本發(fā)明屬于電磁波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種相位翻轉(zhuǎn)數(shù)的計算方法和計算系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

相位信息是衡量一個信號的重要指標(biāo)。大多數(shù)情況下，相位周期性變化，通常在數(shù)學(xué)中將相位的取值范圍限定在[-π，π]，例如對于一個連續(xù)波信號由于相位為時，信號完全相同，因此我們并不關(guān)心n的取值。但在一些應(yīng)用場合，如計算介質(zhì)材料的電磁參數(shù)時，我們需要知道絕對相位信息，即需要知道n值，目前還沒有能準(zhǔn)確計算相位翻轉(zhuǎn)數(shù)n的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種相位翻轉(zhuǎn)數(shù)的計算方法和計算系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)可以快速準(zhǔn)確地計算出翻轉(zhuǎn)數(shù)。

為達到上述要求，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：提供一種相位翻轉(zhuǎn)數(shù)的計算方法，包括以下步驟：

S1、采集m個時刻下電磁波的頻率值和與頻率值對應(yīng)的相位值，并根據(jù)初始兩個時刻的頻率值和相位值計算得到初始翻轉(zhuǎn)數(shù)；

S2、計算當(dāng)前時刻相位值與前一時刻相位值之間的差值，判斷差值是否超過設(shè)定的跳變閾值，i＝1,2,3,...,m-1；

S3、如果差值超過跳變閾值，則當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)加一，當(dāng)i＝1時，前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)為初始翻轉(zhuǎn)數(shù)，重復(fù)步驟S2；

S4、如果差值沒有超過跳變閾值，則當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)i＝1時，前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)為初始翻轉(zhuǎn)數(shù)，重復(fù)步驟S2。

提供一種相位翻轉(zhuǎn)數(shù)的計算系統(tǒng)，包括：

采集單元，用于采集多個時刻下的電磁波的頻率值和與頻率值對應(yīng)的相位值；

計算單元，根據(jù)初始兩個時刻的頻率值和相位值計算初始翻轉(zhuǎn)數(shù)，以及計算當(dāng)前時刻相位值與前一時刻相位值之間的差值；

跳變閾值設(shè)定單元，用于設(shè)定跳變閾值；

判斷單元，用于比較差值和跳變閾值的大小關(guān)系，如果差值超過跳變閾值，則當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)加一；如果差值沒有超過跳變閾值，則當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)；當(dāng)差值為第一時刻的相位值與第二時刻的相位值相減所得時，所說前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)為初始翻轉(zhuǎn)數(shù)；

存儲單元，用于存儲頻率值、相位值、初始翻轉(zhuǎn)數(shù)、相位之間差值、設(shè)定跳變閾值及當(dāng)前時刻翻轉(zhuǎn)數(shù)；

控制單元，分別與采集單元、計算單元、跳變閾值設(shè)定單元、判斷單元及存儲單元連接，用于控制各單元的運行及數(shù)據(jù)傳輸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：能夠快速準(zhǔn)確地計算出翻轉(zhuǎn)數(shù)。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，在這些附圖中使用相同的參考標(biāo)號來表示相同或相似的部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實施例，對本申請作進一步地詳細(xì)說明。為簡單起見，以下描述中省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的某些技術(shù)特征。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種相位翻轉(zhuǎn)數(shù)的計算方法，如圖1所示，包括以下步驟：

S1、采集單元采集21個時刻下電磁波的頻率值和與頻率值對應(yīng)的相位值，計算單元根據(jù)初始兩個時刻的頻率值和相位值計算得到初始翻轉(zhuǎn)數(shù)；

采集單元采集到的頻率值由數(shù)組表示如下：

f_m＝[8.2 8.41 8.62 8.83 9.04 9.25 9.46 9.67 9.88 10.09 10.3 10.51 10.72 10.93 11.14 11.35 11.56 11.77 11.98 12.19 12.4]，

計算初始翻轉(zhuǎn)數(shù)的公式為：

其中，n為翻轉(zhuǎn)數(shù)，f_a,f_b為電磁波的頻率，為與頻率對應(yīng)的相位，d為介質(zhì)厚度，ε為介質(zhì)的介電常數(shù)，μ為介質(zhì)的磁導(dǎo)率，k_c為傳輸線截止波數(shù)。

計算單元將f₀＝8.2，f₁＝8.41，帶入上述公式中，求解出方程的根為0.0263和0.1879；計算單元選取出為正數(shù)且最接近整數(shù)的根0.0263，將該根取整后輸出為初始翻轉(zhuǎn)數(shù)，因此，初始翻轉(zhuǎn)數(shù)n＝0。

S2、計算當(dāng)前時刻相位值與前一時刻相位值之間的差值，判斷差值是否超過設(shè)定的跳變閾值，i＝1,2,3,...,m-1；

S3、如果差值超過跳變閾值，則當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)加一，當(dāng)i＝1時，前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)為初始翻轉(zhuǎn)數(shù)，重復(fù)步驟S2；

S4、如果差值沒有超過跳變閾值，則當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)，當(dāng)i＝1時，前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)為初始翻轉(zhuǎn)數(shù)，重復(fù)步驟S2。

設(shè)定的跳變閾值為1，計算與的差值為0.0266，差值小于跳變閾值，可知相位未發(fā)生翻轉(zhuǎn)，因此當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于初始翻轉(zhuǎn)數(shù)，為0；

重復(fù)步驟S2，計算與的差值為0.0131，差值小于跳變閾值，可知相位未發(fā)生翻轉(zhuǎn)，因此當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)，為0；

重復(fù)步驟S2，計算與的差值為0.0329，差值小于跳變閾值，可知相位未發(fā)生翻轉(zhuǎn)，因此當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)，為0；

...

重復(fù)步驟S2，計算與的差值為0.1163，差值小于跳變閾值，可知相位未發(fā)生翻轉(zhuǎn)，因此當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)，為0；

將所有時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)通過數(shù)組表示：n＝[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]。

一種相位翻轉(zhuǎn)數(shù)的計算系統(tǒng)，如圖2所示，包括：

采集單元，用于采集多個時刻下的電磁波的頻率值和與頻率值對應(yīng)的相位值；

計算單元，根據(jù)初始兩個時刻的頻率值和相位值計算初始翻轉(zhuǎn)數(shù)，以及計算當(dāng)前時刻相位值與前一時刻相位值之間的差值；

跳變閾值設(shè)定單元，用于設(shè)定跳變閾值；

判斷單元，用于比較差值和跳變閾值的大小關(guān)系，如果差值超過跳變閾值，則當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)加一；如果差值沒有超過跳變閾值，則當(dāng)前時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)等于前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)；當(dāng)差值為第一時刻的相位值與第二時刻的相位值相減所得時，所說前一時刻的翻轉(zhuǎn)數(shù)為初始翻轉(zhuǎn)數(shù)；

存儲單元，用于存儲頻率值、相位值、初始翻轉(zhuǎn)數(shù)、相位之間差值、設(shè)定跳變閾值及當(dāng)前時刻翻轉(zhuǎn)數(shù)；

控制單元，分別與采集單元、計算單元、跳變閾值設(shè)定單元、判斷單元及存儲單元連接，用于控制各單元的運行及數(shù)據(jù)傳輸。

以上實施例僅表示本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明保護范圍。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求為準(zhǔn)。