一种射频测量装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种射频测量装置，包括：频率合成器电路，自动电平控制电路及步进衰减电路，自动电平控制电路包括可变衰减器，放大器，耦合器，峰值检波器及比较器；还包括：控制模块，第一D/A转换器，第二D/A转换器，第一电阻，第二电阻及加法器；频率合成器电路输出的信号依次经过可变衰减器，放大器及耦合器生成输出信号给所述的步进衰减电路，峰值检波器将输出信号的功率值转换为电压值并输出到该比较器；一输入信号分别经过控制模块、第一D0A转换器、第一电阻所在的电路及控制模块、第二D/A转换器、第二电阻所在的电路后进入加法器后生成参考电压，参考电压与电压值在比较器中生成压差值进入可变衰减器。
【专利说明】一种射频测量装置
【技术领域】
[0001]本发明是涉及测量测试【技术领域】，特别是关于一种射频测量装置。
【背景技术】
[0002]射频测量装置是一种输出高频率分辨率、准确度和高幅度准确的射频信号的装置，其输出信号的频率范围通常从几kHz达到几GHz ;信号源具有很宽的幅度输出范围，通常可以从_130dBm或更低直至+20dBm或更高。应用于通信、教育、军事等领域。
[0003]如图1所示，射频测量装置主要包括:频率合成器电路101，自动电平控制(Automatic Level Control ALC)电路102及步进衰减电路103,频率合成器电路102将输入信号处理后输出所需要的频率信号，经自动电平控制电路102后，输出幅度恒定不变的信号，然后经步进衰减器电路103后得到设置的信号幅度。
[0004]图2为现有技术的自动电平控制电路的方框图。自动电平控制电路包括:可变衰减器201，放大器202，耦合器203，峰值检波器204，接地电阻R，比较器205，D/A转换器206及控制单元207。
[0005]峰值检波器204将经过耦合器203的输出信号的功率转换成电压，与给定的参考电压进行比较，得到的电压差来控制可变衰减器201，经放大器203后使得自动电平控制电路的输出功率最终达到稳定状态。其中，参考电压的产生过程是:射频测量装置理论输出值和幅度衰减模块的衰减值经过控制单元207生成自动控制电路理论输出值，经过D/A转换器206，作为参考电压。
[0006]可变衰减器201的衰减量变化由经过比较器205输出的电压来控制，该电压的分辨率由比较器205输入端的D/A转换器206来决定。在D/A转换器206的位数确定的情况下，可变衰减器201的衰减量变化的分辨率受限，即自动电平控制电路输出功率的分辨率受限。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种射频测量装置，以消除自动电平控制电路输出功率分辨率的限制，提高自动电平控制电路的输出功率的分辨率。
[0008]为了实现上述目的，本发明提供一种射频测量装置，包括:频率合成器电路，自动电平控制电路及步进衰减电路，所述的自动电平控制电路包括可变衰减器，放大器，耦合器，峰值检波器及比较器，所述的自动电平控制电路还包括:控制模块，第一 D/A转换器，第二 D/A转换器，第一电阻，第二电阻及加法器；所述频率合成器电路输出的信号依次经过可变衰减器，放大器及耦合器生成输出信号，所述的峰值检波器将所述输出信号的功率值转换为电压值并输出到所述的比较器；一输入信号分别经过所述控制模块、第一 D/A转换器、第一电阻所在的电路及所述控制模块、第二 D/A转换器、第二电阻所在的电路后进入所述的加法器后生成参考电压，所述的参考电压与所述电压值在所述的比较器中生成压差值进入所述的可变衰减器以对所述的自动电平控制电路进行幅度较准。[0009]进一步地，所述第一电阻与第二电阻阻值不同。
[0010]进一步地，所述的控制模块为FPGA或单片机。
[0011]进一步地，所述的控制模块包括:第一控制模块，连接所述的第一 D/A转换器；第二控制模块，连接所述的第二 D/A转换器。
[0012]进一步地，对所述的自动电平控制电路进行幅度较准时，将所述的第一 D/A转换器固定在中间位置，从小到大调节所述第二 D/A转换器的值，根据自动电平控制电路的输出数据，通过线性插值计算出所述第二 D/A转换器的值；如果所述自动电平控制电路的待输出功率的分辨率小于所述第二 D/A转换器的调节范围，在所述待输出功率附近选取两个校准值并计算出斜率，根据所述斜率及第一电阻与第二电阻的比值生成所述第一 D/A转换器的斜率，根据所述第一 D/A转换器的斜率及所述待输出功率的变化量计算所述第一 D/A转换器的值；通过所述控制模块对所述第一 D/A转换器及第二 D/A转换器进行预置。
[0013]进一步地，所述的输入信号包括:将用户设定的射频测量装置理论输出值及步进衰减器的衰减值计算得到的自动电平控制电路的理论输出幅度。
[0014]进一步地，所述第一电阻与第二电阻的比值为10:1。
[0015]本发明实施例的有益效果在于，本发明射频测量装置通过自动电平控制电路的设计改进，能够消除自动电平控制电路输出功率分辨率的限制，提高了自动电平控制电路的输出功率的分辨率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:
[0017]图1为现有技术的射频测量装置的信号通道示意图；
[0018]图2为现有技术的自动电平控制电路的结构示意图；
[0019]图3为本发明实施例自动电平控制电路的结构示意图；
[0020]图4为本发明另一实施例自动电平控制电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0022]本发明实施例提供一种射频测量装置(该可以是射频信号源)包括:频率合成器电路101，自动电平控制电路102及步进衰减电路103。其中，该自动电平控制(AutomaticLevel Control ALC)电路102包括可变衰减器201，放大器202，耦合器203，峰值检波器204，接地电阻R及比较器205。
[0023]需要说明的是，本发明仅以射频信号源作为射频测量装置进行说明，本发明还可以应用于频谱分析仪和逻辑分析仪等射频测量装置中，比如频谱分析仪的跟踪源电路等。
[0024]如图3所示，该自动电平控制电路102还包括:控制模块301，第一D/A转换器302，第二 D/A转换器303，第一电阻R1,第二电阻R2及加法器306。
[0025]图1中的频率合成器电路101输出的信号依次经过自动电平控制电路102的可变衰减器201，放大器202及耦合器203生成输出信号，峰值检波器204将所述输出信号的功率值转换为电压值Vl并输出到比较器205。
[0026]—输入信号al经过控制模块301、第一 D/A转换器302、第一电阻R1所在的电路(简称DACl Digital to analog converter)后生成信号bl,该输入信号控制模块301、第二 D/A转换器303、第二电阻R2所在的电路DAC2后生成cl。
[0027]输入信号al将用户设定的射频测量装置理论输出值及步进衰减器的衰减值计算得到的自动电平控制电路的理论输出幅度。自动电平控制电路的理论输出幅度用来调节DACl和DAC2，用以改变自动电平控制电路中可变衰减器的衰减值。其中，步进衰减器的衰减值可以是用户设置得到，也可以根据射频测量装置理论输出值得到，即有两种模式:一种是auto，根据用户设定的射频测量装置理论输出值来自动获得衰减值；另一种是用户设定模式，根据用户的设定获得。
[0028]为射频信号源理论输出值和幅度衰减模块的衰减值，信号bl及Cl的值为自动控制电路理论输出值，由于DACl中的电阻R1的电阻值不同于DAC2中的电阻R2的电阻值，所以两个DAC相加的权重不同,信号bl与信号cl的值不同。
[0029]信号bl与信号Cl进入加法器306后相加生成参考电压，参考电压与峰值检波器204生成的电压值在比较器205中生成压差值，该压差值进入可变衰减器201，以对所述的自动电平控制电路进行幅度较准。
[0030]信号源幅度校准时，根据图1中频率合成器电路101输出信号的功率和步进衰减器电路103的插入损耗，计算`出自动电平控制电路的输出功率，用图3中的DACl和DAC2进行调节。举例说明如下:假如射频测量装置最终输出为+IOdBm,后级步进衰减器电路103设置为OdB，但它的插入损耗为5dB，那么自动电平控制电路输出就应该是+15dBm。就是这么根据输出设置推算出自动电平控制电路输出需要的幅度，通过调节DACl和DAC2来得到。
[0031]图3中两个电阻R1及R2比值不同直接影响本发明自动电平控制电路的幅度校准。该比值的大小与自动电平控制电路输出的幅度分辨率相关，电阻大的那个DAC要达到或超过期望的分辨率。这两个电阻&及1? 2的电阻值计算好后，通常无须调节，原因是在设计本发明时会远远小于期望的分辨率，指标有很大余量，另外这里是处理直流，不同板子基本一致。
[0032]如果R1 =R2=A,也就是说电阻R1是R2的A (A大于I)倍，那么DAC2与DACl的权重比就是A，即分别调节两个DAC时，DAC2控制可变衰减器的作用更明显，步进比较大些，DACl控制可变衰减器时的步进较小，两者比例是A:1。举例:在某一射频信号源中，R1=IOOk,R2=IOk,当DACl固定，调节DAC2每变一个字时，自动电平控制电路输出幅度变化0.1dB ;当DAC2固定，调节DACl每变一个字时，自动电平控制电路输出幅度变化为0.01dB。自动电平控制电路幅度校准时，假设输出幅度需要变化0.15dB，那么可以调整DAC2 —个字，然后再调整DACl五个字。通过增加DACl，可以将自动电平控制电路输出的功率分辨率从0.1dB提高至 0.01dB0
[0033]校准时，如果电阻Rl的阻值大于电阻R2的阻值，需要先将DACl的第一 D/A转换器302固定在中间位置(如12bit可调至4096，中间值就是2048)，通过调节DAC2的第二 D/A转换器303的值，从小变到大，记下DAC2的输出值。当射频测量装置要输出某个功率时，例如自动电平控制电路需要输出+15dBm时，根据自动电平控制电路的输出数据(即校准时的测试数据)，线性插值计算出DAC2的值。如果自动电平控制电路需要输出功率的分辨率小于DAC2的调节范围，例如+15.0ldBm时，首先根据DAC2在+15dBm的值附近取两个校准值，计算出斜率，用此斜率和凡/民，可以算出DACl的斜率，然后可以计算出0.0ldB变化时DACl需要变化多少个字，然后通过控制单元分别给DAC1、DAC2进行预置。
[0034]可选地，控制模块301可以为FPGA、单片机或二者的结合，不再赘述。
[0035]在另一较佳实施中，如图4所示，控制模块203包括:第一控制模块401，连接第一D/A转换器302,第一控制模块401与第一 D/A转换器320及第一电阻R1共同构成DACl ;第二控制模块402，连接所述的第二 D/A转换器，第二控制模块402与第二 D/A转换器303及第一电阻R2共同构成DAC2。
[0036]本发明实施例的有益效果在于，本发明的射频测量装置通过在ALC电路设置DACl及DAC2，通过粗调及微调实现了 ALC电路的幅度校准，提高了 ALC电路的输出功率的分辨率。
[0037]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种射频测量装置，包括:频率合成器电路，自动电平控制电路及步进衰减电路，所述的自动电平控制电路包括可变衰减器，放大器，耦合器，峰值检波器及比较器，其特征在于， 所述的自动电平控制电路还包括:控制模块，第一 D/A转换器,第二D/A转换器,第一电阻，第二电阻及加法器； 所述频率合成器电路输出的信号依次经过可变衰减器，放大器及耦合器生成输出信号给所述的步进衰减电路，所述的峰值检波器将所述输出信号的功率值转换为电压值并输出到所述的比较器；一输入信号分别经过所述控制模块、第一 D/A转换器、第一电阻所在的电路及所述控制模块、第二 D/A转换器、第二电阻所在的电路后进入所述的加法器后生成参考电压，所述的参考电压与所述电压值在所述的比较器中生成压差值进入所述的可变衰减器。
2.根据权利要求1所述的射频测量装置，其特征在于，所述第一电阻与第二电阻的阻值不同。
3.根据权利要求1或2所述的射频测量装置，其特征在于，所述的控制模块包括: 第一控制模块，连接所述的第一 D/A转换器； 第二控制模块，连接所述的第二 D/A转换器。
4.根据权利要求3所述的射频测量装置，其特征在于，对所述的自动电平控制电路进行幅度较准时，将所述的第一 D/A转换器固定在中间位置，从小到大调节所述第二 D/A转换器的值，根据自动电平控制电路的输出数据，通过线性插值计算出所述第二 D/A转换器的值；如果所述自动电平控制电路的待输出功率的分辨率小于所述第二 D/A转换器的调节范围，在所述待输出功率附近选取两个校准值并计算出斜率，根据所述斜率及第一电阻与第二电阻的比值生成所述第一 D/A转换器的斜率，根据所述第一 D/A转换器的斜率及所述待输出功率的变化量计算所述第一 D/A转换器的值；通过所述控制模块对所述第一 D/A转换器及第二 D/A转换器进行预置。
5.根据权利要求4所述的射频测量装置，其特征在于，所述的输入信号包括:将用户设定的射频测量装置理论输出值及步进衰减器的衰减值计算得到的自动电平控制电路的理论输出幅度。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的射频测量装置，其特征在于，所述第一电阻与第二电阻的比值为10:1。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的射频测量装置，其特征在于，所述的控制模块为FPGA或单片机。
【文档编号】G01R19/00GK103869136SQ201210539525
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月13日 优先权日:2012年12月13日
【发明者】何毅军, 王悦, 王铁军, 李维森 申请人:北京普源精电科技有限公司