。

检测器101将提取的信号用包线检测方法转换为一个低频信号。

在温度测量装置110，温度传感器111用电气方法检测检测器101的环境温度，放大器112放大温度的电气检测电平，而模／数转换器114将放大的模拟信号转换为数字信号。有关检测器101环境温度的数字数据被送到接口104。

在检测器101检测到的低频信号的功率电平太弱而无法使用。放大装置102在该低频信号送往模／数转换装置103之前将其放大以产生一个预定功率电平的信号。

模／数转换装置103将放大装置102放大的低频信号转换为一个相应的数字信号并将其送到接口104。

接口104在将来自温度测量装置110的信号和来自模／数转换装置103的信号送到处理单元120的中央处理电路107上之前，把相关监测点的唯一编号加到它们上面。

中央处理电路107根据在每个监测点提到的信号值和通过每个接口104传送到并存储在RAM 105中的每个环境温度检测信号值搜索ROM 106中所需要的控制程序和各种数据，然后根据环境而使操作特性发生变化的环境检测器101输出的变化进行补偿。

作为补偿的结果，产生了显示控制信号，系统的操作状态通过显示器108显示。

显示操作所需的控制程序也存储在ROM 106中。

该程序使被检查的监测点的变化可通过显示器显示，或当该变化超过先前设置的为了使微波设备操作平滑的极限值时产生或显示一个故障报警。

换言之，中央处理电路107执行常规的比较单元3的功能，并补偿每个根据温度而改变其输出的检测器101的特性，从而可以测量微波主信号通路上信号电平的真实值，并以线性方式显示从相关监测点检测到的信号电平而不是以二进制方式仅显示“良好”或“失效”。

因此，本发明能精确地确定微波系统操作正常还是异常，并预先识别性能异常或故障，从而能容易地检查、维护和修复系统，以实现系统的最佳性能。

另外，因为本发明线性地显示检测到的信号电平，从而不需要特殊的微波功率测量设备。

这种采用本发明的测量方法包括如下步骤：用定向耦合器109分离和提取在微波主信号通路上一个监测点处微波信号的一部分；用检测器101检测提取信号；用温度测量装置110测量检测器101的环境温度；用模／数转换装置103将放大装置102的输出信号转换为数字数据；用接口104将来自温度测量装置110的信号和来自模／数转换装置103的信号与外部接口；将通过接口104传送的信号值存储在第一存储装置105中；将检查微波设备所需要的控制程序和各种数据存储在第二存储装置106中；由中央处理电路107用控制程序和存储在第二存储装置106中的数据比较与分析存储在第一存储装置105中的信号，并产生比较和分析的结果值；以及用显示器108显示从中央处理电路107输出的结果值。

现在参考图5更为详细地说明该方法。

从第一个到最后一个，每个监测点的被测量的功率值和温度根据每个监测点唯一的识别符从第一存储装置即RAM 105读出(S51和S52)。

每个监测点处的每个检测器101的温度特性和电气特性、每个放大装置102的增益、以及每个监测点处设置的功率的最高和最低极限值被读取，而关于每个监测点处测量的功率值的测试结果被预先设为“失效”(S53)。

对每个监测点的每个功率值进行相关检测器101的温度特性和电气特性补偿以及相关放大装置102的增益补偿。因此，在每个监测点测得的功率值被调整为补偿后的新值(S54)。

每个补偿后的新值根据在步骤S52读取的相应温度值进行补偿(S55)。

通过对设备环境温度的补偿，检测器101的温度特性和电气特性、每个放大装置102的增益、在相关监测点处测得的功率增益值被实际期望测得的真实值所替换。

确定是否显示每个监测点的补偿后的功率值(S56)。

如果确定显示该值，则输入相关监测点相应的唯一识别符(ID)(S57)，并且相应监测点的补偿后的功率值与其唯一的ID一起线性地输出到一个显示器或一个打印机上(S58)。

如果在步骤S56确定不显示功率值，监测点的ID被设为第一监测点的唯一ID编号(S59)。

确定与该唯一ID相应的功率是否超过最高极限值(S60)。如果该功率值未超过最高极限值，则确定该功率值是否低于最低极限值(S61)。如果该功率值不低于最低极限值，则测试结果为“良好”(S62)，并对该监测点的唯一ID编号加1(S63)。

如果在步骤S60确定功率值超过最高极限值或在步骤S61确定该功率值低于最低极限值，测试结果为“失效”(S64)。对当前测试的监测点的唯一ID加1，并且此后所有监测点的测试结果被设为“良好”(S65)。

如果在步骤S65监测点的ID比最后的ID编号小，程序返回到步骤S60(S66)。否则，监测点的ID被设为第一监测点的唯一ID编号(S67)。相应监测点的唯一ID、重要性权值、测试结果以及功率值被输出到显示器或打印机(S68)。

使该唯一ID上加1(S69)，并判断该ID是否与最后的监测点相对应(S70)。

如果该ID不是最后一个，程序返回到步骤S68。如果ID编号比最后一个大，确定是否再进行一次测试(S71)。

如果确定不再进行测试，程序结束。要继续测试的话，程序就返回到步骤S51。

在具有单一信号通路且在该通路上的每个元件作为监测点的微波设备中，本发明用一个程序测量了每个监测点的功率值，并确定多个监测点之间位置上的相互关系以及每个监测点的优先级和重要性权值，从而容易地发现造成微波设备性能异常或故障的元件。

在有多个微波系统并且它们彼此相距较远的情况下，接口104可以做成具有远程数据通信的功能，并且中央处理单元120中的中央处理电路107、ROM 106以及RAM 105可以用个人计算机或具有个人计算机上述性能的类似设备替代。此外，如个人计算机等的替代设备可以固定地与多微波系统的自检查电路之一耦连。结果，可通过使接口104具有远程数据通信功能而将其用作远程测量电路。

当一台设备使用微波频带信号时，本发明的任何实施方式都可以用于该设备。

因此，本发明容易地在任何时间测量进行了监测点温度特性补偿的微波信号的功率，并通过内部安装的微波功率测量装置容易地发现造成系统性能异常和故障的元件，从而可进行微波系统的检查、维护和修复。

此外，因为本发明通过显示器详细地显示微波信号的功率电平，从而可以直接判断微波设备的性能状态，并补偿温度的改变，并可精确测量信号电平的实际值。

显然对于熟练的技术人员来说，在不偏离本发明精神或范围的前提下可对本发明的微波设备中的自检查电路作各种修改和变化。因此，只要这些修改和变化是在所附权利要求的范围内或是其等同应用，它们都属于本发明的范畴。

Claims

1．一种微波设备中的自检查电路，包括：

分别用于将来自微波主信号通路上每个监测点处的微波信号分离和提取出一部分的多个定向耦合器；

分别用于检测来自所述定向耦合器的提取信号的多个检测器；

分别用于测量所述检测器温度的多个温度测量装置；

分别用于放大来自所述检测器的检测信号的多个放大装置；

分别用于将所述放大装置的输出信号转换为数字数据的多个模／数转换装置；

用于将所述温度测量装置信号和所述模／数转换装置的数字数据与外部相接的接口；

第一存储装置，用于存储通过所述接口传送的信号值；

第二存储装置，用于存储控制程序和各种数据；

中央处理电路，其利用存储在所述第二存储装置中的控制程序和数据，比较和分析存储在所述第一存储装置中的信号，并输出比较和分析的结果；和

用于显示所述中央处理电路的输出信号的装置。

2．根据权利要求1所述的一种微波设备中的自检查电路，其特征在于所述检测器使用包线检测方法。

3．根据权利要求1所述的一种微波设备中的自检查电路，其特征在于所述温度测量装置分别包含一测量温度的温度传感器、一放大温度测量值的放大器和一将该放大值转换为数字数据的模／数转换器。

4．根据权利要求1所述的一种微波设备中的自检查电路，其特征在于所述接口将相应的唯一识别编号分别加到来自所述温度测量装置的信号上和来自所述相关监测点的信号上。

5．根据权利要求1所述的一种微波设备中的自检查电路，其特征在于所述第二存储装置有一个程序，用于设置来自每个监测点的检测数据的极限值，并显示所述检测数据超过该极限值的情况。

6．根据权利要求1所述的一种微波设备中的自检查电路，其特征在于所述第二存储装置有一个程序，用于对所述相关监测点检测到的数据进行电气特性补偿和所述相关放大装置的增益补偿。

7．根据权利要求1所述的一种微波设备中的自检查电路，其特征在于所述第二存储装置有一个程序，用于对所述检测器随温度变化的温度特性进行补偿。

8．根据权利要求1所述的一种微波设备中的自检查电路，其特征在于所述第二存储装置有一个程序，用于当在相应监测点检测到的数据值不在极限值范围内时，对所述相应监测点的下一个监测点开始直到最后一个监测点所检测到的数据值产生一个“良好”的结果值。

9．根据权利要求1所述的一种微波设备中的自检查电路，其特征在于所述第二存储装置有一个程序，用于检测一个特定监测点的数据值。

10．在多个微波设备中的自检查电路，包括：

分别用于将来自多个微波设备的微波主信号通路上每个监测点处的微波信号分离和提取出一部分的多个定向耦合器；

分别用于测量所述检测器温度的多个温度测量装置；

分别用于放大来自所述检测器的检测信号的多个放大装置；

分别用于将所述温度测量装置信号和所述模／数转换装置的数字数据与外部相接的接口；

分别用于存储通过所述接口传送的信号值的第一存储装置；

分别用于存储控制程序和各种数据的第二存储装置；

多个中央处理电路，其分别利用存储在所述第二存储装置中的控制程序和数据比较和分析存储在所述第一存储装置中的信号，并输出比较和分析的结果；以及

分别用于显示所述中央处理电路的输出的结果值的显示装置。

11．根据权利要求10所述的在多个微波设备中的自检查电路，其特征在于所述接口用远程数据通信功能将所述数字数据发送到所述中央处理电路。

12．在微波设备中的自检查方法，包括如下步骤：

用各个相应的定向耦合器分离和提取在微波主信号通路上各监测点处微波信号的一部分；

用检测器检测信号的提取部分；

用温度测量装置测量所述检测器的环境温度；

用模／数转换装置将各放大装置的输出信号转换为数字数据；

用接口将来自温度测量装置的信号和来自模／数转换装置的信号与外部接口；

将通过所述接口传送的信号值存储在第一存储装置中；

将检查微波设备所需要的控制程序和各种数据存储在第二存储装置中；

由中央处理电路用存储在所述第二存储装置中的数据和控制程序比较和分析存储在所述第一存储装置中的信号，并产生比较和分析的结果值；和

显示从所述中央处理电路输出的结果值。

13．根据权利要求12所述的在一台微波设备中的自检查方法，其中由所述中央处理电路用存储在所述第二存储装置中的数据和控制程序比较和分析存储在所述第一存储装置中的信号并产生比较和分析结果值的步骤包括如下步骤：

从第一个直至最后一个地读取存储在所述第一存储装置中的每个监测点的测量值；

从第一个直至最后一个地读取存储在所述第一存储装置中的每个监测点的温度测量值；

从所述第二存储装置中读取所述各监测点的所述各检测器的温度特性值和电气特性值、所述各放大装置的增益、以及数据极限值；

对存储在所述第一存储装置中的各监测点的各数据值进行所述各检测器相应电气特性和温度特性的补偿和所述各放大装置的各相应增益的补偿；

对每个监测点处温度测量值的每个补偿值进行补偿；

当相应监测点的数据值超出极限值范围之外时产生一个结果值为“失效”；和

当相应监测点的数据值未超出极限值范围之外时产生一个结果值为“良好”。

14．根据权利要求12所述的在微波设备中的自检查方法，其中由所述中央处理电路用存储在所述第二存储装置中的数据和控制程序比较和分析存储在所述第一存储装置中的信号并产生比较和分析结果值的步骤包括设置各监测点初始结果值为“失效”的步骤。

15．根据权利要求12所述的方法，其中由所述中央处理电路用存储在所述第二存储装置中的数据和控制程序比较和分析存储在所述第一存储装置中的信号并产生比较和分析结果值的步骤包括选择性地输出一个特定监测点的数据值的步骤。

16．根据权利要求13所述的在微波设备中的自检查方法，其中当相应监测点的数据值超出极限值范围之外时产生一个结果值为“失效”的步骤包括将从所述相应监测点的下一个监测点直至最后一个监测点的数据值的结果值显示为“良好”的步骤。

17．根据权利要求13所述的在微波设备中的自检查方法，其中当相应监测点的数据值超出极限值范围之外时产生一个结果值为“失效”的步骤包括如下步骤：当比较了所述第一监测点的数据值之后，返回以顺序比较在所述第一监测点后面的每个监测点的数据值。

18．根据权利要求13所述的在微波设备中的自检查方法，其中当相应监测点的数据值未超出极限值范围之外时产生一个结果值为“良好”的步骤包括如下步骤：当比较了所述第一监测点的数据值之后，返回以顺序比较在所述第一监测点后面的每个监测点的数据值。

19．根据权利要求12所述的在微波设备中的自检查方法，其中用所述显示器显示从所述中央处理电路输出的结果值的步骤包括在输出所述第一监测点的结果值之后返回以顺序输出在所述第一监测点之后的每个监测点结果值的步骤。