CN112649678A - 天馈线测量方法、装置、天馈线测量器件和测试仪 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种天馈线测量方法、装置、天馈线测量器件和测试仪。方法包括：获取参考中频信号，以及与参考中频信号同频的测试中频信号；其中，测试中频信号为被测天馈线反射的射频信号经处理后得到；对参考中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的参考中频信号进行加窗处理，得到参考加窗信号；对测试中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的测试中频信号进行加窗处理，得到测试加窗信号；根据参考加窗信号和测试加窗信号得到天馈线参数。本申请可通过数字处理方法实现天馈线的测量，不依赖于硬件的检波电路测量天馈线参数，还大大提高了测量过程中的干扰抑制能力，进而可有效地对天馈线进行测量。
Description
技术领域
本申请涉及天馈线技术领域，特别是涉及一种天馈线测量方法、装置、天馈线测量器件和测试仪。
背景技术
由于天馈线***中难免耦合有临近天线、馈线或其他设备的信号，因此在使用天馈线测试仪现场测试天馈线***时，经常遇到天线耦合而来的干扰信号，影响测试的进行。特别是在收发信台站的天馈线现场测试中，由于巡查时临近的天线处于发报状态，因此会极大地干扰被测天馈线，严重影响测试效果，甚至出现严重的误判，导致无法对天馈线进行有效的测量。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对天馈线进行有效测量，以得到准确天馈线参数的天馈线测量方法、装置、天馈线测量器件和测试仪。
第一方面，本申请实施例提供了一种天馈线测量方法，该方法包括：
获取参考中频信号，以及与参考中频信号同频的测试中频信号；其中，测试中频信号为被测天馈线反射的射频信号经处理后得到；对参考中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的参考中频信号进行加窗处理，得到参考加窗信号；对测试中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的测试中频信号进行加窗处理，得到测试加窗信号；根据参考加窗信号和测试加窗信号得到天馈线参数。
在其中一个实施例中，根据参考加窗信号和测试加窗信号得到天馈线参数的步骤，包括：确定目标频点在参考加窗信号中对应的参考矢量值，以及目标频点在测试加窗信号中对应的测试矢量值；根据参考矢量值和测试矢量值，得到天馈线参数。
在其中一个实施例中，天馈线参数包括反射系数；反射系数为测试矢量值的幅度与参考矢量值的幅度之比。
在其中一个实施例中，天馈线参数包括相位差；
根据参考矢量值和测试矢量值，得到天馈线参数的步骤，包括：根据测试相位角和参考相位角，确定相位差；其中，测试相位角为测试矢量值的相位角，参考相位角为参考矢量值的相位角。
在其中一个实施例中，根据测试相位角和参考相位角，确定相位差的步骤，包括：在测试相位角小于参考相位角的情况下，将测试相位角与参考相位角之差确认为相位差；在测试相位角大于参考相位角的情况下，计算360°与参考相位角之间的差值，并将差值与测试相位角之和确认为相位差。
在其中一个实施例中，窗函数为矩形窗函数。
第二方面，本申请实施例提供了一种天馈线测量装置，包括中频信号获取模块、参考加窗信号获取模块、测试加窗信号获取模块和参数测量模块。其中，中频信号获取模块用于获取参考中频信号和测试中频信号；测试中频信号为处理被测天馈线反射的射频信号后得到的信号；参考加窗信号获取模块用于对参考中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的参考中频信号进行加窗处理，得到参考加窗信号；测试加窗信号获取模块用于对测试中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的测试中频信号进行加窗处理，得到测试加窗信号；参数测量模块用于根据参考加窗信号和测试加窗信号得到天馈线参数。
第三方面，本申请实施例提供了一种天馈线测量器件，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一实施例中天馈线测量方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种天馈线测试仪，包括上述任一实施例的天馈线测量器件。
在其中一个实施例中，天馈线测试仪还包括测试信号生成模块、混频模块和低通滤波模块。其中，测试信号生成模块用于连接被测天馈线，用于生成参考射频信号以及与参考射频信号同频的测量射频信号，并将测量射频信号输出至被测天馈线。混频模块连接测试信号生成模块，用于对参考射频信号进行混频，并将混频得到的参考中频信号进行输出，以及对被测天馈线反射的测量射频信号进行混频，并将混频得到的测试中频信号进行输出。低通滤波模块分别连接混频模块和天馈线测量器件，用于分别对参考中频信号和测试中频信号进行低通滤波，并将滤波后的参考中频信号和滤波后的测试中频信号输出至天馈线测量器件。
在其中一个实施例中，天馈线测试仪还包括数模转换模块。数模转换模块连接在混频模块和天馈线测量器件之间，用于数模转换模块连接在低通滤波模块和天馈线测量器件之间，用于分别对滤波后的参考中频信号和滤波后的测试中频信号进行同步采样，并将采样后的参考中频信号和采样后的测试中频信号输出至天馈线测量器件。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中天馈线测量方法的步骤。
上述天馈线测量方法、装置、器件和天馈线测试仪中，通过获取参考中频信号和测试中频信号，并对参考中频信号和测试中频信号进行傅里叶变换和加窗处理，得到参考加窗信号和测试加窗信号，根据参考加窗信号和测试加窗信号得到天馈线参数，从而可通过数字处理方法实现天馈线的测量，不仅不依赖于硬件的检波电路计算相位差和幅度比等天馈线参数，还实现极窄数字噪声滤波，大大提高了测量过程中的干扰抑制能力，并有效解决了硬件电路带来的边界问题，进而可有效地对天馈线进行测量，在短波相关测试中具备很强的实用性。同时，通过采用数字处理方法测量天馈线，还可降低硬件设计难度以及成本。
附图说明
图1为传统的天馈线测试仪的结构图；
图2为图1所示的结构中通过AD8302测量得到的硬件相位结果；
图3为图2所述的硬件相位结果经软件处理后的结果；
图4为本申请一个实施例中天馈线测量方法的流程示意图；
图5为本申请一个实施例中通过矩形窗函数对FFT变换后的参考中频信号进行加窗处理后的信号图；
图6为本申请一个实施例中通过矩形窗函数对FFT变换后的测试中频信号进行加窗处理后的信号图；
图7为本申请一个实施例中测量天馈线参数的流程示意图；
图8为本申请一个实施例中参考矢量值和测试矢量值的矢量图；
图9A为本申请一个实施例中计算相位差的第一示意图；
图9B为本申请一个实施例中计算相位差的第二示意图；
图10为在与图2-3同等条件下，采用本申请的天馈线测量方法进行全相位计算的结果；
图11为本申请一个实施例中天馈线测量装置的结构框图；
图12为本申请一个实施例中天馈线测试仪的示意性结构框图；
图13为本申请一个实施例中低通滤波器的滤波特性曲线；
图14为仅通过硬件滤波测量驻波比的效果图；
图15为采用本申请的天馈线测量方法后测量得到的驻波比的效果图；
图16为本申请一个实施例中天馈线测试仪的结构图；
图17为0dBm信号源干扰的情况下，测量驻波比的效果图；
图18为5dBm信号源干扰的情况下，测量驻波比的效果图；
图19为10dBm信号源干扰的情况下，测量驻波比的效果图；
图20为13dBm信号源干扰的情况下，测量驻波比的效果图；
图21为频率范围1～30MHz，干扰功率13dBm，频率5MHz情况下的测试效果。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
正如背景技术所述，现有技术存在无法对天馈线进行有效测量的问题，经发明人研究发现，导致该问题的原因在于，传统的天馈线测试仪的实现结构一般如图1所示，包括测试RF信号源110、本振LO信号源112、第一功分器114、第二功分器116、衰减器118、定向耦合器120、第一混频器122、第二混频器124、第一带通滤波器126、第二带通滤波器128、相位功率检波器130、第一ADC132(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)、第二ADC134和数字处理器136。
当现有的天馈线测试仪对被测天馈线进行测量时，本振LO信号源112输出的本振LO信号经第二功分器116后，被分路为参考LO信号和测量LO信号。测试RF信号源110输出的测试RF信号经第一功分器114后，被分路为测量RF信号和参考RF信号。参考RF信号经衰减器118进行幅度调整后，通过第一混频器122与参考LO信号进行混频，得到中频信号。第一带通滤波器126对该中频信号进行滤波后输出参考中频信号IF0。定向耦合器120将测试RF信号接入被测天馈线中，并分离被测天馈线的反射信号，反射信号依次经混频处理和带通滤波(或低通滤波)处理后，得到测试中频信号IF1。硬件相位功率检波器130在处理参考中频信号IF0和测试中频信号IF1后，将两个中频信号之间的相位差和幅度比转换为电压进行输出，相位功率检波器130输出的相位直流电压Vphase和功率直流电压Vmag经两个慢速的ADC采样后输入至数字处理器136中，数字处理器136对接收到的相位电压值进行转换计算，从而可得到功率比和相位差，并可进一步计算得到驻波比、回波损耗和/或故障点等参数。
其中，参考中频信号IF0和测试中频信号IF1本质上是含有噪音的同频正弦信号，在采用相位功率检波器130测量同频信号的相位差时，主要是基于过零法、相乘器、可变延迟线法、二极管检相器法等方法实现。但无论基于哪种硬件方法实现，信号谐波、噪声干扰等对测量结果均有很大的影响，即使在天馈线测试仪中加入带通滤波器，其对噪声的抑制也是有限的。同时，硬件方式实现的相位检测，在临界值处会出现误差大的现象，且其测量的相位为相位差的绝对值，因此还需通过软件处理方可得到真正的相位差。请参阅图2和图3，图2和图3为集成电路AD8302硬件幅度及相位检波器通过扫频信号对1米馈线各个测量频点进行相位测试的计算结果，其中图2为硬件相位计算结果，图3为硬件相位经软件处理后的结果，该结果在边界处出现相位抖动。
换言之，传统技术中存在以下问题：(1)采用硬件方式获取功率和相位差具有很宽的频率响应，硬件设计要求高，提高了实现难度，且采用集成方案实现时成本较高。(2)由于相位功率检波器件在临界条件下(接近最大值和最小值)的非线性，在测量临界条件下的功率和相位时，无法进行有效的测量，误差较大。(3)若不设置带通滤波器，则对被测天馈线耦合进来的噪声信号没有任何抑制能力，不具有现场应用的使用价值；若需要具备噪声抑制能力，则中频信号需先经过带通滤波器再进入硬件功率检波器，此时由于带通滤波器的频率带宽较大，对带外的干扰抑制能力有限，在短波天馈线测试中，当临近频率有大功率信号发射时，抑制能力不足容易导致大面积测试数据异常或测试曲线出现毛刺现象。(3)无法获取测试信号和反射信号的全相位差。
基于此，有必要提供一种天馈线测量方法、装置、天馈线测量器件和天馈线测试仪，从而能够大大提高了测量过程中的干扰抑制能力，并有效解决了硬件电路带来的边界问题，进而可有效地对天馈线进行测量，在短波相关测试中具备很强的实用性。在一些实施例中，本申请的天馈线测试方法还可进行数字全相位检测，有效地抑制噪声干扰，实现了-180°～180°的全相位测量。
在一个实施例中，如图4所示，提供了一种天馈线测量方法，本实施例以该方法应用于数字处理器进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于其他具备数据处理功能的器件中。本实施例中，该方法包括以下步骤：
步骤S410，获取参考中频信号，以及与参考中频信号同频的测试中频信号；其中，测试中频信号为被测天馈线反射的射频信号经处理后得到。
其中，参考中频信号的频率与测试中频信号的频率相同，参考中频信号可以是参考射频信号经下变频后得到的信号，测试中频信号可以是将测试射频信号输出至被测天馈线后，对被测天馈线反射的测试射频信号进行下变频后得到的信号。参考射频信号与测试射频信号为同频信号，例如可对同一信号进行分路后得到，且对2个射频信号进行下变频时所采用的本振信号频率相同。
需要说明的是，测试中频信号和参考中频信号可以为模拟信号或者数字信号，本申请对此不作具体限制。在其中一个实施例中，为方便数字处理器的处理，测试中频信号和参考中频信号均为数字信号。数字处理器可接收外部输入的参考中频信号和测试中频信号以实现信号获取；也可获取参考射频信号和被测天馈线反射的射频信号，并分别对参考射频信号和反射的射频信号进行下变频，进一步地，还可对下变频信号进行模数转换，从而可获取参考中频信号和测试中频信号。
步骤S420，对参考中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的参考中频信号进行加窗处理，得到参考加窗信号。
具体而言，获取参考中频信号后，直接对其进行傅里叶变换，以得到参考中频信号对应的频域响应信号。其中，傅里叶变换的方式可以但不局限于CFT(Continuous FourierTransform，连续傅里叶变换)、DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换)和FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)等。在其中一个实施例中，可对参考中频信号进行FFT变换，以加快处理效率。
在傅里叶变换后，采用窗函数对变换后的参考中频信号进行加窗处理，即将窗函数与变换后的参考中频信号进行相乘，从而可得到参考加窗信号。可以理解，本申请可采用任意窗函数进行加窗处理，只需其可实现前述功能即可，例如窗函数可以但不局限于汉明窗、汉宁窗等，窗函数可根据参考中频信号的频率特性、干扰信号的信号特性以及抑制需求等因素确定。在其中一个实施例中，窗函数可以矩形窗函数，以使参考加窗信号能准确反映参考中频信号在目标频段内的频率响应。矩形窗函数的数学表达式可如下所示：
其中ω(n)为加窗数列，n为信号采样序号，M为加窗长度。
请参阅图5，图5示出了通过矩形窗函数对FFT变换后的参考中频信号进行加窗处理的信号处理过程。当模数转换时采样点数足够多，M取值足够小时，对参考中频信号进行加窗处理后，可以在一个很小的带宽内获取中频信号，即加窗处理可截取得到一窄带信号，从而可提高抗干扰性能。
步骤S430，对测试中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的测试中频信号进行加窗处理，得到测试加窗信号。
具体而言，在获取到测试中频信号后，可对测试中频信号进行傅里叶变换，并采用与参考中频信号相同的窗函数处理变换后的测试中频信号，以得到测试加窗信号。测试中频信号的处理过程与前述参考中频信号的处理过程类似，具体可参阅上述描述，此处不再赘述。在其中一个实施例中，请参阅图6，图6示出了通过矩形窗函数对FFT变换后的测试中频信号进行加窗处理的信号处理过程。如此，通过将加窗技术应用在天馈线测量中，从而可大大提高抗干扰性。
步骤S440，根据参考加窗信号和测试加窗信号得到天馈线参数。
其中，天馈线参数是指可用于反馈天馈线工作性能的参数，包括但不局限于反射系数、相位差、驻波比、回波损耗和故障位置等。
具体而言，参考加窗信号反映了参考中频信号在目标频段内的频域响应，测试加窗信号反映了测试中频信号在该目标频段内的频域响应，通过参考加窗信号和测试加窗信号可得到天馈线参数，完成天馈线的测量。
在其中一个实施例中，如图7所示，根据参考加窗信号和测试加窗信号得到天馈线参数的步骤，包括：
步骤S710，确定目标频点在参考加窗信号中对应的参考矢量值，以及目标频点在测试加窗信号中对应的测试矢量值；
步骤S720，根据参考矢量值和测试矢量值，得到天馈线参数。
具体而言，参考加窗信号可根据DFT变换或FFT变换后的参考中频信号来确定得到，测试加窗信号可根据DFT变换或FFT变换后的测试中频信号来确定得到。以FFT变换为例，满足狄里赫利条件的信号x(t)进行FFT变换后可得到X(k)，其中，x(t)和X(k)可如下所示：
其中，a0为信号的直流分量，n为谐波次数，An为第n次谐波对应的谐波分量，
为第n次谐波对应的相位角。若对信号x(t)进行nT周期的采样(nT为采样周期)，对点数为N的波形样本进行DFT变换后可得到：
X(k)＝DFT[x(n)]＝Re[X(k)]+Im[X(k)]
其中，Re[X(k)]为DFT变换后的信号实部，Im[X(k)]为DFT变换后的信号虚部，X(k)为一矢量信号。
变换加窗后，分别确定目标频点在参考加窗信号中对应的参考矢量值，以及在测试加窗信号中对应的测试矢量值，通过参考矢量值和测试矢量值，从而可计算得到天馈线参数。
本实施例中，通过对参考矢量值和测试矢量值进行计算，从而可便于数字处理器的处理并提高数字处理器的处理效率。
在其中一个实施例中，天馈线参数包括反射系数，反射系数为测试矢量值的幅度与参考矢量值的幅度之比。进一步地，可对测试矢量值和参考矢量值进行幅度归一化，并根据归一化后的测试矢量值和归一化后的参考矢量值的幅度比值，确定反射系数，从而可准确测量2个信号的幅度比。以图8为例进行说明，图8示出了一种情况下参考矢量值和测试矢量值的矢量图，对2个矢量值进行幅度归一化之后，得到测试矢量值和参考矢量值的幅度比值接近真实的反射系数。
本实施例中，通过全数字方法实现反射系数的测量，从而可可降低硬件设计难度以及成本。
在一个实施例中，天馈线参数包括相位差。根据参考矢量值和测试矢量值，得到天馈线参数的步骤，包括：根据测试相位角和参考相位角，确定相位差。其中，测试相位角为测试矢量值的相位角，参考相位角为参考矢量值的相位角。
具体而言，在获取相位差时，可对参考矢量值和测试矢量值进行矢量旋转处理，以得到-180°至180°的全相位测量。在其中一个实施例中，根据测试相位角和参考相位角确定相位差的步骤，包括：在测试相位角小于参考相位角的情况下，将测试相位角与参考相位角之差确认为相位差；在测试相位角大于参考相位角的情况下，计算360°与参考相位角之间的差值，并将差值与测试相位角之和确认为相位差。即可按照下列公式计算得到相位差：
其中，
为相位差，ω为测试相位角，θ为参考相位角。在一个具体的示例中，请参阅图9A和图9B，图9A示出了
情况下的相位差计算，图9B示出了
情况下的相位差的计算。请参阅图10，图10为与图2-3同等条件下进行全相位计算的结果。
本实施例中，根据测试相位角和参考相位角的大小关系确定相位差的计算，从而可避免信号随机性对相位差的影响，提高了天馈线测量的准确性。
上述天馈线测量方法中，通过获取参考中频信号和测试中频信号，并对参考中频信号和测试中频信号进行傅里叶变换和加窗处理，得到参考加窗信号和测试加窗信号，根据参考加窗信号和测试加窗信号得到天馈线参数，从而可通过数字处理方法实现天馈线的测量，不仅不依赖于硬件的检波电路计算相位差和幅度比等天馈线参数，还实现极窄数字噪声滤波，大大提高了测量过程中的干扰抑制能力，并有效解决了硬件电路带来的边界问题，进而可有效地对天馈线进行测量，在短波相关测试中具备很强的实用性。同时，通过采用数字处理方法测量天馈线，还可降低硬件设计难度以及成本。
应该理解的是，虽然图4-10的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图4-10中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图11所示，提供了一种天馈线测量装置，包括：中频信号获取模块810、参考加窗信号获取模块812、测试加窗信号获取模块814和参数测量模块816，其中：
中频信号获取模块810，用于获取参考中频信号和测试中频信号；其中，测试中频信号为处理被测天馈线反射的射频信号后得到的信号；
参考加窗信号获取模块812，用于对参考中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的参考中频信号进行加窗处理，得到参考加窗信号；
测试加窗信号获取模块814，用于对测试中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的测试中频信号进行加窗处理，得到测试加窗信号；
参数测量模块816，用于根据参考加窗信号和测试加窗信号得到天馈线参数。
在一个实施例中，参数测量模块816包括矢量值确定单元和测量单元。其中，矢量值确定单元用于确定目标频点在参考加窗信号中对应的参考矢量值，以及目标频点在测试加窗信号中对应的测试矢量值。测量单元用于根据参考矢量值和测试矢量值，得到天馈线参数。
在一个实施例中，天馈线参数包括反射系数；反射系数为测试矢量值的幅度与参考矢量值的幅度之比。
在一个实施例中，天馈线参数包括相位差。测量单元用于根据测试相位角和参考相位角，确定相位差；其中，测试相位角为测试矢量值的相位角，参考相位角为参考矢量值的相位角。
在一个实施例中，测量单元包括第一相位差确认单元以及第二相位差确认单元。其中，第一相位差确认单元用于在测试相位角小于参考相位角的情况下，将测试相位角与参考相位角之差确认为相位差。第二相位差确认单元用于在测试相位角大于参考相位角的情况下，计算360°与参考相位角之间的差值，并将差值与测试相位角之和确认为相位差。
在一个实施例中，窗函数为矩形窗函数。
关于天馈线测量装置的具体限定可以参见上文中对于天馈线测量方法的限定，在此不再赘述。上述天馈线测量装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种天馈线测量器件，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取参考中频信号，以及与参考中频信号同频的测试中频信号；其中，测试中频信号为被测天馈线反射的射频信号经处理后得到；
对参考中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的参考中频信号进行加窗处理，得到参考加窗信号；
对测试中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的测试中频信号进行加窗处理，得到测试加窗信号；
根据参考加窗信号和测试加窗信号得到天馈线参数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：确定目标频点在参考加窗信号中对应的参考矢量值，以及目标频点在测试加窗信号中对应的测试矢量值；根据参考矢量值和测试矢量值，得到天馈线参数。
在一个实施例中，天馈线参数包括相位差。处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据测试相位角和参考相位角，确定相位差；其中，测试相位角为测试矢量值的相位角，参考相位角为参考矢量值的相位角。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：在测试相位角小于参考相位角的情况下，将测试相位角与参考相位角之差确认为相位差；在测试相位角大于参考相位角的情况下，计算360°与参考相位角之间的差值，并将差值与测试相位角之和确认为相位差。
在一个实施例中，提供了一种天馈线测试仪，包括上述天馈线测量器件826。在其中一个实施例中，如图12所示，天馈线测试仪还包括依次连接的测试信号生成模块820、混频模块822和低通滤波模块824。测试信号生成模块820用于连接被测天馈线，低通滤波模块824连接天馈线测量器件826。
其中，测试信号生成模块820用于生成参考射频信号以及与所述参考射频信号同频的测量射频信号，并将所述测量射频信号输出至所述被测天馈线。混频模块822用于对所述参考射频信号进行混频，并将混频得到的参考中频信号进行输出；还用于对被测天馈线反射的测量射频信号进行混频，并将混频得到的测试中频信号进行输出。低通滤波模块824用于分别对参考振频信号和测试中频信号进行低通滤波，并将滤波后的参考中频信号和滤波后的测试中频信号输出至天馈线测量器件826。
具体而言，混频模块822可对参考射频信号和反射的测试射频信号进行频谱搬移，并得到参考中频信号和测试中频信号。在其中一个实施例中，混频模块822可将测试频点f与f+187.5KHz的本振混频，得到187.5KHz的低中频信号，从而可将参考射频信号与测试射频信号转换为低中频信号，以便后续处理，并降低采样器件的要求，降低测试仪的成本。
低通滤波模块824的滤波参数可基于滤波需求、干扰信号频段等进行确定，在其中一个实施例中，低通滤波模块824可通过-3dB带宽为256K的4阶低通滤波器实现，该低通滤波特性曲线如图13所示。若只通过低通滤波器的方法来抗干扰，而不配合前述各实施例所述的天馈线测量方法，当测试信号功率为3dBm，经过理论计算，低通滤波器基本特性及其对噪声抑制特性如表1所示，表1中Pn为噪声功率。
表1低通滤波器特性及对噪声干扰抑制效果
若只采用低通滤波器，假设噪声频点fn＝10.0MHz，测试频率为f，本振频率flo＝f+187.5KHz，干扰功率为13dBm，测量误差大于10％为受干扰状态，则至采用低通滤波器干扰频抑制带宽举例可如表2所示。
表2只采用低通滤波器干扰频抑制带宽举例
可以推断，若只采用硬件低通滤波器的天馈线方案，理论上硬件的抗干扰抑制能力如表3：
表3采用低通滤波器的噪声干扰抑制能力
| 抑制带宽 | 抑制电平 |
| ±300KHz | 0dBm |
| ±330KHz | 5dBm |
| ±390KHz | 10dBm |
| ±450KHz | 13dBm |
若加入13dBm的信号源干扰，则硬件滤波测量驻波比的效果可如图14所示。可见，只有硬件滤波是无法实现足够小的滤波带宽，其对噪声的抑制能力不够理想。
因此，本申请的天馈线测试仪直接剔除了硬件检波部分的电路，对中频信号进行傅里叶变换并加窗截取窄带信号，通过低通滤波与数字化测量的配合，从而可对天馈线参数进行有效、准确的测量。请参阅图15，图15示出了加入数字化滤波算法后，13dBm信号源干扰情况下测量得到的驻波比效果图。
在一个实施例中，天馈线测试仪还包括数模转换模块。数模转换模块连接在低通滤波模块824和天馈线测量器件826之间，用于分别对滤波后的参考中频信号和滤波后的测试中频信号进行同步采样，并将采样后的参考中频信号和采样后的测试中频信号输出至天馈线测量器件826。为实现准确采样，数模转换模块可具备较高采样率。
为便于理解本申请的方案，下面通过一个具体的示例说明天馈线测试仪。如图16所示，天馈线测试仪包括测试扫频信号源910、本振扫频信号源912、第一功分器914、第二功分器916、衰减器918、定向耦合器920、第一混频器922、第二混频器924、第一低通滤波器926、第二低通滤波器928、第一ADC930、第二ADC932和DSP处理器934。DSP处理器934用于执行上述任一实施例中天馈线测量方法的步骤。
第一功分器914连接测试扫频信号源910，并将测试扫频信号源910输出的测试扫频信号分路为参考射频信号和测试射频信号，参考射频信号依次经过衰减器918、第一混频器922和第一低通滤波器926，从而实现对参考射频信号的信号电平调节、频谱搬移，得到参考中频信号。测试射频信号经过定向耦合器920，通过测试端口入射到被测天馈线后得到反射信号，该反射信号经过定向耦合器920分离出反射的测试射频信号，测试射频信号再经过第二混频器924和第二低通滤波器928的处理，从而可得到测试中频信号IF1。参考射频信号和反射的测试射频信号之间的幅度比、相位差信息，与经过硬件电平调节、频谱搬移后得到的参考中频信号IF0和测试中频信号IF1之间的幅度比、相位差信息相同。因此可通过参考中频信号IF0和测试中频信号IF1来进行计算。通过两路同步ADC采样后，输入至数字信号处理器完成测量。
当采样点数为1024点，采样频率为1.024MHz，频率间隔1KHz，加窗宽度为5，在中频信号经过硬件滤波后，再通过FFT窄带滤波处理，可得到13dBm噪声抑制带宽收窄至±5KHz以内。
为了验证采用本申请的天馈线测试仪的抗干扰能力，将信号源的输出功率调到0dBm、5dBm、10dBm、13dBm，输出频率设置为5MHz，作为单频点噪声干扰源，设置测量频率范围均为3.25MHz～6.25MHz，各测试点得到的驻波比测量效果可如图17-20所示。
测量频率范围设置为1～30MHz，加入频率为5MHz，功率为13dBm干扰源，对比测试的测试效果可如图21所示。
上述天馈线测试仪中，有效降低了硬件设计难度，通过将加窗FFT技术应用在天馈线中，不仅可以准确的计算出参考信号和测量信号的全相位、功率值，有效解决了硬件幅度和相位检波带来的边界问题。同时通过加窗技术可有效地得到窄带滤波效果，相比硬件检波方案，可大大提高天馈线测试仪抗干扰性，
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取参考中频信号，以及与参考中频信号同频的测试中频信号；其中，测试中频信号为被测天馈线反射的射频信号经处理后得到；
对参考中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的参考中频信号进行加窗处理，得到参考加窗信号；
对测试中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的测试中频信号进行加窗处理，得到测试加窗信号；
根据参考加窗信号和测试加窗信号得到天馈线参数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：确定目标频点在参考加窗信号中对应的参考矢量值，以及目标频点在测试加窗信号中对应的测试矢量值；根据参考矢量值和测试矢量值，得到天馈线参数。
在一个实施例中，天馈线参数包括相位差。计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据测试相位角和参考相位角，确定相位差；其中，测试相位角为测试矢量值的相位角，参考相位角为参考矢量值的相位角。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：在测试相位角小于参考相位角的情况下，将测试相位角与参考相位角之差确认为相位差；在测试相位角大于参考相位角的情况下，计算360°与参考相位角之间的差值，并将差值与测试相位角之和确认为相位差。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种天馈线测量方法，其特征在于，所述方法包括：
获取参考中频信号，以及与所述参考中频信号同频的测试中频信号；其中，所述测试中频信号为被测天馈线反射的射频信号经处理后得到；
对所述参考中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的参考中频信号进行加窗处理，得到参考加窗信号；
对所述测试中频信号进行傅里叶变换，并采用所述窗函数对变换后的测试中频信号进行加窗处理，得到测试加窗信号；
根据所述参考加窗信号和所述测试加窗信号得到天馈线参数。
2.根据权利要求1所述的天馈线测量方法，其特征在于，根据所述参考加窗信号和所述测试加窗信号得到天馈线参数的步骤，包括：
确定目标频点在所述参考加窗信号中对应的参考矢量值，以及所述目标频点在所述测试加窗信号中对应的测试矢量值；
根据所述参考矢量值和所述测试矢量值，得到所述天馈线参数。
3.根据权利要求2所述的天馈线测量方法，其特征在于，所述天馈线参数包括反射系数；所述反射系数为所述测试矢量值的幅度与所述参考矢量值的幅度之比。
4.根据权利要求2所述的天馈线测量方法，其特征在于，所述天馈线参数包括相位差；
根据所述参考矢量值和所述测试矢量值，得到所述天馈线参数的步骤，包括：
根据测试相位角和参考相位角，确定所述相位差；其中，所述测试相位角为所述测试矢量值的相位角，所述参考相位角为所述参考矢量值的相位角。
5.根据权利要求4所述的天馈线测量方法，其特征在于，根据测试相位角和参考相位角，确定所述相位差的步骤，包括：
在所述测试相位角小于所述参考相位角的情况下，将所述测试相位角与所述参考相位角之差确认为所述相位差；
在所述测试相位角大于所述参考相位角的情况下，计算360°与所述参考相位角之间的差值，并将所述差值与所述测试相位角之和确认为所述相位差。
6.根据权利要求1至4任一项所述的天馈线测量方法，其特征在于，所述窗函数为矩形窗函数。
7.一种天馈线测量装置，其特征在于，包括：
中频信号获取模块，用于获取参考中频信号和测试中频信号；其中，所述测试中频信号为处理被测天馈线反射的射频信号后得到的信号；
参考加窗信号获取模块，用于对所述参考中频信号进行傅里叶变换，并采用窗函数对变换后的参考中频信号进行加窗处理，得到参考加窗信号；
测试加窗信号获取模块，用于对所述测试中频信号进行傅里叶变换，并采用所述窗函数对变换后的测试中频信号进行加窗处理，得到测试加窗信号；
参数测量模块，用于根据所述参考加窗信号和所述测试加窗信号得到天馈线参数。
8.一种天馈线测量器件，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
9.一种天馈线测试仪，其特征在于，包括如权利要求8所述的天馈线测量器件。
10.根据权利要求9所述的天馈线测试仪，其特征在于，还包括：
测试信号生成模块，用于连接被测天馈线，用于生成参考射频信号以及与所述参考射频信号同频的测量射频信号，并将所述测量射频信号输出至所述被测天馈线；
混频模块，连接所述测试信号生成模块，用于对所述参考射频信号进行混频，并将混频得到的参考中频信号进行输出，以及对所述被测天馈线反射的测量射频信号进行混频，并将混频得到的测试中频信号进行输出；
低通滤波模块，分别连接所述混频模块和所述天馈线测量器件，用于分别对所述参考中频信号和所述测试中频信号进行低通滤波，并将滤波后的参考中频信号和滤波后的测试中频信号输出至所述天馈线测量器件。
11.根据权利要求10所述天馈线测试仪，其特征在于，还包括数模转换模块；
所述数模转换模块连接在所述低通滤波模块和所述天馈线测量器件之间，用于分别对所述滤波后的参考中频信号和所述滤波后的测试中频信号进行同步采样，并将采样后的参考中频信号和采样后的测试中频信号输出至所述天馈线测量器件。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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