一种功率补偿方法及具有功率补偿的频率功率计

1.本发明涉及功率检测技术领域，特别涉及一种功率补偿方法及具有功率补偿的频率功率计。


背景技术：

2.功率计作为检测领域的常用设备，广泛应用于各种军用与工业领域，但随着科技的进步，人们对于功率检测的精度需求越来越高，如何降低功率计检测的误差，提高检测的精度便越发收到广泛的关注。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：提供一种功率补偿方法及具有功率补偿的频率功率计，能够提高现有的频率功率计检测精度。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种功率补偿方法，包括步骤：
5.步骤s1、实时获取频率检测电路的检测频率、温度传感器的检测温度和功率检测电路的检测功率；
6.步骤s2、根据所述检测温度对所述检测频率和所述检测功率进行补偿，从而得到补偿频率和补偿功率；
7.步骤s3、基于步骤s2中得到的补偿频率和补偿功率，根据补偿频率和频率-功率曲线计算出对补偿功率的补偿值，从而得到最终的采样功率。
8.为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：一种具有功率补偿的频率功率计，包括功率检测电路、温度补偿电路、频率检测电路、上位机接口和控制器，控制器分别电连接温度补偿电路、功率检测电路、上位机接口和频率检测电路，所述控制器包括存储在控制器上并可在控制器上运行的计算机程序，控制器执行计算机程序时实现以下步骤：
9.步骤s1、实时获取频率检测电路的检测频率、温度传感器的检测温度和功率检测电路的检测功率；
10.步骤s2、根据所述检测温度对所述检测频率和所述检测功率进行补偿，从而得到补偿频率和补偿功率；
11.步骤s3、基于步骤s2中得到的补偿频率和补偿功率，根据补偿频率和频率-功率曲线计算出对补偿功率的补偿值，从而得到最终的采样功率。
12.本发明的有益效果在于：一种功率补偿方法及具有功率补偿的频率功率计，采用温度值对检测频率和检测功率进行补偿，并根据补偿后的检测频率值和检测功率值对功率值进行进一步的补偿，有效提高了频率功率计的检测精度，得到了高精度的频率功率计。
附图说明
13.图1为本发明实施例的一种功率补偿方法的流程示意图；
14.图2为本发明实施例涉及的一种具有功率补偿的频率功率计的结构框图示意图；
15.图3为本发明实施例涉及的检波隔离电路的示意图；
16.图4为本发明实施例涉及的信号放大电路的示意图；
17.图5为本发明实施例涉及的单端转差分电路的示意图；
18.图6为本发明实施例涉及的程控放大器输入切换电路的示意图；
19.图7为本发明实施例涉及的程控放大器输出切换电路的示意图；
20.图8为本发明实施例涉及的信号调理电路的控制电路的示意图；
21.图9为本发明实施例涉及的程控放大电路的示意图；
22.图10为本发明实施例涉及的高速采样电路的主电路的示意图；
23.图11为本发明实施例涉及的高速采样电路的时钟产生电路的示意图；
24.图12为本发明实施例涉及的高速采样电路的时钟变换电路的示意图；
25.图13为本发明实施例涉及的高速采样电路的差分时钟产生电路的示意图；
26.图14为本发明实施例涉及的低频分频模块电路的示意图；
27.图15为本发明实施例涉及的高频分频模块电路的示意图。
具体实施方式
28.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
29.请参照图1，一种功率补偿方法，包括步骤：
30.步骤s1、实时获取频率检测电路的检测频率、温度传感器的检测温度和功率检测电路的检测功率；
31.步骤s2、根据所述检测温度对所述检测频率和所述检测功率进行补偿，从而得到补偿频率和补偿功率；
32.步骤s3、基于步骤s2中得到的补偿频率和补偿功率，根据补偿频率和频率-功率曲线计算出对补偿功率的补偿值，从而得到最终的采样功率。
33.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：采用温度值对检测频率和检测功率进行补偿，并根据补偿后的检测频率值和检测功率值对功率值进行进一步的补偿，有效提高了频率功率计的检测精度，得到了高精度的频率功率计。
34.进一步地，所述步骤s2包括：
35.步骤s21、根据存储的温度-频率漂移曲线，计算出基于所述检测温度的频率补偿值，从而对所述检测频率进行补偿，得到补偿频率；
36.步骤s22、根据存储的温度-功率漂移曲线，计算出基于所述检测温度的功率补偿值，对所述检测功率进行补偿，得到补偿功率。
37.从上述描述可知，根据温度-频率漂移曲线和温度-功率漂移曲线对功率和频率进行补偿，有效的消除了温度带来的功率和频率的误差，提高了检测的精度。
38.进一步地，所述步骤s2包括：
39.所述温度-频率曲线以多个温度点位与对应的频率点位的形式存储，所述温度-功
率曲线以多个温度点位与对应的功率点位的形式存储，
40.所述步骤s21具体包括：
41.根据所述检测温度，从存储的温度-频率漂移曲线选取与所述检测温度的温度数值最接近的两个温度点位，得到对应的频率点位，以线性计算的方式得到检测温度的频率补偿值；
42.所述步骤s22具体包括：
43.根据所述检测温度，从存储的温度-频率漂移曲线选取与所述检测温度的温度数值最接近的两个温度点位，得到对应的功率点位，以线性计算的方式得到检测温度的功率补偿值。
44.从上述描述可知，温度-频率曲线和温度-功率曲线以点位的形式进行存储，使用时通过线性计算的方式得到具体的补偿值，相较查表法的形式提高了检测精度，相较公式的方式提高了计算效率，兼顾了采样速度的要求与精度的要求。
45.进一步地，所述步骤s3之后还包括：
46.步骤s4、根据历史数据中多个采样功率计算出输出功率的多项式，根据当前的所述采样功率和所述多项式求得当前的输出功率。
47.从上述描述可知，根据采样功率求得多项式，根据多项式得到功率值，相较采样获得的功率值，具有更高的精度，进一步增加了检测的精度。
48.进一步地，所述步骤s4采用下述公式计算采样功率的多项式：
[0049][0050]
式中，yi指第i个采样功率的功率值，xi指第i个采样功率的时间。
[0051]
从上述描述可知，拉格朗日插值法求得功率多项式，提高了检测的精度。
[0052]
请参照图2，一种具有功率补偿的频率功率计，包括功率检测电路、温度补偿电路、频率检测电路、上位机接口和控制器，控制器分别电连接温度补偿电路、功率检测电路、上位机接口和频率检测电路，所述控制器包括存储在控制器上并可在控制器上运行的计算机程序，控制器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0053]
步骤s1、实时获取频率检测电路的检测频率、温度传感器的检测温度和功率检测电路的检测功率；
[0054]
步骤s2、根据所述检测温度对所述检测频率和所述检测功率进行补偿，从而得到补偿频率和补偿功率；
[0055]
步骤s3、基于步骤s2中得到的补偿频率和补偿功率，根据补偿频率和频率-功率曲线计算出对补偿功率的补偿值，从而得到最终的采样功率。
[0056]
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：采用温度值对检测频率和检测功率进行补偿，并根据补偿后的检测频率值和检测功率值对功率值进行进一步的补偿，有效提高了频率功率计的检测精度，得到了高精度的频率功率计进一步地，所述步骤s2包括：
[0057]
步骤s21、根据存储的温度-频率漂移曲线，计算出基于所述检测温度的频率补偿值，从而对所述检测频率进行补偿，得到补偿频率；
[0058]
步骤s22、根据存储的温度-功率漂移曲线，计算出基于所述检测温度的功率补偿值，对所述检测功率进行补偿，得到补偿功率。
[0059]
从上述描述可知，根据温度-频率漂移曲线和温度-功率漂移曲线对功率和频率进行补偿，有效的消除了温度带来的功率和频率的误差，提高了检测的精度。
[0060]
进一步地，所述步骤s2包括：
[0061]
所述温度-频率曲线以多个温度点位与对应的频率点位的形式存储，所述温度-功率曲线以多个温度点位与对应的功率点位的形式存储，
[0062]
所述步骤s21具体包括：
[0063]
根据所述检测温度，从存储的温度-频率漂移曲线选取与所述检测温度的温度数值最接近的两个温度点位，得到对应的频率点位，以线性计算的方式得到检测温度的频率补偿值；
[0064]
所述步骤s22具体包括：
[0065]
根据所述检测温度，从存储的温度-频率漂移曲线选取与所述检测温度的温度数值最接近的两个温度点位，得到对应的功率点位，以线性计算的方式得到检测温度的功率补偿值。
[0066]
从上述描述可知，温度-频率曲线和温度-功率曲线以点位的形式进行存储，使用时通过线性计算的方式得到具体的补偿值，相较查表法的形式提高了检测精度，相较公式的方式提高了计算效率，兼顾了采样速度的要求与精度的要求。
[0067]
进一步地，所述步骤s3之后还包括：
[0068]
步骤s4、根据历史数据中多个采样功率计算出输出功率的多项式，根据当前的所述采样功率和所述多项式求得当前的输出功率。
[0069]
从上述描述可知，根据采样功率求得多项式，根据多项式得到功率值，相较采样获得的功率值，具有更高的精度，进一步增加了检测的精度。
[0070]
进一步地，所述步骤s4采用下述公式计算采样功率的多项式：
[0071][0072]
式中，yi指第i个采样功率的功率值，xi指第i个采样功率的时间。
[0073]
本发明适用于对信号的功率和频率进行检测，尤其适用于对各种工用和军用设备的射频信号的功率与频率进行检测。
[0074]
请参照图1，本发明的实施例一为：一种功率补偿方法，包括依次执行的以下步骤：
[0075]
步骤s1、实时获取频率检测电路的检测频率、温度传感器的检测温度和功率检测电路的检测功率。
[0076]
其中，功率检测电路和频率检测电路分别用于检测输入的射频信号的功率和频率，温度传感器用于检测环境温度。
[0077]
步骤s2、根据所述检测温度对所述检测频率和所述检测功率进行补偿，从而得到补偿频率和补偿功率。
[0078]
具体的，包括步骤s21、根据存储的温度-频率漂移曲线，计算出基于所述检测温度
的频率补偿值，从而对所述检测频率进行补偿，得到补偿频率；
[0079]
步骤s22、根据存储的温度-功率漂移曲线，计算出基于所述检测温度的功率补偿值，对所述检测功率进行补偿，得到补偿功率。
[0080]
具体的，温度-频率曲线和温度-功率曲线以多个温度点位与对应的频率点位和功率点位的形式存储，根据检测得到的检测温度，选取最近的两个温度点位，得到对应的频率点位和功率点位，以线性计算的方式得到检测温度的功率补偿值和频率补偿值，进而对检测功率和检测频率进行补偿。
[0081]
步骤s3，基于步骤s2中得到的补偿频率和补偿功率，根据补偿频率和频率-功率曲线计算出对补偿功率的补偿值，从而得到最终的采样功率。
[0082]
步骤s4，根据历史数据中多个采样功率计算出输出功率的多项式，根据当前的所述采样功率和所述多项式求得当前的输出功率。进一步地对功率进行了修正，提高了功率的精度。
[0083]
具体的，采用下述公式计算采样功率的多项式：
[0084][0085]
式中，yi指第i个采样功率的功率值，xi指第i个采样功率的时间。
[0086]
本发明的实施例二为：
[0087]
请参照图2，一种具有功率补偿的频率功率计，其包括功率检测电路、电源电路、温度补偿电路和频率检测电路、控制器和作为上位机接口的pc104接口，其中电源电路分别电连接功率检测电路、温度补偿电路、频率检测电路和控制器，控制器分别电连接温度补偿电路、功率检测电路和频率检测电路。
[0088]
所述控制器包括存储在控制器上并可在控制器上运行的计算机程序，控制器执行计算机程序时实现上述实施例一的步骤。
[0089]
温度补偿电路包括温度传感器，温度传感器电连接控制器，从而输出温度检测信号以对频率检测电路的检测频率和温度检测电路的温度进行补偿。
[0090]
功率检测电路包括依次连接的检波隔离电路、信号调理电路、高速采集电路和数据存储电路，此外，还包括功率测试fpga主控电路，频率检测电路包括依次连接的分频电路、计数电路、通道选择电路和通道控制电路，此外，还包括功率测试fpga主控电路，本实施例中，功率测试fpga主控电路和频率测试fpga主控电路均为控制器实现，即功率检测电路和频率检测电路共用主控电路，控制器电连接检波隔离电路、信号调理电路、高速采集电路、数据存储电路、分频电路、计数电路、通道选择电路和通道控制电路，以输出控制信号和时钟型号，控制器电连接pc104总线与上位机通信。
[0091]
其中，检波隔离电路的作用是对输入的射频信号进行检波，输出低频电压信号，并对它进行隔离放大；信号调理电路的作用是对隔离放大后的检波电压信号进行放大、滤波和变换；ad采集电路对信号电压进行高速高精度采样，并变成离散数字信号输出；数据存储电路将采样后的离散信号存储到ram中，以供调用与处理；
[0092]
分频电路是对射频信号进行分频，变成频率较低的信号，以便于计数；计数电路对信号的频率采用计数进行测量；控制器的作用是对整个功率频率计卡的功能电路进行逻辑
控制包括时序信号产生、地址译码和各种读写控制，在本实施例中；
[0093]
pc104接口电路提供基本电源，并负责与上位机pc104总线的通信，接收上位机送来的数据，将采样得到的数据送往上位机；电源电路通过对基本电源的变换产生电路所需要的各种直流电源电压。
[0094]
具体的，检波隔离电路如图3所示，射频信号从sma的插座j4输入，送到二极管探头d0进行包络检波，检波后的低频信号送到型号ad8065的芯片u9进行运算隔离放大输出信号ain0。二极管d5和d6连接在二极管d0阴极和地之间以作为限压保护二极管，电容c45和c50是滤波电容。
[0095]
信号调理电路如图4-9所示，检波隔离电路输出的ain0信号被送到放大器u15进行放大，u15放大后的信号再送到单端转差分放大器u3，输出差分信号38out+与38out-。继电器k1的作用是控制ain0是否经过u15放大，如信号电压足够则无需放大则可直接送到u3差分放大，u3输出的信号38out+和38out-再被送到程控放大器u5作进一步放大。同样的，继电器k2和k3控制信号是否经过程控放大器u5，如信号无需放大，则直接通过继电器输出inh和inl差分信号至ad采样电路。继电器k1、k2、k3由u1进行控制，u1和程控放大器u5的控制信号均由控制器产生。
[0096]
高速采样电路如图10-13所示，信号调整电路输出的差分信号inh和inl被送到高速采样芯片u4的输入端进行采样，时钟芯片u2产生100mhz时钟，经芯片u10和线圈t1变换产生采样芯片所需的差分时钟对enc。u4采样完后输出14位精度的数字信号ram_data0～ram_data13到数据存储电路和fpga主控芯片u15，采样芯片的控制信号均由控制器产生。
[0097]
数据存储电路主要由ram存储芯片u14组成，u14的所有控制信号由控制器产生。
[0098]
分频电路分成两个模块，一个高频分频模块用于对频率较高(1ghz以上)的信号进行分频，一个低频分频模块用于对频率较低的信号(小于1ghz)进行分频。
[0099]
低频分频模块如图14所示，主要由三个分频芯片d11、d12、d13组成，d13实现第一级的分频，得到信号fx0送控制器进行计数，根据计数结果进行通道的选择与控制；d11和d12实现第二级分频，得到信号fx1送控制器进行计数、判断和通道控制。
[0100]
高频分频模块如图15所示，主要由放大器u27 ad8561及分频器sch1组成，因频率高的信号衰减较大，故先由u27进行放大后再送往sch1进行分频处理，生成信号fx2送到fpga进行计数和通道处理控制。
[0101]
综上所述，本发明提供的一种功率补偿方法及具有功率补偿的频率功率计，采用温度值对检测频率和检测功率进行补偿，并根据补偿后的检测频率值和检测功率值对功率值进行进一步的补偿，并最后采用三次拉格朗日插值法对检测功率进行最终补偿，得到最后的功率值，有效提高了频率功率计的检测精度，得到了高精度的频率功率计。
[0102]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。