CN106533583B - 快速测试功放1dB压缩点的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速测试功放1dB压缩点的方法及装置，涉及通信技术领域，本发明接收待测试功放的输出信号，并获取输出信号的功率曲线和增益曲线，在所述增益曲线中寻找非线性区域，并在所述增益曲线的非线性区域中确定所述增益曲线的1dB压缩点，根据所述增益曲线的1dB压缩点查找所述功率曲线中的1dB压缩点，以确定所述待测试功放的1dB压缩点功率，从而快速、准确地测试1dB压缩点。

Description

快速测试功放1dB压缩点的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种快速测试功放1dB压缩点的方法及装置。

背景技术

在通信系统中，远端射频单元(RRU)的功率放大器(PA)是发射链路的重要部分，功放将低功率电平放大到足够大的功率电平，以实现远距离传输。

随着现代数字移动通信技术的不断发展，用户对无线设备的性能要求越来越高，高速的数据传输，大容量的频带宽度应运而生。功放作为通信系统的基本单元，在保证线性和效率的同时，输出功率和频带宽度也不断提高，从而对功放的性能提出了更高的要求。通信系统的工作总是伴随着互调失真、谐波失真、相位幅度失真等非线性现象，功放的非线性指标尤为重要，1dB和3dB压缩点功率的测试是评估功放非线性能力的一个重要途径。

传统的测试方法有两种，一种是采用矢量网络分析仪通过功率扫描的方式测试，即将矢量网络分析仪的输入端P1接功放输入端，功放的输出端接衰减器再与网络分析仪输出端相连，由于网络分析仪的功率幅度扫描，功放的工作电流会很高，温度会急剧上升，影响测试结果。

另一种常见测试方法是信号源发一定峰均比的调制信号源进入功放，输出端接耦合器，耦合器直通端接频谱仪，测量互补累计分布函数(CCDF)，耦合端接功率计，检测输出信号的功率，此方法是对输出信号的峰值功率和平均功率的统计值，与标准压缩点功率存在一定的误差，且无法直观的反映功放压缩点功率。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种快速测试功放1dB压缩点的方法及装置。

依据本发明的一个方面，提供了一种快速测试功放1dB压缩点的方法，所述方法包括：

在由信号源产生的输入信号进入待测试功放后，接收所述待测试功放的输出信号；

获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线；

在所述增益曲线中寻找非线性区域，并在所述增益曲线的非线性区域中确定所述增益曲线的1dB压缩点；

根据所述增益曲线的1dB压缩点查找所述功率曲线中的1dB压缩点，以确定所述待测试功放的1dB压缩点功率。

可选地，所述在所述增益曲线中寻找非线性区域，进一步包括：

在所述增益曲线中查找3dB压缩点，以所述3dB压缩点为起点在所述增益曲线中寻找与所述3dB压缩点最接近的第一个最大增益点，将所述增益曲线中该最大增益点和3dB压缩点之间的部分作为非线性区域。

可选地，所述输入信号为预设占空比的输入信号，所述预设占空比的取值范围为0.02～0.2。

可选地，所述输入信号为三角波中的上升部分。

可选地，所述获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线，进一步包括：

通过调用预设模板来获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线。

依据本发明的另一个方面，提供了一种快速测试功放1dB压缩点的装置，所述装置包括：

信号接收单元，用于在由信号源产生的输入信号进入待测试功放后，接收所述待测试功放的输出信号；

曲线获取单元，用于获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线；

区域寻找单元，用于在所述增益曲线中寻找非线性区域，并在所述增益曲线的非线性区域中确定所述增益曲线的1dB压缩点；

功率确定单元，用于根据所述增益曲线的1dB压缩点查找所述功率曲线中的1dB压缩点，以确定所述待测试功放的1dB压缩点功率。

可选地，所述区域寻找单元，进一步用于在所述增益曲线中查找3dB压缩点，以所述3dB压缩点为起点在所述增益曲线中寻找与所述3dB压缩点最接近的第一个最大增益点，将所述增益曲线中该最大增益点和3dB压缩点之间的部分作为非线性区域。可选地，所述输入信号为预设占空比的输入信号，所述预设占空比的取值范围为0.02～0.2。

可选地，所述输入信号为三角波中的上升部分。

可选地，所述曲线获取单元，进一步用于通过调用预设模板来获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线。

本发明接收待测试功放的输出信号，并获取输出信号的功率曲线和增益曲线，在所述增益曲线中寻找非线性区域，并在所述增益曲线的非线性区域中确定所述增益曲线的1dB压缩点，根据所述增益曲线的1dB压缩点查找所述功率曲线中的1dB压缩点，以确定所述待测试功放的1dB压缩点功率，从而快速、准确地测试1dB压缩点。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明一种实施方式的快速测试功放1dB压缩点的方法流程图；

图2是本发明一种实施例的网络构架示意图；

图3是本发明一种实施例的三角波信号的示意图；

图4是本发明一种实施例的搜索压缩点的示意图；

图5是本发明一种实施例中生成报告的示意图；

图6是本发明一种实施例的快速测试功放1dB压缩点的方法流程图；

图7是本发明一种实施方式的快速测试功放1dB压缩点的装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明一种实施方式的快速测试功放1dB压缩点的方法流程图；参照图1，所述方法包括：

S101：在由信号源产生的输入信号进入待测试功放后，接收所述待测试功放的输出信号；

需要说明的是，所述方法的执行主体为频谱仪。

在具体实现中，为防止待测试功放由于工作电流过高，温度急剧上升，影响测试结果，为避免该问题，本实施方式中，所述输入信号为预设占空比的输入信号，所述预设占空比的取值范围为0.02～0.2，降低了待测试功放工作时温度急剧上升带来的影响，同时，也降低了损坏待测试功放的风险。

为充分利用时域内信号的连续性和占空比，在保护功放的前提下，达到1dB压缩点功率的稳定测试，本实施方式中，所述输入信号为三角波中的上升部分。

S102：获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线；

为了避免每次测试时都需要设置频谱仪，可预先校准功率曲线和增益曲线并存为模板，再通过调用预设模板来获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线，从而大大节省了时间。

S103：在所述增益曲线中寻找非线性区域，并在所述增益曲线的非线性区域中确定所述增益曲线的1dB压缩点；

需要说明的是，为便于在所述增益曲线中寻找非线性区域，本实施方式中，可先在所述增益曲线中查找3dB压缩点，以所述3dB压缩点为起点在所述增益曲线中寻找与所述3dB压缩点最接近的第一个最大增益点，将所述增益曲线中该最大增益点和3dB压缩点之间的部分作为非线性区域，以便在非线性区域快速找到1dB压缩点。

可理解的是，根据频谱仪的标记键(MARK)特性，从功率曲线上难以判断线性区和非线性区的分界点，而增益曲线在线性区是一条平的直线，到非线性区后增益下降，故而当引入增益曲线后，线性区和非线性区判断比较明显，增益压缩1dB时所对应的功率为P1dB，由此通过功率曲线和增益曲线的组合设置准确地抓取压缩点功率。

应理解的是，非线性区域不是实际上的非线性区域范围，这里只是为了更准确的找到1dB压缩点而设定的一个区域范围，而且在实际功放的性能中也有要求3dB压缩点的测试，这样就能更好的兼容测试1dB和3dB压缩点的测试。

S104：根据所述增益曲线的1dB压缩点查找所述功率曲线中的1dB压缩点，以确定所述待测试功放的1dB压缩点功率。

需要说明的是，根据所述增益曲线的1dB压缩点查找所述功率曲线中的1dB压缩点，即先根据所述增益曲线的1dB压缩点查找对应的时刻，再在所述功率曲线中查找该时刻对应的点，并将查找到的点作为所述功率曲线中的1dB压缩点。

本实施方式接收待测试功放的输出信号，并获取输出信号的功率曲线和增益曲线，在所述增益曲线中寻找非线性区域，并在所述增益曲线的非线性区域中确定所述增益曲线的1dB压缩点，根据所述增益曲线的1dB压缩点查找所述功率曲线中的1dB压缩点，以确定所述待测试功放的1dB压缩点功率，从而快速、准确地测试1dB压缩点。

下面以一个具体的实施例来说明本发明，但不限定本发明的保护范围。本实施例的方法包括以下步骤：

步骤一，初始化仪表；即按照图2搭建环境，信号源、频谱仪、电源与PC机通过局域网互联，以便于PC机快速有效的驱动仪表设置。其中控制板提供待测试功放的开关信号及从待测试功放中读取栅压并加载到待测试功放对应功放管栅极上，开关信号为常发高低电平，当开关信号为高电平时，TX下行通道处于打开状态，即TxOn状态；当开关信号处于低电平时，TX下行通道处于关闭状态，即TxOff状态。PC机通过串口线与控制板通讯，通过RS232接口对控制板进行操作。

由于本实施例中采用信号源和频谱仪的方式，故而，搭建测试环境简单，仪表比较常用，易于实现。

另外，本实施例采用自动化控制仪表的方式，省去繁琐的仪表手动设置，PC机通过网线驱动仪表，快速完成仪表设置。

步骤二，校准线损；即校准待测试功放输出端的外部线损，采用信号源与频谱仪差值法校准，将校准后的线损值更新在测试程序线损文件中，以便于测试中设置频谱时加载相应频点的线损值。

可理解的是，对于输出端外部线损校准，由于功放输出功率较大，为了避免频谱仪接收大功率而被烧坏，在功放输出接入一定衰减量的大功率衰减器。通过信号源发单音信号，采用差值法校准输出端线损，线损校准后更新到相关文档中，以便于自动测试中调用。

步骤三，调整信号源；即设置信号源，加载三角波信号，实际的信号如图3所示，设置相应的频点，幅度设为0dBm，自动电平控制(ALC)设置为Off状态。

需要说明的是，本实施例中采用三角波信号进入功放，输出端接衰减器后进频谱仪，信号源与频谱仪相连。三角波信号是一种周期信号，由斜率L，周期T，占空比O和采样率R确定。斜率根据整机系统的峰均比PAR而定，为了在有限的时隙内抓到压缩点值，一般取L＝2*PAR，如果要求功放峰均比PAR为7.5dB,那么斜率为15dB；周期T一般根据RRU工作制式的物理帧结构来定，比如TD-LTE物理帧结构长度为10ms，周期T为10ms，一个时隙为0.5ms，占空比O为0.5ms/10ms＝0.05，采样率一般为125MHz。

由于信号源中的调制信号以10ms一个周期，只在约0.5ms的时间内产生一个三角波信号，其余的9.5ms为底噪，这样就大大降低了功放工作时温度的急剧升温带来的影响，也是降低了损坏功放的风险。调制信号有一定斜率，斜率大小一般在10-20dB，满足信号在频谱仪上的直观显示。

步骤四，增益曲线和功率曲线校准；即在频谱仪中设置增益曲线和功率曲线，先将信号源通过一根射频线与频谱仪直连，触发(trigger)同步后，设置扫频宽度(Span)为0Hz，扫描时间(SweepTime)为492us，设置增益曲线，设置3个踪迹(Trace)，其中Trace1设为View模式，定为输入功率曲线；Trace2和Trace3设为Update模式，Trace2设定为输出功率曲线，Trace3为Trace2与Trace1相减后的曲线，并可设定Trace3与Trace2的相对位置，把Trace3定为增益曲线，此时的环境是线性区，Trace1与Trace2应该是两条平行斜线，Trace3为水平直线。可设置Trace3与Trace2的相对位置，以达到接入待测试功放后能在频谱Scale/Div设置在1dB情况下，同时看到两个Trace的压缩情况。将3个Trace设置好后存为模板，在后续接入待测试功放后可直接调出此模板。

步骤五，接入功放，初始化；即接入待测试功放，保持TxOff状态，先驱动控制板配置栅压，设置信号源初始功率，为了保护待测试功放不受损坏，信号源初始功率(P_in)设置略小于(额定输出功率Po+峰均比PAR–增益G)，即满足P_in＜(P_o+PAR)-G，调出校准好的增益功率模板及对应的外部线损值。

步骤六，调整输入功率，搜索3dB压缩点；即信号源信号先打开，再打开待测试功放的下行通道。搜索频谱上增益3dB压缩点，当搜索不到3dB压缩点时，实时以0.5dB的间隔向上调整信号源功率，以满足频谱上出现非线性压缩，每调整一次功率前后，都设置TxOff状态，以免功放长时间工作过热而造成测试值恶化。而且在测试时，为了保护待测试功放，每次调整输入功率时都是先打开信号源，后设置TxOn。搜索3dB压缩点的流程如图4，固定增益最高点G，在增益曲线上搜索3dB增益压缩点B，使G-3＝B，再根据B点横轴找到功率曲线Trace2上对应的D点纵轴值，即3dB压缩点功率值。

步骤七，1dB压缩点搜索；即3dB压缩点搜索完成后，此时无需重新调整输入功率，以所述3dB压缩点为起点在所述增益曲线中寻找与所述3dB压缩点最接近的第一个最大增益点O，将所述增益曲线中该最大增益点O和3dB压缩点B之间的部分作为非线性区域，在非线性区域中直接搜索1dB压缩点时，使G-1＝A，再根据A点横轴找到C点纵轴值，即1dB压缩点功率值。输出对应测试的3dB压缩点和1dB压缩点频谱图截图及打印测试数据。

在具体实现中，测试时搜索增益1dB压缩点，根据上述中的理论依据和步骤四中的频谱仪设置，设置Mark1找到增益曲线的最大值(即图4中的“O”)，认为此点为线性与非线性的分界点，增益曲线上取另一个的Mark2为与Mark1的Delta值，给定Mark2横轴一初始值，如果Mark2纵轴为-1时，即为增益1dB压缩点，否则进行判断Mark2纵轴与-1比较，如果大于-1，继续增加横轴初始值，如果小于-1，则减小横轴初始值，在复返查找过程中，每增加或减小一次横轴初始值，增加或减小的幅度都减小一半，以达到快速收缩查找1dB压缩点处。Delta值目标值可控的范围能达到±0.01，即搜索增益压缩点能达到-1±0.01的精度。同理增益3dB压缩点查找也是采用相同的方法。

步骤八，生成报告；即测试完成后，自动化测试程序生成测试报告，报告中包含测试数据和直观的增益功率曲线截图，如图5所示。以上过程均为频谱仪自动完成，测试前可以在外设接口设置多个测试频点，满足不同频点的压缩点的同时测试，监控功放的不同频点的特性。

需要说明的是，步骤二和步骤四只用在第一次测试前操作，在连续测试时，除非更换了仪表或射频线缆，第二次及以后的测试可忽略步骤二和步骤四，在工程应用中环境不变的情况下，不用每次测试前都进行校准。

可理解的是，按照以上的步骤，整个测试流程如图6。由于待测试功放的独特特性，在功率和温度上都要较好的控制，自动测试过程中的先打开信号源功率，后打开下行通道开关的方式，很好的避免了这一情况。本发明的主要技术点是加载一个三角波形式的调制信号，该调制信号基本满足所有待测试功放的1dB压缩点测试，具有良好的兼容性。同时频谱仪上设置两条曲线，直观的反映了增益功率曲线的非线性情况，利用自动化搜索MARK点的方式，快速的找到压缩点值，其中搜索3dB压缩点和1dB压缩点的误差可以控制在0.01dB范围内，保证了测试精准性。

本实施例的方法可以测试不同种类的功放，兼容性强，在PC机自动控制面板中配置各种接口参数，根据不同功放的增益，输出功率及工作频点，配置相关的输入功率参数，测试频点参数。对于工业生产来说，功放有可能是多天线功放，可在信号源输出端和功放之间接入矩阵射频开关，在功放输出端(最好在衰减器后)与频谱仪之间接入矩阵射频开关，从而实现多天线的1dB压缩点的快速测试。

对于方法实施方式，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施方式并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施方式，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施方式均属于优选实施方式，所涉及的动作并不一定是本发明实施方式所必须的。

图7是本发明一种实施方式的快速测试功放1dB压缩点的装置的结构框图；参照图7，所述装置包括：

信号接收单元701，用于在由信号源产生的输入信号进入待测试功放后，接收所述待测试功放的输出信号；

曲线获取单元702，用于获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线；

区域寻找单元703，用于在所述增益曲线中寻找非线性区域，并在所述增益曲线的非线性区域中确定所述增益曲线的1dB压缩点；

功率确定单元704，用于根据所述增益曲线的1dB压缩点查找所述功率曲线中的1dB压缩点，以确定所述待测试功放的1dB压缩点功率。

在本发明的一种可选实施方式中，所述区域寻找单元，进一步用于在所述增益曲线中查找3dB压缩点，以所述3dB压缩点为起点在所述增益曲线中寻找与所述3dB压缩点最接近的第一个最大增益点，将所述增益曲线中该最大增益点和3dB压缩点之间的部分作为非线性区域。

应理解的是，非线性区域不是实际上的非线性区域范围，这里只是为了更准确的找到1dB压缩点而设定的一个区域范围，而且在实际功放的性能中也有要求3dB压缩点的测试，这样就能更好的兼容测试1dB和3dB压缩点的测试。

在本发明的一种可选实施方式中，所述输入信号为预设占空比的输入信号，所述预设占空比的取值范围为0.02～0.2。

在本发明的一种可选实施方式中，所述输入信号为三角波中的上升部分。

在本发明的一种可选实施方式中，所述曲线获取单元，进一步用于通过调用预设模板来获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线。

对于装置实施方式而言，由于其与方法实施方式基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施方式的部分说明即可。

应当注意的是，在本发明的装置的各个部件中，根据其要实现的功能而对其中的部件进行了逻辑划分，但是，本发明不受限于此，可以根据需要对各个部件进行重新划分或者组合。

本发明的各个部件实施方式可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本装置中，PC通过实现因特网对设备或者装置远程控制，精准的控制设备或者装置每个操作的步骤。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，并且程序产生的文件或文档具有可统计性，产生数据报告和cpk报告等，能对功放进行批量测试并统计。应该注意的是上述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施方式。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种快速测试功放1dB压缩点的方法，其特征在于，所述方法包括：

在由信号源产生的输入信号进入待测试功放后，接收所述待测试功放的输出信号；

获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线；

在所述增益曲线中寻找非线性区域，并在所述增益曲线的非线性区域中确定所述增益曲线的1dB压缩点；

根据所述增益曲线的1dB压缩点查找所述功率曲线中的1dB压缩点，以确定所述待测试功放的1dB压缩点功率；

其中，所述在所述增益曲线中寻找非线性区域，包括：

在所述增益曲线中查找3dB压缩点，以所述3dB压缩点为起点在所述增益曲线中寻找与所述3dB压缩点最接近的第一个最大增益点，将所述增益曲线中该最大增益点和3dB压缩点之间的部分作为非线性区域。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入信号为预设占空比的输入信号，所述预设占空比的取值范围为0.02～0.2。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述输入信号为三角波中的上升部分。

4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线，进一步包括：

通过调用预设模板来获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线。

5.一种快速测试功放1dB压缩点的装置，其特征在于，所述装置包括：

信号接收单元，用于在由信号源产生的输入信号进入待测试功放后，接收所述待测试功放的输出信号；

曲线获取单元，用于获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线；

区域寻找单元，用于在所述增益曲线中寻找非线性区域，并在所述增益曲线的非线性区域中确定所述增益曲线的1dB压缩点；

功率确定单元，用于根据所述增益曲线的1dB压缩点查找所述功率曲线中的1dB压缩点，以确定所述待测试功放的1dB压缩点功率；

所述区域寻找单元，进一步用于在所述增益曲线中查找3dB压缩点，以所述3dB压缩点为起点在所述增益曲线中寻找与所述3dB压缩点最接近的第一个最大增益点，将所述增益曲线中该最大增益点和3dB压缩点之间的部分作为非线性区域。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述输入信号为预设占空比的输入信号，所述预设占空比的取值范围为0.02～0.2。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述输入信号为三角波中的上升部分。

8.如权利要求5～7中任一项所述的装置，其特征在于，所述曲线获取单元，进一步用于通过调用预设模板来获取所述输出信号的功率曲线和增益曲线。