基于基準值校驗技術的功放駐波比檢測方法
【專利摘要】基于基準值校驗技術的功放駐波比檢測方法，涉及功放輸出端駐波比檢測技術，是一種基于數(shù)字校驗技術的駐波比檢測方法，其檢測電路主要由環(huán)形器、功率檢波器和集成AD的單片機組成。在本發(fā)明的功放系統(tǒng)中有一個校準過程，它在保證了駐波比檢測準確度的情況下，簡化硬件電路，減少元器件，降低系統(tǒng)成本。
【專利說明】基于基準值校驗技術的功放駐波比檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及功放輸出端駐波比檢測技術系統(tǒng)，特別涉及一種基準值校驗技術的功放駐波比檢測方法。
【背景技術】
[0002]駐波比全稱為電壓駐波比，又名VSWR或SWR，為英文Voltage Standing WaveRatio的簡寫。
[0003]在無線通信中，天線與饋線的阻抗不匹配或天線與發(fā)射機的阻抗不匹配，高頻能量就會產生反射折回，并與前進的部分干擾匯合發(fā)生駐波。為了表征和測量天線系統(tǒng)中的駐波特性，也就是天線中正向波與反射波的情況，人們建立了 “駐波比”這一概念。
[0004]在有功率放大器的通信設備中，功放輸出端與天線相連，當功放輸出阻抗與天線阻抗匹配不佳時，駐波比將加大。此時天線反射功率變大，而有效的輻射功率降低，情況嚴重的將會破壞功率放大器。為保障功放系統(tǒng)的正常工作，有效的駐波比檢測技術及為必要。
[0005]現(xiàn)有功放系統(tǒng)中的駐波比檢測多通過雙向耦合器檢測前向輸出功率和后向反射功率來計算功放輸出端的駐波比。這種駐波比檢測方法需要兩個對數(shù)檢波管，并且需要兩路A/D轉換器對檢波管檢測的信號進行A/D轉換，再進行計算方可得到功放輸出端駐波比。這種駐波檢測方法，所需電子器件較多，客觀上也增加了系統(tǒng)成本，并且降低了系統(tǒng)的可靠性。

【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有駐波檢測方法較為繁瑣，電路復雜，所需元器件較多的不足，本發(fā)明提出一種基于數(shù)字校驗技術的駐波比檢測方法，可在保證駐波比檢測準確度的情況下，簡化硬件電路，減少元器件，降低系統(tǒng)成本。
[0007]本發(fā)明所提供的檢測電路，主要由環(huán)形器、功率檢波器和集成ADC的單片機組成。
[0008]環(huán)形器是一種多端口器件，電磁波在環(huán)形器的傳輸中只能沿單方向環(huán)行，反方向是隔離的。其原理是磁場偏置鐵氧體材料各向異性特性。利用了電磁波在有外加直流磁場的旋磁鐵氧體材料中傳輸時極化平面發(fā)生旋轉的法拉第旋轉效應，經過適當設計，使正向傳輸時電磁波極化平面和接地電阻性插板垂直，因而衰減很小，反向傳輸時電磁波極化平面和接地性電阻插板平行，幾乎完全被吸收。
[0009]本發(fā)明采用三端口環(huán)形器，利用環(huán)形器的單向傳輸特性，環(huán)形器三個端口分別連接功率放大器、天線饋線和功率檢波器。在天線接口處匹配良好的情況下，功率檢波器檢測到的功率??；天線接口處匹配不好，因環(huán)形器的單向傳輸特性，在天線口的反射波傳輸至功率檢波器端口，則功率檢波器檢測到的功率變大。
[0010]功率檢波器將檢測到的功率大小轉換成直流電平，其輸出接集成ADC單片機的ADC輸入端口。為了利用A/D采樣的功率電平值計算天線饋線端口駐波比的大小，本發(fā)明的功放系統(tǒng)中有一個校準過程，其步驟如下:1)啟動上位機校準軟件，功放系統(tǒng)進入校準狀態(tài)；
2)功放系統(tǒng)輸出端口通過50歐姆衰減器后接至頻譜儀；
3)調整功放輸出功率值，預定輸出功率；
4)頻譜儀顯示功放輸出功率是否為預定的輸出功率，否則回到步驟3;
5)當頻譜儀讀到的功率為預定輸出功率時，操作上位機存儲此時集成ADC的單片機采集到的功率檢波器輸出電平值，該值為Pvswe =U,天線饋線端口駐波比為I ;
6)功放系統(tǒng)輸出端口串聯(lián)50歐姆的功率電阻，然后接50歐姆衰減器再接至頻譜儀。此時功放系統(tǒng)天線端口所接負載為100歐姆，由駐波比關系式得該端口駐波比為2 ；
7)經串聯(lián)50歐姆功率電阻后，頻譜儀讀到的功率值減小約3.5dB ;如果差異過大，則檢查連接線或功放是否有異常；
8)如頻譜儀讀數(shù)正常，則操作上位機存儲此時單片機采集到的功率檢波器輸出電平值，該值為Pvswk =M，天線饋線端口駐波比為2，校準過程結束，功放系統(tǒng)可進入實際工作狀態(tài)。
[0011]在校準模式檢測兩種情況下的功率檢波器輸出電平，一組為天線饋線端口駐波比為1，另一組為天線饋線端口駐波比為2。天線饋線端口駐波比為I時，功率檢波器端口檢測到的射頻功率極小，是環(huán)形器耦合至該端口的射頻信號；天線饋線端口駐波比為2時，天線饋線端口反射至功率檢波器端口的射頻信號功率為功率放大器輸出功率的11.12%。實際的功放系統(tǒng)中，功率輸出 的大小與絕對值不可避免的存在偏差，通過上述的校準過程，可得到實際輸出某特定功率時兩組天線饋線端口駐波比的數(shù)據(jù)，將這兩組數(shù)據(jù)設置為計算其他駐波比的基準值。
[0012]根據(jù)能量守恒定律:P λβρΡ.ΙΤ^Ρ Λ--
P功放為功率放大器實際輸出功率 為天線獲得的功率大小 P5WMK為反射至功率檢波器端口處的功率大小
功率傳輸與駐波比的關系式:
【權利要求】
1.基于基準值校驗技術的功放駐波比檢測方法，其功放系統(tǒng)中有一個校準過程，其步驟如下: 1)啟動上位機校準軟件，功放系統(tǒng)進入校準狀態(tài)； 2)功放系統(tǒng)輸出端口通過50歐姆衰減器后接至頻譜儀； 3)調整功放輸出功率值，預定輸出功率； 4)頻譜儀顯示功放輸出功率是否為預定的輸出功率，否則回到步驟3; 5)當頻譜儀讀到的功率為預定輸出功率時，操作上位機存儲，此時集成ADC的單片機(3)采集到的功率檢波器輸出電平值作為基準值，天線饋線端口駐波比為I ; 6)功放系統(tǒng)輸出端口串聯(lián)50歐姆的功率電阻，然后接50歐姆衰減器再接至頻譜儀，此時功放系統(tǒng)天線端口所接負載為100歐姆，由駐波比關系式得該端口駐波比為2 ； 7)經串聯(lián)50歐姆功率電阻后，頻譜儀讀到的功率值減小約3.5dB ;如果差異過大，則檢查連接線或功放是否有異常； 8)如頻譜儀讀數(shù)正常，則操作上位機存儲此時集成ADC的單片機(3)采集到的功率檢波器(2)輸出電平值，該值為Pvswk=M，校準過程結束，功放系統(tǒng)可進入實際工作狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的基于基準值校驗技術的功放駐波比檢測方法，其功放系統(tǒng)在工作狀態(tài)下的駐波比檢測過程如下: D根據(jù)基準值Pvswe =2.ο計算Pvswe =ι.ι到P麗=1.9的值，并存入數(shù)組P[n]，其中η的值取I到9 ; 2)功放系統(tǒng)進入工作狀態(tài)，Pnew實時記錄當前的功率檢波器輸出的電平； 3)集成ADC的單片機(3)中ADC采集到的功率檢波器(2 )輸出電平值Pnew與Pvswk =1.。、Pvswe =2.ο進行對比，Pnew小于Pvswk =1.q-K或Pnew大于Pvswe =2.0+K時功放進入保護狀態(tài)，K為數(shù)字域中緩沖值； 4)將Pnew與數(shù)組P[n]的值進行對比，最接近的數(shù)所對應的駐波比便為當前天線饋線端口的駐波比。
3.如權利要求1所述的基于基準值校驗技術的功放駐波比檢測方法，其檢測電路主要由環(huán)形器(I)、功率檢波器(2 )和集成ADC的單片機(3 )組成。
4.如權利要求2所述的K，設置為10。
【文檔編號】G01R27/06GK103869169SQ201210542806
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月15日 優(yōu)先權日:2012年12月15日
【發(fā)明者】陳永金, 李征, 李晶 申請人:北京格瑞圖科技有限公司