一种相位翻转数的计算方法和计算系统与流程

本发明属于电磁波技术领域，具体涉及一种相位翻转数的计算方法和计算系统。

背景技术：

相位信息是衡量一个信号的重要指标。大多数情况下，相位周期性变化，通常在数学中将相位的取值范围限定在[-π，π]，例如对于一个连续波信号由于相位为时，信号完全相同，因此我们并不关心n的取值。但在一些应用场合，如计算介质材料的电磁参数时，我们需要知道绝对相位信息，即需要知道n值，目前还没有能准确计算相位翻转数n的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种相位翻转数的计算方法和计算系统，该方法和系统可以快速准确地计算出翻转数。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种相位翻转数的计算方法，包括以下步骤：

S1、采集m个时刻下电磁波的频率值和与频率值对应的相位值，并根据初始两个时刻的频率值和相位值计算得到初始翻转数；

S2、计算当前时刻相位值与前一时刻相位值之间的差值，判断差值是否超过设定的跳变阈值，i＝1,2,3,...,m-1；

S3、如果差值超过跳变阈值，则当前时刻的翻转数等于前一时刻的翻转数加一，当i＝1时，前一时刻的翻转数为初始翻转数，重复步骤S2；

S4、如果差值没有超过跳变阈值，则当前时刻的翻转数等于前一时刻的翻转数，当i＝1时，前一时刻的翻转数为初始翻转数，重复步骤S2。

提供一种相位翻转数的计算系统，包括：

采集单元，用于采集多个时刻下的电磁波的频率值和与频率值对应的相位值；

计算单元，根据初始两个时刻的频率值和相位值计算初始翻转数，以及计算当前时刻相位值与前一时刻相位值之间的差值；

跳变阈值设定单元，用于设定跳变阈值；

判断单元，用于比较差值和跳变阈值的大小关系，如果差值超过跳变阈值，则当前时刻的翻转数等于前一时刻的翻转数加一；如果差值没有超过跳变阈值，则当前时刻的翻转数等于前一时刻的翻转数；当差值为第一时刻的相位值与第二时刻的相位值相减所得时，所说前一时刻的翻转数为初始翻转数；

存储单元，用于存储频率值、相位值、初始翻转数、相位之间差值、设定跳变阈值及当前时刻翻转数；

控制单元，分别与采集单元、计算单元、跳变阈值设定单元、判断单元及存储单元连接，用于控制各单元的运行及数据传输。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：能够快速准确地计算出翻转数。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

根据本发明的一个实施例，提供一种相位翻转数的计算方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、采集单元采集21个时刻下电磁波的频率值和与频率值对应的相位值，计算单元根据初始两个时刻的频率值和相位值计算得到初始翻转数；

采集单元采集到的频率值由数组表示如下：

f_m＝[8.2 8.41 8.62 8.83 9.04 9.25 9.46 9.67 9.88 10.09 10.3 10.51 10.72 10.93 11.14 11.35 11.56 11.77 11.98 12.19 12.4]，

计算初始翻转数的公式为：

其中，n为翻转数，f_a,f_b为电磁波的频率，为与频率对应的相位，d为介质厚度，ε为介质的介电常数，μ为介质的磁导率，k_c为传输线截止波数。

计算单元将f₀＝8.2，f₁＝8.41，带入上述公式中，求解出方程的根为0.0263和0.1879；计算单元选取出为正数且最接近整数的根0.0263，将该根取整后输出为初始翻转数，因此，初始翻转数n＝0。

S2、计算当前时刻相位值与前一时刻相位值之间的差值，判断差值是否超过设定的跳变阈值，i＝1,2,3,...,m-1；

S3、如果差值超过跳变阈值，则当前时刻的翻转数等于前一时刻的翻转数加一，当i＝1时，前一时刻的翻转数为初始翻转数，重复步骤S2；

S4、如果差值没有超过跳变阈值，则当前时刻的翻转数等于前一时刻的翻转数，当i＝1时，前一时刻的翻转数为初始翻转数，重复步骤S2。

设定的跳变阈值为1，计算与的差值为0.0266，差值小于跳变阈值，可知相位未发生翻转，因此当前时刻的翻转数等于初始翻转数，为0；

重复步骤S2，计算与的差值为0.0131，差值小于跳变阈值，可知相位未发生翻转，因此当前时刻的翻转数等于前一时刻的翻转数，为0；

重复步骤S2，计算与的差值为0.0329，差值小于跳变阈值，可知相位未发生翻转，因此当前时刻的翻转数等于前一时刻的翻转数，为0；

...

重复步骤S2，计算与的差值为0.1163，差值小于跳变阈值，可知相位未发生翻转，因此当前时刻的翻转数等于前一时刻的翻转数，为0；

将所有时刻的翻转数通过数组表示：n＝[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]。

一种相位翻转数的计算系统，如图2所示，包括：

采集单元，用于采集多个时刻下的电磁波的频率值和与频率值对应的相位值；

计算单元，根据初始两个时刻的频率值和相位值计算初始翻转数，以及计算当前时刻相位值与前一时刻相位值之间的差值；

跳变阈值设定单元，用于设定跳变阈值；

判断单元，用于比较差值和跳变阈值的大小关系，如果差值超过跳变阈值，则当前时刻的翻转数等于前一时刻的翻转数加一；如果差值没有超过跳变阈值，则当前时刻的翻转数等于前一时刻的翻转数；当差值为第一时刻的相位值与第二时刻的相位值相减所得时，所说前一时刻的翻转数为初始翻转数；

存储单元，用于存储频率值、相位值、初始翻转数、相位之间差值、设定跳变阈值及当前时刻翻转数；

控制单元，分别与采集单元、计算单元、跳变阈值设定单元、判断单元及存储单元连接，用于控制各单元的运行及数据传输。

以上实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以权利要求为准。