用于网络分析仪的功率调整电路的制作方法

本实用新型涉及网络技术领域，具体涉及一种用于网络分析仪的功率调整电路。

背景技术：

目前常用的网络分析仪带宽300KHz到3GHz，输出电平的范围从-45dBm到+10dBm，最大输出功率在+10dBm。广泛采用的方法是在信号源产生以后在同一张电路板上增加功率调整电路，采用的是2级步进衰减加1级模拟衰减，然后通过放大器进行信号放大。而当网络分析仪的带宽变宽以后，随着频率的升高，对输出的电平范围提出了更高的要求，而且将信号源和功率调整电路放在一张电路板上使电路更加复杂，增加了电路的调试难度，且不便于仪器内部的模块化。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了用于网络分析仪的功率调整电路，解决了功率调整电路输出电平范围不宽的问题。为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

用于网络分析仪的功率调整电路，包括CPLD控制模块、步进衰减单元、压控衰减单元、中级放大单元、功率放大单元和滤波单元；步进衰减单元的输出端连接压控衰减单元的输入端，压控衰减单元的输出端连接中级放大单元的输入端，中级放大单元的输出端连接功率放大单元的输入端，功率放大单元的输出端连接滤波单元的输入端；所述CPLD控制模块通过数模转换器转换后输出压控衰减单元的控制信号；CPLD控制模块输出步进衰减单元的控制信号。

进一步的，步进衰减单元包括多个衰减单元，衰减单元的控制信号输入端连接所述 CPLD控制模块；

衰减单元包括芯片U5，芯片U5采用HMC307，芯片U5的控制信号输入端V1-V6引脚分别依次串联电阻R和电感L后连接诉述CPLD控制模块控制输出端，芯片U5的输出端RF1串联有电容C42，电容C42的另一端作为步进衰减单元的输出端；芯片U5的输入端连接有电容6，电容6的另一端作为步进衰减单元的输入端。

进一步的，压控衰减单元包括芯片U1、集成运放U7A和U7B；芯片U1型号采用 HMC346ALP3，芯片U7B和U7A型号采用OP284xx；

集成运放U7A的负向输入端2脚连接有电阻R44和电阻R64，电阻R44的另一端连接有5V直流电源，电阻R64的另一端接地，集成运放U7BU7A的正向输入端连接有电感 L4和电阻R30，电感L4的另一端连接有电感L17，电阻R30的另一端连接5V直流电源；

集成运放U7B的负向输入端6脚连接有电阻R14和电容C21，电容C21的另一端连接集成运放U7B的输出端，电阻R14的另一端连接有电阻R190和电阻R148，电阻R148 的另一端接地。电阻R190的另一端连接所述数模转换器的输出端；集成运放U7B的正向输入端5脚依次串联有电感L5、L24和L55；

芯片U1的压控控制端V2脚通过串联电容C21后连接集成运放U7B的负向输入端；

芯片U1的压控控制端V1脚连接集成运放U7A的输出端；芯片U1的RF2脚作为输入端，芯片U1的RF2脚通过串联电感L53后连接所述电感L17；芯片U1的RF1脚作为输出端，芯片U1的RF1脚连接电感L55。

进一步的，中级放大单元是基于异质结双极型晶体管的放大器；功率放大单元的型号为HMC5805ALS6。

进一步的，CPLD控制模块为XC9572XL。

进一步的，所述CPLD控制模块：主要通过数模转换器转换后输出的输出6位个数字信号来选择步进衰减单元的0.5dB、1dB、2dB、4dB、8dB、16dB共6档衰减量。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型的衰减采用步进衰减和压控衰减相结合的方式，放大采用中级放大和功率放大，能满足不同衰减量的控制要求，解决了功率调整电路输出电平范围不宽的问题。本实用新型接入信号源后，进入步进衰减单元，然后经过压控衰减后进行中级放大，放大后的信号再进行功率放大，最后经过低通滤波后输出。整个功率调整电路采用两级步进衰减加两级压控衰减的模式，通过增加衰减量的调节范围来达到增加动态范围的目的。

2、控制模块采用的是Xilinx的XC9572系列高性能的CPLD，运行速度快，功能丰富。步进衰减器采用HMC424，通过6位的数字信号来选择0.5dB、1dB、2dB、4dB、8dB、16dB 共6档衰减量，通过组合最多可以实现31.5dB的衰减；压控衰减采用的是HMC346A，最大拥有30dB的衰减范围，并且通过外部运放提供的0到-3v的电压来直接调节衰减量；本系统中步进衰减共2级，压控衰减共2级，组合起来能实现较宽范围内的功率调整，使射频信号的输出电平范围更广。

3、中间级放大单元采用的是一种基于异质结双极型晶体管的放大器，能实现11dB放大增益，外围电路简单，易使用；功率放大单元采用的是HMC5805ALS6实现极佳的增益线性度。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为压控衰减单元电路图；

图3为步进衰减单元电路图；

图4为功率放大单元；

图5为中级放大单元。

具体实施方式

现结合附图对方案做进一步的说明。

实施列1

图1-图4所示：用于网络分析仪的功率调整电路，包括CPLD控制模块、步进衰减单元、压控衰减单元、中级放大单元、功率放大单元和滤波单元；步进衰减单元的输出端连接压控衰减单元的输入端，压控衰减单元的输出端连接中级放大单元的输入端，中级放大单元的输出端连接功率放大单元的输入端，功率放大单元的输出端连接滤波单元的输入端；所述CPLD控制模块通过数模转换器转换后输出压控衰减单元的控制信号；CPLD控制模块输出步进衰减单元的控制信号。

步进衰减单元优选两个衰减单元串联，衰减单元的控制信号输入端连接所述CPLD控制模块；

衰减单元包括芯片U5，芯片U5采用HMC307，芯片U5的控制信号输入端V1-V6引脚分别依次串联电阻R和电感L后连接诉述CPLD控制模块控制输出端，芯片U5的输出端RF1串联有电容C42，电容C42的另一端作为步进衰减单元的输出端；芯片U5的输入端连接有电容6，电容6的另一端作为步进衰减单元的输入端。电阻R通过排阻R1和R2 代替；电感L分别为电感L40-L45。

进一步的，优选两个压控衰减单元串联，压控衰减单元包括芯片U1、集成运放U7A 和U7B；芯片U1型号采用HMC346ALP3，芯片U7B和U7A型号采用OP284xx；

U7A和U7B是集成运放U7的两个组成部分，属于同一块芯片，型号：OP284。对于运放U7，引脚4和8为U7供电，引脚2、3为U7A的输入端，引脚1为U7A的输出端，引脚5、6为U7B的输入端，引脚7为U7B的输出端；对于压控衰减器U1，型号：HMC346A，其主要功能引脚由V1(引脚8)、V2(引脚5)、RF1(引脚2)、RF2(引脚11)，V1(引脚8)和V2(引脚5)为压控衰减器的两个控制端口，RF1(引脚2)为压控衰减器的输出端，RF2(引脚11)为压控衰减器的输入端。

集成运放U7A的负向输入端2脚连接有电阻R44和电阻R64，电阻R44的另一端连接有5V直流电源，电阻R64的另一端接地，集成运放U7BU7A的正向输入端连接有电感 L4和电阻R30，电感L4的另一端连接有电感L17，电阻R30的另一端连接5V直流电源；

集成运放U7B的负向输入端6脚连接有电阻R14和电容C21，电容C21的另一端连接集成运放U7B的输出端，电阻R14的另一端连接有电阻R190和电阻R148，电阻R148 的另一端接地。电阻R190的另一端连接所述数模转换器的输出端；集成运放U7B的正向输入端5脚依次串联有电感L5、L24和L55；

芯片U1的压控控制端V2脚通过串联电容C21后连接集成运放U7B的负向输入端；

芯片U1的压控控制端V1脚连接集成运放U7A的输出端；芯片U1的RF2脚作为输入端，芯片U1的RF2脚通过串联电感L53后连接所述电感L17；芯片U1的RF1脚作为输出端，芯片U1的RF1脚连接电感L55。

进一步的，如图4和图5所示，中级放大单元是基于异质结双极型晶体管的放大器选用型号为OPA85XL；主要的功能引脚由输入(in)脚、输出(out)脚、电源(Vcc)脚，全频段范围内有11dB的增益。输入(in)脚主要接收衰减后的信号、输出(out)脚将放大后的信号输出并为放大器的末级放大提供直流偏置电压、电源(Vcc)脚为芯片的运行提供电压支持。

功率放大单元的型号为HMC5805ALS6。

进一步的，CPLD控制模块为XC9572XL。

进一步的，所述CPLD控制模块：主要通过数模转换器转换后输出的输出6位个数字信号来选择步进衰减单元的0.5dB、1dB、2dB、4dB、8dB、16dB共6档衰减量。通过组合最多可以实现31.5dB的衰减；输出12位数字信号，通过数模转换器转换为模拟信号输出，通过输出的模拟信号来调整压控衰减单元的控制端V1和V2之间的压差，来调整压控衰减的衰减量。

功率放大单元的输出端还通过滤波电路，滤波后输出；滤波电路为常用电路。

实施例2

在实施例1的基础上，系统中CPLD控制模块主要用来对步进衰减器和压控衰减器进行衰减量的调节，同时对电路板上的重要的电压进行检测，并将检测结果反馈给CPLD控制模块，一旦检测出异常将进行错误提示。输入的信号经过衰减调节后进行中级放大和功率放大，放大后的信号经过滤波以后输出。传统网络分析仪的功率调整电路采用两级步进衰减一级压控衰减，本项目采用两级步进衰减两级压控衰减，从电路结构上增加了衰减的调整范围。

控制模块采用的是Xilinx的XC9572XL系列高性能的CPLD，运行速度快，功能丰富；步进衰减器采用HMC307，通过6位的数字信号来选择0.5dB、1dB、2dB、4dB、8dB、16dB 共6档衰减量，通过组合最多可以实现31.5dB的衰减；压控衰减采用的是HMC346A，最大拥有30dB的衰减范围，并且通过外部运放提供的0到-3v的电压来直接调节衰减量；本系统中步进衰减共2级，压控衰减共2级，组合起来能实现较宽范围内的功率调整，使射频信号的输出电平范围更广。

信号放大部分采用了两级放大，中间级的放大采用的是一种基于异质结双极型晶体管的放大器，能实现11dB放大增益，外围电路简单，易使用；功率放大采用的是HMC5805ALS6，一种输出功率0.25W的功率放大器，能实现11.5dB的增益，1dB压缩点达到24.5dBm，实现极佳的增益线性度，功率放大模块的主要功能是将传输过来的射频信号进行功率放大，然后提供给接收机用来作为测试信号，该功率放大电路输入输出端为50Ω匹配，保证信号传输过程中损耗最小。功放电路的加入使原有射频信号能实现更高的最大输出功率。

功率调整电路与信号发生电路分离，单独作为一个模块出现在网络分析仪中，在实现模块化的同时，便于生产调试以及仪器的维修。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。