一種具有ALC電路的測量裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種具有ALC電路的測量裝置，ALC電路包括：可調射頻衰減器的輸出端與功率分配單元的輸入端連接；功率分配單元的輸出端與檢波器的輸入端連接；檢波器的輸出端與模數轉換器的輸入端連接；模數轉換器的輸出端與數字芯片的輸入端連接；數字芯片的輸出端與數模轉換器的輸入端連接；其中，數字芯片中包括零點模塊、比較積分器、ALC開環控制模塊和對數放大器，零點模塊的輸出端與比較積分器的輸入端連接；比較積分器的輸出端與ALC開環控制模塊的輸入端連接；ALC開環控制模塊的輸出端與對數放大器的輸入端連接，將對數放大器放在了比較積分器之后，這樣大大降低了AM在部分調制頻率下的周期性失真這一問題。

Measuring device with ALC circuit

The invention provides a measuring device with ALC circuit, ALC circuit includes: the output end and the power distribution unit adjustable RF attenuator is connected with the input terminal; the output power distribution unit and detector is connected to the input end of the output end of the detector; and the analog-to-digital converter connected to the input end of the output end and the digital chip module; the converter is connected with the input end; the output end and the DAC digital chip is connected with the input terminal of the digital chip; including zero point module, integrator, ALC open loop control module and a logarithmic amplifier, compared with zero output module is connected with the input end of the integrator output; comparison of integrator and ALC loop control module is connected with the input terminal; ALC open loop control module and the output end of the logarithmic amplifier is connected to the input end, the logarithmic amplifier is put on the integral After that, this greatly reduces the periodic distortion of AM at some modulation frequencies.

【技術實現步驟摘要】
一種具有ALC電路的測量裝置
本專利技術涉及信號測量、測試
，特別涉及一種具有ALC電路的測量裝置。
技術介紹
射頻信號源是測量、測試領域中一種常見的設備。射頻信號源主要作用是產生一定頻率范圍和幅度范圍的射頻信號，作為待測器件的激勵或參考。也能輸出各種調制信號，如FM(FrequencyModulation，調頻)、AM(AplitudeModulation，調幅)、PM(PhaseModulation，調相)、IQ、Pulse(脈沖)等，為通訊設備的調試提供基礎。射頻信號源輸出信號的幅度精確度和穩定度是射頻信號源的重要指標之一，AM也是射頻信號源性能的一個重要衡量參數，而這些指標一般是由ALC電路(AutomaticLevelControl，自動電平控制電路)來實現或與其息息相關。ALC是一個反饋環路，主要由“檢測”、“比較”和“調節”3個模塊組成。正常工作時(ALCon)，其實時檢測輸出信號幅度，將檢測到的結果與設定的幅度值進行比較，根據比較結果動態調節環路的衰減量(或增益)，直至輸出信號幅度與設定值相等。根據實際使用，ALC大多會提供開環模式(ALCoff或ALChold)，此模式下可調模塊的控制參數固定，不再動態調節輸出信號幅度。此外，許多ALC也會提供鎖定指示功能，指示輸出信號幅度是否已經穩定。在射頻信號源中，ALC還會參與AM，并發揮重要作用。專利CN201310721663.8介紹了常見的模擬ALC電路(未介紹開環模式及鎖定指示等)，如圖1如示為其結構示意圖。射頻信號1A經過可調射頻衰減器101、固定放大器103和耦合器104后輸出1F。耦合器104作用為將射頻信號的一部分送入檢波器112，通過檢波器112獲取輸出射頻信號1F的幅度信息。電阻102為耦合器正常工作需要，讓耦合器工作在設定狀態。對數放大器110作用為將幅度信號按照對數規律放大，擴展ALC能夠處理的幅度信號范圍。參考信號1G表示ALC期望輸出的幅度，AM基帶信號1H在AM未打開時幅度為零(1I也為零)。檢測到的輸出射頻信號1F的幅度信息經過對數放大器110之后會與ALC期望輸出的幅度信息1G進行比較，兩者的誤差會進行積分。比較和積分的過程由運算放大器108和電容107組成的積分器完成。積分后的電壓經過指數放大器105放大后作為可調射頻衰減器101的控制信號，調節其衰減量。指數放大器105的作用為調節可調射頻衰減器101控制電壓1C的非線性，使可調射頻衰減器101更便于控制。當輸出射頻信號1F的幅度與設定的幅度1G不相等時，積分器的輸出電壓會不停的發生改變，進而改變可調射頻衰減器101的衰減量，直至輸出射頻信號1F的幅度與ALC期望的幅度1G相等。具體的，當輸出射頻信號1F的幅度小于設定的幅度1G時，可調射頻衰減器101的衰減量會不斷減小，使輸出射頻信號1F的幅度逐漸增加，直至兩者相等；反之亦然。(幅度相等的時候，衰減量保存不變)。AM基帶信號1H經過對數放大器111后同時在積分器前后進行疊加，在積分器前通過疊加器109疊加的目的是為了借助ALC自動控制幅度的功能實現AM；在積分器后通過疊加器106疊加是因為ALC控制幅度的能力不夠(當AM調制頻率較高時)，需要直接控制可調射頻衰減器101。模擬ALC電路中對數放大器、指數放大器等器件多以二極管或三極管為核心器件，而二極管和三極管的伏安特性曲線隨溫度變化而發生改變，溫度穩定性較差。此外，模擬電路實現開環模式和鎖定指示等功能大多還需要比較復雜的設計，可擴展性不強。相對于模擬ALC電路，專利CN201310721663.8提出了一種數字ALC電路，如圖2所示為其結構示意圖。射頻信號2A經過可調射頻衰減器201和功率分配模塊202輸出信號2B。功率分配模塊202將輸入的射頻信號2A按照一定比例分為兩部分信號2B和2C，使用2C實時反映輸出信號2B的幅度信息。檢波器203將輸入射頻信號2C轉化為與其幅度成比例的準直流信號，經過模數轉換器ADC205數字化后2D進入數字芯片204。數字芯片204計算完畢后輸出信號2E，經過數模轉換器DAC206輸出可調射頻衰減器201的控制電壓，調節衰減量。數字芯片204內部的結構如圖3所示，輸入信號2D首先與調零模塊306相減，再進入對數放大模塊301或線性放大模塊307(通過開關308、開關309選擇)。放大后的信號經過線性放大模塊310進行轉換后，與設定的幅度信號V1進行比較(取反后相加)，將兩者的誤差(取反后的和)送入積分器303。ALC狀態控制模塊311確定ALC工作模式(ALCon、ALCoff、ALChold)，正常工作時(ALCon)積分器303輸出與預置電壓相加，作為可調射頻衰減器201的初步控制信號。電壓轉換模塊304主要作用為根據可調射頻衰減器201的特性，調節控制電壓，使衰減器便于控制。專利CN201310721663.8還提出了射頻信號源中AM的一種實現方案，結構框圖如圖4所示。其中，ALC部分由可調射頻衰減器401、功率分配器402、檢波器403和數據處理模塊404組成。AM由調制信號產生單元406、數據處理模塊407和可調射頻衰減器405組成。ALC部分和AM兩者獨立控制，降低了AM和ALC的關聯性，有利于降低設計難度和提升性能。該數字ALC方案主體來源于模擬ALC方案，相對于模擬ALC方案，數字ALC方案具有溫度穩定性高、可擴展性強等優點。但是，數字ALC電路在數字芯片內的結構主要還是仿照的模擬ALC方案，對AM未過多考慮。其列出的AM實現方案雖然從硬件的角度考慮了ALC部分和AM兩者的獨立，但對兩者在硬件或數字芯片內的聯系卻未過多說明。信號源實現AM時，對被調信號(載波信號)的幅度穩定性要求并未降低，需要ALC正常控制載波的幅度。ALC作用為保持輸出信號幅度不變；AM要求輸出信號幅度按調制信號(基帶信號)的幅度發生改變，且被調信號(載波信號)的幅度不變；而常規ALC沒有區分被調信號(載波信號)和調制信號(AM輸出信號)的能力。因而，若對此方案中的ALC不做進一步處理，將AM在芯片內部或使用硬件電路作用于ALC上，此AM方案將很難實現良好的AM調制。一般的，可參考模擬ALC方案，將AM調制信號(基帶信號)經過對數放大后疊加到ALC參考電壓V1上。但數字電路與模擬電路有所區別，數字電路使用分離的數據點代替連續的模擬曲線，會丟棄相鄰數據點之間的信息。若兩個數據點之間的信息不存在連續變化，則丟棄中間的信息對整體結果不會產生明顯的影響。但由于AM和對數放大器的特性，AM調制深度較高時，對數放大后的調制信號在負峰值處會發生劇烈的變化。數字化處理難以精確處理迅速變化的信號，特別是當信號的頻率連續變化的時候，這樣在AM負峰值處會產生較大的偏差。此偏差與AM調制頻率相關，在部分調制頻率附近，已調信號的實際調制信號(基帶信號)會周期性的產生較大的失真。
技術實現思路
本專利技術實施例提供了一種具有ALC電路的測量裝置，在數字芯片內增加和優化了ALC對AM信號的處理方案，大大降低了AM在部分調制頻率下的周期性失真。其中，ALC電路包括可調射頻衰減器201、功率分配單元202、檢波器203、模數轉換器205、數字芯片20本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有ALC電路的測量裝置，ALC電路包括可調射頻衰減器(201)、功率分配單元(202)、檢波器(203)、模數轉換器(205)、數字芯片(204)和數模轉換器(206)；所述可調射頻衰減器(201)的輸入端為所述ALC電路的輸入端，所述可調射頻衰減器(201)的輸出端與所述功率分配單元(202)的輸入端連接；所述功率分配單元的第一輸出端作為所述ALC電路的輸出端，所述功率分配單元的第二輸出端與所述檢波器(203)的輸入端連接；所述檢波器(203)的輸出端與模數轉換器(205)的輸入端連接；所述模數轉換器(205)的輸出端與所述數字芯片(204)的輸入端連接；所述數字芯片(204)的輸出端與所述數模轉換器(206)的輸入端連接；所述數模轉換器(206)的輸出端與所述可調射頻衰減器(201)的調節端連接；其特征在于，所述數字芯片(204)中包括零點模塊(501)、比較積分器(503)、ALC開環控制模塊(504)和對數放大器(505)；所述零點模塊(501)的輸入端作為所述數字芯片(204)的輸入端，與所述模數轉換器(205)的輸出端連接，用于對數字化的檢波電壓(2D)的零點進行校準；所述比較積分器(503)的輸入端與零點模塊(501)的輸出端連接，用于將零點校準后的數字化的檢波電壓(2D)與設定的參考電壓進行比較，獲得最終誤差電壓；所述ALC開環控制模塊(504)的輸入端與所述比較積分器(503)輸出端連接，用于將最終誤差電壓與預置電壓相加，獲得控制電壓；所述對數放大器(505)的輸入端與所述ALC開環控制模塊(504)輸出端連接，所述對數放大器(505)的輸出端作為所述數字芯片(204)的輸出端，與所述數模轉換器(206)的輸入端連接，用于對控制電壓進行對數放大。...

【技術特征摘要】
1.一種具有ALC電路的測量裝置，ALC電路包括可調射頻衰減器(201)、功率分配單元(202)、檢波器(203)、模數轉換器(205)、數字芯片(204)和數模轉換器(206)；所述可調射頻衰減器(201)的輸入端為所述ALC電路的輸入端，所述可調射頻衰減器(201)的輸出端與所述功率分配單元(202)的輸入端連接；所述功率分配單元的第一輸出端作為所述ALC電路的輸出端，所述功率分配單元的第二輸出端與所述檢波器(203)的輸入端連接；所述檢波器(203)的輸出端與模數轉換器(205)的輸入端連接；所述模數轉換器(205)的輸出端與所述數字芯片(204)的輸入端連接；所述數字芯片(204)的輸出端與所述數模轉換器(206)的輸入端連接；所述數模轉換器(206)的輸出端與所述可調射頻衰減器(201)的調節端連接；其特征在于，所述數字芯片(204)中包括零點模塊(501)、比較積分器(503)、ALC開環控制模塊(504)和對數放大器(505)；所述零點模塊(501)的輸入端作為所述數字芯片(204)的輸入端，與所述模數轉換器(205)的輸出端連接，用于對數字化的檢波電壓(2D)的零點進行校準；所述比較積分器(503)的輸入端與零點模塊(501)的輸出端連接，用于將零點校準后的數字化的檢波電壓(2D)與設定的參考電壓進行比較，獲得最終誤差電壓；所述ALC開環控制模塊(504)的輸入端與所述比較積分器(503)輸出端連接，用于將最終誤差電壓與預置電壓相加，獲得控制電壓；所述對數放大器(505)的輸入端與所述ALC開環控制模塊(504)輸出端連接，所述對數放大器(505)的輸出端作為所述數字芯片(204)的輸出端，與所述數模轉換器(206)的輸入端連接，用于對控制電壓進行對數放大。2.如權利要求1所述的具有ALC電路的測量裝置，其特征在于，所述數字芯片(204)中還包括開平方模塊(502)；所述開平方模塊(502)的輸入端與所述零點模塊(501)的輸出端連接，所述開平方模塊(502)的輸出端與比較積分器(503)的輸入端連接，用于將零點校準后的數字化的檢波電壓由功率幅度還原為電壓幅度，獲得第一檢波電壓。3.如權利要求2所述的具有ALC電路的測量裝置，其特征在于，所述數字芯片(204)中還包括：線性度補償模塊(702)和采樣濾波模塊(703)；所述線性度補償模塊(702)的輸入端與所述零點模塊(501)輸出端連接，用于對零點校準后的數字化的檢波電壓(2D)的非線性進行補償；所述采樣濾波模塊(703)的輸入端與所述線性度補償模塊(702)的輸出端連接，所述采樣濾波模塊(703)輸出端與所述比較積分器(503)的輸入端連接，用于對進行非線性補償后的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：何東林，王悅，王鐵軍，李維森，
申請(專利權)人：蘇州普源精電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32