专利名称：一种驻波功率监测计及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量各种通信网络系统的某一位置处功率、驻波情况的设备，具体的说是一种驻波功率监测计，此外本发明还提供了该设备的工作方法。
背景技术：
在通信设备工程安装过程中，当完成了网络安装以后，工程人员不用仪器测试便无法得知当前网络的安装质量情况。目前，国内外生产销售的驻波检测仪基本上均以精确的示波测量仪为主，但是其售价昂贵，一般为人民币8万元左右，且体积较大，携带很不方便，不利于工程现场检测。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足提供一种体积小、携带方便、工作可靠同时成本低廉的简易型驻波功率监测计。
本发明所述的一种驻波功率监测计，其特征在于它包括外壳、显示屏、按键、接头和外壳内部的电路控制板，所述显示屏和按键设置在外壳表面，电路控制板包括射频检波模块、单片机和显示模块，用于连接待测网络设备的接头与射频检波模块相连接入网络设备的射频信号，射频检波模块将射频信号转换为模拟电平信号再输入单片机，单片机通过对正向、反向检波出来的信号进行采样、转换、处理，获得输入功率和反射功率，从而计算出驻波比，并通过显示模块在显示屏上显示出驻波比的值，按键通过接口电路与单片机相连选择所需测量的网络。
此外，可以在外壳上装有模拟频率源选通开关，同时在电路控制板上装有由模拟频率源选通开关控制开启的模拟频率源模块。这样在无信号网络的情况下，首先通过菜单按键选择好当前需要测量的网络，接着选通模拟频率源开关，用模拟的频率源做信号源，后以同样的方法对系统的驻波的测量。
射频检波模块中包括双定向耦合器和对数检波管，通过双定向耦合器将输入信号和反射信号耦合，再由对数检波管进行检波，使射频信号转换为模拟电平信号再传到单片机。
模拟频率源模块通过锁相环来输出，它是由预分频系数，计数器分频比，晶振，分频器，可编程计数器，压控振荡器(vco)七部分组成，根据串口输出的指令，单片机开始控制分频器和可编程计数器的值，从而使锁相环输出相应的一组频率。
驻波功率监测计的工作过程是先通过设备两端的N型接头将设备接入系统中，接通供电电源，通过LCD显示屏幕上的提示进行网络选择，并获知测量的结果。
驻波功率监测计在有信号网络的情况下，首先通过菜单按键选择好当前需要测试的网络，通过接头将驻波功率计接入系统，通过耦合器将正向通过的信号耦合并检波，同时通过耦合器将反射回来的信号进行耦合并检波，单片机通过对正向、反向检波出来的信号进行采样、转换、处理，获得输入功率和反射功率，从而计算出驻波比，并在液晶显示屏上显示出驻波比的值。
在无信号网络的情况下，首先通过菜单按键选择好当前需要测量的网络，选通模拟频率源开关，用模拟的频率源做信号源，后以同样的方法对系统的驻波的测量。
上述驻波功率监测计的工作方法包括以下步骤1、通过双定向耦合器从微波传输系统中分别获取正向输出耦合信号和反向输出耦合信号；2、通过检波和模数转换电路将正向耦合信号和反向耦合信号分别转换为相应的两路数字信号；3、将步骤(2)获得的两路数字信号输出到中央处理器(CPU)；4、通过中央处理器(CPU)将所读取的数据与存储器(ROM)中保存的正向和反向耦合信号的采样数据进行比较处理，求出输入功率和回波损耗的值；5、通过输入功率和回波损耗值求出驻波比值；6、向传输管理单元(TMU)上报来自CPU的实时的输入功率和驻波情况；7、在显示屏上显示出测试的驻波比及输入功率。
本发明具有以下优点1.结构采用模块化，没有采用昂贵的示波器，所以价格低廉；2.具有模拟的频率源，可以在无信号网络的情况下工作；3.可以测试多种网络；4.使用简单、操作方便；5.测量频率范围广；6.具有3G频段测试。
驻波功率监测计使用操作方便、价格低廉，可以弥补目前市面上同类仪器仪表的许多不足，具有多种网络可供选择，所以适用于各种网络施工工程人员的使用，市场需求量大，一个工程队可以配备两个驻波功率监测计。特别是近几年，随着3G的网络建设其需求量会很大，应用前景广阔。
四
图1是本发明的外形图图2是电路控制板的组成模块图；图3是射频检波模块的原理图；图4是单片机供电部分电路图；图5是选通模拟频率源的电路图；图6是LCD菜单按键电路图；图7是单片机及LCD显示器电路图；图8是射频检波输出端电路；图9是在线编程电路；图10是串口命令模拟频率源串口电路；图11是模拟频率源模块原理图。
五具体实施例方式如图1、图2所示，本发明所述一种驻波功率监测计，它包括外壳1、显示屏2、按键3、接头4、模拟频率源选通开关5和外壳内部的电路控制板，显示屏2、按键3、接头4和模拟频率源选通开关5设置在外壳1上，电路控制板包括射频检波模块、模拟频率源模块、单片机和显示模块，用于连接待测网络设备的接头4与射频检波模块相连接入网络设备的射频信号，射频检波模块将射频信号转换为模拟电平信号再输入单片机，单片机通过对正向、反向检波出来的信号进行采样、转换、处理，获得输入功率和反射功率，从而计算出驻波比，并通过显示模块在显示屏2上显示出驻波比的值，按键3通过接口电路与单片机相连选择所需测量的网络；模拟频率源选通开关5则控制开启的模拟频率源模块。
图2是驻波功率监测计电路控制板的组成模块图图中a模拟频率源的信号输入b输入信号的功率c反射信号的功率d开启模拟频率源及选择频段e显示当前测出的输入功率和驻波比值驻波功率检测计的对外接头为N型接头，可以选配双阳接头。
驻波功率监测计的工作原理1、射频检波模块图3是射频检波模块的原理图，射频检波模块通过双定向耦合器将输入信号和反射信号耦合，再由对数检波管进行检波，使射频信号转换为模拟电平信号传到CPU进行模数转换及查表、计算工作，最终完成对输入功率和驻波检测。
2、单片机各部分详细的分析①供电部分电路及其原理如图4所示，利用电池给设备进行供电，设备中的模拟频率源和射频检波模块需要的供电电压为+12V，所以选用的电池电压为+14.8V，经过稳压芯片稳压为+12V以后，给模拟频率源和射频检波模块供电。
由于LCD显示器和单片机，以及各个芯片的供电电压为+3.3V，+5V，所以选用了两个稳压芯片，将其稳压在+5V，+3.3V。，图中的J1表示电池电源接入端；J2为给射频剑波模块供电端；J3为给模拟频率源供电端。U1、U2、U5为稳压芯片。分别稳在+12V，+3.3V，+5.0V。
②选通模拟频率源的电路及原理如图5所示，选通模拟频率源通过K7双端开关选通，不但选通了模拟频率源的供电，而且通过此键能同时选通单片机给模拟频率源输出指定频段的要求。
③LCD菜单按键电路及原理如图6所示，此四个按键分别为菜单式选择按键，用于人机交互，用来选择所需要测量的网络，这四个按键分别为“确定”、“返回”、“向上”、“向下”我们可以根据滚定的菜单来确定我们最后需要的网络。
④单片机、LCD显示器电路及原理如图7所示，此模块即为单片机和LCD显示模块，U4为单片机、L1为液晶显示器。单片机用来进行核心的数据处理、转换并在LCD显示器上将处理完的结果显示出来。单片机还起到给模拟频率源发送选择频段的命令。LCD显示器显示的内容有网络选择菜单，测试的功率结果和驻波值。
⑤射频检波输出端电路及其原理如图8，此模块为射频检波模块检波出来的信号的接入端，单片机通过J4将检波管检波到的信号接入单片机内部的AD转换器，进行AD装换。
⑥在线编程电路及其原理如图9，此模块是用来进行在线编程的硬件设计，用串口ISP功能进行编程。可以在线进行程序修改。
⑦串口命令模拟频率源串口电路及其原理如图110，此模块是用来进行与模拟频率源进行频段选定命令输出，J5为与模拟频率源串口连接处。
U3为信号保护器件。防止带电插拔，烧坏器件。
3、模拟频率源部分工作原理如图11，驻波功率监测计的模拟频率源是通过锁相环来输出，它是由预分频系数，计数器分频比，晶振，分频器，可编程计数器，VCO七部分组成。根据窜口输出的指令，单片机1开始控制分频器和可编程计数器的值，从而使锁相环输出相应的一组频率。
锁相环满足必须满足以下公式fr/R＝fv /Nfr为晶振输出频率，R为分频器的分频比，fv为整个锁相环输出频率，N为预分频的分频比。在电路中，R和N由单片机来控制，当满足这个公式时鉴相器输出一个电压，经环路滤波器滤波，传输给VCO，VCO是压控振荡器，由不同的电压输出不同的频率，最后由它来输出我们所需要的信号。
本实施例的工作方法包括以下步骤1、首先通过射频检波模块中的双定向耦合器从微波传输系统中分别获取正向输出耦合信号和反向输出耦合信号；2、通过检波和模数转换电路将正向耦合信号和反向耦合信号分别转换为相应的两路数字信号；3、将上述步骤获得的两路数字信号输出到中央处理器(CPU)中；4、通过中央处理器(CPU)将所读取的数据与可擦可编程存储器(EEPROM)中保存的正向和反向耦合信号的采样数据进行比较处理，求出输入功率和回波损耗的值；5、通过输入功率和回波损耗值求出驻波比值；6、向传输管理单元(TMU)上报来自CPU的实时的输入功率和驻波情况；7、在显示屏上显示出测试的驻波比及输入功率。
综上所述，本发明可以实现以下功能1、测量有信号网络的系统各部分的驻波及系统输出功率情况；2、测量无信号网络的系统各部分的驻波及系统模拟输出功率情况3、液晶屏上显示测试的驻波比4、液晶屏上显示测试的输入功率(即前端网络的输出功率)5、菜单式LCD人机交互进行测量网络的选择6、具有多种可测量通信网络GSM、CDMA、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、PHS，对于上下行分开的网络，测试驻波主要以下行为主，时分的网络，驻波测试主要以下行时隙为主。
7、通过双定向耦合器从微波传输系统中分别获取正向反向输出耦合信号和反正输出耦合信号；8、通过CPU将所读取的数据与可擦可编程存储器(EEPROM)中保存的正向和反向耦合信号的采样数据进行比较处理，求出输入功率和回波损耗的值；9、通过输入功率和回波损耗值求出驻波比值；10、向传输管理单元(TMU)上报来自CPU的实时的输入功率和驻波情况。
11、在液晶屏上显示测试的驻波比液晶屏上显示测试的输入功率(即前端网络的输出功率)；12、菜单式LCD人机交互进行测量网络的选择；13、具有模拟频率源，使用锁相环技术，并可通过设置锁相环参数，输出不同频率的连续信号。
权利要求
1.一种驻波功率监测计，其特征在于它包括外壳(1)、显示屏(2)、按键(3)、接头(4)和外壳内部的电路控制板，所述显示屏(2)、按键(3)和接头(4)设置在外壳(1)上，电路控制板包括射频检波模块、单片机和显示模块，用于连接待测网络设备的接头(4)与射频检波模块相连接入网络设备的射频信号，射频检波模块将射频信号转换为模拟电平信号再输入单片机，单片机通过对正向、反向检波出来的信号进行采样、转换、处理，获得输入功率和反射功率，从而计算出驻波比，并通过显示模块在显示屏(2)上显示出驻波比的值和输入功率的值，按键(3)通过接口电路与单片机相连选择所需测量的网络。
2.根据权利要求1所述驻波功率监测计，其特征在于在外壳(1)上装有模拟频率源选通开关(5)，在电路控制板上装有由模拟频率源选通开关(5)控制开启的模拟频率源模块。
3.根据权利要求1或2所述驻波功率监测计，其特征在于射频检波模块中包括双定向耦合器和对数检波管，通过双定向耦合器将输入信号和反射信号耦合，再由对数检波管进行检波，使射频信号转换为模拟电平信号再传到单片机。
4.根据权利要求2所述驻波功率监测计，其特征在于模拟频率源模块通过锁相环来输出，它是由预分频系数，计数器分频比，晶振，分频器，可编程计数器，压控振荡器(vco)七部分组成，根据串口输出的指令，单片机开始控制分频器和可编程计数器的值，从而使锁相环输出相应的一组频率。
5.权利要求1所述驻波功率监测计的工作方法，其特征在于包括以下步骤1、通过双定向耦合器从微波传输系统中分别获取正向输出耦合信号和反向输出耦合信号；2、通过检波和模数转换电路将正向耦合信号和反向耦合信号分别转换为相应的两路数字信号；3、将步骤(2)获得的两路数字信号输出到中央处理器(CPU)；4、通过中央处理器(CPU)将所读取的数据与存储器(ROM)中保存的正向和反向耦合信号的采样数据进行比较处理，求出输入功率和回波损耗的值；5、通过输入功率和回波损耗值求出驻波比值；6、向传输管理单元(TMU)上报来自CPU的实时的输入功率和驻波情况；7、在显示屏上显示出测试的驻波比及输入功率。
全文摘要
本发明公开了一种可以应用于多种网络的驻波功率监测计及其工作方法。它的显示屏、按键和接头设置在外壳上，电路控制板包括射频检波模块、单片机和显示模块，用于连接待测网络设备的接头与射频检波模块相连，接入网络的射频信号，射频检波模块将射频信号转换为模拟电平信号再输入单片机，单片机通过对正向、反向检波出来的信号进行采样、转换、处理，获得输入功率和反射功率，从而计算出驻波比，并通过显示模块在显示屏上显示出驻波比的值和输入功率值。其可以应用于不同系统和不同环境，且驻波比检测精度较高。利用菜单式LCD进行人机交互来选择测量的网络，内部带有模拟频率源，可通过切换确定是否选通模拟频率源来进行无网络的系统驻波测量。
文档编号H04L12/26GK101082643SQ200710025049
公开日2007年12月5日 申请日期2007年7月9日 优先权日2007年7月9日
发明者魏婷婷, 郑姗姗, 徐川 申请人:南京广顺网络通信设备有限公司