專利名稱：一種多天線射頻信號駐波檢測的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于移動通信領域，特別是涉及寬帶多天線射頻信號駐波檢測。
背景技術：
現(xiàn)在人們對移動通訊系統(tǒng)的需求日益增大，為了保護無線設備，人們需要檢測無線設備天線口駐波(SWR)。
目前駐波檢測實現(xiàn)的方式主要有2種方式。中頻檢波和基帶檢測。中頻檢波如圖1所示，駐波檢測實現(xiàn)的整體過程為從雙定向耦合器耦合過來的前反向信號經(jīng)過電子開關的切換，送到混頻器下變頻到中頻，經(jīng)過中頻放大濾波將接收的射頻信號濾波、放大，然后通過檢波器再送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最后送到DSP(Digital Signal Processing)進行處理。得到前向功率或反向功率，通過駐波換算公式得到天線端口駐波。該方法和裝置的缺點就是電路復雜、動態(tài)范圍小、集成度不高及精度不是很理想，多天線駐波檢測需要多個相同的射頻電路。
如圖2所示，駐波檢測在中頻基帶檢測單元實現(xiàn)的具體過程為前反向耦合信號經(jīng)過開關切換到混頻下變頻得到IF中頻信號，中頻放大和濾波后，通過ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器變換，最后由DSP數(shù)字信號處理器進行處理，得到的數(shù)字I/Q信號進行平方運算，然后得到天線端口駐波。因為DSP需要計算從AD過來的大量數(shù)據(jù)，這種方法和裝置的缺點就是運算復雜，硬件資源消耗比較大，多天線檢測駐波需要多個相同的電路，致使硬件成本過高。
對于多天線駐波檢測來說，用圖1、圖2的方法和裝置來進行駐波檢測就非常復雜，必須用多個RF鏈路才能區(qū)分出每載波信號，這樣代價太高，而且圖1的方法精度不是很高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題之一是提供一種多天線射頻信號駐波檢測的裝置，用以實現(xiàn)多天線駐波檢測，這種裝置只需要一個相同的電路就可對多天線駐波進行檢測，電路結(jié)構簡單，成本低。
本發(fā)明包括雙定向耦合器、電子開關、混頻器、中頻放大器、濾波器、模數(shù)變換器ADC和接收信號處理器RSP，它們之間順序信號連接，其特征在于，還包括中心處理器，所述的電子開關是射頻電子開關陣列，中心處理器信號控制連接射頻電子開關陣列。本發(fā)明可以通過中心處理器控制開關陣列的切換。通過計算中頻功率來間接得到前反向射頻功率，然后得到駐波。通過通道校準來保證駐波檢測的精度。
本發(fā)明所要解決的技術問題之二是提供一種多天線射頻信號駐波檢測的方法，用以實現(xiàn)多天線駐波檢測，這種方法只需要一個相同的電路就可對多天線駐波進行檢測，電路結(jié)構簡單，成本低。
本發(fā)明所述的方法包括以下步驟A、多天線射頻信號經(jīng)射頻電子開關陣列到混頻器中，射頻電子開關陣列由預設在中心處理器的程序控制開關；B、信號在混頻器中進行下變頻轉(zhuǎn)換成中頻信號；C、中頻信號再經(jīng)中頻放大、濾波、到模數(shù)變換器中進行模數(shù)變換成數(shù)字信號；D、數(shù)字信號到接收信號處理器RSP，由RSP對這些數(shù)字信號進行數(shù)字解調(diào)、抽取、濾波，計算得前向功率和反向功率，然后得到天線端口駐波。RSP是專用接收信號處理器，與通用DSP相比具有速度快，復雜度低的優(yōu)點。
上述的具體控制射頻電子開關的設計思路可以采用如下方法如說明書附圖4，當天線需要計算天線1的駐波時，需要知道前向1與反向1的功率，讀取前向1時，射頻電子開關SPDT1，SPDT7，SPDT9，SPDT11通道導通，讀取反向1時，射頻電子開關SPDT4，SPDT8，SPDT10，SPDT11通道導通。當然，實際使用中，射頻電子開關的控制并不僅限于此種方法。
上述的步驟還包括一個頻率掃描校準步驟，在射頻信號進入混頻器后，以某一頻點檢測功率值為參考，對射頻信號進行頻率掃描，在一定步長、一定頻率范圍內(nèi)記下檢測與參考值之差，然后存在FLASH里面，在步驟D中，當RSP計算前項功率和反向功率時，將這個差值補償進去，提高計算精度。這個參考值是用戶根據(jù)自己的使用情況預先設定的。
上述的步驟中還包括一個溫度掃描檢測步驟，對單板的溫度進行掃描，以室溫下單板穩(wěn)定工作后單板的檢測值為基準，把溫度與檢測差值的對應數(shù)據(jù)存在FLASH里面，在步驟D中，當RSP計算前項功率和反向功率時，將這個差值補償進去，提高計算精度。這個檢測差值是掃描的溫度值與基準值的差值。對單板溫度的檢測可以在上述的A、B、C、D中任何一個步驟中進行。
由于本發(fā)明采用射頻開關陣列和軟件無線電技術來實現(xiàn)多天線駐波檢測，射頻電子開關陣列實現(xiàn)多天線前反向耦合信號的選擇，接收數(shù)字信號處理器RSP(Receive SignalProcessing)來實現(xiàn)功率的檢測。裝置減小了射頻鏈路、結(jié)構簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)等，方法容易實現(xiàn)，減小了多天線駐波檢測成本，提高了效益，可以滿足競爭激烈的市場需求。
圖1是采用中頻檢波方式實現(xiàn)天線駐波檢測結(jié)構框圖。
圖2是在基帶處實現(xiàn)天線駐波檢測結(jié)構框圖。
圖3是本發(fā)明所述采用射頻電子開關陣列和軟件無線電的多天線駐波檢測結(jié)構框圖。
圖4是射頻電子開關的結(jié)構框圖。
圖5是本發(fā)明采用軟件無線電的具體結(jié)構圖。
具體實施例方式
鑒于目前的器件水平，我們可以采用射頻開關陣列來控制多天線的選擇，采用軟件無線電的形式來實現(xiàn)前反向功率的檢測，然后得到每個天線端口的駐波，這樣可以節(jié)省成本和提高系統(tǒng)性能。軟件無線電主要由射頻前端、A/D-D/A轉(zhuǎn)換器，通用和專用數(shù)字信號處理器以及各種軟件組成，本技術領域的普通技術人員根據(jù)實際設計中射頻開關陣列的開關控制不需創(chuàng)造性勞動就能設計出這些控制軟件。本發(fā)明采用專用數(shù)字信號處理器RSP，RSP是接收信號處理器，包括數(shù)字下變頻器和專用DSP，從A/D傳來的數(shù)字信號，經(jīng)過數(shù)字下變頻器降速處理后，再把數(shù)據(jù)送到DSP進行處理，RSP與DSP相比具有處理速度快，復雜度低的優(yōu)點.圖3是本發(fā)明所述采用軟件無線電的多載波接收信號強度指示結(jié)構框圖。圖4是作為本發(fā)明射頻電子開關陣列具體結(jié)構圖。
下面用現(xiàn)有器件具體構造多天線駐波檢測使用電子開關的方法和裝置。以Node B3載波接收信號強度指示實現(xiàn)為例來說明本發(fā)明的方法和裝置的可行性。其中，圖3中的射頻電子開關選擇二選一開關；混頻器采用AD8343；中頻放大器采用SGA-4586；中頻濾波器采用B3608；模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和RSP采用AD6654，AD6654包含ADC和RSP功能。射頻電子開關陣列共檢測6個天線口駐波，開關由中心處理器控制，對12個開關進行輪詢切換。
對于采用數(shù)字中頻結(jié)構來實現(xiàn)3載波接收機系統(tǒng)來說，確定IF頻率與采樣頻率很關鍵，根據(jù)奈奎斯特采樣準則，可以得知IF頻率與采樣頻率的關系為fIF=(2n+1)4fs·]]>通過組合干擾分析計算，得到中頻頻率fIF選擇為160MHz，采樣速率fs為92.88MHz。
為了檢測天線端口駐波，需要得到前向功率和反向功率。
P0＝G+P(1)其中G是射頻通道總的增益。P0表示待檢信號的實際功率，P為AD端輸入信號的功率。
即可得到天線駐波
VSWR＝{1+(P反/P入)0.5}/{1-(P反/P入)0.5}(2)系統(tǒng)要求天線駐波檢測精度在±1dB內(nèi)，那么要求前反向檢測精度為±0.5dB。由于射頻通道內(nèi)模擬器件的影響，工作環(huán)境溫度為-5℃～55℃。在不同的頻率下模擬器件的頻響是不同的，檢測的值就存在差異，為了克服這缺點，提高上報精度，本發(fā)明裝置采用頻率掃描校準，以200kHz為步長，在60MHz范圍內(nèi)記下檢測與參考值之差，然后存在FLASH里面。在溫度變化范圍內(nèi)，通道模擬器件的增益變化較大，致使前反向功率檢測存在很大誤差，即駐波檢測誤差變大。為了減小溫度變化對其精度的影響，也需要對溫度進行掃描，步長選擇1℃，以室溫下單板穩(wěn)定工作后單板的檢測值為基準，把溫度與檢測差值的對應數(shù)據(jù)存在FLASH里面，每次上報用戶的值就需要把這個頻響和溫度變化對應的差值補償進去，這樣可以提高駐波絕對精度。當溫度在-5℃～55℃間變化時，由于前反向射頻器件的不同，前反向功率隨溫度變化，最大可能到2dB，如不加溫度補償，駐波檢測精度達不到±1dB要求。因此在前反向分別加溫度補償，由公式(2)得到駐波，保證檢測精度。同樣頻率范圍較大時，由于射頻器件頻響原因，信號源發(fā)同樣功率，在不同頻率點時檢測的功率也不一樣，為保證精度，要作頻率掃描。
這種檢測方法同時也可以用來檢測多天線的發(fā)射功率，即可當作多個功率計使用，節(jié)省了成本。這種檢測方法相比中頻檢波方法節(jié)省了5條射頻鏈路，體積減小，射頻通道一致性升高，成本降低。相比基帶駐波檢測方法節(jié)省了2條射頻電路，復雜度降低。
本發(fā)明提出的在駐波檢測中使用電子開關陣列的檢測方法，與其它檢測方法不同就是通過開關陣列切換射頻通道，駐波的檢測采取軟件無線電方法實現(xiàn)，裝置減小了射頻鏈路、結(jié)構簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)等，方法容易實現(xiàn)，減小了多天線駐波檢測成本，提高了效益，可以滿足競爭激烈的市場需求。
權利要求
1.一種多天線射頻信號駐波檢測的裝置，包括雙定向耦合器、電子開關、混頻器、中頻放大器、濾波器、模數(shù)變換器ADC和接收信號處理器RSP，其特征在于，還包括中心處理器，所述的電子開關是射頻電子開關陣列，中心處理器信號控制連接射頻電子開關陣列。
2.一種多天線射頻信號駐波檢測的方法，包括以下步驟A、多天線射頻信號經(jīng)射頻電子開關陣列到混頻器中，射頻電子開關陣列由預設在中心處理器的程序控制開關控制；B、信號在混頻器中進行下變頻轉(zhuǎn)換成中頻信號；C、中頻信號再經(jīng)中頻放大、濾波、到模數(shù)變換器中進行模數(shù)變換成數(shù)字信號；D、數(shù)字信號到接收信號處理器RSP，由RSP對這些數(shù)字信號進行數(shù)字解調(diào)、抽取、濾波，計算得前向功率和反向功率，然后得到天線端口駐波。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于上述的步驟還包括一個頻率掃描校準步驟，在射頻信號進入混頻器后，以某一頻點檢測功率值為參考，對射頻信號進行頻率掃描，在一定步長、一定頻率范圍內(nèi)記下檢測與參考值之差，然后存在FLASH里面，在步驟D中，當RSP計算前項功率和反向功率時，將這個差值補償進去。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于上述的步驟中還包括一個溫度掃描檢測步驟，對單板的溫度進行掃描，以室溫下單板穩(wěn)定工作后單板的檢測值為基準，把溫度與檢測差值的對應數(shù)據(jù)存在FLASH里面，在步驟D中，當RSP計算前項功率和反向功率時，將這個差值補償進去。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多天線射頻信號駐波檢測的裝置及方法，本發(fā)明包括雙定向耦合器、電子開關、混頻器、中頻放大器、濾波器、模數(shù)變換器ADC和接收信號處理器RSP，它們之間順序信號連接，其特征在于，還包括中心處理器，所述的電子開關是射頻電子開關陣列，中心處理器信號控制連接射頻電子開關陣列。本發(fā)明的所述的方法只需要一個相同的電路就可對多天線駐波進行檢測。由于本發(fā)明采用射頻開關陣列和軟件無線電技術來實現(xiàn)多天線駐波檢測，射頻電子開關陣列實現(xiàn)多天線前反向耦合信號的選擇，接收數(shù)字信號處理器RSP來實現(xiàn)功率的檢測。裝置減小了射頻鏈路、結(jié)構簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)等，方法容易實現(xiàn)，減小了多天線駐波檢測成本，提高了效益。
文檔編號H04Q7/34GK1963545SQ200510101309
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月8日 優(yōu)先權日2005年11月8日
發(fā)明者瞿兆斌, 馬興望 申請人:中興通訊股份有限公司