CN102522960B - 一种采用硬件控制的矢量网络分析仪中频增益自动控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种采用硬件控制的矢量网络分析仪中频增益自动控制方法，该方法通过预检波电路得出当前频率点的信号功率值，通过窗口比较电路设定增益开关的窗口并对检波得到的信号进行比较运算，比较器的输出直接控制中频增益开关，并将开关状态发送到CPU。增益自动控制由硬件电路实现，CPU直接获取当前频率点数据和当前增益状态标志并进行运算，不再需要发出控制指令及重复扫描，从而在不影响整机测量速度的前提下提高动态范围指标，与现有技术相比，其优点是不影响整机测量速度。

Description

一种采用硬件控制的矢量网络分析仪中频增益自动控制方法
技术领域
本发明涉及一种中频增益自动控制方法，特别是涉及一种采用硬件控制的矢量网络分析仪中频增益自动控制方法。
背景技术
动态范围是矢量网络分析仪的重要指标，中频增益自动控制技术是目前被广泛采用的提高动态范围的技术之一。为了提高动态范围指标，目前广泛采用的方法是：在中频通道加可控增益电路，当中频信号功率降低到某一设定值时，由主机控制增加中频增益以减小噪声，在数据处理过程中主机对中频通道模拟增益进行补偿。在小信号输入时，A/D转换器仍然工作在线性区，从而提高整机动态范围指标。其过程为：在每个频率点，主机进行初始增益设定，对测量得到的数据进行判断是否需要调整中频增益，如果需要调整中频增益则重新设置中频增益并对该点重新进行测量。
现有技术中，在需要切换增益的频率点，主机首先取得当前测量数据，经过运算得到当前频率点信号功率值后，判断当前状态下是否需要调整中频增益并设置增益开关，然后设置硬件重新扫描该频率点并重新读取测量数据，用当前测量数据替换上一组数据后以迹线形式显示在界面上。
现有技术的缺点是：若某个频率点需要切换增益状态，则需要由CPU设置硬件并重复扫描该频率点，在需要切换增益状态的频率点上花费的时间将比正常频率点多，影响整机测量速度。
发明内容
本发明的目的就是针对以上技术所存在的不足，提供一种采用硬件控制的矢量网络分析仪中频增益自动控制方法。
本发明中，在矢量网络分析仪的中频通道中加入增益自动控制电路，预检波电路得出当前频率点的信号功率值，通过窗口比较电路设定增益开关的窗口并对检波得到的信号进行比较运算，比较器的输出直接控制中频增益开关，并将开关状态发送到CPU，CPU直接获取当前频率点数据和当前增益状态标志并补偿中频模拟增益。
增益自动控制由硬件电路实现，增益自动控制由图2所示的硬件电路实现：中频信号输入后经过不等功分器分为两路，功率较高的一路进行中频滤波、可控增益放大等处理后输入到A/D转换器，采样所得的数字中频信号送到CPU进行后续处理，另一路中频信号输入到对数检波器，检波产生的电平信号经过窗口比较电路，得到当前所需的增益开关状态后输出增益控制信号，分别送到可控增益放大器和CPU，用于控制中频增益并通知CPU中频增益的开关状态。中频滤波器有多级，因此它有显著的群延迟。这个延迟使得在A/D转换器过载之前有充足的时间来辨识即将到来的大信号，增益自动控制电路在大信号冲击A/D转换器之前根据预设的基本逻辑规则降低A/D转换器前的增益，防止中频压缩。如果中频信号保持较小，增益自动控制电路会提高中频增益来减小噪声，数字中频处理过程中根据增益开关状态进行相应变化以补偿它前面的模拟增益。
功分器的功分比已知，通过对数检波器对功分出的一路中频信号进行检波，检波后的电平可以表示出当前频率点中频信号功率高低，将检波后的信号输入到比较器与预先设定的电平值进行比较，可以得出当前频率点是否需要将通道的增益打开，比较器输出用来控制中频放大器，同时将开关状态发送到CPU，CPU在得到当前测量数据的同时得到当前的增益开关状态标志，在后续处理中根据状态标志位进行相应处理以补偿中频通道的模拟增益，无需重复扫描该频率点。
这样，在需要切换增益开关的频率点不会增加扫描时间，采集单点数据花费的时间为固定值，不会影响到整机的测量速度。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步详细的说明。
图1为现有方法的扫描流程示意图；
图2为本发明的硬件电路方案；
图3为本发明的扫描流程。
具体实施方式
参阅图2和图3，本发明通过如下方法实施：
在矢量网络分析仪的中频通道中加入增益自动控制电路，预检波电路得出当前频率点的信号功率值，通过窗口比较电路设定增益开关的窗口并对检波得到的信号进行比较运算，比较器的输出直接控制中频增益开关，并将开关状态发送到CPU，CPU直接获取当前频率点数据和当前增益状态标志并补偿中频模拟增益。
增益自动控制由硬件电路实现，该电路方案为：中频信号输入后经过不等功分器分为两路，功率较高的一路进行中频滤波、可控增益放大等处理后输入到A/D转换器，采样所得的数字中频信号送到CPU进行后续处理，另一路中频信号输入到对数检波器，检波产生的电平信号经过窗口比较电路，得到当前所需的增益开关状态后输出增益控制信号，分别送到可控增益放大器和CPU，用于控制中频增益并通知CPU中频增益的开关状态。中频滤波器有多级，因此它有显著的群延迟。这个延迟使得在A/D转换器过载之前有充足的时间来辨识即将到来的大信号，检波器在大信号冲击A/D转换器之前根据预设的基本逻辑规则降低A/D转换器前的增益，防止中频压缩。如果中频信号保持较小，增益自动控制电路会提高中频增益来减小噪声，数字中频处理过程中根据增益开关状态进行相应变化以补偿它前面的模拟增益。
功分器的功分比已知，通过对数检波器对功分出的一路中频信号进行检波，检波后的电平可以表示出当前频率点中频信号功率高低，将检波后的信号输入到比较器与预先设定的电平值进行比较，可以得出当前频率点是否需要将通道的增益打开，比较器输出用来控制中频放大器，同时将开关状态发送到CPU，CPU在得到当前测量数据的同时得到当前的增益开关状态标志，在后续处理中根据状态标志位进行相应处理以补偿中频通道的模拟增益，无需重复扫描该频率点。
这样，在需要切换增益开关的频率点不会增加扫描时间，采集单点数据花费的时间为固定值，不会影响到整机的测量速度。

Claims (5)

1.一种采用硬件控制的矢量网络分析仪中频增益自动控制方法，其特征在于：在矢量网络分析仪的中频通道中加入增益自动控制电路，根据当前频率点功率高低自动控制中频增益开关，在所有频率点上，CPU在获取数据的同时取得中频增益开关状态标志并补偿中频模拟增益；
自动控制电路方案为中频信号输入后经过不等功分器分为两路，功率较高的一路进行中频滤波、可控增益放大等处理后输入到A/D转换器，采样所得的数字中频信号送到CPU进行后续处理，另一路中频信号输入到对数检波器，检波产生的电平信号经过窗口比较电路，得到当前所需的增益开关状态后输出增益控制信号，分别送到可控增益放大器和CPU，用于控制中频增益并通知CPU中频增益的开关状态；
功分器的功分比已知，通过对数检波器对功分出的一路中频信号进行检波，检波后的电平可以表示出当前频率点中频信号功率高低，将检波后的信号输入到比较器与预先设定的电平值进行比较，可以得出当前频率点是否需要将通道的增益打开，比较器输出用来控制中频放大器，同时将开关状态发送到CPU。
2.如权利要求1所述的一种采用硬件控制的矢量网络分析仪中频增益自动控制方法，其特征在于：中频滤波器有多级，会产生显著的群延迟，这个延迟使得在A/D转换器过载之前有充足的时间来辨识即将到来的大信号。
3.如权利要求2所述的一种采用硬件控制的矢量网络分析仪中频增益自动控制方法，其特征在于：增益自动控制电路在大信号冲击A/D转换器之前根据预设的基本逻辑规则降低A/D转换器前的增益，防止中频压缩，如果中频信号保持较小，增益自动控制电路会提高中频增益来减小噪声，数字中频处理过程中根据增益开关状态进行相应变化以补偿它前面的模拟增益。
4.如利要求1或2所述的一种采用硬件控制的矢量网络分析仪中频增益自动控制方法，其特征在于：CPU在得到当前测量数据的同时得到当前的增益开关状态标志，在后续处理中根据状态标志进行相应处理以补偿中频通道的模拟增益，无需重复扫描该频率点。
5.如权利要求1或2之一所述的一种采用硬件控制的矢量网络分析仪中频增益自动控制方法，其特征在于：在需要切换增益开关的频率点不会增加扫描时间，采集单点数据花费的时间为固定值，不会影响到整机的测量速度。
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