专利名称：具有差错补偿的vswr测量的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计算射频传输线路的电压驻波比(VSWR)的方法，前述射频传输线路连接着第一和第二定向耦合器，第一定向耦合器产生的第一电压指示了第一方向上沿射频传输线路传播的前向功率，第二定向耦合器产生的第二电压指示了在相反方向上沿射频传输线路传播的反射功率。
此外，本发明涉及一种无线通信系统的基站，该无线通信系统包括天线馈线和连接着天线馈线的第一和第二定向耦合器，第一定向耦合器产生的第一电压指示了第一方向上沿天线馈线传播的前向功率，第二定向耦合器产生的第二电压指示了在相反方向上沿天线馈线传播的反射功率。
背景技术：
这种方法和这种基站的基本技术例如在US 4110685中给出。
一般而言，RF传输系统包括一个发射机、一根天线和一根RF传输线路，它将发射机连接到天线。为了优化功率传输，这些部件的阻抗必须匹配。如果阻抗匹配很理想，从发射机到天线前向传播的功率就不会被部分反射。但是，实际上一小部分功率被反射，在反方向上作为发射波传播，从而导致前向传输的波和发射波重叠，引起传输线路上的驻波。
电压驻波比(VSWR)定义成(1+U_R/U_F)/(1-U_R/U_F)，其中U_R代表了第一定向耦合器产生的电压，指示了前向功率，U_R是第二定向耦合器产生的电压，指示了反射功率。
因此，阻抗匹配的质量影响VSWR。这样，需要测量VSWR，从而监控这种射频(RF)传输系统的工作性能。
用于提供电压U_F和U_R的定向耦合器包括导电结构，它们与传输线路并行或者反并行，沿传输线路的一部分延伸。沿传输线路传播的电磁波的E和H分量与这些结构耦合，从而引起各个电压U_R、U_F。
如果导电结构具有理想的设计，如果它们的并行和反并行布置毫无缺陷，那么引起的电压U_F、U_R只依赖于在单方向，也就是前向或者反向上传播的波的功率。耦合器识别在彼此相反的方向上传播的波的能力称为方向性。
但是，因为机械偏差造成与理想设计和方向的不同，前向传播的波不仅仅耦合到用于产生各个电压U_F的特定定向耦合器，而且还耦合到其它定向耦合器。因此，应当只指示反射功率的其它定向耦合器所产生的电压受到了不利影响，导致其它定向耦合器的方向性无法达到最佳。
这种情况也同样发生在用于产生指示前向传播功率的电压U_F的特定定向耦合器。该电压可能受到反射功率的不利影响。因为与前向传播功率相比，反射功率一般较�。苑瓷涔β识缘缪筓_F的影响可以忽略不计。
但是，前向传播功率对指示反射功率的电压U_R的影响却不小。因为反射功率通常较�。跋虼サ慕洗蠊β士赡芑岫缘缪筓_R产生非常严重的不利影响。
为了减小这种不利影响，众所周知的方法是生产并安装具有高精确性，从而得到好方向性的定向耦合器。
这种处理既耗时又昂贵。
发明内容
基于前面给出的现有技术，本发明的目的是提供一种测量射频传输线路的电压驻波比(VSWR)的方法，它减小了对相关定向耦合器的机械精度的依赖性，从而降低了生产和安装的时间和成本。
该目的通过在本申请开头提到的一种方法来实现，该方法包括以下步骤在安装的第二阶段，收集第一和第二电压值，关联至少一个修正值和第二电压，生成修正第二电压，基于第一电压和修正第二电压，产生电压驻波比。
此外，该目的通过本申请开头提到的一种基站来实现，该基站包括一个接收第一和第二电压的控制单元，它的存储器存储了预定修正因子，该控制单元根据预定修正因子生成修正第二电压，基于第一电压和修正第二电压生成电压驻波比。
将第二收集电压和补偿修正值关联，可以通过在测量值的后续处理中利用修正值，补偿获取测量值的精度不足。前面提过，在根据定向耦合器的输出值计算RF传输线路的VSWR的特定技术域，补偿获取测量值的精度不足可能因生产和安装耦合器的精确性不足引起。电气机械精确性不足的补偿机会使得本应较高的机械精确性得以降低，从而降低了生产和安装处理的成本和时间。换句话说按照本发明，可以电气补偿定向耦合器的不够理想的方向性。提出的解决方案能够将耦合性的方向性改进约10分贝。
为了实现好的补偿，最好将至少一个预定修正值添加到第二电压。
因为机械引起的测量值误差的添加属性，为了实现好的补偿，需要提供一个添加性的修正值。
因为第二定向耦合器的输出值所引起的误差取决于传输线路上前向传播的功率，最好与第一电压成比例地生成至少一个修正值。应当记�。诒旧昵胫校谝获詈掀魃杓朴糜诓饬壳跋蚬β�。因此，第一电压形式反射前向功率。
此外，最好将第一电压乘上预定修正因子，生成修正值。
因此，预定修正因子可以将不取决于前向功率的那些影响考虑在内，而第一电压将对前向功率的依赖性考虑在内。
为了得到匹配所需补偿质量的预定修正因子，在安装第一阶段中，最好使射频传输线路终止于预定属性的负载电阻，收集第一和第二电压的值，生成修正因子，使得第一电压、第二电压和修正值之间的预定关系得到满足，存储修正因子，在安装的第二阶段中利用存储的修正因子。安装的第一阶段最好是传输线路和/或基站生产过程中的线路级结束，而安装的第二阶段是指传输线路和/或基站在现场的正常操作。
为了将机械引起的测量误差的频率相关性考虑在内，最好生成多个修正因子，每个修正因子分配给电压驻波的预定频率。
当第二电压与第一电压和修正因子的乘积之和等于0时，最好认为预定关系满足。
结果表明，正是这种特定关系提供了好的补偿结果。
为了得到好的补偿质量，第一和第二解调器最好分别插入到控制单元和第一和第二定向耦合器之间。
解调器用于分离包含前向传播波和反射波的耦合器输出电压的同相和正交相位分量，从而分别为每个同相和/或正交相位分量的误差的提供了补偿机会，改进了补偿质量。
此外，基站最好实现了至少一种上述方法。
通过描述，并结合附图，可以了解本发明的其他优点。需要理解，在不偏离本发明范围的前提下，前面提到的和下面将要解释的属性不仅可用于给出的各个组合，而且可以用于其它组合或者单独使用。
本发明的实施例在附图中给出，下面的描述中还会详细解释。在附图中图1以功能框的形式概要示出了本发明的一种实施例。
具体实施例方式
图1以功能框的形式概要示出了移动通信系统中基站的一种示例性实施例。基站完全由10表示。基站10包括发射机12，它连接到RF传输线路16的第一端14。传输线路16的第二端18连接到天线20。
第一定向耦合器22操作上连接到传输线路16，从而得到指示传输线路16上从发射机12到天线20的前向传播功率的信号，例如电压。
此外，第二定向耦合器24连接到传输线路16，从而得到指示反射功率的各个信号，也就是传输线路16上经天线20反射的，从天线20到发射机12反向传播的功率波。
耦合效果的特征一般由量K来表示，它由以下定义K等于10乘上在传输线路的特定方向上传播的功率与未耦合的功率之比的对数(基数为10)。
此外，定向耦合器的方向性D定义为D加上K等于10乘上未耦合的功率比率的对数(基数10)。
箭头23表示了所需方向上的耦合交互，它是传输线路16上前向传播到第一耦合器22的部分能量的转移。
同样，箭头25表示了所需方向上的耦合交互，它是传输线路16上后向传播到第二耦合器24的部分反射能量的转移。
基于前面提到的原因，第二耦合器24还会额外耦合在传输线路16上前向传播的功率。这种不利的耦合交互会对第二定向耦合器24产生的电压产生不可忽略的不利影响。箭头27表示了这种影响。
参考数字26表示了一个控制单元。控制单元26的功能之一是基于第一定向耦合器22和第二定向耦合器24的输出信号，例如电压，计算电压驻波比(VSWR)。在图1中，虚线28以下的所有部件都分配给控制单元26。控制单元26包括解调器32，它框在虚线30中，模数转换器34、36、38、40，主振荡器42，映射和存储单元44、46、48、50，乘法组合部件52、54、56、58，添加组合部件60、62、64、66和框70，它代表了基于处理过的第一定向耦合器22和第二定向耦合器24的输出信号，计算电压驻波比。
主振荡器42的功能之一是提供发射机12和解调器32的基准频率f。基于基准频率f，发射机12产生信号波，将信号波馈送到传输线路16的第一端14。该信号波的能量由天线20部分发射，并且部分反射，从而引发传输线路16上的驻波。为了测量电压驻波比，也就是最大和最小驻波电压之比，提供了定向耦合器22和24。定向耦合器22设计并定向用于产生向天线传播的功率信号。同样，定向耦合器24设计并定向用于产生指示传回发射机12的反射功率的信号。
第一定向耦合器22的输出信号被馈送到解调器32，从而分解成它的同相分量和正交相位分量。为此，发生器产生第一解调信号，例如频率f的余弦。频率f由主振荡器42提供。发生器72输出的余弦在组合部件76中乘上第一定向耦合器22的输出电压U_F(U前向)。因此，得到的乘积代表了U_F的同相分量。
发生器74产生频率f的正弦。因此，发生器74产生的正弦在组合部件78中乘上第一定向耦合器22的输出电压U_F，得到的乘积代表了U_F的正交分量。
发生器72的输出还与第二定向耦合器24的输出电压U_R在组合部件80中相乘。同样，发生器74的输出还与第二定向耦合器24的输出电压O_R在组合部件82中相乘。因此，组合部件80提供了U_R的同相分量，组合部件82提供了U_F的正交相位分量。
信号U_F、U_R的同相分量和正交相位分量在模数转换器34、36、38和40中转换成数字信号。基于U_F的数字化信号不经处理就送入框70，后者计算电压驻波比VSWR。这样，基于U_F的数字化信号的处理没有经过对反射功率的可能影响的修正。这是可接受的，因为，出于上述原因，第一定向耦合器22的输出电压U_F不会被传输线路16上反射能量传播发射机12严重影响。
但是，考虑第二定向耦合器24的输出电压U_R就会有截然不同的结果。事实上，输出电压V_R可能受前向传播到天线20的功率的严重影响。第二定向耦合器24的目的是产生只指示反射功率的电压。但是，与前向传播的功率向比，反射功率一般较小。这样，传输线路16上前向传播的功率的一小部分可能会对这个较小信号产生严重干扰，前述较小信号指示了反射功率，并由定向耦合器22输出。因此，如果发生了这种干扰，输出信号O_R必须修正，才能正确计算电压驻波比。
为了实现这种修正，修正因子K1、K2、K3和K4分别存储在存储单元44、46、48和50中。
修正因子K1在组合部件52中乘上U_F的正交相位分量。得到的乘积在组合部件60中与U_R的同相分量相加。类似地，U_F的正交相位分量与存储单元46输出的修正因子K2在组合部件54中相乘，在组合部件62中与U_R的正交相位分量相加。
此外，U_F的同相分量在组合部件56中与从存储单元48读出的修正因子K3相乘，得到的乘积在组合部件64中与U_R的同相分量相加。类似地，U_R的同相分量在组合部件58中与从存储单元50读出的修正因子K4相乘，得到的乘积在组合部件66中与U_R的正交相位分量相加。
存储单元44、46、48和50可以包括在各个映射中，这些映射由主振荡器42所提供的基准频率f来指示。这种设计将修正因子K1...K4的频率相关性考虑在内。
因此，可以电气地补偿生产和安装第二定向耦合器24的机械精度不足对U_R同相和正交相位分量的干扰。
图1示出了安装第二阶段，也就是在现场配备了天线20的常规操作中的基站10。
为了确定修正因子K1...K4的正确值，在安装的第一阶段校准基站10。在校准中，天线20由确定阻抗替代，后者在传输线路16的第二端18产生确定的反射。这样，在传输线路16上产生了确定的电压驻波比。
例如，传输线路16终止的校准阻抗可以设计成产生0反射。这样，第二定向耦合器24产生的电压U_R应当为0。这种情况下，第二定向耦合器24产生的任何电压都由传输线路16上前向传播的功率因为第二定向耦合器24的设计和/或安装/定向上的机械精度不足而引起生成。
为了得到适当的修正值，确定需求U_R+K*.U_F＝0。在复数表示中，U_R可以写成同相分量和正交相位分量乘上复数j之和。
在复数表示中，U_F可以写成AI+j*AQ，其中AI代表了U_F的同相分量，AQ代表了正交相位分量。
类似地，U_R可以写成BI+j*BQ，K可以写成K＝KI+j*KQ。
替换上述方程的各个变量，得到-BI＝KI*AI-KQ*AQ和-BQ＝KI*AQ+KQ*AI.
因此，未知系数KI、KQ可以根据BI、BQ、AI和AQ计算得到，这些值在安装第一阶段的校正过程中测量得到。
比较图1结构所包含的关系，表明K1等于KQ，K2等于-KI，K3等于-KI，以及K4等于-KQ.
这样，通过上述方式可以在校准过程中预先确定修正因子K1...K4。校准过程最好并入生产过程之后的线路测试过程结束部分。
权利要求
1.一种计算射频传输线路(16)的电压驻波比(VSWR)的方法，前述射频传输线路(16)操作上连接着第一(22)和第二(24)定向耦合器，第一定向耦合器(22)产生的第一电压指示了第一方向上沿射频传输线路(16)传播的前向功率，第二定向耦合器(24)产生的第二电压指示了在相反方向上沿射频传输线路(16)传播的反射功率，其特征在于以下步骤在安装的第二阶段，收集第一和第二电压值，关联至少一个修正值和第二电压，生成修正第二电压，基于第一电压和修正第二电压，产生电压驻波比。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，将至少一个预定修正值添加关联到第二电压。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，至少一个修正值与第一电压成正比。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于，将第一电压乘上预定修正因子，生成修正值。
5.按照任一前述权利要求的方法，其特征在于，在安装的第一阶段，使射频传输线路(16)终止于预定属性的负载电阻，收集第一和第二电压的值，生成修正因子，使得第一电压、第二电压和修正值之间的预定关系得到满足，存储修正因子，在安装的第二阶段中使用存储的修正因子。
6.按照权利要求5的方法，其特征在于，生成多个修正因子，每个修正因子分配给电压驻波的预定频率。
7.按照权利要求5或6的方法，其特征在于，当第二电压与第一电压和修正因子的乘积之和等于0时，预定关系满足。
8.一种无线通信系统的基站(10)，该无线通信系统包括天线馈线(16)和连接着天线馈线(16)的第一(22)和第二(24)定向耦合器，第一定向耦合器(22)产生的第一电压指示了第一方向上沿天线馈线(16)传播的前向功率，第二定向耦合器(24)产生的第二电压指示了在相反方向上沿天线馈线(16)传播的反射功率，其特征在于，一个接收第一和第二电压的控制单元(26)，它的存储器(44、46、48、50)存储了预定修正因子，该控制单元(26)根据预定修正因子生成修正第二电压，基于第一电压和修正第二电压生成电压驻波比。
9.按照权利要求8的基站(10)，其特征在于，解调器(32)分别插入到控制单元(26)和第一(22)和第二定向耦合器(24)之间。
10.按照权利要求8或9的基站(10)，其特征在于，实现了权利要求1到7中任意一种方法。
全文摘要
本发明公开了一种计算射频传输线路(16)的电压驻波比(VSWR)的方法，前述射频传输线路(16)操作上连接着第一(22)和第二(24)定向耦合器，第一定向耦合器(22)产生的第一电压指示了第一方向上沿射频传输线路(16)传播的前向功率，第二定向耦合器(24)产生的第二电压指示了在相反方向上沿射频传输线路(16)传播的反射功率。该方法的特征在于以下步骤在安装的第二阶段，收集第一和第二电压值，关联至少一个修正值和第二电压，生成修正第二电压，基于第一电压和修正第二电压，产生电压驻波比。该修正值在安装第一阶段的校准处理中得到。此外，公开了一种实现该方法的移动通信系统基站。
文档编号G01R27/04GK1512691SQ20031011295
公开日2004年7月14日 申请日期2003年12月26日 优先权日2002年12月30日
发明者库尔特·威斯, 库尔特 威斯 申请人:埃沃列姆公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
