CN102539914A - 一种利用脉冲宽带放大和解调电路实现3GHz脉冲测频方法 - Google Patents

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吴财喜
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Abstract

本发明公开了一种利用脉冲宽带放大和解调电路实现3GHz脉冲测频方法，将脉冲信号输入定向耦合器，从定向耦合器输出的信号一路通过宽带放大器放大后与预定标器的输入端相连；从定向耦合器输出的另一路信号通过检波器输入开关控制及门控单元；开关控制及门控单元一路进行门控信号输出，另一路输入预定标器；预定标器根据载波频率将信号进行分频处理；经预定标器分频后的载波信号直接送给FPGA内的计数器，对脉冲进行计数，同时对前级来的信号解调。脉冲信号经放大器放大后分为两路，检出调制包络作为门控信号，测量每个调制脉宽，计算出每个脉冲内的载波频率，整个测试过程简单、灵敏度高，使用起来非常方便、准确。

Description

一种利用脉冲宽带放大和解调电路实现3GHz脉冲测频方法
技术领域
本发明涉及一种利用脉冲宽带放大和解调电路实现3GHz脉冲测频方法，属于脉冲测频方法技术领域。 
背景技术
随着电力电子技术的高速发展，脉冲监测在电力系统中的使用也越来越广泛。此类技术广泛的应用于柔性输电领域，并且在未来数字化变电站的光纤传输中也会得到广泛的应用。对于亚毫米波段(300GHz～30000GHz)连续波的频率测量早已有一些方法，即是用超导交流约瑟夫森效应可以直接测量频率。这种方法具有频带宽、灵敏度高河线性度好等优点，但是，对于其他波段的脉冲不采取其他特殊方法直接用超导交流约瑟夫森效应是很难测到频率的，所以，面对其他波段的脉冲信号的测量至今还未找到一种有效的方法。 
另外，随着调制信号的广泛应用，调制频率升高，市场上急需一种可对脉冲调制捷变频信号的频率进行测量和分析的手段。 
发明内容
本发明的目的在于：提供一种利用脉冲宽带放大和解调电路实现3GHz脉冲测频方法，解决现有脉冲测频过程中存在的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。 
本发明目的是通过下述技术方案实现的：一种利用脉冲宽带放大和解调电路实现3GHz脉冲测频方法，包括定向耦合器、宽带放大器、预定标器、检波器、开关控制及门控单元和输出整形电平转换单元，其测频方法包括如下步骤： 
将脉冲信号输入定向耦合器，改善输入口的驻波比； 
从定向耦合器输出的信号一路通过宽带放大器放大后与预定标器的输入端相连； 
从定向耦合器输出的另一路信号通过检波器输入开关控制及门控单元； 
开关控制及门控单元一路进行门控信号输出，另一路输入预定标器； 
预定标器根据载波频率将信号进行分频处理； 
经预定标器分频后的载波信号直接送给FPGA内的计数器，对每个脉内的脉冲进行计数，同时对前级来的信号解调，检出调制包络作为门控信号，测量每个调制脉宽，计算出每个脉冲内的载波频率。 
作为一种优选方案，预定标器的两路分频为4分频和16分频，当被测载波信号频率低于1GHz时，预定标器选择4分频模式，将载波频率降到250MHz以下；当被测载波频率高于1GHz时，预定标器选择16分频模式，将载波频率降到200MHz以下。 
作为一种进一步优选方案，检波器和开关控制及门控单元的电路控制预定标器在无信号输入时的自激现象，并检出调制脉冲包络。 
作为一种优选方案，该测频方法的信号调理电路为，定向耦合器的一输出端通过宽带放大器与预定标器的输入端相连，定向耦合器的另一输出端与检波器的输入端相连，检波器的输出端与开关控制及门控单元的输入端相连，开关控制及门控单元的输出端一路进行门控信号输出，另一路与预定标器的输入端相连，预定标器的输出端与输出整形电平转换单元的输入端相连。 
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：脉冲信号经放大器放大后分为两路，当载波频率低于1GHz时，预分频器将高频脉冲信号进行4分频，变换为小于250MHz的可测量信号；当载波频率超过1GHz时，预分频器将高频脉冲信号进行16分频，变换为小于200MHz的可测量信号；这样可以由FPGA内部计数器对每个脉内的脉冲进行计数；同时对前级来的信号解调，检出调制包络作为门控信号，测量每个调制脉宽，计算出每个脉冲内的载波频率，整个测试过程简单、灵敏度高，使用起来非常方便、准确。 
附图说明
图1是本发明脉冲调制通道信号调理电路的示意图。 
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。 
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相 互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。 
实施例1 
一种利用脉冲宽带放大和解调电路实现3GHz脉冲测频方法，包括定向耦合器、宽带放大器、预定标器、检波器、开关控制及门控单元和输出整形电平转换单元，其测频方法包括如下步骤： 
将脉冲信号输入定向耦合器，改善输入口的驻波比； 
从定向耦合器输出的信号一路通过宽带放大器放大后与预定标器的输入端相连； 
从定向耦合器输出的另一路信号通过检波器输入开关控制及门控单元； 
开关控制及门控单元一路进行门控信号输出，另一路输入预定标器； 
预定标器根据载波频率将信号进行分频处理，预定标器的两路分频为4分频和16分频，当被测载波信号频率低于1GHz时，预定标器选择4分频模式，将载波频率降到250MHz以下；当被测载波频率高于1GHz时，预定标器选择16分频模式，将载波频率降到200MHz以下； 
检波器和开关控制及门控单元的电路控制预定标器在无信号输入时的自激现象，并检出调制脉冲包络； 
经预定标器分频后的载波信号直接送给FPGA内的计数器，对每个脉内的脉冲进行计数，同时对前级来的信号解调，检出调制包络作为门控信号，测量每个调制脉宽，计算出每个脉冲内的载波频率。 
如图1所示，该测频方法的信号调理电路为，定向耦合器的一输出端通过宽带放大器与预定标器的输入端相连，定向耦合器的另一输出端与检波器的输入端相连，检波器的输出端与开关控制及门控单元的输入端相连，开关控制及门控单元的输出端一路进行门控信号输出，另一路与预定标器的输入端相连，预定标器的输出端与输出整形电平转换单元的输入端相连。 
用定向耦合器来改善输入口的驻波比，用检波器和开关控制电路来控制预定标器在无信号输入时的自激现象，并检出调制脉冲包络，宽带放大器提高测量的灵敏度。 
以100MHz～3GHz脉冲宽带放大电路为例，采用100MHz的时钟频率， 相差内插两个钟后的脉宽≤30ns，采用100MSPS的ADC，转换时间、存储时间≤100ns，这样，前后沿的内插、ADC的总时间小于300ns，用此速度，可实现1MHz的采样频率，对于重复频率低于1MHz的捷变频脉冲调制信号，在测量期间内可以实现准实时测量。 
因此，脉冲信号经放大器放大后分为两路，当载波频率低于1GHz时，预分频器将高频脉冲信号进行4分频，变换为小于250MHz的可测量信号；当载波频率超过1GHz时，预分频器将高频脉冲信号进行16分频，变换为小于200MHz的可测量信号；这样可以由FPGA内部计数器对每个脉内的脉冲进行计数；同时对前级来的信号解调，检出调制包络作为门控信号，测量每个调制脉宽，计算出每个脉冲内的载波频率，整个测试过程简单、灵敏度高，使用起来非常方便、准确。 
以上对本发明进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本发明的工艺流程以及结构进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求规定的构思和范围。 

Claims (4)

1.一种利用脉冲宽带放大和解调电路实现3GHz脉冲测频方法，其特征在于：包括定向耦合器、宽带放大器、预定标器、检波器、开关控制及门控单元和输出整形电平转换单元，其测频方法包括如下步骤：
将脉冲信号输入定向耦合器，改善输入口的驻波比；
从定向耦合器输出的信号一路通过宽带放大器放大后与预定标器的输入端相连；
从定向耦合器输出的另一路信号通过检波器输入开关控制及门控单元；
开关控制及门控单元一路进行门控信号输出，另一路输入预定标器；
预定标器根据载波频率将信号进行分频处理；
经预定标器分频后的载波信号直接送给FPGA内的计数器，对每个脉内的脉冲进行计数，同时对前级来的信号解调，检出调制包络作为门控信号，测量每个调制脉宽，计算出每个脉冲内的载波频率。
2.如权利要求1所述的利用脉冲宽带放大和解调电路实现3GHz脉冲测频方法，其特征在于：预定标器的两路分频为4分频和16分频，当被测载波信号频率低于1GHz时，预定标器选择4分频模式，将载波频率降到250MHz以下；当被测载波频率高于1GHz时，预定标器选择16分频模式，将载波频率降到200MHz以下。
3.如权利要求1所述的利用脉冲宽带放大和解调电路实现3GHz脉冲测频方法，其特征在于：检波器和开关控制及门控单元的电路控制预定标器在无信号输入时的自激现象，并检出调制脉冲包络。
4.如权利要求1所述的利用脉冲宽带放大和解调电路实现3GHz脉冲测频方法，其特征在于：该测频方法的信号调理电路为，定向耦合器的一输出端通过宽带放大器与预定标器的输入端相连，定向耦合器的另一输出端与检波器的输入端相连，检波器的输出端与开关控制及门控单元的输入端相连，开关控制及门控单元的输出端一路进行门控信号输出，另一路与预定标器的输入端相连，预定标器的输出端与输出整形电平转换单元的输入端相连。
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