本發(fā)明涉及一種用于無線測量高頻信號，特別是高頻信號功率的測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，用于傳輸通信信號的頻率持續(xù)提高。在測量這種高頻率時(shí)，出現(xiàn)了許多新問題。直接將被測設(shè)備與測量設(shè)備連接會(huì)影響測量結(jié)果。將大型測量天線靠近被測設(shè)備也會(huì)帶來問題。

例如，德國專利申請de19913338a1公開了用于檢測高頻信號的功率的測量電路。

需要提供一種測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)能夠測量被測設(shè)備發(fā)射的非常高頻的信號。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于測量高頻信號的測量系統(tǒng)。測量系統(tǒng)包括天線模塊，該天線模塊適于接收高頻信號。此外，系統(tǒng)包括檢測器模塊，該檢測器模塊適于從高頻信號中提取測量信號。最后，系統(tǒng)包括傳感器模塊，該傳感器模塊適于測量所述測量信號。傳感器模塊設(shè)置在外殼中，而檢測器模塊未設(shè)置在外殼中。檢測器模塊通過第一線纜與傳感器模塊連接，所述第一線纜適于將測量信號從檢測器模塊傳輸至傳感器模塊。因此能夠極大地減少檢測器模塊的占用空間(footprint)，從而將檢測器模塊放置為特別靠近被測設(shè)備。同時(shí)，較大的傳感器模塊能夠遠(yuǎn)離被測設(shè)備放置，從而獲得最佳的測量條件。

根據(jù)第一方面的第一優(yōu)選實(shí)施方式，天線模塊和檢測器模塊集成為組合模塊。這能夠進(jìn)一步減少組合模塊的占用空間。

根據(jù)第一方面的第二優(yōu)選實(shí)施方式—其為第一實(shí)施方式的替代，天線模塊通過第二線纜與檢測器模塊連接。因此，一方面，能夠?qū)崿F(xiàn)非常靈活的設(shè)置。另一方面，能夠進(jìn)一步減少天線模塊的占用空間，必須將天線模塊放置為最接近被測設(shè)備。

根據(jù)第一方面的第三優(yōu)選實(shí)施方式，檢測器模塊包括斬波器，該斬波器適于調(diào)制從高頻信號中提取的信號，產(chǎn)生提取出測量信號的信號。通過在檢測器模塊上設(shè)置斬波器，能夠降低噪聲對從檢測器模塊向傳感器模塊的傳輸?shù)挠绊憽＿@可以減少對檢測器模塊和傳感器模塊之間的連接的屏蔽效應(yīng)。

根據(jù)第一方面的第四優(yōu)選實(shí)施方式，檢測器模塊包括檢測器，該檢測器適于對從高頻信號中提取的信號進(jìn)行檢測。特別是，檢測器可以是二極管傳感器，該二極管傳感器適于對從高頻信號中提取的信號進(jìn)行整流。通過在檢測器模塊上進(jìn)行該預(yù)處理，能夠?qū)⑻炀€模塊接收的高頻信號轉(zhuǎn)換為非常易于傳輸而無信號干擾的信號。

根據(jù)第一方面的第五優(yōu)選實(shí)施方式的第一優(yōu)選實(shí)施方式，天線模塊包括槽線天線和變壓器。變壓器適于將天線提供的槽線天線信號轉(zhuǎn)換為共面天線信號。檢測器適于接收共面天線信號。通過共面技術(shù)的檢測器，能夠獲得非常好性能的檢測器。通過槽線形式的天線，能夠獲得占用空間非常小的天線。

根據(jù)第一方面的第五優(yōu)選實(shí)施方式，檢測器模塊包括第一放大器，該第一放大器適于放大從高頻信號中提取的信號，產(chǎn)生測量信號。通過在向傳感器模塊傳輸測量信號之前進(jìn)行放大，能夠進(jìn)一步降低干擾靈敏度。

根據(jù)第一方面的第六優(yōu)選實(shí)施方式，天線模塊和/或檢測器模塊包括溫度傳感器，該溫度傳感器適于確定其位置上的當(dāng)前溫度。天線模塊和/或檢測器模塊包括通信單元，該通信單元適于向傳感器模塊傳輸溫度傳感器確定的當(dāng)前溫度。因此，天線模塊和/或檢測器模塊的當(dāng)前溫度對于傳感器模塊可用，傳感器模塊可以使用該信息執(zhí)行修正計(jì)算。

根據(jù)第一方面的第七優(yōu)選實(shí)施方式，天線模塊和/或檢測器模塊包括存儲(chǔ)單元，該存儲(chǔ)單元適于存儲(chǔ)天線模塊和/或檢測器模塊的參數(shù)。特別是，可以在存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)校準(zhǔn)參數(shù)。這允許傳感器模塊基于個(gè)別天線模塊和/或檢測器模塊執(zhí)行修正計(jì)算。

根據(jù)第七優(yōu)選實(shí)施方式的第一優(yōu)選實(shí)施方式，存儲(chǔ)單元是rfid芯片或條形碼。傳感器模塊適于讀取在存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的天線模塊和/或檢測器模塊的參數(shù)。然后傳感器模塊能夠使用所述參數(shù)執(zhí)行修正計(jì)算。

根據(jù)第七優(yōu)選實(shí)施方式的第二優(yōu)選實(shí)施方式，存儲(chǔ)單元是閃存或磁存儲(chǔ)器。天線模塊和/或檢測器模塊包括通信單元，該通信單元適于向傳感器模塊傳輸存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的天線模塊和/或檢測器模塊的參數(shù)。傳感器模塊能夠使用所述參數(shù)執(zhí)行修正計(jì)算。

根據(jù)第一方面的第八優(yōu)選實(shí)施方式，傳感器模塊包括第二放大器，該第二放大器適于放大從檢測器模塊接收的測量信號。通過在接收測量信號之后直接進(jìn)行放大，信號能夠被再生，并防止進(jìn)一步的信息損失。

根據(jù)第一方面的第九優(yōu)選實(shí)施方式，傳感器模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器適于數(shù)字化從檢測器模塊接收的測量信號中提取的信號。一旦測量信號被數(shù)字化，就不會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的信息損失。通過在傳感器模塊上設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器，能夠使用特別精確，但是大型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在天線模塊或檢測器模塊上使用這種模數(shù)轉(zhuǎn)換器是不利的，因?yàn)樗鼈儠?huì)顯著增大各個(gè)模塊的尺寸。此外，能夠?qū)δ?shù)轉(zhuǎn)換器執(zhí)行精確的溫度控制，這進(jìn)一步增大模數(shù)轉(zhuǎn)換器的尺寸。

根據(jù)第一方面的第十優(yōu)選實(shí)施方式，傳感器模塊包括數(shù)字信號處理器，該數(shù)字信號處理器適于對從檢測器模塊接收的測量信號中提取的信號進(jìn)行后處理。數(shù)字信號處理器特別能夠使用來自溫度傳感器的信息和/或天線模塊或檢測器模塊的參數(shù)執(zhí)行后處理。這顯著降低了信號中的誤差。

根據(jù)第一方面的第十實(shí)施方式的第一優(yōu)選實(shí)施方式，傳感器模塊包括第一通信單元，該第一通信單元適于從檢測器模塊和/或天線模塊接收檢測器模塊和/或天線模塊的當(dāng)前溫度。附加地或替選地，第一通信單元適于從檢測器模塊和/或天線模塊接收檢測器模塊和/或天線模塊的參數(shù)。數(shù)字信號處理器適于對從檢測器模塊接收的測量信號中提取的信號進(jìn)行后處理，從而補(bǔ)償檢測器模塊和/或天線模塊的當(dāng)前溫度，和/或補(bǔ)償檢測器模塊或天線模塊的參數(shù)。因此，能夠獲得非常精確的測量。

附圖說明

現(xiàn)在參考附圖僅以舉例的方式進(jìn)一步解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，在這些附圖中：

圖1以示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的框圖；

圖2以三維圖示出了根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)的第二實(shí)施方式；

圖3以示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)的第三實(shí)施方式的細(xì)節(jié)；以及

圖4以示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)的第四實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。

具體實(shí)施方式

首先，我們展示圖1和圖2所示測量系統(tǒng)的實(shí)施方式的一般設(shè)置。參見圖3和圖4，顯示了不同實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和功能的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。不同附圖中類似的實(shí)體和附圖標(biāo)記被部分省略。

現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，附圖中顯示了優(yōu)選實(shí)施方式的例子。但是，可以對本發(fā)明接下來的實(shí)施方式進(jìn)行不同修改，本發(fā)明的范圍不限于接下來的實(shí)施方式。

第一實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的測量系統(tǒng)1的第一實(shí)施方式。測量系統(tǒng)1包括測量設(shè)備2，該測量設(shè)備2與傳感器模塊4連接，傳感器模塊4與檢測器模塊3a連接。檢測器模塊3a與天線模塊3b連接。檢測器模塊3a和天線模塊3b形成組合模塊3。檢測器模塊3a和傳感器模塊4通過線纜5連接。線纜5可以是電纜或光纜。特別是，線纜可以是同軸電纜或光纖電纜。

測量設(shè)備2是獨(dú)立的測量設(shè)備，例如信號分析儀。需要注意，測量設(shè)備2只是可選部件，對于本發(fā)明不是必需的。在使用測量設(shè)備的情況下，測量設(shè)備通過線纜與傳感器模塊4連接。舉例來說，傳感器模塊4是功率傳感器。無線連接也是可以的。

有利地，檢測器模塊3a和天線模塊3b各自包括單個(gè)印刷電路板，所述印刷電路板保持各個(gè)模塊3a，3b的所有其他部件。在使用組合模塊3的情況下，組合模塊有利地只包括單個(gè)印刷電路板，所述印刷電路板保持檢測器模塊3a和天線模塊3b的所有部件。

被測設(shè)備6沿著天線模塊3b的天線的主輻射方向設(shè)置在天線模塊3b附近。被測設(shè)備6發(fā)射高頻信號10，高頻信號10被天線模塊3b的天線接收。天線模塊3b執(zhí)行某些預(yù)處理，在圖3中對此更詳細(xì)地描述。產(chǎn)生的預(yù)處理信號11被傳輸給檢測器模塊3a，檢測器模塊3a執(zhí)行進(jìn)一步的預(yù)處理，從而將預(yù)處理信號轉(zhuǎn)換為測量信號12，測量信號12被傳輸給傳感器模塊4。傳感器模塊4對測量信號12進(jìn)行測量，從而確定例如被測設(shè)備6發(fā)射的高頻信號10的功率。測量結(jié)果13現(xiàn)在可以傳輸給例如存儲(chǔ)或進(jìn)一步處理測量結(jié)果13的計(jì)算機(jī)或另一個(gè)測量設(shè)備2。

第二實(shí)施方式

圖2顯示了測量系統(tǒng)1的三維圖。特別是，傳感器模塊4，線纜5和包括圖1所示檢測器模塊3a和天線模塊3b的組合模塊3清晰可見。在這里，特別明顯的是，傳感器模塊4包括外殼40，外殼40不包含檢測器模塊3a和天線模塊3b，檢測器模塊3a和天線模塊3b包含在組合模塊3中。還顯示了組合模塊3包括單個(gè)印刷電路板，該印刷電路板保持組合模塊3的所有其他部件。

關(guān)于傳感器模塊4，檢測器模塊3a和天線模塊3b的特定結(jié)構(gòu)和功能，請參考圖3和圖4。

第三實(shí)施方式

圖3更詳細(xì)地顯示了圖1所示的檢測器模塊3a和天線模塊3b。在這里，檢測器模塊3a和天線模塊3b集成為組合模塊3。組合模塊3包括天線34，天線34與變壓器33連接。天線34和變壓器33都設(shè)置在組合模塊3的天線模塊3b部分上。有利地，天線34是平面天線，更有利的是平面槽線天線。

為了獲得最佳的接收條件而無干擾反射，可以用射頻吸收材料涂覆天線34周圍的區(qū)域。還可以將系統(tǒng)1的所有表面從天線34的主輻射方向的法線傾斜，從而使反射最小化。此外，出于相同原因，使朝著天線34的主輻射方向的表面最小化也是有利的。

變壓器33與檢測器32連接，檢測器32與斬波器31連接。斬波器31與放大器30連接，放大器30與線纜5a連接，線纜5a是圖1和圖2所示線纜5的一部分。檢測器32、斬波器31和放大器30全部集成到組合模塊3的檢測器模塊3a部分中。此外，組合模塊3的檢測器模塊3a部分包括溫度傳感器37、存儲(chǔ)單元36和通信單元35。溫度傳感器37和存儲(chǔ)單元36都與通信單元35連接，通信單元35與線纜5b連接，線纜5b是圖1和圖2所示線纜5的一部分。

當(dāng)被測設(shè)備6發(fā)射高頻信號10時(shí)，高頻信號10作為天線信號，優(yōu)選槽線天線信號被天線34接收。在該示例中，天線34為槽線天線，該槽線天線接收高頻信號10，并使其作為槽線天線信號300對于變壓器33可用。對該槽線天線信號進(jìn)行處理是非常復(fù)雜的。因此，變壓器33將槽線天線信號300轉(zhuǎn)換為圖1和圖2所示的共面天線信號11，該共面天線信號11被傳輸至檢測器32。檢測器32對信號11進(jìn)行檢測，有利地，檢測器32對共面天線信號11進(jìn)行整流。產(chǎn)生的信號301被提供給斬波器31，斬波器31通過連續(xù)反轉(zhuǎn)信號301的極性進(jìn)行低頻調(diào)制。這降低了產(chǎn)生的信號302的干擾靈敏度。斬波信號302被傳輸至放大器30，放大器30放大該信號并通過線纜5a將產(chǎn)生的信號12傳輸至傳感器模塊4。

同時(shí)，溫度傳感器37確定當(dāng)前溫度303，并將其傳輸至通信單元35。通信單元35通過線纜5a將溫度傳感器37確定的當(dāng)前溫度303傳輸至傳感器模塊4。

存儲(chǔ)單元36存儲(chǔ)檢測器模塊3a和/或天線模塊3b的參數(shù)。舉例來說，這些參數(shù)可以是模塊3a，3b的校準(zhǔn)細(xì)節(jié)。這些參數(shù)對于每個(gè)特定的天線模塊3b和檢測器模塊3a而言是獨(dú)特的。例如，存儲(chǔ)單元36可以是閃存或磁存儲(chǔ)器。該信息304也被通信單元35傳輸至傳感器模塊4。

代替將檢測器模塊3a和/或天線模塊3b的參數(shù)存儲(chǔ)在如圖3所示的電子可讀存儲(chǔ)單元36中，還可以無線可讀方式存儲(chǔ)該信息，例如存儲(chǔ)在rfid芯片中。

在特別簡單的實(shí)施方式中，參數(shù)還可以存儲(chǔ)為條形碼形式，特別是印刷或粘貼到檢測器模塊3a和/或天線模塊3b的表面上的二維條形碼。同樣，在這種情況下，檢測器模塊4包括能夠讀取條形碼中存儲(chǔ)的信息的相應(yīng)的條形碼讀取器。

溫度傳感器37，存儲(chǔ)單元36和通信單元35還可以設(shè)置在天線模塊3b上。甚至可以為檢測器模塊3a和天線模塊3b設(shè)置單獨(dú)的溫度傳感器。因此能夠特別精確地確定各個(gè)部件的溫度。

有利地，天線模塊3b或檢測器模塊3a還包括混頻器和本地振蕩器，混頻器和本地振蕩器適于將從高頻信號10中提取的信號與本地振蕩器信號混合，產(chǎn)生頻率低于高頻信號的中頻信號。接下來，如上所述進(jìn)一步處理該中頻信號。必須注意，該頻率變換必須在所述天線34和所述斬波器31之間的任意處理階段發(fā)生。

第四實(shí)施方式

圖4顯示了圖1和圖2的傳感器模塊4的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。傳感器模塊4包括與數(shù)字信號處理器41連接的通信單元40。數(shù)字信號處理器41再次與模數(shù)轉(zhuǎn)換器42連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器42與放大器43連接。放大器43與圖3所示的線纜5a連接。此外，數(shù)字信號處理器41與另一個(gè)通信單元44連接，通信單元44與圖3所示的線纜5b連接。

當(dāng)通過線纜5a從圖3所示的放大器30接收測量信號12時(shí)，放大器43再次放大信號12，產(chǎn)生放大信號400。放大信號400被提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器42，模數(shù)轉(zhuǎn)換器42對它進(jìn)行數(shù)字化，并將產(chǎn)生的數(shù)字信號401提供給數(shù)字信號處理器41。

通過線纜5b，通信單元44從圖3所示的通信單元35接收溫度信息303和參數(shù)信息304。通信單元44將該信息303、304提供給數(shù)字信號處理器41。

在參數(shù)信息存儲(chǔ)在rfid芯片中的情況下，傳感器模塊4包括rfid讀取器，該rfid閱讀器用于讀取該信息，并將該信息提供給數(shù)字信號處理器41。此外，在參數(shù)信息存儲(chǔ)在條形碼中的情況下，傳感器模塊4包括條形碼讀取器，該條形碼讀取器用于讀取該信息，并將該信息提供給數(shù)字信號處理器41。

數(shù)字信號處理器41在考慮通信單元44所提供的溫度信息303和參數(shù)信息304的情況下對數(shù)字化測量信號401進(jìn)行后處理。因此，數(shù)字信號處理器41生成最終測量結(jié)果402。最終測量結(jié)果402可以存儲(chǔ)在傳感器模塊4中，或者通過使用可選的通信單元40作為測量結(jié)果13被傳輸至另一個(gè)測量設(shè)備2。

將傳感器模塊4從組合模塊3，特別是從檢測器模塊3a和天線模塊3b分開是特別有利的，因?yàn)檫@樣能夠在檢測器模塊3a和天線模塊3b內(nèi)提供小而簡單的部件，從而允許將這些模塊設(shè)置為極端靠近被測設(shè)備，同時(shí)在傳感器模塊4內(nèi)提供大的部件，傳感器模塊4可以遠(yuǎn)離被測設(shè)備設(shè)置。特別是通過對部件執(zhí)行這種分離，能夠降低與高頻信號傳輸相關(guān)的要求，因?yàn)橥ㄟ^線纜5的傳輸只有低干擾靈敏度。

此外，對多個(gè)部件的這種分離是有利的，因?yàn)槟軌驅(qū)鞲衅髂K4進(jìn)行最優(yōu)溫度控制，但是對于檢測器模塊3a和天線模塊3b，這是不可能的。因此，特別易受噪聲影響的模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以保持最適宜的低溫。

本發(fā)明的實(shí)施方式可以通過硬件，軟件或其任意組合實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的不同實(shí)施方式可以通過一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(asic)、數(shù)字信號處理器(dsp)、數(shù)字信號處理設(shè)備(dspd)、可編程邏輯設(shè)備(pld)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、處理器、控制器、微控制器、微處理器等中的一者或多者實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的不同實(shí)施方式還可以通過實(shí)現(xiàn)上述特征或操作的軟件模塊、方法、功能等形式實(shí)現(xiàn)。軟件代碼可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中，因此能夠通過處理器執(zhí)行。存儲(chǔ)器單元可以設(shè)置在處理器內(nèi)部或外部，并通過多種已知方式和處理器交流數(shù)據(jù)。

本發(fā)明不限于這些示例，特別是不限于這里顯示的特定部件。示例性實(shí)施方式的特征可以按有利的組合使用。

雖然詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)該理解，在不偏離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本文可以做出各種修改，替換和變化。