專利名稱：一種駐波功率監(jiān)測計及其工作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量各種通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的某一位置處功率、駐波情況的設備，具體的說是一種駐波功率監(jiān)測計，此外本發(fā)明還提供了該設備的工作方法。
背景技術：
在通信設備工程安裝過程中，當完成了網(wǎng)絡安裝以后，工程人員不用儀器測試便無法得知當前網(wǎng)絡的安裝質量情況。目前，國內外生產銷售的駐波檢測儀基本上均以精確的示波測量儀為主，但是其售價昂貴，一般為人民幣8萬元左右，且體積較大，攜帶很不方便，不利于工程現(xiàn)場檢測。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足提供一種體積小、攜帶方便、工作可靠同時成本低廉的簡易型駐波功率監(jiān)測計。
本發(fā)明所述的一種駐波功率監(jiān)測計，其特征在于它包括外殼、顯示屏、按鍵、接頭和外殼內部的電路控制板，所述顯示屏和按鍵設置在外殼表面，電路控制板包括射頻檢波模塊、單片機和顯示模塊，用于連接待測網(wǎng)絡設備的接頭與射頻檢波模塊相連接入網(wǎng)絡設備的射頻信號，射頻檢波模塊將射頻信號轉換為模擬電平信號再輸入單片機，單片機通過對正向、反向檢波出來的信號進行采樣、轉換、處理，獲得輸入功率和反射功率，從而計算出駐波比，并通過顯示模塊在顯示屏上顯示出駐波比的值，按鍵通過接口電路與單片機相連選擇所需測量的網(wǎng)絡。
此外，可以在外殼上裝有模擬頻率源選通開關，同時在電路控制板上裝有由模擬頻率源選通開關控制開啟的模擬頻率源模塊。這樣在無信號網(wǎng)絡的情況下，首先通過菜單按鍵選擇好當前需要測量的網(wǎng)絡，接著選通模擬頻率源開關，用模擬的頻率源做信號源，后以同樣的方法對系統(tǒng)的駐波的測量。
射頻檢波模塊中包括雙定向耦合器和對數(shù)檢波管，通過雙定向耦合器將輸入信號和反射信號耦合，再由對數(shù)檢波管進行檢波，使射頻信號轉換為模擬電平信號再傳到單片機。
模擬頻率源模塊通過鎖相環(huán)來輸出，它是由預分頻系數(shù)，計數(shù)器分頻比，晶振，分頻器，可編程計數(shù)器，壓控振蕩器(vco)七部分組成，根據(jù)串口輸出的指令，單片機開始控制分頻器和可編程計數(shù)器的值，從而使鎖相環(huán)輸出相應的一組頻率。
駐波功率監(jiān)測計的工作過程是先通過設備兩端的N型接頭將設備接入系統(tǒng)中，接通供電電源，通過LCD顯示屏幕上的提示進行網(wǎng)絡選擇，并獲知測量的結果。
駐波功率監(jiān)測計在有信號網(wǎng)絡的情況下，首先通過菜單按鍵選擇好當前需要測試的網(wǎng)絡，通過接頭將駐波功率計接入系統(tǒng)，通過耦合器將正向通過的信號耦合并檢波，同時通過耦合器將反射回來的信號進行耦合并檢波，單片機通過對正向、反向檢波出來的信號進行采樣、轉換、處理，獲得輸入功率和反射功率，從而計算出駐波比，并在液晶顯示屏上顯示出駐波比的值。
在無信號網(wǎng)絡的情況下，首先通過菜單按鍵選擇好當前需要測量的網(wǎng)絡，選通模擬頻率源開關，用模擬的頻率源做信號源，后以同樣的方法對系統(tǒng)的駐波的測量。
上述駐波功率監(jiān)測計的工作方法包括以下步驟1、通過雙定向耦合器從微波傳輸系統(tǒng)中分別獲取正向輸出耦合信號和反向輸出耦合信號；2、通過檢波和模數(shù)轉換電路將正向耦合信號和反向耦合信號分別轉換為相應的兩路數(shù)字信號；3、將步驟(2)獲得的兩路數(shù)字信號輸出到中央處理器(CPU)；4、通過中央處理器(CPU)將所讀取的數(shù)據(jù)與存儲器(ROM)中保存的正向和反向耦合信號的采樣數(shù)據(jù)進行比較處理，求出輸入功率和回波損耗的值；5、通過輸入功率和回波損耗值求出駐波比值；6、向傳輸管理單元(TMU)上報來自CPU的實時的輸入功率和駐波情況；7、在顯示屏上顯示出測試的駐波比及輸入功率。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點1.結構采用模塊化，沒有采用昂貴的示波器，所以價格低廉；2.具有模擬的頻率源，可以在無信號網(wǎng)絡的情況下工作；3.可以測試多種網(wǎng)絡；4.使用簡單、操作方便；5.測量頻率范圍廣；6.具有3G頻段測試。
駐波功率監(jiān)測計使用操作方便、價格低廉，可以彌補目前市面上同類儀器儀表的許多不足，具有多種網(wǎng)絡可供選擇，所以適用于各種網(wǎng)絡施工工程人員的使用，市場需求量大，一個工程隊可以配備兩個駐波功率監(jiān)測計。特別是近幾年，隨著3G的網(wǎng)絡建設其需求量會很大，應用前景廣闊。
四

圖1是本發(fā)明的外形圖圖2是電路控制板的組成模塊圖；圖3是射頻檢波模塊的原理圖；圖4是單片機供電部分電路圖；圖5是選通模擬頻率源的電路圖；圖6是LCD菜單按鍵電路圖；圖7是單片機及LCD顯示器電路圖；圖8是射頻檢波輸出端電路；圖9是在線編程電路；圖10是串口命令模擬頻率源串口電路；圖11是模擬頻率源模塊原理圖。
五具體實施例方式如圖1、圖2所示，本發(fā)明所述一種駐波功率監(jiān)測計，它包括外殼1、顯示屏2、按鍵3、接頭4、模擬頻率源選通開關5和外殼內部的電路控制板，顯示屏2、按鍵3、接頭4和模擬頻率源選通開關5設置在外殼1上，電路控制板包括射頻檢波模塊、模擬頻率源模塊、單片機和顯示模塊，用于連接待測網(wǎng)絡設備的接頭4與射頻檢波模塊相連接入網(wǎng)絡設備的射頻信號，射頻檢波模塊將射頻信號轉換為模擬電平信號再輸入單片機，單片機通過對正向、反向檢波出來的信號進行采樣、轉換、處理，獲得輸入功率和反射功率，從而計算出駐波比，并通過顯示模塊在顯示屏2上顯示出駐波比的值，按鍵3通過接口電路與單片機相連選擇所需測量的網(wǎng)絡；模擬頻率源選通開關5則控制開啟的模擬頻率源模塊。
圖2是駐波功率監(jiān)測計電路控制板的組成模塊圖圖中a模擬頻率源的信號輸入b輸入信號的功率c反射信號的功率d開啟模擬頻率源及選擇頻段e顯示當前測出的輸入功率和駐波比值駐波功率檢測計的對外接頭為N型接頭，可以選配雙陽接頭。
駐波功率監(jiān)測計的工作原理1、射頻檢波模塊圖3是射頻檢波模塊的原理圖，射頻檢波模塊通過雙定向耦合器將輸入信號和反射信號耦合，再由對數(shù)檢波管進行檢波，使射頻信號轉換為模擬電平信號傳到CPU進行模數(shù)轉換及查表、計算工作，最終完成對輸入功率和駐波檢測。
2、單片機各部分詳細的分析①供電部分電路及其原理如圖4所示，利用電池給設備進行供電，設備中的模擬頻率源和射頻檢波模塊需要的供電電壓為+12V，所以選用的電池電壓為+14.8V，經過穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓為+12V以后，給模擬頻率源和射頻檢波模塊供電。
由于LCD顯示器和單片機，以及各個芯片的供電電壓為+3.3V，+5V，所以選用了兩個穩(wěn)壓芯片，將其穩(wěn)壓在+5V，+3.3V。，圖中的J1表示電池電源接入端；J2為給射頻劍波模塊供電端；J3為給模擬頻率源供電端。U1、U2、U5為穩(wěn)壓芯片。分別穩(wěn)在+12V，+3.3V，+5.0V。
②選通模擬頻率源的電路及原理如圖5所示，選通模擬頻率源通過K7雙端開關選通，不但選通了模擬頻率源的供電，而且通過此鍵能同時選通單片機給模擬頻率源輸出指定頻段的要求。
③LCD菜單按鍵電路及原理如圖6所示，此四個按鍵分別為菜單式選擇按鍵，用于人機交互，用來選擇所需要測量的網(wǎng)絡，這四個按鍵分別為“確定”、“返回”、“向上”、“向下”我們可以根據(jù)滾定的菜單來確定我們最后需要的網(wǎng)絡。
④單片機、LCD顯示器電路及原理如圖7所示，此模塊即為單片機和LCD顯示模塊，U4為單片機、L1為液晶顯示器。單片機用來進行核心的數(shù)據(jù)處理、轉換并在LCD顯示器上將處理完的結果顯示出來。單片機還起到給模擬頻率源發(fā)送選擇頻段的命令。LCD顯示器顯示的內容有網(wǎng)絡選擇菜單，測試的功率結果和駐波值。
⑤射頻檢波輸出端電路及其原理如圖8，此模塊為射頻檢波模塊檢波出來的信號的接入端，單片機通過J4將檢波管檢波到的信號接入單片機內部的AD轉換器，進行AD裝換。
⑥在線編程電路及其原理如圖9，此模塊是用來進行在線編程的硬件設計，用串口ISP功能進行編程?？梢栽诰€進行程序修改。
⑦串口命令模擬頻率源串口電路及其原理如圖110，此模塊是用來進行與模擬頻率源進行頻段選定命令輸出，J5為與模擬頻率源串口連接處。
U3為信號保護器件。防止帶電插拔，燒壞器件。
3、模擬頻率源部分工作原理如圖11，駐波功率監(jiān)測計的模擬頻率源是通過鎖相環(huán)來輸出，它是由預分頻系數(shù)，計數(shù)器分頻比，晶振，分頻器，可編程計數(shù)器，VCO七部分組成。根據(jù)竄口輸出的指令，單片機1開始控制分頻器和可編程計數(shù)器的值，從而使鎖相環(huán)輸出相應的一組頻率。
鎖相環(huán)滿足必須滿足以下公式fr/R＝fv /Nfr為晶振輸出頻率，R為分頻器的分頻比，fv為整個鎖相環(huán)輸出頻率，N為預分頻的分頻比。在電路中，R和N由單片機來控制，當滿足這個公式時鑒相器輸出一個電壓，經環(huán)路濾波器濾波，傳輸給VCO，VCO是壓控振蕩器，由不同的電壓輸出不同的頻率，最后由它來輸出我們所需要的信號。
本實施例的工作方法包括以下步驟1、首先通過射頻檢波模塊中的雙定向耦合器從微波傳輸系統(tǒng)中分別獲取正向輸出耦合信號和反向輸出耦合信號；2、通過檢波和模數(shù)轉換電路將正向耦合信號和反向耦合信號分別轉換為相應的兩路數(shù)字信號；3、將上述步驟獲得的兩路數(shù)字信號輸出到中央處理器(CPU)中；4、通過中央處理器(CPU)將所讀取的數(shù)據(jù)與可擦可編程存儲器(EEPROM)中保存的正向和反向耦合信號的采樣數(shù)據(jù)進行比較處理，求出輸入功率和回波損耗的值；5、通過輸入功率和回波損耗值求出駐波比值；6、向傳輸管理單元(TMU)上報來自CPU的實時的輸入功率和駐波情況；7、在顯示屏上顯示出測試的駐波比及輸入功率。
綜上所述，本發(fā)明可以實現(xiàn)以下功能1、測量有信號網(wǎng)絡的系統(tǒng)各部分的駐波及系統(tǒng)輸出功率情況；2、測量無信號網(wǎng)絡的系統(tǒng)各部分的駐波及系統(tǒng)模擬輸出功率情況3、液晶屏上顯示測試的駐波比4、液晶屏上顯示測試的輸入功率(即前端網(wǎng)絡的輸出功率)5、菜單式LCD人機交互進行測量網(wǎng)絡的選擇6、具有多種可測量通信網(wǎng)絡GSM、CDMA、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、PHS，對于上下行分開的網(wǎng)絡，測試駐波主要以下行為主，時分的網(wǎng)絡，駐波測試主要以下行時隙為主。
7、通過雙定向耦合器從微波傳輸系統(tǒng)中分別獲取正向反向輸出耦合信號和反正輸出耦合信號；8、通過CPU將所讀取的數(shù)據(jù)與可擦可編程存儲器(EEPROM)中保存的正向和反向耦合信號的采樣數(shù)據(jù)進行比較處理，求出輸入功率和回波損耗的值；9、通過輸入功率和回波損耗值求出駐波比值；10、向傳輸管理單元(TMU)上報來自CPU的實時的輸入功率和駐波情況。
11、在液晶屏上顯示測試的駐波比液晶屏上顯示測試的輸入功率(即前端網(wǎng)絡的輸出功率)；12、菜單式LCD人機交互進行測量網(wǎng)絡的選擇；13、具有模擬頻率源，使用鎖相環(huán)技術，并可通過設置鎖相環(huán)參數(shù)，輸出不同頻率的連續(xù)信號。
權利要求
1.一種駐波功率監(jiān)測計，其特征在于它包括外殼(1)、顯示屏(2)、按鍵(3)、接頭(4)和外殼內部的電路控制板，所述顯示屏(2)、按鍵(3)和接頭(4)設置在外殼(1)上，電路控制板包括射頻檢波模塊、單片機和顯示模塊，用于連接待測網(wǎng)絡設備的接頭(4)與射頻檢波模塊相連接入網(wǎng)絡設備的射頻信號，射頻檢波模塊將射頻信號轉換為模擬電平信號再輸入單片機，單片機通過對正向、反向檢波出來的信號進行采樣、轉換、處理，獲得輸入功率和反射功率，從而計算出駐波比，并通過顯示模塊在顯示屏(2)上顯示出駐波比的值和輸入功率的值，按鍵(3)通過接口電路與單片機相連選擇所需測量的網(wǎng)絡。
2.根據(jù)權利要求1所述駐波功率監(jiān)測計，其特征在于在外殼(1)上裝有模擬頻率源選通開關(5)，在電路控制板上裝有由模擬頻率源選通開關(5)控制開啟的模擬頻率源模塊。
3.根據(jù)權利要求1或2所述駐波功率監(jiān)測計，其特征在于射頻檢波模塊中包括雙定向耦合器和對數(shù)檢波管，通過雙定向耦合器將輸入信號和反射信號耦合，再由對數(shù)檢波管進行檢波，使射頻信號轉換為模擬電平信號再傳到單片機。
4.根據(jù)權利要求2所述駐波功率監(jiān)測計，其特征在于模擬頻率源模塊通過鎖相環(huán)來輸出，它是由預分頻系數(shù)，計數(shù)器分頻比，晶振，分頻器，可編程計數(shù)器，壓控振蕩器(vco)七部分組成，根據(jù)串口輸出的指令，單片機開始控制分頻器和可編程計數(shù)器的值，從而使鎖相環(huán)輸出相應的一組頻率。
5.權利要求1所述駐波功率監(jiān)測計的工作方法，其特征在于包括以下步驟1、通過雙定向耦合器從微波傳輸系統(tǒng)中分別獲取正向輸出耦合信號和反向輸出耦合信號；2、通過檢波和模數(shù)轉換電路將正向耦合信號和反向耦合信號分別轉換為相應的兩路數(shù)字信號；3、將步驟(2)獲得的兩路數(shù)字信號輸出到中央處理器(CPU)；4、通過中央處理器(CPU)將所讀取的數(shù)據(jù)與存儲器(ROM)中保存的正向和反向耦合信號的采樣數(shù)據(jù)進行比較處理，求出輸入功率和回波損耗的值；5、通過輸入功率和回波損耗值求出駐波比值；6、向傳輸管理單元(TMU)上報來自CPU的實時的輸入功率和駐波情況；7、在顯示屏上顯示出測試的駐波比及輸入功率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可以應用于多種網(wǎng)絡的駐波功率監(jiān)測計及其工作方法。它的顯示屏、按鍵和接頭設置在外殼上，電路控制板包括射頻檢波模塊、單片機和顯示模塊，用于連接待測網(wǎng)絡設備的接頭與射頻檢波模塊相連，接入網(wǎng)絡的射頻信號，射頻檢波模塊將射頻信號轉換為模擬電平信號再輸入單片機，單片機通過對正向、反向檢波出來的信號進行采樣、轉換、處理，獲得輸入功率和反射功率，從而計算出駐波比，并通過顯示模塊在顯示屏上顯示出駐波比的值和輸入功率值。其可以應用于不同系統(tǒng)和不同環(huán)境，且駐波比檢測精度較高。利用菜單式LCD進行人機交互來選擇測量的網(wǎng)絡，內部帶有模擬頻率源，可通過切換確定是否選通模擬頻率源來進行無網(wǎng)絡的系統(tǒng)駐波測量。
文檔編號H04L12/26GK101082643SQ200710025049
公開日2007年12月5日 申請日期2007年7月9日 優(yōu)先權日2007年7月9日
發(fā)明者魏婷婷, 鄭姍姍, 徐川 申請人:南京廣順網(wǎng)絡通信設備有限公司