[发明专利]一种射频信号到达时间差的测量方法及装置

权利要求书

1.一种射频信号到达时间差的测量方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)在传输线上顺序取n个点，相邻的两个点之间的间隔不能完全相同；

(2)接收天线A和接收天线B将信号分别传送至传输线，信号在传输线中形成驻波；

(3)触发同步电路根据预先设定，测量向信号采集点阵发出的触发信号，信号采集点阵收到触发信号后进行采集，当第一个触发信号产生时，n个信号采集点阵同时对传输线上的n个位置的信号幅度进行采集，得到每个位置上的电平，完成一次采集；

(4)触发同步电路再次发出下一次触发信号，信号采集点阵进行第二次采集，得到第二个时刻每个位置上的电平；周而复始，完成对驻波信号的同步连续测量；

(5)采集完成，将信号采集点阵上所有的采样数据汇总到计算机进行频率和相位的计算，从而获得输入天线A和输入天线B的相位差，通过计算判断输入信号的发射方向；

其中：驻波计算频率和相位差的方法如下：

在整个采集过程中，令X_i (i=0,1,2,…,n-1)为传输线中不同采集点所在的位置；

对于每个采集点X_i，其在t时刻进行采样获得的信号电平为Y_i(t)，通过计算得到该位置上的振幅A_i；

 

其中：Y_i(t)为传输线上采集到的信号电平， A_i是X_i位置上的振幅，t是采集的时间；

通过将测量得到的A_i和X_i拟合出驻波振幅曲线，得到传输线上任意一点的振幅A(x)；

，

其中：A₁是输入天线A接收到的信号幅度，A₂是输入天线B接收到的信号幅度，λ_g为信号在传输线中的波长，为信号到达输入天线A和输入天线B的相位差；

驻波振幅曲线上的每一点振幅表明该点的振动情况，振幅大的点就是波峰，振幅小的点就是波谷；通过判断波峰和波谷的相对位置，计算出信号的波长，频率以及到达时间差信息；

以传输线为X轴，并使得X轴的零点满足到达天线A和天线B的信号时间差相等；向天线A和天线B同时输入一个相同的校准信号，传输线中振幅最大点即为传输线的零点；

当输入天线A和输入天线B的信号相位相同时，X轴零点(r)就是一个波峰或波谷，其左右相邻的两侧，各有一个波节点p，q，满足：

X_r = 0，X_q = - X_p > 0；

当输入天线A和输入天线B的信号相位不同时，上述波峰或波谷r，波节p和q的位置会发生平移，平移距离(ΔL)为：

ΔL=X_r – 0 = ( X_q + X_p ) / 2；  (1) 

其中，X_q ，X_p分别是波节p和q的位置坐标；

当传输线的长度大于输入信号波长时，在传输线内部相邻的波节点p，q满足：

λ_g = 2( X_q - X_p )，         (2)

其中λ_g为输入信号在传输线内波长；

输入天线A和输入天线B 的相位差()和到达时间差(Δt)满足，

         (3)

；        (4)

其中，λ_g为输入信号在传输线内波长，f 为信号的频率。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于当传输线为同轴电缆时，传输线内的波长是由信号的频率和光速决定的，满足下面的关系：

，

其中c为光速，ε_r为相对介电常数，所以由(1)-(4)式可得输入信号的波长(λ)，频率(f)，到达输入天线A和输入天线B的相位差()和时间差(Δt)分别为：

，      (5)

，     (6)

，    (7)

，   (8)

其中，X_q ，X_p分别是波节p和q的位置坐标，c为光速，ε_r为相对介电常数。