本发明涉及电磁场测量技术领域，尤其涉及一种射频电磁场相位的测量方法及系统。
背景技术：
射频电磁场是一个矢量，其包含幅度与相位。测量射频电磁场时，一般是先使用天线或场强探头获取射频电磁场信号，然后将天线或场强探头获得的射频电磁场信号馈入接收设备，天线或场强探头获取的射频电磁场信号可表示为|v|ejθ，其中，|v|为射频电磁场的幅度，θ为射频电磁场的相位。
频谱分析仪为目前常用的接收设备，然而，通过频谱分析仪只能获得射频电磁场的幅度，而无法获得射频电磁场的相位。实际在某些情况下，不但需要获得射频电磁场的幅度，还需要获得射频电磁场的相位。
为了获得射频电磁场的相位，现有技术中一般使用矢量网络分析仪、fft频谱分析仪等矢量接收设备，在测量时，将被测射频电磁场信号
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种射频电磁场相位的测量方法及系统，用以解决现有的测量方法中使用的矢量接收设备成本较高，且因矢量接收设备较大较重、移动困难及需要电供电，导致其受场地和供电制约的问题，其技术方案如下：
一种射频电磁场相位的测量方法，包括：
频谱分析仪接收待测信号并确定所述待测信号的幅度，其中，所述待测信号为待测量的射频电磁场信号；
功率合成器接收所述待测信号以及参考信号，将所述待测信号以及所述参考信号进行矢量合成，获得第一合成信号，将所述第一合成信号馈入所述频谱分析仪；
所述频谱分析仪确定所述第一合成信号的幅度作为第一幅度；
数据处理设备基于所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度以及所述第一幅度计算所述待测信号相对所述参考信号的相位的绝对值；
所述功率合成器接收所述待测信号以及带偏移的参考信号，将所述待测信号与所述带偏移的参考信号进行矢量合成，获得第二合成信号，将所述第二合成信号馈入所述频谱分析仪，其中，所述带偏移的参考信号为对所述参考信号引入预设相位偏移后的信号；
所述频谱分析仪确定所述第二合成信号的幅度作为第二幅度；
所述数据处理设备基于所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度、所述待测信号相对所述参考信号的相位的绝对值、所述第二幅度以及所述预设相位偏移，确定所述待测信号相对所述参考信号的相位。
其中，所述数据处理设备基于所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度、所述第二幅度以及所述预设相位偏移，确定所述待测信号相对所述参考信号的相位，包括：
所述数据处理设备基于所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度以及所述第二幅度，计算所述待测信号相对所述带偏移的参考信号的相位的绝对值；
基于所述待测信号相对所述参考信号的相位的绝对值、所述待测信号相对所述带偏移的参考信号的相位的绝对值、所述预设相位偏移确定所述待测信号相对所述参考信号的相位的正负符号，获得所述待测信号相对所述参考信号的相位。
其中，所述带偏移的参考信号为在所述参考信号的输出端与所述功率合成器的输入端之间连接预设长度的同轴电缆后，所述功率合成器的输入端接收的信号。
其中，所述功率合成器接收所述待测信号以及参考信号，将所述待测信号以及所述参考信号进行矢量合成，包括：
所述功率合成器通过第一输入端口接收所述待测信号，通过第二输入端口接收所述参考信号，计算通过所述第一输入端口接收的所述待测信号和通过所述第二输入端口接收的所述参考信号的矢量和；
所述功率合成器接收所述待测信号以及带偏移的参考信号，将所述待测信号与所述带偏移的参考信号进行矢量合成，包括：
所述功率合成器通过所述第一输入端口接收所述待测信号，通过所述第二输入端口接收所述带偏移的参考信号，计算通过所述第一输入端口接收的所述待测信号和通过所述第二输入端口接收的所述带偏移的参考信号的矢量和。
其中，所述数据处理设备基于所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度以及所述第一幅度，计算所述待测信号相对所述参考信号的相位的绝对值，包括：
所述数据处理设备通过所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度以及所述第一幅度，利用
计算所述待测信号相对所述参考信号的相位的绝对值；
其中，|v|为所述待测信号的幅度，|vref|为所述参考信号的幅度，|vsum|为所述第一幅度，θ1为所述待测信号的相位，θ2为所述参考信号的相位，s1为所述功率合成器的第一输入端口到输出端口的耦合系数，s2为所述功率合成器的第二输入端口到输出端口的耦合系数；
所述数据处理设备基于所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度以及所述第二幅度，计算所述待测信号相对所述带偏移的参考信号的相位的绝对值，包括：
所述数据处理设备通过所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度以及所述第二幅度，利用
计算所述待测信号相对所述带偏移的参考信号的相位的绝对值；
其中，|v'sum|为所述第二幅度，δθ为所述预设相位偏移。
一种射频电磁场相位的测量系统，包括：频谱分析仪、功率合成器和数据处理设备，所述频谱分析仪和所述功率合成器可与所述数据处理设备连接，所述功率合成器可与所述频谱分析仪连接；
所述频谱分析仪，用于接收待测信号并确定所述待测信号的幅度，其中，所述待测信号为待测量的射频电磁场信号；
所述功率合成器，用于接收所述待测信号以及参考信号，将所述待测信号以及所述参考信号进行矢量合成，获得第一合成信号，将所述第一合成信号馈入所述频谱分析仪；
所述频谱分析仪，还用于确定所述第一合成信号的幅度作为第一幅度；
所述数据处理设备，用于基于所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度以及所述第一幅度计算所述待测信号相对所述参考信号的相位的绝对值；
所述功率合成器，还用于接收所述待测信号以及带偏移的参考信号，将所述待测信号与所述带偏移的参考信号进行矢量合成，获得第二合成信号，将所述第二合成信号馈入所述频谱分析仪，其中，所述带偏移的参考信号为对所述参考信号引入预设相位偏移后的信号；
所述频谱分析仪，还用于确定所述第二合成信号的幅度作为第二幅度；
所述数据处理设备，还用于基于所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度、所述待测信号相对所述参考信号的相位的绝对值、所述第二幅度以及所述预设相位偏移，确定所述待测信号相对所述参考信号的相位。
其中，所述数据处理设备，具体用于基于所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度以及所述第二幅度，计算所述待测信号相对所述带偏移的参考信号的相位的绝对值；
基于所述待测信号相对所述参考信号的相位的绝对值、所述待测信号相对所述带偏移的参考信号的相位的绝对值、所述预设相位偏移确定所述待测信号相对所述参考信号的相位的正负符号，获得所述待测信号相对所述参考信号的相位。
其中，所述带偏移的参考信号为在所述参考信号的输出端与所述功率合成器的输入端之间连接预设长度的同轴电缆后，所述功率合成器的输入端接收的信号。
其中，所述功率合成器包括第一输入端口和第二输入端口；
所述功率合成器，具体用于通过第一输入端口接收所述待测信号，通过第二输入端口接收所述参考信号，计算通过所述第一输入端口接收的所述待测信号和通过所述第二输入端口接收的所述参考信号的矢量和；
所述功率合成器，具体用于通过所述第一输入端口接收所述待测信号，通过所述第二输入端口接收所述带偏移的参考信号，计算通过所述第一输入端口接收的所述待测信号和通过所述第二输入端口接收的所述带偏移的参考信号的矢量和。
其中，所述数据处理设备，具体用于通过所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度以及所述第一幅度，利用
计算所述待测信号相对所述参考信号的相位的绝对值；
其中，|v|为所述待测信号的幅度，|vref|为所述参考信号的幅度，|vsum|为所述第一幅度，θ1为所述待测信号的相位，θ2为所述参考信号的相位，s1为所述功率合成器的第一输入端口到输出端口的耦合系数，s2为所述功率合成器的第二输入端口到输出端口的耦合系数；
所述数据处理设备，具体用于通过所述待测信号的幅度、所述参考信号的幅度以及所述第二幅度，利用
计算所述待测信号相对所述带偏移的参考信号的相位的绝对值；
其中，|v'sum|为所述第二幅度，δθ为所述预设相位偏移。
上述技术方案具有如下有益效果：
本发明提供的射频电磁场相位的测量方法及系统，所使用的测量设备包括频谱分析仪和功率合成器，而无需使用矢量接收设备，由于频谱分析仪和功率合成器的成本仅为矢量接收设备的几分之一到十几分之一，因此，本发明实现射频电磁场相位测量的成本较低。另外，当测量射频电磁场相位所使用的频谱分析仪为便携式频谱分析仪时，由于其移动方便，且无需市电供电，因此，不受场地及供电的制约，适用场合比较广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的射频电磁场相位的测量方法的一流程示意图；
图2为本发明实施例提供的射频电磁场相位的测量方法的另一流程示意图；
图3为本发明实施例提供的功率合成器的原理示意图；
图4为本发明实施例提供的待测磁场的示意图；
图5为采用现有技术中的矢量接收设备测得的电磁场的幅度和相位分布图；
图6为采用本发明实施例提供的测量方法测得的电磁场的幅度和相位分布图；
图7为本发明实施例提供的射频电磁场相位的测量系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，示出了本发明实施例提供的射频电磁场相位的测量方法的一流程示意图，该测量方法可以包括：
步骤s101：频谱分析仪接收待测信号并确定待测信号的幅度。
其中，待测信号为待测量的射频电磁场信号。具体的，待测量的射频电磁场信号为使用天线或场强探头测量采样点的电磁场所获得的信号，该信号馈入频谱分析仪。频谱分析仪确定待测信号的幅度|v|。
步骤s102：功率合成器接收待测信号以及参考信号，将待测信号以及参考信号进行矢量合成，获得第一合成信号，将第一合成信号馈入频谱分析仪。
其中，参考信号为已知信号，其幅度和相位均已知。
步骤s103：频谱分析仪确定第一合成信号的幅度作为第一幅度。
步骤s104：数据处理设备基于待测信号的幅度、参考信号的幅度以及第一幅度计算待测信号相对参考信号的相位的绝对值。
步骤s105：功率合成器接收待测信号以及带偏移的参考信号，将待测信号与带偏移的参考信号进行矢量合成，获得第二合成信号，将第二合成信号馈入频谱分析仪。
其中，带偏移的参考信号为对参考信号引入预设相位偏移后的信号。
步骤s106：频谱分析仪确定第二合成信号的幅度作为第二幅度。
步骤s107：数据处理设备基于待测信号的幅度、参考信号的幅度、待测信号相对参考信号的相位的绝对值、第二幅度以及预设相位偏移，确定待测信号相对参考信号的相位。
本发明实施例提供的射频电磁场相位的测量方法，所使用的测量设备包括频谱分析仪和功率合成器，由于频谱分析仪和功率合成器的成本仅为矢量接收设备的几分之一到十几分之一，因此，本发明实现射频电磁场相位测量的成本较低。另外，现有技术在使用矢量接收设备测量射频电磁场的相位时，由于矢量接收设备比较大、比较笨重，因此，移动起来比较困难，且矢量接收设备还需要市电供电，即，使用矢量接收设备测量射频电磁场的相位受场地和供电的制约。基于此，本发明实施例中所使用的频谱分析仪优选为移动方便、无需市电供电的便携式频谱分析仪，采用便携式频谱分析仪测量射频电磁场的相位，适用场合比较广泛。
请参阅图2，示出了本发明实施例提供的射频电磁场相位的测量方法的另一流程示意图，该测量方法可以包括：
步骤s201：频谱分析仪接收待测信号并确定待测信号的幅度。
其中，待测信号为待测量的射频电磁场信号。具体的，待测量的射频电磁场信号为使用天线或场强探头测量采样点的电磁场所获得的信号，该信号馈入频谱分析仪。频谱分析仪确定待测信号的幅度|v|。
步骤s202：功率合成器通过第一输入端口接收待测信号，通过第二输入端口接收参考信号，计算待测信号以及参考信号的矢量和，获得第一合成信号，将第一合成信号馈入频谱分析仪。
请参阅图3，示出了功率合成器的原理示意图，从图中可以看出，功率合成器通过第一输入端口1接收待测信号
步骤s203：频谱分析仪确定第一合成信号的幅度作为第一幅度。
频谱分析仪确定的第一合成信号的幅度为：
其中，|v|为待测信号的幅度，|vref|为参考信号的幅度，|vsum|为第一幅度，θ1为待测信号的相位，θ2为参考信号的相位，s1为功率合成器的第一输入端口到输出端口的耦合系数，s2为功率合成器的第二输入端口到输出端口的耦合系数，s1和s2为功率合成器的系统参数。
步骤s204：数据处理设备基于待测信号的幅度、参考信号的幅度以及第一幅度计算待测信号相对参考信号的相位的绝对值。
具体的，数据处理设备通过待测信号的幅度、参考信号的幅度以及第一幅度，利用式(2)计算待测信号相对参考信号的相位的绝对值：
通过上式(2)求得的是θ1-θ2的绝对值，可以理解的是，θ1-θ2的值可能为正，也可能为负，因此，为了确定θ1-θ2的值，需要确定θ1-θ2的正负符号，基于此，本发明实施例通过如下步骤确定：
步骤s205：功率合成器通过第一输入端口接收待测信号，通过第二输入端口接收带偏移的参考信号，计算待测信号与带偏移的参考信号的矢量和，获得第二合成信号，将第二合成信号馈入频谱分析仪。
其中，带偏移的参考信号为对参考信号引入预设相位偏移δθ后的信号。在本实施例中，通过在上述参考信号的输出端与功率合成器的输入端之间连接预设长度的同轴电缆的方式，对参考信号引入预设相位偏移δθ，在参考信号的输出端与功率合成器的输入端之间连接预设长度的同轴电缆后，功率合成器的输入端接收的信号即为带偏移的参考信号。其中，同轴电缆对参考信号引入的预设相位偏移δθ是一个已知的固定值。
步骤s206：频谱分析仪确定第二合成信号的幅度作为第二幅度。
步骤s207：数据处理设备基于待测信号的幅度、参考信号的幅度以及第二幅度，计算待测信号相对带偏移的参考信号的相位的绝对值。
具体的，数据处理设备通过待测信号的幅度、参考信号的幅度以及第二幅度，利用式(3)计算待测信号相对带偏移的参考信号的相位的绝对值：
其中，|v'sum|为第二幅度，δθ为预设相位偏移。
步骤s208：数据处理设备基于待测信号相对所述参考信号的相位的绝对值、待测信号相对带偏移的参考信号的相位的绝对值和预设相位偏移，确定待测信号相对参考信号的相位的正负符号，获得待测信号相对参考信号的相位。
由于预设相位偏移δθ是一个已知的固定值，待测信号相对参考信号的相位的绝对值|θ1-θ2|和待测信号相对带偏移的参考信号的相位的绝对值|θ1-θ2-δθ|已由式(2)、(3)求出，可以使用逻辑判断，确定出θ1-θ2的正负符号，从而获得待测信号相对参考信号的相位θ1-θ2。例如，δθ＝20°，|θ1-θ2|＝60°，如果|θ1-θ2-δθ|＝40°，则可确定θ1-θ2的符号为正，即θ1-θ2＝60°。
请参阅图4，示出一待测磁场的示例，其为无线发射pcb，该无线发射pcb的工作频率为868.38mhz，分别采用现有技术中的矢量接收设备和本发明提供的测量方法测量pcb上方30mm处80*100mm平面内的垂直方向，即图中z方向的磁场相位分布，图5示出了采用现有技术中的矢量接收设备测得的幅度及相位分布图，图6示出了采用本发明实施例提供的测量方法测得的幅度及相位分布图，对比图5和图6可以看出，采用本发明实施例提供的测量方法测得的相位分布图与现有技术中采用矢量接收设备测得的相位分布图基本相同。
本发明实施例提供的射频电磁场相位的测量方法中，所采用的测量设备包括频谱分析仪和功率合成器，由于频谱分析仪和功率合成器的成本仅为矢量接收设备的几分之一到十几分之一，因此，本发明实施例实现射频电磁场相位测量的成本较低，并且，当使用的频谱分析仪为便携式频谱分析仪时，由于其移动方便，且无需市电供电，因此，不受场地及供电的制约，适用场合比较广泛。
本发明实施例还提供了一种射频电磁场相位的测量系统，请参阅图7，示出了该测量系统的结构示意图，可以包括：频谱分析仪701、功率合成器702和数据处理设备703，其中，频谱分析仪701可与数据处理设备703连接，功率合成器702可与频谱分析仪701连接。
频谱分析仪701，用于接收待测信号并确定待测信号的幅度，其中，待测信号为待测量的射频电磁场信号。
功率合成器702，用于接收待测信号以及参考信号，将待测信号以及参考信号进行矢量合成，获得第一合成信号，将第一合成信号馈入频谱分析仪701。
频谱分析仪701，还用于确定第一合成信号的幅度作为第一幅度。
数据处理设备703，用于基于待测信号的幅度、参考信号的幅度以及第一幅度计算待测信号相对参考信号的相位的绝对值。
功率合成器702，还用于接收待测信号以及带偏移的参考信号，将待测信号与带偏移的参考信号进行矢量合成，获得第二合成信号，将第二合成信号馈入频谱分析仪701，其中，带偏移的参考信号为对参考信号引入预设相位偏移后的信号。
频谱分析仪701，还用于确定第二合成信号的幅度作为第二幅度。
数据处理设备703，还用于数据处理设备基于待测信号的幅度、参考信号的幅度、待测信号相对参考信号的相位的绝对值、第二幅度以及预设相位偏移，确定待测信号相对参考信号的相位。
本发明实施例提供的射频电磁场相位的测量系统中，所采用的测量设备包括频谱分析仪和功率合成器，由于频谱分析仪和功率合成器的成本仅为矢量接收设备的几分之一到十几分之一，因此，本发明实施例提供的测量系统成本较低。另外，当测量射频电磁场相位所使用的频谱分析仪为便携式频谱分析仪时，由于其移动方便，且无需市电供电，因此，不受场地及供电的制约，适用场合比较广泛。
在上述实施例提供的射频电磁场相位的测量系统中，数据处理设备703，具体用于基于待测信号的幅度、参考信号的幅度以及第二幅度，计算待测信号相对带偏移的参考信号的相位的绝对值；基于待测信号相对参考信号的相位的绝对值、待测信号相对带偏移的参考信号的相位的绝对值、预设相位偏移确定待测信号相对参考信号的相位的正负符号，获得待测信号相对参考信号的相位。
在上述实施例提供的射频电磁场相位的测量系统中，带偏移的参考信号为在参考信号的输出端与功率合成器702的输入端之间连接预设长度的同轴电缆后，功率合成器702的输入端接收的信号。
在上述实施例提供的射频电磁场相位的测量系统中，功率合成器702包括第一输入端口和第二输入端口。
功率合成器702，具体用于通过第一输入端口接收待测信号，通过第二输入端口接收参考信号，计算通过第一输入端口接收的待测信号和通过第二输入端口接收的参考信号的矢量和。
功率合成器702，具体用于通过第一输入端口接收待测信号，通过第二输入端口接收带偏移的参考信号，计算通过第一输入端口接收的待测信号和通过第二输入端口接收的带偏移的参考信号的矢量和。
在上述实施例提供的射频电磁场相位的测量系统中，数据处理设备703，具体用于通过待测信号的幅度、参考信号的幅度以及第一幅度，利用
计算待测信号相对参考信号的相位的绝对值。
其中，|v|为待测信号的幅度，|vref|为参考信号的幅度，|vsum|为第一幅度，θ1为待测信号的相位，θ2为参考信号的相位，s1为功率合成器702的第一输入端口到输出端口的耦合系数，s2为功率合成器702的第二输入端口到输出端口的耦合系数；
数据处理设备703，具体用于通过待测信号的幅度、参考信号的幅度以及第二幅度，利用
计算待测信号相对带偏移的参考信号的相位的绝对值。
其中，|v'sum|为第二幅度，δθ为预设相位偏移。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。