一种带显示的单探头微波功率测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种带显示的单探头微波功率测量装置，包络模拟电路和数字电路两部分，模拟电路部分包括功率传感电路、前级放大电路、后级放大电路、模数转换电路，负责功率信号的传感、调理和模数转换；数字电路部分包括数字信号处理器、温度检测电路、OLED显示电路、电源管理电路、USB接口电路，负责功率测试数据的校准、补偿以及整机的控制和电源管理。本发明专利技术采用USB接口供电，结构紧凑，单探头可手握，重量轻，外形与需要配接功率测量主机的常规功率探头相似；壳体装配OLED显示屏，可在仅提供+5V直流电源的情况下，通过机身OLED显示屏读取测量结果。

A single probe microwave power measuring device and method with display

The invention provides a single probe microwave power measurement device with display, envelope two part of the analog circuit and digital circuit, analog circuit including power sensing circuit, amplifier circuit, amplifier circuit, analog-to-digital conversion circuit, sensor, power for signal conditioning and analog digital conversion; digital circuit includes a digital signal processor, temperature detection circuit, OLED display circuit, power management circuit, USB interface circuit, power test data calibration and compensation and the control and power management. The invention adopts the USB interface power supply, compact structure, single probe hand, light weight, shape and needs with conventional power with power measurement probe host similar; shell assembly OLED display, can only provide +5V DC power supply case, by the OLED display reads the measurement results.

【技术实现步骤摘要】
一种带显示的单探头微波功率测量装置及方法
本专利技术涉及测试
，特别涉及一种微波功率测量装置，还涉及一种微波功率测量方法。
技术介绍
目前，对微波毫米波连续波信号功率的测量，一般采用功率测试主机+多芯电缆+功率探头的形式，现有主机+电缆+功率探头的微波功率测量仪器架构，由于主机要实现电源转换、显示、按键、各种外部接口和仪器的基本功能，因此占用体积较大(一般：330mm×220mm×100mm，探头：40mm×40mm×125mm)，在搭建测试系统时占用较大机柜空间，由于一般需要220V电源供电，需要GPIB、串口或者网口等程控接口，连接比较繁琐，一般仅限于实验室使用，特别不适合现场调试、监控和生产线使用；并且在需要对相邻的多个功率端口进行测试时，需要同时使用多台功率计主机、电缆和功率探头，占用空间非常大，程控连接更为繁琐，成本也更高。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术提出一种带显示的单探头微波功率测量装置及方法，将数字信号处理和模拟信号采集与调理放到常规功率探头大小的装置，同时具有显示测量结果功能，可通过USB接口进行程控。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种带显示的单探头微波功率测量装置，包络模拟电路和数字电路两部分，模拟电路部分包括功率传感电路、前级放大电路、后级放大电路、模数转换电路，负责功率信号的传感、调理和模数转换；数字电路部分包括数字信号处理器、温度检测电路、OLED显示电路、电源管理电路、USB接口电路，负责功率测试数据的校准、补偿以及整机的控制和电源管理；功率传感电路将微波信号转换为微弱的直流信号，然后经过前级放大电路和后级放大电路放大后，由模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传输给数字信号处理器，进行数据的校准、补偿操作，同时完成对温度检测电路的数据处理，实现对OLED显示电路的控制，实现与USB接口电路的数据交互，并通过USB接口电路将最终数据传送给上位主机；电源管理电路实现整机的复位、电源转换和电源管理。可选地，所述功率传感电路中，射频输入信号进入隔直流电容，再经过负载匹配电阻后进入检波二极管，检波二极管输出的直流信号通过滤波电容滤波后送入前级放大器处理。可选地，所述前级放大电路采用运算放大器AD797BR，实现20倍放大；后级放大电路采用OP27集成运算放大器，实现100倍放大电路，放大后的直流信号进入24位模数转换器LTC2400CS8。可选地，所述USB接口电路采用高速USB接口芯片，其固件程序实现USBTMC协议，并提供可互换虚拟仪器驱动，用户通过USB接口自行组建有线或无线多通道功率监测系统。可选地，所述的OLED显示电路，位于测量装置的机身，通过直接+5V直流供电，或者接入到USB主机接口，实时动态显示功率测量结果。可选地，所述USB接口电路采用MiniUSB接口，采用螺纹紧固结构，将USB电缆线旋紧固定到装置的尾部上，同时支持通用的miniUSB电缆。可选地，提供数字信号处理程序，将测量装置接入到带有USB主机接口的计算机、测量仪器或者其他智能终端设备，通过这些设备实现对测量装置的配置、功率读数显示及后续处理。可选地，所述数字信号处理程序包括：测量装置上电后，首先初始化设备，调用默认或程控命令设定的测试参数，启动测量线程，并实时对测量数据进行校准补偿实时数据处理；随后测量装置显示处理后的测量结果；当测量装置接收到并成功解析发自主机的程控命令时，如果是配置命令，则自动配置新的测试参数，如果是读取命令，则启动数据上传线程，将主机要求的测量结果或配置参数返回给主机。可选地，对测量数据进行校准补偿实时数据处理的具体流程为：测量装置首先读取到原始的ADC值，再扣除校零ADC值之后，乘以温度补偿系数，修正温度对功率测量的影响；再根据功率线性校准补偿表格，利用查表法，得到线性修正后的功率读数值；最后再除以频响校准因子，最终得到准确的功率读数显示值。本专利技术还提出了一种基于上述测量装置的单探头微波功率测量方法。本专利技术的有益效果是：(1)结构紧凑，仅有单探头体积大小，重量轻，USB供电；(2)壳体装配OLED显示屏，可直接5V直流供电进行测量，方便现场读数；(3)USB2.0设备接口，兼容其他测试仪器，支持USBTMC协议，编程灵活，可快速实现微波功率测量功能；(4)单探头内集成功率传感、信号调理、采集和处理电路。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种带显示的单探头微波功率测量装置的整体外观图；图2为本专利技术一种带显示的单探头微波功率测量装置的系统控制框图；图3为本专利技术一种带显示的单探头微波功率测量装置的微波功率传感电路的电路图；图4为本专利技术的校准补偿实时数据处理的流程图；图5为本专利技术的整机控制流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。现有的微波功率测量仪器架构，主机通常采用尺寸较大的台式机箱设计，占用空间大，并且需要交流220V供电，仅适合实验室工作台使用；在搭建测试系统时，功率测试主机也要占据机柜较大空间。因此，台式结构在当前无线通信基础设施、电子元件、微波部件和航空航天军用领域外场测试和维护的应用受到一定限制。本专利技术提出了一种带显示的单探头微波功率测量装置，结构紧凑，体积仅为常规功率探头大小，直接采用USB接口供电和程控，能够实现加电即显示测量结果，连接简单，系统集成方便快捷，即可用于实验室，也可用于外场测量、监控和生产线使用。本专利技术的一种带显示的单探头微波功率测量装置，包括注塑外壳、电路板支架、电路板和USB接口，图1所示为本专利技术测量装置的整机外观图，电路板和电路板支架在注塑外壳内部，电路板固定在电路板支架上。如图2所示，电路板包络模拟电路和数字电路两部分，模拟电路部分包括功率传感电路1、前级放大电路2、后级放大电路3、模数转换电路4，负责功率信号的传感、调理和模数转换；数字电路部分包括高性能数字信号处理器5，温度检测电路6、OLED显示电路7、电源管理电路8、USB接口电路9，负责功率测试数据的校准、补偿以及整机的控制和电源管理。电路板通过螺丝固定到电路板支架上，OLED显示屏固定到注塑外壳上，在机壳外部利用螺丝将注塑外壳也固定到电路板支架上。功率传感电路1将微波信号转换为微弱的直流信号，经由金线进入电路板，然后经过前级放大电路2和后级放大电路3放大后，由模数转换电路4将模拟信号转换为数字信号并将数字信号传输给数字信号处理器5，进行数据的校准、补偿等操作，同时完成对温度检测电路6的数据处理，实现对OLED显示电路7的控制，实现与USB接口电路9的数据交互，并通过USB接口电路9将最终数据传送给上位主机；整机由电源管理电路8实现整机的复位、电源转换和电源管理。工作时，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带显示的单探头微波功率测量装置，其特征在于，包络模拟电路和数字电路两部分，模拟电路部分包括功率传感电路、前级放大电路、后级放大电路、模数转换电路，负责功率信号的传感、调理和模数转换；数字电路部分包括数字信号处理器、温度检测电路、OLED显示电路、电源管理电路、USB接口电路，负责功率测试数据的校准、补偿以及整机的控制和电源管理；功率传感电路将微波信号转换为微弱的直流信号，然后经过前级放大电路和后级放大电路放大后，由模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传输给数字信号处理器，进行数据的校准、补偿操作，同时完成对温度检测电路的数据处理，实现对OLED显示电路的控制，实现与USB接口电路的数据交互，并通过USB接口电路将最终数据传送给上位主机；电源管理电路实现整机的复位、电源转换和电源管理。

【技术特征摘要】
1.一种带显示的单探头微波功率测量装置，其特征在于，包络模拟电路和数字电路两部分，模拟电路部分包括功率传感电路、前级放大电路、后级放大电路、模数转换电路，负责功率信号的传感、调理和模数转换；数字电路部分包括数字信号处理器、温度检测电路、OLED显示电路、电源管理电路、USB接口电路，负责功率测试数据的校准、补偿以及整机的控制和电源管理；功率传感电路将微波信号转换为微弱的直流信号，然后经过前级放大电路和后级放大电路放大后，由模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传输给数字信号处理器，进行数据的校准、补偿操作，同时完成对温度检测电路的数据处理，实现对OLED显示电路的控制，实现与USB接口电路的数据交互，并通过USB接口电路将最终数据传送给上位主机；电源管理电路实现整机的复位、电源转换和电源管理。2.如权利要求1所述的一种带显示的单探头微波功率测量装置，其特征在于，所述功率传感电路中，射频输入信号进入隔直流电容，再经过负载匹配电阻后进入检波二极管，检波二极管输出的直流信号通过滤波电容滤波后送入前级放大器处理。3.如权利要求1所述的一种带显示的单探头微波功率测量装置，其特征在于，所述前级放大电路采用运算放大器AD797BR，实现20倍放大；后级放大电路采用OP27集成运算放大器，实现100倍放大电路，放大后的直流信号进入24位模数转换器LTC2400CS8。4.如权利要求1所述的一种带显示的单探头微波功率测量装置，其特征在于，所述USB接口电路采用高速USB接口芯片，其固件程序实现USBTMC协议，并提供可互换虚拟仪器驱动，用户通过USB接口自行组建有线或无线多通道功率监测系统。5.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵浩，徐达旺，冷朋，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37