一種射頻測量裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種射頻測量裝置，包括：頻率合成器電路，自動電平控制電路及步進衰減電路，自動電平控制電路包括可變衰減器，放大器，耦合器，峰值檢波器及比較器；還包括：控制模塊，第一D/A轉換器，第二D/A轉換器，第一電阻，第二電阻及加法器；頻率合成器電路輸出的信號依次經過可變衰減器，放大器及耦合器生成輸出信號給所述的步進衰減電路，峰值檢波器將輸出信號的功率值轉換為電壓值并輸出到該比較器；一輸入信號分別經過控制模塊、第一D0A轉換器、第一電阻所在的電路及控制模塊、第二D/A轉換器、第二電阻所在的電路后進入加法器后生成參考電壓，參考電壓與電壓值在比較器中生成壓差值進入可變衰減器。
【專利說明】一種射頻測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明是涉及測量測試【技術領域】，特別是關于一種射頻測量裝置。
【背景技術】
[0002]射頻測量裝置是一種輸出高頻率分辨率、準確度和高幅度準確的射頻信號的裝置，其輸出信號的頻率范圍通常從幾kHz達到幾GHz ;信號源具有很寬的幅度輸出范圍，通?？梢詮腳130dBm或更低直至+20dBm或更高。應用于通信、教育、軍事等領域。
[0003]如圖1所示，射頻測量裝置主要包括:頻率合成器電路101，自動電平控制(Automatic Level Control ALC)電路102及步進衰減電路103,頻率合成器電路102將輸入信號處理后輸出所需要的頻率信號，經自動電平控制電路102后，輸出幅度恒定不變的信號，然后經步進衰減器電路103后得到設置的信號幅度。
[0004]圖2為現有技術的自動電平控制電路的方框圖。自動電平控制電路包括:可變衰減器201，放大器202，耦合器203，峰值檢波器204，接地電阻R，比較器205，D/A轉換器206及控制單元207。
[0005]峰值檢波器204將經過耦合器203的輸出信號的功率轉換成電壓，與給定的參考電壓進行比較，得到的電壓差來控制可變衰減器201，經放大器203后使得自動電平控制電路的輸出功率最終達到穩定狀態。其中，參考電壓的產生過程是:射頻測量裝置理論輸出值和幅度衰減模塊的衰減值經過控制單元207生成自動控制電路理論輸出值，經過D/A轉換器206，作為參考電壓。
[0006]可變衰減器201的衰減量變化由經過比較器205輸出的電壓來控制，該電壓的分辨率由比較器205輸入端的D/A轉換器206來決定。在D/A轉換器206的位數確定的情況下，可變衰減器201的衰減量變化的分辨率受限，即自動電平控制電路輸出功率的分辨率受限。
【發明內容】
[0007]本發明提供一種射頻測量裝置，以消除自動電平控制電路輸出功率分辨率的限制，提高自動電平控制電路的輸出功率的分辨率。
[0008]為了實現上述目的，本發明提供一種射頻測量裝置，包括:頻率合成器電路，自動電平控制電路及步進衰減電路，所述的自動電平控制電路包括可變衰減器，放大器，耦合器，峰值檢波器及比較器，所述的自動電平控制電路還包括:控制模塊，第一 D/A轉換器，第二 D/A轉換器，第一電阻，第二電阻及加法器；所述頻率合成器電路輸出的信號依次經過可變衰減器，放大器及耦合器生成輸出信號，所述的峰值檢波器將所述輸出信號的功率值轉換為電壓值并輸出到所述的比較器；一輸入信號分別經過所述控制模塊、第一 D/A轉換器、第一電阻所在的電路及所述控制模塊、第二 D/A轉換器、第二電阻所在的電路后進入所述的加法器后生成參考電壓，所述的參考電壓與所述電壓值在所述的比較器中生成壓差值進入所述的可變衰減器以對所述的自動電平控制電路進行幅度較準。[0009]進一步地，所述第一電阻與第二電阻阻值不同。
[0010]進一步地，所述的控制模塊為FPGA或單片機。
[0011]進一步地，所述的控制模塊包括:第一控制模塊，連接所述的第一 D/A轉換器；第二控制模塊，連接所述的第二 D/A轉換器。
[0012]進一步地，對所述的自動電平控制電路進行幅度較準時，將所述的第一 D/A轉換器固定在中間位置，從小到大調節所述第二 D/A轉換器的值，根據自動電平控制電路的輸出數據，通過線性插值計算出所述第二 D/A轉換器的值；如果所述自動電平控制電路的待輸出功率的分辨率小于所述第二 D/A轉換器的調節范圍，在所述待輸出功率附近選取兩個校準值并計算出斜率，根據所述斜率及第一電阻與第二電阻的比值生成所述第一 D/A轉換器的斜率，根據所述第一 D/A轉換器的斜率及所述待輸出功率的變化量計算所述第一 D/A轉換器的值；通過所述控制模塊對所述第一 D/A轉換器及第二 D/A轉換器進行預置。
[0013]進一步地，所述的輸入信號包括:將用戶設定的射頻測量裝置理論輸出值及步進衰減器的衰減值計算得到的自動電平控制電路的理論輸出幅度。
[0014]進一步地，所述第一電阻與第二電阻的比值為10:1。
[0015]本發明實施例的有益效果在于，本發明射頻測量裝置通過自動電平控制電路的設計改進，能夠消除自動電平控制電路輸出功率分辨率的限制，提高了自動電平控制電路的輸出功率的分辨率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0017]圖1為現有技術的射頻測量裝置的信號通道示意圖；
[0018]圖2為現有技術的自動電平控制電路的結構示意圖；
[0019]圖3為本發明實施例自動電平控制電路的結構示意圖；
[0020]圖4為本發明另一實施例自動電平控制電路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合附圖對本發明實施例做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[0022]本發明實施例提供一種射頻測量裝置(該可以是射頻信號源)包括:頻率合成器電路101，自動電平控制電路102及步進衰減電路103。其中，該自動電平控制(AutomaticLevel Control ALC)電路102包括可變衰減器201，放大器202，耦合器203，峰值檢波器204，接地電阻R及比較器205。
[0023]需要說明的是，本發明僅以射頻信號源作為射頻測量裝置進行說明，本發明還可以應用于頻譜分析儀和邏輯分析儀等射頻測量裝置中，比如頻譜分析儀的跟蹤源電路等。
[0024]如圖3所示，該自動電平控制電路102還包括:控制模塊301，第一D/A轉換器302，第二 D/A轉換器303，第一電阻R1,第二電阻R2及加法器306。
[0025]圖1中的頻率合成器電路101輸出的信號依次經過自動電平控制電路102的可變衰減器201，放大器202及耦合器203生成輸出信號，峰值檢波器204將所述輸出信號的功率值轉換為電壓值Vl并輸出到比較器205。
[0026]—輸入信號al經過控制模塊301、第一 D/A轉換器302、第一電阻R1所在的電路(簡稱DACl Digital to analog converter)后生成信號bl,該輸入信號控制模塊301、第二 D/A轉換器303、第二電阻R2所在的電路DAC2后生成cl。
[0027]輸入信號al將用戶設定的射頻測量裝置理論輸出值及步進衰減器的衰減值計算得到的自動電平控制電路的理論輸出幅度。自動電平控制電路的理論輸出幅度用來調節DACl和DAC2，用以改變自動電平控制電路中可變衰減器的衰減值。其中，步進衰減器的衰減值可以是用戶設置得到，也可以根據射頻測量裝置理論輸出值得到，即有兩種模式:一種是auto，根據用戶設定的射頻測量裝置理論輸出值來自動獲得衰減值；另一種是用戶設定模式，根據用戶的設定獲得。
[0028]為射頻信號源理論輸出值和幅度衰減模塊的衰減值，信號bl及Cl的值為自動控制電路理論輸出值，由于DACl中的電阻R1的電阻值不同于DAC2中的電阻R2的電阻值，所以兩個DAC相加的權重不同,信號bl與信號cl的值不同。
[0029]信號bl與信號Cl進入加法器306后相加生成參考電壓，參考電壓與峰值檢波器204生成的電壓值在比較器205中生成壓差值，該壓差值進入可變衰減器201，以對所述的自動電平控制電路進行幅度較準。
[0030]信號源幅度校準時，根據圖1中頻率合成器電路101輸出信號的功率和步進衰減器電路103的插入損耗，計算`出自動電平控制電路的輸出功率，用圖3中的DACl和DAC2進行調節。舉例說明如下:假如射頻測量裝置最終輸出為+IOdBm,后級步進衰減器電路103設置為OdB，但它的插入損耗為5dB，那么自動電平控制電路輸出就應該是+15dBm。就是這么根據輸出設置推算出自動電平控制電路輸出需要的幅度，通過調節DACl和DAC2來得到。
[0031]圖3中兩個電阻R1及R2比值不同直接影響本發明自動電平控制電路的幅度校準。該比值的大小與自動電平控制電路輸出的幅度分辨率相關，電阻大的那個DAC要達到或超過期望的分辨率。這兩個電阻&及1? 2的電阻值計算好后，通常無須調節，原因是在設計本發明時會遠遠小于期望的分辨率，指標有很大余量，另外這里是處理直流，不同板子基本一致。
[0032]如果R1 =R2=A,也就是說電阻R1是R2的A (A大于I)倍，那么DAC2與DACl的權重比就是A，即分別調節兩個DAC時，DAC2控制可變衰減器的作用更明顯，步進比較大些，DACl控制可變衰減器時的步進較小，兩者比例是A:1。舉例:在某一射頻信號源中，R1=IOOk,R2=IOk,當DACl固定，調節DAC2每變一個字時，自動電平控制電路輸出幅度變化0.1dB ;當DAC2固定，調節DACl每變一個字時，自動電平控制電路輸出幅度變化為0.01dB。自動電平控制電路幅度校準時，假設輸出幅度需要變化0.15dB，那么可以調整DAC2 —個字，然后再調整DACl五個字。通過增加DACl，可以將自動電平控制電路輸出的功率分辨率從0.1dB提高至 0.01dB0
[0033]校準時，如果電阻Rl的阻值大于電阻R2的阻值，需要先將DACl的第一 D/A轉換器302固定在中間位置(如12bit可調至4096，中間值就是2048)，通過調節DAC2的第二 D/A轉換器303的值，從小變到大，記下DAC2的輸出值。當射頻測量裝置要輸出某個功率時，例如自動電平控制電路需要輸出+15dBm時，根據自動電平控制電路的輸出數據(即校準時的測試數據)，線性插值計算出DAC2的值。如果自動電平控制電路需要輸出功率的分辨率小于DAC2的調節范圍，例如+15.0ldBm時，首先根據DAC2在+15dBm的值附近取兩個校準值，計算出斜率，用此斜率和凡/民，可以算出DACl的斜率，然后可以計算出0.0ldB變化時DACl需要變化多少個字，然后通過控制單元分別給DAC1、DAC2進行預置。
[0034]可選地，控制模塊301可以為FPGA、單片機或二者的結合，不再贅述。
[0035]在另一較佳實施中，如圖4所示，控制模塊203包括:第一控制模塊401，連接第一D/A轉換器302,第一控制模塊401與第一 D/A轉換器320及第一電阻R1共同構成DACl ;第二控制模塊402，連接所述的第二 D/A轉換器，第二控制模塊402與第二 D/A轉換器303及第一電阻R2共同構成DAC2。
[0036]本發明實施例的有益效果在于，本發明的射頻測量裝置通過在ALC電路設置DACl及DAC2，通過粗調及微調實現了 ALC電路的幅度校準，提高了 ALC電路的輸出功率的分辨率。
[0037]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種射頻測量裝置，包括:頻率合成器電路，自動電平控制電路及步進衰減電路，所述的自動電平控制電路包括可變衰減器，放大器，耦合器，峰值檢波器及比較器，其特征在于， 所述的自動電平控制電路還包括:控制模塊，第一 D/A轉換器,第二D/A轉換器,第一電阻，第二電阻及加法器； 所述頻率合成器電路輸出的信號依次經過可變衰減器，放大器及耦合器生成輸出信號給所述的步進衰減電路，所述的峰值檢波器將所述輸出信號的功率值轉換為電壓值并輸出到所述的比較器；一輸入信號分別經過所述控制模塊、第一 D/A轉換器、第一電阻所在的電路及所述控制模塊、第二 D/A轉換器、第二電阻所在的電路后進入所述的加法器后生成參考電壓，所述的參考電壓與所述電壓值在所述的比較器中生成壓差值進入所述的可變衰減器。
2.根據權利要求1所述的射頻測量裝置，其特征在于，所述第一電阻與第二電阻的阻值不同。
3.根據權利要求1或2所述的射頻測量裝置，其特征在于，所述的控制模塊包括: 第一控制模塊，連接所述的第一 D/A轉換器； 第二控制模塊，連接所述的第二 D/A轉換器。
4.根據權利要求3所述的射頻測量裝置，其特征在于，對所述的自動電平控制電路進行幅度較準時，將所述的第一 D/A轉換器固定在中間位置，從小到大調節所述第二 D/A轉換器的值，根據自動電平控制電路的輸出數據，通過線性插值計算出所述第二 D/A轉換器的值；如果所述自動電平控制電路的待輸出功率的分辨率小于所述第二 D/A轉換器的調節范圍，在所述待輸出功率附近選取兩個校準值并計算出斜率，根據所述斜率及第一電阻與第二電阻的比值生成所述第一 D/A轉換器的斜率，根據所述第一 D/A轉換器的斜率及所述待輸出功率的變化量計算所述第一 D/A轉換器的值；通過所述控制模塊對所述第一 D/A轉換器及第二 D/A轉換器進行預置。
5.根據權利要求4所述的射頻測量裝置，其特征在于，所述的輸入信號包括:將用戶設定的射頻測量裝置理論輸出值及步進衰減器的衰減值計算得到的自動電平控制電路的理論輸出幅度。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的射頻測量裝置，其特征在于，所述第一電阻與第二電阻的比值為10:1。
7.根據權利要求1-5中任一項所述的射頻測量裝置，其特征在于，所述的控制模塊為FPGA或單片機。
【文檔編號】G01R19/00GK103869136SQ201210539525
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月13日 優先權日:2012年12月13日
【發明者】何毅軍, 王悅, 王鐵軍, 李維森 申請人:北京普源精電科技有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
