CN103618521B - 一种用于动态x参数的射频二值脉冲产生方法 - Google Patents

Abstract

一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生装置及方法，涉及动态X参数行为模型的输入激励信号产生技术。解决了现有动态X参数的脉冲信号源产生方法中的激励信号源获取困难，脉冲信号源产生装置的结构复杂，进而导致动态X参数的脉冲信号源产生困难和信号稳定性差的问题。非线性矢量网络分析仪内部的射频模块产生截止态关断的单频射频脉冲并将该单频射频脉冲发射至信号合路器，矢量信号发生器产生单频射频载波脉冲，并将该单频射频载波脉冲发射至信号合路器，信号合路器将单频射频脉冲和单频射频载波脉冲进行同相叠加，产生射频二值脉冲。本发明适用于产生动态X参数行为模型的输入激励信号。

Description

一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生方法

技术领域

本发明涉及动态X参数行为模型的输入激励信号产生技术。

背景技术

X参数，也称多谐波失真(PHD)行为模型，是于2006年才提出的一种新型射频微波器件参数化行为模型理论。从数学角度来看，X参数是射频微波器件在大信号条件下S参数的严谨扩展集。区别于传统S参数只适用于单频点、小信号以及线性化系统的特点，X参数的主要特点在于精确表征、描述以及仿真器件在真实的大信号工作环境的非线性行为响应和输出特性。而对于工作在非线性区域内的功率放大器，特别是激励信号为WiMax、CDMA这类高峰均值比信号时，功率放大器不仅表现出强烈的非线性，并伴随产生各种互调以及谐波失真，其本身的工作状态也会随输入信号的改变而发生相应改变。譬如时变工作条件下诱发产生的动态自热效应、偏置电路感生调制(induced-modulation)以及动态陷阱效应等，使得功率放大器的瞬时响应输出不仅取决于当前时刻的瞬时输入，还与过去所有时刻的输入信号强度有关，即器件的瞬时响应输出表现出明显的长期记忆效应，此时静态X参数便不能精确表征器件的性能。基于这种状况，很多研究学者提出了长期记忆效应的表征方法，其中动态X参数模型是目前已被证明最为成熟的理论。

$B\left(t\right)=\{F_{CW}\left(\right|A\left(t\right)\left|\right)+{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}G\left(\right|A\left(t\right)|,|A\left(t-u\right)|,u)du\}\·P$

上式为动态X参数行为模型的完整数学表达式，其中A(t)，B(t)分别代表输入输出信号的包络域信息，P＝exp(jArg(A11))表示相位旋转因子，FCW(.)代表了器件的稳态输出，G(x,y,u)代表了由于长期记忆效应引入的记忆核函数，其参数的物理意义分别为：x代表了当前时刻输入信号的绝对幅度，y代表了过去时刻输入信号的绝对幅度，而u则表示两者的时间间隔。从上述行为模型可以清楚的发现，记忆核函数描述了过去所有时刻对当前瞬时输出的影响，故动态X参数的核心问题在于记忆核函数的提取。众所周知行为模型摒弃了对器件内部具体电路的认知和分析，而是利用有效性已被验证的理论以及合理的假设来进行建模，再通过相应的测量手段获取真实工作条件下器件的激励和完整响应，因此理想的激励信号是提取器件动态X参数行为模型的关键要素和必不可少条件。

结合动态X参数行为模型适用背景和理论推导过程，在模型参数提取实验中对输入激励信号提出了以下特别要求：a)激励信号稳态单独工作时应为窄带信号，最好为纯净的单频信号；b)激励信号绝对幅度值在理想情况下仅包含两种电平值；c)激励信号作为单独输入时，其幅度需保持恒定不变，或者较小的抖动，这主要是为了保证动态X参数行为模型线性化过程中精确度；d)两个幅度之间的转换时间应维持在ns甚至ps级别；e)激励信号电平的两种状态可独立、精确线性控制。因此对于射频微波器件的动态X参数行为建模理论而言，造成其难以广泛推广的主要原因在于参数提取过程所需的激励信号源难以获得。虽然目前商业射频微波仪器已具备一些雏形，比如射频脉冲信号，但仍难以满足实际工程应用所面临的巨大需求，因此本发明将致力于提出一种实现方便、性能优异且能减少试验次数提高测量效率的脉冲信号源的产生方法。

发明内容

本发明为了解决现有动态X参数的脉冲信号源产生方法中的激励信号源获取困难，脉冲信号源产生装置的结构复杂，进而导致动态X参数的脉冲信号源产生困难和信号稳定性差的问题，提出了一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生方法。

一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生装置，其特征在于，所述装置包括非线性矢量网络分析仪、矢量信号发生器和信号合路器，

非线性矢量网络分析仪包括射频模块，所述射频模块产生截止态关断的单频射频脉冲，

射频模块的单频射频脉冲信号输出端与信号合路器的单频射频脉冲信号输入端连接，

矢量信号发生器产生单频射频载波脉冲，所述单频射频载波脉冲的频率与射频模块产生的单频射频脉冲的频率相同，

矢量信号发生器的单频射频载波脉冲信号输出端与信号合路器的单频射频载波脉冲信号输入端连接。

所述一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生装置还包括定向耦合器，信号合路器的射频二值脉冲信号输出端与定向耦合器的射频二值脉冲信号输入端连接，定向耦合器的第一射频二值脉冲信号输出端与非线性矢量网络分析仪的射频二值脉冲信号输入端连接。

一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生方法，它包括以下步骤：

步骤一、将非线性矢量网络分析仪的工作状态设置为在包络脉冲测试域环境下的工作状态；

步骤二、采用非线性矢量网络分析仪内部的射频模块产生截止态关断的单频射频脉冲，并将该单频射频脉冲发射至信号合路器；

步骤三、采用矢量信号发生器产生单频射频载波脉冲，所述单频射频载波脉冲的频率与步骤二中射频模块产生的单频射频脉冲的频率相同，并将该单频射频载波脉冲发射至信号合路器；

步骤四、采用信号合路器将单频射频脉冲和单频射频载波脉冲进行同相叠加，产生射频二值脉冲。

有益效果：本发明所述脉冲产生装置，通过非线性矢量网络分析仪和矢量信号发生器发射出单频射频脉冲和单频射频载波脉冲，将单频射频脉冲和单频射频载波脉冲经过信号合路器即可生成射频二值脉冲，克服了脉冲信号源产生装置结构复杂和激励信号获取困难的问题，同时，单频射频脉冲持续周期可以通过非线性矢量网络分析仪面板直接控制，从而使信号的稳定性提高了10％以上。

附图说明

图1为一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生装置的结构示意图；图2为在三种不同幅度的单频射频脉冲和单频射频载波脉冲组合下的射频二值脉冲包络域信息波形图；图3为被测器件5输出信号的基波瞬时输出包络域信息波形图；图4为被测器件5输出信号的二次谐波瞬时输出包络域信息波形图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生装置包括非线性矢量网络分析仪1、矢量信号发生器3和信号合路器2，

非线性矢量网络分析仪1包括射频模块，所述射频模块产生截止态关断的单频射频脉冲，

射频模块的单频射频脉冲信号输出端与信号合路器2的单频射频脉冲信号输入端连接，

矢量信号发生器3产生单频射频载波脉冲，所述单频射频载波脉冲的频率与射频模块产生的单频射频脉冲的频率相同，

具体实施方式二、结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生装置的区别在于，它还包括定向耦合器4，信号合路器2的射频二值脉冲信号输出端与定向耦合器4的射频二值脉冲信号输入端连接。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生装置的区别在于，所述非线性矢量网络分析仪1采用型号为N5242A PNA-X的微波网络分析仪。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生装置的区别在于，所述矢量信号发生器3采用型号为E4438C的矢量信号发生器。

具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生装置在于，所述信号合路器2采用型号为11667B的信号合路器。

具体实施方式六、本具体实施方式所述的一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生方法，它包括以下步骤：

步骤一、将非线性矢量网络分析仪的工作状态设置为在包络脉冲测试域环境下的工作状态；

步骤二、采用非线性矢量网络分析仪内部的射频模块产生截止态关断的单频射频脉冲，并将该单频射频脉冲发射至信号合路器；

步骤三、采用矢量信号发生器产生单频射频载波脉冲，所述单频射频载波脉冲的频率与步骤二中射频模块产生的单频射频脉冲的频率相同，并将该单频射频载波脉冲发射至信号合路器；

步骤四、采用信号合路器将单频射频脉冲和单频射频载波脉冲进行同相叠加，产生射频二值脉冲。

本申请中，信号合路器2将单频射频脉冲和单频射频载波脉冲进行同相叠加，产生的射频二值脉冲的时域幅值变化范围为0-0.2V，扫动间隔为0.02V，脉冲周期为100μs，占空比为50％，采样间隔为1μs；将单频射频脉冲的幅值设为A，将单频射频载波脉冲的幅值设为B，则当射频二值脉冲处于高电平时，射频二值脉冲的绝对幅度值为A+B，当射频二值脉冲处于截止关断状态时，射频二值脉冲的绝对幅度值为A；图2为在三种不同幅度的单频射频脉冲和单频射频载波脉冲组合下的射频二值脉冲包络域信息，从图中可以看出，尽管三种组合的幅度不同，但是最后产生的射频二值脉冲的曲线形状是相同的，由此可以看出本发明所述的装置和方法所产生的射频二值脉冲是非常稳定的。

为了提取动态X参数行为模型，可以加入被测器件5以实现该目的，定向耦合器4的第二射频二值脉冲信号输出端与被测器件5的射频二值脉冲信号输入端连接，被测器件5的激励信号输出端与非线性矢量网络分析仪1的激励信号输入端连接，非线性矢量网络分析仪1通过对被测器件的输出信号进行分析获得被测器件5输出信号的基波瞬时输出包络域信息和二次谐波瞬时输出包络域信息，如图3和图4所示，从而为动态X参数模型的计算提供准确的数据；被测器件5可以采用型号为ZFL_11AD+的功率放大器，根据功率放大器的用户手册，被测器件5的最大增益值为13dB，输入1dB功率压缩点为-8dBm，其对应归一化时域幅度值为0.12V。

Claims (1)

1.一种用于动态X参数的射频二值脉冲产生方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一、将非线性矢量网络分析仪的工作状态设置为在包络脉冲测试域环境下的工作状态；

步骤二、非线性矢量网络分析仪通过对被测器件的输出信号进行分析获得被测器件输出信号的基波瞬时输出包络域信息和二次谐波瞬时输出包络域信息，被测器件为功率放大器；

步骤三、采用非线性矢量网络分析仪内部的射频模块产生截止态关断的单频射频脉冲，并将该单频射频脉冲发射至信号合路器；

步骤四、采用矢量信号发生器产生单频射频载波脉冲，所述单频射频载波脉冲的频率与步骤三中射频模块产生的单频射频脉冲的频率相同，并将该单频射频载波脉冲发射至信号合路器；

步骤五、采用信号合路器将单频射频脉冲和单频射频载波脉冲进行同相叠加，产生射频二值脉冲。