CN1937821A - 一种驻波检测调测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驻波检测的调测方法，该方法包括：A.在待测天馈模块的TX口接驻波系数大于所述第一标准驻波阀值的第一失配负载，计算此时的第一修正值；B.在待测天馈模块的TX口接驻波系数小于所述第一标准驻波阀值的第二失配负载，验证所述第一修正值，并根据验证结果修改所述第一修正值，得到第二修正值。

Description

一种驻波检测调测方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种驻波检测调测方法。

背景技术

移动通信基站发射通道射频部分的构成一般如图1所示，包括收发信机、功放和双工器。基站的天线馈线接口一般称为天馈口；天馈模块：基站发射通道按信号流向方向最后一个模块，对外接口是天馈口。

移动通信基站的天馈系统如果出现开路、短路或者其他造成天馈系统传输阻抗变化的故障(如天线进水等)，会造成基站输出功率在天馈系统的反射增强，天线辐射功率下降，连带产生基站覆盖范围减小、用户容量减小等现象，这种故障如果没有驻波检测装置来检测是很难发现的。在基站现场如果怀疑天馈系统有问题，如果没有驻波检测装置就需要拧开基站与馈线的连接，用网络分析仪来检测天馈系统驻波，根据测试结果判断天馈系统是否故障。这样做不但业务要中断而且需要仪器现场也不一定有。所以在基站的天馈系统中一般都有驻波检测装置。

驻波检测装置是通过检测天馈系统的驻波系数来判断天馈系统是否故障的。驻波系数一般是指电压驻波系数，它是电磁波传输线上相邻最大点和最小点的振幅之比。与“驻波”相对的概念是“行波”，如果电磁波延传输线传播没有反射就是行波，如果有反射波，反射波会和前向波进行叠加，形成驻波。而电磁波反射的强弱可由以下几个量来确定：

电压反射系数：是电磁波传输线上任意点的反射波电压U_r与入射波电压U_o之比，一般记为Γ，即 $\mathrm{\Γ}=\frac{U_r}{U_o},$ Γ是一个复数，有幅值和相位。

驻波系数：一般指电压驻波系数，是传输线上相邻电压最大点与最小点的振幅指标，一般记为ρ，ρ与电压反射系数的关系是： $\mathrm{\ρ}=\frac{1+\left|\mathrm{\Γ}\right|}{1-\left|\mathrm{\Γ}\right|},$ 其中|Γ|是电压反射系数的负值，ρ反映电磁波延传输线传播所引起的反射程度，ρ是一个大于0的值，ρ越接近0说明电磁反射越小，ρ越大说明电磁波反射越大，驻波系数越大，说明电磁波的反射越强烈，如果驻波系数为0，则说明电磁波全部被负载吸收而没有反射。

回波损耗：是电压反射系数负值的dB表示，一般以RL表示，即RL＝20log₁₀|Γ|，是个负值，如ρ＝2，则可以计算出电压反射系数 $\left|\mathrm{\Γ}\right|=\frac{\mathrm{\ρ}-1}{\mathrm{\ρ}+1}=\frac{2.0-1.0}{2.0+1.0}=\frac{1}{3},$ 回波损耗 $\mathrm{RL}=20\mathrm{lo}{g}_{10}\left|\mathrm{\Γ}\right|=20\mathrm{lo}{g}_{10}\frac{1}{3}\≈-9.5\mathrm{dB}$ ，本文为了计算方便，定义RL＝-20log₁₀|Γ|，该值是个正值，本文中RL越大表示反射越大(回波损耗越差)，RL越小表示反射越小(回波损耗越好)。

驻波检测电路一般分为两部分，一部分是前反向波的分离电路，另一部分是检波处理电路。前反向波的分离电路将前向电磁波和反向电磁波分成两路输出，为了减小对输出信号本身的影响，驻波检测电路只耦合出很微弱的功率给后面的检波电路。检波电路将电磁波功率转换成电压输出，通过识别前向波和反向波的电压可以得到驻波系数。

如果前向波耦合电路和反向波耦合电路的插入损耗相同，其它条件理想的情况下则驻波检测的结果是准确的。但事实上，前向波和反向波的耦合电路的插入损耗是有差别的，同时前向波也会有一部分功率泄漏到反向波耦合通道上，还有前向波和反向波如果用两个检波器，两个检波器也存在差异，这都会造成前反向电压比检测误差。即使用一个检波器的情况下，因为前向波和反向波的幅度相差很大，同一检波器在大输入动态情况下对不同输入信号幅度的误差也是不同的，在这种情况下，只能通过增加前向波耦合通道的插入损耗或者减小反向波耦合通道的插入损耗使前反向波到检波器输入口的功率差不多，这样更会造成前反向电压比错误。这时只能通过一个人为的修正值修正掉前反向耦合通道的差异，才能得到相对准确的驻波检测值。

例如在驻波检测装置的前反向耦合电路采用类似图2方案的情况下，不同模块的驻波检测误差将会相差很大。

图2中30dB定向耦合器的特点是输出信号几乎不受影响，同时耦合出前向信号从图2的F口输出。图2中环形器有三个端口，如图3所示，从端口1输入的信号只能从端口2输出，从端口2输入的信号只能从端口3输出，端口1和端口2是隔离的。这样前反向信号分别被取出送往前反向检波电路。

当采用图2所示方案作为前反向耦合电路时，主要有以下两点会影响到影响到反向耦合信号的幅度：

第一、环形器1、3端口的隔离度不够，前向信号会耦合到反向检波电路上；

第二、从天馈口反射回来的波经过双工器后到反向检波电路通道会和前向耦合信号进行叠加，因为对不同频率的电磁波双工器的相移不同，而且每个双工器的相移都不尽相同，所以无法预知反向波和前向波在反向检波通道上是同相叠加还是反相叠加还是按其他相位关系叠加。

所以必须有个修正值来修正反向信号功率的大小，以便保证前向信号和反向信号电压的比例关系是天馈口的比例。因为每个模块环形器和双工器的差异性，就要求每个模块要有一个特别的修正值。

现有技术中，通常是忽略前反向耦合电路插入损耗的不同，忽略前向波耦合到反向耦合通道的影响，不加修正值，这样造成的问题是驻波检测误差相对较大，而且不同模块的误差水平不同；对器件一致性和PCB加工一致性要求较高；对设计有一定的限制，比如前反向波耦合点位置，器件选型等都有限制，如果采用不加修正值这种方案情况下最好将前反向耦合点尽量靠近天馈口而且要选择定向度很好的定向耦合器，这种要求的提高，必然影响维护、设计等工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种驻波检测调测的方法，已得到准确的修正反向功率的修正值，为达到该目的，本发明的技术方案包括以下内容：

设置第一标准驻波阀值，该方法包括以下步骤：

A、在待测天馈模块的TX口接驻波系数大于所述第一标准驻波阀值的第一失配负载，计算此时的第一修正值；

B、在待测天馈模块的TX口接驻波系数小于所述第一标准驻波阀值的第二失配负载，验证所述第一修正值，并根据验证结果修改所述第一修正值，得到第二修正值。

较佳的，所述步骤A计算第一修正值具体包括：

A1、设置一个以上的频点，计算所述一个以上频点的回波损耗值；

A2、查找所述回波损耗值中最差的回波损耗值b1；

A3、根据所述最差回波损耗值b1和所述第一标准驻波阀值计算得到第一修正值。

较佳的，所述步骤B具体包括：

B1、为待测天馈模块的TX口接第二失配负载；

B2、检测此时的驻波系数，如果所述驻波系数小于第一标准驻波阀值，则不改变第一修正值；否则，修改第一修正值。

较佳的，所述步骤B2具体包括：

B21、设置一个以上的频点，计算所述一个以上频点的回波损耗值；

B22、找到所述回波损耗值中最差的回波损耗值b2；

B23、判断所述最差回波损耗值b2是否小于所述第一标准驻波阀值对应的回波损耗，如果是，则根据所述最差回波损耗值b2修改所述第一修正值，得到第二修正值；否则，将第一修正值写入单板。

较佳的，设置第二标准驻波阀值，还包括以下步骤：

C、模拟10m外开路情况，检测此时的驻波系数是否大于所述第二标准驻波阀值，如果是，则修改所述第二修正值，得到第三修正值；否则，不修改所述第二修正值。

较佳的，所述模拟10m外开路情况具体为使待测天馈模块的TX口呈开路状态，将所述第二修正值减去馈缆耗损值写入单板。

较佳的，所述步骤C，具体包括：

C1、设置一个以上的频点，计算所述一个以上频点的回波损耗值；

C2、找到所述回波损耗值中最好的回波损耗值b3；

C3、判断所述最好的回波损耗值是否大于所述第一标准驻波阀值对应的回波损耗值，如果否，则不修改第二修正值；否则，执行步骤C4；

C4、判断在步骤B时驻波系数是否小于第一标准驻波阀值，如果是，则修改所述第二修正值，得到第三修正值；否则，不修改第二修正值。

较佳的，还包括以下步骤：

判断在TX口呈开路状态下所述各频点的反向功率值是否都小于前向功率值，如果是，则不修改所述第三修正值；否则，修改所述第三修正值。

较佳的，根据所述反向功率值与前向功率值之差的最大值修改所述第三修正值。

较佳的，所述第一标准阀值为2.0，则所述第一失配负载为50W驻波为2.5的负载；所述第二失配负载为50W驻波为1.5的负载。

较佳的，所述一个以上的频点为以2112MHz为起点，每2MHz为一个步进，以2168MHz为终点的共记29个频点。

可见，通过本发明的技术方案，对不同的天馈模块，有一个单独的修正值来保证驻波检测的准确度，不同的模块修正值不同，保证不同的模块具有相近的驻波检测误差水平，可以有效降低对天馈模块一致性的要求，降低天馈模块设计难度。

附图说明

图1.基站发射通道射频部分的一般构成

图2.一种驻波检测装置的前反向耦合电路

图3.环形器信号流向示意图

图4.本发明最佳实施例的流程图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

驻波检测的目的是检测出基站天馈口的驻波，也就是检测出天馈口前向波和反向波电压的比例，而实际检测电路检测的并不是天馈口的前向波和反向波电压的比例，因而需要一个修正值来修正由此而来的误差，具体修正前向波也行，修正反向波也行，修正电压值也行，修正功率值也行，本方案修正反向波的功率值，显而易见的是，因为回波损耗(取正值功率，单位dB)＝前向波功率(dBm)-反向波功率(dBm)，从该公式中可以看出修正前向波功率和修正反向波功率具有同样的效果，只是修正值符号取反。本质上是一样的。所以本实施例并不限制该方案仅能适用于修正反向波。需要说明的是，理论上可以修正前向波功率，但是由于在实际中前向波功率上报值要求很准，是不能随便修正的，所以修正反向波功率更符合系统的实际情况。

本方案的单板调测需要满足以下条件：

1、设置标准的驻波阀值，天馈口接小于该标准驻波阀值的负载时，驻波系数必须小于该标准驻波阀值，否则就算误报警；

本实施例中以驻波系数2.0为标准，天馈口接1.5的失配负载时驻波检测必须小于2.0，大于2.0算误告警(即在天馈线连接正常，驻波好时没有驻波误告警)；需要说明的是，根据系统的要求不同，标准驻波阀值是可以选择的，如果要求严格，标准驻波阀值还可以更小，相应的，要求较宽松时，标准驻波阀值可以大一些。

2、在满足第一条的基础上，为了达到更好的调测效果，防止过多的漏报警，可以要求在天线端口开路时能告警则告警，如果与第1条有矛盾时宁可开路时不告警也不能误告警；

3、如果为了再减少漏报警，反向功率值上报应该小于或等于前向功率值上报。

为描述方便，下面以工作在2110～2170MHz的天馈模块调测为例来说明调测方案。同时为了便于处理，反向修正值以功率值乘以10表示(即小数点后保留一位有效数字)，如反向修正的功率值是-2.5dB，则记录是-25，同样如果调测得到的反向修正值是-25，表示反向波的功率需要修正-2.5dB(减小2.5dB)。

下面结合图4，对本实施例具体说明：

具体步骤如下(以下回波损耗都指正值)：

S401、用驻波2.5的失配负载做反向修正值

该步骤为获得天馈模块的初步的反向修正值，此处的失配负载的具体选择需要根据不同模块的性能要求来决定，在本方案中要求标准驻波阀值为2.0，则该失配负载应该选择驻波系数大于2.0的，但不以2.5为限，此处提供的仅是一个较佳的实施例。

为得到该初步修正值，需要作以下几步：

1、接失配负载——在待测天馈模块的TX口接50W驻波为2.5的失配负载。

2、天馈模块准备——待测天馈模块上电准备工作完成，让待测天馈模块发功率，如发30dBm的信号。

3、设置初始反向修正值为0——设置或确认此时反向修正值为0。

4、记录各频点回波损耗值——设置频点为2112MHz，记录前向和反向功率值的差值(即回波损耗值，单位是dB，用前向功率值减去反向功率值)，然后更换频点再记录反向功率值，更换频点时以2112MHz为起点，每2MHz为一个步进，以2168MHz为终点更换，一共29个频点，记录29个回波损耗值。

频点的选择也不以上述为限，事实上，此处以WCDMA2100频段发频段为例，2112是最低的一个信号中心频点，如果系统用的是其他频段则此处是其他发频段的最低频点。而且步进也不以2MHz为限，可以以1MHz为步进，而且此时间隔越小结果越准，但是耗时越长。

5、找到最差的回波损耗值——从这29个回波损耗值中找出最差的回波损耗值，设该最差回波损耗值为b1(dB)。

6、初步确定反向修正值——用7.4减去最差的回波损耗值，设差值为x，则(x＝7.4-b1)，比如最差回波损耗为3dB，则x＝7.4-3.0＝4.4dB。设反向修正值为y，

如果x＞2，则y＝(-10x/2-15)就是初步的反向修正值；

如果x＜＝2则y＝(-10x-15)就是初步的反向修正值)，将y值写入单板。

S402、换为驻波为1.5的失配负载记录反向功率值——将TX口的50W驻波为2.5的失配负载取下换上50W驻波为1.5的失配负载。

S403、验证初步修正值是否合适；

具体方法为：记录各频点回波损耗值——设置频点为2112MHz，记录前向和反向功率值的差值(即回波损耗值，单位是dB，用前向功率值减去反向功率值)，然后更换频点再记录反向功率值，更换频点时以2112MHz为起点，每2MHz为一个步进，以2168MHz为终点更换，一共29个频点，记录29个回波损耗值。

从这29个回波损耗值中找出最差的回波损耗值，设该最差回波损耗值为b2(dB)，此时用最差的回波损耗值进行验证，因为标准驻波阀值为2.0，对应的回波损耗值为9.5，此处为了便记忆和推算方便，同时也为了更严格的要求一般把驻波2对应回波损耗是10dB，基于此，对该初步修正值进行验证：

如果b2＜10(回波损耗10对应的驻波系数为2)，执行步骤S404；否则，则保持初步修正值y不变，进入步骤S405。

S404、修改初步修正值；

该实施例中可按下面的公式修改，z＝y+10(b2-10)-20写入单板(即将在接1.5失配负载情况下最差回波损耗修正到10dB)。

S405、验证模拟10m馈缆后开路情况；

模拟该开路情况需要将50W驻波为1.5的失配负载取下，使TX口呈开路态，并考虑到馈缆损耗的情况将修正值作适当的改变，由于实际馈缆损耗小于2dB，但考虑连接不好及最差情况，在此馈缆损耗取2dB，所以将步骤S404最后得到的修正值或者未经更改的初步修正值减掉2dB写入单板。

S406、检测此时的驻波系数，判断是否要修改反向功率修正值z；

判断是否修改反向功率修正值z时通过判断得到的驻波系数是否大于第二标准驻波阀值来确定的；

第二标准驻波阀值的设定必须以标准驻波阀值为参考，一般应大于第一标准驻波阀值，在实际应用时的第二标准驻波阀值需要根据性能要求的情况而选定，此处以第二标准驻波阀值3.0为例进行说明。

判断此时得到的驻波系数是否大于3.0——记录各频点回波损耗值，设置频点为2112MHz，记录前向和反向功率值的差值(即回波损耗值，单位是dB，用前向功率值减去反向功率值)，然后更换频点再记录反向功率值，更换频点时以2112MHz为起点，每2MHz为一个步进，以2168MHz为终点更换，一共29个频点，记录29个回波损耗值。设这种情况下最好的回波损耗值为b3(dB)。

由于驻波系数为3.0对应的回波损耗值为6.0，所以判断此时的驻波系数是否大于3.0的过程就是判断此时的回波损耗值是否小于6.0的过程，具体分析如下：

1、如果b3＜＝6(表明记录的各频点回波损耗值都小于或等于6)，则不修改反向修正值z，但应将之前模拟10m馈缆减少的2dB还原回来，即将Δ＝(z+20)写入单板。

2、如果b3＞6，表明有些频点的回波损耗值大于6，即此时驻波系数小于3，则执行步骤S407；

S407、进一步判断在S403中得到的最差回波损耗值b2；

如果b2＜＝10，说明前面已经将接1.5失配负载时得最差回波损耗修正到10了，反向修正值没有余量了，则还原为没有加10m馈缆的情况将Δ＝(z+20)写入单板，并进入步骤S409

如果b2＞10，说明前面得到的z还有一些余量，进入步骤S408；

S408、修改修正值z；

设比较(b2-10)和(b3-6)中小的那个值为a，则此时应将Δ＝(z+10a+20)写入单板；(即有余量则可以将反向修正值改得偏向误告警方向一点)。

S409、验证TX口开路的情况；

在反向修正值Δ基础上保持TX口呈开路态，即保持还原后的没有加10m馈缆的情况。

S410、验证各频点的前向功率值是否大于反向功率值；

设置频点为2112MHz，记录前向功率值Po和反向功率值Pr，然后更换频点再记录反向功率值，更换频点时以2112MHz为起点，每2MHz为一个步进，以2168MHz为终点更换，一共29个频点，记录29对前向功率值Po和反向功率值Pr。

如果各频点反向功率值都小于前向功率值，则不修改Δ；

如果有反向功率值大于正向功率值的情况，即Pr＞Po，则执行步骤S411；

S411、修改修正值Δ；

计算出(Pr-Po)的最大值，设为(Pr-Po)max，则要将(Δ-10(Pr-Po)max)写入单板；

此为最精确的反向修正值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1、一种驻波检测调测方法，其特征在于，设置第一标准驻波阀值，该方法包括以下步骤：

A、在待测天馈模块的TX口接驻波系数大于所述第一标准驻波阀值的第一失配负载，计算此时的第一修正值；

B、在待测天馈模块的TX口接驻波系数小于所述第一标准驻波阀值的第二失配负载，验证所述第一修正值，并根据验证结果修改所述第一修正值，得到第二修正值。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A计算第一修正值具体包括：

A1、设置一个以上的频点，计算所述一个以上频点的回波损耗值；

A2、查找所述回波损耗值中最差的回波损耗值b1；

A3、根据所述最差回波损耗值b1和所述第一标准驻波阀值计算得到第一修正值。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中验证所述第一修正值，并根据验证结果修改所述第一修正值，得到第二修正值具体包括：

B2、检测此时的驻波系数，如果所述驻波系数小于第一标准驻波阀值，则不改变第一修正值；否则，修改第一修正值。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B2具体包括：

B21、设置一个以上的频点，计算所述一个以上频点的回波损耗值；

B22、找到所述回波损耗值中最差的回波损耗值b2；

B23、判断所述最差回波损耗值b2是否小于所述第一标准驻波阀值对应的回波损耗，如果是，则根据所述最差回波损耗值b2修改所述第一修正值，得到第二修正值；否则，将第一修正值写入单板。

5、如权利要求1所述方法，其特征在于，设置第二标准驻波阀值，还包括以下步骤：

C、模拟10m外开路情况，检测此时的驻波系数是否大于所述第二标准驻波阀值，如果是，则修改所述第二修正值，得到第三修正值；否则，不修改所述第二修正值。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述模拟10m外开路情况具体为使待测天馈模块的TX口呈开路状态，将所述第二修正值减去馈缆耗损值写入单板。

7、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤C，具体包括：

C1、设置一个以上的频点，计算所述一个以上频点的回波损耗值；

C2、找到所述回波损耗值中最好的回波损耗值b3；

C3、判断所述最好的回波损耗值是否大于所述第一标准驻波阀值对应的回波损耗值，如果否，则不修改第二修正值；否则，执行步骤C4；

C4、判断在步骤B时驻波系数是否小于第一标准驻波阀值，如果是，则修改所述第二修正值，得到第三修正值；否则，不修改第二修正值。

8、如权利要求5所述的方法，其特征在于还包括以下步骤：

判断在TX口呈开路状态下所述各频点的反向功率值是否都小于前向功率值，如果是，则不修改所述第三修正值；否则，修改所述第三修正值。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述反向功率值与前向功率值之差的最大值修改所述第三修正值。

10、如1-9任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一标准阀值为2.0，则所述第一失配负载为50W驻波为2.5的负载；所述第二失配负载为50W驻波为1.5的负载。

11、如权利要求2、4、7所述的方法，其特征在于，所述一个以上的频点为以2112MHz为起点，每2MHz为一个步进，以2168MHz为终点的共记29个频点。

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