Патент на изобретение №2181895
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СХЕМА С САМОПРОВЕРКОЙ В СВЧ ОБОРУДОВАНИИ
(57) Реферат: Изобретение относится к схеме с самопроверкой в СВЧ оборудовании. Техническим результатом является то, что данная схема с самопроверкой более точно излучает электрическую мощность в проверяемом СВЧ оборудовании путем компенсации характеристик изменения каждого детектора в соответствии с температурой и отображения уровней электрической мощности СВЧ сигналов, тем самым облегчая проверку и ремонт системы. Это достигается тем, что схема с самопроверкой в СВЧ оборудовании содержит направленные ответвители, каждый из которых служит для отделения и выделения части СВЧ сигнала от каждой точки наблюдения в такте СВЧ основного сигнала; детекторы, каждый из которых служит для детектирования выделенного сигнала от упомянутого направленного ответвителя; множество средств измерения температуры, каждое из которых служит для измерения температуры упомянутого детектора; множество средств усиления, каждое из которых служит для усиления продетектированного сигнала от упомянутого детектора; множество средств аналого-цифрового преобразования, каждое из которых служит для преобразования выходного сигнала упомянутых средств усиления в цифровые данные; интерфейс для выполнения сопряжения с внешней средой по отношению к сигналу от упомянутого средства измерения температуры и по отношению к цифровым данным от упомянутого средства аналого-цифрового преобразования; первое запоминающее устройство для хранения значений сигналов, переданных через упомянутый интерфейс; второе запоминающее устройство для хранения программы управления и различных данных; центральную схему обработки для сравнения и анализа сигналов, хранящихся в упомянутом первом запоминающем устройстве, и средство для отображения выходного сигнала центральной схемы обработки. 3 с. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил. Настоящее изобретение относится к схеме с самопроверкой для точного детектирования в сверхвысокочастотном (СВЧ) оборудовании компоненты, имеющей ошибку, более конкретно, к схеме с самопроверкой для точного измерения электрической мощности в проверяемом СВЧ оборудовании путем компенсации характеристик изменения каждого детектора в соответствии с температурой и отображения уровней электрической мощности СВЧ сигналов, обеспечивая тщательное наблюдение за СВЧ оборудованием тем самым, облегчая проверку, обслуживание и ремонт системы. В общем случае СВЧ оборудование использует в качестве линии передачи сигнала волновод и коаксиальную линию передачи. Функции волновода нарушаются при изменении его формы, вызванном внешним ударом или введением сторонних веществ, или при изменениях окружающей среды, а именно давления и температуры. Для коаксиальной линии передачи функции могут не выполняться из-за старения или разрыва провода. Это может влиять на другие компоненты, которые работают нормально. В этом случае трудно определить невооруженным глазом, какие компоненты из всей схемы утратили свои функции, так что необходима периодическая проверка с использованием оборудования для измерения функций. Следовательно, для проверки того, нормально ли работает каждая компонента в системе, проверяющие схемы должны быть установлены в каждой важной точке наблюдения в тракте передачи сигнала в СВЧ оборудовании. На фиг. 1 представлена обычная схема с самопроверкой, установленная в одной из множества точек наблюдения в тракте СВЧ основного сигнала. Обычная схема с самопроверкой включает в себя направленный ответвитель 7 для отделения и выделения части СВЧ сигнала, проходящего по тракту СВЧ основного сигнала; детектор 1 для преобразования части СВЧ сигнала, отделенной и выделенной направленным ответвителем 7, в низкочастотный сигнал с использованием метода детектирования огибающей; усилитель 2, усиливающий сигнал, который обнаружен детектором 1 и имеет слабую электрическую мощность, для выработки сигнала, имеющего заранее заданный уровень электрической мощности; блок 3 сравнения для сравнения электрической мощности сигнала, усиленного усилителем 2, с заранее заданным значением и выработки результирующего значения сравнения; интерфейс 5 для приема результирующего сигнала от блока 3 сравнения и идентификации места проверяемой компоненты и дисплей 4 для визуального отображения сигнала, выдаваемого интерфейсом 5. Со ссылками на фиг. 1 и 2 далее будет подробно описана работа обычной схемы, имеющей вышеописанную конфигурацию. На фиг. 2 подробно показана конфигурация блока 10 детектирования в соответствии с уровнем техники. Направленный ответвитель 7 соединен с подлежащей проверке точкой наблюдения в тракте СВЧ основного сигнала, и выходной сигнал направленного ответвителя 7 подается на блок 10 детектирования, состоящий из детектора 1, усилителя 2 и блока 3 сравнения. В этом случае часть СВЧ сигнала, проходящего через подлежащую проверке точку наблюдения в тракте основного СВЧ сигнала, отделяется и выделяется направленным ответвителем 7. Выделенная часть СВЧ сигнала, принятая от направленного ответвителя 7, обнаруживается детектором 1 с помощью метода детектирования огибающей, тем самым из СВЧ сигнала удаляется высокочастотная часть и обнаруживается низкочастотный сигнал. Низкочастотный сигнал, выходящий из детектора 1, имеет очень слабую электрическую мощность. Усилитель 2 усиливает уровень низкочастотного сигнала до заранее заданного уровня мощности и подает результирующий сигнал усилителя 2 на блок 3 сравнения. Блок 3 сравнения сравнивает уровень сигнала, который после усилителя 2 приобретает достаточную электрическую мощность, с опорным значением, которое было заранее установлено на нем, и подает результирующее значение блока 3 сравнения на интерфейс 5 в блоке обработки 20. Интерфейс 5 передает результирующее значение от блока 3 сравнения на дисплей 4. Дисплей 4 отображает нормальное или ненормальное состояние на основании результирующего значения, определяемого блоком 3 сравнения. Блок 3 сравнения включает в себя компаратор 8 и переменный резистор 6. Переменный резистор 6, соединенный с одним выводом компаратора 8, заземлен и устанавливает опорное значение или пороговый уровень. Следовательно, сигнал, который был усилен усилителем 2 и затем подан на другой вывод компаратора 8, распознается как сигнал более высокого или более низкого уровня, чем пороговый уровень, установленный переменным резистором 6. Однако такая схема измерения электрической мощности обычного СВЧ оборудования в качестве результата сравнения электрической мощности продетектированного сигнала от усилителя 2 с заранее заданным значением выдает информацию лишь о состоянии системы: “РАБОТА” или “ОТКАЗ”. Изменение во внутренней температуре СВЧ оборудования выражается в изменении выходного значения детектора, поскольку детектор очень чувствителен к температуре. Следовательно, ненормальное состояние может отображаться, даже если в действительности оборудование работает нормально. В этом отношении обычная схема с самопроверкой СВЧ оборудования может обнаруживать ошибку только тогда, когда упомянутая компонента в СВЧ оборудовании полностью выходит из строя вместо предварительного детектирования и предсказания ухудшения функционирования всей системы, вызванного ухудшением функционирования каждой компоненты. Это затрудняет ремонт или замену компоненты, что может быть основной причиной сокращения срока службы всего СВЧ оборудования. С другой стороны, существует проблема, заключающаяся в том, что исправная компонента может быть заменена и при отсутствии сбоев. Кроме того, поскольку обычная схема просто определяет состояние “РАБОТА” или “ОТКАЗ”, то для того, чтобы предотвратить ухудшение характеристик системы, требуется специальное СВЧ оборудование для измерения электрической мощности, когда система проверяется, обслуживается или ремонтируется. В соответствии с настоящим изобретением предложена схема с самопроверкой в СВЧ оборудовании, которая устраняет указанные недостатки существующего уровня техники. Целью настоящего изобретения является создание схемы с самопроверкой, которая может быть фиксировано установлена внутри СВЧ системы для простого измерения электрической мощности СВЧ сигнала, проходящего через тракт СВЧ основного сигнала, в любой момент времени без использования отдельного измеряющего электрическую мощность СВЧ оборудования, обеспечивая точное измерение действительной электрической мощности в соответствующем СВЧ оборудовании путем компенсации характеристик детектора, изменяющихся в соответствии с температурой, и для отображения уровня электрической мощности упомянутого СВЧ сигнала, обеспечивая тщательное наблюдение в СВЧ оборудовании, тем самым облегчая проверку, обслуживание и ремонт системы. Дополнительные особенности и преимущества изобретения даны в описании и могут быть выяснены при использовании изобретения. Цели и преимущества изобретения достигаются решениями, раскрытыми в описании и формуле изобретения и показанными на чертежах. В соответствии с целью настоящего изобретения схема с самопроверкой в СВЧ оборудовании включает в себя следующие элементы: направленные ответвители, установленные в каждой точке наблюдения в тракте основного СВЧ сигнала и предназначенные для отделения и выделения части СВЧ сигнала; детекторы, каждый из которых служит для преобразования отделенной и выделенной части СВЧ сигнала в низкочастотный сигнал с использованием метода детектирования огибающей; блоки измерения температуры, каждый из которых служит для измерения температуры СВЧ оборудования и подачи результирующего сигнала измерения на интерфейс; блоки усиления, каждый из которых усиливает сигнал, продетектированный детектором и имеющий слабую электрическую мощность, для выработки сигнала с заранее заданным уровнем электрической мощности; блоки аналого-цифрового преобразования, каждый из которых служит для преобразования аналогового сигнала, усиленного блоком усиления, в цифровой сигнал; интерфейс для присвоения в соответствующей точке наблюдения специального номера как сигналу от блока измерения температуры, так и сигналу, выходящему из блока аналого-цифрового преобразования, и для сопряжения с внешним блоком обработки; ОЗУ, которое является первым запоминающим устройством и предназначено для хранения значений сигналов, переданных через интерфейс; ПЗУ, которое является вторым запоминающим устройством и служит для хранения температурных и электрических характеристик каждого детектора, коэффициентов усиления каждого блока усиления, значений изменения каждого сигнала, корреляции между множеством точек наблюдения в их местоположениях, приоритета и доли значимости каждой точки наблюдения, а также данных и программы, в соответствии с которой работает центральная схема обработки; центральную схему обработки для поиска различных необходимых данных в ПЗУ на основании значений сигналов, хранящихся в ОЗУ, и прогона программы управления и тем самым – для выработки сигналов управления дисплеем в соответствии с результатом выполнения программы; и дисплей для отображения рабочего состояния системы в соответствии с сигналами управления дисплеем, принятыми от центральной схемы обработки. Настоящее изобретение, заявленное в формуле изобретения, далее описывается более подробно. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения электрической мощности СВЧ оборудования в соответствии с существующим уровнем техники. На фиг. 2 показана подробная конфигурация блока детектирования в соответствии с существующим уровнем техники. На фиг. 3 представлена блок-схема схемы с самопроверкой в СВЧ оборудовании в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 4 показана подробная конфигурация блока измерения температуры в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 5 представлена схема алгоритма для измерения электрической мощности СВЧ оборудования в соответствии с настоящим изобретением. Со ссылкой на приложенные чертежи далее будут подробно описаны предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения. Схема с самопроверкой в СВЧ оборудовании в соответствии настоящим изобретением содержит направленный ответвитель 109, установленный в каждой точке наблюдения в тракте СВЧ основного сигнала для отделения и выделения части сигнала; детектор 101 для преобразования отделенной и выделенной части СВЧ сигнала в низкочастотный сигнал с использованием метода детектирования огибающей; блок 110 для измерения температуры СВЧ оборудования и подачи результирующего сигнала измерения на интерфейс 104; блок 102 усиления сигнала, продетектированного детектором 101 и имеющего слабую электрическую мощность, для выработки сигнала с заранее заданным уровнем электрической мощности; блок 103 аналого-цифрового преобразования для преобразования аналогового сигнала, усиленного блоком 102 усиления, в цифровой сигнал; интерфейс 104 для присвоения в соответствующей точке наблюдения специального номера как сигналу от блока 110 измерения температуры, так и сигналу, выходящему из блока 103 аналого-цифрового преобразования, и для сопряжения с внешним блоком 120 обработки; и блок 120 обработки и отображения цифровых сигналов, переданных от интерфейса 104. Блок 110 измерения температуры включает в себя температурный датчик 111, усилитель 112 и аналого-цифровой преобразователь 114. Блок 110 измеряет окружающую температуру упомянутой точки наблюдения, преобразует результирующий сигнал измерения в цифровой сигнал и подает этот цифровой сигнал на интерфейс 104. Блок 120 обработки содержит ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 106, центральную схему 107 обработки, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 105 и дисплей 108. Блок 120 обработки установлен в СВЧ системе и выполняет функции обработки и отображения оцифрованных данных и специальных идентификаторов, выработанных из каждой точки наблюдения. ОЗУ 105, которое является первым запоминающим устройством, хранит каждый цифровой сигнал, в который преобразован низкочастотный сигнал, отделенный и выделенный из СВЧ сигнала в каждой точке наблюдения, и каждое измеренное значение температуры, причем этот цифровой сигнал и измеренное значение температуры передаются от интерфейса 104. ПЗУ 106, которое является вторым запоминающим устройством, хранит температурные и электрические характеристики каждой точки наблюдения и детектора 101, коэффициентов усиления каждого блока 102 усиления, верхних и нижних ограничений электрической мощности каждой точки наблюдения, корреляции между множеством точек наблюдения в их местоположениях, приоритета и доли значимости каждой точки наблюдения, а также данные и программу, в соответствии с которыми работает центральная схема 107 обработки. Центральная схема 107 обработки ищет различные необходимые данные в ПЗУ 106 на основании значений сигналов, хранящихся в ОЗУ 105, и прогоняет программу управления, таким образом анализируя характеристики СВЧ сигналов в каждой точке наблюдения и вырабатывая сигналы управления работой в соответствии с результатом анализа. Дисплей 108 визуально отображает рабочее состояние системы в соответствии с сигналами управления дисплеем, принятыми от центральной схемы 107 обработки. Каждый направленный ответвитель 109 соединен с каждой точкой наблюдения в тракте СВЧ основного сигнала. Направленный ответвитель 109 отделяет и выделяет часть СВЧ сигнала. Детектор 101 преобразует выделенный сигнал в низкочастотный сигнал с использованием метода детектирования огибающей. В блоке 110 измерения температуры температурный датчик 111 электрически определяет окружающую температуру детектора 101, усилитель 112 усиливает зафиксированный уровень температуры, а аналого-цифровой преобразователь 114 преобразует усиленный аналоговый сигнал в цифровой сигнал. Цифровые данные об окружающей температуре детектора 101 подаются на интерфейс 104. Низкочастотный сигнал, продетектированный детектором 101, имеет уровень электрической мощности, который слишком слаб для использования. Блок 102 усиливает низкочастотный сигнал, чтобы создать сигнал заранее заданного уровня электрической мощности перед подачей его на блок 103 аналого-цифрового преобразования. Блок 103 аналого-цифрового преобразования преобразует низкочастотный сигнал, усиленный блоком 102, в соответствующий цифровой сигнал и подает его на интерфейс 104. Интерфейс 104 присваивает в соответствующей точке наблюдения специальный идентификационный номер как сигналу от блока 110 измерения температуры, так и сигналу, выходящему из блока 103 аналого-цифрового преобразования, перед подачей их на центральную схему 107 обработки в блоке 120 обработки. Центральная схема 107 обработки ищет необходимую программу управления и различные данные в ПЗУ 106 и анализирует характеристики СВЧ сигнала в соответствующей точке наблюдения на основании значений сигналов, выделенных в каждой точке наблюдения, и каждого значения сигнала детектирования окружающей температуры, переданных через каждый интерфейс 104 в ОЗУ 105 и сохраненных в нем, а затем компенсирует изменение в выходном сигнале детектора 101, рабочая характеристика которого изменяется в соответствии с его окружающей температурой. В результате компенсации вырабатывается сигнал управления дисплеем, и рабочее состояние системы отображается на дисплее 108. Программа управления, необходимая для отображения, также хранится в ПЗУ 106. Программа позволяет показать на дисплее изменение каждой подлежащей проверке точки наблюдения или выработать или отобразить сигнал тревоги о сбое, когда это изменение превышает ограничения, которые были предварительно установлены для нормальной работы СВЧ оборудования. Другими словами, центральная схема 107 обработки выполняет функцию обычного блока 3 сравнения и компенсирует характеристики каждого детектора 101, выходной сигнал которого изменяется в соответствии с температурой, тем самым делая возможным измерение действительного значения уровня сигнала в тракте СВЧ основного сигнала и линейное отображение уровня сигнала, продетектированного в соответствующей точке наблюдения, вместо бинарного его отображения как “РАБОТА” или “ОТКАЗ”. Соответственно, настоящее изобретение точно определяет, работает ли СВЧ система нормально или ненормально и предварительно распознает ухудшение функционирования или сбой, тем самым облегчая проверку, обслуживание и ремонт системы для установления оптимального функционирования в системе. Дополнительно, поскольку настоящее изобретение отображает уровень продетектированного сигнала линейным образом, не требуется специального СВЧ оборудования для измерения электрической мощности. Способ измерения согласно настоящему изобретению содержит следующие операции: отделение и выделение части СВЧ сигнала в точке наблюдения в тракте СВЧ основного сигнала с использованием направленного ответвителя 109; детектирование выделенного сигнала с использованием детектора 101; измерение окружающей температуры детектора 101 с использованием блока 110 измерения температуры; преобразование выходного сигнала блока 102 усиления в цифровые данные с использованием блока 103 аналого-цифрового преобразования; выполнение сопряжения с внешней средой для сигнала от блока 110 измерения температуры и сигнала от блока 103 аналого-цифрового преобразования с использованием интерфейса 104; хранение значений сигналов, переданных через интерфейс 104, в первом запоминающем устройстве 105; хранение программы управления и различных данных, необходимых для проверки СВЧ оборудования, во втором запоминающем устройстве 106; сравнение и анализ сигналов, хранящихся в первом запоминающем устройстве 105, с использованием программы управления и данных, хранящихся во втором запоминающем устройстве 106, выработка результирующего значения сравнения и анализ с использованием центральной схемы 107 обработки; и отображение результирующего значения, выданного с центральной схемы 107, с использованием дисплея 108. Способ будет описан подробнее со ссылкой на фиг.5. Измеренные значения электрической мощности и температуры в каждой точке наблюдения от первой до последней считываются из первого запоминающего устройства (ОЗУ) 105, основываясь на специальных идентификаторах каждой точки наблюдения (S51 и S52). В каждой точке наблюдения считываются температурные и электрические характеристики каждого детектора 101, коэффициенты усиления каждого блока 102 усиления и верхние и нижние предельные значения установленной электрической мощности, а результат проверки, который касается значения электрической мощности, измеренной в каждой точке наблюдения, предварительно установлен на “ОТКАЗ” (S53). Каждое значение электрической мощности в каждой точке наблюдения компенсируется для температурной и электрической характеристик соответствующего детектора 101 и для коэффициента усиления соответствующего блока 102 усиления. Поэтому измеренные значения электрической мощности в каждой точке наблюдения подстраиваются к компенсированным новым значениям (S54). Каждое скомпенсированное новое значение компенсируется для соответствующего значения температуры, считанной на шаге S52 (S55). С помощью компенсации для окружающей температуры оборудования, температурной и электрической характеристик детектора 101 и коэффициента усиления блока 102 усиления измеренное значение электрической мощности в соответствующей точке наблюдения заменяется реальным значением, которое желательно измерить в действительности. Определяется, отображать или нет компенсированные значения электрической мощности в каждой точке наблюдения (S56). Если принимается решение отображать значение, вводится соответствующий специальный идентификатор (ID) соответствующей точки наблюдения (S57), и компенсированное действительное значение электрической мощности соответствующей точки наблюдения вместе с его специальным ID линейно выдается на монитор или на принтер (S58). Если определяется, что значение электрической мощности не отображается на шаге S56, ID точки наблюдения устанавливается на специальный номер ID первой точки наблюдения (S59). Определяется, не превышает ли значение электрической мощности, соответствующее специальному ID, верхнее предельное значение (S60). Если значение электрической мощности не превышает верхнее предельное значение, определяется, не ниже ли значение электрической мощности, чем нижнее предельное значение (S61). Если значение электрической мощности не меньше нижнего предельного значения, то результат проверки устанавливается как “РАБОТА” (S62), и к специальному номеру ED точки наблюдения (S63) добавляется единица. Если значение электрической мощности выше верхнего предельного значения на шаге S60 или ниже нижнего предельного значения на шаге S61, результат проверки устанавливается как “ОТКАЗ” (S64). К специальному ID номеру проверяемой в настоящий момент точке наблюдения добавляется единица, и после этого результаты проверки по отношению ко всем точкам наблюдения устанавливаются на “РАБОТА” (S65). Если ID точки наблюдения, установленный на шаге S65, меньше, чем предыдущий ID номер, процедура проверки возвращается обратно к шагу S60 (S66). В противном случае ID точки наблюдения устанавливается на специальный ID номер первой точки наблюдения (S67). Специальный ID, доля значимости, результат проверки и значение электрической мощности соответствующей точки наблюдения выдаются на монитор или на принтер (S68). К специальному ID добавляется единица (S69), и проверяется, соответствует ли ID номер ID номеру последней точки наблюдения (S70). Если ID не одинаков с предыдущим, процедура проверки возвращается к шагу S68. Если ID номер превышает предыдущий, определяется, проводить или нет повторную проверку (S71). Если определяется, что проверку больше проводить не надо, процедура заканчивается. Для продолжения проверки процедура возвращается к шагу S51. В СВЧ оборудовании, которое имеет единственный сигнальный тракт и в котором каждая компонента в тракте установлена в качестве точки наблюдения, согласно настоящему изобретению измеряют значения электрической мощности каждой точки наблюдения и определяют корреляцию между множеством точек наблюдения в их местоположениях, а также приоритет и долю значимости каждой точки наблюдения с использованием программы, тем самым упрощая нахождение компоненты, вызвавшей ухудшение функционирования или сбой в СВЧ оборудовании. В случае, когда имеется множество СВЧ систем и они расположены на расстоянии друг от друга, интерфейс 104 может быть выполнен с функцией связи отдаленных данных, а центральная схема 103 обработки, ПЗУ 106 и ОЗУ 105 в блоке 120 обработки могут быть заменены персональным компьютером или аналогичным оборудованием, имеющим производительность выше, чем у персонального компьютера. Кроме того, заменяющее оборудование, такое как персональный компьютер, может быть фиксировано соединено с одной из схем с самопроверкой множества СВЧ систем. Следовательно, интерфейс 104 может быть использован в качестве схемы удаленного измерения путем придания ему функции связи отдаленных данных. Любое выполнение настоящего изобретения может быть применено для проверки любого оборудования, использующего сигнал СВЧ диапазона. При использовании настоящего изобретения можно легко измерить электрическую мощность СВЧ сигнала, который компенсируется для температурной характеристики точки наблюдения в любой момент времени, и легко найти компоненту, вызывающую ухудшение функционирования и сбой системы, с помощью встроенного СВЧ устройства для измерения электрической мощности, облегчая тем самым проверку, обслуживание и ремонт микроволновой системы. Кроме того, изобретение позволяет детально показать уровень электрической мощности СВЧ сигнала на дисплее, обеспечивая прямую оценку состояния функционирования СВЧ оборудования, и компенсировать изменение температуры, обеспечивая точное измерение действительного значения уровня сигнала. Специалистам должно быть понятно, что в пределах объема формулы изобретения и ее эквивалентов могут быть реализованы различные модификации схемы с самопроверкой в СВЧ оборудовании, предложенной согласно настоящему изобретению. Формула изобретения
РИСУНКИ
PD4A – Изменение наименования обладателя патента Российской Федерации на изобретение
(73) Новое наименование патентообладателя:
Извещение опубликовано: 20.08.2006 БИ: 23/2006
PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
Прежний патентообладатель:
(73) Патентообладатель:
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 19.02.2007 № РД0018781
Извещение опубликовано: 7.03.2007 БИ: 09/2007
|
||||||||||||||||||||||||||