一种实现信号自动电平控制电路及控制方法
【专利摘要】本发明提供一种实现信号自动电平控制电路及控制方法,其中电路包括主路信号耦合电路、检波电路、对数放大电路、信号包络解析电路、取样量化电路及运算处理单元及V/I变换单元；在主路信号耦合电路中按比例耦合出一路耦合信号，经检波电路检波、对数放大电路放大、信号包络解析电路解析、取样量化电路取样量化后送入运算处理单元进行处理，得到E，输出到V/I变换单元进行变化，得到X，发送至主路信号耦合电路主路中的线性衰减器。采用上述方案，ALC系统带宽，特别是AM调制带宽又不过分受限于处理器的速度。应用表明，通过该方法可以设计出高性能的自动电平控制系统，在射频/微波信号源中具有良好的应用前景。
【专利说明】—种实现信号自动电平控制电路及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号源领域，特别是涉及一种实现信号自动电平控制电路及控制方法。
【背景技术】
[0002]自动电平控制(Automatic Level Control,以下简称ALC)是一种自动、精确控制信号幅度的常用方法，广泛应用于通信发射机、信号源以及各种测量仪器。尤其是在信号源的组成中，ALC更是成为至关重要的一部分，直接关系着功率平坦度、功率稳定度、功率准确度以及输出功率动态范围等指标。可以这样说，ALC性能的好坏将直接影响信号源输出信号的功率特性。
[0003]目前在信号源中广泛应用的高性能自动电平控制系统是基于模拟器件的前馈式ALC系统。电平参考信号首先加到线性衰减器上，同时，延迟电路使参考电平信号和信号源输出耦合信号的检波信号同步到达比较器求和，其微小差值再进一步修正信号源输出信号的功率。其结构如图1所示，该ALC系统的优点是可以解决以往ALC系统AM调制深度和带宽不足的问题。但是该系统使用了大量的运算放大器、模拟开关、三极管以及阻容元件以保证系统的功能，这导致电路设计复杂，参数调试繁杂，同时还占用大量印制板面积资源，造成仪器小型化困难。
[0004]此外还存在基于数字化设计的ALC系统，其核心是微处理器。信号源输出信号通过耦合器得到耦合信号，耦合信号经过检波器的检波后送到处理器。处理器根据输入的检波电压，得到数字控制信号去控制通路上的数控衰减器，实现ALC的目的。其结构如图2所示，该系统的优点是结构简单，设计灵活，可以做各种补偿，但是它存在一个重要的缺点，即ALC系统的带宽受限于处理器的速度。特别是在AM调制时，AM调制带宽将大大受限于处理器的速度。
[0005]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种实现信号自动电平控制电路及控制方法。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]一种实现信号自动电平控制电路，其中，包括主路信号耦合电路、检波电路、对数放大电路、信号包络解析电路、取样量化电路及运算处理单元及V/I变换单元；在主路信号耦合电路中按比例耦合出一路耦合信号，经检波电路检波、对数放大电路放大、信号包络解析电路解析、取样量化电路取样量化后送入运算处理单元进行处理，得到E，输出到V/I变换单元进行变化，得到X，发送至主路信号耦合电路主路中的线性衰减器，从而控制主路信号功率电平。
[0009]所述的控制电路，其中，所述主路信号耦合电路包括前放大电路及后放大电路、线性衰减器及耦合电路；所述前放大电路及后放大电路用于实现信号放大；所述线性衰减器用于实现信号线性衰减；所述耦合电路用于实现信号耦合。
[0010]所述的控制电路，其中，所述信号包络解析电路，用于解析信号包络的最大值、最小值和平均值。
[0011]所述的控制电路，其中，运算处理单元包含数值调理模块、调幅控制模块、功率参考模块、数字积分模块和指数变换模块，所述数值调理模块，根据主路信号的频率和功率，对取样量数据进行线性处理；所述调幅控制模块，用于根据信号包络的最大值、最小值和平均值，对主路信号功率和AM调制深度进行自动控制；所述功率参考发生模块，用于产生功率参考值和AM调制参数；所述数字积分模块，用于自动调整主路信号的功率电平，使其稳定在预设功率值上；所述指数变换模块，用于将线性的功率参考数值变换到以dB为单位的功率值上。
[0012]所述的控制电路，其中，所述V/I变换单元，用于将电压值变换成与之成比例的电流值，以适应线性衰减器的输入特性。
[0013]一种控制电路的控制方法，其中，包括以下步骤:
[0014]步骤1:从主路信号按比例耦合出一路耦合信号，经检波和对数放大后送入信号包络解析单元，解析出耦合信号包络的最大值、最小值和均值；
[0015]步骤2:对耦合信号包络的最大值、最小值和均值进行取样量化后，得到A，发送至运算处理单元；
[0016]步骤3:功率参考模块产生决定主路信号最终功率的数据；同时，数值调理模块根据主路信号的频率和功率，对A进行叠加常数偏置和乘倍数因子处理；
[0017]步骤4:将最终功率的数据及数值调理后的数据进行求差运算，得出两者的误差B，积分模块对这个差值积分得到C ；
[0018]步骤5:将C与功率参考数值进行求和运算，得到D，指数变换模块再对D进行指数变换，得到E ;
[0019]步骤6:V/I变换单元根据输入E输出相应的电流来驱动线性衰减单元实现对主路信号电平自动控制。
[0020]采用上述方案，具有结构简单、集成度高、易于调试的特点。同时，ALC系统带宽，特别是AM调制带宽又不过分受限于处理器的速度。应用表明，通过该方法可以设计出高性能的自动电平控制系统，在射频/微波信号源中具有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为现有技术中一种ALC电路结构示意图；
[0022]图2为现有技术另一种ALC电路结构不意图；
[0023]图3为本发明的ALC电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
[0025]实施例1
[0026]如图3所示，一种实现信号自动电平控制电路，其中，包括主路信号耦合电路、检波电路、对数放大电路、信号包络解析电路、取样量化电路及运算处理单元及V/I变换单元；在主路信号耦合电路中按比例耦合出一路耦合信号，经检波电路检波、对数放大电路放大、信号包络解析电路解析、取样量化电路取样量化后送入运算处理单元进行处理，得到E，输出到V/I变换单元进行变化，得到X，发送至主路信号耦合电路主路中的线性衰减器，从而控制主路/[目号功率电平。
[0027]所述的控制电路，其中，所述主路信号耦合电路包括前放大电路及后放大电路、线性衰减器及耦合电路；所述前放大电路及后放大电路用于实现信号放大；所述线性衰减器用于实现信号线性衰减；所述耦合电路用于实现信号耦合。
[0028]所述的控制电路，其中，所述信号包络解析电路，用于解析信号包络的最大值、最小值和平均值。
[0029]所述的控制电路，其中，运算处理单元包含数值调理模块、调幅控制模块、功率参考模块、数字积分模块和指数变换模块，所述数值调理模块，根据主路信号的频率和功率，对取样量数据进行线性处理；所述调幅控制模块，用于根据信号包络的最大值、最小值和平均值，对主路信号功率和AM调制深度进行自动控制；所述功率参考发生模块，用于产生功率参考值和AM调制参数；所述数字积分模块，用于自动调整主路信号的功率电平，使其稳定在预设功率值上；所述指数变换模块，用于将线性的功率参考数值变换到以dB为单位的功率值上。
[0030]所述的控制电路，其中，所述V/I变换单元，用于将电压值变换成与之成比例的电流值，以适应线性衰减器的输入特性。
[0031]在上述内容的基础上，本发明还提供一种控制电路的控制方法，包括以下步骤:
[0032]步骤1:从主路信号按比例耦合出一路耦合信号，经检波和对数放大后送入信号包络解析单元，解析出耦合信号包络的最大值、最小值和均值；
[0033]步骤2:对耦合信号包络的最大值、最小值和均值进行取样量化后，得到A，发送至运算处理单元；
[0034]步骤3:功率参考模块产生决定主路信号最终功率的数据；同时，数值调理模块根据主路信号的频率和功率，对A进行叠加常数偏和乘倍数因子处理；
[0035]步骤4:将最终功率的数据及数值调理后的数据进行求差运算，得出两者的误差B，积分模块对这个差值积分得到C ；
[0036]步骤5:将C与功率参考数值进行求和运算，得到D，指数变换模块再对D进行指数变换，得到E ;
[0037]步骤6:V/I变换单元根据输入E输出相应的电流来驱动线性衰减单元实现对主路信号电平自动控制。
[0038]采用上述方案，具有结构简单、集成度高、易于调试的特点。同时，ALC系统带宽，特别是AM调制带宽又不过分受限于处理器的速度。应用表明，通过该方法可以设计出高性能的自动电平控制系统，在射频/微波信号源中具有良好的应用前景。
[0039]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种实现信号自动电平控制电路，其特征在于，包括主路信号耦合电路、检波电路、对数放大电路、信号包络解析电路、取样量化电路及运算处理单元及V/I变换单元；在主路信号耦合电路中按比例耦合出一路耦合信号，经检波电路检波、对数放大电路放大、信号包络解析电路解析、取样量化电路取样量化后送入运算处理单元进行处理，得到E，输出到V/I变换单元进行变化，得到X，发送至主路信号耦合电路主路中的线性衰减器，从而控制主路信号功率电平。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述主路信号耦合电路包括前放大电路及后放大电路、线性衰减器及耦合电路；所述前放大电路及后放大电路用于实现信号放大；所述线性衰减器用于实现信号线性衰减；所述耦合电路用于实现信号耦合。
3.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述信号包络解析电路，用于解析信号包络的最大值、最小值和平均值。
4.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，运算处理单元包含数值调理模块、调幅控制模块、功率参考模块、数字积分模块和指数变换模块，所述数值调理模块，根据主路信号的频率和功率，对取样量数据进行线性处理；所述调幅控制模块，用于根据信号包络的最大值、最小值和平均值，对主路信号功率和AM调制深度进行自动控制；所述功率参考发生模块，用于产生功率参考值和AM调制参数；所述数字积分模块，用于自动调整主路信号的功率电平，使其稳定在预设功率值上；所述指数变换模块，用于将线性的功率参考数值变换到以dB为单位的功率值上。
5.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述V/I变换单元，用于将电压值变换成与之成比例的电流值，以适应线性衰减器的输入特性。
6.一种如权利要求1的述控制电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:从主路信号按比例耦合出一路耦合信号，经检波和对数放大后送入信号包络解析单元，解析出耦合信号包络的最大值、最小值和均值； 步骤2:对耦合信号包络的最大值、最小值和均值进行取样量化后，得到A，发送至运算处理单元； 步骤3:功率参考模块产生决定主路信号最终功率的数据；同时，数值调理模块根据主路信号的频率和功率，对A进行叠加常数偏置和乘倍数因子处理； 步骤4:将最终功率的数据及数值调理后的数据进行求差运算，得出两者的误差B，积分模块对这个差值积分得到C ； 步骤5:将C与功率参考数值进行求和运算，得到D，指数变换模块再对D进行指数变换，得到E ; 步骤6:V/I变换单元根据输入E输出相应的电流来驱动线性衰减单元实现对主路信号电平自动控制。
【文档编号】H03C1/02GK103647509SQ201310700871
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】卢凯, 刘盛, 周俊杰, 李增红, 刘亮, 樊晓腾 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所