專利名稱：一種射頻信號(hào)到達(dá)時(shí)間差的測(cè)量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)試測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中的無線電微波測(cè)量技術(shù)，具體涉及一種射頻信號(hào)到達(dá)時(shí)間差的測(cè)量方法及裝置。
背景技術(shù)：
在無線電測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域中，最主要的測(cè)量參數(shù)就是頻率，功率和相位。傳統(tǒng)的方法對(duì)于頻率功率測(cè)量都比較成熟，而信號(hào)的相位由于變化快，受環(huán)境影響的因素比較多，往往不易測(cè)量。而另一方面，隨著現(xiàn)代通信的發(fā)展，相位誤差影響到整個(gè)系統(tǒng)，因此相位測(cè)量占據(jù)了越來越顯得重要。傳統(tǒng)微波測(cè)量方法，都必須借助混頻器將高頻的信號(hào)變頻道低頻進(jìn)行測(cè)量，不僅設(shè)備復(fù)雜，包括了混頻器，本振信號(hào)源以及數(shù)采模塊等設(shè)備，而且會(huì)引入諸如多個(gè)本振之間的相位誤差等額外不確定因素，從而增加了測(cè)量的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于信號(hào)駐波測(cè)量，多信道同步采集的射頻信號(hào)到達(dá)時(shí)間差的測(cè)量方法及裝置。本發(fā)明利用2個(gè)天線接收到的信號(hào)在傳輸線內(nèi)形成駐波，測(cè)量駐波的波節(jié)長(zhǎng)度與位置，從而計(jì)算出輸入信號(hào)的頻率與相位差。根據(jù)物理學(xué)原理，兩個(gè)同頻的無線電波，能夠在傳輸線中形成干涉現(xiàn)象，在某些特定位置，振幅加強(qiáng)(稱為波峰或波谷)，在某些特定位置，振幅減弱(稱為波節(jié))。波節(jié)與波節(jié)之間的距離取決于信號(hào)電波的頻率，而波節(jié)在傳輸線中的絕對(duì)位置取決于輸入信號(hào)的相位差。通過測(cè)量傳輸線每個(gè)位置的信號(hào)變化，就可以計(jì)算出輸入信號(hào)的頻率與相位差。本發(fā)明提出的射頻信號(hào)到達(dá)時(shí)間差的測(cè)量方法，具體步驟如下
(1)在傳輸線上順序取η個(gè)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)點(diǎn)之間的間隔不能完全相同；
(2)接收天線A和接收天線B將信號(hào)分別傳送至傳輸線，信號(hào)在傳輸線中形成駐波；
(3)觸發(fā)同步電路根據(jù)預(yù)先設(shè)定，測(cè)量向信號(hào)采集點(diǎn)陣發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)，信號(hào)采集點(diǎn)陣收到觸發(fā)信號(hào)后進(jìn)行采集，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，η個(gè)信號(hào)采集點(diǎn)陣同時(shí)對(duì)傳輸線上的 η個(gè)位置的信號(hào)幅度進(jìn)行采集，得到每個(gè)位置上的電平，完成一次采集；
(4)觸發(fā)同步電路再次發(fā)出下一次觸發(fā)信號(hào)，信號(hào)采集點(diǎn)陣進(jìn)行第二次采集，得到第二個(gè)時(shí)刻每個(gè)位置上的電平；周而復(fù)始，完成對(duì)駐波信號(hào)的同步連續(xù)測(cè)量；
(5)采集完成，將信號(hào)采集點(diǎn)陣上所有的采樣數(shù)據(jù)匯總到計(jì)算機(jī)進(jìn)行頻率和相位的計(jì)算，從而獲得輸入天線A和輸入天線B的相位差，通過計(jì)算判斷輸入信號(hào)的發(fā)射方向；
其中駐波計(jì)算頻率和相位差的方法如下
在整個(gè)采集過程中，令Xi α=0，1，2，···，η-1)為傳輸線中不同采集點(diǎn)所在的位置。對(duì)于每個(gè)采集點(diǎn)Xi，其在t時(shí)刻進(jìn)行采樣獲得的信號(hào)電平為Yi (t)，通過計(jì)算得到該位置上的振幅Ai ；
權(quán)利要求
1.一種射頻信號(hào)到達(dá)時(shí)間差的測(cè)量方法，其特征在于具體步驟如下(1)在傳輸線上順序取η個(gè)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)點(diǎn)之間的間隔不能完全相同；(2)接收天線A和接收天線B將信號(hào)分別傳送至傳輸線，信號(hào)在傳輸線中形成駐波；(3)觸發(fā)同步電路根據(jù)預(yù)先設(shè)定，測(cè)量向信號(hào)采集點(diǎn)陣發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)，信號(hào)采集點(diǎn)陣收到觸發(fā)信號(hào)后進(jìn)行采集，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，η個(gè)信號(hào)采集點(diǎn)陣同時(shí)對(duì)傳輸線上的 η個(gè)位置的信號(hào)幅度進(jìn)行采集，得到每個(gè)位置上的電平，完成一次采集；(4)觸發(fā)同步電路再次發(fā)出下一次觸發(fā)信號(hào)，信號(hào)采集點(diǎn)陣進(jìn)行第二次采集，得到第二個(gè)時(shí)刻每個(gè)位置上的電平；周而復(fù)始，完成對(duì)駐波信號(hào)的同步連續(xù)測(cè)量；(5)采集完成，將信號(hào)采集點(diǎn)陣上所有的采樣數(shù)據(jù)匯總到計(jì)算機(jī)進(jìn)行頻率和相位的計(jì)算，從而獲得輸入天線A和輸入天線B的相位差，通過計(jì)算判斷輸入信號(hào)的發(fā)射方向；其中駐波計(jì)算頻率和相位差的方法如下在整個(gè)采集過程中，令Xi α=0，1，2，···，η-1)為傳輸線中不同采集點(diǎn)所在的位置；對(duì)于每個(gè)采集點(diǎn)Xi，其在t時(shí)刻進(jìn)行采樣獲得的信號(hào)電平為Yi (t)，通過計(jì)算得到該位置上的振幅Ai ；·4 = ^Jfj2 ￠)其中=Yi (t)為傳輸線上采集到的信號(hào)電平，Ai是\位置上的振幅，t是采集的時(shí)間；通過將測(cè)量得到的Ai和Xi擬合出駐波振幅曲線，得到傳輸線上任意一點(diǎn)的振幅AU)；J(X) = !A12 +Aj + IAlAi 0 5(2π—+Αφ)，其中=A1是輸入天線A接收到的信號(hào)幅度，A2是輸入天線B接收到的信號(hào)幅度，λ g為信號(hào)在傳輸線中的波長(zhǎng)，△爐為信號(hào)到達(dá)輸入天線A和輸入天線B的相位差；駐波振幅曲線上的每一點(diǎn)振幅表明該點(diǎn)的振動(dòng)情況，振幅大的點(diǎn)就是波峰，振幅小的點(diǎn)就是波谷；通過判斷波峰和波谷的相對(duì)位置，計(jì)算出信號(hào)的波長(zhǎng)，頻率以及到達(dá)時(shí)間差信以傳輸線為X軸，并使得X軸的零點(diǎn)滿足到達(dá)天線A和天線B的信號(hào)時(shí)間差相等；向天線A和天線B同時(shí)輸入一個(gè)相同的校準(zhǔn)信號(hào)，傳輸線中振幅最大點(diǎn)即為傳輸線的零點(diǎn)； 當(dāng)輸入天線A和輸入天線B的信號(hào)相位相同時(shí)，X軸零點(diǎn)(r)就是一個(gè)波峰或波谷，其左右相鄰的兩側(cè)，各有一個(gè)波節(jié)點(diǎn)P，q，滿足Xr = O, Xq = - Xp > O ；當(dāng)輸入天線A和輸入天線B的信號(hào)相位不同時(shí)，上述波峰或波谷r，波節(jié)P和q的位置會(huì)發(fā)生平移，平移距離(AL)為AL=Xr - O = ( Xq + Xp ) / 2 ； (I)其中，Xq，Xp分別是波節(jié)P和q的位置坐標(biāo)；當(dāng)傳輸線的長(zhǎng)度大于輸入信號(hào)波長(zhǎng)時(shí)，在傳輸線內(nèi)部相鄰的波節(jié)點(diǎn)P，q滿足 λ g = 2 ( Xq - Xp ),(2)其中λ8為輸入信號(hào)在傳輸線內(nèi)波長(zhǎng)；輸入天線A和輸入天線B的相位差(Δρ )和到達(dá)時(shí)間差(At)滿足，
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測(cè)量方法，其特征在于當(dāng)傳輸線為同軸電纜時(shí)，傳輸線內(nèi)的波長(zhǎng)是由信號(hào)的頻率和光速?zèng)Q定的，滿足下面的關(guān)系
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的測(cè)量方法，其特征在于當(dāng)傳輸線為波導(dǎo)時(shí)，根據(jù)導(dǎo)行系統(tǒng)中波導(dǎo)波長(zhǎng)Ug)，截至波長(zhǎng)(λ。)和自由空間波長(zhǎng)(λ)之間的關(guān)系，
4.一種如權(quán)利要求I所述的射頻信號(hào)到達(dá)時(shí)間差的測(cè)量方法使用的裝置，其特征在于所述裝置由輸入天線A(I)、輸入天線Β(2)、傳輸線(3)、信號(hào)采集點(diǎn)陣(4)、觸發(fā)同步電路(5)和計(jì)算機(jī)(6)組成，信號(hào)采集點(diǎn)陣(4)有若干個(gè)通道，輸入天線A (I)、輸入天線B (2)分別連接傳輸線(3)兩端，傳輸線(3)將輸入天線A(I)和輸入天線Β(2)的信號(hào)轉(zhuǎn)化為駐波信號(hào)，傳輸線(3)上的每個(gè)輸出端分別連接對(duì)應(yīng)的信號(hào)采集點(diǎn)陣(4)上的各個(gè)通道，相應(yīng)的， 觸發(fā)同步電路(5)的每個(gè)輸出端分別連接對(duì)應(yīng)的信號(hào)采集點(diǎn)陣(4)上的各個(gè)通道，使每個(gè)通道上的信號(hào)采集點(diǎn)陣⑷從傳輸線⑶上采集駐波信號(hào)，觸發(fā)同步電路(5)控制多通道采集點(diǎn)陣(4)進(jìn)行同步采集，信號(hào)采集點(diǎn)陣(4)上的各個(gè)通道分別連接計(jì)算機(jī)￠)，將采集到的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)(6)進(jìn)行計(jì)算處理，得到一個(gè)駐波信號(hào)在時(shí)間和距離兩個(gè)方向信號(hào)變化情況。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種射頻信號(hào)到達(dá)時(shí)間差的測(cè)量方法及裝置。本發(fā)明的兩個(gè)接收天線和接收天線分別將信號(hào)傳送至傳輸線，信號(hào)在傳輸線中形成駐波。多通道采集點(diǎn)陣從傳輸線中采集駐波信號(hào)，觸發(fā)同步電路控制多通道采集點(diǎn)陣進(jìn)行同步采集。多通道采集點(diǎn)陣將采集到的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算處理。得到一個(gè)駐波信號(hào)在時(shí)間和距離兩個(gè)方向信號(hào)變化情況。觸發(fā)同步電路根據(jù)設(shè)定，每次測(cè)量向信號(hào)采集點(diǎn)陣發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，信號(hào)采集點(diǎn)陣收到觸發(fā)后進(jìn)行采集，獲得這一時(shí)刻駐波在傳輸線中的電平。周而復(fù)始，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)駐波信號(hào)的同步連續(xù)測(cè)量。本發(fā)明方法通過對(duì)駐波信號(hào)的多信道同步采集，給出一種簡(jiǎn)便的測(cè)量信號(hào)頻率和相位差的方法。通過改變測(cè)波節(jié)點(diǎn)位置的方法測(cè)量相位差，降低了對(duì)采集系統(tǒng)硬件的要求，使得相位測(cè)量變得簡(jiǎn)單易行。
文檔編號(hào)G01R23/02GK102590613SQ20121006537
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者俞一鳴, 李遠(yuǎn)朝, 邵暉, 陸奚峰 申請(qǐng)人:上海聚星儀器有限公司