CN118294846A - 一种闭环控制射频电流源测试方法及测试系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种闭环控制射频电流源测试方法及测试系统，属于电流源测试技术领域，包括：控制终端接收来自采集设备所采集的第一输出信号，以及来自信号发生设备产生的第一射频信号；对第一输出信号进行信号衰减，并进行阻抗变换；设置参考电阻，并通过射频电流源对参考电阻施加输出电压，采集该输出电压的值获取参考电流；发送反馈信号至射频电流源，调整信号输入幅度大小。在本申请实施时，接收第一射频信号，进行信号衰减阻抗变换步骤，然后设置参考电阻，根据参考电阻的电压值获取参考电流，根据参考电流对信号输入幅度进行大小调整，采用数字环路对射频电流源进行闭环控制，解决输出信号幅度随信号频率升高而衰减的问题，提高测试精准度。
Description
技术领域
本申请涉及电流源测试技术领域，具体为一种闭环控制射频电流源测试方法及测试系统。
背景技术
随着工业化的朝向自动化、智能化发展，新型半导体以及传感器技术得到了大力应用，电流传感器芯片和电流互感器是一种应用于电气工程、无线通信以及射频技术领域中的重要元器件，这些元器件在使用的各个阶段需要进行测试，保证元器件完好。
现有的测试方法中，对于上述元器件的测试还拘泥于较低数据峰值的工况，当测试电流涉及到几十安培峰值甚至是上百安培峰值时，难以对传感器的高频交流特性进行测试，并且现有的测试方案需要使用多台仪器搭建，连接复杂，并且容易在测试过程中出现位置故障，同时，现有的测试方案大多为开环结构，因此会出现随着信号频率的增加，在输入信号幅度不变的情况下，输出信号会逐渐衰减，无法满足输入与输出幅度关系保持不变的情况，导致测试结果存在较大误差。
所以有必要提供一种闭环控制射频电流源测试方法及测试系统来解决上述问题。
需要说明的是，本背景技术部分中公开的以上信息仅用于理解本申请构思的背景技术，并且因此，它可以包含不构成现有技术的信息。
发明内容
基于现有技术中存在的上述问题，本申请所要解决的问题是：提供一种闭环控制射频电流源测试方法及测试系统，达到采用数字环路对射频电流源进行闭环控制，解决输出信号幅度随信号频率升高而衰减的问题，提高测试精准度。
本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种闭环控制射频电流源测试方法，该方法包括：
控制终端接收来自采集设备所采集的第一输出信号，以及来自信号发生设备产生的第一射频信号，其中第一输出信号为射频电流源输出信号，信号发生设备为DDS信号发生器，第一射频信号为正弦信号；
对第一输出信号进行信号衰减，并进行阻抗变换，其中，对第一输出信号进行信号衰减采用衰减网络实现，阻抗变换采用驱动放大器实现；
设置参考电阻，并通过射频电流源对参考电阻施加输出电压，采集该输出电压的值获取参考电流；
根据参考电流，发送反馈信号至射频电流源，调整信号输入幅度大小，完成电流源的闭环控制。
在本申请的技术方案实施过程中，通过接收第一射频信号，并对其进行信号衰减、阻抗变换等步骤，然后设置参考电阻，根据参考电阻的电压值获取参考电流，并根据参考电流对信号输入幅度进行大小调整，采用数字环路对射频电流源进行闭环控制，解决开环应用中输出信号幅度随信号频率升高而衰减的问题，提高测试精准度。
进一步的，所述控制终端为系统控制器，该系统控制器为ARM+FPGA多核异构架构，并且FPGA负责驱动信号发生设备以及采集设备，ARM用于运行闭环控制算法以及人机交互、接口通讯任务。
进一步的，第一射频信号还需要进行低通滤波，具体为：在DDS信号发生器的输出端连接低通滤波器，并接入偏置调节器对所产生的第一射频信号进行直流偏置调节，生成第二射频信号，然后通过驱动放大器对第二射频信号进行放大，并配合衰减网络对放大后的第二射频信号进行幅度调节。
进一步的，所述参考电阻的一端接地，另一端与射频电流源的输出端电性连接，所述射频电流源具有射频功率放大器，通过控制射频功率放大器对参考电阻施加电压，并根据所施加的电压值计算参考电流。
进一步的，所述参考电阻为高精度低温漂无感电阻。
进一步的，所述参考电流的计算方法为：
设置调整因子，该调整因子为正数，当参考电阻为高精度低温漂无感电阻时，该调整因子的数值为1；
参考电流等于射频电流源的输出电压与参考电阻的比值，与调整因子的乘积。
一种闭环控制射频电流源测试系统，该系统包括：
信号接收模块，用于接收来自采集设备所采集的第一输出信号，以及来自信号发生设备产生的第一射频信号，其中第一输出信号为射频电流源输出信号，信号发生设备为DDS信号发生器，第一射频信号为正弦信号；
信号衰减与阻抗变换模块，用于对第一输出信号进行信号衰减，并进行阻抗变换，其中，对第一输出信号进行信号衰减采用衰减网络实现，阻抗变换采用驱动放大器实现；
参考电流获取模块，用于设置参考电阻，并通过射频电流源对参考电阻施加输出电压，采集该输出电压的值获取参考电流；
闭环控制模块，用于根据参考电流，发送反馈信号至射频电流源，调整信号输入幅度大小，完成电流源的闭环控制。
进一步的，DDS信号发生器包括数模转换模块，所述数模转换模块用于对信号进行数模转换，并产生射频信号，该射频信号为正弦信号；
低通滤波模块，该低通滤波模块与数模转换模块的输出端电性连接，该低通滤波模块用于对射频信号进行低通滤波，将射频信号中的高次谐波分量滤除；
驱动放大器模块，该驱动放大器模块与低通滤波模块的输出端电性连接，以及偏置调节模块，偏置调节模块的输出端与驱动放大器模块的输入端电性连接，因此驱动放大器模块具有两个输入，通过偏置调节模块对低通滤波后的输出信号进行直流偏置调节，保证工作点稳定性，减少交流噪声；
衰减网络模块，用于与驱动放大器配合对输出信号的信号幅度进行调节，对信号幅度进行调节为每个闭环过程的末尾操作。
本申请的有益效果是：本申请提供的一种闭环控制射频电流源测试方法及测试系统，通过接收第一射频信号，并对其进行信号衰减、阻抗变换等步骤，然后设置参考电阻，根据参考电阻的电压值获取参考电流，并根据参考电流对信号输入幅度进行大小调整，采用数字环路对射频电流源进行闭环控制，解决开环应用中输出信号幅度随信号频率升高而衰减的问题，提高测试精准度。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本申请作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请中一种闭环控制射频电流源测试方法的流程示意图；
图2为本申请中一种闭环控制射频电流源测试系统的模块构成示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
实施例一：如图1所示，本申请提供了一种闭环控制射频电流源测试方法，该方法用于对电流传感器芯片、电流互感器等设备进行测试校准，并优化现有技术中，开环应用输出信号幅度随信号频率升高而衰减的问题，该方法包括：
步骤101：控制终端接收来自采集设备所采集的第一输出信号，以及来自信号发生设备产生的第一射频信号，其中第一输出信号为射频电流源输出信号，信号发生设备为DDS信号发生器，第一射频信号为正弦信号；
在电流传感器芯片、电流互感器等设备的测试校准过程中，需要使用与被测电路频率匹配的信号源进行测试，因此采用信号发生设备产生第一射频信号，并通过采集设备采集被测电路中的电流数据，而在测试过程的各个阶段，都需要使用控制终端，通过控制终端发送的控制信号完成测试，在本实施例中，该控制终端为系统控制器，该系统控制器为ARM+FPGA多核异构架构，并且FPGA负责驱动信号发生设备以及采集设备，ARM用于运行闭环控制算法以及人机交互、接口通讯等任务；
其中，采集设备可以采用高速ADC信号采集方法，高速ADC信号采集是一种用于将连续的模拟信号转换为数字信号的技术，属于本领域中已知的现有技术，在本实施例中不做详细说明；
DDS信号发生器是一种采用直接数字频率合成（Direct Digital Synthesis，简称DDS）的技术，可以将信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平，并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节，DDS信号发生器内部具有数模转换器，该数模转换器可以在控制终端的驱动下产生射频信号，在本实施例中，产生的射频信号为正弦信号，并且该正弦信号具有较多高次谐波分量，因此还需要对产生的第一射频信号进行低通滤波，具体的：
在DDS信号发生器的输出端连接低通滤波器，并接入偏置调节器对所产生的第一射频信号进行直流偏置调节，生成第二射频信号，然后通过驱动放大器对第二射频信号进行放大，并配合衰减网络对放大后的第二射频信号进行幅度调节；
偏置调节器是一种用于稳定和调节电路中的偏置电压或者偏置电流的器件，主要用于稳定偏置点、提高电路的稳定性，并降低噪声的失真现象，优化电路的能耗；驱动放大器是一种能够将输入信号放大到足够水平，使其能够驱动后续的功率放大器或负载的电路，在与衰减网络配合使用时，能够实现如下效果：
A、增加滤波后的信号幅度，使其能够更有效地驱动后续电路或负载，提高信号的功率和稳定性，确保信号能够正常传输和处理；
B、进行阻抗匹配，与负载或者后续电路的输入阻抗进行匹配，从而最大限度传递信号能量，减少信号失真；
C、调节信号幅度，向后续电路提供合适的信号水平，以适应不同的应用需求或者负载要求；
D、信号保护，保护信号源以及后续电路，防止信号过载损坏电路，确保整个系统的稳定性和可靠性。
步骤102：对第一输出信号进行信号衰减，并进行阻抗变换，其中，对第一输出信号进行信号衰减采用衰减网络实现，阻抗变换采用驱动放大器实现；
在将第一输出信号接入其他组件中之前，还需要对其进行信号衰减，将信号调整至ADC的输入范围，避免信号过大而超过ADC的量程，衰减网络通常由电阻、电容或电感等元件组成，用于减小信号的幅度，属于现有技术，具体方法可以参照现有技术中利用衰减网络实现对信号的调整，在本实施例中不再赘述；
衰减后的信号不仅要考虑幅度与ADC量程的匹配，还需要考虑阻抗的匹配，确保信号能够被准确转换，此外，驱动放大器还可以提供所需的电压和电流，以确保ADC能够正常工作并获得稳定的输入信号。
步骤103：设置参考电阻，并通过射频电流源对参考电阻施加输出电压，采集该输出电压的值获取参考电流；
为了对电路中的电流进行获取，还需要设置参考电阻，该参考电阻的一端接地，另一端与射频电流源的输出端连接，并且该电阻为高精度低温飘无感电阻，该电阻具有较高的稳定性和精度，并且在低温下不会出现电阻值变化，因此对测试电路的影响非常小，从而确保测试结果准确，将该参考电阻的一端接地，另一端与射频电流源的输出端连接，射频电流源通过控制射频功率放大器对参考电阻施加电压，并根据所施加的电压值计算参考电流，具体的，参考电流的计算方法为：
由于参考电阻为高精度低温漂无感电阻，因此在本实施例中该电阻的阻值可以看为定值，但是当未使用上述高精度低温漂无感电阻时，电阻值会在测试过程中产生变化，从而导致测试结果不准确，因此在本实施例中，在计算参考电流时，设置调整因子，该调整因子为正数，该调整因子用于应对参考电阻在参与测试过程中产生的变化，而当使用高精度低温漂无感电阻时，该调整因子为1，参考电流等于射频电流源的输出电压与参考电阻的比值，与调整因子的乘积。
步骤104：根据参考电流，发送反馈信号至射频电流源，调整信号输入幅度大小，完成电流源的闭环控制。
在获取参考电流后，会根据参考电流生成反馈信号，并将该反馈信号发送至射频电流源，射频电流源控制射频功率放大器对信号输入幅度进行调整，并重复前述过程，完成电流源的闭环控制，在闭环控制下，随着信号频率的增加，即使在同样的输入信号幅度下，输出信号会逐渐衰减，但是射频电流源会根据参考电阻的电流对输入信号进行调整，因此输入与输出关系不会随频率变化而变化；
需要说明的是，在本实施例中，以最大电流为10Arms为例，在进行闭环控制后，控制电流范围为500mArms至10Arms，电流设置步进10mArms，输出电流精度为千分之一。
实施例二：如图2所示，本实施例提供了一种闭环控制射频电流源测试系统，该测试系统运行实施例一中的测试方法，该测试系统包括：
信号接收模块，用于接收来自采集设备所采集的第一输出信号，以及来自信号发生设备产生的第一射频信号，其中第一输出信号为射频电流源输出信号，信号发生设备为DDS信号发生器，第一射频信号为正弦信号；
信号衰减与阻抗变换模块，用于对第一输出信号进行信号衰减，并进行阻抗变换，其中，对第一输出信号进行信号衰减采用衰减网络实现，阻抗变换采用驱动放大器实现；
参考电流获取模块，用于设置参考电阻，并通过射频电流源对参考电阻施加输出电压，采集该输出电压的值获取参考电流；
闭环控制模块，用于根据参考电流，发送反馈信号至射频电流源，调整信号输入幅度大小，完成电流源的闭环控制。
其中，DDS信号发生器包括数模转换模块，所述数模转换模块用于对信号进行数模转换，并产生射频信号，该射频信号为正弦信号；
低通滤波模块，该低通滤波模块与数模转换模块的输出端电性连接，该低通滤波模块用于对射频信号进行低通滤波，将射频信号中的高次谐波分量滤除；
驱动放大器模块，该驱动放大器模块与低通滤波模块的输出端电性连接，以及偏置调节模块，偏置调节模块的输出端与驱动放大器模块的输入端电性连接，因此驱动放大器模块具有两个输入，通过偏置调节模块对低通滤波后的输出信号进行直流偏置调节，保证工作点稳定性，减少交流噪声；
衰减网络模块，用于与驱动放大器配合对输出信号的信号幅度进行调节，对信号幅度进行调节为每个闭环过程的末尾操作。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种闭环控制射频电流源测试方法，其特征在于：该方法包括：
控制终端接收来自采集设备所采集的第一输出信号，以及来自信号发生设备产生的第一射频信号，其中第一输出信号为射频电流源输出信号，信号发生设备为DDS信号发生器，第一射频信号为正弦信号；
对第一输出信号进行信号衰减，并进行阻抗变换，其中，对第一输出信号进行信号衰减采用衰减网络实现，阻抗变换采用驱动放大器实现；
设置参考电阻，并通过射频电流源对参考电阻施加输出电压，采集该输出电压的值获取参考电流；
根据参考电流，发送反馈信号至射频电流源，调整信号输入幅度大小，完成电流源的闭环控制。
2.根据权利要求1所述的一种闭环控制射频电流源测试方法，其特征在于：所述控制终端为系统控制器，该系统控制器为ARM+FPGA多核异构架构，并且FPGA负责驱动信号发生设备以及采集设备，ARM用于运行闭环控制算法以及人机交互、接口通讯任务。
3.根据权利要求1所述的一种闭环控制射频电流源测试方法，其特征在于：第一射频信号还需要进行低通滤波，具体为：在DDS信号发生器的输出端连接低通滤波器，并接入偏置调节器对所产生的第一射频信号进行直流偏置调节，生成第二射频信号，然后通过驱动放大器对第二射频信号进行放大，并配合衰减网络对放大后的第二射频信号进行幅度调节。
4.根据权利要求1所述的一种闭环控制射频电流源测试方法，其特征在于：所述参考电阻的一端接地，另一端与射频电流源的输出端电性连接，所述射频电流源具有射频功率放大器，通过控制射频功率放大器对参考电阻施加电压，并根据所施加的电压值计算参考电流。
5.根据权利要求4所述的一种闭环控制射频电流源测试方法，其特征在于：所述参考电阻为高精度低温漂无感电阻。
6.根据权利要求4所述的一种闭环控制射频电流源测试方法，其特征在于：所述参考电流的计算方法为：
设置调整因子，该调整因子为正数，当参考电阻为高精度低温漂无感电阻时，该调整因子的数值为1；
参考电流等于射频电流源的输出电压与参考电阻的比值，与调整因子的乘积。
7.一种闭环控制射频电流源测试系统，其特征在于：该系统包括：
信号接收模块，用于接收来自采集设备所采集的第一输出信号，以及来自信号发生设备产生的第一射频信号，其中第一输出信号为射频电流源输出信号，信号发生设备为DDS信号发生器，第一射频信号为正弦信号；
信号衰减与阻抗变换模块，用于对第一输出信号进行信号衰减，并进行阻抗变换，其中，对第一输出信号进行信号衰减采用衰减网络实现，阻抗变换采用驱动放大器实现；
参考电流获取模块，用于设置参考电阻，并通过射频电流源对参考电阻施加输出电压，采集该输出电压的值获取参考电流；
闭环控制模块，用于根据参考电流，发送反馈信号至射频电流源，调整信号输入幅度大小，完成电流源的闭环控制。
8.根据权利要求7所述的一种闭环控制射频电流源测试系统，其特征在于：DDS信号发生器包括数模转换模块，所述数模转换模块用于对信号进行数模转换，并产生射频信号，该射频信号为正弦信号；
低通滤波模块，该低通滤波模块与数模转换模块的输出端电性连接，该低通滤波模块用于对射频信号进行低通滤波，将射频信号中的高次谐波分量滤除；
驱动放大器模块，该驱动放大器模块与低通滤波模块的输出端电性连接，以及偏置调节模块，偏置调节模块的输出端与驱动放大器模块的输入端电性连接，因此驱动放大器模块具有两个输入，通过偏置调节模块对低通滤波后的输出信号进行直流偏置调节，保证工作点稳定性，减少交流噪声；
衰减网络模块，用于与驱动放大器配合对输出信号的信号幅度进行调节，对信号幅度进行调节为每个闭环过程的末尾操作。
9.根据权利要求7所述的一种闭环控制射频电流源测试系统，其特征在于：用于实施如权利要求1至6任一项所述的闭环控制射频电流源测试方法。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118294846A true CN118294846A (zh) | 2024-07-05 |
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