CN107885273B - 一种高稳定度的功率参考产生电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高稳定度的功率参考产生电路，包括DAC单元和开关控制单元，DAC单元连接有功率调节单元，功率调节单元连接有ALC功率稳幅单元，ALC功率稳幅单元连接有自起振单元，自起振单元连接有端口驻波匹配单元，所述开关控制单元分别与ALC功率稳幅单元和自起振单元相连。在ALC功率稳幅单元和自起振单元内，采用变容二极管自起振电路的设计，利用两组二极管互补的方式补偿温度对功率影响，电路设计简单，该功率参考产生电路输出固定频率为50MHz、固定功率为1.000mW的连续波信号，该功率参考产生电路具有很高的功率准确度、很小的输出端口驻波比。

Description

一种高稳定度的功率参考产生电路
技术领域
本发明涉及功率参考产生电路领域，具体涉及一种高稳定度的功率参考产生电路。
背景技术
现有的功率参考产生电路是通过晶体振荡器、功率放大电路、ALC压控环路等组成的，现有的功率参考产生电路存在以下缺点：
1、输出功率准确度在全温度范围内仅能达到1.5％；
2、需要单独做温度补偿，生产效率比较低。
因此需要设计一种新的功率参考产生电路。
发明内容
针对现有的功率参考产生电路存在的缺点，本发明提供了一种高稳定度的功率参考产生电路，具有很高的功率准确度、很小的输出端口驻波比。
本发明采用以下的技术方案：
一种高稳定度的功率参考产生电路，包括DAC单元和开关控制单元，所述DAC单元连接有功率调节单元，功率调节单元连接有ALC功率稳幅单元，ALC功率稳幅单元连接有自起振单元，自起振单元连接有端口驻波匹配单元，所述开关控制单元分别与ALC功率稳幅单元和自起振单元相连。
优选地，所述ALC功率稳幅单元包括相连接的积分器和检波电路，所述积分器包括运算放大器，运算放大器的反相输入端连接有第一电阻，运算放大器的反相输入端还通过第一电容与运算放大器的输出端相连，运算放大器的同相输入端与检波电路相连；
所述检波电路包括第二电阻、第二电容和检波二极管，第二电阻和第二电容并联，第二电路和第二电容的一端均接地，第二电路和第二电容的另一端均与检波二极管的负极相连。
优选地，所述自起振单元包括第一变容二极管、第二变容二极管和第四电容，第一变容二极管、第二变容二极管和第四电容相互并联，第一变容二极管、第二变容二极管和第四电容的一端均接地，另一端连接有并联的第五电容和第六电容；
所述第五电容接有信号输出端，第五电容和信号输出端之间连接有第一电感，第一电感接地；
所述第六电容连接有三极管，第六电容连接在三极管的基极相连，三极管的集电极连接有第二电感，第二电感连接信号输出端。
优选地，所述运算放大器的输出端连接有相串联的第三电阻和第四电阻，其中，第三电阻和第四电阻之间通过第三电容接地，所述第四电阻连接在并联的第五电容和第六电容上；
所述检波二极管的正极与第五电容相连接。
优选地，所述自起振单元还包括第五电阻、第六电阻和第七电容，第五电阻连接在第六电容和三极管之间并接地，第六电阻连接在三极管的发射极并接-12V电源，第七电容连接在三极管和第二电感之间并接地。
优选地，第五电容的值为7.5pF～10pF，第六电容的值为1000pF，第七电容的值为30pF～36pF，第一电感的值为4.7uH，第二电感为可调电感，第二电感的值为0.44uH～0.50uH，第五电阻的阻值为12kΩ，第六电阻的阻值为100Ω～120Ω。
本发明具有的有益效果是：
本发明提供的高稳定度的功率参考产生电路，电路简单，生产调试方便，不需要温度补偿，只需要在室温(20℃～25℃)将功率参考产生电路的功率输出调至1.000mW(1±0.4％)之内，则在0℃～50℃温度范围内满足1.000mW(1±0.8％)，生产简单。该功率参考产生电路输出固定频率为50MHz、固定功率为1.000mW的连续波信号，该功率参考产生电路具有很高的功率准确度、很小的输出端口驻波比，端口驻波比小于1.05:1。
附图说明
图1为高稳定度的功率参考产生电路的原理框图。
图2为ALC功率稳幅单元和自起振单元的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
结合图1和图2，一种高稳定度的功率参考产生电路，如图1所示，包括DAC单元1和开关控制单元6，DAC单元1连接有功率调节单元2，功率调节单元2连接有ALC功率稳幅单元3，ALC功率稳幅单元3连接有自起振单元4，自起振单元4连接有端口驻波匹配单元5，开关控制单元6分别与ALC功率稳幅单元3和自起振单元4相连。
DAC单元1、功率调节单元2、端口驻波匹配单元5和开关控制单元6均为本领域常用电路。
其中，DAC单元1为16位串行DAC，其输出电压范围为0V～2.5V。
功率调节单元2的输入为DAC单元输出1的0V～2.5V，功率调节单元2的输出为2V～6V，在生产过程中，通过调节DAC值，使得功率参考电路功率输出为1.000mW(1±0.4％)。
ALC功率稳幅单元3用于保证回路功率在不同温度下都能保持稳定，ALC功率稳幅单元3具有硬件温度补偿功能，通过两组二极管以互补的方式硬件补偿温度对二极管的影响。
自起振单元4的功能是在上电之后，通过变容二极管进行自激振荡，稳定后频率固定在50MHz。
口驻波匹配单元5调节后，使得端口输出驻波比小于1.05:1。
如果关闭功率参考输出，电源开关控制单元6则控制断开功率参考电路的+12V、-12V电源，如果打开功率参考输出，电源开关控制单元6则控制功率参考电路+12V、-12V电源的开关。
如图2所示，ALC功率稳幅单元3包括相连接的积分器和检波电路，积分器用于控制功率参考产生电路的功率输出，积分器包括运算放大器N1，运算放大器N1的反相输入端连接有第一电阻R1，运算放大器N1的反相输入端还通过第一电容C1与运算放大器N1的输出端相连，运算放大器N1的同相输入端与检波电路相连。
检波电路将50MHz的交流信号检波输出直流电平V1，V1作为负反馈和VIN将功率参考产生电路的功率稳定在1.000mW。V1是检波电压，VIN是图1中功率调节单元2输出的DAC调节电压
检波电路包括第二电阻R2、第二电容C2和检波二极管D1，第二电阻R2和第二电容C2并联，第二电路R2和第二电容C2的一端均接地，第二电路R2和第二电容C2的另一端均与检波二极管D1的负极相连。
自起振单元4包括第一变容二极管D2、第二变容二极管D3和第四电容C4，第一变容二极管D2、第二变容二极管D3和第四电容C4相互并联，第一变容二极管、第二变容二极管和第四电容的一端均接地，另一端连接有并联的第五电容C5和第六电容C6。
第五电容C5接有信号输出端，第五电容C5和信号输出端之间连接有第一电感L1，第一电感接地。
第六电容C6连接有三极管D4，第六电容C6连接在三极管D4的基极相连，三极管D4的集电极连接有第二电感L2，第二电感连接信号输出端。
运算放大器N1的输出端连接有相串联的第三电阻R3和第四电阻R4，其中，第三电阻R3和第四电阻R4之间通过第三电容C3接地，第四电阻R4连接在并联的第五电容C5和第六电容C6上。第三电阻R3和第四电阻R4是积分器的限流输出电阻，第三电容C3是滤波电容，保证积分器输出电平不被噪声干扰，同时在+VCC(+12V)、-VCC(-12V)上电后，V2的电压值缓慢变大。V2是变容二极管端电压。
检波二极管D1的正极与第五电容C5相连接。
自起振单元还包括第五电阻R5、第六电阻R6和第七电容C7，第五电阻R5连接在第六电容C6和三极管D4之间并接地，第六电阻R6连接在三极管D4的发射极并接-12V电源，第七电容C7连接在三极管D4和第二电感L2之间并接地。
第五电容C5的值为7.5pF～10pF，第六电容C6的值为1000pF，第七电容C7的值为30pF～36pF，第一电感L1的值为4.7uH，第二电感L2为可调电感，第二电感的值为0.44uH～0.50uH，第五电阻R5的阻值为12kΩ，第六电阻R6的阻值为100Ω～120Ω。
自起振单元的工作原理是：在信号输出端无信号输出时，将运算放大器的+VCC、-VCC断开，整个电路不工作，将运算放大器的+VCC、-VCC导通后，运算放大器N1输出端电压迅速升高，第三电阻R3电阻阻值比较大(100kΩ)，以比较小的电流对第三电容C3进行充电，随着时间变化V2的电压也慢慢地变大，第一变容二极管D2和第二变容二极管D3的容值随着V2点的电压变化而变化，从而启动整个起振电路开始振荡，等V2稳定之后，自起振单元将输出稳定的功率为1.000mW、频率为50MHz的信号。
第二电感L2为可调电感，在正常工作时调节第二电感L2，可以微调自起振电路信号的频率，使其固定在50MHz±0.5MHz范围内。
在本发明中，检波二极管D1受温度影响比较大，温度变化后V1输出电压发生变化，从而导致整个电路输出功率发生变化，而本发明采用变容二极管D2、D3自起振的方案，同时也是在硬件上对检波二极管D1进行负反馈补偿，随着温度变化V2点电压值与V1点电压值成相反方向变化，弥补了温度变化对输出功率的影响，保证了在0℃～50℃温度范围内满足1.000mW(1±0.8％)指标。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高稳定度的功率参考产生电路，包括DAC单元和开关控制单元，其特征在于，所述DAC单元连接有功率调节单元，功率调节单元连接有ALC功率稳幅单元，ALC功率稳幅单元连接有自起振单元，自起振单元连接有端口驻波匹配单元，所述开关控制单元分别与ALC功率稳幅单元和自起振单元相连；
所述ALC功率稳幅单元包括相连接的积分器和检波电路，所述积分器包括运算放大器，运算放大器的反相输入端连接有第一电阻，运算放大器的反相输入端还通过第一电容与运算放大器的输出端相连，运算放大器的同相输入端与检波电路相连；
所述检波电路包括第二电阻、第二电容和检波二极管，第二电阻和第二电容并联，第二电路和第二电容的一端均接地，第二电路和第二电容的另一端均与检波二极管的负极相连；
所述自起振单元包括第一变容二极管、第二变容二极管和第四电容，第一变容二极管、第二变容二极管和第四电容相互并联，第一变容二极管、第二变容二极管和第四电容的一端均接地，另一端连接有并联的第五电容和第六电容；
所述第五电容接有信号输出端，第五电容和信号输出端之间连接有第一电感，第一电感接地；
所述第六电容连接有三极管，第六电容连接在三极管的基极相连，三极管的集电极连接有第二电感，第二电感连接信号输出端。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定度的功率参考产生电路，其特征在于，所述运算放大器的输出端连接有相串联的第三电阻和第四电阻，其中，第三电阻和第四电阻之间通过第三电容接地，所述第四电阻连接在并联的第五电容和第六电容上；
所述检波二极管的正极与第五电容相连接。
3.根据权利要求1所述的一种高稳定度的功率参考产生电路，其特征在于，所述自起振单元还包括第五电阻、第六电阻和第七电容，第五电阻连接在第六电容和三极管之间并接地，第六电阻连接在三极管的发射极并接-12V电源，第七电容连接在三极管和第二电感之间并接地。
4.根据权利要求3所述的一种高稳定度的功率参考产生电路，其特征在于，第五电容的值为7.5pF～10pF，第六电容的值为1000pF，第七电容的值为30pF～36pF，第一电感的值为4.7uH，第二电感为可调电感，第二电感的值为0.44uH～0.50uH，第五电阻的阻值为12kΩ，第六电阻的阻值为100Ω～120Ω。
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