CN106559055A - 一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路及方法 - Google Patents

一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路，包括：第一放大器、电子衰减器、第二放大器、峰值检波器、比较器、AD转换器、FPGA控制芯片；自动增益控制电路将输入的被测信号分为两路，一路经第一放大器、电子衰减器、第二放大器后输出；第二路经峰值检波器检测出信号包络后传给AD转换器，AD转换器进行采样转化为数据信号传给FPGA，FPGA根据数据大小控制电子衰减器，改变电子衰减器的衰减量，由此控制输出信号增益。本发明的自动增益控制电路及方法可自动识别连续波和脉冲调制信号，并进行自动增益控制，无需外部设置。

Description

一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动 增益控制电路及方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路，还涉及一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制方法。
背景技术
调制域分析是结合时域分析中的时间参量和频域分析中的频率参量，表征信号频率随时间变化的关系，是分析信号频率随时间变化关系的直观、有效的测试手段。调制域分析仪可快速直观地进行捷变频特性测试、脉冲参数测试、频率稳定性测试等，因此被广泛地应用于各种测试领域，如雷达，电子对抗、通信装备等，进行连续波和脉冲调制信号测量。
在射频波段，调制域分析仪通常先对信号进行分频处理后再进行后级处理，由于被测信号幅度范围大，而分频器的幅度范围较小，需对信号进行增益控制，把被测信号幅度调节在分频器的工作范围内，才能保证正确测量。
现有调制域分析仪中，HP5373A调制域分析采用电调衰减器，由用户进行手动增益控制，无法实现自动增益控制。
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调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路及方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路，包括：第一放大器、电子衰减器、第二放大器、峰值检波器、比较器、AD转换器、FPGA控制芯片；
自动增益控制电路将输入的被测信号分为两路，一路经第一放大器、电子衰减器、第二放大器后输出；第二路经峰值检波器检测出信号包络后传给AD转换器，AD转换器进行采样转化为数据信号传给FPGA，FPGA根据数据大小控制电子衰减器，改变电子衰减器的衰减量，由此控制输出信号增益。
可选地，自动增益控制电路进行脉冲调制信号识别的过程为：被测信号经峰值检波器检波后，进入比较器，设置比较器的比较电平为脉冲调制信号判决门限，用FPGA监测比较器输出，当监测到比较器输出由0变为1，再由1变为0时，判断此时信号为脉冲调制信号，否则为连续波信号。
可选地，自动增益控制电路进行信号增益控制的过程为：通过FPGA调节电子衰减器的衰减量，衰减量计算需先确定两个参数：
(1)确定电子衰减器的基准衰减量A1，单位dB，设置被测信号功率为P1，单位dBm，输出信号要求功率为P2，手动调整电子衰减器的衰减量，使输出信号功率为要求功率P2时，此时衰减器的衰减量为A1，AD转换器此时采样数据为D1；
(2)确定输入信号功率与AD转换器采样数据的对应关系，将被测信号功率增大1dB，设为(P1+1)dBm，读取此时AD转换器的采样数据为D2，由此确定输入信号幅度与AD转换器采样数据的对应关系，即被测信号功率提高1dB时，AD转换器的采样数据变化为D2-D1。
可选地，自动增益控制电路进行连续波信号增益控制的过程为：根据所述电子衰减器衰减量计算过程，输入被测信号，读取此时AD转换器的采样数据为D3，衰减器的衰减量为：(D3-D1)/(D2-D1)+A1，单位为dB。
可选地，自动增益控制电路进行脉冲调制信号增益控制的过程为：根据所述电子衰减器衰减量计算过程，输入被测信号，当识别到被测信号为脉冲调制信号时，FPGA控制AD转换器在比较器输出为0时不采样，电子衰减器保持不变；在比较器输出为1时AD转换器进行采样，采样数据为D4，电子衰减器的衰减量为：(D4-D1)/(D2-D1)+A1，单位为dB。
可选地，所述FPGA设定判断条件：当衰减量变化小于2dB时，FPGA控制衰减器保持不变。
本发明还提出了一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制方法，基于一自动增益控制电路，所述自动增益控制电路包括：第一放大器、电子衰减器、第二放大器、峰值检波器、比较器、AD转换器、FPGA控制芯片；
将输入的被测信号分为两路，一路经第一放大器、电子衰减器、第二放大器后输出；第二路经峰值检波器检测出信号包络后传给AD转换器，AD转换器进行采样转化为数据信号传给FPGA，FPGA根据数据大小控制电子衰减器，改变电子衰减器的衰减量，由此控制输出信号增益。
可选地，进行脉冲调制信号识别的过程为：被测信号经峰值检波器检波后，进入比较器，设置比较器的比较电平为脉冲调制信号判决门限，用FPGA监测比较器输出，当监测到比较器输出由0变为1，再由1变为0时，判断此时信号为脉冲调制信号，否则为连续波信号。
可选地，进行连续波信号增益控制的过程为：
通过FPGA调节电子衰减器的衰减量，衰减量计算需先确定两个参数：
(1)确定电子衰减器的基准衰减量A1，单位dB，设置被测信号功率为P1，单位dBm，输出信号要求功率为P2，手动调整电子衰减器的衰减量，使输出信号功率为要求功率P2时，此时衰减器的衰减量为A1，AD转换器此时采样数据为D1；
(2)确定输入信号功率与AD转换器采样数据的对应关系，将被测信号功率增大1dB，设为(P1+1)dBm，读取此时AD转换器的采样数据为D2，由此确定输入信号幅度与AD转换器采样数据的对应关系，即被测信号功率提高1dB时，AD转换器的采样数据变化为D2-D1；
根据上述电子衰减器衰减量计算过程，输入被测信号，读取此时AD转换器的采样数据为D3，衰减器的衰减量为：(D3-D1)/(D2-D1)+A1，单位为dB。
可选地，进行脉冲调制信号增益控制的过程为：
通过FPGA调节电子衰减器的衰减量，衰减量计算需先确定两个参数：
(1)确定电子衰减器的基准衰减量A1，单位dB，设置被测信号功率为P1，单位dBm，输出信号要求功率为P2，手动调整电子衰减器的衰减量，使输出信号功率为要求功率P2时，此时衰减器的衰减量为A1，AD转换器此时采样数据为D1；
(2)确定输入信号功率与AD转换器采样数据的对应关系，将被测信号功率增大1dB，设为(P1+1)dBm，读取此时AD转换器的采样数据为D2，由此确定输入信号幅度与AD转换器采样数据的对应关系，即被测信号功率提高1dB时，AD转换器的采样数据变化为D2-D1；
根据上述电子衰减器衰减量计算过程，输入被测信号，当识别到被测信号为脉冲调制信号时，FPGA控制AD转换器在比较器输出为0时不采样，电子衰减器保持不变；在比较器输出为1时AD转换器进行采样，采样数据为D4，电子衰减器的衰减量为：(D4-D1)/(D2-D1)+A1，单位为dB。
本发明的有益效果是：
可自动识别连续波和脉冲调制信号，并进行自动增益控制，无需外部设置。
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为本发明的自动增益控制电路的原理图。
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。
现有技术无法兼容连续波和脉冲调制信号进行自动增益控制，需手动设置。本发明提出了一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路，自动判断被测信号是连续波或脉冲调制信号，从而自动根据外部信号进行增益控制，可防止信号被过度放大造成信号畸变或烧毁器件，也可防止脉冲调制信号增益频繁调整起测量错误或测量误差增大，测试更加方便。
如图1所示，一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路，包括：放大器1、电子衰减器、放大器2、峰值检波器、比较器、AD转换器、FPGA控制芯片。
自动增益控制电路将输入的被测信号分为两路，一路经放大器1、电子衰减器、放大器2后输出；第二路经峰值检波器检测出信号包络后传给AD转换器，AD转换器进行采样转化为数据信号传给FPGA，FPGA根据数据大小控制电子衰减器，改变电子衰减器的衰减量，由此控制输出信号增益。
峰值检波器要求响应时间快，可检出100ns的脉冲包络(因为调制域分析仪一般最小可测100ns脉冲调制信号)，峰值检波器输出电平幅度与输入信号幅度(单位为dBm)成线性关系，可使用对数峰值检波器，例如AD8317。
AD转换器采样速率要求快，100ns内至少采样2次，采样速率大于20MHz。
本发明的自动增益控制电路进行脉冲调制信号识别的过程为：被测信号经峰值检波器检波后，进入比较器，设置比较器的比较电平为脉冲调制信号判决门限，用FPGA监测比较器输出，当监测到比较器输出由0变为1，再由1变为0时(0和1代表逻辑电平的低和高)，判断此时信号为脉冲调制信号，否则为连续波信号。
本发明的自动增益控制电路进行信号增益控制的过程为：通过FPGA调节电子衰减器的衰减量，衰减量计算需先确定两个参数：
(1)确定电子衰减器的基准衰减量A1(单位dB)，设置被测信号功率为P1(单位dBm)，可为-10dBm，输出信号要求功率为P2，手动调整电子衰减器的衰减量，使输出信号功率为要求功率P2时，此时衰减器的衰减量为A1，AD转换器此时采样数据为D1；
(2)确定输入信号功率与AD转换器采样数据的对应关系，将被测信号功率增大1dB，设为(P1+1)dBm，读取此时AD转换器的采样数据为D2，由此确定输入信号幅度与AD转换器采样数据的对应关系，即被测信号功率提高1dB时，AD转换器的采样数据变化为D2-D1。
本发明的自动增益控制电路进行连续波信号增益控制的过程为：根据上述电子衰减器衰减量计算方法，输入被测信号，读取此时AD转换器的采样数据为D3，衰减器的衰减量为：(D3-D1)/(D2-D1)+A1，单位为dB，
本发明的自动增益控制电路进行脉冲调制信号增益控制的过程为：根据上述电子衰减器衰减量计算方法，输入被测信号，当识别到被测信号为脉冲调制信号时，FPGA控制AD转换器在比较器输出为“0”时不采样，电子衰减器保持不变；在比较器输出为1时AD转换器进行采样，采样数据为D4，电子衰减器的衰减量为：(D4-D1)/(D2-D1)+A1，单位为dB。
为防止衰减器受检波噪声等影响发生变动，FPGA可设定判断条件：当衰减量变化小于2dB时，FPGA控制衰减器保持不变。此判断条件可根据情况灵活设定。
本发明还提出了一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制方法，其工作原理与上述自动增益控制电路相同，这里不再赘述。
本发明的自动增益控制电路及方法可自动识别连续波和脉冲调制信号，并进行自动增益控制，无需外部设置。
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)

1.一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路，其特征在于，包括：第一放大器、电子衰减器、第二放大器、峰值检波器、比较器、AD转换器、FPGA控制芯片；
自动增益控制电路将输入的被测信号分为两路，一路经第一放大器、电子衰减器、第二放大器后输出；第二路经峰值检波器检测出信号包络后传给AD转换器，AD转换器进行采样转化为数据信号传给FPGA，FPGA根据数据大小控制电子衰减器，改变电子衰减器的衰减量，由此控制输出信号增益。
2.如权利要求1所述的一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路，其特征在于，自动增益控制电路进行脉冲调制信号识别的过程为：被测信号经峰值检波器检波后，进入比较器，设置比较器的比较电平为脉冲调制信号判决门限，用FPGA监测比较器输出，当监测到比较器输出由0变为1，再由1变为0时，判断此时信号为脉冲调制信号，否则为连续波信号。
3.如权利要求1所述的一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路，其特征在于，自动增益控制电路进行信号增益控制的过程为：通过FPGA调节电子衰减器的衰减量，衰减量计算需先确定两个参数：
(1)确定电子衰减器的基准衰减量A1，单位dB，设置被测信号功率为P1，单位dBm，输出信号要求功率为P2，手动调整电子衰减器的衰减量，使输出信号功率为要求功率P2时，此时衰减器的衰减量为A1，AD转换器此时采样数据为D1；
(2)确定输入信号功率与AD转换器采样数据的对应关系，将被测信号功率增大1dB，设为(P1+1)dBm，读取此时AD转换器的采样数据为D2，由此确定输入信号幅度与AD转换器采样数据的对应关系，即被测信号功率提高1dB时，AD转换器的采样数据变化为D2-D1。
4.如权利要求3所述的一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路，其特征在于，自动增益控制电路进行连续波信号增益控制的过程为：根据所述电子衰减器衰减量计算过程，输入被测信号，读取此时AD转换器的采样数据为D3，衰减器的衰减量为：(D3-D1)/(D2-D1)+A1，单位为dB。
5.如权利要求3所述的一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路，其特征在于，自动增益控制电路进行脉冲调制信号增益控制的过程为：根据所述电子衰减器衰减量计算过程，输入被测信号，当识别到被测信号为脉冲调制信号时，FPGA控制AD转换器在比较器输出为0时不采样，电子衰减器保持不变；在比较器输出为1时AD转换器进行采样，采样数据为D4，电子衰减器的衰减量为：(D4-D1)/(D2-D1)+A1，单位为dB。
6.如权利要求1所述的一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制电路，其特征在于，所述FPGA设定判断条件：当衰减量变化小于2dB时，FPGA控制电子衰减器保持不变。
7.一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制方法，其特征在于，基于一自动增益控制电路，所述自动增益控制电路包括：第一放大器、电子衰减器、第二放大器、峰值检波器、比较器、AD转换器、FPGA控制芯片；
将输入的被测信号分为两路，一路经第一放大器、电子衰减器、第二放大器后输出；第二路经峰值检波器检测出信号包络后传给AD转换器，AD转换器进行采样转化为数据信号传给FPGA，FPGA根据数据大小控制电子衰减器，改变电子衰减器的衰减量，由此控制输出信号增益。
8.如权利要求7所述的一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制方法，其特征在于，进行脉冲调制信号识别的过程为：被测信号经峰值检波器检波后，进入比较器，设置比较器的比较电平为脉冲调制信号判决门限，用FPGA监测比较器输出，当监测到比较器输出由0变为1，再由1变为0时，判断此时信号为脉冲调制信号，否则为连续波信号。
9.如权利要求7所述的一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制方法，其特征在于，进行连续波信号增益控制的过程为：
通过FPGA调节电子衰减器的衰减量，衰减量计算需先确定两个参数：
(1)确定电子衰减器的基准衰减量A1，单位dB，设置被测信号功率为P1，单位dBm，输出信号要求功率为P2，手动调整电子衰减器的衰减量，使输出信号功率为要求功率P2时，此时衰减器的衰减量为A1，AD转换器此时采样数据为D1；
(2)确定输入信号功率与AD转换器采样数据的对应关系，将被测信号功率增大1dB，设为(P1+1)dBm，读取此时AD转换器的采样数据为D2，由此确定输入信号幅度与AD转换器采样数据的对应关系，即被测信号功率提高1dB时，AD转换器的采样数据变化为D2-D1；
根据所述电子衰减器衰减量计算过程，输入被测信号，读取此时AD转换器的采样数据为D3，衰减器的衰减量为：(D3-D1)/(D2-D1)+A1，单位为dB。
10.如权利要求7所述的一种用于调制域分析仪中兼容连续波和脉冲调制信号的自动增益控制方法，其特征在于，进行脉冲调制信号增益控制的过程为：
通过FPGA调节电子衰减器的衰减量，衰减量计算需先确定两个参数：
(1)确定电子衰减器的基准衰减量A1，单位dB，设置被测信号功率为P1，单位dBm，输出信号要求功率为P2，手动调整电子衰减器的衰减量，使输出信号功率为要求功率P2时，此时衰减器的衰减量为A1，AD转换器此时采样数据为D1；
(2)确定输入信号功率与AD转换器采样数据的对应关系，将被测信号功率增大1dB，设为(P1+1)dBm，读取此时AD转换器的采样数据为D2，由此确定输入信号幅度与AD转换器采样数据的对应关系，即被测信号功率提高1dB时，AD转换器的采样数据变化为D2-D1；
根据所述电子衰减器衰减量计算过程，输入被测信号，当识别到被测信号为脉冲调制信号时，FPGA控制AD转换器在比较器输出为0时不采样，电子衰减器保持不变；在比较器输出为1时AD转换器进行采样，采样数据为D4，电子衰减器的衰减量为：(D4-D1)/(D2-D1)+A1，单位为dB。
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