CN106713703A - 一种射频功率探头视频输出信号放大系统及放大方法 - Google Patents

一种射频功率探头视频输出信号放大系统及放大方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种射频功率探头视频输出信号放大系统及放大方法，包括检测器、可编程放大器、第一滤波电路、数据采集器、USB扩展集线器、计算机、运算放大器跟随电路、第二滤波电路、数模转换芯片、下位机控制器以及存储器；可编程放大器安装于检测器以及数据采集器之间，第一滤波电路接入于可编程放大器以及数据采集器之间，检测器通过USB扩展集线器连接计算机，数据采集器通过USB连接USB扩展集线器，USB扩展集线器通过USB连接计算机上。本发明解决了对于无线产品低发射功率的发射波形不能被测试到或者是测试的波形图背景噪声太高不符合测试要求的问题，在无线产品标准测试领域应用广泛。

Description

一种射频功率探头视频输出信号放大系统及放大方法
技术领域
本发明涉及无线通信产品射频自动化测试领域，具体涉及一种射频功率探头视频输出信号放大系统及放大方法。
背景技术
在无线产品射频测试领域中，无线产品除了要测试其射频发射功率外，还要测试其发射功率波形。一般的是由射频功率探头测试其发射功率，并将测试到的功率大小变化转换成电信号由其视频端口输出后直接由采集器通过数模转换的方法，转换成数字信号后，转递给计算机绘出其被测试产品无线发射功率的发射波形。
上述技术存在如下不足：
1)当被测试产品无线发射功率较小时，由射频功率探头【1】根据输入功率大小变化转换成的电信号非常弱，以至于采集器不能采集到。但实际上，市场上发射功率小的无线产品大有存在；
2)每支射频功率探头没有信号输入时，本身输出的噪声存在较大的差异，如果在射频功率探头和采集器之间仅增加可编程放大器，其噪声进一步放大，导致放大器的输出的噪声电平较高，会影响测试到的发射波形图，从而影响测试结果。且用不同的同型号的射频功率探头，及不同的放大倍数对噪声的放大深度不同，其测试波形结果都会不同，不能保证测试结果的一致性；
3)如果仅增加固定放大倍数的放大器，对于被测试产品无线发射功率较大时的产品，其射频功率探头输出信号较强，不需要放大，放大还会产生一些噪声信号，反而会影响测试结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种解决了对于无线产品低发射功率的发射波形不能被测试到或者是测试的波形图背景噪声太高不符合测试要求的问题，在无线产品标准测试领域应用广泛。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种射频功率探头视频输出信号放大系统，包括检测器、可编程放大器、第一滤波电路、数据采集器、USB扩展集线器、计算机、运算放大器跟随电路、第二滤波电路、数模转换芯片、下位机控制器以及存储器；
可编程放大器安装于检测器以及数据采集器之间，第一滤波电路接入于可编程放大器以及数据采集器之间，检测器通过USB扩展集线器连接计算机，数据采集器通过USB连接USB扩展集线器，USB扩展集线器通过USB连接计算机，计算机连接下位机控制器，存储器安装于下位机控制器上；
运算放大器跟随电路设置于可编程放大器的参考电压引脚，第二滤波电路接入于运算放大器跟随电路输入端以及数模转换芯片的输出端，下位机控制器的I/O端口连接可编程放大器，下位机控制器的SPI/12C端口连接数模转换芯片。
作为优选的技术方案，所述检测器为射频功率探头或者检波器。
作为优选的技术方案，所述下位机控制器采用微控制器MCU。
一种将射频功率探头视频输出信号放大的方法，具体包括以下几个步骤：
步骤一、1、校准：由下位机控制器(10)控制可编程放大器(2)的放大倍数，同时调节数模转换芯片(9)的输出电压，经运算放大器跟随电路(7)，改变可编程放大器(2)参考电压引脚的电平，使其可编程放大器(2)在射频功率探头(1)无射频信号输入时，输出电平正向接近零伏，此时由下位机控制器将可编程放大器(2)放大倍数与模数转换芯片(9)当前的输出电压的控制编码对应保存至存储器(11)，同样的方法，保存可编程放大器(2)在不同放大倍数和对应模数转换芯片(9)输出当前电压的控制编码的值；
步骤二、射频功率探头(1)可根据输入射频功率的大小变化转换成电信号波形，由其视频端口输出；
步骤三、射频功率探头(1)所输出的电信号波形经过可编程放大器(2)将进行放大；
步骤四、射频功率探头(1)所测试到的功率大小通过其USB端口经USB扩展集线器(5)传回给计算机(6)；
步骤五、计算机(6)对根据步骤四射频功率探头(1)所传回的功率大小进行判定，确定可编程放大器(2)对射频功率探头(1)视频输出端口所输出的电信号波形的放大倍数；
步骤六、计算机(6)通过各类通讯接口与下位机控制器(10)进行通讯，告知下位机制器(10)在步骤五所确定的放大倍数；
步骤七、下位机控制器(10)通过I/O端口控制可编程放大器(2)的放大倍数，并根据其放大倍数，读取存储器(11)在步骤一存储的对应模数转换芯片(9)的控制编码传递给数模转换芯片(9)输出相应电压，通过运算放大器跟随电路(7)改变可编程放大器(2)的参考电压；
步骤八、步骤三经放大后的信号通过滤波电路(3)滤去信号中谐波与杂讯进入采集器(4)；
步骤九、采集器(4)通过模数转换，转换成数字信号，通过USB扩展集线器(5)传给计算机(6)；
步骤十、计算机(6)根据转回的数字大小汇成波形进行显示，并判定其结果。
本发明的有益效果是：
无线通信技术给人们带来的便利有目共睹，随着无线通信产品越来越多，涵盖的领域越来越广，无线通信技术随之更新换代也非常之快。同时，由于手持式无线产品的普及，短距离通信设备的增多，对通信速度及无线发射功耗要求也越来越高，所以无线通信技术有向低功耗，高传输速率的方向发展，为了合理利用频谱资源和规范各类无线通信技术，各国及国际组织都制定了相关标准对其技术进行要求。
按照相关无线通信设备的相关标准测试要求，需要测试无线产品无线发射功率的波形，此发明，解决了对于无线产品低发射功率的发射波形不能被测试到或者是测试的波形图背景噪声太高不符合测试要求的问题，在无线产品标准测试领域应用广泛。
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为本发明的电路原理图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，(一)校准：由下位机控制器10控制可编程放大器2的放大倍数，同时调节数模转换芯片9的输出电压，经运算放大器跟随电路7，改变可编程放大器2参考电压引脚的电平，使其可编程放大器2在射频功率探头1无射频信号输入时，输出电平正向接近零伏，此时由下位机控制器将可编程放大器2放大倍数与模数转换芯片9当前的输出电压的控制编码对应保存至存储器11，同样的方法，保存可编程放大器2在不同放大倍数和对应模数转换芯片9输出当前电压的控制编码的值；
(二)、射频功率探头1可根据输入射频功率的大小变化转换成电信号波形，由其视频端口输出；
(三)、射频功率探头1所输出的电信号波形经过可编程放大器2将进行放大；
(四)、射频功率探头1所测试到的功率大小通过其USB端口经USB扩展集线器5传回给计算机6；
(五)、计算机6对根据步骤四射频功率探头1所传回的功率大小进行判定，确定可编程放大器2对射频功率探头1视频输出端口所输出的电信号波形的放大倍数；
(六)、计算机6通过各类通讯接口与下位机控制器10进行通讯，告知下位机制器10在步骤五所确定的放大倍数；
(七)、下位机控制器10通过I/O端口控制可编程放大器2的放大倍数，并根据其放大倍数，读取存储器11在(一)存储的对应模数转换芯片9的控制编码传递给数模转换芯片9输出相应电压，通过运算放大器跟随电路7改变可编程放大器2的参考电压；
(八)、(三)经放大后的信号通过滤波电路3滤去信号中谐波与杂讯进入采集器4；
(九)、采集器4通过模数转换，转换成数字信号，通过USB扩展集线器5传给计算机6；
(十)、计算机6根据传回的数字大小汇成波形进行显示，并判定其结果。
本发明中，1)在射频功率探头1与采集器4之间增加可编程放大器2，可以根据射频功率探头1输入的射频信号的大小来调节其对视频输出信号的放大倍数，从而解决由于测试产品无线发射功率较小时，采集器4不能采集到完整发射波形的问题，同时射频功率探头1输入信号过大时，可以减小放大器的放大倍数。
2)当射频功率探头1没有信号输入时，通过微控制器控制其可编程增益放大器2的倍数并调节数模转换芯片输出电压来改变可编程放大器2参考电平引脚的电压，使可编程放大器2输出为零电平，此时把放大倍数与能使数模转换芯片9输出当前电压的控制编码对应保存起来，保证射频功率探头1在没有射频信号输入时，可编程增益放大器2在不同的放大倍数下，其放大器的输出噪声电平很低，至几毫伏。
3)如果换了同型号的射频功率探头1后，同样进行所述2)的操作。
4)2)和3)解决了在不同放大倍数下，对射频功率探头1输出噪声的放大深度不同时，对测试波形的影响。同时也解决了不同的同型号的射频功率探头1输出噪声不一，再经过放大，影响测试结果，测试一致性差的问题。
本发明的有益效果是：
无线通信技术给人们带来的便利有目共睹，随着无线通信产品越来越多，涵盖的领域越来越广，无线通信技术随之更新换代也非常之快。同时，由于手持式无线产品的普及，短距离通信设备的增多，对通信速度及无线发射功耗要求也越来越高，所以无线通信技术有向低功耗，高传输速率的方向发展，为了合理利用频谱资源和规范各类无线通信技术，各国及国际组织都制定了相关标准对其技术进行要求。
按照相关无线通信设备的相关标准测试要求，需要测试无线产品无线发射功率的波形，此发明，解决了对于无线产品低发射功率的发射波形不能被测试到或者是测试的波形图背景噪声太高不符合测试要求的问题，在无线产品标准测试领域应用广泛。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种射频功率探头视频输出信号放大系统，其特征在于：包括检测器、可编程放大器、第一滤波电路、数据采集器、USB扩展集线器、计算机、运算放大器跟随电路、第二滤波电路、数模转换芯片、下位机控制器以及存储器；
可编程放大器安装于检测器以及数据采集器之间，第一滤波电路接入于可编程放大器以及数据采集器之间，检测器通过USB扩展集线器连接计算机，数据采集器通过USB连接USB扩展集线器，USB扩展集线器通过USB连接计算机，计算机连接下位机控制器，存储器安装于下位机控制器上；
运算放大器跟随电路设置于可编程放大器的参考电压引脚，第二滤波电路接入于运算放大器跟随电路输入端以及数模转换芯片的输出端，下位机控制器的I/O端口连接可编程放大器，下位机控制器的SPI/12C端口连接数模转换芯片。
2.如权利要求1所述的射频功率探头视频输出信号放大系统，其特征在于：所述检测器为射频功率探头或者检波器。
3.如权利要求1所述的射频功率探头视频输出信号放大系统，其特征在于：所述下位机控制器采用微控制器MCU。
4.一种将射频功率探头视频输出信号放大的方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：
步骤一、1、校准：由下位机控制器(10)控制可编程放大器(2)的放大倍数，同时调节数模转换芯片(9)的输出电压，经运算放大器跟随电路(7)，改变可编程放大器(2)参考电压引脚的电平，使其可编程放大器(2)在射频功率探头(1)无射频信号输入时，输出电平正向接近零伏，此时由下位机控制器将可编程放大器(2)放大倍数与模数转换芯片(9)当前的输出电压的控制编码对应保存至存储器(11)，同样的方法，保存可编程放大器(2)在不同放大倍数和对应模数转换芯片(9)输出当前电压的控制编码的值；
步骤二、射频功率探头(1)可根据输入射频功率的大小变化转换成电信号波形，由其视频端口输出；
步骤三、射频功率探头(1)所输出的电信号波形经过可编程放大器(2)将进行放大；
步骤四、射频功率探头(1)所测试到的功率大小通过其USB端口经USB扩展集线器(5)传回给计算机(6)；
步骤五、计算机(6)对根据步骤四射频功率探头(1)所传回的功率大小进行判定，确定可编程放大器(2)对射频功率探头(1)视频输出端口所输出的电信号波形的放大倍数；
步骤六、计算机(6)通过各类通讯接口与下位机控制器(10)进行通讯，告知下位机制器(10)在步骤五所确定的放大倍数；
步骤七、下位机控制器(10)通过I/O端口控制可编程放大器(2)的放大倍数，并根据其放大倍数，读取存储器(11)在步骤一存储的对应模数转换芯片(9)的控制编码传递给数模转换芯片(9)输出相应电压，通过运算放大器跟随电路(7)改变可编程放大器(2)的参考电压；
步骤八、步骤三经放大后的信号通过滤波电路(3)滤去信号中谐波与杂讯进入采集器(4)；
步骤九、采集器(4)通过模数转换，转换成数字信号，通过USB扩展集线器(5)传给计算机(6)；
步骤十、计算机(6)根据转回的数字大小汇成波形进行显示，并判定其结果。
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