CN104393857A - 一种微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统，其中，大功率信号经过定向耦合器后输出，耦合器耦合输出的射频信号经过功分器分为两路，一路进入检波器1，另一路经过衰减器衰减后进入检波器2，二选一开关选择其中一个检波器的输出电压进入对数放大器，指数放大器输出电流控制调制器1、调制器2来对射频信号功率进行调节，最终将射频输出信号的功率锁定在由参考电平确定的功率值上。采用上述方案，能够应用在最大功率大于1W的微波信号发生器中，保持大功率信号具有较高的功率准确度，而且稳幅控制动态范围还大于普通ALC系统。
Description
技术领域
本发明属于测试技术领域，尤其涉及的是一种微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统。
背景技术
随着现代雷达和无线电通信技术等的发展，各种电子设备对系统测试不断提出更高的要求，尤其是电子测量仪器的功率特性，准确度和动态范围的要求都越来越高。自动电平控制(ALC)系统是微波信号发生器中实现功率准确度、功率平坦度、功率分辨率以及幅度调制指标的关键。ALC系统的性能直接决定了信号发生器功率特性指标的高低。
目前高性能信号发生器中的ALC系统如图1所示，检波器115将定向耦合器113耦合出来的射频信号110进行检波，输出的直流检波信号经过对数放大器116、积分保持118、指数放大120等处理后，控制调制器111，形成负反馈的环路，将射频信号110的功率锁定在参考电平119确定的高精度功率上。
该ALC系统具有很高的功率分辨率和功率准确度，稳幅功率范围60dB，能够满足目前大部分信号发生器的功率特性需要。
采用上述ALC系统的信号发生器，稳幅功率范围为-30dBm～+30dBm，可以满足普通输出功率的信号发生器的需要，前提条件是能够将信号功率通过检波对数放大处理后形成与ALC系统中参考电平的线性对应关系。但是，目前大功率微波信号发生器的功率达到1W(+30dBm)时，该ALC系统中一个耦合器和一个检波器的常规功率采样方法无法满足功率与电压线性对应的对数变换要求，因为在大功率下，检波器的检波电压会呈现对数放大电路无法转换的更强非线性特性，会导致功率准确度变差。针对这一问题，首先提出一种方法是通过减小定向耦合器的耦合度来减小耦合信号的功率，使检波器工作在线性区，但是这样会降低了检波器的检波灵敏度，假设整个ALC系统的动态范围不变，稳幅功率的下限会增大，稳幅范围变为-10dBm～+30dBm。在实际应用中发现，虽然保证了检波器工作在线性区，微波信号发生器输出功率在+25dBm以上时准确度依然非常差。经过分析原因，发现是由于调制器后的信号增益变大且高低功率时增益变化太大，调制器线性调制范围一定的情况下，ALC系统稳幅范围进一步减小。所以该ALC系统不适用于大功率微波信号发生器。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统。
本发明的技术方案如下：
一种微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统，其中，由调制器1、放大器1、调制器2、放大器2、定向耦合器、功分器、衰减器、检波器1、检波器2、二选一开关、对数放大器、参考电平、延迟电路、积分保持电路和指数放大器组成；射频信号经过两级放大器放大后成为大功率信号，其中放大器1为驱动放大器，将射频信号初步放大，放大器2为大功率放大器，进一步提高信号功率；大功率信号经过定向耦合器后输出，耦合器耦合输出的射频信号经过功分器分为两路，一路进入检波器1，另一路经过衰减器衰减后进入检波器2，二选一开关选择其中一个检波器的输出电压进入对数放大器，对数放大器输出电压与经过延迟电路同步后的参考电平比较后的误差电压进入积分保持电路，积分保持电路输出的电压对参考电平进行修正后进入指数放大器，指数放大器输出电流控制调制器1、调制器2来对射频信号功率进行调节，最终将射频输出信号的功率锁定在由参考电平确定的功率值上。
所述的微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统，其中，当射频信号功率大于+10dBm时，二选一开关使检波器2输出的检波电压进入对数放大器；当射频信号小于+10dBm时，二选一开关使检波器1输出的检波电压进入对数放大器；指数放大器输出电流信号同时控制调制器1和调制器2的衰减量；放大器1为驱动放大器，将射频信号初步放大到能够驱动放大器2的功率电平，放大器2为大功率放大器，将射频信号的功率进一步提高。
所述的微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统，其中，所述调制器1与所述放大器1相连接；所述调制器2与所述放大器2相连接；所述调制器1和所述调制器2，用于控制调制范围。采用上述方案，能够应用在最大功率大于1W的微波信号发生器中，保持大功率信号具有较高的功率准确度，而且稳幅控制动态范围还大于普通ALC系统。
附图说明
图1为现有技术中信号发生器中的ALC系统。
图2为本发明用于大功率微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
如图2所示，本发提供一种用于大功率微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统，包括射频输入210、调制器1为211、放大器1为212、调制器2为213、放大器2为214、定向耦合器215、射频输出216、功分器219、衰减器217、检波器1为220、检波器2为218、二选一开关221、对数放大器222、参考电平225、延迟电路223、积分保持电路224和指数放大器226组成；当射频信号功率较大，如大于+10dBm时，二选一开关221使检波器2为218输出的检波电压进入对数放大器222；当射频信号功率较小，如小于+10dBm时，二选一开关221使检波器1为220输出的检波电压进入对数放大器222。指数放大器222输出电流信号同时调制器1为211和调制器2为212的衰减量；放大器1为212为驱动放大器，将射频信号功率初步放大到能够驱动放大器2为214的功率电平值，放大器1为212为大功率放大器，将射频信号的功率进一步放大。
如图2所示，为用于大功率微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统方案框图，由射频输入210、调制器1为211、放大器1为212、调制器2为213、放大器2为214、定向耦合器215、射频输出216、功分器219、衰减器217、检波器1为220、检波器2为218、二选一开关221、对数放大器222、参考电平225、延迟电路223、积分保持电路224和指数放大器226组成。基本原理是利用双检波器分别对大功率和小功率微波信号的耦合信号进行检波，既通过检波器工作在线性区保证了大功率微波信号的功率准确度，又保证了大的稳幅动态范围。大功率微波信号发生器中需要多级放大器来提高信号功率，本发明通过在放大器中间增加调制器来提高了调制器的调制范围，对提高系统的动态范围是非常重要的。该ALC系统的工作原理如下。
射频信号经过两级放大器放大后成为大功率信号，其中放大器1为驱动放大器，将射频信号初步放大，放大器2为大功率放大器，进一步提高信号功率。大功率信号经过定向耦合器后输出，耦合器耦合输出的射频信号经过功分器分为两路，一路进入检波器1，另一路经过衰减器衰减后进入检波器2，二选一开关选择一个检波器的输出电压进入对数放大器，对数放大器输出电压与经过延迟电路同步后的参考电平比较后的误差电压进入积分保持电路，积分保持电路输出的电压对参考电平进行修正后进入指数放大器，指数放大器输出电流控制两个调制器来对射频信号功率进行调节，最终将射频输出信号的功率锁定在由参考电平确定的功率值上。
该ALC系统将动态范围分成两段，当射频功率大于+10dBm时，二选一开关选择检波器2输出的检波电压，由于进入检波器2的耦合信号是经过衰减器衰减的，功率比较小，可以使检波器2工作在线性区；当射频功率小于+10dBm时，二选一开关选择检波器1输出的检波电压，进入检波器1的耦合信号没有经过衰减器衰减，功率比进入检波器2的大，因为这时射频信号功率小，这样保证了检波器1的检波灵敏度，从而实现全动态功率稳幅范围内的小信号检波。
在大功率微波信号发生器中，放大器的增益非常高，射频信号会有一定压缩，如果使用一个调制器，由于很难实现大范围的线性调制，稳幅动态范围小，本发明使用两个调制器分别在两级放大器前进行调制，实现了大范围的线性调制。
该ALC系统可以实现-25m～+35dBm的动态范围的射频信号稳幅控制，功率准确度指标控制在±1dB之内。
采用上述方案，能够应用在最大功率大于1W的微波信号发生器中，保持大功率信号具有较高的功率准确度，而且稳幅控制动态范围还大于普通ALC系统。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统，其特征在于，由调制器1、放大器1、调制器2、放大器2、定向耦合器、功分器、衰减器、检波器1、检波器2、二选一开关、对数放大器、参考电平、延迟电路、积分保持电路和指数放大器组成；射频信号经过两级放大器放大后成为大功率信号，其中放大器1为驱动放大器，将射频信号初步放大，放大器2为大功率放大器，进一步提高信号功率；大功率信号经过定向耦合器后输出，耦合器耦合输出的射频信号经过功分器分为两路，一路进入检波器1，另一路经过衰减器衰减后进入检波器2，二选一开关选择其中一个检波器的输出电压进入对数放大器，对数放大器输出电压与经过延迟电路同步后的参考电平比较后的误差电压进入积分保持电路，积分保持电路输出的电压对参考电平进行修正后进入指数放大器，指数放大器输出电流控制调制器1、调制器2来对射频信号功率进行调节，最终将射频输出信号的功率锁定在由参考电平确定的功率值上。
2.如权利要求1所述的微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统，其特征在于，当射频信号功率大于+10dBm时，二选一开关使检波器2输出的检波电压进入对数放大器；当射频信号小于+10dBm时，二选一开关使检波器1输出的检波电压进入对数放大器；指数放大器输出电流信号同时控制调制器1和调制器2的衰减量；放大器1为驱动放大器，将射频信号初步放大到能够驱动放大器2的功率电平，放大器2为大功率放大器，将射频信号的功率进一步提高。
3.如权利要求1所述的微波信号发生器的大动态范围自动电平控制系统，其特征在于，所述调制器1与所述放大器1相连接；所述调制器2与所述放大器2相连接；所述调制器1和所述调制器2，用于控制调制范围。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150304 |