CN1963545A

CN1963545A - 一种多天线射频信号驻波检测的装置及方法

Info

Publication number: CN1963545A
Application number: CN 200510101309
Authority: CN
Inventors: 瞿兆斌; 马兴望
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2005-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2007-05-16

Abstract

本发明提供了一种多天线射频信号驻波检测的装置及方法，本发明包括双定向耦合器、电子开关、混频器、中频放大器、滤波器、模数变换器ADC和接收信号处理器RSP，它们之间顺序信号连接，其特征在于，还包括中心处理器，所述的电子开关是射频电子开关阵列，中心处理器信号控制连接射频电子开关阵列。本发明的所述的方法只需要一个相同的电路就可对多天线驻波进行检测。由于本发明采用射频开关阵列和软件无线电技术来实现多天线驻波检测，射频电子开关阵列实现多天线前反向耦合信号的选择，接收数字信号处理器RSP来实现功率的检测。装置减小了射频链路、结构简单、适合大规模生产等，方法容易实现，减小了多天线驻波检测成本，提高了效益。

Description

一种多天线射频信号驻波检测的装置及方法

技术领域本发明属于移动通信领域，特别是涉及宽带多天线射频信号驻波检测。

背景技术现在人们对移动通讯系统的需求日益增大，为了保护无线设备，人们需要检测无线设备天线口驻波(SWR)。

目前驻波检测实现的方式主要有2种方式。中频检波和基带检测。中频检波如图1所示，驻波检测实现的整体过程为：从双定向耦合器耦合过来的前反向信号经过电子开关的切换，送到混频器下变频到中频，经过中频放大滤波将接收的射频信号滤波、放大，然后通过检波器再送到模数转换器，最后送到DSP(Digital Signal Processing)进行处理。得到前向功率或反向功率，通过驻波换算公式得到天线端口驻波。该方法和装置的缺点就是电路复杂、动态范围小、集成度不高及精度不是很理想，多天线驻波检测需要多个相同的射频电路。

如图2所示，驻波检测在中频基带检测单元实现的具体过程为：前反向耦合信号经过开关切换到混频下变频得到IF中频信号，中频放大和滤波后，通过ADC模数转换器变换，最后由DSP数字信号处理器进行处理，得到的数字I/Q信号进行平方运算，然后得到天线端口驻波。因为DSP需要计算从AD过来的大量数据，这种方法和装置的缺点就是运算复杂，硬件资源消耗比较大，多天线检测驻波需要多个相同的电路，致使硬件成本过高。

对于多天线驻波检测来说，用图1、图2的方法和装置来进行驻波检测就非常复杂，必须用多个RF链路才能区分出每载波信号，这样代价太高，而且图1的方法精度不是很高。

发明内容本发明所要解决的技术问题之一是提供一种多天线射频信号驻波检测的装置，用以实现多天线驻波检测，这种装置只需要一个相同的电路就可对多天线驻波进行检测，电路结构简单，成本低。

本发明包括双定向耦合器、电子开关、混频器、中频放大器、滤波器、模数变换器ADC和接收信号处理器RSP，它们之间顺序信号连接，其特征在于，还包括中心处理器，所述的电子开关是射频电子开关阵列，中心处理器信号控制连接射频电子开关阵列。本发明可以通过中心处理器控制开关阵列的切换。通过计算中频功率来间接得到前反向射频功率，然后得到驻波。通过通道校准来保证驻波检测的精度。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种多天线射频信号驻波检测的方法，用以实现多天线驻波检测，这种方法只需要一个相同的电路就可对多天线驻波进行检测，电路结构简单，成本低。

本发明所述的方法包括以下步骤：

A、多天线射频信号经射频电子开关阵列到混频器中，射频电子开关阵列由预设在中心处理器的程序控制开关；

B、信号在混频器中进行下变频转换成中频信号；

C、中频信号再经中频放大、滤波、到模数变换器中进行模数变换成数字信号；

D、数字信号到接收信号处理器RSP，由RSP对这些数字信号进行数字解调、抽取、滤波，计算得前向功率和反向功率，然后得到天线端口驻波。RSP是专用接收信号处理器，与通用DSP相比具有速度快，复杂度低的优点。

上述的具体控制射频电子开关的设计思路可以采用如下方法：如说明书附图4，当天线需要计算天线1的驻波时，需要知道前向1与反向1的功率，读取前向1时，射频电子开关SPDT1，SPDT7，SPDT9，SPDT11通道导通，读取反向1时，射频电子开关SPDT4，SPDT8，SPDT10，SPDT11通道导通。当然，实际使用中，射频电子开关的控制并不仅限于此种方法。

上述的步骤还包括一个频率扫描校准步骤，在射频信号进入混频器后，以某一频点检测功率值为参考，对射频信号进行频率扫描，在一定步长、一定频率范围内记下检测与参考值之差，然后存在FLASH里面，在步骤D中，当RSP计算前项功率和反向功率时，将这个差值补偿进去，提高计算精度。这个参考值是用户根据自己的使用情况预先设定的。

上述的步骤中还包括一个温度扫描检测步骤，对单板的温度进行扫描，以室温下单板稳定工作后单板的检测值为基准，把温度与检测差值的对应数据存在FLASH里面，在步骤D中，当RSP计算前项功率和反向功率时，将这个差值补偿进去，提高计算精度。这个检测差值是扫描的温度值与基准值的差值。对单板温度的检测可以在上述的A、B、C、D中任何一个步骤中进行。

由于本发明采用射频开关阵列和软件无线电技术来实现多天线驻波检测，射频电子开关阵列实现多天线前反向耦合信号的选择，接收数字信号处理器RSP(Receive SignalProcessing)来实现功率的检测。装置减小了射频链路、结构简单、适合大规模生产等，方法容易实现，减小了多天线驻波检测成本，提高了效益，可以满足竞争激烈的市场需求。

附图说明：图1是采用中频检波方式实现天线驻波检测结构框图。

图2是在基带处实现天线驻波检测结构框图。

图3是本发明所述采用射频电子开关阵列和软件无线电的多天线驻波检测结构框图。

图4是射频电子开关的结构框图。

图5是本发明采用软件无线电的具体结构图。

具体实施方式鉴于目前的器件水平，我们可以采用射频开关阵列来控制多天线的选择，采用软件无线电的形式来实现前反向功率的检测，然后得到每个天线端口的驻波，这样可以节省成本和提高系统性能。软件无线电主要由射频前端、A/D-D/A转换器，通用和专用数字信号处理器以及各种软件组成，本技术领域的普通技术人员根据实际设计中射频开关阵列的开关控制不需创造性劳动就能设计出这些控制软件。本发明采用专用数字信号处理器RSP，RSP是接收信号处理器，包括数字下变频器和专用DSP，从A/D传来的数字信号，经过数字下变频器降速处理后，再把数据送到DSP进行处理，RSP与DSP相比具有处理速度快，复杂度低的优点.图3是本发明所述采用软件无线电的多载波接收信号强度指示结构框图。图4是作为本发明射频电子开关阵列具体结构图。

下面用现有器件具体构造多天线驻波检测使用电子开关的方法和装置。以Node B3载波接收信号强度指示实现为例来说明本发明的方法和装置的可行性。其中，图3中的射频电子开关选择二选一开关；混频器采用AD8343；中频放大器采用SGA-4586；中频滤波器采用B3608；模数转换器ADC和RSP采用AD6654，AD6654包含ADC和RSP功能。射频电子开关阵列共检测6个天线口驻波，开关由中心处理器控制，对12个开关进行轮询切换。

对于采用数字中频结构来实现3载波接收机系统来说，确定IF频率与采样频率很关键，根据奈奎斯特采样准则，可以得知IF频率与采样频率的关系为

f_{IF} = \frac{(2 n + 1)}{4} f_{s} \cdot

通过组合干扰分析计算，得到中频频率f_IF选择为160MHz，采样速率f_s为92.88MHz。

为了检测天线端口驻波，需要得到前向功率和反向功率。

P₀＝G+P (1)

其中：G是射频通道总的增益。P₀表示待检信号的实际功率，P为AD端输入信号的功率。

即可得到天线驻波

VSWR＝{1+(P_反/P_入)^0.5}/{1-(P_反/P_入)^0.5} (2)

系统要求天线驻波检测精度在±1dB内，那么要求前反向检测精度为±0.5dB。由于射频通道内模拟器件的影响，工作环境温度为-5℃～55℃。在不同的频率下模拟器件的频响是不同的，检测的值就存在差异，为了克服这缺点，提高上报精度，本发明装置采用频率扫描校准，以200kHz为步长，在60MHz范围内记下检测与参考值之差，然后存在FLASH里面。在温度变化范围内，通道模拟器件的增益变化较大，致使前反向功率检测存在很大误差，即驻波检测误差变大。为了减小温度变化对其精度的影响，也需要对温度进行扫描，步长选择1℃，以室温下单板稳定工作后单板的检测值为基准，把温度与检测差值的对应数据存在FLASH里面，每次上报用户的值就需要把这个频响和温度变化对应的差值补偿进去，这样可以提高驻波绝对精度。当温度在-5℃～55℃间变化时，由于前反向射频器件的不同，前反向功率随温度变化，最大可能到2dB，如不加温度补偿，驻波检测精度达不到±1dB要求。因此在前反向分别加温度补偿，由公式(2)得到驻波，保证检测精度。同样频率范围较大时，由于射频器件频响原因，信号源发同样功率，在不同频率点时检测的功率也不一样，为保证精度，要作频率扫描。

这种检测方法同时也可以用来检测多天线的发射功率，即可当作多个功率计使用，节省了成本。这种检测方法相比中频检波方法节省了5条射频链路，体积减小，射频通道一致性升高，成本降低。相比基带驻波检测方法节省了2条射频电路，复杂度降低。

本发明提出的在驻波检测中使用电子开关阵列的检测方法，与其它检测方法不同就是通过开关阵列切换射频通道，驻波的检测采取软件无线电方法实现，装置减小了射频链路、结构简单、适合大规模生产等，方法容易实现，减小了多天线驻波检测成本，提高了效益，可以满足竞争激烈的市场需求。

Claims

1、一种多天线射频信号驻波检测的装置，包括双定向耦合器、电子开关、混频器、中频放大器、滤波器、模数变换器ADC和接收信号处理器RSP，其特征在于，还包括中心处理器，所述的电子开关是射频电子开关阵列，中心处理器信号控制连接射频电子开关阵列。

2、一种多天线射频信号驻波检测的方法，包括以下步骤：

A、多天线射频信号经射频电子开关阵列到混频器中，射频电子开关阵列由预设在中心处理器的程序控制开关控制；

B、信号在混频器中进行下变频转换成中频信号；

D、数字信号到接收信号处理器RSP，由RSP对这些数字信号进行数字解调、抽取、滤波，计算得前向功率和反向功率，然后得到天线端口驻波。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：上述的步骤还包括一个频率扫描校准步骤，在射频信号进入混频器后，以某一频点检测功率值为参考，对射频信号进行频率扫描，在一定步长、一定频率范围内记下检测与参考值之差，然后存在FLASH里面，在步骤D中，当RSP计算前项功率和反向功率时，将这个差值补偿进去。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：上述的步骤中还包括一个温度扫描检测步骤，对单板的温度进行扫描，以室温下单板稳定工作后单板的检测值为基准，把温度与检测差值的对应数据存在FLASH里面，在步骤D中，当RSP计算前项功率和反向功率时，将这个差值补偿进去。