一种宽温条件下提高矢量网络分析仪源动态范围的方法与流程

本发明涉及矢量网络分析仪测量微波放大器增益压缩技术领域，具体涉及一种宽温条件下提高矢量网络分析仪源动态范围的方法。

背景技术：

矢量网络分析仪合成源的自动电平控制技术原理如下，通过检波管对源输出功率进行检波，因为检波管的非线性，需通过双斜率对数放大电路和数字补偿电路对检波二极管输出电压进行补偿，再对补偿后的电压信号进行积分放大，从而调节电调衰减器的衰减量控制源输出功率的大小，此自动电平控制技术如图1所示。

现有自动电平控制技术有以下不足：

电子器件的特性会随着温度发生变化，这些变化会导致源输出功率发生变化，自动电平控制电路可以根据仪器前面板设置的输出功率调节源模块增益，但受温度的影响，输出功率的范围会发生变化，以致减小了源功率动态范围。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种通过对主功率校准电路增加温度补偿部分和对双斜率对数放大电路增加温度补偿部分的方法，增加了源输出功率的温度稳定性，从而在宽温条件下提高了矢量网络分析仪的源动态范围。

本发明具体采用如下技术方案：

一种宽温条件下提高矢量网络分析仪源动态范围的方法，该方法基于自动电平控制电路进行调节，通过检波管对源输出功率进行检波，检波管输出电压经双斜率对数放大电路补偿放大后，与主功率校准电路产生的校准电压相加取和，取和后的电压信号再进行积分放大，进而调节电调衰减器的衰减量控制源输出功率的大小，双斜率对数放大电路包括第一温度补偿电路，主功率校准电路包括第二温度补偿电路。

优选地，温度越高，检波管的输出电压越小，通过对主功率校准电压进行温度补偿，参考电平向相反的方向变化，阻止自动电平控制电路把功率调大的趋势。

优选地，所述双斜率对数放大电路利用pn结伏安特性的指数规律，将三极管接入集成运放的反馈回路和输出回路，实现对数运算。

优选地，pn结电流方程为式(1)所示，

其中，is为反向饱和电流，k＝1.38×10-23j/℃为玻尔兹曼常数，t为热力学温度，q＝1.602×10^-19c为电子电荷量。

优选地，通过在双斜率对数放大电路的对数偏移电压部分增加第一温度补偿电路实现对数偏移电压的温度补偿，温度补偿电压的变化抵消pn结输出电压随温度变化的部分，从而消除双斜率对数放大电路输出电压随温度的变化。

优选地，主功率校准电压信号进行温度补偿过程为：主功率校准电压与第二温度补偿电路的电压求和，在经过一定比例放大后作为参考电平。

优选地，对数偏移电压进行温度补偿为：将对数偏移电压与第一温度补偿电压求和，在经过一定比例放大后作为参考电平。

优选地，将主功率校准电压信号进行温度补偿后得到的参考电平与对数偏移电压进行温度补偿后得到的参考电平相加取和，取和后的电压信号再进行积分放大。

本发明具有如下有益效果：

通过在自动电平控制的主功率校准和双斜率对数放大部分增加温度补偿，减小了温度变化对源输出功率的影响，从而增加了源功率动态范围，满足了矢量网络分析仪测量微波放大器增益压缩等指标时日益增长的功率需求。

在主功率校准电路后端增加运算放大电路，使每个波段校准后的不同主功率电压和温度补偿电压进行比较放大，从而实现了每个波段功率的单独温度补偿。

在双斜率对数放大电路的对数偏移部分增加运算放大电路，使温度补偿电压和校准后的对数偏移电压进行比较，避免了双斜率对数放大电路因温度变化而发生的偏移，扩展了双斜率对数放大电路的放大范围。

附图说明

图1为自动电平控制原理示意图；

图2为温度调控自动电平控制原理示意图；

图3为检波管温度响应特性示意图；

图4为主功率温度补偿电路框图；

图5为双斜率对数放大电路；

图6为对数偏移补偿电路框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图2所示，一种宽温条件下提高矢量网络分析仪源动态范围的方法，该方法基于自动电平控制电路进行调节，其特征在于，通过检波管对源输出功率进行检波，检波管输出电压经双斜率对数放大电路补偿放大后，与主功率校准电路产生的校准电压相加取和，取和后的电压信号再进行积分放大，进而调节电调衰减器的衰减量控制源输出功率的大小，双斜率对数放大电路包括第一温度补偿电路，主功率校准电路包括第二温度补偿电路。

对相同的输入功率检波器输出电压随温度的变化而变化，例如图3所示检波管的温度响应度特性。温度越高，检波管的输出电压越小，通过对主功率校准后电压进行温度补偿，参考电平向相反的方向变化，阻止自动电平控制电路把功率调大的趋势。

当温度为0℃时，响应度为0.75mv/uw，当温度为65℃时响应度为0.6mv/uw。假设功率为1mw，在0℃时检波器输出750mv,在65℃时检波输出变为600mv，此时alc输出功率变小了，主功率校准电压信号进行温度补偿过程为：主功率校准电压与第二温度补偿电路的电压求和，在经过一定比例放大后作为参考电平。

如图4所示，温度补偿电压的升高与参考电平的减小是等效的，这样有效弥补了温度升高时检波电压的减小导致的模块增益变化，从而可以保证温度变化时输出功率保持不变。

如图5和图6所示，双斜率对数放大电路利用pn结伏安特性的指数规律，将三极管接入集成运放的反馈回路和输出回路，实现对数运算。

pn结电流方程为式(1)所示，

其中，is为反向饱和电流，k＝1.38×10-23j/℃为玻尔兹曼常数，t为热力学温度，q＝1.602×10^-19c为电子电荷量。因为热力学温度t是变化的，可见双斜率对数放大电路输出电压会受到温度的影响。为此我们在对数偏移电压部分增加了温度补偿电路。

对数偏移电压进行温度补偿为：将对数偏移电压与第一温度补偿电压求和，在经过一定比例放大后作为参考电平。

将主功率校准电压信号进行温度补偿后得到的参考电平与对数偏移电压进行温度补偿后得到的参考电平相加取和，取和后的电压信号再进行积分放大。通过在对数偏移电压部分增加温度补偿电路实现对数偏移电压的温度补偿，温度补偿电压的变化抵消了pn结输出电压随温度变化的部分，从而消除双斜率对数放大电路输出电压随温度的变化。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。