[发明专利]仅用幅度检波器的矢量反射系数检测电路及其检测方法

说明书

技术领域

本发明提出一种矢量反射系数的检测方法，可以应用于各种射频或微波系统，比如无线通讯系统、电视系统、广播系统的高频射频部分。

背景技术

由于射频微波系统中匹配情况直接影响信号的传输和系统的可靠性，通常完善的射频系统在功放输出后会具有功率检测和驻波检测的功能。这部分电路一般包括前向功率检测和反向功率检测，由耦合器和检波器构成，反向功率检测还可以通过输出环形器获得反射信号。但无论那种方法，都要求在射频上就能分离前向信号和反向信号，但由于前向大功率信号的干扰，反向信号功率检测误差都会比较大。而且这种电路对耦合器方向性要求很高，使批量生产成品率下降。这种电路在宽频带应用中的难度也比较大。

发明内容

本发明提供的检测方法，可用于检测传输功率与驻波，比较目前常用的驻波检测电路，对驻波检测精度将得到提高，且不受负载反射信号相位影响。本发明提供的检测方法能检测前向功率的幅度，同时检测反向功率的幅度和相位，即得到矢量反射系数，由此可以进一步算出负载的复阻抗，这是目前常用的驻波检测电路无法做到的。本发明的检测方法还可应用于宽频带，其可用频带宽度仅受检波器带宽限制。本发明提供的检测电路不要求在电路上就能分离前向信号和反向信号，不需要高方向性的耦合器。

附图说明

图1.矢量反射系数检测电路原理框图

图2.矢量反射系数检测电路功率取样部分S参数分析示意图

图3.对本发明原理作说明的圆图

图4.采用四路功率取样输出的检测电路原理框图

图5.对应图4框图原理的圆图

图6.采用开关切换共用检波器和模数转换器的电路原理框图

图7.一个本发明的测试实例连接图

具体实施方式

如图1为本发明的矢量反射系数检测电路原理框图。其电路组成部分说明如下：

射频通路上的功率首先被功率取样器(101、102、103)取样。功率取样器可以为耦合器，也可以是分路器，还可以为串联电阻电容取样。功率取样输出为部分前向信号和部分反向信号矢量叠加，他们的幅度相位关系由取样器和终端反射系数共同影响。功率取样器输出的射频信号由检波器(104)进行功率检测放大滤波，之后经模数转换器(105)转换为数字信号。最后在处理器(106)中经运算既得负载的反射系数，还可以算出正向功率、反向功率、驻波比、终端阻抗。

为说明该电路的原理，就要对其射频部分作S参数的分析，如图2，Port1为射频输入端口，Port2为射频输出端口，Port2接负载Z_L，其反射系数Γ_L，Port3、4、5为3个功率耦合输出端口，他们的输出功率分别为P3、P4、P5。如果Port3与Port4是一理想定向耦合器的耦合口与隔离口，则P4/P3既得负载的反射损耗，并可以算出驻波比，这就是目前通用的驻波检测器的原理。但实际电路不可能有理想定向耦合器，所以检测有误差，且受负载反射相位影响。通常情况下，取样输出P3、P4、P5为部分前向信号和部分反向信号矢量叠加，先由端口Port3与Port4写出方程如下：Port3和Port4匹配，所以无入射波，由S参数得到：

b₂＝S₂₁a₁+S₂₂a₂

b₃＝S₃₁a₁+S₃₂a₂

b₄＝S₄₁a₁+S₄₂a₂

变换为：

b₃＝S₃₁/S₂₁b₂+(S₃₂-S₂₂S₃₁/S₂₁)a₂

b₄＝S₄₁/S₂₁b₂+(S₄₂-S₂₂S₄₁/S₂₁)a₂

两式相除得到：