CN104503533B - 一种基于信号发生器的功率线性自动校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于信号发生器的功率线性自动校准方法，包括：在信号发生器中设置一组功率参数，当ALC环路工作在闭环状态时，寻找不同的测试功率点对应DAC数值的关系，利用外接的功率计实时的对当前频率点的功率进行校准，使得功率线性指标能自动调试到最佳状态。本发明可降低生产人员的调试成本，提高校准效率，降低仪器工程化的实施成本；当仪器在用户现场需要进行功率线性校准时，由于该自动校准是一键式校准，用户只需简单培训即可熟练校准，不需要厂家派出人员到现场调试，可以有效降低仪器维修成本；该方法校准的实时准确性得到提高，因为校准过程是自动进行，因此当环境发生变化，可以方便地通过重新校准使准确性得到提高。

Description

一种基于信号发生器的功率线性自动校准方法

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种基于信号发生器的功率线性自动校准方法。

背景技术

在信号发生过程中，为准确控制输出信号的功率，通常采用自动电平控制(Automatic Level Control，以下简称ALC)系统，ALC系统是现代微波信号发生器中使用的负反馈系统，是实现信号发生器的功率准确度、功率平坦度、功率分辨率的关键。然而由于ALC电路中的检波器的检波电压与功率的非线性对应关系，使得功率输出的非线性控制特性较明显，为使仪器能够在其动态范围内线性控制，必须得到反馈检波电压与功率参考的归一化线性关系，因此需要调试人员不停地反复调节、寻找对数放大电路中合适的对数放大拐点以及检波偏置点，这样一个繁琐的过程从仪器工程化及减少生产成本的角度来看都是有很大影响的。

目前在信号发生器中广泛采用的ALC系统是利用反馈控制的闭环功率控制系统，如图1所示，该系统通过将输出功率的一部分反馈回来，经由检波放大电路转换为电压，再和由CPU控制的稳定参考电平比较，利用所得误差对信号发生器输出功率进行控制，实现最终准确功率输出。

ALC的基本工作原理是功率参考提供输出功率的参考电平，检波放大电路的输出电压与射频输出信号的功率成比例关系，检波电压与参考电平比较后的误差信号来控制线性调制器，修正输出信号的功率。为了使参考电平(V)与功率(dBm)成比例关系，检波放大电路输出电压在参考电平进行比较之前，必须进行对数转换。由于检波电压经过对数变换后电压值与功率仍然呈非线性关系，因此在批量生产信号发生器的过程中，必须通过反复调试才能得到反馈电压与输入功率呈归一化的线性关系。

为解决这个问题，通常采用人工调试电路参数的方法，而由于器件的非线性特性，找到这个线性关系需要反复地调试校准，且每台仪器由于器件一致性的原因，并没有一致可用的调试参数，因此功率线性的手动调试方式远远不能满足信号发生器大批量生产的需要。

传统的功率线性指标调试方法是调试人员在0dBm、-10dBm、+10dBm、-20dBm、+20dBm五个功率点通过校准参数，分别调试对应的电路里的DA数据，将每个功率点上的功率线性调试准确。但由于+10dBm、-20dBm、+20dBm校准参数之间的互相影响，改变其中任何一个都会影响另外两个参数的校准效果，因此需要反复调试，使这三个参数拟合的直线能尽可能满足功率线性准确度的要求。

对于人工手动调试功率线性指标的方法，主要缺点是：

(1)调试步骤繁琐，由于用于拟合直线的三个功率点对应的校准参数的相互作用，因此每个参数的调试需反复进行，反复修改测试结果，以确定该组参数组合是否能使功率线性满足调试要求，因此调试时间较长，过程繁杂。

(2)由于电路的非线性特性及电子元器件的一致性问题，导致每一台仪器的校准参数都互不相同，且无规律可循，必须要求调试人员对每一台仪器进行针对性调试，极大影响了每台仪器的调试效率。

(3)当仪器工作环境发生变化，各参数需应用测试仪器重新进行调试，这同样对信号发生器的工程化进展是种阻碍。

发明内容

为解决上述人工手动调试功率线性指标的缺点，本发明提出一种基于信号发生器的功率线性自动校准方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于信号发生器的功率线性自动校准方法，包括：在信号发生器中设置一组功率参数，当ALC环路工作在闭环状态时，寻找不同的测试功率点对应DAC数值的关系，利用外接的功率计实时的对当前频率点的功率进行补偿，使得功率线性指标能自动调试到最佳状态。

可选地，在校准过程中实时记录改变一个参数时，对另一个参数的影响量，采取夹逼法使几个校准参数值朝同一趋势动作。

可选地，所述功率计实时对当前频率点的功率进行补偿，具体为：

首先，通过网线LAN或GPIB电缆程控功率计，读取相应的功率值；

然后，采用数值分段的方法，根据读取功率值距离预定理想值的程度将校准参数步距分段，差值越大，校准参数变化的步距就越大；

再然后，当逐渐逼近理想值的时候，逐渐地减少步距，直到得到理想值；

接下来，处理校准参数相互影响。

可选地，如果校准没能达到理想情况，但已经达到最大校准次数，选一个最接近的校准参数值作为所述当前频率点的功率的校准值。

可选地，所述处理校准参数相互影响的步骤，具体包括：

首先得到准确的0dBm、-10dBm校准参数，当调试+10dBm时，先调试检波偏置点参数，将+10dBm的功率值调准，然后观察0dBm、-10dBm是否受到影响，再相应调试对数放大拐点参数，将-20dBm的功率值调准，然后观察0dBm、-10dBm是否受到影响，确保0dBm、-10dBm、+10dBm、-20dBm在反复调节过程均保持各自功率点的准确，然后记录改变一个参数时，对另一个参数已调好功率值的影响量，当对另一个参数影响量不在允许误差范围内时，则调试另一个参数，再同样观察对另外两个点的影响，直至找到三个功率点都在允许误差范围内结束。

本发明的有益效果是：

(1)可降低生产人员的调试成本，提高校准效率，降低仪器工程化的实施成本；

(2)当仪器在用户现场需要进行功率线性校准时，由于该自动校准是一键式校准，用户只需简单操作即可熟练校准，不需要厂家派出人员到现场调试，可以有效降低仪器维修成本；

(3)该方法校准的实时准确性得到提高，因为校准过程是自动进行，因此当环境发生变化，可以方便地通过重新校准使准确性得到提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为ALC环路原理框图；

图2为本发明基于信号发生器的功率线性自动校准方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

传统的功率线性指标调试方法是调试人员在0dBm、-10dBm、+10dBm、-20dBm、+20dBm五个功率点通过校准参数，分别调试对应的电路里的DA数据，将每个功率点上的功率线性调试准确。但由于+10dBm、-20dBm、+20dBm校准参数之间的互相影响，改变其中任何一个都会影响另外两个参数的校准效果，因此需要反复调试，使这三个参数拟合的直线能尽可能满足功率线性准确度的要求。

为了提高功率线性指标校准的效率，提高校准的易实施性和易操作性，满足仪器工程化的需求，本发明提出了一种基于信号发生器的功率线性自动校准方法，包括：在信号发生器中设置一组功率参数，当ALC环路工作在闭环状态时，寻找不同的测试功率点对应DAC(数模转换)数值的关系，利用外接的功率计实时的对当前频率点的功率进行补偿，使得功率线性指标能自动调试到最佳状态。由于校准参数之间的互相影响，优选地，在校准过程中还需实时记录改变一个参数时，对另一个参数的影响量，采取夹逼法使几个校准参数值朝同一趋势动作。

本发明的自动校准方法需要外接功率计，功率计实时对当前频率点的功率进行补偿，如图2所示，具体为：

首先，通过网线LAN或GPIB电缆程控功率计，读取相应的功率值；

然后，采用数值分段的方法，根据读取功率值距离预定理想值的程度将校准参数步距分段，差值越大，校准参数变化的步距就越大，为了避免校准过程中出现振荡，必须每循环校准几次，适当地改变参数步进值；

再然后，当逐渐逼近理想值的时候，逐渐地减少步距，直到得到理想值；如果校准没能达到理想情况，但已经达到最大校准次数，选一个最接近的校准参数值作为当前频率点的功率的校准值，但应该在显示窗口中给出相应提示；

接下来，处理校准参数相互影响，首先得到准确的0dBm、-10dBm校准参数，当调试+10dBm时，先调试检波偏置点参数，将+10dBm的功率值调准，然后观察0dBm、-10dBm是否受到影响，再相应调试对数放大拐点参数，将-20dBm的功率值调准，然后观察0dBm、-10dBm是否受到影响，确保0dBm、-10dBm、+10dBm、-20dBm在反复调节过程均保持各自功率点的准确，然后记录改变一个参数时，对另一个参数已调好功率值的影响量，当对另一个参数影响量不在允许误差范围内时，则调试另一个参数，再同样观察对另外两个点的影响，直至找到三个功率点都在允许误差范围内结束。

本发明的自动校准方法通过显示窗口显示校准过程，包括：实时显示使用者开始校准后的所有信息，还包括是否连接功率计成功，若未成功则提示用户重新连接或退出校准程序；显示当前校准的功率点及每次的校准值以及当前功率点是否校准成功；若用户在校准中需要退出校准程序，则显示是否退出窗口，以避免用户误操作导致校准中断。

本发明的基于信号发生器的功率线性自动校准方法，可降低生产人员的调试成本，提高校准效率，降低仪器工程化的实施成本；当仪器在用户现场需要进行功率线性校准时，由于该自动校准是一键式校准，用户只需简单操作即可熟练校准，不需要厂家派出人员到现场调试，可以有效降低仪器维修成本；该方法校准的实时准确性得到提高，因为校准过程是自动进行，因此当环境发生变化，可以方便地通过重新校准使准确性得到提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于信号发生器的功率线性自动校准方法，其特征在于，包括：在信号发生器中设置一组功率参数，当ALC环路工作在闭环状态时，寻找不同的测试功率点对应DAC数值的关系，利用外接的功率计实时的对当前频率点的功率进行补偿，使得功率线性指标能自动调试到最佳状态；

在校准过程中实时记录改变一个参数时，对另一个参数的影响量，采取夹逼法使几个校准参数值朝同一趋势动作。

2.如权利要求1所述的基于信号发生器的功率线性自动校准方法，其特征在于，所述功率计实时对当前频率点的功率进行补偿，具体为：

首先，通过网线LAN或GPIB电缆程控功率计，读取相应的功率值；

然后，采用数值分段的方法，根据读取功率值距离预定理想值的程度将校准参数步距分段，差值越大，校准参数变化的步距就越大；

再然后，当逐渐逼近理想值的时候，逐渐地减少步距，直到得到理想值；

接下来，处理校准参数相互影响。

3.如权利要求2所述的基于信号发生器的功率线性自动校准方法，其特征在于，如果校准没能达到理想情况，但已经达到最大校准次数，选一个最接近的校准参数值作为所述当前频率点的功率的校准值。

4.如权利要求2所述的基于信号发生器的功率线性自动校准方法，其特征在于，所述处理校准参数相互影响的步骤，具体包括：

首先得到准确的0dBm、-10dBm校准参数，当调试+10dBm时，先调试检波偏置点参数，将+10dBm的功率值调准，然后观察0dBm、-10dBm是否受到影响，再相应调试对数放大拐点参数，将-20dBm的功率值调准，然后观察0dBm、-10dBm是否受到影响，确保0dBm、-10dBm、+10dBm、-20dBm在反复调节过程均保持各自功率点的准确，然后记录改变一个参数时，对另一个参数已调好功率值的影响量，当对另一个参数影响量不在允许误差范围内时，则调试另一个参数，再同样观察对另外两个点的影响，直至找到三个功率点都在允许误差范围内结束。