CN1744476A - 一种检测天线及馈线连接状态的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种检测天线及馈线连接状态的方法和装置，其中该装置包括：天线连接检测电路和天线检测比较电路；所述天线连接检测电路，用于与天馈系统的天线输出端口连接，提取天线连接检测信号，并将天馈系统的开短路状态转换成对应输出相应的不同数值的电信号；所述天线检测比较电路，用于将所述天线连接检测电路输出的天线连接检测信号与其设定的比较门限进行比较，当所述天线连接检测信号电平高于设定门限时输出高电平，发出告警信号。该方法和装置可以部分解决上述天线驻波比检测和反向功率检测方法的复杂性和多天线智能检测的实时性差的问题，同时也可降低系统成本和复杂性。
Description
技术领域
本发明涉及一种通讯领域中在收发信机输出端口检测天馈系统连接状态是否正常的方法和装置，尤其涉及一种天线输出端口对与其金属外壳呈显直流短路状态天线的天馈系统的检测方法。
背景技术
天线和相应的馈线系统在各种通讯体制的无线通信系统中，是必不可少的重要部件，天馈子系统作为无线通讯系统中的重要接口部分，其工作的可靠性对于系统正常工作有着决定性的影响，在有些通讯系统中为了能覆盖较远的通讯距离天线的架设高度很高，给天馈工作状态的人工检测和故障判断造成很大的困难，同时天线作为无线通讯系统重要的输入输出接口电路，天线工作状态检测的实时性也越来越重要。
目前通常在收发信子系统天线连接口利用检测该端口的输出电压驻波比(VSWR Voltage Standing Wave Ratio)，或者通过检测该端口天线的回波功率的方式来检测天线的工作状态，当天线口的VSWR大于设定范围或回波功率过大时则表明相应的天馈系统故障，还有部分系统采用多天线智能检测技术，通过对系统当中多个天线中接收信号的场强进行判断，如果某一根天线长期的接收信号低于其它天线则判断该天线故障。
对于采用驻波法检测天馈的方法，其原理是通过分别提取收发信子系统在天线接口的正向和反向功率，并通过射频功率转换器件将该功率转换成相应的直流检测电压来得到该端口的驻波比，为了避免天馈系统的VSWR要受到周围环境如温度、树木、建筑物遮挡、雨雪、馈线电缆长度等的影响，同时也为了将收发信子系统内部正反向两路功率提取电路精度的影响以及正反向射频功率检波器精度的影响降低到最小程度，对电路设计的要求较为严格通常需要采用高方向性的定向器件提取反向功率，以及两路高性能的射频检波器将提取的正反向功率转换成相应的直流信号以便进行相应比较处理，同时在电路设计中考虑必要的温度补偿方式，部分电路为了进一步改进检测精度克服误报警和漏报警还需要利用特定驻波比的负载对通讯系统的VSWR状态进行初始校准，将校准的数据存入到系统软件中利用软件对正反向功率提取电路和正反向检波器电路输出信号进行校正，因此还需要占用一定的系统软件资源。
利用检测端口天线的回波功率的方式的同样会受到周围环境如温度、树木、建筑物遮挡、雨雪、馈线电缆长度等的影响，其原理与利用VSWR基本相同，也需要考虑收发信机内部反向电路功率提取电路精度的影响以及与反向功率提取电路有关的射频功率检波器精度的影响，通常也需要采用高方向性的定向器件提取反向功率，以及在反向检波电路中采用高性能的射频检波器将提取的反向功率转换成相应的直流信号以进行相应比较处理，同时在电路设计中还要考虑必要的温度补偿方式，部分电路为了进一步改进检测精度克服误报警和漏报警仍需要在利用特定负载对通讯系统的反向功率状态进行初始校准，将校准的数据存入到系统软件中利用软件对由反向功率提取电路进行校正，因此还需要占用一定的系统软件资源。通过检测天馈系统的VSWR和回波功率的方法检测天馈系统的工作状态是否正常，可以适用于各种形式的天线，但存在电路形式复杂、对器件要求高的问题，在部分系统中为了克服可能的误报警进一步提高系统可靠性，还需要采用软件校正的方法，因此需要占用部分系统软件资源，同时也存在成本高的问题。
采用多天线智能检测技术，通过对系统中多个天线的接收信号场强进行判断，如果某一根天线长期的接收信号低于其它天线则判断该天线故障。该方法通过系统软件判断天馈系统是否正常，硬件成本较低但为了避免信号的衰落造成某天线部分时间的低接收电平通常需要当该天线接收信号持续一段时间不正常才能发出告警信号，报警的实时性不高。而本技术利用部分天线输出端对于直流呈现短路的特性，通过直流电路直接检测天馈系统的工作状态，而不需通过VSWR和反向回波功率信号就可直接实时检测天线工作是否正常。
目前还没有检索到通过直流电路直接检测天馈系统工作状态的相关专利。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通讯系统中检测天线及馈线连接状态的方法和装置，可以部分解决上述天线驻波比检测和反向功率检测方法的复杂性和多天线智能检测的实时性差的问题，同时也可降低系统成本和复杂性。
为了实现上述目的，本发明公开了一种通讯系统中检测天线及馈线连接状态的装置，其特点在于，包括：天线连接检测电路和天线检测比较电路；
所述天线连接检测电路，用于与天馈系统的天线输出端口连接，提取天线连接检测信号，并将天馈系统的开短路状态转换成对应输出相应的不同数值的电信号；
所述天线检测比较电路，用于将所述天线连接检测电路输出的天线连接检测信号与其设定的比较门限进行比较，当所述天线连接检测信号电平高于设定门限时输出高电平，发出告警信号。
上述的检测天线及馈线连接状态的装置，其特点在于，所述天线连接检测电路包括：2个阻值相同的高阻值电阻器R1、R2，高频滤波电容C1以及供电电源；所述电阻器R1的一端与天线输出端口连接，所述电阻器R1的另一端先后连至所述电阻器R2的一端和电容C1的一端，所述电阻器R2的另一端连接至所述供电电源，所述电容C1的另一端与接地的天线金属外壳连接。
上述的检测天线及馈线连接状态的装置，其特点在于，所述天线检测比较电路为设定了比较门限电平的一集成电压比较器。
上述的检测天线及馈线连接状态的装置，其特点在于，所述天线检测比较电路为设定了比较门限电平的一集成电压比较器，所述电压比较器正相端与所述电容C1的一端连接。
上述的检测天线及馈线连接状态的装置，其特点在于，所述电压比较器的电压比较门限设定为供电电源电压的三分之二。
为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种通讯系统中检测天线及馈线连接状态的方法，其特点在于，包括如下步骤：
步骤一，接收天馈系统的天线连接检测信号，将天馈系统的开短路状态转换为对应输出相应的不同数值的电信号，并输出所述电信号；
步骤二，接收所述电信号，并将所述电信号与一集成比较器设定的比较门限进行比较，当所述电信号高于比较门限值时，所述比较器输出一表示天馈系统工作不正常的信号，并进行报警信号；当所述电信号低于比较门限值时，所述比较器输出一表示天馈系统工作正常的信号，不输出报警信号。上述的检测天线及馈线连接状态的方法，其特点在于，在步骤一中，输出的电信号为电压信号。
上述的检测天线及馈线连接状态的方法，其特点在于，所述集成比较器为一集成电压比较器，当所述电压信号高于比较门限值时，所述比较器输出一表示天馈系统工作不正常的高电平信号；当所述电压信号低于比较门限值时，所述比较器输出一表示天馈系统工作正常的低电平信号。在天馈系统中采用直流电路检测天馈系统的工作状态是否正常十分适合用于天线本身输出端口对直流为短路状态的天线，由于该种天线输出端对地直流短路我们就可以通过天馈系统是否对地短路来判断天馈系统是否连接正常，天馈系统连接不正常，如天线未连接或接触不良则系统呈开路状态，连接正常时呈短路状态，通过对天线端口直流状态的判断可以达到对天线检测的目的，同时降低系统设计复杂程度和降低系统成本。
本发明与通常技术相比具有如下一些特点：
1、本发明由于利用天线连接检测电路直接获得天线连接状态信号，不需要在天馈发信通路中提取与天馈线相关的射频输出信号的正反向输出功率，因此对系统发信通路的影响较小，几乎不会给系统带来额外的功率损耗，而现有的天线驻波比和反向功率检测技术则不可避免的要在系统的发信通路引入额外的插入损耗，使系统工作效率降低。
2、本发明由于利用天线连接检测电路直接获得天线连接状态信号，不需要在天馈发信通路中提取射频输出信号的正反向输出功率后再将其转换成相应的直流电压信号，因此避免了相关的正反向功率提取电路中的误差，以及对应的射频检波器的误差，也不需要考虑相应的温度补偿电路了，电路设计较为简单成本降低，同时系统可靠性有所提高。
3、本发明由于利用天线连接检测电路直接获得实时的天线连接状态信号，并依此直接判断天馈系统工作是否正常，因此克服了多天线智能检测技术实时性差的问题。
4、由于本发明是基于利用部分天线输出端口与外壳对于直流呈现短路的特性，通过直流电路检测天线输出端口开短路状态从而判断天馈系统工作是否正常的，对于天线与接地端不为短路状态的天馈系统无法采用，而天馈系统的VSWR和回波功率的方法检测技术以及多天线智能检测技术则可用于各种天线。
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明提供的一种直流电路天馈系统状态检测方法流程图
图2是本发明提供的直流电路天馈系统工作状态检测方法示意框图。
具体实施方案
本发明由以下2部分组成：天线连接检测电路2、天线检测比较电路3。天线连接检测电路主要功能是提取天馈系统天线1连接检测信号的，需要将天馈系统1的开短路状态转换为对应输出相应的不同数值的电压信号，同时将天线1连接检测电路对天馈系统的不良影响减致最小。
天线检测比较电路2将天线1连接信号提取电路得到的天线连接检测信号与天线检测比较电路3设定的比较门限进行比较，当天线连接检测信号电路1得到的检测信号电平高于设定门限时输出高电平，发出告警信号。
本发明提供的利用直流电路进行天馈系统工作状态检测的方法，包括如下步骤，流程图如图1所示。
步骤S101，线连接检测电路2输出的天馈连接检测信号，该信号输入到天线连接比较电路3中；
步骤S102，该天线连接比较电路3设定了比较门限电平；
步骤S103，利用该集成比较器31进行比较，天馈连接检测信号与该比较器31设定的比较电平门限进行比较，当天馈线故障或接触不良时天线输出端口处于开路状态，天线连接检测电路2输出的天馈检测信号高于该比较器31设定的比较门限，该比较器31输出高电平报警信号表明天馈系统工作不正常(步骤S104)。
当天馈线处于正常工作状态，天线连接检测电路2输出的天馈检测信号低于该比较器31设定的比较门限，该比较器电路31输出低电平表明天馈系统工作状态正常(步骤S105)。
在具体实施中，该天线连接检测电路2由2个阻值相同的高阻值的R1电阻器21，R2电阻器22和1个C1高频滤波电容23以及相应的供电电源24组成，该天线检测比较电路3采用集成运算放大器以及相应的外围器件构成电压比较器31，电压比较门限设定为电源电压的三分之二左右，由于R1电阻器21的阻抗相对于天馈系统通常50Ω的阻抗非常高，因此由于天线连接检测电路2带来的额外功率损耗基本可以忽略。
在天馈系统正常工作时，由于天线输出端口11与天线金属外壳12为直流短路状态，该外壳12通过收发信子系统的天线接口电路接地32，因此天线接口为直流地电位，天线连接检测电路2的输出电压为电源通过2个电阻分压而得到为电源电压的二分之一，再经过电容C1滤波后送到由集成运放构成的电压比较器31正相端，由于该电压低于集成运放由构成的比较器的设定门限，天线检测比较电路输出低电平指示天馈系统工作正常。
而当天线1连接不正常或天馈系统出现断裂时，天线输出端口11通过其金属外壳12再通过收发信子系统接地的通路无法形成，天线接口电路处于悬浮的高阻状态，天线连接检测电路2的输出电压由于与R1电阻器21相连的天线接口端为高阻，因此其输出电压为电源电压，该电压超过了集成运算放大器构成的电压比较器31的门限电平，因此天线检测比较电路3输出高电平指示天馈系统工作不正常。
这样由R1电阻器21、R2电阻器22、C1滤波电容23以及集成运放及其外围电路构成的电路就可以完成天馈连接状态检测的功能。
综上所述，本发明所述的天馈连接状态检测方法和装置具有构成简单、实现成本低廉、开发技术风险小的特点，能部分代替天馈系统中常用的VSWR和回波功率的方法检测技术以及多天线智能检测技术。
上述内容仅为本发明的最佳实施方案，其并非用来限制本发明的具体实施方式，凡根据本方法的主要发明构思而进行的修改和变动，均应属于本发明权利要求书所要求的保护范围。
Claims (8)
1、一种检测天线及馈线连接状态的装置，其特征在于，包括：天线连接检测电路和天线检测比较电路；
所述天线连接检测电路，用于与天馈系统的天线输出端口连接，提取天线连接检测信号，并将天馈系统的开短路状态转换成对应输出相应的不同数值的电信号；
所述天线检测比较电路，用于将所述天线连接检测电路输出的天线连接检测信号与其设定的比较门限进行比较，当所述天线连接检测信号电平高于设定门限时输出高电平，发出告警信号。
2、根据权利要求1所述的检测天线及馈线连接状态的装置，其特征在于，所述天线连接检测电路包括：2个阻值相同的高阻值电阻器R1、R2，高频滤波电容C1以及供电电源；所述电阻器R1的一端与天线输出端口连接，所述电阻器R1的另一端先后连至所述电阻器R2的一端和电容C1的一端，所述电阻器R2的另一端连接至所述供电电源，所述电容C1的另一端与接地的天线金属外壳连接。
3、根据权利要求1所述的检测天线及馈线连接状态的装置，其特征在于，所述天线检测比较电路为设定了比较门限电平的一集成电压比较器。
4、根据权利要求2所述的检测天线及馈线连接状态的装置，其特征在于，所述天线检测比较电路为设定了比较门限电平的一集成电压比较器，所述电压比较器正相端与所述电容C1的一端连接。
5、根据权利要求3或4所述的检测天线及馈线连接状态的装置，其特征在于，所述电压比较器的电压比较门限设定为供电电源电压的三分之二。
6、一种通讯系统中检测天线及馈线连接状态的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，接收天馈系统的天线连接检测信号，将天馈系统的开短路状态转换为对应输出相应的不同数值的电信号，并输出所述电信号；
步骤二，接收所述电信号，并将所述电信号与一集成比较器设定的比较门限进行比较，当所述电信号高于比较门限值时，所述比较器输出一表示天馈系统工作不正常的信号，并进行报警信号；当所述电信号低于比较门限值时，所述比较器输出一表示天馈系统工作正常的信号，不输出报警信号。
7、根据权利要求6所述的检测天线及馈线连接状态的方法，其特征在于，在步骤一中，输出的电信号为电压信号。
8、根据权利要求7所述的检测天线及馈线连接状态的方法，其特征在于，所述集成比较器为一集成电压比较器，当所述电压信号高于比较门限值时，所述比较器输出一表示天馈系统工作不正常的高电平信号；当所述电压信号低于比较门限值时，所述比较器输出一表示天馈系统工作正常的低电平信号。
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