CN209356587U - 一种射频天线驻波自检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种射频天线驻波自检测系统，包括调制器、功率放大器、耦合器、处理器、天线，衰减器、对数检波管，ADC采样芯片，所述调制器通过驱动放大链路匹配网络连接功率放大器，所述功率放大器连接耦合器，所述耦合器通过发射链路匹配网络连接天线，所述耦合器、第一衰减器、第一对数检波管、第一ADC采样芯片依次相连，所述耦合器、第二衰减器、第二对数检波管、第二ADC采样芯片依次相连，所述第一ADC采样芯片和第二ADC采样芯片连接处理器。通过增加对比发射功率的检测，可避免因发射功率的变化出现误判断的现象，同时，充分考虑环境温度变化所带来的影响，提高射频回波检测精度，在天线状态的判断上更具有高精度和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种射频天线驻波自检测系统。
背景技术
射频领域内，射频设备的驻波一般由天线的质量决定，天线的好坏，状态都直接影响超高频射频设备的性能，甚至是损坏超高频射频设备。天线的常规参数有驻波，增益，方向。由于增益和方向无法直接通过超高频设备自身进行检测，而驻波又直接决定超高频设备的性能，所以对于超高频射频设备而言，检测天线状态尤为重要。
限制于环境体积因素对射频天线驻波检测误差较大的因素主要在于：环境温度变化，对元器件的测量精度影响；部分元器件体积重量较大，在设备中占有较大的体积，直接影响射频设备的尺寸；受元器件体积重量较大的影响，在生产工艺中，对焊接工艺影响较大，会带来一致性不稳定，会造成相同天线不同设备测量结果误差较大的情况。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种射频天线驻波自检测系统，通过对比计算的检测方法，精准计算天线回波功率，从而达到准确判断天线状态的目的。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种射频天线驻波自检测系统，包括调制器、功率放大器、耦合器、衰减器、对数检波管、ADC采样芯片、处理器和天线，所述衰减器包括第一衰减器和第二衰减器，所述对数检波管包括第一对数检波管和第二对数检波管，所述ADC采样芯片包括第一ADC采样芯片和第二ADC采样芯片，所述调制器通过驱动放大链路匹配网络连接功率放大器，所述功率放大器连接耦合器，所述耦合器通过发射链路匹配网络连接天线，所述耦合器、第一衰减器、第一对数检波管、第一ADC采样芯片依次相连，所述耦合器、第二衰减器、第二对数检波管、第二ADC采样芯片依次相连，所述第一ADC采样芯片和第二ADC采样芯片连接处理器。
上述方案中，所述耦合器选用10dB的耦合器，在发射链路中，功率放大器经耦合器至第一衰减器为10dB的衰减，功率放大器经耦合器至第二衰减器为30dB的衰减；在反射链路中，天线通过发射链路匹配网络经耦合器至第一衰减器为30dB的衰减，天线通过发射链路匹配网络经耦合器至第二衰减器为10dB的衰减。
上述方案中，所述调制器用于射频信号的发射并将射频频率控制在840M~960M。
上述方案中，所述第一对数检波管和第二对数检波管为同一型号的线性检波管，包括发射功率检波管和回波功率检波管。
本实用新型的射频回波自检测系统，通过增加对比发射功率的检测，可避免因发射功率的变化出现误判断的现象，同时，充分考虑环境温度变化所带来的影响，提高射频回波检测精度，在天线状态的判断上更具有高精度和可靠性。
附图说明
图1是本实用新型一实施例中射频天线驻波自检测系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本实用新型的一种射频回波自检测系统，包括调制器、功率放大器、耦合器、衰减器、对数检波管、ADC采样芯片、处理器和天线，所述衰减器包括第一衰减器和第二衰减器，所述对数检波管包括第一对数检波管和第二对数检波管，所述ADC采样芯片包括第一ADC采样芯片和第二ADC采样芯片，所述调制器通过驱动放大链路匹配网络连接功率放大器，所述功率放大器连接耦合器，所述耦合器通过发射链路匹配网络连接天线，所述耦合器、第一衰减器、第一对数检波管、第一ADC采样芯片依次相连，所述耦合器、第二衰减器、第二对数检波管、第二ADC采样芯片依次相连，所述第一ADC采样芯片和第二ADC采样芯片连接处理器。
调制器负责射频信号的发射和频段的控制，射频信号频率控制区间为840～960M，调制器通过驱动放大链路匹配网络与功率放大器连接，驱动放大链路匹配网络使调制器和功率放大器之间的链路匹配达到合适状态，功率放大器将射频信号放大后传输至耦合器，耦合器通过发射链路匹配网络连接天线，通过天线将放大后的射频信号对外发射。在天线对外发射射频信号的同时，部分发射信号的发射功率反射回来，根据耦合器自身特性，发射和接收时耦合系数不同，第一衰减器感应耦合器发射信号的发射功率，第二衰减器感应耦合器接收天线回波得回波功率，从而区分发射功率和回波功率。
在一实施例中，选用10dB的耦合器，在发射链路中，功率放大器经耦合器至第一衰减器为10dB的衰减，功率放大器经耦合器至第二衰减器为30dB的衰减。而在反射链路中，天线通过发射链路匹配网络经耦合器至第一衰减器为30dB的衰减，天线通过发射链路匹配网络经耦合器至第二衰减器为10dB的衰减。默认状态下，耦合器只能区分1.2以上的驻波，在实际使用时，需将耦合器进一步调整至更大的隔离度，使得检测更为准确，理论要求射频链路的驻波应小于等于1.5即可。
在一实施例中，采用两种衰减器的目的，是因为发射功率与回波功率的差值较大，并且存在天线可能不在位的情况，通过计算和多次的实际测量，选定了两个不同的衰减值，来达到让对数检波管可接收到的最大与最小值都处在线性区间内，大大提高测量精度，且衰减器的值本身不因环境温度变化而变化，两个对数检波管在温度变化时都保持相同的变化，能够满足在-40°~+125°的区间内测量的同步变化，提高了这个温度区间内的测量精度。
第一对数检波管和第二对数检波管为同一型号的线性检波管，利用其相同的线性检测区间和相同的温度变化特性，可以在不同的环境温度下，使得发射与接收的变化一致，提高数学计算模型的稳定性。通过第一ADC采样芯片和第二采样芯片，将得到的结果送入到处理器中，经过数学模型的计算，从而得到驻波的数值，达到天线驻波自检的目的。
通过对比计算的检测方法，精确计算天线回波功率，通过建立两组衰减器和对数检波管的数学关系，计算天线回波功率，从而精确判断天线状态的目的。
发射功率P1=R1+V1*S，回波功率P2=R2+V2*S，其中R1为第一衰减器的衰减值，V1为发射功率检波管电压，R2为第二衰减器的衰减值，V2为回波功率检波管电压，S为对数检波管系数。
回波损耗RL(Return loss)=发射功率P1-回波功率P2。
根据回波损耗与反射系数的关系，计算出反射系数K：回波损耗RL=20｜LogK｜，最后，通过驻波与反射系数的关系式得到驻波计算值：VSWR=（1+K）/（1-K）。
根据驻波计算值与预设目标值对比，判断天线的状态。当驻波计算值小于设定值时，判断天线装填正常；当驻波计算值大于设定值时，判断天性状态异常。
本实用新型的射频回波自检测系统，通过增加对比发射功率的检测，可避免因发射功率的变化出现误判断的现象，同时，充分考虑环境温度变化所带来的影响，提高射频回波检测精度，在天线状态的判断上更具有高精度和可靠性。实际电路验证，对不同状态的天线均可准确测量出天线的好坏，在不同温度下测试天线的状态后，对比发现温度的变化对于测试结果的影响非常微弱，充分验证了设计的可靠性和稳定性。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种射频天线驻波自检测系统，其特征在于：包括调制器、功率放大器、耦合器、衰减器、对数检波管、ADC采样芯片、处理器和天线，所述衰减器包括第一衰减器和第二衰减器，所述对数检波管包括第一对数检波管和第二对数检波管，所述ADC采样芯片包括第一ADC采样芯片和第二ADC采样芯片，所述调制器通过驱动放大链路匹配网络连接功率放大器，所述功率放大器连接耦合器，所述耦合器通过发射链路匹配网络连接天线，所述耦合器、第一衰减器、第一对数检波管、第一ADC采样芯片依次相连，所述耦合器、第二衰减器、第二对数检波管、第二ADC采样芯片依次相连，所述第一ADC采样芯片和第二ADC采样芯片连接处理器。
2.根据权利要求1所述的射频天线驻波自检测系统，其特征在于：所述耦合器选用10dB的耦合器，在发射链路中，功率放大器经耦合器至第一衰减器为10dB的衰减，功率放大器经耦合器至第二衰减器为30dB的衰减；在反射链路中，天线通过发射链路匹配网络经耦合器至第一衰减器为30dB的衰减，天线通过发射链路匹配网络经耦合器至第二衰减器为10dB的衰减。
3.根据权利要求1所述的射频天线驻波自检测系统，其特征在于：所述调制器用于射频信号的发射并将射频频率控制在840M~960M。
4.根据权利要求1所述的射频天线驻波自检测系统，其特征在于：所述第一对数检波管和第二对数检波管为同一型号的线性检波管，包括发射功率检波管和回波功率检波管。
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| CN109406885A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-01 | 南京比邻智能识别技术有限公司 | 一种射频天线驻波自检测方法及系统 |
| CN111049538A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-21 | 陕西烽火电子股份有限公司 | 一种基于天线调谐器输出电流检测以提高天线辐射的方法 |
| CN113376701A (zh) * | 2021-05-20 | 2021-09-10 | 深圳曦华科技有限公司 | 天线模组、温度变化的检测方法及装置和相关应用 |
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