专利名称：信号相位差测量方法、装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及信号测量技术领域，特别涉及一种信号相位差测量方法、装置
和系统。
背景技术：
在测试、通信、控制等技术领域，经常需要测量同一网络中的多个信号之间的相位信息。 在现有的测量过程中，为了获取几个信号之间的相位差，通常采用多个采样通道 同时对各个信号进行采样的方法，包括如下的步骤首先对各个采样通道进行校准测试，即 计算并存储各个信号采样通道的传输特性，以在最终测量结果中消除不同通道传输特性的 影响，主要是获取幅频、相频等参数；然后多个采样通道同时对各个信号进行采集，并对采 集到的信号进行放大、滤波等预处理，再进行AD转换；最后经过由信息处理模块提取每个 信号的相位，经过处理即可获得各个信号之间的相位差，该步骤中应该按照不同信道的传 输特性对测量结果进行校准。 发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术至少存在以下技术问题在上述的 测量过程中，需要为每一个信号设置专门的采样通道，即有多少个信号就需要多少个采样 通道，这样无疑会增加硬件密度，容易引起通道耦合导致系统性能下降，同时使得硬件成本 较高，并且不同的采样通道具有不同的放大、滤波电路，由于器件差异性，每个信号采样通 道也具有不同的传输特性，尤其是相位特性具有较大的差异，在采集过程中通常需要先采 集各通道的传输特性，并需要对测量结果进行校准。综上所述，现有技术中由于采用对多个 信号采用多个采样通道的方法，增加了硬件密度，并使测量流程复杂。
发明内容
本发明实施例提供了一种信号相位差测量方法、装置和系统，以实现在对多个信 号的相位差进行测量时减少装置的硬件密度，简化测量流程。 为实现上述目的，本发明实施例的一个方面提供了一种信号相位差测量方法，包 括 —个采样通道对两个以上的信号进行采样，并获取采样到的信号的幅度信息； 根据所述信号的幅度信息计算出信号之间的相位差信息。 本发明实施例的另一个方面还提供了一种信号相位差测量装置，包括 采样模块，所述采样模块包括至少一个用于对两个以上的信号进行采样的采样通
道； 幅度信息获取模块，用于获取采样到的信号的幅度信息； 计算模块，用于根据所述信号的幅度信息计算出信号之间的相位差信息。 本发明实施例的再一个方面还提供了一种信号相位差测量系统，包括 传输网络，所述传输网络承载有两个以上的待测量信号；
信号相位差测量装置，所述信号相位差测量装置包括 采样模块，所述采样模块包括至少一个用于对两个以上的信号进行采样的采样通 道； 幅度信息获取模块，用于获取采样到的信号的幅度信息； 计算模块，用于根据所述信号的幅度信息计算出信号之间的相位差信息。 本发明实施例提供的信号相位差测量方法、装置和系统，通过一条采样通道对多
个信号进行采样，获取各个信号的幅度信号，根据幅度信息计算得出各个信号的相位关系，
能够减少采样通道数目，降低相位差测量装置的硬件密度，简化测量流程。
图1为本发明信号相位差;
图2为本发明信号相位差; 图3为本发明信号相位差; 图4为本发明信号相位差;
t方法实施例的流程示意图； t装置一个实施例的结构示意图； t装置另一个实施例的结构示意图； t系统实施例的结构示意图； 图5为本发明一个具体实施例中传输网络结构示意图； 图6为本发明具体实施例中信号相位差测量装置的结构示意图； 图7为本发明具体实施例的矢量关系图。
具体实施例方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明实施例提供的信号相位差测量的方法，适于在需要测量同一网络的多个信 号的幅度和相位差的系统中应用。图1为本发明信号相位差测量方法实施例的流程示意 图，如图1所示，测量的流程包括如下步骤 步骤101、一个采样通道依次对两个以上的信号进行采样；
步骤102、获取采样到的信号的幅度信息； 步骤103、根据所述信号的幅度信息计算出信号之间的相位差信息。 本实施例中，在对网络中的多个信号的相位进行测量时，可以选择使用一个采样
通道依次对其中的若干个信号进行采样，则对于使用不同通道同时采样的信号，可以通过
直接提取各个信号的相位信息进行计算获取其相位差，而对于同一个采样通道不同时刻采
样的信号，可以先获取其幅度信息，然后再根据其幅度信息计算出各个信号之间的相位差
信息。在使用同一个采样通道对两个以上的信号采样时，就可以减少采样通道的数量，从而
能够降低硬件密度，减少一部分对采样通道进行特性采集、对信号进行校准的步骤。 在上述的实施例中，在一个采样通道对两个以上的信号进行采样，可以是通过接
入控制单元将需要采样的各个信号分时接入到上述的一个采样通道，依次对每一个接入信
号进行采样，获取接入信号的幅度信息。另外在对每一个接入信号进行采样后还可以包括
对信号进行放大和滤波的预处理步骤。另外，也可以根据实际情况的需要灵活设置采样通
道，例如只包括一个采样通道，对所有的信号进行采样，或设置两个采样通道，分别对其中
的部分信号进行采样。 对于同一个采样通道采集到的信号，获取其幅度信息的方式是首先对采样到的信
5号进行AD转换，然后从AD转换后的信号中获取信号的幅度信息。 在获得信号的幅度信息后，可以根据信号的幅度信息建立各个信号对应矢量的矢 量关系图；再对上述矢量关系图进行解析获得各个信号之间的相位差信息。其中对矢量 关系图进行解析获得各个信号之间的相位差信息具体是利用余弦定理计算出矢量关系图 中各个信号对应的矢量之间的夹角，该夹角的值即为相邻两个矢量对应的信号之间的相位差。 上述实施例中，利用一个采用通道依次采集多个信号并保存其幅度信息，根据各 个信号的幅度信息建立一个矢量关系图，通过运用余弦定理计算出矢量之间的夹角，即可 得出各个信号之间的相位差。上述的信号相位差测量的方法，对多个信号只使用一个采样 通道采样，能够减少测量装置的硬件密度，简化相位差测量流程，使用一个采样通道采样不 会发生通道耦合，能够提高系统性能。 图2为本发明信号相位差测量装置一个实施例的结构示意图，如图2所示，测量装 置包括采样模块1、幅度信息获取模块2和计算模块3，其中采样模块1包括至少一个用于 对两个以上的信号进行采样的采样通道，即采样模块可以包括多个采样通道，也可以只包 括一个采样通道依次对所有信号进行采样，对于不同采样通道同时采集的信号，可以直接 提取各个信号的相位信息进行计算获取其相位差，而对于同一采样通道不同时刻采集的信 号，就需要通过幅度信息获取模块2获取信号的幅度信息；然后由计算模块3根据信号的幅 度信息计算出信号之间的相位差信息。 上述的实施例中，通过一个采样通道对多个信号进行了采样，减少了采样通道的 数量，降低了装置的硬件密度，同时对于一个通道采集的信号，也不需要再对其进行校准， 能够简化相位差测量的流程。 图3为本发明信号相位差测量装置另一个实施例的结构示意图，如图3所示，本实 施例中的测量装置包括采样模块1、幅度信息获取模块2和计算模块3，其中采样模块1包 括接入控制单元11、信号采样单元12、预处理单元13和AD转换单元14，其中用于接入控制 单元11将需要测量的信号分时接入到所述一个采样信道；信号采样单元12依次对每一个 接入信号进行采样；预处理单元13对采样到的信号进行放大、滤波预处理，AD转换单元14 用于对采样到的信号进行AD转换；该采样模块可以包括多个采样通道，其中至少包括一个 采样通道能够对多个信号进行采样，也可以使用一个采样通道依次对所有信号进行采样， 对于不同采样通道同时采集的信号，可以直接提取各个信号的相位信息进行计算获取其相 位差，而对于同一采样通道不同时刻采集的信号，就需要通过幅度信息获取模块2获取信 号的幅度信息；幅度信息获取模块2从AD转换后的信号中获取信号的幅度信息；计算模块 3分为矢量关系图建立单元31和解析单元32，矢量关系图建立单元31根据幅度信息获取 模块2获取的信号的幅度信息建立各个信号对应矢量的矢量关系图；解析单元32对各个信 号对应矢量的矢量关系图进行解析获得各个信号之间的相位差信息。 本实施例中，利用一个采用通道依次采集多个信号并保存其幅度信息，根据各个 信号的幅度信息建立一个矢量关系图，通过运用余弦定理计算出矢量之间的夹角，即可得 出各个信号之间的相位差。上述的信号相位差测量的方法，对多个信号只使用一个采样通 道采样，能够减少测量装置的硬件密度，简化相位差测量流程，使用一个采样通道采样不会 发生通道耦合，能够提高系统性能。
图4为本发明信号相位差测量系统实施例的结构示意图，如图4所示，信号相位差 测量的系统包括传输网络5和信号相位差测量装置6，其中传输网络5承载有两个以上的 待测量信号；信号相位差测量装置6可以分为采样模块61、幅度信息获取模块62和计算 模块63，采样模块61包括至少一个用于对两个以上的信号进行采样的采样通道；幅度信息 获取模块62用于获取采样到的信号的幅度信息；计算模块63用于根据所述信号的幅度信 息计算出信号之间的相位差信息。 本实施例中，通过一个采样通道对多个信号进行采集，能够减少信号相位差测量 的装置中采样通道的数量，从而减少装置的硬件密度，并可省去在同一采样通道中采样的 信号的校准流程，从而达到较少操作流程的效果。本实施例中的传输网络为处于稳态运行 中的时不变网络。 上述实施例中的采样模块可以分为接入控制单元、信号采样单元、预处理单元和 AD转换单元，其中接入控制单元，用于将需要测量的信号分时接入到同一个采样信道；信 号采样单元依次对每一个接入信号进行采样；预处理单元对采样到的信号进行放大、滤波 预处理；AD转换单元对采样到的信号进行AD转换；幅度信息获取模块从AD转换后的信号 中获取采样到的信号的幅度信息。计算模块由矢量关系图建立单元和解析单元组成，其中 矢量关系图建立单元根据各个信号的幅度信息建立各个信号对应矢量的矢量关系图；解析 单元对各个信号对应矢量的矢量关系图进行解析获得各个信号之间的相位差信息。
在上述的方法、装置和系统的实施例中，都通过一个采用信道对多个信号进行采 样，并通过计算得到了上述信号之间的相位差信息。以下通过一个具体的实施例来说明。
图5为本发明一个具体实施例中传输网络结构示意图，如图5所示，本实施例为双 端口网络阻抗矩阵测试模型，DUT为被测量的网络或设备，在DUT的a、b两个端口上连接两 段带电阻&、&的线路，在c侧设置稳态激励源d侧开路设置，在&的两侧取信号v。、^，在 R2的两侧取信号vb、 Vd，则端口 a和c之间的阻抗用Zu表示，端口 b与c之间的阻抗用Z21 表示，其中Zn = R^v乂(v。-vJ ， Z21 = R^Vb/(v。-v》。要获取复数形式的Zn，除需要测试va 与(v。-va)的幅度之外，还需要测试同一时刻L与(v。_va)的相位差；为获取复数形式的Z^ 除需要测试Vb与(v。_va)的幅度之外，还需要测试同一时刻Vb与(v。_va)的相位差。如背景 技术中所述的现有技术中在测量L与(v。_va)的相位差时通常是设置两个采样通道，分别 测量va、 (v。_va)，或测量v。、 va，然后再通过信号相减来获取(v。_va)。 本发明实施例提供了利用一条采样通道对多个信号进行采样获取其相位差的方 法，图6为本发明具体实施例中信号相位差测量装置的结构示意图，如图6所示，装置包括 信号采样模块21、预处理模块22、 AD转换模块23和信号处理模块24，信号采样模块21包 括三个采样端口，可分别实现对L、 v。和(v。_va)的测量，也可以只采集信号Va、 v。，利用两 个信号相减得到(v。_va)，信号采样模块21在不同对信号进行采样后，将信号发送到预处理 模块22，由预处理模块22进行放大、滤波等处理，然后再由AD转换模块23对信号进行AD 转换，并将转换后的结果发送到信号处理模块24，信号处理模块24获取各个信号的幅度信 息，并根据该幅度信息计算各个信号之间的相位差。 利用信号的幅度信息计算各个信号的相位差的具体步骤包括，被测网络可以被认 为由RC等元件组成，如图7所示，图7为本发明具体实施例的矢量关系图，三个矢量分别表
示信号Va、VJP (V。-V》，对这三个矢量仍使用Va、V。禾P (Vc_Va)表示，矢量(Vc_Va)为矢量Va和矢量v。的差，矢量的大小等于各个信号的幅度值。图中a为矢量^和v。的夹角，13为
矢量v。和(v。_va)的夹角，a+P为矢量^和(v。_va)之间的夹角，也等于信号^和(v。_va)
之间的相位差。如图由余弦定理可以计算出 cos a = (| vc 12+| va |2—| vc—va |2) / (2* | vc | * | va |) cosP = (I vc_va|2+| vc|2_| va|2)/(2*| vc_va|*| vc|) 根据a禾P |3的角度范围，可以计算出sin a和sin|3 。并可进一步得出
sin ( a + P ) = sin a *cos P +cos a *sin P
cos ( a + P ) = cos a化os P -sin a化in P 其中a +|3为信号va和(V。-va)之间的相位差，由此可以计算出Zn参数为
Z,,=《*, 1 。1 , * (cos(a + ;8) + " sin(ct + / ))
In I 对于Z21的测试，信号之间的相位差也可以通过上述的方法计算得出。 在上述的具体实施例中，由一个采样通道完成了对信号的多个信号采集，对采集
到的信号只需保留其幅度信息，然后通过建立各个信号对应矢量的矢量关系图，求解矢量
之间的角度便可得出信号的相位差。该技术方案中减少了信号采样通道数，降低了装置的
硬件密度，能够避免通道耦合而导致的系统性能降低，并且消除了不同采样通道的传输特
性不同引起的误差，可以省去测试校准的环节，简化了信号相位差测量的流程。 最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，
尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依
然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修
改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
一种信号相位差测量方法，其特征在于，包括一个采样通道对两个以上的信号进行采样，并获取采样到的信号的幅度信息；根据所述信号的幅度信息计算出信号之间的相位差信息。
2. 根据权利要求1所述的信号相位差测量方法，其特征在于，所述一个采样通道对两 个以上的信号进行采样，并获取采样到的信号的幅度信息包括将需要采样的各个信号分时接入到所述一个采样通道，依次对每一个接入信号进行采 样，获取所述接入信号的幅度信息。
3. 根据权利要求2所述的信号相位差测量方法，其特征在于，所述依次对每一个接入 信号进行采样之后还包括对采样到的信号进行放大、滤波预处理。
4. 根据权利要求2所述的信号相位差测量方法，其特征在于，所述获取接入信号的幅 度信息包括对采样到的信号进行AD转换，从AD转换后的信号中获取所述采样到的信号的幅度信息。
5. 根据权利要求l-4任一所述的信号相位差测量方法，其特征在于，所述根据信号的幅度信息计算出信号之间的相位差信息包括根据所述信号的幅度信息建立各个信号对应矢量的矢量关系图； 对所述各个信号对应矢量的矢量关系图进行解析获得各个信号之间的相位差信息。
6. 根据权利要求5所述的信号相位差测量方法，其特征在于，所述对各个信号对应矢量的矢量关系图进行解析获得信号之间的相位差信息包括利用余弦定理计算出矢量关系图中各个信号对应的矢量之间的夹角，所述夹角的值即 为相邻两个矢量对应的信号之间的相位差。
7. —种信号相位差测量装置，其特征在于，包括采样模块，所述采样模块包括至少一个用于对两个以上的信号进行采样的采样通道； 幅度信息获取模块，用于获取采样到的信号的幅度信息； 计算模块，用于根据所述信号的幅度信息计算出信号之间的相位差信息。
8. 根据权利要求7所述的信号相位差测量装置，其特征在于，所述采样模块包括 接入控制单元，用于将需要测量的信号分时接入到一个采样信道； 信号采样单元，用于依次对每一个接入信号进行采样； 预处理单元，用于对采样到的信号进行放大、滤波预处理。
9. 根据权利要求8所述的信号相位差测量装置，其特征在于，所述采样模块还包括 AD转换单元，用于对采样到的信号进行AD转换；所述幅度信息获取模块从AD转换后的信号中获取采样到的信号的幅度信息。
10. 根据权利要求7、8或9所述的信号相位差测量装置，其特征在于，所述计算模块包括矢量关系图建立单元，用于根据所述信号的幅度信息建立各个信号对应矢量的矢量关 系图；解析单元，用于对所述各个信号对应矢量的矢量关系图进行解析获得各个信号之间的 相位差信息。
11. 一种信号相位差测量系统，其特征在于，包括 传输网络，所述传输网络承载有两个以上的待测量信号； 信号相位差测量装置，所述信号相位差测量装置包括采样模块，所述采样模块包括至少一个用于对两个以上的信号进行采样的采样通道； 幅度信息获取模块，用于获取采样到的信号的幅度信息； 计算模块，用于根据所述信号的幅度信息计算出信号之间的相位差信息。
12. 根据权利要求11所述的信号相位差测量系统，其特征在于，所述传输网络为稳态 网络。
13. 根据权利要求11或12所述的信号相位差测量系统，其特征在于，所述采样模块包括接入控制单元，用于将需要测量的信号分时接入到同一个采样信道； 信号采样单元，用于信号进行采样；预处理单元，用于对采样到的信号进行放大、滤波预处理。
14. 根据权利要求13所述的信号相位差测量系统，其特征在于，所述采样模块还包括 AD转换单元，用于对采样到的信号进行AD转换；所述幅度信息获取模块从AD转换后的信号中获取采样到的信号的幅度信息。
15. 根据权利要求11或12所述的信号相位差测量系统，其特征在于，所述计算模块包括矢量关系图建立单元，用于根据所述信号的幅度信息建立各个信号对应矢量的矢量关 系图；解析单元，用于对所述各个信号对应矢量的矢量关系图进行解析获得各个信号之间的 相位差信息。
全文摘要
本发明实施例提供了一种信号相位差测量方法、装置和系统，其中测量方法包括一个采样通道对两个以上的信号进行采样，并获取采样到的信号的幅度信息；根据信号的幅度信息计算出信号之间的相位差信息。测量装置包括采样模块，包括至少一个用于对两个以上的信号进行采样的采样通道；幅度信息获取模块，用于获取采样到的信号的幅度信息；计算模块，用于根据信号的幅度信息计算出信号之间的相位差信息。本发明实施例还提供一种信号相位差测量系统，包括传输网络和信号相位差测量装置。本发明实施例提供的信号相位差测量的方法、装置和系统利用一个采样通道对多个信号进行采样，能够降低装置的硬件密度，简化测量流程。
文档编号G01R25/00GK101726664SQ20081017124
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者任雄伟, 冯恩波, 唐利, 孙大伟, 田玉周 申请人:华为技术有限公司