适应工况环境的射频信号输出功率控制电路、方法及装置制造方法及图纸

本公开提供了一种适应工况环境的射频信号输出功率控制电路、方法及装置，在不同的输入功率下获取校准数据，得到最小衰减量与检波电压变化量和输出功率变化量之间的量化关系，将校准数据存储到校准文件中；从校准文件中调用与实际输入功率和输出功率相对应的初始衰减值进行输入功率的衰减；实时采集环境状态传感电压和检波电压，与校准文件中对应环境状态下的检波电压数据进行对比，根据最小衰减量与检波电压变化量和输出功率变化量之间的量化关系自动进行相应衰减量的调整控制；本公开所述的射频信号输出功率稳定性要求优于0.1％甚至更高量级，且能够适应实际应用中的各种不同的工况环境。

RF signal output power control circuit, method and device adapted to working conditions

【技术实现步骤摘要】
适应工况环境的射频信号输出功率控制电路、方法及装置
本公开涉及微波测试
，特别涉及一种适应工况环境的射频信号输出功率控制电路、方法及装置。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。射频信号输出功率稳定性是表征射频信号发生装置信号传输特性的关键技术指标特性。在一些需要射频信号实现高稳定功率(幅度)输出的实际应用场合，如何达到射频信号输出功率稳定性优于0.1％以及适应实际应用工况环境(非实验室环境)的技术与应用要求已经成为迫切需要解决的技术难题。传统对于射频信号输出功率的控制普遍采用自动电平控制(AutomaticLevelControl，ALC)方式以基于全模拟电路的技术体制进行设计实现，其工作原理如图1所示。该自动电平控制电路主要由检波电路、参考电路、误差求和电路、信号功率调整电路、信号放大电路等组成，采用模拟电路进行设计以实现对射频信号输出功率的稳定控制。其中，检波电路利用检波二极管的“平方律”检波特性进行设计以提取反映射频信号输出功率大小的检波电压信号，参考电路利用电压源器件进行设计以提供参考电平信号，误差求和电路利用运算放大器件进行设计以实现检波电压信号和参考电平信号的误差求和处理，产生的反馈电压信号去调节信号功率调整电路的调制器以实现对射频信号功率的调整，直至整个控制环路闭环稳定工作，使得射频信号输出功率相对稳定。但是，本公开专利技术人发现，在图1所示的ALC电路中，检波电路中的检波二极管在不同环境条件下(如温度、湿度等)对于相同功率的射频信号进行检波所提取的检波电压不尽相同且呈现非线性变化特点，因此仅依靠上述电路的闭环控制无法消除在实际应用状态下由该非线性变化通过环路产生的传递性变化，从而严重影响射频信号输出功率的稳定性，难以满足优于0.1％以及适应实际应用工况环境(非实验室环境)的技术与应用要求。另外，参考电路中的模拟电压源器件、误差求和电路中的运算放大器件、信号功率调整电路中的调制器件及其电路组成类型属于模拟电路，由于器件特性受限使得控制环路的闭环控制能力(幅度控制的最小分辨力)存在局限，同时还存在电路信号漂移大、环境适应性较差等问题且无法进行实时量化补偿，因此也难以保证射频信号输出功率的稳定性满足优于0.1％以及适应实际应用工况环境(非实验室环境)的技术与应用要求。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种适应工况环境的射频信号输出功率控制电路、方法及装置，可以实现射频信号输出功率的高稳定性能，特别是射频信号输出功率稳定性要求优于0.1％甚至更高量级，且能够适应实际应用中的各种工况环境。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：第一方面，本公开提供了一种适应工况环境的射频信号输出功率控制电路；一种适应工况环境的射频信号输出功率控制电路，包括放大器、数控衰减器、检波管、环境状态传感器、数据采集电路和终端处理器，射频输入信号通过放大器放大后输入到数控衰减器中进行信号衰减后转换为射频输出信号；所述检波管用于采集射频输出信号中的检波电压信号并传输给数据采集电路，所述环境状态传感器用于实时监测检波管和数控衰减器的环境状态，并将采集到的环境状态传感电压信号实时传输给数据采集电路，所述数据采集电路用于将接收到的数据传输给终端处理器；所述终端处理器还与数控衰减器双向通信连接，用于给定数控衰减器的初始衰减值，并根据接收到的检波电压信号与环境状态传感电压生成衰减反馈信号，对数控衰减器的衰减值进行动态调整。作为可能的一些实现方式，还包括显示模块，所述显示模块通过终端处理器的通信接口与终端处理器双向通信连接。作为可能的一些实现方式，所述终端处理器与数据采集电路通过数据总线或程控总线双向通信连接，所述终端处理器还与数控衰减器通过数据总线或程控总线双向通信连接。第二方面，本公开提供了一种适应工况环境的射频信号输出功率控制方法；一种适应工况环境的射频信号输出功率控制方法，步骤如下：在给定的输入功率下获取校准数据，采集不同工况环境下的环境状态传感电压、检波电压、衰减量和输出功率，根据采集到的数据得到最小衰减量与检波电压变化量和输出功率变化量之间的量化关系；改变输入功率，得到对应于不同输入功率下的校准数据，将所有得到的校准数据进行运算整理后形成校准文件存储备用；根据输入功率和输出功率的要求，从校准文件中调用与输入功率和输出功率相对应的初始衰减值进行输入功率的衰减；实时采集环境状态传感电压和检波电压，与校准文件中对应环境状态下的检波电压数据进行对比，根据最小衰减量与检波电压变化量和输出功率变化量之间的量化关系自动进行相应衰减量的调整控制。作为可能的一些实现方式，对于给定的输入功率，对应若干个环境状态，分别按照最小衰减量调节若干衰减量状态，同时进行检波电压信号的测量采集和输出功率的测试，得到包含漂移误差在内的检波电压与包含漂移误差在内的输出功率的量化数据。作为进一步的限定，根据包含漂移误差在内的检波电压和输出功率的量化数据进行统计运算和差值曲线拟合，得到对应各个环境状态下的检波电压和相应输出功率之间的理想量化关系，以及含漂移在内的检波电压偏离误差和输出功率偏离误差之间的量化关系。作为进一步的限定，基于包含漂移误差在内的检波电压与包含漂移误差在内的输出功率的量化数据，按照对应环境下不同衰减量状态进行统计运算、求差处理和插值曲线拟合，结合各个环境状态下检波电压与相应输出功率之间的量化关系和检波电压偏离误差和输出功率偏离误差之间的量化关系，得到最小衰减量与检波电压变化量和输出功率变化量之间的量化关系，同时可以降低偏离误差带来的影响。作为可能的一些实现方式，根据最小衰减量与检波电压变化量和输出功率变化量之间的量化关系，按照需要自动进行相应衰减量的调整控制，直至超出最小衰减量的分辨力为止。作为可能的一些实现方式，改变输入功率，得到对应于不同输入功率下的校准数据，综合采集到的数据，拟合出相应的校准曲线与数据以文件形式保存于终端处理器的非易失存储单元中备用，并支持通过显示单元以可视化方式实时显示这些参量的数据信息。第三方面，本公开提供了一种射频信号发生装置，包括本公开所述的适应工况环境的射频信号输出功率控制电路。第四方面，本公开提供了一种射频信号发生装置，利用本公开所述的适应工况环境的射频信号输出功率控制方法。与现有技术相比，本公开的有益效果是：本公开所述的内容可以实现射频信号输出功率的高稳定性能，特别是射频信号输出功率稳定性要求优于0.1％甚至更高量级，且能够适应实际应用中的各种不同的工况环境(非实验室环境)。本公开采用的是数字电路技术体制，控制电路中的传输信号为数字信号，关键核心器件主要是数字器件，在模拟/数字转换精度足够高的基础上，不仅可以替代采用模拟电路体制的自动电平控制功能，而且可以实现稳定性优于0.1％，且可视量化的更高技术指标以及更加稳定和更强抗干扰能力的电路性能。本公开通过基于电路工况状态建立的由“输入功率-环境状态-检波电压-衰减量-输出功率”多维参量数据拟合运算得到的校准文件以及环境状态实时监测功能，可以在实际应用时根据环境条件的变化实时进行控制电路的参量补偿调整，满足适应实际应用工况环境(非实验室环境)对电路工作环境适应性能的技术要求。本公开通过基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适应工况环境的射频信号输出功率控制电路，其特征在于，包括放大器、数控衰减器、检波管、环境状态传感器、数据采集电路和终端处理器，射频输入信号通过放大器放大后输入到数控衰减器中进行信号衰减后转换为射频输出信号；所述检波管用于采集射频输出信号中的检波电压信号并传输给数据采集电路，所述环境状态传感器用于实时监测检波管和数控衰减器的环境状态，并将采集到的环境状态传感电压信号实时传输给数据采集电路，所述数据采集电路用于将接收到的数据传输给终端处理器；所述终端处理器还与数控衰减器双向通信连接，用于给定数控衰减器的初始衰减值，并根据接收到的检波电压信号与环境状态传感电压生成衰减反馈信号，对数控衰减器的衰减值进行动态调整。

【技术特征摘要】
1.一种适应工况环境的射频信号输出功率控制电路，其特征在于，包括放大器、数控衰减器、检波管、环境状态传感器、数据采集电路和终端处理器，射频输入信号通过放大器放大后输入到数控衰减器中进行信号衰减后转换为射频输出信号；所述检波管用于采集射频输出信号中的检波电压信号并传输给数据采集电路，所述环境状态传感器用于实时监测检波管和数控衰减器的环境状态，并将采集到的环境状态传感电压信号实时传输给数据采集电路，所述数据采集电路用于将接收到的数据传输给终端处理器；所述终端处理器还与数控衰减器双向通信连接，用于给定数控衰减器的初始衰减值，并根据接收到的检波电压信号与环境状态传感电压生成衰减反馈信号，对数控衰减器的衰减值进行动态调整。2.如权利要求1所述的适应工况环境的射频信号输出功率控制电路，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块通过终端处理器的通信接口与终端处理器双向通信连接；所述终端处理器与数据采集电路通过数据总线或程控总线双向通信连接，所述终端处理器还与数控衰减器通过数据总线或程控总线双向通信连接。3.一种适应工况环境的射频信号输出功率控制方法，其特征在于，步骤如下：在给定的输入功率下获取校准数据，采集不同工况环境下的环境状态传感电压、检波电压、衰减量和输出功率，根据采集到的数据得到最小衰减量与检波电压变化量和输出功率变化量之间的量化关系；改变输入功率，得到对应于不同输入功率下的校准数据，将所有得到的校准数据进行运算整理后形成校准文件存储备用；根据输入功率和输出功率的要求，从校准文件中调用与输入功率和输出功率相对应的初始衰减值进行输入功率的衰减；实时采集环境状态传感电压和检波电压，与校准文件中对应环境状态下的检波电压数据进行对比，根据最小衰减量与检波电压变化量和输出功率变化量之间的量化关系自动进行相应衰减量的调整控制。4.如权利要求3所述的适应工况环境的射频信号输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，席腾达，周玉勇，丁志钊，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，中电科仪器仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37