用于信号发生器的功率控制装置、方法和信号发生器与流程

1.本发明涉及射频/微波信号发生技术领域，具体涉及一种用于信号发生器的功率控制装置、方法和信号发生器。


背景技术：

2.信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，信号发生器用作测试的信号源或激励源。直接数字频率合成信号发生器采用直接数字频率合成（direct digital synthesis，简称dds）技术，把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平，并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。采用这种方法设计的信号源可工作于调制状态，也可对输出电平进行调节，还可输出各种波形。而现有技术中，信号发生器中使用的功率控制技术一般有两种，一种是开环控制，另一种是自动功率控制技术(alc)。开环控制的优点是控制速度快，但是功率准确度低，易受环境温度影响。自动功率控制技术的优点是功率准确度高，但是控制速度慢。
3.而现有技术中，信号发生器为了输出准确的功率，通常还需要对输出功率做闭环检测，实时调整链路模拟衰减器，防止由于器件老化或者链路温度变化导致的功率输出不准确。但是，由于信号发生器需要产生各种各样的信号，例如脉冲调制信号，这时候依然采用平均值检波会导致输出功率的不准确性，需要将闭环功率检测功率关掉，但是依然要保证输出功率和闭环时功率一致。这样为了保证开环时的功率准确度，开环时候需要信号源在超宽范围内做功率校准，浪费工时且数据量超大，还无法去除温度对输出功率带来的影响。


技术实现要素：

4.本技术提供一种用于信号发生器的功率控制装置，以解决如何实现信号发生器在对功率开环输出和功率闭环检测进行相互切换时保持相同的输出功率的技术问题。
5.第一方面，一实施例中提供一种用于信号发生器的功率控制装置，包括压控衰减器、第一放大电路、耦合电路、闭环功率控制电路、开环功率控制电路、切换开关电路和adc采样电路；所述压控衰减器用于对所述信号发生器输出的待输出信号的输出功率进行调整；所述第一放大电路用于对功率调整后的所述待输出信号进行放大；所述耦合电路与所述第一放大电路连接，用于将放大后的所述待输出信号作为所述信号发生器的输出信号；所述闭环功率控制电路与所述耦合电路、所述切换开关电路连接；所述闭环功率控制电路用于对所述信号发生器的输出信号进行闭环功率检测，以输出闭环功率调整信号给所述切换开关电路；所述切换开关电路与所述压控衰减器连接；所述切换开关电路用于当对所述信号
发生器的输出信号进行闭环功率检测时连接所述闭环功率控制电路和所述压控衰减器，以使得所述压控衰减器依据所述闭环功率控制电路输出的闭环功率调整信号对所述待输出信号的输出功率进行调整；所述adc采样电路用于监测所述闭环功率调整信号，以获取所述闭环功率调整信号的电压值；所述开环功率控制电路与所述切换开关电路连接；所述开环功率控制电路用于依据所述adc采样电路监测获得的所述闭环功率调整信号的电压值输出开环功率调整信号；所述切换开关电路还用于当对所述信号发生器的输出信号进行开环功率输出时连接所述开环功率控制电路和所述压控衰减器，以使得所述压控衰减器依据所述开环功率控制电路输出的开环功率调整信号对所述待输出信号的输出功率进行调整。
6.一实施例中，所述闭环功率控制电路包括检波电路、比较电路、第一dac电路和第二放大电路；所述检波电路分别与所述耦合电路和所述比较电路连接；所述检波电路用于将所述信号发生器的输出信号进行检波，以获取检波直流信号，并将所述检波直流信号发送给所述比较电路；所述第一dac电路与所述比较电路连接；所述第一dac电路用于输出一预设基准电压信号给所述比较电路；所述预设基准电压信号与所述信号发生器的输出信号的预设输出功率相关；所述比较电路与所述第二放大电路连接；所述比较电路用于对所述预设基准电压信号和所述检波直流信号的电压值进行比较，并依据所述预设基准电压信号和所述检波直流信号的电压值的比较结果输出所述闭环功率调整信号给所述第二放大电路；所述第二放大电路与所述切换开关电路连接；所述第二放大电路用于对所述闭环功率调整信号进行放大后通过所述切换开关电路输出给所述压控衰减器，以用于所述压控衰减器依据放大后的所述闭环功率调整信号对所述待输出信号的输出功率进行调整。
7.一实施例中，所述比较电路用于对所述预设基准电压信号和所述检波直流信号的电压值进行比较，并依据所述预设基准电压信号和所述检波直流信号的电压值的比较结果输出所述闭环功率调整信号给所述第二放大电路，包括：当所述检波直流信号的电压值大于或小于所述预设基准电压信号的电压值时，增大或减少所述闭环功率调整信号，以改变所述压控衰减器的衰减值。
8.一实施例中，所述预设基准电压信号与所述信号发生器的输出信号的预设输出功率相关，包括：每个所述信号发生器的输出信号的预设输出功率都对应一个所述预设基准电压信号；所述预设基准电压信号是通过对所述信号发生器的输出信号的预设输出功率进行校准获得。
9.一实施例中，所述检波电路包括检波芯片或检波二极管；和/或，所述耦合电路包括lc器件或微波电路。
10.一实施例中，所述开环功率控制电路包括第二dac电路和第三放大电路；所述第二dac电路与所述第三放大电路连接；所述第二dac电路用于依据所述adc
采样电路监测获得的所述闭环功率调整信号的电压值输出所述开环功率调整信号给所述第三放大电路；所述第三放大电路与所述切换开关电路连接；所述第三放大电路用于对所述开环功率调整信号进行放大后通过所述切换开关电路输出给所述压控衰减器，以用于所述压控衰减器依据放大后的所述开环功率调整信号对所述待输出信号的输出功率进行调整。
11.一实施例中，所述adc采样电路还用于监测所述开环功率调整信号，以获取所述开环功率调整信号的电压值。
12.第二方面，一实施例中提供一种信号发生器，包括第一方面所述的功率控制装置。
13.第三方面，一实施例中提供一种用于信号发生器的功率控制方法，所述信号发生器包括第一方面所述的功率控制装置，所述功率控制方法包括：判断是否对所述信号发生器的输出信号进行闭环功率检测；当需对所述信号发生器的输出信号进行闭环功率检测时，切换开关电路连接所述闭环功率控制电路和所述压控衰减器；所述闭环功率控制电路对所述信号发生器的输出信号进行闭环功率检测，以输出所述闭环功率调整信号；将所述闭环功率调整信号通过所述切换开关电路发送给所述压控衰减器；所述压控衰减器依据所述闭环功率调整信号对所述待输出信号的输出功率进行调整；通过所述adc采样电路获取所述闭环功率调整信号的电压值；所述切换开关电路切换连接所述开环功率控制电路和所述压控衰减器；所述开环功率控制电路依据所述闭环功率调整信号的电压值输出所述开环功率调整信号；将所述开环功率调整信号通过所述切换开关电路发送给所述压控衰减器；所述压控衰减器依据所述开环功率控制电路输出的开环功率调整信号对所述待输出信号的输出功率进行调整，以提高所述信号发生器的输出信号的输出功率的稳定度。
14.一实施例中，功率控制方法还包括：当不需对所述信号发生器的输出信号进行闭环功率检测时，所述切换开关电路切换连接所述开环功率控制电路和所述压控衰减器；所述开环功率控制电路依据当前所述信号发生器的功率输出档位值输出所述开环功率调整信号；将所述开环功率调整信号通过所述切换开关电路发送给所述压控衰减器；所述压控衰减器依据所述开环功率控制电路输出的开环功率调整信号对所述待输出信号的输出功率进行调整，以提高所述信号发生器的输出信号的输出功率的稳定度。
15.依据上述实施例的一种用于信号发生器的功率控制方法，根据信号特性或者相关设置，判定是否要进行闭环功率检测。如果需要进行闭环功率检测时，预先对闭环功率控制电路做功率校准，在一些频率采集功率和电压档位的电压值。根据当前功率档位计算对应电压值，设置第二dac电路的输出电压，切换开关电路连接闭环功率控制电路和压控衰减器。根据当前的基准电压，实时检测输出功率，调整压控衰减器的衰减，保证输出功率准确度。如果需要关闭闭环功率检测时，则需要使用开环功率控制电路直接输出电压控制压控
衰减器，保持输出功率精度。不管之前电路处于何种状态，先将电路设置成闭环状态，adc采样电路读取当前压控衰减器控制电压，然后根据功率控制电路的开环功率调整信号以及adc采样电路的采样值，计算第二dac电路的输出电压值。adc采样电路需要提前做校准，断开闭环功率控制电路后连接开环功率控制电路，使得压控衰减器在开环时，控制电压和闭环保持一致，保持输出功率的准确性。
附图说明
16.图1为一种实施例中功率控制装置的结构连接示意图；图2为另一种实施例中功率控制方法的流程示意图。
具体实施方式
17.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
18.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
19.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
20.当信号发生器发射一些特殊的信号时，需进行输出功率控制，如pulse调制或者其他一些特殊信号时，还采用常用的平均值检波电路会导致功率换算不准确，传统方法是调整闭环电路的环路带宽或者牺牲一些特殊信号的指标，该传统方法效率和准确率都也较低，因此不能适用所有的发射信号。为了以解决传统方法无法满足所有信号发射的需求，需提出了一种简洁、低成本的电路装置，以保证开环后的功率输出精度和闭环时的功率精度差不大于0.2db。在本技术实施例中，公开了一种用于信号发生器的功率控制装置，包括压控衰减器、第一放大电路、耦合电路、闭环功率控制电路、开环功率控制电路、切换开关电路和adc采样电路。由于先对信号发生器的输出信号进行闭环检测，再依据闭环检测获取的闭环功率调整信号输出开环功率调整信号，使得压控衰减器在闭环和开环时的衰减值都保持一致，进而保持信号发生器的输出信号的输出功率的稳定。
21.实施例一请参考图1，为一种实施例中功率控制装置的结构连接示意图，功率控制装置100用于提高信号发生器的输出信号的输出功率的稳定度。功率控制装置100包括压控衰减器1、第一放大电路2、耦合电路3、闭环功率控制电路4、开环功率控制电路5、切换开关电路6和
adc采样电路7。压控衰减器1与第一放大电路2连接。压控衰减器1用于对信号发生器输出的待输出信号的输出功率进行调整。第一放大电路2与耦合电路3连接。第一放大电路2用于对功率调整后的待输出信号进行放大。耦合电路3与第一放大电路2连接，用于将放大后的待输出信号作为信号发生器的输出信号。闭环功率控制电路4与耦合电路3和切换开关电路6连接。闭环功率控制电路4用于对信号发生器的输出信号进行闭环功率检测，以输出闭环功率调整信号给切换开关电路6。切换开关电路6分别与闭环功率控制电路4和压控衰减器1连接。切换开关电路6用于当对信号发生器的输出信号进行闭环功率检测时连接闭环功率控制电路4和压控衰减器1，以使得压控衰减器1依据闭环功率控制电路4输出的闭环功率调整信号对待输出信号的输出功率进行调整。adc采样电路7用于监测闭环功率调整信号，以获取闭环功率调整信号的电压值。开环功率控制电路5与切换开关电路6连接。开环功率控制电路5用于依据adc采样电路7监测获得的闭环功率调整信号的电压值输出开环功率调整信号。一实施例中，开环功率控制电路5输出的开环功率调整信号的电压值与闭环功率控制电路4输出的闭环功率调整信号的电压值相同。切换开关电路6还用于当对信号发生器的输出信号进行开环功率输出时连接开环功率控制电路5和压控衰减器1，以使得压控衰减器1依据开环功率控制电路5输出的开环功率调整信号对待输出信号的输出功率进行调整。
22.一实施例中，闭环功率控制电路4包括检波电路41、比较电路42、第一dac电路43和第二放大电路44。检波电路41分别与耦合电路3和比较电路42连接。检波电路41用于将信号发生器的输出信号进行检波，以获取检波直流信号，并将检波直流信号发送给比较电路42。第一dac电路43与比较电路42连接。第一dac电路43用于输出一预设基准电压信号给比较电路42，预设基准电压信号与信号发生器的输出信号的预设输出功率相关。一实施例中，每个信号发生器的输出信号的预设输出功率都对应一个预设基准电压信号，其中预设基准电压信号是通过对所述信号发生器的输出信号的预设输出功率进行校准获得。比较电路42与第二放大电路44连接，比较电路42用于对预设基准电压信号和检波直流信号的电压值进行比较，并依据预设基准电压信号和检波直流信号的电压值的比较结果输出闭环功率调整信号给第二放大电路44。第二放大电路44与切换开关电路6连接。第二放大电路44用于对闭环功率调整信号进行放大后通过切换开关电路6输出给压控衰减器1，以用于压控衰减器1依据放大后的闭环功率调整信号对待输出信号的输出功率进行调整。一实施例中，当检波直流信号的电压值大于或小于预设基准电压信号的电压值时，增大或减少闭环功率调整信号，以改变压控衰减器的衰减值。一实施例中，当检波直流信号的电压值大于预设基准电压信号的电压值时，增大闭环功率调整信号，以减少压控衰减器1的衰减值，来增大待输出信号的功率。一实施例中，当检波直流信号的电压值小于预设基准电压信号的电压值时，减小闭环功率调整信号，以增加压控衰减器1的衰减值，来减小待输出信号的功率。一实施例中，检波电路41包括检波芯片或检波二极管。一实施例中，耦合电路3包括lc器件或微波电路。
23.一实施例中，开环功率控制电路5包括第二dac电路52和第三放大电路51。第二dac电路52与第三放大电路51连接。第二dac电路52用于依据adc采样电路7监测获得的闭环功率调整信号的电压值输出开环功率调整信号给第三放大电路51。第三放大电路51与切换开关电路6连接，第三放大电路51用于对开环功率调整信号进行放大后通过切换开关电路6输出给压控衰减器1，以用于压控衰减器1依据放大后的开环功率调整信号对待输出信号的输出功率进行调整。
24.一实施例中，adc采样电路7还用于监测开环功率调整信号，以获取开环功率调整信号的电压值，用于保证开环功率调整信号的电压值与闭环功率检测结束时的闭环功率调整信号的电压值相同。
25.在本技术一实施例中还公开了一种信号发生器，包括如上所述的功率控制装置。
26.在本技术实施例中公开了一种用于信号发生器的功率控制装置，包括压控衰减器、第一放大电路、耦合电路、闭环功率控制电路、开环功率控制电路、切换开关电路和adc采样电路。压控衰减器对待输出信号进行功率调整，耦合电路将第一放大电路放大后的待输出信号作为信号发生器的输出信号进行输出。闭环功率控制电路对输出信号进行闭环功率检测，开环功率控制电路用于依据adc采样电路监测获得的闭环功率调整信号输出开环功率调整信号，切换开关电路连接压控衰减器和闭环功率控制电路或开环功率控制电路，由于先对输出信号进行闭环检测，再依据闭环检测获取的闭环功率调整信号输出开环功率调整信号，使得压控衰减器在闭环和开环时的衰减值都保持一致，进而提高信号发生器的输出功率的稳定度。
27.实施例二请参考图2，为另一种实施例中功率控制方法的流程示意图，信号发生器包括实施例一中所述的功率控制装置，该功率控制方法包括：步骤200，获取输入信号特性。
28.获取信号发生器的相关设置和/或待输出信号的特性。其中，待输出信号的特性包括波形、频率和输出功率等。
29.步骤210，是否关闭闭环增益控制电路。
30.判断是否对信号发生器的输出信号进行闭环功率检测。例如，当待输出信号为pulse调制或者其他一些特殊信号时，就需要对先对输出信号进行闭环功率检测，当待输出信号为标准信号，则不需要对输出信号进行闭环功率检测。
31.步骤220，设置第一dac电路的输出电压。
32.当需对信号发生器的输出信号进行闭环功率检测时，依据信号发生器预输出信号的输出功率设置第一dac电路的输出电压，每个信号发生器的输出信号的预设输出功率都对应一个预设基准电压信号。
33.步骤230，连接第二放大电路和压控衰减器。
34.切换开关电路连接闭环功率控制电路的第二放大电路和压控衰减器。闭环功率控制电路对信号发生器的输出信号进行闭环功率检测，以输出闭环功率调整信号。
35.步骤240，调整压控衰减器。
36.将闭环功率调整信号通过切换开关电路发送给压控衰减器。压控衰减器依据闭环功率调整信号对待输出信号的输出功率进行调整。
37.步骤250，adc采样获取当前电压。
38.通过adc采样电路获取闭环功率调整信号的电压值。
39.步骤260，设置第二dac电路的输出电压。
40.当闭环功率检测结束时，依据闭环功率调整信号设置第二dac电路的输出电压。开环功率控制电路依据闭环功率调整信号的电压值输出开环功率调整信号。
41.步骤270，连接第三放大电路和压控衰减器。
42.切换开关电路切换连接开环功率控制电路和压控衰减器。将开环功率调整信号通过切换开关电路发送给压控衰减器。压控衰减器依据开环功率控制电路输出的开环功率调整信号对待输出信号的输出功率进行调整，以保持信号发生器的输出信号的输出功率的稳定。
43.一实施例中，该功率控制方法还包括：当不需对信号发生器的输出信号进行闭环功率检测时，切换开关电路切换连接开环功率控制电路和压控衰减器。开环功率控制电路依据当前信号发生器的功率输出档位值输出开环功率调整信号，并将开环功率调整信号通过切换开关电路发送给压控衰减器。压控衰减器依据开环功率控制电路输出的开环功率调整信号对待输出信号的输出功率进行调整，以提高信号发生器的输出信号的输出功率的稳定度。
44.在本技术一实施例中，信号发生器包括压控衰减器、第一放大电路、耦合电路、开关电路、adc采样电路、闭环功率控制电路和开环功率控制电路。其中，闭环功率控制电路包括检波电路、比较电路、第一dac电路和第二放大电路。检波电路用于监测信号发生器输出端的输出信号，并转换成为电压信号。比较电路将检波电路转成的电压信号与第一dac电路输出的一预设电压值（出厂设置值）的电压信号进行比较，以获取差值电压信号。比较电路依据差值电压信号输出闭环功率调整信号，第二放大器放大该闭环功率调整信号，并通过开关电路输出给信号发生器的压控衰减器，以调节信号发生器输出端输出的输出信号。当需要结束闭环功率检测时，先通过adc采样电路获取闭环功率调整信号的电压值。切换开关电路切换连接开环功率控制电路和压控衰减器，开环功率控制电路输出开环功率调整信号给压控衰减器，让开环功率调整信号和闭环功率检测结束时的闭环功率调整信号的电压值相同，进而保持信号发生器在闭环和开环功率检测的过程中输出信号的功率保持稳定。该功率控制装置的电路简洁、高效、不需要校准，所以方便实时，省去了开环时功率控制对对应电压的校准，并且开环控制电压是实时检测后设置的，进而也保证了开环时信号发生器各个部件在各种温度变化时，依然具有较好的输出精度。
45.本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过控制器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过控制器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
46.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。