[发明专利]一种标签编码天线反射系数测量方法

说明书

本发明涉及一种标签编码天线反射系数测量方法。在结构健康检测领域，可以通过布置在其上传感器的参数变化来判断和预测建筑物的结构变化。传统的传感器参数的测量采集更多的是使用矢量网络分析仪，本发明提供了一种基于通用软件无线电外设(USRP)平台的标签编码天线器件的反射系数测量方法。该方法基于上述的软硬件平台，配合定向耦合器等器件，通过在软件端对于USRP的配置和后续对于数据的处理，对贴在建筑物上面的标签编码天线进行参数测量。相比于传统的矢量网络分析仪的测量方案，该方法能够增加实验的灵活度，同时可以掌握更多影响建筑结构健康因素的特征参数，对于建筑结构的健康程度做出更合理的分析。

技术领域

本发明涉及高频电子电路的标签编码天线参数测量领域。

技术背景

传统的天线设计中，人们一般更加注重于天线的性能表现，因此更多的重点都放在了天线功能的设计上，在对其进行参数测试的过程中往往使用矢量网络分析仪进行测试。这样测试一方面确实可以保证测试结果的准确性，但是另一方面，囿于其测试环境和方法的相对不变性，缺乏一些的灵活性，同时网分的测量方法较为固定，不便于将其他的测量算法移植到其中。另一方面，在一些更加复杂的测试场景中，利用网络分析仪可能会有很多不便。

此外，由于智能传感器技术的进步，将天线传感器用于SHM(结构健康检测)并嵌入到实际的测量环境中对于大型建筑结构进行检测也逐渐成为一种趋势。在具体的设计过程中，一般考虑将天线的编码部分和天线的应变测量部分分开设计，并随之嵌入到具体的建筑结构中，建筑物的结构应变与否可以通过天线应变传感部分的谐振频率的偏移来判断。在类似于这样的应用场景中，由于天线传感器本身粘贴在建筑物上，如果继续使用VNA作为测量工具时，势必会造成很多的不便。

软件无线电技术是一种实现新无线通信的概念，其基本思想为将已经在硬件中完全实现的一些组件利用软件在计算机中实现。这是一种可重构和可重新编程的无线电技术，即可以根据需要在硬件不变动的情况下通过软件的配置来完成不同的功能。一般的软件无线电设备都有FPGA等核心部分可供用户进行编程操作。本发明使用到的USRP X300设备是NI公司的软件无线电设备，搭配相应的软件就可以根据用户的需要来完成相应的功能配置。由于一般的软件无线电设备都比较便携，因此针对上述提到的具体测量场景，只需要一台电脑与其相连，就可以实现相对便利的测量。随着软件无线电的发展，相关的研究也有所发展，例如将软件无线电应用于频谱感知的相关研究。这些研究大部分是把USRP当成一个接收机，利用其对于环境周围的信号进行感知，而不涉及更具体的器件反射系数的测量。

发明内容

本发明的目的在于设计一种标签编码天线反射系数测量方法，用户可以在软件端配置USRP设备，实现高灵活性的待测器件反射系数测量，从测量方式上来说，可以实现有线测量，也可以搭配器件实现无线测量。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种标签编码天线反射系数测量方法，涉及一台与主机电脑连接的USRP设备以及贴在建筑物结构上的标签编码天线和定向耦合器，其中：

标签编码天线的S参数曲线谐振频率包含ID信息和建筑物的应变信息，其中编码部分可以作为贴在不同位置的标签的区分，而应变部分的谐振频率会随着建筑结构的变化而发生偏移，这个特征可以作为判断建筑物结构变化的指标。

定向耦合器可以对信号分路，实现单端口测量。

USRP设备通过以太网线与电脑连接，负责信号的收发，同时对于接收到的信号进行处理。

电脑中设有配置USRP的LabVIEW软件平台，该软件可用于具体设计信号的收发和处理方式。

对于具体的测量场景，其具体的实施步骤如下：

①将被测编码天线分批放入到建筑物结构的不同位置中，完成被测对象的部署；

②通过软件配置的数字基带信号完成初步处理后送至USRP设备中；