大动态射频功率环路衰减调节方法、装置、介质及设备与流程

1.本发明涉及射频通信技术领域，更具体地说，涉及一种大动态射频功率环路衰减调节方法、装置、介质及设备。


背景技术：

2.射频通信系统中，一般包括衰减器、功率放大模块和滤波模块来对射频信号进行衰减、功率放大和滤波处理，之后再传送到天线进行输出；在射频信号输出端一般连接有定向耦合模块来获取定向耦合电压vf和vr以检测出输出功率；控制模块根据定向耦合电压vf和设置好的目标功率值来调整衰减器的衰减值，直到定向耦合电压vf和目标功率值对应的参考电压vref接近，完成功率闭环控制，原理如图1所示。
3.在宽频率输入和大输出功率动态范围下,检测到的定向耦合电压vf与实际的功率值不是线性关系，因此目标功率值与目标功率值对应的参考电压vref也不是线性关系；衰减器的步进设置在某些频率和输入功率下，设置值和实际衰减值差异较大；例如进步是0.25db,实际衰减了0.8db。
4.目前，衰减器衰减值的取值方法是：人工将衰减值从大到小调整数次，并记录各个时刻的输出功率；之后找到各个输出功率的对应衰减值。但是该方法得到的衰减值精度不高，而且耗时较长，不利于提高控制精度和提高控制效率。


技术实现要素：

5.为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种大动态射频功率环路衰减调节方法、装置、介质及设备；该方法可快速得到准确的衰减器衰减值以完成功率闭环控制，可提高功率闭环控制效率和确保功率输出精度。
6.为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种大动态射频功率环路衰减调节方法，包括如下步骤：
7.s1步，获取电压基准表和电压变化表；电压基准表列出各个输出功率区间和信号频率区间对应的电压基准数值；电压变化表列出各个输出功率区间和信号频率区间中输出功率每下降设定值z时对应的电压变化数值；
8.根据输出功率w
x
和信号频率fy，在电压基准表和电压变化表中查找，获取电压基准值vref和电压变化值vdbm；
9.s2步，采集大动态射频功率系统的定向耦合电压vf；
10.s3步，计算功率差δp(q)：
[0011][0012]
其中，δv为电压差，δv＝vref-vf；
[0013]
s4步，更新衰减器的衰减值att(q)＝att(q-1)-δp(q)，并跳至s2步，直至功率差δp(q)满足精度要求；
1)为一正数一负数时，即上一次的输出功率偏小且当前的输出功率偏大，或者上一次的输出功率偏大且当前的输出功率偏小，则说明衰减从减少变为增大，或者从增大变为减少，出现了震荡现象；本发明当震荡次数较多时改用数值较大的精度值二作为比较条件，可避免高精度调整时发生震荡而进入死循环，提高方法的可靠性。
[0030]
一种大动态射频功率环路衰减调节装置，包括：
[0031]
参数设定模块，用于获取电压基准表和电压变化表；电压基准表列出各个输出功率区间和信号频率区间对应的电压基准数值；电压变化表列出各个输出功率区间和信号频率区间中输出功率每下降设定值z时对应的电压变化数值；根据输出功率w
x
和信号频率fy，在电压基准表和电压变化表中查找，获取电压基准值vref和电压变化值vdbm；
[0032]
信号采集模块，用于采集大动态射频功率系统的定向耦合电压vf；
[0033]
功率差计算模块，用于计算功率差δp(q)：其中，δv为电压差，δv＝vref-vf；
[0034]
衰减更新模块，用于更新衰减器的衰减值att(q)＝att(q-1)-δp(q)，直至功率差δp(q)满足精度要求；
[0035]
输出模块，用于在功率差δp(q)满足精度要求后，完成衰减调节，输出衰减器的衰减值att(q)。
[0036]
一种存储介质，其中所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行上述大动态射频功率环路衰减调节方法。
[0037]
一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述大动态射频功率环路衰减调节方法。
[0038]
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
[0039]
1、本发明方法可快速得到准确的衰减器衰减值以完成功率闭环控制，可提高功率闭环控制效率和确保功率输出精度；采用区间表格查表和计算方式来设定电压基准值和电压变化值，可减少数据存储量，在确保输出精度的条件下加快运行速度；
[0040]
2、本发明方法能够尽可能提高输出精度，还可避免高精度调整时发生震荡而进入死循环，提高方法的可靠性。
附图说明
[0041]
图1是大动态射频功率系统的控制原理框图；
[0042]
图2是实施例一大动态射频功率环路衰减调节方法的流程图；
[0043]
图3是实施例二大动态射频功率环路衰减调节方法的流程图。
具体实施方式
[0044]
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
[0045]
实施例一
[0046]
本实施例一种大动态射频功率环路衰减调节方法，如图2所示，可应用在大动态射频功率系统，例如中国发明专利申请《一种高性能全双工通信电路》(公开号：cn113162646a)，此外还可用于其它大动态射频功率系统上。
[0047]
方法包括如下步骤：
[0048]
s1步，获取电压基准表和电压变化表；电压基准表和电压变化表存储在数据库中；从数据库中获取电压基准表和电压变化表。
[0049]
电压基准表列出各个输出功率区间和信号频率区间对应的电压基准数值；电压变化表列出各个输出功率区间和信号频率区间中输出功率每下降设定值z时对应的电压变化数值。
[0050]
具体地说，将输出功率范围划分为m个输出功率区间，将信号频率范围划分为n个信号频率区间；
[0051]
电压基准表，以输出功率区间和信号频率区间作为表行和表列，以电压基准数值a
ij
作为表元；电压变化表，以输出功率区间和信号频率区间作为表行和表列，以电压变化数值b
ij
作为表元；其中，1≤i≤m；1≤j≤n；如表1和表2所示；
[0052]
表1电压基准表
[0053]
信号频率\输出功率[0,w1]dbm(w1,w2]dbm...(w
m-1
,wm]dbm[f0,f1)a
11a12
...a
1m
[f1,f2)a
21a22
...a
2m
…
............[f
n-1
,fn]a
n1an2
...a
nm
[0054]
表2电压基准表
[0055]
信号频率\输出功率[0,w1]dbm(w1,w2]dbm...(w
m-1
,wm]dbm[f0,f1)b
11b12
...b
1m
[f1,f2)b
21b22
...b
2m
…
............[f
n-1
,fn]b
n1bn2
...b
nm
[0056]
电压基准数值a
ij
的获取方法是：输入频率为信号频率区间对应的射频信号，将输出功率分别调至各个输出功率区间最大输出功率wi；将输出功率等于输出功率区间最大输出功率wi时的定向耦合电压，记为电压基准数值a
ij
；
[0057]
电压变化数值b
ij
的获取方法是：输入频率为信号频率区间对应的射频信号，将输出功率分别调至各个输出功率区间的最大输出功率wi或中间输出功率，之后输出功率下降设定值z；将输出功率下降前后对应的定向耦合电压之差，记为电压变化数值b
ij
。
[0058]
根据输出功率w
x
和信号频率fy，在电压基准表和电压变化表中查找，获取电压基准值vref和电压变化值vdbm；
[0059][0060]
vdbm＝b
ij
[0061]
其中，a
ij
为电压基准表中输出功率w
x
和信号频率fy对应的电压基准数值；b
ij
为电压变化表中输出功率w
x
和信号频率fy对应的电压变化数值。
[0062]
s2步，采集大动态射频功率系统的定向耦合电压vf；
[0063]
s3步，计算功率差δp(q)：
[0064][0065]
其中，δv为电压差，δv＝vref-vf；
[0066]
s4步，更新衰减器的衰减值att(q)＝att(q-1)-δp(q)，并跳至s2步，直至功率差δp(q)满足精度要求。
[0067]
具体地说，将功率差δp(q)的绝对值与设定的精度值进行大小比较：若功率差δp(q)的绝对值＜设定的精度值，则判定功率差δp(q)满足精度要求；若功率差δp(q)的绝对值≥设定的精度值，则判定功率差δp(q)不满足精度要求，更新衰减器的衰减值att(q)＝att(q-1)-δp(q)，并跳至s2步。
[0068]
s5步，在功率差δp(q)满足精度要求后，完成衰减调节，输出衰减器的衰减值att(q)。
[0069]
本发明方法可快速得到准确的衰减器衰减值，可提高功率闭环控制效率和确保功率输出精度。本发明方法采用区间表格查表和计算方式来设定电压基准值和电压变化值，可减少数据存储量，在确保输出精度的条件下加快运行速度。
[0070]
本发明方法可通过fpga芯片作为控制模块来实现。
[0071]
为实现上述方法，本实施例还提供一种大动态射频功率环路衰减调节装置，包括：
[0072]
参数设定模块，用于获取电压基准表和电压变化表；电压基准表列出各个输出功率区间和信号频率区间对应的电压基准数值；电压变化表列出各个输出功率区间和信号频率区间中输出功率每下降设定值z时对应的电压变化数值；根据输出功率w
x
和信号频率fy，在电压基准表和电压变化表中查找，获取电压基准值vref和电压变化值vdbm；
[0073]
信号采集模块，用于采集大动态射频功率系统的定向耦合电压vf；
[0074]
功率差计算模块，用于计算功率差δp(q)：其中，δv为电压差，δv＝vref-vf；
[0075]
衰减更新模块，用于更新衰减器的衰减值att(q)＝att(q-1)-δp(q)，直至功率差δp(q)满足精度要求；
[0076]
输出模块，用于在功率差δp(q)满足精度要求后，完成衰减调节，输出衰减器的衰减值att(q)。
[0077]
实施例二
[0078]
本实施例一种大动态射频功率环路衰减调节方法，与实施例一的区别在于：s4步中，精度值采用两级精度值，包括精度值一和精度值二；精度值一＜精度值二；
[0079]
在将功率差δp(q)的绝对值与设定的精度值进行大小比较之前，先判断当前功率差δp(n)与上一次功率差δp(n-1)是否为一正数一负数：
[0080]
若δp(n)与δp(n-1)为一正数一负数，则判定为控制发生震荡，震荡计数器counter加一；否则判定为控制未发生震荡，震荡计数器counter清零；之后判断震荡计数器counter是否小于设定的最大限值max_counter：若是，则将精度值一设定为与功率差δp(q)的绝对值进行大小比较的精度值；否则将精度值二设定为与功率差δp(q)的绝对值进行大小比较的精度值。
[0081]
本发明方法可分为两个等级的输出精度，开始时尽量调整至高输出精度，高输出
精度不能满足时才以低一等级输出精度调整，尽可能提高输出精度。同时，δp(n)与δp(n-1)为一正数一负数时，即上一次的输出功率偏小且当前的输出功率偏大，或者上一次的输出功率偏大且当前的输出功率偏小，则说明衰减从减少变为增大，或者从增大变为减少，出现了震荡现象；本发明当震荡次数较多时改用数值较大的精度值二作为比较条件，可避免高精度调整时发生震荡而进入死循环，提高方法的可靠性。
[0082]
本实施例的其余部分与实施例一相同。
[0083]
下面以具体例子进行说明，其流程如图3所示。
[0084]
s1步，本实施例中，信号频率fy在[f0,f1)区间，输出功率为0-49dbm，输出功率精度0.5db；根据输出功率和信号频率，来获取电压基准表和电压变化表，如表3和表4所示；表4中设定值z为1dbm；
[0085]
表3电压基准表
[0086]
信号频率\输出功率[0,19]dbm(19,29]dbm(29,39]dbm(39,49]dbm[f0,f1)a
11a12a13a14
[f1,f2)a
21a22a23a24
…
............[f
n-1
,fn]a
n1an2an3an4
[0087]
表4电压基准表
[0088]
信号频率\输出功率[0,19]dbm(19,29]dbm(29,39]dbm(39,49]dbm[f0,f1)b
11b12b13b14
[f1,f2)b
21b22b23b24
…
............[f
n-1
,fn]b
n1bn2bn3bn4
[0089]
若设定输出功率w
x
为27dbm，则电压基准值vref＝a
12-2
×b12
；电压变化值vdbm＝b
12
；
[0090]
s2步，采集大动态射频功率系统的定向耦合电压vf；
[0091]
s3步，计算功率差δp(q)；δv＝vref-vf；
[0092]
s4步，精度值一为0.5db，精度值二为1db；
[0093]
判断(((δp(n-1)＜0)&&(δp(n-1)＞0))||(((δp(n-1)＞0)&&(δp(n-1)＜0))：判定为控制发生震荡，震荡计数器counter加一；否则判定为控制未发生震荡，震荡计数器counter清零；之后判断震荡计数器counter是否小于设定的最大限值max_counter(最大限值max_counter的数值不需要设置得太大，例如设置为3、4、5、6等)：若是，则将精度值一设定为与功率差δp(q)的绝对值进行大小比较的精度值；否则将精度值二设定为与功率差δp(q)的绝对值进行大小比较的精度值。
[0094]
将功率差δp(q)的绝对值与设定的精度值进行大小比较：若功率差δp(q)的绝对值＜设定的精度值，则判定功率差δp(q)满足精度要求；若功率差δp(q)的绝对值≥设定的精度值，则判定功率差δp(q)不满足精度要求，更新衰减器的衰减值att(q)＝att(q-1)-δp(q)，并跳至s2步。
[0095]
s5步，在功率差δp(q)满足精度要求后，完成衰减调节，输出衰减器的衰减值att
(q)。
[0096]
本实施例还提供一种大动态射频功率环路衰减调节装置，与实施例一装置的区别在于：衰减更新模块的功能根据本实施例一种大动态射频功率环路衰减调节方法相对应；其余结构与实施例一相同。
[0097]
实施例三
[0098]
本实施例一种存储介质，其中所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序当被处理器执行时使所述处理器执行实施例一或实施例二大动态射频功率环路衰减调节方法。
[0099]
实施例四
[0100]
本实施例一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现实施例一或实施例二大动态射频功率环路衰减调节方法。
[0101]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。