CN106338647A - 一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生震荡的电路及方法 - Google Patents

一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生震荡的电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的电路，量程选择开关根据输入信号功率选择低量程或者高量程，增益放大器将经过量程选择开关斩波后的交流信号放大；经过增益放大器增益放大后的交流信号，经过电阻网络衰减后，如果电平值超出窗口比较器“+门限”、“‑门限”，窗口比较器输出的触发信号产生一个窄脉冲；窗口比较器输出的触发信号产生的窄脉冲，当触发信号的第一个窄脉冲产生后，FPGA立刻启动量程选择，将所述量程选择开关设置为高量程导通状态。相对于无硬件自动设置量程开关，本发明将振荡时间由3s缩短为20ms，提高了150倍，并且可控制在振荡期间不采样数据，保证了整个过程无错误数据。

Description

一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生震荡的电路 及方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生震荡的电路，还涉及一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生震荡的方法。
背景技术
在连续波功率探头中，为了保证功率测量的灵敏度指标，分为2个功率量程，其中高量程相对于低量程衰减40dB。当处于低量程正常测量的信号突然变大，超出了低量程的测量范围时，如果不能及时切换到高量程将信号衰减，则会在后端40dB增益放大器产生长时间的振荡。在振荡期间，测量结果会出现错误，只有当振荡时间过去，测量结果才能恢复正常。通常该振荡时间较长，超过3s。
如何缩短上述振荡时间，是目前亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生震荡的电路及方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的电路，量程选择开关根据输入信号功率选择低量程或者高量程，如果输入信号功率大于-10dBm，量程选择开关选择高量程导通，输入信号先经过40dB衰减器衰减40dB，再进入量程选择开关高量程通路；如果输入信号功率小于-10dBm，则量程选择开关选择低量程导通，输入信号直接进入量程选择开关低量程通路；
40dB增益放大器将经过量程选择开关斩波后的交流信号放大；
经过40dB增益放大器增益放大后的交流信号，经过电阻网络衰减后，如果电平值超出窗口比较器“+门限”、“-门限”，窗口比较器输出的触发信号产生一个窄脉冲；
窗口比较器输出的触发信号产生的窄脉冲，在FPGA内部作为触发条件，启动量程选择开关设置，当触发信号的第一个窄脉冲产生后，FPGA立刻启动量程选择，将所述量程选择开关设置为高量程导通状态。
可选地，所述窗口比较器的“+门限”、“-门限”与所述电阻网络共同确定限幅电压值。
可选地，所述窗口比较器包括第一比较器和第二比较器，第一比较器的正向输入端输入“+门限”，第二比较器的反向输入端输入“-门限”，第一比较器和反向输入端和第二比较器的正向输入端接收电阻网络衰减后的电平值。
可选地，所述第一比较器和第二比较器分别设置负反馈电阻，防止本身产生振荡。
可选地，所述窗口比较器的输出限幅电阻上拉3.3V电平。
本发明还提出了一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的方法，量程选择开关根据输入信号功率选择低量程或者高量程，如果输入信号功率大于-10dBm，量程选择开关选择高量程导通，输入信号先经过40dB衰减器衰减40dB，再进入量程选择开关高量程通路；如果输入信号功率小于-10dBm，则量程选择开关选择低量程导通，输入信号直接进入量程选择开关低量程通路；
40dB增益放大器将经过量程选择开关斩波后的交流信号放大；
经过40dB增益放大器增益放大后的交流信号，经过电阻网络衰减后，如果电平值超出窗口比较器“+门限”、“-门限”，窗口比较器输出的触发信号产生一个窄脉冲；
窗口比较器输出的触发信号产生的窄脉冲，在FPGA内部作为触发条件，启动量程控制开关设置，当触发信号的第一个窄脉冲产生后，FPGA立刻启动量程选择，将所述量程选择开关设置为高量程导通状态。
可选地，所述窗口比较器的“+门限”、“-门限”与所述电阻网络共同确定限幅电压值。
可选地，所述窗口比较器包括第一比较器和第二比较器，第一比较器的正向输入端输入“+门限”，第二比较器的反向输入端输入“-门限”，第一比较器和反向输入端和第二比较器的正向输入端接收电阻网络衰减后的电平值。
可选地，所述第一比较器和第二比较器分别设置负反馈电阻，防止本身产生振荡。
可选地，所述触发信号同时作为中断信号，送入CPU处理器，CPU处理器收到中断之后，振荡时间内不采样数据，直至振荡消除后再开始数据采集。
本发明的有益效果是：
(1)将振荡时间由3s缩短为20ms，提高了150倍；
(2)并且可控制在振荡期间不采样数据，保证了整个过程无错误数据。
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为本发明提出的一种抑制功率瞬间变大产生振荡的电路的硬件电路图；
图2为无抑制功率瞬间变大产生振荡的电路时的振荡产生过程示意图；
图3为本发明抑制功率瞬间变大产生振荡过程的示意图。
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。
微波探头检波二极管检波输出正、负电平，通过斩波器转换成为固定频率的交流信号，该信号输入到本发明提出的一种抑制功率瞬间变大产生振荡的电路。
输入信号由两条通路选择，量程选择开关N2根据功率选择低量程或者高量程，如果输入信号功率大于-10dBm，量程选择开关N2选择高量程导通，输入信号先经过40dB衰减器N1衰减40dB，再进入量程选择开关N2高量程通路；如果输入信号功率小于-10dBm，则量程选择开关N2选择低量程导通，输入信号直接进入量程选择开关N2低量程通路。40dB增益放大器N3将经过量程选择开关N2斩波后的交流信号放大。
第一比较器N4和第二比较器N5组成窗口比较器，经过40dB增益放大器N3增益放大后的交流信号，经过电阻R1、电阻R2组成的电阻网络衰减后，如果电平值超出“+门限”、“-门限”，窗口比较器输出的触发信号都会产生一个窄脉冲。
窗口比较器的“+门限”、“-门限”与R1、R2电阻网络，共同确定限幅电压值；第一比较器N4的负反馈电阻R3和第二比较器N5的负反馈电阻R4，防止比较器N4、N5本身产生振荡。
窗口比较器输出的触发信号产生的窄脉冲，在FPGAN6内部作为触发条件，启动量程控制开关设置。当触发信号的第一个窄脉冲产生后，FPGA立刻启动量程选择，将量程选择开关N2设置为高量程导通状态。第一比较器N4和第二比较器N5的输出限幅电阻R5上拉3.3V电平，防止触发信号高电平超出3.3V，超出FPGA端口电平上限，损毁FPGA器件。
如图2所示为无硬件抑制振荡电路时，用示波器观测电路中R1、R2电阻网络后观测点产生振荡的示意图。
当输入功率小于-10dBm，功率测量处于低量程，功率突然变大，在低量程状态下，观测点的信号开始缓慢变大，大约在3个周期后，软件判断功率超出低量程范围，设置开关为高量程，由于设置开关时间太晚，导致40dB放大器产生振荡，观测点处监测到的振荡为无规律的信号，软件采样出错误的数据，该振荡时间约3s，这样就导致在测量过程中有错误的功率显示，影响用户使用。
如图3所示为采取硬件抑制振荡时，用示波器观测电路中R1、R2电阻网络后观测点的示意图。
功率小于-10dBm时，选择低量程，观测点的方波信号小于“+门限”和“-门限”，窗口比较器输出的触发信号为低电平；当信号变大，观测点的信号缓慢变大，当信号一旦超出“+门限”和“-门限”设定的电平值，则窗口比较器输出的触发信号立刻产生一个窄脉冲，该窄脉冲送入FPGA内部，作为量程选择的触发控制信号。在FPGA内部，当触发信号窄脉冲的上升沿到来，启动量程设置，用硬件将量程选择开关N2设置为高量程导通。硬件设置高量程导通，是在信号变大后很短时间内完成，这时40dB增益放大器刚刚开始振荡，在振荡刚刚开始阶段，设置为高量程，输入40dB增益放大器的信号变小，则振荡在20ms时间内稳定下来，20ms之后软件采样的数据正确。为了防止振荡期间采到错误的数据，触发信号同时作为中断信号，送入CPU处理器，CPU收到中断之后，20ms时间内不采样数据，直至振荡消除后再开始数据采集。
本发明还提出了一种抑制功率瞬间变大产生振荡的方法，其工作原理与上述电路的工作原理相同，这里不再赘述。
相对于无硬件自动设置量程开关，本发明将振荡时间由3s缩短为20ms，提高了150倍，并且可控制在振荡期间不采样数据，保证了整个过程无错误数据。
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 (10)

1.一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的电路，其特征在于，量程选择开关根据输入信号功率选择低量程或者高量程，如果输入信号功率大于-10dBm，量程选择开关选择高量程导通，输入信号先经过40dB衰减器衰减40dB，再进入量程选择开关高量程通路；如果输入信号功率小于-10dBm，则量程选择开关选择低量程导通，输入信号直接进入量程选择开关低量程通路；
40dB增益放大器将经过量程选择开关斩波后的交流信号放大；
经过40dB增益放大器增益放大后的交流信号，经过电阻网络衰减后，如果电平值超出窗口比较器“+门限”、“-门限”，窗口比较器输出的触发信号产生一个窄脉冲；
窗口比较器输出的触发信号产生的窄脉冲，在FPGA内部作为触发条件，启动量程选择开关设置，当触发信号的第一个窄脉冲产生后，FPGA立刻启动量程选择，将所述量程选择开关设置为高量程导通状态。
2.如权利要求1所述的一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的电路，其特征在于，所述窗口比较器的“+门限”、“-门限”与所述电阻网络共同确定限幅电压值。
3.如权利要求1所述的一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的电路，其特征在于，所述窗口比较器包括第一比较器和第二比较器，第一比较器的正向输入端输入“+门限”，第二比较器的反向输入端输入“-门限”，第一比较器和反向输入端和第二比较器的正向输入端接收电阻网络衰减后的电平值。
4.如权利要求3所述的一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的电路，其特征在于，所述第一比较器和第二比较器分别设置负反馈电阻，防止本身产生振荡。
5.如权利要求1所述的一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的电路，其特征在于，所述窗口比较器的输出限幅电阻上拉3.3V电平。
6.一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的方法，其特征在于，量程选择开关根据输入信号功率选择低量程或者高量程，如果输入信号功率大于-10dBm，量程选择开关选择高量程导通，输入信号先经过40dB衰减器衰减40dB，再进入量程选择开关高量程通路；如果输入信号功率小于-10dBm，则量程选择开关选择低量程导通，输入信号直接进入量程选择开关低量程通路；
40dB增益放大器将经过量程选择开关斩波后的交流信号放大；
经过40dB增益放大器增益放大后的交流信号，经过电阻网络衰减后，如果电平值超出窗口比较器“+门限”、“-门限”，窗口比较器输出的触发信号产生一个窄脉冲；
窗口比较器输出的触发信号产生的窄脉冲，在FPGA内部作为触发条件，启动量程控制开关设置，当触发信号的第一个窄脉冲产生后，FPGA立刻启动量程选择，将所述量程选择开关设置为高量程导通状态。
7.如权利要求6所述的一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的方法，其特征在于，所述窗口比较器的“+门限”、“-门限”与所述电阻网络共同确定限幅电压值。
8.如权利要求6所述的一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的方法，其特征在于，所述窗口比较器包括第一比较器和第二比较器，第一比较器的正向输入端输入“+门限”，第二比较器的反向输入端输入“-门限”，第一比较器和反向输入端和第二比较器的正向输入端接收电阻网络衰减后的电平值。
9.如权利要求8所述的一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的方法，其特征在于，所述第一比较器和第二比较器分别设置负反馈电阻，防止本身产生振荡。
10.如权利要求6所述的一种用于微波功率探头中抑制功率瞬间变大产生振荡的方法，其特征在于，所述触发信号同时作为中断信号，送入CPU处理器，CPU处理器收到中断之后，振荡时间内不采样数据，直至振荡消除后再开始数据采集。
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