CN1925348B - 驻波比检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种驻波比检测方法，包括以下步骤：步骤A：通过切换开关对传输线先后执行前向功率检测和反向功率检测，以测量得到传输线的前向功率P_{f_IF}和反向功率P_{r_IF}；步骤B：利用当前反馈通道的增益对P_{f_IF}和P_{r_IF}进行调整，以得到天线口的前向功率P_f和反向功率P_r；以及步骤C：利用P_f和P_r计算得到驻波比VSWR。另外，本发明还提供了一种驻波比检测装置。通过使用本发明，可以提高检测精度，并且使单板上无需功率检测电路，显著减少了成本和单板面积。

Description

驻波比检测方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种驻波比检测方法及装置。

背景技术

基站VSWR(Voltage Standing Wave Ratio，驻波比)是射频的一个重要参数，其中，驻波是由于传输线上阻抗不匹配引起的。当传输线上阻抗不匹配时，会有一部分信号功率被反射回来，通过一种定向耦合器，可以分别检测出反射信号功率中的前向功率和反向功率。驻波比恶化意味着信号反射比较厉害，也就是说负载和传输线的匹配效果比较差。所以在一个系统中，如果驻波比很差，可能会使信号传输效果变差，通道增益下降，其中的一个比较典型的例子就是导致灵敏度下降的问题。所以，为了保证信号质量，有必要对基站的VSWR加以检测，以及时地调整传输线阻抗等。

在相关技术中，提供了一种VSWR检测方案，图1示出了该相关技术的前向功率和驻波比检测框图。如图1所示，在该方案中，将反馈通道用于基带预失真校正，前、反向功率检波用于检测前向功率和反向功率，其中，前向功率用于下行增益控制环路、输出功率上报和VEWR检测计算，反向功率仅用于VSWR计算。

然而，在根据该相关技术的VSWR检测方案中，其射频模块的能力依赖于制造信息，具体而言：反向功率仅用于VSWR计算，并且功率检测采用模数转换芯片实现，这导致了该方案成本较高的缺点。另外，该技术方案的VSWR检测需要成本较高的功率检测电路和体积较大的射频单板。并且，该技术方案受限于模数转换芯片的精度，导致检测精度也较低。

因此，人们需要一种新的VSWR(驻波比)检测方案，能够解决上述相关技术中的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种驻波比检测方法和装置，以解决上述相关技术中的功率检测采用模数转换芯片导致实现成本较高等问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种驻波比检测方法，包括以下步骤：步骤A：通过切换开关对传输线先后执行前向功率检测和反向功率检测，以测量得到传输线的前向功率P_{f_IF}和反向功率P_{r_IF}；步骤B：利用当前反馈通道的增益对P_{f_IF}和P_{r_IF}进行调整，以得到天线口的前向功率P_f和反向功率P_r；以及步骤C：利用P_f和P_r计算得到驻波比VSWR，其中，按照以下公式使用前向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn，以及反向增益G_rn和温度校正值ΔG_rn来调整P_{f_IF}和P_{r_IF}，以计算P_f和P_r：P_f＝P_{f_IF}+G_fn+ΔG_fn+C_f、P_r＝P_{f_IF}+G_rn+ΔG_rn+C_r，其中，C_f为前向通道增益固定值，C_r为反向通道增益固定值；步骤C包括利用以下公式使用P_f和P_r计算VSWR：

在上述的驻波比检测方法中，步骤A包括以下步骤：在预定时间周期内，先执行前向功率检测，之后使用切换开关切换，再执行反向功率检测，或者先执行反向功率检测，之后使用切换开关切换，再执行前向功率检测；以及分别计算检测得到的前向功率和反向功率在一段时间周期内的平均值，以分别作为P_{f_IF}和P_{r_IF}。

在上述的驻波比检测方法中，预定时间周期是5分钟，先执行前向功率检测再执行反向功率检测每次分别是10毫秒，或者先执行反向功率检测再执行前向功率检测每次分别是10毫秒，用于计算平均值的一段时间周期是100毫秒。

在上述的驻波比检测方法中，步骤B包括以下步骤：将P_{f_IF}和P_{r_IF}的单位转换为dBfs：P_{f_IF}＝(10.0*log10(P_{f_IF}/pow(2.0，21)))、P_{r_IF}＝(10.0*log10(P_{r_IF}/pow(2.0，21)))；根据当前的工作频率和工作温度，查询前向增益校正表和反向增益校正表，分别得到当前反馈通道的增益：前向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn，以及反向增益G_rn和温度校正值ΔG_rn。

根据本发明的另一方面，提供了一种驻波比检测装置，包括：驻波比测量模块，用于通过切换开关对传输线先后执行前向功率检测和反向功率检测，以测量得到传输线的前向功率P_{f_IF}和反向功率P_{r_IF}；反馈通道调整模块，用于利用当前反馈通道的增益对P_{f_IF}和P_{r_IF}进行调整，以得到天线口的前向功率P_f和反向功率P_r；以及驻波比计算模块，用于利用P_f和P_r计算得到驻波比VSWR，其中，反馈通道调整模块包括调整模块，用于按照以下公式使用前向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn，以及反向增益G_rn和温度校正值ΔG_rn来调整P_{f_IF}和P_{r_IF}，以计算P_f和P_r：P_f＝P_{f_IF}+G_fn+ΔG_fn+C_f、P_r＝P_{f_IF}+G_rn+ΔG_rn+C_r，其中，C_f为前向通道增益固定值，C_r为反向通道增益固定值；驻波比计算模块用于利用以下公式使用P_f和P_r计算VSWR：

在上述的驻波比检测装置中，驻波比测量模块包括：测量模块，用于在预定时间周期内，先执行前向功率检测，之后使用切换开关切换，再执行反向功率检测，或者先执行反向功率检测，之后使用切换开关切换，再执行前向功率检测；以及求均值模块，用于分别计算检测得到的前向功率和反向功率在一段时间周期内的平均值，以分别作为P_{f_IF}和P_{r_IF}。

在上述的驻波比检测装置中，预定时间周期是5分钟，先执行前向功率检测再执行反向功率检测每次分别是10毫秒，或者先执行反向功率检测再执行前向功率检测每次分别是10毫秒，用于计算平均值的一段时间周期是100毫秒。

在上述的驻波比检测装置中，反馈通道调整模块还包括：单位转换模块，用于将P_{f_IF}和P_{r_IF}的单位转换为dBfs：P_{f_IF}＝(10.0*log10(P_{f_IF}/pow(2.0，21)))、P_{r_IF}＝(10.0*log10(P_{r_IF}/pow(2.0，21)))；增益查询模块，用于根据当前的工作频率和工作温度，查询前向增益校正表和反向增益校正表，分别得到当前反馈通道的增益：前向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn，以及反向增益G_rn和温度校正值ΔG_rn。

从以上的描述中，可以看出，本发明在反馈通道的数字中频上，统计反馈信号的中频功率，然后再根据反馈通道的增益，推算出天线口的信号功率。

进一步地，本发明通过采用射频开关的方式实现反向和前向的功率检测，实现使用反馈通道用于功率检测，从而提供一个成本低廉、电路简单的VSWR检测方法，这样单板上就无需功率检测电路，成本、单板面积都将显著缩小。

进一步来说，这种新方案下的前向功率检测具有比较高的精度，精度将与反馈通道增益Vs温度校正表的精度相关。如果模块间的温度一致性越好，或者说增益的温度离散性越好，校正精度越高。

综上所述，本发明实现了如下技术效果：

本方案提出了一个通过使用反馈通道用于功率检测，进行VSWR检测方法，具有较高精度，同时可以使单板上就无需功率检测电路，成本、单板面积都将显著缩小，对于射频模块体积缩小和成本降低有重要的意义。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是示出相关技术的检测前向功率和驻波比的检测框图；

图2是示出根据本发明的驻波比检测方法的流程图；

图3是示出根据本发明实施例的驻波比检测方法的流程图；

图4是示出根据本发明的驻波比检测装置的框图；以及

图5是示出根据本发明的驻波比检测方案的原理示意图。

具体实施方式

以下将参照附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明提供了一种驻波比检测方法和装置。

图2示出了根据本发明的驻波比检测方法，其包括以下步骤：

步骤S202：通过切换开关对传输线先后执行前向功率检测和反向功率检测，以测量得到传输线的前向功率P_{f_IF}和反向功率P_{r_IF}；

步骤S204：利用当前反馈通道的增益对P_{f_IF}和P_{r_IF}进行调整，以得到天线口的前向功率P_f和反向功率P_r；以及

步骤S206：利用P_f和P_r计算得到驻波比VSWR。

从以上的描述可以看出，本发明在反馈通道的数字中频上，统计反馈信号的中频功率，然后再根据反馈通道的增益，推算出天线口的信号功率。

步骤A可包括以下步骤：在预定时间周期内，先执行前向/反向功率检测，之后使用切换开关切换，执行反向/前向功率检测；以及分别计算检测得到的前向功率和反向功率在一段时间周期内的平均值，以分别作为P_{f_IF}和P_{r_IF}。显然，本领域的技术人员应该明白，先执行反向功率检测再执行前向功率检测，或者先执行前向功率检测再执行反向功率检测，所达到的效果是一样的。

从以上的描述可以看出，本发明通过采用射频开关的方式实现反向和前向的功率检测，实现使用反馈通道用于功率检测，从而提供一个成本低廉、电路简单的VSWR检测方法，这样单板上就无需功率检测电路，成本、单板面积都将显著缩小。

可选地，预定时间周期是5min，执行前向/反向功率检测，或者执行反向/前向功率检测每次是10ms，用于计算平均值的一段时间周期是100ms。

步骤B可包括以下步骤：

将P_{f_IF}和P_{r_IF}的单位转换为dBfs：P_{f_IF}＝(10.0*log10(P_{f_IF}/pow(2.0，21))、P_{r_IF}＝(10.0*log10(P_{r_IF}/pow(2.0，21))，其中，将P_{f_IF}和P_{r_IF}的单位转换为dBfs，以方便后续的运算，另外，pow运算即平方运算，具体来说：

dBfs为英文缩写，即dB Full Scale。射频信号的绝对功率常用dBm、dBW表示，dBfs是ADC(射频模块中的模数转换器件)规定的一个功率值，和具体的器件相关。例如：某个ADC规定的0dBfs对应着10dBm(可能换一个型号的ADC对应就不是10dBm)，即该器件满刻度的情况下(0dBfs)对应的功率值(10dBm)，如果非满刻度(-5dBfs)对应功率值为(5dBm)。该dBfs为一个功率的对应值。

pow(2.0，21)代表2的21次方的意思。

根据当前的工作频率和工作温度，查询前向增益校正表和反向增益校正表，分别得到当前反馈通道的增益：前向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn，以及反向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn；以及

按照以下公式使用G_fn、ΔG_fn、G_fn、ΔG_fn来调整P_{f_IF}和P_{r_IF}，以计算P_f和P_r：P_f＝P_{f_IF}+G_fn+ΔG_fn+C_f、P_r＝P_{f_IF}+G_rn+ΔG_rn+C_r，其中，C_f为前向通道增益固定值，C_r为反向通道增益固定值。

从以上的描述可以看出，这种新方案下的前向功率检测具有比较高的精度，精度将与反馈通道增益Vs温度校正表的精度相关。如果模块间的温度一致性越好，或者说增益的温度离散性越好，校正精度越高。

步骤C可包括利用以下公式使用P_f和P_r计算VSWR：

图4是示出根据本发明的驻波比检测装置400的框图，包括：

驻波比测量模块402，用于通过切换开关对传输线先后执行前向功率检测和反向功率检测，以测量得到传输线的前向功率P_{f_IF}和反向功率P_{r_IF}；

反馈通道调整模块404，用于利用当前反馈通道的增益对P_{f_IF}和P_{r_IF}进行调整，以得到天线口的前向功率P_f和反向功率P_r；以及

驻波比计算模块406，用于利用P_f和P_r计算得到驻波比VSWR。

驻波比测量模块402可包括：测量模块，用于在预定时间周期内，先执行前向/反向功率检测，之后使用切换开关切换，执行反向/前向功率检测；以及求均值模块，用于分别计算检测得到的前向功率和反向功率在一段时间周期内的平均值，以分别作为P_{f_IF}和P_{r_IF}。

可选地，预定时间周期是5min，执行前向/反向功率检测，或者执行反向/前向功率检测每次是10ms，用于计算平均值的一段时间周期是100ms。

反馈通道调整模块404可包括：

单位转换模块(未示出)，用于将P_{f_IF}和P_{r_IF}的单位转换为dBfs：P_{f_IF}＝(10.0*log10(P_{f_IF}/pow(2.0，21))、P_{r_IF}＝(10.0*log10(P_{r_IF}/pow(2.0，21))；

增益查询模块(未示出)，用于根据当前的工作频率和工作温度，查询前向增益校正表和反向增益校正表，分别得到当前反馈通道的增益：前向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn，以及反向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn；以及

调整模块(未示出)，用于按照以下公式使用G_fn、ΔG_fn、G_fn、ΔG_fn来调整P_{f_IF}和P_{r_IF}，以计算P_f和P_r：P_f＝P_{f_IF}+G_fn+ΔG_fn+C_f、P_r＝P_{f_IF}+G_rn+ΔG_rn+C_r，其中，C_f为前向通道增益固定值，C_r为反向通道增益固定值。

驻波比计算模块406可用于利用以下公式使用P_f和P_r计算VSWR： $\mathrm{VSWR}=\frac{\sqrt{P_f}+\sqrt{P_r}}{\sqrt{P_f}-\sqrt{P_r}}.$

其中，在上述的驻波比检测的操作中，可以在反馈通道的数字中频上统计反馈信号的中频功率。然后再根据反馈通道的增益，推算出天线口的信号功率。

这里，定义反馈通道的增益G＝P_o-P_IF，其中，P_o为天线口的输出功率；PIF为反馈通道数字中频上测量得到的中频功率。则Po＝PIF+G_o，其中，G_o可在模块生产过程中测试得到，通过表格的形式存贮在模块中；同时模块生产过程中还需将G_o随温度变化的校正表格一起写入模块中，这两张表格的形式如下：

工作频率	2112	2113	2114	2115	2116	……	2167	2168
									反馈通道增益	G1	G2	G3	G4	G5	……	Gn-1	Gn

表1反馈通道增益批次校正表

工作温度	-10℃	-9℃	-8℃	-7℃	-6℃	……	54℃	55℃
									增益校正量	ΔG1	ΔG2	ΔG3	ΔG4	ΔG5	……	ΔGn-1	ΔGn

表2反馈通道增益温度校正表格

进行VSWR测量时，需要同时测量前向信号功率和反向信号功率，具体而言，在测量反向信号功率时，开关模块切需要换到定向耦合器的反向偶合口上。VSWR期间进行前、反向功率测量时，前端的模拟处理通道都是共用的，仅耦合器不同。在如图5所示的B点检测，比较直接，精度较好，之前已经定义了反馈通道的增益G(前向增益G_f)，进一步定义反馈通道的反向增益G_r如下：G_r＝P_r-P_IF，其中，P_r为天线口(即B点)反射回来的信号功率；P_IF为中频检测到的反向信号功率；同前向增益G_f一样，在模块生产时，也做G_r的批次和频率校正表，表格的形式和G_f完全相同。

图3是示出根据本发明实施例的驻波比检测方法的流程图，其包括以下步骤：

步骤S302，启动VSWR测量周期(TBD)定时器；

步骤S304，通知算法开始VSWR测量，进入等待算法回应VSWR测量结束；

步骤S306，收到VSWR测量结束；

步骤S308，读取算法上报的前向功率P_{f_IF}和P_{r_IF}

步骤S310，根据当前的工作频率和工作温度，查询前向增益校正表，得到当前反馈通道的前向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn；

步骤S312，计算天线口的前向功率如下：P_f＝P_{f_IF}+G_fn+ΔG_fn；

步骤S314～S316，同步骤S310～S312的方法，计算天线口的反射功率如下：P_r＝P_{r_IF}+G_rn+ΔG_rn，其中，G_rn、ΔG_rn分别为当前状态下的反馈通道的反向增益即反向增益的温度校正值；

步骤S318，根据下述公式计算VSWR：

$\mathrm{VSWR}=\frac{\sqrt{P_f}+\sqrt{P_r}}{\sqrt{P_f}-\sqrt{P_r}}$

在下一个VSWR测量到来时，再重复以上步骤。

从以上的描述中，可以看出，本发明在反馈通道的数字中频上，统计反馈信号的中频功率，然后再根据反馈通道的增益，推算出天线口的信号功率。

进一步地，本发明通过采用射频开关的方式实现反向和前向的功率检测，实现使用反馈通道用于功率检测，从而提供一个成本低廉、电路简单的VSWR检测方法，这样单板上就无需功率检测电路，成本、单板面积都将显著缩小。

进一步来说，这种新方案下的前向功率检测具有比较高的精度，精度将与反馈通道增益Vs温度校正表的精度相关。如果模块间的温度一致性越好，或者说增益的温度离散性越好，校正精度越高。

综上所述，本发明实现了如下技术效果：

本方案提出了一个通过使用反馈通道用于功率检测，进行VSWR检测方法，具有较高精度，同时可以使单板上就无需功率检测电路，成本、单板面积都将显著缩小，对于射频模块体积缩小和成本降低有重要的意义。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。应该明白，这些具体实施中的变化对于本领域的技术人员来说是显而易见的，不脱离本发明的精神保护范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种驻波比检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：通过切换开关对传输线交替执行前向功率检测和反向功率检测，以测量得到传输线的前向功率P_{f_IF}和反向功率P_{r_IF}；

步骤B：利用当前反馈通道的增益对P_{f_IF}和P_{r_IF}进行调整，以得到天线口的前向功率P_f和反向功率P_r；以及

步骤C：利用P_f和P_r计算得到驻波比(VSWR)，

其中，按照以下公式使用前向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn，以及反向增益G_rn和温度校正值ΔG_rn来调整P_{f_IF}和P_{r_IF}，以计算P_f和P_r：P_f＝P_{f_IF}+G_fn+ΔG_fn+C_f、P_r＝P_{r_IF}+G_rn+ΔG_rn+C_r，其中，C_f为前向通道增益固定值，C_r为反向通道增益固定值；

所述步骤C包括利用以下公式使用P_f和P_r计算VSWR：

$\mathrm{VSWR}=\frac{\sqrt{P_f}+\sqrt{P_r}}{\sqrt{P_f}-\sqrt{P_r}}.$

2.根据权利要求1所述的驻波比检测方法，其特征在于，所述步骤A包括以下步骤：

在预定时间周期内，先执行前向功率检测，之后使用切换开关切换，执行反向功率检测，或者先执行反向功率检测，之后使用切换开关切换，执行前向功率检测；以及

分别计算检测得到的前向功率和反向功率在一段时间周期内的平均值，以分别作为P_{f_IF}和P_{r_IF}。

3.根据权利要求2所述的驻波比检测方法，其特征在于，所述预定时间周期是5分钟，先执行前向功率检测再执行反向功率检测每次分别是10毫秒，或者先执行反向功率检测再执行前向功率检测每次分别是10毫秒，用于计算平均值的所述一段时间周期是100毫秒。

4.根据权利要求1所述的驻波比检测方法，其特征在于，所述步骤B包括以下步骤：

将P_{f_IF}和P_{r_IF}的单位转换为dBfs：P_{f_IF}＝10.0*log10(P_{f_IF}/pow(2.0，21))、P_{r_IF}＝10.0*log10(P_{r_IF}/pow(2.0，21))，其中，pow(2.0，21)表示2的21次方；

根据当前的工作频率和工作温度，查询前向增益校正表和反向增益校正表，分别得到所述当前反馈通道的增益：前向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn，以及反向增益G_rn和温度校正值ΔG_rn。

5.一种驻波比检测装置，其特征在于，包括：

驻波比测量模块，用于通过切换开关对传输线先后执行前向功率检测和反向功率检测，以测量得到传输线的前向功率P_{f_IF}和反向功率P_{r_IF}；

反馈通道调整模块，用于利用当前反馈通道的增益对P_{f_IF}和P_{r_IF}进行调整，以得到天线口的前向功率P_f和反向功率P_r；以及

驻波比计算模块，用于利用P_f和P_r计算得到驻波比(VSWR)，

其中，所述反馈通道调整模块包括：

调整模块，用于按照以下公式使用前向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn，以及反向增益G_rn和温度校正值ΔG_rn来

调整P_{f_IF}和P_{r_IF}，以计算P_f和P_r：P_f＝P_{f_IF}+G_fn+ΔG_fn+C_f、P_r＝P_{r_IF}+G_rn+ΔG_rn+C_r，其中，C_f为前向通道增益固定值，C_r为反向通道增益固定值；

所述驻波比计算模块用于利用以下公式使用P_f和P_r计算VSWR：

$\mathrm{VSWR}=\frac{\sqrt{P_f}+\sqrt{P_r}}{\sqrt{P_f}-\sqrt{P_r}}.$

6.根据权利要求5所述的驻波比检测装置，其特征在于，所述驻波比测量模块包括：

测量模块，用于在预定时间周期内，先执行前向功率检测，之后使用切换开关切换，执行反向功率检测，或者先执行反向功率检测，之后使用切换开关切换，执行前向功率检测；以及

求均值模块，用于分别计算检测得到的前向功率和反向功率在一段时间周期内的平均值，以分别作为P_{f_IF}和P_{r_IF}。

7.根据权利要求6所述的驻波比检测装置，其特征在于，所述预定时间周期是5分钟，先执行前向功率检测再执行反向功率检测每次分别是10毫秒，或者先执行反向功率检测再执行前向功率检测每次分别是10毫秒，用于计算平均值的所述一段时间周期是100毫秒。

8.根据权利要求5所述的驻波比检测装置，其特征在于，所述反馈通道调整模块还包括：

单位转换模块，用于将P_{f_IF}和P_{r_IF}的单位转换为dBfs：P_{f_IF}＝10.0*log10(P_{f_IF}/pow(2.0，21))、P_{r_IF}＝10.0*log10(P_{r_IF}/pow(2.0，21))，其中，pow(2.0，21)表示2的21次方；

增益查询模块，用于根据当前的工作频率和工作温度，查询前向增益校正表和反向增益校正表，分别得到所述当前反馈通道的增益：前向增益G_fn和温度校正值ΔG_fn，以及反向增益G_rn和温度校正值ΔG_rn。

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