一种通信设备驻波功率自动测试方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种通信设备驻波功率自动测试方法及装置，涉及通信领域，所述方法包括：预先建立正向/反向检波电压与正向/反向标准功率之间的映射关系；在通信设备发射信号期间，对通信设备的正向/反向检波电压进行检测；在预先建立的映射关系中，查找与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向/反向标准功率；若找到与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向/反向标准功率，则将所述正向/反向标准功率作为所述通信设备的正向/反向驻波功率。本发明能够实现数字化自动测试驻波功率。
【专利说明】一种通信设备驻波功率自动测试方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，特别涉及一种通信设备驻波功率自动测试方法及相关的装 置。
【背景技术】
[0002] 目前，通信设备驻波功率计采用模拟方式，也就是说，模拟式驻波功率计采用指针 表进行显示，显示区域有限，读数误差较大，根本缺点是无法对检波二极管的非线性进行修 正，导致测量误差较大。
[0003] 根据现代通信系统使用要求，原来的模拟显示和手动测试的方法已经不能满足需 要，急需数字化自动测试、数据采集和具有数据分析处理能力的驻波功率自动测试技术。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种通信设备驻波功率自动测试方法及装置，能更好地解 决模拟式功率计测量误差大等的问题。
[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种通信设备驻波功率自动测试方法，包括：
[0006] A)预先建立正向/反向检波电压与正向/反向标准功率之间的映射关系；
[0007] B)在通信设备发射信号期间，对通信设备的正向/反向检波电压进行检测；
[0008] C)在预先建立的映射关系中，查找与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向 /反向标准功率；
[0009] D)若找到与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向/反向标准功率，则将所 述正向/反向标准功率作为所述通信设备的正向/反向驻波功率。
[0010] 优选地，还包括：
[0011] E)若未找到与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向/反向标准功率，则在 所述映射关系中获取与所述正向/反向检波电压相邻的第一正向/反向检波电压及对应的 第一正向/反向标准功率、第二正向/反向检波电压及对应的第二正向/反向标准功率；
[0012] F)利用所述第一正向/反向检波电压及对应的第一正向/反向标准功率、第二正 向/反向检波电压及对应的正向/反向第二标准功率，确定所述通信设备的正向/反向驻 波功率。
[0013] 优选地，所述步骤F)包括：
[0014] F1)利用所述第一正向/反向检波电压及对应的第一正向/反向标准功率，得到第 一正向/反向阻抗，利用所述第二正向/反向检波电压及对应的第二正向/反向标准功率， 得到第二正向/反向阻抗；
[0015] F2)利用所述第一正向/反向阻抗和第二正向/反向阻抗，得到正向/反向检波误 差修正值；
[0016] F3)利用所述第一正向/反向阻抗、正向/反向检波误差修正值，得到所述正向/ 反向检波电压对应的正向/反向标准功率，并将所述正向/反向标准功率作为通信设备的 正向/反向驻波功率。
[0017] 优选地，所述步骤A)包括：
[0018] A1)对来自信号源的已知信号进行功率放大处理，得到功率放大信号；
[0019] A2)通过将所述功率放大信号进行耦合和衰减输出处理，得到输出信号的正向标 准功率，并通过对所述功率放大信号进行检波处理，得到相应的正向检波电压；
[0020] A3)建立所述正向检波电压与所述正向标准功率的映射关系；
[0021] A4)确定所述输出信号中向信号源侧反射的部分信号的反向标准功率；
[0022] A5)通过对所述部分信号进行检波处理，得到相应的反向检波电压；
[0023] A6)建立所述反向检波电压与所述反向标准功率的映射关系。
[0024] 优选地，所述步骤B)包括：
[0025] B1)获取发射信号传输至天线而耦合得到的正向模拟电压，并对所述正向模拟电 压进行数模转换处理，得到正向检波电压；
[0026] B2)获取部分发射信号由天线反射回发射机而耦合得到的反向模拟电压，并对所 述反向模拟电压进行数模转换处理，得到反向检波电压。
[0027] 优选地，还包括：
[0028] G)利用检测到的通信设备的正向检波电压和反向检波电压，或者利用正向驻波功 率和反向驻波功率，确定通信设备的驻波比。
[0029] 根据本发明的另一方面，提供了一种通信设备驻波功率自动测试装置，包括：
[0030] 映射关系建立模块，用于预先建立正向/反向检波电压与正向/反向标准功率之 间的映射关系；
[0031] 检波电压检测模块，用于在通信设备发射信号期间，对通信设备的正向/反向检 波电压进行检测；
[0032] 驻波功率确定模块，用于在预先建立的映射关系中，查找与所检测到的正向/反 向检波电压对应的正向/反向标准功率，若找到与所检测到的正向/反向检波电压对应的 正向/反向标准功率，则将所述正向/反向标准功率作为所述通信设备的正向/反向驻波 功率。
[0033] 优选地，所述驻波功率确定模块还用于在未找到与所检测到的正向/反向检波电 压对应的正向/反向标准功率时，在所述映射关系中获取与所述正向/反向检波电压相邻 的第一正向/反向检波电压及对应的第一正向/反向标准功率、第二正向/反向检波电压 及对应的第二正向/反向标准功率，并利用所述第一正向/反向检波电压及对应的第一正 向/反向标准功率、第二正向/反向检波电压及对应的正向/反向第二标准功率，确定所述 通信设备的正向/反向驻波功率。
[0034] 优选地，所述映射关系建立模块用于对来自信号源的已知信号进行功率放大处 理，得到功率放大信号，通过将所述功率放大信号进行耦合和衰减输出处理，得到输出信号 的正向标准功率，并通过对所述功率放大信号进行检波处理，得到相应的正向检波电压，从 而建立所述正向检波电压与所述正向标准功率的映射关系；确定所述输出信号中向信号源 侧反射的部分信号的反向标准功率，并通过对所述部分信号进行检波处理，得到相应的反 向检波电压，从而建立所述反向检波电压与所述反向标准功率的映射关系。
[0035] 优选地，所述驻波功率确定模块还用于利用检测到的通信设备的正向检波电压和 反向检波电压，或者利用正向驻波功率和反向驻波功率，确定通信设备的驻波比。
[0036] 与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
[0037] 本发明实现了通信设备驻波功率的数字化测试，测量精度高、读数清晰、可靠性 商。
【专利附图】
【附图说明】
[0038] 图1是本发明提供的通信设备驻波功率自动测试方法原理框图；
[0039] 图2是本发明提供的通信设备驻波功率自动测试装置框图；
[0040] 图3是本发明实施例提供的通信设备驻波功率自动测试第一原理图；
[0041] 图4是图3所示微处理器单元的第一结构示意图；
[0042] 图5是图3所示微处理器单元的第二结构示意图；
[0043] 图6是本发明实施例提供的通信设备驻波功率自动测试第二原理图；
[0044] 图7是本发明实施例提供的通信设备驻波功率自动测试第三原理图；
[0045] 图8是本发明实施例提供的通信设备驻波功率自动测试第四原理图；
[0046] 图9是本发明实施例提供的耦合器检波非线性曲线获得及标准功率标定测试原 理图；
[0047] 图10是本发明实施例提供的耦合器电路原理图；
[0048] 图11是本发明实施例提供的微处理器单元电路图；
[0049] 图12是本发明实施例提供的液晶显示单元电路图；
[0050] 图13是本发明实施例提供的USB接口转换部分电路图；
[0051] 图14是本发明实施例提供的电源部分电路图。
【具体实施方式】
[0052] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优 选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0053] 图1是本发明提供的通信设备驻波功率自动测试方法原理框图，如图1所示，步骤 包括：
[0054] 步骤S101、预先建立正向/反向检波电压与正向/反向标准功率之间的映射关系。
[0055] 具体地说，正向检波电压与正向标准功率之间的映射关系通过以下步骤得到：
[0056] 对来自信号源的已知信号进行功率放大处理，得到功率放大信号；
[0057] 通过将所述功率放大信号进行耦合和衰减输出处理，得到输出信号的正向标准功 率，并通过对所述功率放大信号进行检波处理，得到相应的正向检波电压；
[0058] 建立所述正向检波电压与所述正向标准功率的映射关系。
[0059] 具体地说，反向检波电压与反向标准功率之间的映射关系通过以下步骤得到：
[0060] 确定所述输出信号中向信号源侧反射的部分信号的反向标准功率；
[0061] 通过对所述部分信号进行检波处理，得到相应的反向检波电压；
[0062] 建立所述反向检波电压与所述反向标准功率的映射关系。
[0063] 步骤S102、在通信设备发射信号期间，对通信设备的正向/反向检波电压进行检 测。
[0064] 具体地说，获取发射信号传输至天线而耦合得到的正向模拟电压，并对所述正向 模拟电压进行数模转换处理，得到正向检波电压；获取部分发射信号由天线反射回发射机 而耦合得到的反向模拟电压，并对所述反向模拟电压进行数模转换处理，得到反向检波电 压。
[0065] 步骤S103、在预先建立的映射关系中，查找与所检测到的正向/反向检波电压对 应的正向/反向标准功率。
[0066] 步骤S104、若找到与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向/反向标准功率， 则将所述正向/反向标准功率作为所述通信设备的正向/反向驻波功率。
[0067] 考虑到测试工作量、系统的处理查表、计算数据的时间、以及存储空间，映射关系 中保存的数据是有限的，此时，如果自动测试过程中，未在映射关系中找到与所检测到的正 向/反向检波电压对应的正向/反向标准功率，则在所述映射关系中获取与所述正向/反 向检波电压相邻的第一正向/反向检波电压及对应的第一正向/反向标准功率、第二正向/ 反向检波电压及对应的第二正向/反向标准功率，并利用所述第一正向/反向检波电压及 对应的第一正向/反向标准功率、第二正向/反向检波电压及对应的正向/反向第二标准 功率，确定所述通信设备的正向/反向驻波功率。具体地说，首先利用所述第一正向/反向 检波电压及对应的第一正向/反向标准功率，得到第一正向/反向阻抗，利用所述第二正向 /反向检波电压及对应的第二正向/反向标准功率，得到第二正向/反向阻抗；然后利用所 述第一正向/反向阻抗和第二正向/反向阻抗，得到正向/反向检波误差修正值；最后利用 所述第一正向/反向阻抗、正向/反向检波误差修正值，得到所述正向/反向检波电压对应 的正向/反向标准功率，并将所述正向/反向标准功率作为通信设备的正向/反向驻波功 率。
[0068] 本发明中，在自动测试正向/反向驻波功率的基础上，还可以利用检测到的通信 设备的正向检波电压和反向检波电压，或者利用正向驻波功率和反向驻波功率，确定通信 设备的驻波比。
[0069] 图2是本发明提供的通信设备驻波功率自动测试装置框图，如图2所示，包括：映 射关系建立模块201、检波电压检测模块202、驻波功率确定模块203,其中：
[0070] 所述映射关系建立模块201用于预先建立正向/反向检波电压与正向/反向标准 功率之间的映射关系。具体地说，所述映射关系建立模块201对来自信号源的已知信号进 行功率放大处理，得到功率放大信号，通过将所述功率放大信号进行耦合和衰减输出处理， 得到输出信号的正向标准功率，并通过对所述功率放大信号进行检波处理，得到相应的正 向检波电压，从而建立所述正向检波电压与所述正向标准功率的映射关系。所述映射关系 建立模块201确定所述输出信号中向信号源侧反射的部分信号的反向标准功率，并通过对 所述部分信号进行检波处理，得到相应的反向检波电压，从而建立所述反向检波电压与所 述反向标准功率的映射关系。
[0071] 所述检波电压检测模块202用于在通信设备发射信号期间，对通信设备的正向/ 反向检波电压进行检测。具体地说，所述检波电压检测模块202获取发射信号传输至天线 而耦合得到的正向模拟电压，并对所述正向模拟电压进行数模转换处理，得到正向检波电 压。所述检波电压检测模块202获取部分发射信号由天线反射回发射机而耦合得到的反向 模拟电压，并对所述反向模拟电压进行数模转换处理，得到反向检波电压。
[0072] 所述驻波功率确定模块203用于在预先建立的映射关系中，查找与所检测到的正 向/反向检波电压对应的正向/反向标准功率，若找到与所检测到的正向/反向检波电压 对应的正向/反向标准功率，则将所述正向/反向标准功率作为所述通信设备的正向/反 向驻波功率。由于映射关系中保存的数据是有限的，因此在自动测试过程中，如果所述驻波 功率确定模块203没有在映射关系中找到与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向/ 反向标准功率，则在所述映射关系中获取与所述正向/反向检波电压相邻的第一正向/反 向检波电压及对应的第一正向/反向标准功率、第二正向/反向检波电压及对应的第二正 向/反向标准功率，并利用所述第一正向/反向检波电压及对应的第一正向/反向标准功 率、第二正向/反向检波电压及对应的正向/反向第二标准功率，确定所述通信设备的正向 /反向驻波功率。具体地说，所述驻波功率确定模块203首先利用所述第一正向/反向检波 电压及对应的第一正向/反向标准功率，得到第一正向/反向阻抗，利用所述第二正向/反 向检波电压及对应的第二正向/反向标准功率，得到第二正向/反向阻抗；然后利用所述第 一正向/反向阻抗和第二正向/反向阻抗，得到正向/反向检波误差修正值；最后利用所述 第一正向/反向阻抗、正向/反向检波误差修正值，得到所述正向/反向检波电压对应的正 向/反向标准功率，并将所述正向/反向标准功率作为通信设备的正向/反向驻波功率。
[0073] 本发明中，在自动测试正向/反向驻波功率的基础上，所述驻波功率确定模块203 还可以用于利用检测到的通信设备的正向检波电压和反向检波电压，或者利用正向驻波功 率和反向驻波功率，确定通信设备的驻波比。
[0074] 本发明通过分析模拟式功率计，特别设计了耦合器（无接触定向耦合器），所述耦 合器兼顾高低频率响应，能够直接取得正反向模拟电压，通过加装液晶面板显示和微处理 器采集系统，优化测量参数，再对测量结果进行修正，提高测量精度，通过加装USB接口可 将测量数据传到上位机，对测量数据保存和相关处理。
[0075] 为保证ADC采集精度，防止供电波动对数据采集干扰，专门为ADC设计了一片高精 度的基准，双通道ADC在CPU控制下定时对正反向两个通道采集数据，微处理器读取数据后 分析判断采集的电压是否在合理的范围内，分时采集多个点（例如32点），排序分析，取中 间若干点（例如中间20点）求平均，作为实际电压值进行处理（双通道均如此），比较存储 的实际功率值（预先存储的功率值，通过标准功率计读取并存入EEPR0M中），取得修正参数 并与该电压值计算得到实际测量功率，将该功率值暂存RAM中，同时根据修正后正反电压 值计算出SWR送到LCD显示当前测量结果，如果上位机读取该值则通过USB接口将数据传 输到主机。
[0076] 本发明采用耦合器进行检波电压检测，并采用微控制器进行驻波功率和驻波比的 确定。
[0077] 下面结合图3至图14对本发明进行进一步说明。
[0078] 图3是本发明实施例提供的通信设备驻波功率自动测试第一原理图，如图3所示， 包括：耦合器1、微处理器单元2、液晶显示单元3,其中：
[0079] 所述耦合器1的信号输入端连接通信设备的发射机，信号输出端连接天线。
[0080] 所述微处理器单元2的检波电压输入端连接所述耦合器1的检波电压输出端，以 获取所述耦合器1检波得到的正向/反向模拟电压，然后对所述正向/反向模拟电压进行 模数转换，得到正向/反向检波电压，最后利用所述正向/反向检波电压和预存的映射关 系，得到正向/反向标准功率。进一步地，所述微处理器单元2还可以利用正向/反向检波 电压，确定驻波比，并通过液晶显示单元3进行显示。图4是图3所示微处理器单元的第一 结构示意图，如图4所示，所述微处理器单元2包括数据采集器和微处理器，其中：所述数据 采集器连接所述耦合器1的检波电压输出端，以获取所述耦合器1检波得到的正向/反向 模拟电压；所述微处理器的数据输入输出端连接所述数据采集器的输出端，其对正向/反 向模拟电压依次进行模数转换处理和映射关系查询处理，最终得到正向/反向标准功率， 并通过液晶显示单元3进行显示。图5是图3所示微处理器单元的第二结构示意图，如图5 所示，所述微处理器单元包括数据采集器、模数转换器和微处理器，其中：所述数据采集器 连接所述耦合器1的检波电压输出端，以获取所述耦合器1检波得到的正向/反向模拟电 压；所述模数转换器模拟数据输入端连接所述数据采集器的输出端，接入所述正向/反向 模拟电压，并将所述正向/反向模拟电压进行模数转换处理，得到正向/反向检波电压；所 述微处理器的数据输入输出端连接所述模数转换器的数字数据输出端，其通过查询预存的 映射关系，最终确定正向/反向检波电压对应的正向/反向标准功率，并通过液晶显示单元 3进行显示。
[0081] 所述液晶显示单元3的数据输入端连接所述微处理器单元2的数据显示输出端， 以便显示所述微处理器单元2得到的正向/反向标准功率。
[0082] 进一步地，假设SWR是驻波比，VI是正向电压，V2是反向电压，P1为VI对应的正 向标准功率，P2为V2对应的反向标准功率，此时，SWR可通过SWR= (V1+V2V(V1-V2)或 SWR = (Pl1/2+P21/2V(Pl1/2-P21/2)。
[0083] 图11是本发明实施例提供的微处理器单元电路图，本实施例采用微处理器作为 控制、显示、和采集处理单元，利用高精度ADC读取正向/反向检波电压，可在较宽的量程内 取得理想数据，所述微处理器是芯片PIC18F4523。图12是本发明实施例提供的液晶显示单 元电路图，本实施例采用大屏幕液晶显示，提高清晰度和可读性，加入背光控制，节省电池 功率。如图11和图12所示，数据采集器的连接器C0N3连接耦合器，输出端AD1+和AD1-连 接芯片PIC18F4523的引脚24和25,输出端AD2+和AD2-连接芯片PIC18F4523的引脚19 和20。LCD的数据输入端LCD_DB0-LCD_DB7连接所述芯片PIC18F4523的引脚38-41、2-5， 背光控制端LCD_BL连接所述芯片PIC18F4523的引脚11，片选端LCD_CS1和LCD_CS2分别 连接所述芯片PIC18F4523的引脚26和27。
[0084] 图6是本发明实施例提供的通信设备驻波功率自动测试第二原理图，与图3至图 5比较，增加了连接微处理器单元2的键盘4,具体地说，所述键盘4包括：连接微处理器的 第一输入端的开关机键、连接微处理器的第二输入端的正反功率显示切换按键、连接微处 理器的第三输入端的背光控制按键。
[0085] 系统在平时不工作时处于待机状态，全部期间处于低功耗状态，减少功率损耗。当 需要工作时按动开关机键打开，微处理器识别到该键后，启动液晶显示，运行采集处理程序 等工作，当再次识别到该按键时，关闭显示进入待机状态。开机后自动测量并显示正向通过 功率（即正向标准功率）及驻波比，如果按动正反功率显示切换按键则测量并显示反向功 率（即反向标准功率）及驻波比。
[0086] 在开机工作时，液晶背光不亮，如果环境光线变暗，看不清楚液晶显示内容，可以 按动背光控制按键启动液晶背光显示。
[0087] 为节省电池能量，规定5分钟内ADC采集分析没有功率通过则自动进入待机状态， 背光启动后5秒钟后自动关闭背光。
[0088] 图7是本发明实施例提供的通信设备驻波功率自动测试第三原理图，如图7所示， 与图6比较，为方便用户使用，系统特别设计了与计算机等设备通信的USB接口转换部分， 用户可以通过计算机对该系统进行程控操作，读取数据，并可以保存数据并用于分析。具体 地说，所述USB接口转换部分包括隔离器5、USB接口转换器6、USB接口座7,其中：所述隔 离器5的第一数据发送端和第一数据接收端分别连接所述微处理器单元2的数据接收端和 数据发送端。所述USB接口转换器6的数据接收端和数据发送端分别连接所述隔离器5的 第二数据发送端和第二数据接收端。所述USB接口座7连接所述USB接口转换器6的USB 数据收发端。
[0089] 图13是本发明实施例提供的USB接口转换部分电路图，所述隔离器是隔离芯片 ADuM1201，所述USB接口转换器是接口芯片PL2303,如图13所示，所述芯片ADuM1201的引 脚2和3分别连接芯片PIC18F4523的RXD引脚1和TXD引脚44,所述芯片ADuM1201的引 脚6和7分别连接芯片ADuM1201的RXD引脚5和TXD引脚1，所述芯片ADuM1201的数据收 发引脚15和16连接USB接口座。
[0090] 本实施例中，接口芯片由计算机供电，不消耗系统电池能量，达到省电目的，同时 也可防止电源干扰，为此在接口芯片和微控制器之间设置了隔离芯片。
[0091] 图8是本发明实施例提供的通信设备驻波功率自动测试第四原理图，如图8所示， 与图7比较，增加了电源部分，具体地说，所述电源部分包括：锂电池8、电源监控单元9和 稳压器10,其中：所述锂电池8是用来提供电能的7. 4V锂电池；所述电源监控单元9的输 入端连接所述锂电池8,第一输出端连接所述微处理器单元2 ;所述稳压器10的输入端连接 所述电源监控单元9的第二输出端，第一输出端连接所述微处理器单元2,第二输出端连接 所述隔离器5。
[0092] 本发明的锂电池采用7. 4V电压，通过M0S开关后接入5V稳压器，为CPU及液晶供 电，同时通过比较器对电池电压检测，当电池电压低于6. 5V时比较器输出低电平，关闭M0S 管，断开系统供电，达到保护锂电池的目的，同时通过另一比较器检测电池电压，当电压低 于7V时，比较器输出低电平，当CPU识别到该低电平后在液晶面板上显示低电量指示，供用 户识别。
[0093] 图14是本发明实施例提供的电源部分电路图，如图14所示，本实施例中，大容量 小体积的7.4V锂电池电压通过电源监控单元的开关管Q4后进入稳压器芯片ADP3330,为芯 片PIC18F4523等供电。
[0094] 进一步地，还可以设置硬件复位按键SW1，当测试仪出现异常时，通过硬件复位按 键SW1切断微控制器的供电电源。
[0095] 图9是本发明实施例提供的耦合器检波非线性曲线获得及标准功率标定测试原 理图，实现所述映射关系建立模块201的功能。
[0096] 耦合器1的耦合系数、频响、检波管的非线性是整个设备技术指标能否达到的关 键因素，本实施例中，各个器件按照图9所示原理图连接，其中，耦合器1正向输入接功率放 大器12,正向输出接衰减器13,检波输出接电压表16,按以下步骤操作，获得正向检波曲线 及标准功率和检波电压：
[0097] 1、首先打开信号源11，设定Odbm输出，70MHz正弦波信号输出；
[0098] 2、打开功率放大器12电源开关，设定输出功率10W ;
[0099] 3、运行计算机17上的测试软件，读取标准功率计14获得的功率值，即为正向标准 功率，形成关于"设置功率-正向标准功率-正向检波电压"的映射关系；
[0100] 4、改变功率放大器12的输出，分别设置不同功率输出，以共32点为例，取得32个 检波点的正向检波电压及对应的正向标准功率；
[0101] 5、改变耦合器1的连接，功率放大器12输出接耦合器1的反向端，重复以上步 骤，获得反向检波曲线及对应反向标准功率的反向检波电压，形成"设置功率-反向标准功 率-反向检波电压"的映射关系
[0102] 6、将步骤4和步骤5得到的32个检波点分别顺序连接，就是正向和反向检波曲 线，正向/反向检波曲线中每两点之间直线的斜率为修正比例，当测量所得电压在这两点 之间时，就用该比例计算出对应功率。
[0103] 例如对应VI = 2V(20W)，V2 = 2. 2V(28W)，如果当读取的电压为2. IV时对应的功 率又是多少？
[0104] 按照理论计算当VI = 2V时，对应功率20W，计算：P = U*U/Z，Z = 0. 2 ;
[0105] 而对应V2 = 2. 2V时，对应功率28W，计算Z = (λ 1728 ;
[0106] 由此可以看出检波的非线性问题，为此，将这两个标准点采集所得的功率值及对 于电压值存入控制器中，当读取的电压为2V时，对应显示的功率为20W，当读取的电压为 2. 2V时，对于显示的功率为28W，如果当读取的电压为2. IV时，按照以下修正方式即可计算 出当前通过的功率。
[0107] Z1 = (V1*V1)/P1 = 2*2/20 = 0· 2 ;
[0108] Z2 = (V2*V2)/P2 = 2. 2*2. 2/28 = 0· 1728 ;
[0109] K = (Zl-Z2)/Z2 = (0· 2-0. 1728)/0. 1728 = 0· 1574 ;(K 即为误差修正值）
[0110] 这两个标准点之间的任意点功率可以用这个公式计算
[0111] Px = Ux*Ux/Zl*(l+K);
[0112] 由上式计算 U = 2· IV 时，功率 P = 2· 1*2. 1/0. 2* (1+0. 1574) = 25. 5W ;
[0113] 验证对应的 U = 2. 2V 时，功率 P = 2· 2*2. 2/0. 2*(1+0· 1574) = 28W ;
[0114] 通过上述处理方法，只要取得标准功率点数足够多，就可以非常逼近实际检波曲 线.
[0115] 然而在实际处理当中，要考虑测试工作量以及CPU处理查表、计算数据的时间已 和存储空间，不可能测量存储过多的点，因此本实施例采用32个存储点，进行修正处理，完 全达到了误差要求。
[0116] 图10是本发明实施例提供的耦合器电路原理图，本发明采用无接触定向耦合器， 如图10所示，所述耦合器感知通过的正向和反射功率，并将正向和反射功率功率转换为对 应的正向和反向模拟电压，由微处理器经过ADC读取电压值VI (正向）和V2(反向），并查 表计算显示功率及驻波比大小，SWR = (V1+V2V(V1 - V2)。
[0117] 所述耦合器兼顾了频响和方向性，如图10所示，其原理分析如下：
[0118] 图中的"U2"即为入射电压（即正向模拟电压）Ui，"Ul"即为反射波的电压（即反 向模拟电压）Uf。
[0119] 当L1-1上有高频电流通过时，必然在高频变压器的次级线圈L1-2和L1-4上产生 一感应电动势e = j ωΜΙ，这个电动势e在高频变压器的次级线圈L1-2和L1-4中形成高频 电流，其大小与I成正比。即：i = β?(其中β为比例系数）。
[0120] 由于耦合器的结构是对称的，所以在次级线圈L1-3和L1-5中形成高频电流也等 于i。于是在电阻Rl，R2上产生的电压相等，S卩：U1 = U2 = iZ = β ΙΖ(1)，其中Ζ为高频 变器的次级回路的负载阻抗。
[0121] 通常传输线L1-1上各点的电压U和电流I都是相等的，并满足下列关系式：U = Ui+Uf，I = Ii+If (2)，同时传输线上各点的阻抗也都是一样的，并满足下面的关系式：ZC = Ui/Ii = Uf/If (3)，将式（2)、式（3)带人式（1)，得：
[0122] U1 =U2 = ZP (Ii-If) =Ζβ (Ui-Uf)/Zc = K(Ui-Uf) (4)，适当选择 L2-1 和 L2-2 的匝数比，使L2-2感应到L2-1上的电压为：U3 = KU = K(Ui+Uf) (5)，例如图10中L2-1 为1匝，L2-2为21匝。同理，由L3-2感应到L3-1上的电压为：U4 = KU = K(Ui+Uf) (6)， 将 U3 和 U1 相减，得到：Ua = U3-U1 = 2KUf (7)，将 U4 和 U2 相力口，得到：Ub = 2KUi (8)，把 Ua和Ub分别加到二极管D1和D2上，检波后输出的电压分别为："Lu_"和"Lu+"。从式 ⑵和式⑶中可以看到，独立的电压Uf和Ui被分离出来了，因此输出端的电压"Lu_"和 "Lu+"就分别代表了反射电压和入射电压。
[0123] 通过ADC分别对Lu-和Lu+采样，并与标准功率计当前的读数对比存入控制器中， 通过对大小不同功率测量形成一条检波功率曲线，按照两点间线性处理方式，即可根据ADC 的读值计算出通过的功率。
[0124] 驻波比计算方法：SWR = (Ui+Uf) AUi-Uf)。
[0125] 本发明采用大屏幕液晶显示，提高清晰度和可读性，加入背光控制，节省电池功 率。
[0126] 本发明采用微处理器作为控制、显示、和采集处理单元，利用高精度ADC读取检波 电压，可在较宽的量程内取得理想数据；
[0127] 本发明通过标准功率计对数据进行修正，并将修正数据存在微处理器中，直接显 示修正后的数据，同时显示功率和驻波比。
[0128] 本发明采用大容量体积小的锂电池供电，获取较长的测试时间。
[0129] 本发明采用芯片控制的充电器，精准控制充电电压和充电时间，提高充电效率，快 速充电，节省时间，并提高电池寿命。
[0130] 本发明解决了耦合器的制作及驻波功率测量的数字化问题，数据修正问题等，考 虑用户使用方便，便于携带和数据记录，通过加入USB接口实现了驻波比比功率的自动测 试。
[0131] 综上所述，本发明具有以下技术效果：
[0132] 1、本发明能够实现驻波功率的数字化自动测试；
[0133] 2、本发明能够大大提高测量精度，减小测量误差；
[0134] 3、本发明能够将采集的数据传输至具有USB接口的计算机等分析设备，以供用户 对数据进行分析处理。
[0135] 尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本【技术领域】技术人员 可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为 落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种通信设备驻波功率自动测试方法，其特征在于，包括： A) 预先建立正向/反向检波电压与正向/反向标准功率之间的映射关系； B) 在通信设备发射信号期间，对通信设备的正向/反向检波电压进行检测； C) 在预先建立的映射关系中，查找与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向/反 向标准功率； D) 若找到与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向/反向标准功率，则将所述正 向/反向标准功率作为所述通信设备的正向/反向驻波功率。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括： E) 若未找到与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向/反向标准功率，则在所述 映射关系中获取与所述正向/反向检波电压相邻的第一正向/反向检波电压及对应的第一 正向/反向标准功率、第二正向/反向检波电压及对应的第二正向/反向标准功率； F) 利用所述第一正向/反向检波电压及对应的第一正向/反向标准功率、第二正向/ 反向检波电压及对应的正向/反向第二标准功率，确定所述通信设备的正向/反向驻波功 率。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤F)包括： F1)利用所述第一正向/反向检波电压及对应的第一正向/反向标准功率，得到第一正 向/反向阻抗，利用所述第二正向/反向检波电压及对应的第二正向/反向标准功率，得到 第二正向/反向阻抗； F2)利用所述第一正向/反向阻抗和第二正向/反向阻抗，得到正向/反向检波误差修 正值； F3)利用所述第一正向/反向阻抗、正向/反向检波误差修正值，得到所述正向/反向 检波电压对应的正向/反向标准功率，并将所述正向/反向标准功率作为通信设备的正向 /反向驻波功率。
4. 根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤A)包括： A1)对来自信号源的已知信号进行功率放大处理，得到功率放大信号； A2)通过将所述功率放大信号进行耦合和衰减输出处理，得到输出信号的正向标准功 率，并通过对所述功率放大信号进行检波处理，得到相应的正向检波电压； A3)建立所述正向检波电压与所述正向标准功率的映射关系； A4)确定所述输出信号中向信号源侧反射的部分信号的反向标准功率； A5)通过对所述部分信号进行检波处理，得到相应的反向检波电压； A6)建立所述反向检波电压与所述反向标准功率的映射关系。
5. 根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤B)包括： B1)获取发射信号传输至天线而耦合得到的正向模拟电压，并对所述正向模拟电压进 行数模转换处理，得到正向检波电压； B2)获取部分发射信号由天线反射回发射机而耦合得到的反向模拟电压，并对所述反 向模拟电压进行数模转换处理，得到反向检波电压。
6. 根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，还包括： G) 利用检测到的通信设备的正向检波电压和反向检波电压，或者利用正向驻波功率和 反向驻波功率，确定通信设备的驻波比。
7. -种通信设备驻波功率自动测试装置，其特征在于，包括： 映射关系建立模块，用于预先建立正向/反向检波电压与正向/反向标准功率之间的 映射关系； 检波电压检测模块，用于在通信设备发射信号期间，对通信设备的正向/反向检波电 压进行检测； 驻波功率确定模块，用于在预先建立的映射关系中，查找与所检测到的正向/反向检 波电压对应的正向/反向标准功率，若找到与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向 /反向标准功率，则将所述正向/反向标准功率作为所述通信设备的正向/反向驻波功率。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述驻波功率确定模块还用于在未找到 与所检测到的正向/反向检波电压对应的正向/反向标准功率时，在所述映射关系中获取 与所述正向/反向检波电压相邻的第一正向/反向检波电压及对应的第一正向/反向标准 功率、第二正向/反向检波电压及对应的第二正向/反向标准功率，并利用所述第一正向/ 反向检波电压及对应的第一正向/反向标准功率、第二正向/反向检波电压及对应的正向 /反向第二标准功率，确定所述通信设备的正向/反向驻波功率。
9. 根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述映射关系建立模块用于对来自信 号源的已知信号进行功率放大处理，得到功率放大信号，通过将所述功率放大信号进行耦 合和衰减输出处理，得到输出信号的正向标准功率，并通过对所述功率放大信号进行检波 处理，得到相应的正向检波电压，从而建立所述正向检波电压与所述正向标准功率的映射 关系；确定所述输出信号中向信号源侧反射的部分信号的反向标准功率，并通过对所述部 分信号进行检波处理，得到相应的反向检波电压，从而建立所述反向检波电压与所述反向 标准功率的映射关系。
10. 根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述驻波功率确定模块还用于利用 检测到的通信设备的正向检波电压和反向检波电压，或者利用正向驻波功率和反向驻波功 率，确定通信设备的驻波比。
【文档编号】H04B17/00GK104158702SQ201410407907
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】吴成慧, 王震 申请人:北京惠通嘉业科技有限责任公司