CN103618578A - 一种基于数控衰减的射频信号功率捷变方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于数控衰减的射频信号功率捷变方法，其包括：步骤1，利用非CPU参与的捷变序列生成电路产生捷变数据流，根据捷变频信号发生器中的捷变序列定义，将所述捷变数据流翻译成携带功率捷变信息的数字量，并通过捷变数据流发送电路发送至捷变指令译码电路；步骤2，利用所述捷变指令译码电路将所述携带功率捷变信息的数字量翻译成数控衰减器的控制位，并发送至数控衰减器电路；步骤3利用所述数控衰减器电路通过数据更新速率进行射频信号的功率捷变输出；步骤4，利用反馈补偿电路的功率检测设备和相应的补偿算法进行捷变数据校准，所述功率检测设备检测的功率误差补偿数据在电路静态时获得，在捷变状态时实时叠加在反馈补偿电路中。

Description

一种基于数控衰减的射频信号功率捷变方法

技术领域

本发明属测试技术领域，尤其涉及一种基于数控衰减的射频信号功率捷变方法。

背景技术

随着世界范围内军事电子技术的发展，特别是新体制武器装备的发展与应用，对现代信号源的信号特性提出了更高的要求。以军事通信为例，早期系统多工作于定频状态，之后为避免敌方的侦察和干扰，会在规定的时间间隔内更换工作频率，由此促生了跳频通信和捷变频通信。本文所研究的射频信号功率捷变控制方法，是为了满足捷变频装备测试时，需要模拟探测距离不同，或探测对象不同条件下的反射信号，其功率会出现强弱不同的差异特性，也就说不但需要模拟频率捷变特性，还需要模拟功率捷变的特性，目前装备发展阶段对功率捷变的要求为捷变时间小于200ns。

目前射频信号发生器中功率控制方法普遍为自动电平控制(ALC)系统，其实现框图如图1所示。

该ALC系统主要由功率参考发生电路、检波电路、误差求和电路、功率调制器组成，功率参考由CPU发送数据产生，检波电路完成射频通道中信号功率大小信息的提取，通过与参考对比得到当前功率与预期值偏差，之后通过功率调制器实现功率的控制输出。

这种控制系统适应了射频信号发生器的功率控制要求，为其提供了稳定、精确的功率控制方法，已被广泛应用于各种通用信号发生类的功率控制系统中。在上述图1所示的ALC系统中，控制电平信号由CPU到达功率发生模块的时间和功率发生模块被控后的响应速度共同决定了功率建立时间。通过分析CPU及接口响应时间、信号检波时间、误差求和及驱动响应时间等几个关键时间节点之后，可以知道在这种控制方式下，整个ALC系统的响应时间为几十微秒级。

在当前跳频源设计中，为了提高功率控制速度，会采用ALC系统开环方式，即便是这种情况下，从CPU产生控制指令到输出电平发生变化，时间一般会在几微秒到几十微秒，无法满足捷变频信号发生器中射频信号功率捷变控制200ns要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于数控衰减的射频信号功率捷变方法，利用数控衰减器实现射频信号的功率捷变，满足射频信号功率高速且准确的变化要求，具有功率变化迅速、控制简单、电路容易实现等特点，主要用于射频捷变信号发生时的功率控制，其实现了捷变频信号发生器中功率的高速控制、高速响应及射频信号捷变输出，替代了耗时较长的传统功率控制方式，实现射频信号的功率捷变功能。

本发明的基于数控衰减的射频信号功率捷变方法包括：

步骤1，利用非CPU参与的捷变序列生成电路产生捷变数据流，根据捷变频信号发生器中的捷变序列定义，将所述捷变数据流翻译成携带功率捷变信息的数字量，并通过捷变数据流发送电路发送至捷变指令译码电路；

步骤2，利用所述捷变指令译码电路将所述携带功率捷变信息的数字量翻译成数控衰减器的控制位，并发送至数控衰减器电路；

步骤3利用所述数控衰减器电路通过数据更新速率进行射频信号的功率捷变输出；

步骤4，利用反馈补偿电路的功率检测设备和相应的补偿算法进行捷变数据校准，所述功率检测设备检测的功率误差补偿数据在电路静态时获得，在捷变状态时实时叠加在反馈补偿电路中；

所述数控衰减器的控制位有6位，分别对应衰减器的0.5dB、1dB、2dB、4dB、8dB、16dB，实现最大31.5dB，最小0dB的衰减量。

本发明的有益效果在于：

本发明的基于数控衰减的射频信号功率捷变方法相对于以往的功率控制方法，加快了功率建立时间，利用高速捷变数据流控制数控衰减器的方式，实现射频信号的功率捷变输出，满足捷变频信号发生器中对于信号高速切换、迅速稳定的捷变要求。

附图说明

图1是现有技术中的ALC控制示意图；

图2是本发明的射频信号功率捷变示意图。

具体实施方式

图2是本发明的射频信号功率捷变示意图。如图2所示，本发明的基于数控衰减的射频信号功率捷变方法包括：

步骤1，利用非CPU参与的捷变序列生成电路产生捷变数据流，根据捷变频信号发生器中的捷变序列定义，将所述捷变数据流翻译成携带功率捷变信息的数字量，并通过捷变数据流发送电路发送至捷变指令译码电路；

步骤2，利用所述捷变指令译码电路将所述携带功率捷变信息的数字量翻译成数控衰减器的控制位，并发送至数控衰减器电路；

步骤3利用所述数控衰减器电路通过数据更新速率进行射频信号的功率捷变输出；

步骤4，利用反馈补偿电路的功率检测设备和相应的补偿算法进行捷变数据校准，所述功率检测设备检测的功率误差补偿数据在电路静态时获得，在捷变状态时实时叠加在反馈补偿电路中。

该方法所述电路由捷变数据流发送电路、捷变指令译码电路、数控衰减器电路以及反馈补偿电路组成。利用数字数据发生电路产生的数据流，控制响应速度快的数控衰减器电路，将信号通路中预先产生的稳定大功率进行衰减捷变，使得射频信号可以在设定功率范围内，实现<200ns的功率捷变功能。

基于此方法的关键技术点主要有：数据流捷变发送和数控衰减器实现的功率衰减捷变。数控衰减器的响应速度快，在控制数据变化足够快的条件下，衰减器完全能够以<200ns的响应速度来实现对所通过功率的控制，实现功率的衰减式捷变。功率控制数据不再通过CPU控制，而是由序列发生电路中的数据产生电路发送，解决由于控制速度不迅速所带来的捷变时间不满足要求的问题。通过数控衰减器的射频信号，其功率必须是射频调理通路已经生成且满足整机最大功率指标要求的。保证捷变功率准确度的功率误差补偿数据是在静态时获得，在功率捷变状态时，实时叠加在功率控制电路中。

通路中产生足够大，并且相对稳定的功率，利用高速数据流来控制数控衰减器捷变衰减的方式，来实现射频信号的功率捷变。捷变功率的准确度是靠功率监测设备和相应的补偿算法来保证，功率误差补偿数据是在静态时获得，在功率捷变状态时，实时叠加在功率控制电路中。

控制功率捷变的高速捷变数据流来自于非CPU参与的捷变序列生成电路，根据捷变频信号发生器中捷变序列定义，通过软件算法翻译成携带功率捷变信息的数字量，以100MHz时钟来驱动数据流发送电路，实现最快10ns的数据更新速率来控制数控衰减器。高速捷变数据流在到达数控衰减器时，再由指令译码电路翻译成数控衰减器的控制位，控制实现在当前功率基准上的所需功率衰减捷变，完成射频信号的功率捷变输出。

表1数控衰减器控制位与捷变衰减对应真值表

数控衰减器选用Hittite Microwave公司的GsAs系列衰减器，此系列衰减器控制简单方便，响应时间非常快，最大衰减量下的响应时间<80ns，能实现了0.5dB的衰减精度。在具体电路中，设计6位控制位，分别对应衰减器的0.5dB、1dB、2dB、4dB、8dB、16dB，实现最大31.5dB，最小0dB的衰减量，具体真值对应关系如表1所示：

0dB衰减量意味着数控衰减器无衰减发生，将信号直通送出，数控衰减器的所有控制为低电平，最大31.5dB衰减量意味着数控衰减器所有衰减档全部有效，信号以31.5dB的捷变衰减量输出，所有控制为高电平，如果实现信号10.5dB捷变衰减，其真值表如表2所示：

表210.5dB捷变衰减对应真值表

综合考虑信号通路中衰减器的响应时间及各种延时，整个设计实现的功率捷变时间可以满足<200ns指标要求。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于数控衰减的射频信号功率捷变方法，其特征在于，包括：

步骤1，利用非CPU参与的捷变序列生成电路产生捷变数据流，根据捷变频信号发生器中的捷变序列定义，将所述捷变数据流翻译成携带功率捷变信息的数字量，并通过捷变数据流发送电路发送至捷变指令译码电路；

步骤2，利用所述捷变指令译码电路将所述携带功率捷变信息的数字量翻译成数控衰减器的控制位，并发送至数控衰减器电路；

步骤3利用所述数控衰减器电路通过数据更新速率进行射频信号的功率捷变输出；

步骤4，利用反馈补偿电路的功率检测设备和相应的补偿算法进行捷变数据校准，所述功率检测设备检测的功率误差补偿数据在电路静态时获得，在捷变状态时实时叠加在反馈补偿电路中；

所述数控衰减器的控制位有6位，分别对应衰减器的0.5dB、1dB、2dB、4dB、8dB、16dB，实现最大31.5dB，最小0dB的衰减量。

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