幅度控制电路及多通道幅度控制矩阵的制作方法

本发明属于无线电电子信息领域，尤其涉及一种幅度控制电路及多通道幅度控制矩阵。

背景技术：

massivemimo(多路输入多路输出)仿真技术是5g网络和通信技术的关键技术之一，它能够帮助实现5g电磁信号应用环境仿真、ota波束成形算法研究以及5g阵列天线的开发、评估和测试。而多通道高精度幅度控制矩阵在无线电领域应用及其广泛，如传统的无线电接收机灵敏度测试，各种无线电终端和产品如手机、ipad等的灵敏度测试，需要对无线电信号强弱进行控制的各种测试和系统应用，以及5gmimo测试系统、5gota测试系统、5g、lte及各种信号的衰落模拟等一系列新的应用等。其中尤其5gmimo测试系统对多通道高精度幅度控制系统的需求尤为迫切，可以说这是5g测试的关键技术之一。目前市场上能见到的产品(如国际著名公司，此领域的领导者keysight,aeroflex产品)幅度控制精度在低频段只能达到0.5db,高频如毫米波频段通常都超过1db到数db，精度较低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是现有技术中幅度控制精度不高的缺陷，提供一种幅度控制电路及多通道幅度控制矩阵。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种幅度控制电路，包括：校准控制模块和幅度控制模块；

所述幅度控制模块用于接收输入信号；

所述校准控制模块用于设定所述输入信号的目标幅度，生成控制信号并将所述控制信号发送至所述幅度控制模块；

所述幅度控制模块还用于根据所述控制信号将所述输入信号的幅度调节至目标幅度后输出。

较佳地，所述控制信号为数字信号，所述幅度控制模块包括数控衰减器，所述控制信号用于调节所述数控衰减器的衰减值。

较佳地，所述校准控制模块包括：校准子模块和控制子模块；

所述校准子模块用于存储校准表，所述校准表记录有所述幅度控制模块在不同的控制指令下对应的幅度；

所述控制子模块用于获取所述输入信号的目标幅度，读取所述校准表，查询所述校准表中与所述目标幅度最接近的幅度，获取最接近的幅度对应的控制指令，将获取的控制指令转化为控制信号并发送至所述幅度控制模块。

较佳地，所述校准子模块还用于调用所述控制子模块向所述幅度控制模块发送不同的控制指令，通过网络分析仪测试所述幅度控制模块在不同的控制信号下的幅度，并记录于所述校准表中。

较佳地，所述幅度控制电路还包括：输入模块；

所述输入模块用于输入所述输入信号的幅度需求值，并将所述幅度需求值发送至所述校准控制模块；

所述校准控制模块还用于将所述幅度需求值设定为所述目标幅度。

较佳地，所述输入模块包括人机交互界面。

一种多通道幅度控制矩阵，包括：校准控制单元和幅度控制单元；

所述幅度控制单元用于接收m路输入信号，m为正整数且m≥2；所述校准控制单元用于设定每一路输入信号的目标幅度，生成控制信号并将所述控制信号发送至所述幅度控制单元；

所述幅度控制单元用于根据所述控制信号，将每一路输入信号的幅度调节至目标幅度后输出。

较佳地，所述多通道幅度控制矩阵还包括：功分模块；

所述功分模块用于输入n路待处理信号，并将所述n路待处理信号分为m路输出信号，并将所述m路输出信号作为输入信号输出至所述幅度控制单元，n为正整数且n＜m。

较佳地，所述幅度控制单元包括m条幅度控制支路，每一条幅度控制支路分别用于将1路输入信号的幅度调节至目标幅度后输出。

较佳地，所述控制信号为数字信号，所述幅度控制支路包括数控衰减器，所述控制信号用于调节所述数控衰减器的衰减值。

较佳地，所述校准控制单元包括：校准子单元和控制子单元；

所述校准子单元用于存储校准表，所述校准表记录有所述幅度控制支路在不同的控制指令下对应的幅度；

所述控制子单元用于获取每一路输入信号的目标幅度，读取所述校准表，查询所述校准表中与所述目标幅度最接近的幅度，获取最接近的幅度对应的控制指令，将获取的控制指令转化为控制信号并发送至所述幅度控制单元。

较佳地，所述校准子单元还用于调用所述控制子单元向所述幅度控制支路发送不同的控制指令，通过网络分析仪测试所述幅度控制支路在不同的控制信号下的幅度，并记录于所述校准表中。

较佳地，所述多通道幅度控制矩阵还包括：输入单元；

所述输入单元用于输入每一路输入信号的幅度需求值，并将所述幅度需求值发送至所述校准控制单元；

所述校准控制单元还用于将所述幅度需求值设定为所述目标幅度。

较佳地，所述输入单元包括人机交互界面。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本发明采用了高精度数控衰减器，经测试校准产生精准的控制信号，这样使得高精度的幅度控制目标得以实现。利用本发明所设计的系列产品频率可以覆盖0.5-40ghz，在所有频段幅度控制精度可以达到0.2db，幅度调节动态范围可以达到120db，相比目前市场上的产品将幅度控制精度大大提高。

附图说明

图1为本发明实施例1的幅度控制电路的示意框图。

图2为本发明实施例2的多通道幅度控制矩阵的示意框图。

图3为本发明实施例2的多通道幅度控制矩阵的幅度控制单元对于m路输入信号的幅度控制示意图。

图4为本发明实施例2的多通道幅度控制矩阵的另一种实施方式的示意框图。

图5为图4中的多通道幅度控制矩阵对1路待处理信号的幅度控制示意图。

图6为一种2×32多通道幅度控制矩阵的示意图。

图7为另一种2×32多通道幅度控制矩阵的示意图。

图8为一种4×16多通道幅度控制矩阵的示意图。

图9为另一种4×16多通道幅度控制矩阵的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

图1示出了本实施例的幅度控制电路，其用于调整输入信号的幅度。所述幅度控制电路包括：校准控制模块101和幅度控制模块102。

所述幅度控制模块102用于接收输入信号。

所述校准控制模块101用于设定所述输入信号的目标幅度，生成控制信号并将所述控制信号发送至所述幅度控制模块102。

所述幅度控制模块102还用于根据所述控制信号将所述输入信号的幅度调节至目标幅度后输出。

其中，所述目标幅度可以由用户根据实际需求自行设定，为了便于用户的这一设定，本实施例的幅度控制电路还包括：输入模块103。所述输入模块103用于输入所述输入信号的幅度需求值，并将所述幅度需求值发送至所述校准控制模块101；所述校准控制模块101将所述幅度需求值设定为所述目标幅度。具体地，所述输入模块103可以包括人机交互界面，所述人机交互界面能够实现gui(图形用户界面)，允许用户输入输入信号的幅度需求值。

本实施例中，输入信号输入幅度控制模块102后，会进行幅度的调整，然后输出。所述控制信号可以为数字信号，所述幅度控制模块包括数控衰减器，所述控制信号用于调节所述数控衰减器的衰减值。经所述控制信号的控制，所述幅度控制模块102输出的信号的幅度等于目标幅度。本实施例的幅度控制模块102可以实现数字控制幅度，控制的位数可以根据所要求的幅度控制电路的控制精度进行选择，具体地确定控制的位数的公式如：

60db/2ⁿ×3≤要求的幅度精度

其中，n为控制的位数。

如要达到0.5db精度，可选择9bit幅度控制等。

本实施例中，所述校准控制模块101包括：校准子模块和控制子模块。

所述校准子模块用于存储校准表，所述校准表记录有所述幅度控制模块在不同的控制指令下对应的幅度。

其中，所述校准子模块具体可以通过以下方式建立所述校准表：

调用所述控制子模块向所述幅度控制模块102发送不同的控制指令，通过网络分析仪测试所述幅度控制模块102在不同的控制信号下的幅度，并记录于所述校准表中。其中，网络分析仪是一种能在宽频带内进行扫描测量以确定网络参量的综合性微波测量仪器，可直接测量有源或无源、可逆或不可逆的双口和单口网络的复数散射参数，并以扫频方式给出各散射参数的幅度、相位频率特性。

所述控制子模块用于获取所述输入信号的目标幅度，读取所述校准表，查询所述校准表中与所述目标幅度最接近的幅度，获取最接近的幅度对应的控制指令，将获取的控制指令转化为控制信号并发送至所述幅度控制模块。

本实施例的幅度控制电路可以针对1路输入信号进行幅度的调整，其中，所述校准控制模块101通过对幅度控制模块102的幅度进行测试和校准，可以准确地获取想要达到目标幅度所需要的控制信号，实现对幅度控制模块102的精准控制。所述校准控制模块101可以采用软件编程实现，其存储有能够实现所述校准子模块和所述控制子模块的计算机程序。利用所述幅度控制电路所制成的系列产品的频率可覆盖0.5-40ghz范围，在任意频率和幅度值可以获得0.2db幅度控制精度，并根据设计需要可实现最低50db到超过120db的幅度调节动态范围。即在动态范围内，可在人机交互界面上以最小0.1db输入任意幅度值，然后点击设置键，则网络分析仪可测得实际的幅度，且偏差在0.2db以内。

实施例2

图2示出了本实施例的多通道幅度控制矩阵，其用于调整m路输入信号的幅度，其中，m为正整数且m≥2。所述多通道幅度控制矩阵包括：校准控制单元201和幅度控制单元202。

所述幅度控制单元202用于接收m路输入信号。

所述校准控制单元201用于设定每一路输入信号的目标幅度，生成控制信号并将所述控制信号发送至所述幅度控制单元202。

所述幅度控制单元202还用于根据所述控制信号，将每一路输入信号的相位调整至目标相位、幅度调节至目标幅度后输出。

其中，所述目标幅度可以由用户根据实际需求自行设定，为了便于用户的这一设定，本实施例的多通道幅度控制矩阵还包括：输入单元203。所述输入单元203用于输入每一路输入信号的幅度需求值，并将所述幅度需求值发送至所述校准控制单元201；所述校准控制单元201将所述幅度需求值设定为所述目标幅度。具体地，所述输入单元203可以包括人机交互界面，所述人机交互界面能够实现gui(图形用户界面)，允许用户输入每一路输入信号的幅度需求值。

图3示出了本实施例的幅度控制单元202对m路输入信号的幅度控制示意图。m路输入信号输入幅度控制单元202后，会对每一路输入信号分别进行幅度的调整。具体地，所述幅度控制单元202包括m条幅度控制支路2021，每一条幅度控制支路2021分别用于将1路输入信号的幅度调节至目标幅度后输出。

本实施例中，所述控制信号为数字信号，所述幅度控制支路包括；数控衰减器，所述控制信号用于调节所述数控衰减器的衰减值。经所述控制信号的控制，所述幅度控制支路输出的信号的幅度等于目标幅度。其中，所述数控衰减器可以采用10bit高精度数控衰减器，以获得精细的衰减控制步进，并根据设计需要可实现最低50db到超过120db的幅度调节动态范围。具体地，控制的位数可以根据所要求的幅度控制矩阵的控制精度进行选择，具体地确定控制的位数的公式如：

60db/2ⁿ×3≤要求的幅度精度

其中，n为控制的位数。

如要达到0.5db精度，可选择9bit幅度控制等。

本实施例中，所述校准控制单元201包括：校准子单元和控制子单元。

所述校准子单元用于存储校准表，所述校准表记录有所述幅度控制支路在不同的控制指令下对应的幅度。

其中，所述校准子单元具体可以通过以下方式建立所述校准表：

调用所述控制子单元向所述幅度控制支路发送不同的控制指令，通过网络分析仪测试所述幅度控制支路在不同的控制信号下的幅度，并记录于所述校准表中。其中，网络分析仪是一种能在宽频带内进行扫描测量以确定网络参量的综合性微波测量仪器，可直接测量有源或无源、可逆或不可逆的双口和单口网络的复数散射参数，并以扫频方式给出各散射参数的幅度、相位频率特性。

所述控制子单元用于获取每一路输入信号的目标幅度，读取所述校准表，查询所述校准表中与所述目标幅度最接近的幅度，获取最接近的幅度对应的控制指令，将获取的控制指令转化为控制信号并发送至所述数控衰减器，所述数控衰减器根据所述控制信号调节衰减值。

本实施例中，所述校准控制单元201通过对幅度控制支路的幅度进行测试和校准，可以准确地获取想要达到目标幅度所需要的控制信号，实现对幅度控制支路的精准控制。所述校准控制单元201可以采用软件编程实现，其存储有能够实现所述校准单元和所述控制单元的计算机程序。

利用所述多通道幅度控制矩阵制成的系列产品的频率覆盖可达0.5-40ghz，在任意频率和幅度值可以获得0.2db幅度控制精度，并根据设计需要可实现最低50db至超过120db的幅度调节动态范围。即在动态范围内，可在人机交互界面上以最小0.1db步进输入任意幅度，然后点击设置键，则网络分析仪可测得实际的幅度且偏差在0.2db以内。

本实施例中，所述m路输入信号可以为由上级装置输出并直接输入至幅度控制单元202的m路信号，m根据实际需求设定。

本实施例中，所述m路输入信号还可以为由上级装置输出后经功分模块划分后得到的m路信号，如图4所示，所述功分模块204的输出端连接于幅度控制单元202的输入端，用于输入n路待处理信号，并将所述n路待处理信号分为m路输出信号，并将所述m路输出信号作为输入信号输出至所述幅度控制单元202，其中n为正整数且n＜m。所述功分模块204具体可以采用功分器实现，功分器的数量可以根据待处理信号的数量而定，如有n路待处理信号，那么功分模块就设置n个功分器，每个功分器分别对应一路待处理信号，如图5所示，1路待处理信号输入至功分器2041后分为多路输出信号，每一路输出信号作为输入信号分别输入至1条幅度控制支路2021，每一条幅度控制支路2021分别对输入的信号进行幅度调节，最后输出调节后的信号。其中，m和n的取值可以根据实际需求自主选择，如，如图6-7所示的两种n＝2、功分模块选用两个32路功分器且m＝64构成的2×32多通道幅度控制矩阵，或，如图8-9所示的两种n＝4、功分模块选用4个16路功分器且m＝64构成的4×16多通道幅度控制矩阵，或其它组合的多通道幅度控制矩阵。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。