一种功率监测的装置的制作方法

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种功率监测的装置。

背景技术：

移动通信的室内信号分布系统用于实现移动通信信号的覆盖，室内信号分布系统的天线将基站的信号均匀地分布在室内的各个角落，从而保证室内区域拥有信号覆盖。

传统的室内信号分布系统如图1所示，基站的射频输出端口连接射频馈线和功分器，最终接上室分天线，实现室内区域移动通信信号的功率发射和接收。

而在实际的室内信号分布系统工程维护过程中，一旦室内信号分布系统安装完成之后，如果出现工作异常，由于室分天线的数量众多，工程维护人员很难定位。并且，室分天线遍布建筑物的每一处电井、天花板、墙壁、走道中，安装非常的隐蔽，因此对每个室分天线进行检测的难度是极大的。并且，对室分天线的功率检测还受环境温度的影响，在不同温度条件下，检测到的室分天线功率偏差较大，从而导致室分天线功率检测的误差较大。

技术实现要素：

本实用新型提供一种功率监测的装置，用以解决现有技术中存在不能便捷的远程监测天线功率的问题，提高天线功率监测的精确性。

本实用新型提供了一种功率监测的装置，当天线通过功分器与基站连接时，该装置安装在所述功分器和所述天线之间，该装置包括：第一射频接头、第二射频接头、第一负载、第二负载、处理模块、第一检波二极管和第二检波二极管，其中：

所述第一射频接头的一端与所述功分器连接，另一端通过第一微带线与所述第二射频接头的一端连接，所述第二射频接头的另一端与所述天线连接；

第一检波二极管的正极通过第二微带线与所述第一负载连接，所述第一检波二极管的负极与所述处理模块的第一ADC引脚连接，第二检波二极管的正极通过第三微带线与第二负载连接，其负极与所述处理模块的第二ADC引脚连接，所述第一微带线和所述第二微带线形成第一耦合结构，所述第一微带线和所述第三微带线形成第二耦合结构；

进入第一射频接头的第一射频信号通过第一耦合结构、第一检波二极管输入所述处理模块，进入第二射频接头的第二射频信号通过第二耦合结构到达第二检波二极管输入所述处理模块；

所述处理模块用于对所述第一射频信号和所述第二射频信号进行处理，得到所述天线的驻波比。

可选的，所述处理模块为NB-IoT模块或LoRa模块。

可选的，所述处理模块为NB-IoT模块，该装置还包括NB-IoT天线：

所述NB-IoT模块通过所述NB-IoT天线将所述驻波比发送到用户终端设备，使得用户终端设备通过所述驻波比实时确定所述天线的工作情况；其中，所述驻波比表征所述天线的工作情况。

可选的，所述处理模块为LoRa模块，该装置还包括LoRa天线：

所述LoRa模块通过所述LoRa天线将所述驻波比发送到用户终端设备，使得用户终端设备通过所述驻波比实时确定所述天线的工作情况；其中，所述驻波比表征所述天线的工作情况。

可选的，所述第一射频接头和所述第二射频接头为N型射频接头。

可选的，所述第一射频接头和所述第二射频接头为除N型射频接头以外的其它类型，该装置还包括：

第一转换接头，所述第一转换接头的一端与所述第一射频接头连接，另一端与所述功分器连接；

第二转换接头，所述第二转换接头的一端与所述第二射频接头连接，另一端与所述天线连接。

可选的，所述处理模块还用于：在不同功率值下，采样所述第一检波二极管和所述第二检波二极管的电压值，并计算平均值；在不同温度下，计算所述平均值与温度的比值，并计算所述比值的平均值；通过所述比值的平均值和所述处理模块接收的电压计算所述第一检波二极管和所述第二检波二极管的修正电压值；通过所述修正电压值计算得到修正的驻波比。

可选的，所述第一检波二极管和所述第二检波二极管为无源检波二极管。

可选的，所述处理模块的供电电源为纽扣电池。

可选的，所述第一负载和所述第二负载为50欧姆电阻负载。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型中的功率检测装置，通过射频接头与天线、功分器连接，其内部的处理模块对输入的射频信号进行处理得到天线对应的驻波比，再通过基站将驻波比发送到用户终端设备，用户可以实时监测天线的功率。一旦室内信号分布系统出现故障，通过本实用新型的功率监测装置，可以快速确定出现故障的地方，及时对故障的地方进行维修。另外，本实用新型中功率监测装置的处理模块还采用了温度补偿算法，这有效解决了不同温度条件下的功率读取误差较大的问题，提高了功率监测的精度。

附图说明

图1为传统的室内信号分布系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种功率监测的装置结构示意图；

图3为处理模块为NB-IoT模块的情况下本实用新型实施例中提供的一种功率监测的装置结构示意图；

图4为处理模块为LoRa模块的情况下本实用新型实施例中提供的一种功率监测的装置结构示意图；

图5为增加转换接头的情况下本实用新型实施例中提供的一种功率监测的装置结构示意图；

图6为本实用新型实施例中不同温度下的电压变化数据和斜率。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中功率监测的装置进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图2所示，本实用新型实施例提供一种功率监测的装置，当天线通过功分器与基站连接时，该装置安装在所述功分器200和所述天线201之间，该装置包括：第一射频接头202、第二射频接头203、第一负载204、第二负载205、处理模块206、第一检波二极管207和第二检波二极管208，其中：

所述第一射频接头202的一端与所述功分器200连接，另一端通过第一微带线209与所述第二射频接头203的一端连接，所述第二射频接头203的另一端与所述天线201连接；

第一检波二极管207的正极通过第二微带线210与所述第一负载204连接，所述第一检波二极管207的负极与所述处理模块206的第一ADC引脚连接，第二检波二极管208的正极通过第三微带线与第二负载205连接，其负极与所述处理模块206的第二ADC引脚连接，所述第一微带线209和所述第二微带线210形成第一耦合结构，所述第一微带线209和所述第三微带线211形成第二耦合结构；

其中，由于现有通信网络中，所用负载通常为50欧姆电阻负载，所以本实用新型实施例中负载优选为50欧姆电阻负载，即：

可选的，所述第一负载和所述第二负载为50欧姆电阻负载。

进入第一射频接头202的第一射频信号通过第一耦合结构、第一检波二极管207输入所述处理模块206，进入第二射频接头203的第二射频信号通过第二耦合结构到达第二检波二极管208输入所述处理模块206；

所述处理模块206用于对所述第一射频信号和所述第二射频信号进行处理，得到所述天线201的驻波比。

具体的，当基站有射频信号通过射频馈线、功分器之后，进入到射频接头202，经过微带线209，检波二极管207对射频信号进行检波之后，输出一个对应射频信号的模拟电压值，然后该模拟电压值进入到处理模块206，其中，处理模块206具体可以是NB-IoT模块(Narrow Band Internet of Things，基于蜂窝的窄带物联网)或LoRa模块。

如图3所示，以处理模块为NB-IoT模块为例，经过微带线309、检波二极管307后得到的模拟电压值V1通过NB-IoT模块306的ADC1引脚输入NB-IoT模块306的ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)模块将模拟电压值V1转换为数字信号。NB-IoT模块306对该数字信号进行计算，得到进入到该功率监测装置的射频功率，大小为P1。

天线的射频信号通过射频接头303进入到检波二极管308，输出一个对应射频信号的模拟电压值V2，该模拟电压值V2通过NB-IoT模块306的ADC2引脚输入到NB-IoT模块306的ADC模块将模拟电压V2转换为数字信号，NB-IoT模块306对该数字信号进行计算，得到进入到该功率监测装置的射频功率，大小为P2。

NB-IoT模块306在得到P1和P2之后，按照以下公式计算出出天线端口的驻波比：

反射系数计算公式：K＝P1/P2；

天线端口的驻波比计算公式：VSWR＝(1+K)/(1-K)。

具体的，用户可根据需求自行设定第一耦合结构和第二耦合结构的耦合功率，比如，设定第一耦合结构和第二耦合结构分别耦合比第一微带线209传输的信号小20dB的信号进入第一检波二极管207和第二检波二极管208。由于耦合度为20dB，因此在室内分布系统中增加本实用新型实施例后不会对第一微带线209传输的信号产生较大的衰减。

值得说明的是，第一负载204和第二负载205的作用是吸收耦合微带线的隔离度功率，也就是说第一负载204和第二负载205是为了防止耦合的功率反射，影响输入第一检波二极管207和第二检波二极管208的信号，造成驻波比的计算误差。

值得说明的是，本实用新型对第一检波二极管和第二检波二极管的具体类型不作限制。并且，本实用新型中还可以有一个壳体，第一检波二极管、第二检波二极管、第一负载、第二负载和处理模块容置于该壳体中。

进一步，如图3所示，当处理模块为NB-IoT模块306，该装置还包括NB-IoT天线313：

所述NB-IoT模块306通过所述NB-IoT天线313将所述驻波比发送到用户终端设备，使得用户终端设备通过所述驻波比实时确定所述天线的工作情况；其中，所述驻波比表征所述天线的工作情况。

具体的，用户终端设备可以是手机、pad等移动通信设备，但本实用新型不对用户终端设备的类型作限制。并且，用户终端设备接收到的信息除了驻波比，还可以有装置的编码信息、温度信息、功率信息等。

例如，所述NB-IoT模块306将输出功率P1、驻波比VSWR、NB-IoT模块306的编号信息、装置温度信息通过F-OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)调制方式调制到NB-IoT信号上，最终通过NB-IoT天线313发射到装置外。装置外的NB-IoT基站将收到NB-IoT信号，并返回到运营商的移动通信网络中，工程维护人员通过手机等设备可以远程接入到运营商的移动通信网络，从而远程掌握每个天线口的输出功率值和驻波比情况。当工程维护人员发现某个编号信息对应的装置输出功率值P1低于正常的输出功率，工程维护人员便可查看对应的基站是否工作正常。进一步，如果天线的驻波比出现很差的情况，例如驻波比大于等于设定阈值的情况，那么工程维护人员就可以有针对性地找到该天线进行问题的排查。

值得说明的是，上述所说的设定阈值可以设置为数值3，但本实用新型并不限制该设定阈值的设置，用户可以根据需求自行设定。同时，如图3所示的装置，将驻波比发送到用户终端的基站不需要用户单独建立，可以直接使用运营商建好的基站。

另一方面，如图4所示，所述处理模块为LoRa模块406，该装置还包括LoRa天线413：

所述LoRa模块406通过所述LoRa天线413将所述驻波比发送到用户终端设备，使得用户终端设备通过所述驻波比实时确定所述天线的工作情况；其中，所述驻波比表征所述天线的工作情况。

值得说明的是，处理模块为LoRa模块时，将驻波比发送到用户终端设备的基站需要用户单独建立，不能直接使用运营商建好的基站。

进一步，由于N型射频接头的接口大小与射频馈线的大小相匹配，可以直接安装使用，实现信号的传输。所以，所述第一射频接头和所述第二射频接头优选为N型射频接头。

当然在实际的使用环境中，所述第一射频接头502和所述第二射频接头503也可以是除N型射频接头以外的其它类型，值得说明的是，除N型射频接头以外的其它射频接头，其大小与射频馈线的大小不匹配，因此，需要增加一个转换接头，该转换接头的大小与射频馈线的大小相匹配。增加转换接头后，就可以通过转换接头将该装置与功分器和天线连接。采用除N型射频接头以外的其它类型的射频接头时，该装置具体结构如图5所示，还包括：

第一转换接头512，所述第一转换接头512的一端与所述第一射频接头502连接，另一端与所述功分器500连接；

第二转换接头513，所述第二转换接头513的一端与所述第二射频接头503连接，另一端与所述天线501连接。

进一步，为了解决该装置因环境温度的差异而导致的检测不准确的问题，需要通过对信号对应的电压值进行温度补偿的算法，所以，优选的，所述处理模块还用于：在不同功率值下，采样所述第一检波二极管和所述第二检波二极管的电压值，并计算平均值；在不同温度下，计算所述平均值与温度的比值，并计算所述比值的平均值；通过所述比值的平均值计算所述第一检波二极管和所述第二检波二极管的修正电压值；通过所述修正电压值计算得到修正的驻波比。

具体的，首先，在不同功率值下，对第一检波二极管和所述第二检波二极管的电压值进行大数据采样，例如，可以采集200个数据，然后对每个功率下的电压值求平均值，得到了图6所示的数据。再在不同温度下，计算得到电压平均值与温度的比值，即得到了电压在高温区间和低温区间的斜率，通过对高温区间和低温区间的斜率进行求平均数，得到高温区间和低温区间的平均斜率分别为0.000131V/℃和0.000823V/℃

假设处理模块读取的电压值为V，此时的温度为T。首先判断T属于-40℃～25℃还是25℃～60℃的区间。如果正好为25℃，默认归到-40℃～25℃区间。假设在-40℃～25℃的这个区间，则根据V0+(25-T)*0.000823＝V，计算出25℃温度条件下的V0，再通过图6所示的表格，查询得到其处于V3和V4之间，对于功率P3和P4之间，通过均分法，最终计算此时的输入功率＝P3+(V0-V3)*1dB/(V4-V3)。

例如，处理模块读取的电压值为0.3V，此时的温度为45℃，则判断其处于高温区间25℃～60℃，根据V＝V0+(25-T)*0.000131＝0.3V-(25℃-45℃)*0.000131V/℃＝0.29738V，通过查询图6的B列，得到其处于0dBm和1dBm的输入功率之间，通过均分法，最终计算得到此时的输入功率P5＝0dBm+(0.29738V-0.2765V)*1dBm/(0.3174V-0.2765V)＝0.51dBm。

值得说明的是，上述温度补偿算法，可以使该功率监测装置在不同温度范围内实现精确地检测。

进一步，所述第一检波二极管和所述第二检波二极管为无源检波二极管。

值得说明的是，本实用新型实施例中，无源二极管的类型可以为HSMS2850，但本实用新型对无源检波二极管的具体类型不作限制。

因为无源检波二极管无需单独供电，不会消耗能量，功率监测装置的整体功耗较低，所以，优选的，所述处理模块的供电电源为纽扣电池。

值得说明的是，纽扣电池体积小，非常有利于功率监测装置的小型化。并且，本实用新型实施例中，纽扣电池的型号可以为CR2477，但本实用新型对所用纽扣电池的具体型号不作限制。

本实用新型中的功率检测装置，通过射频接头与天线、功分器连接，其内部的处理模块对输入的射频信号进行处理得到天线对应的驻波比，再通过基站将驻波比发送到用户终端设备，用户可以实时监测天线的功率。一旦室内信号分布系统出现故障，通过本实用新型的功率监测装置，可以快速确定出现故障的地方，及时对故障的地方进行维修。并且，本实用新型中功率监测装置的处理模块还采用了温度补偿算法，这有效解决了不同温度条件下的功率读取误差较大的问题，提高了功率监测的精度

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。