近场幅相数据提取电路及近场幅相数据提取方法与流程

本发明涉及天线检测，具体而言，本发明涉及一种近场幅相数据提取电路及近场幅相数据提取方法。

背景技术：

1、电磁场的近场离散扫描数据可以无失真地重构电磁场，从而能够应用在以下场景：1）相控阵天线的口面诊断以及异常单元的检出；2）分析高速集成电路的辐射场，从而检出局部的异常辐射（异常辐射意味着阻抗不匹配），从而为电路高速性能的改进提供佐证数据；3）定位电路或系统的电磁干扰源，为emc整改提供参考信息；4）实现人体组织对电磁波吸收率的评定，即sar测试。

2、近场电场采样是测量手机等电子设备电磁辐射（sar）的主要方法，该测量方法通过电场探头天线逐点测量电子设备的辐射电场强度，再进一步地计算人体组织对电磁波能量的吸收，从而获得人体组织对电磁场能量的吸收。电磁场的近场测试采用辐射特性已知的探头天线对待测电磁场进行扫描（主动扫描或被动的阵列接收），采样得到辐射场的幅相响应，再通过近远场变化算法得到口径场合特别吸收率的计算结果。

3、为了获得一定空间内的三维电磁场分布，需要对空间电磁场进行平面采样，要么采用伺服机构携带单个采样探头实现机械扫描，逐个位置移动实现数据采样，要么采用平面探头阵列将空间电磁场的平面采样数据批量读回。伺服扫描采样方法耗时较大，平面探头阵列采样耗时相对较少。一般而言，伺服机构运动采样的测试时间长达数十个小时，而阵列采样时间可缩短至数分钟。

4、基于阵列采样的sar测试系统专利详见：system for measuring anelectromagnetic field(ep2519828b1)以及measuring an electromagnetic field（ep2610628a1），这两个测试系统对于电磁场的幅相采样是基于遍历形式的逐一比较方式进行的，对于n个天线单元的天线来说，射频开关的切换和数据采集动作需要进行n次，因此总的时间消耗为nτ，其中τ为单步（开关切换和数据采集）所需时间，对于天线单元数量较大的情况来说，系统切换和采样的时间消耗仍相当大，假设τ=1ms，n=400，则完成一次全阵的数据采样耗时400ms耗时较长。

5、以上遍历式的采样方式中，阵列天线的幅相数据提取需要固定某一个较大幅值的信号作为参考，然后遍历其他探头，实现各个探头的幅度和相位的提取。这种遍历过程需要大量的上位机数据分发及大量的开关切换动作，导致测试速度存在瓶颈。

技术实现思路

1、本发明的目的旨在提供一种可大大减小采样时间的近场幅相数据提取电路及其实施的近场幅相数据提取方法。

2、为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

3、第一方面，提供了一种近场幅相数据提取电路，用于提取含多列天线单元的天线阵列的幅相数据，包括均具有输入端和输出端的列内比较电路和列间比较电路；所述列内比较电路包括多个组内检测单元和组间比较单元，所述组间比较单元与所述多个组内检测单元均连接；所述组内检测单元用于可切换地将同组的多个天线单元与组内的参考天线单元连接，以用于获取各天线单元与参考天线单元之间的相对相位，其中，所述组内的参考天线单元为在组内提供参考信号的天线单元，所述相对相位为各天线单元与参考天线单元之间的相位差；所述组间比较单元用于连接于各组的参考天线单元，以用于获得列内各组的相位修正向量，所述相位修正向量为列内各组参考天线单元与对应一列最后一组的参考天线单元之间的相位差；所述列间比较电路用于连接于各列的列参考天线单元，用于获得列间相位检测向量及列间相位修正向量，所述列间相位检测向量为各列的列参考天线单元与阵列参考天线单元之间的相位差，所述列间相位修正向量为各参考列的列参考天线单元与阵列参考天线单元的相位差，所述列参考天线单元为一列天线单元中最后一个天线单元，所述阵列参考天线单元为整个阵列最后一个天线单元。

4、在其中一种实施方式中，所述组内检测单元包括第一射频开关、第二射频开关和具有幅相检测及对比功能的第一幅相检测器；所述第一射频开关具有多个输入端和一个输出端，第一射频开关的多个输入端用于与组内非提供参考信号的天线单元一一对应连接，第一射频开关的所述输出端连接于第一幅相检测器的输入端；所述第二射频开关具有一个输入端和两个输出端，第二射频开关的输入端用于连接组内参考天线单元，第二射频开关其中一个输出端连接于第一幅相检测器，另一个输出端连接于组间比较单元；所述第一幅相检测器用于输出组内各天线单元的相对相位。

5、在其中一种实施方式中，所述组间比较单元包括第三射频开关和具有幅相检测及对比功能的第二幅相检测器；所述第三射频开关具有多个输入端和一个输出端，第三射频开关的输入端与各组的第二射频开关的另一个输出端一一对应连接；所述第二幅相检测器具有两个输入端和一个输出端，第三射频开关的输出端与第二幅相检测器的一个输入端相接，第二幅相检测器的另一个输入端与列参考天线单元连接，第二幅相检测器的输出端用于输出各组的相位修正向量。

6、在其中一种实施方式中，所述列间比较电路包括第四射频开关、第五射频开关、第六射频开关、第三幅相检测器和第四幅相检测器，所述第三幅相检测器和第四幅相检测器均具有两个输入端和一个输出端且均具有幅相检测及对比功能；所述第四射频开关具有多个输入端和一个输出端，第四射频开关的所述多个输入端用于与多列的列参考天线单元一一对应连接，其输出端连接于第三幅相检测器的一个输入端；所述第五射频开关具有一个输入端和两个输出端，第五射频开关的输入端用于连接参考列的列参考天线单元，其中一个输出端连接于第三幅相检测器的一个输入端，另外一个输出端连接于第六射频开关；所述第六射频开关具有多个输入端和一个输出端，第六射频开关的多个输入端与第五射频开关的输出端一一对应连接，其输出端连接于第四幅相检测器的一个输入端；第四幅相检测器另一个输入端用于连接到阵列参考天线单元，其输出端用于输出列间相位修正向量。

7、在其中一种实施方式中，所述第一射频开关、第三射频开关、第四射频开关和第六射频管均为单刀四掷开关；第二射频开关和第五射频开关均为单刀双掷开关。

8、第二方面，提供一种近场幅相数据提取方法，由上述近场幅相数据提取电路实施，包括以下步骤：将每列天线单元分为多组天线单元，每组天线单元包括多个天线单元；切换组内各天线单元与组内参考天线单元连接，获取各天线单元相对组内参考天线单元的相位差；切换不同组的参考天线单元与列内参考天线单元连接，获取各组天线单元的相位修正向值；通过列间比较电路获得列间相位检测向量及列间相位修正向量；根据阵列参考天线单元的相位、组内各相位差、列内相位修正向量、列间相位检测向量及列间相位修正向量，获得全阵列的绝对相位。

9、本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的近场幅相数据提取电路包括电性连接的列内比较电路和列间比较电路，列内比较电路进一步细分为组内检测单元和组间比较单元，在对阵列天线进行幅相数据提取时，通过建立组间相位差和列间相位差，联同组内的各单元相对相位，获得全阵列的绝对相位。通过对阵列天线进行分列、分组，不同组天线同步检测幅相数据，大大提高了幅相数据的提取速度，提高生产效益。