CN1190666C - 射频功率测量 - Google Patents
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Abstract
一种用于测量脉动RF输入信号的RF功率的测量电路，具有一个∑-Δ ADC电路和一个用于控制将时钟脉冲传递至ADC电路的时钟输入端的与门。时钟脉冲仅在脉动RF输入信号的RF脉冲期间被传递至时钟输入端，因此可以使用低速ADC电路。
Description
技术领域
本发明涉及RF功率的测量，更具体地，涉及RF功率测量的电路和方法，该方法采用一种过采样的模数转换(ADC)电路。本领域的技术人员都知道，过采样的ADC需要有限数目N个时钟周期(其中N＞1)来完成一次转换。
背景技术
附图1是表示一种已知的RF功率测量电路的方框图。它包括RF输入端11，负载12，肖特基二极管13，以∑-ΔADC电路形式的一种过采样ADC电路14和一个时钟发生器15。
在使用时，肖特基二极管13用作检测器，其输出的电压与到达RF输入端11的RF功率有关。ADC电路14将该电压转换为数字格式，给出RF功率的测量值，该测量值能被存储，以作进一步处理。
时钟发生器15为ADC电路14的时钟输入端CI提供时钟脉冲，并且由这些脉冲确定ADC电路的转换率。ADC电路的转换时间TCONV由以下表达式给出：
TCONV＝N/FCLOCK，
其中N是完成一次转换所需的时钟脉冲数目，FCLOCK是时钟发生器15的频率。迄今，采用转换时间TCDNV比RF脉冲长度短得多的快速ADC电路已成惯例，因此一些功率测量值可从每个RF脉冲中得到。通常，∑-ΔADC电路由于能在较低的造价下达到比其它转换技术高的ADC分辨率而成为优选。
希望使用比高速过采样ADC电路便宜得多的，并能达到高ADC分辨率来改善测量精度的低速过采样ADC电路。可是，当ADC电路的转换时间比RF脉冲长度长时，低速过采样ADC电路就存在有重大技术问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了用于测量脉动RF输入信号的RF功率的测量电路，其包括：检测器装置，用于将上述输入信号转换为电压；过采样模数转换装置，用于从上述电压得到RF功率的测量值；时钟发生装置，用于产生时钟脉冲；以及用于控制将上述时钟脉冲传递给上述过采样模数转换装置的时钟输入端的装置。
在优选实施方式中，上述用于控制的装置使上述的时钟脉冲仅在脉动的RF输入信号的RF脉冲期间被传递至上述的时钟输入端，最好是在相应的RF脉冲开始之后。由于在这种结构下，时钟信号仅在RF脉冲期间被传递至ADC的时钟输入端，因此可以从两个或更多个连续的RF脉冲中得出单个功率测量值。因此，这种结构能够使用转换时间比RF脉冲的长度长的低速过采样ADC。
根据本发明的另一个方面，提供了脉动RF信号的RF功率的测量方法，该方法包括以下几个步骤：把脉动RF信号转换为电压；采用过采样模数转换装置从上述电压中得出RF功率测量值；控制时钟脉冲传递至上述过采样模数转换装置的时钟输入端。
附图说明
以下参照附图，仅以举例的方式来描述本发明的一个实施例。
图1显示了已知的RF功率测量电路的方框图，
图2显示了根据本发明的RF功率测量电路的方框图，并且
图3(a)到3(d)为时序图，对于理解图2所示的RF功率测量电路的实施很有帮助。
具体实施方式
参照图2，很多电路元件和图1所用的电路元件相同，并且使用相同的参考标号。
如图1所示电路的情况，RF输入信号RIN(如图3(a)所示)在RF输入端11接收，在负载12处终止，并且被肖特基二极管13转换为与到达RF输入端11的RF功率相关的电压VD(如图3(b)所示)。∑-ΔADC电路14将检测到的电压VD转化为数字格式，从而在转换器的输出端产生表示RF功率测量值的数据。
如前所述，RF功率测量电路14有一时钟发生器15，但与图1所示电路不同的是，在时钟发生器15和ADC电路14的时钟输入端CI之间连接了与门16。与门16的输出端与时钟输入端相连，第一输入端与时钟发生器15相连，第二输入端被连接接收外部产生的脉冲序列方式的脉冲启动信号PON(如图3(c)所示)。与门16的功能实际上是一个开关，当开关闭合(即PON为高电平)时，允许时钟脉冲传递给ADC电路14的时钟输入端CI，当开关断开(即PON为低电平)时，阻止上述传递。脉冲启动信号的计时与RF输入信号的RF脉冲的计时有关，它的作用是仅在RF脉冲允许时钟脉冲传递给ADC电路14的时钟输入端CI，(如图3(d)所示)。因此，当RF脉冲存在时，脉冲只被传递给时钟输入端。
如图3(b)所示，肖特基二极管13有一重要的时间常数，使得检测电压VD根据每个RF脉冲的上升沿和下降沿分别呈指数上升和指数下降。考虑到这一点，每个脉冲启动信号PON在相关的RF脉冲开始后被迅速产生，因此，在任一时钟脉冲被传递给ADC电路的时钟输入端之前，允许检测电压有足够的时间进行处理。实际上，为了进行精确的功率测量，检测器时间常数要比RF脉冲长度短得多。
由于时钟信号仅在RF脉冲期间被传递给ADC电路14的时钟输入端，因此可以从二个或更多个连续的RF脉冲中获得单个功率测量值；因此可使用转换时间比RF脉冲长度长得多的低速ADC电路。
可选地，也可使用高速ADC电路，这时，启动信号PON的计时将消除要不然将在检测器电压VD上升或下降时所进行的功率测量，因此提高了测量的精度。
应该注意虽然参照图2所述的RF功率测量电路包括一个∑-ΔADC电路，但也可用其它形式的过采样ADC电路来代替。
同样地，虽然采用了与门16和肖特基二极管13，但也可以使用其它能够大体上完成相同的切换和检测功能的元件，例如，可以使用同步时钟使能电路实现切换功能，使用场效应晶体管实现检测功能。
还应该理解RF功率可在输入波形的任何所期望的部分被测量，而不必包括RF脉冲。
Claims (14)
1.一种用于测量脉动RF输入信号的RF功率的RF功率测量电路，包括：检测器装置，用于将上述输入信号转换为电压；过采样模数转换装置，用于从上述电压中得出RF功率的测量值；时钟发生器装置，用于产生时钟脉冲；以及用于控制将上述时钟脉冲传递至上述过采样模数转换装置的时钟输入端的装置。
2.权利要求1的测量电路，其中用于控制的装置被连接在上述时钟发生器装置和上述时钟输入端之间，该装置响应于控制信号，该控制信号的计时与脉动RF输入信号的RF脉冲的计时相关。
3.权利要求1的测量电路，其中用于控制的装置使得上述时钟脉冲仅在脉动RF输入信号的RF脉冲期间被传递至上述的时钟输入端。
4.权利要求3的测量电路，其中用于控制的装置使得上述时钟脉冲在每个上述的RF脉冲开始后被传递至上述的时钟输入端。
5.权利要求1的测量电路，其中用于控制的装置包含响应控制脉冲的切换装置。
6.权利要求5的测量电路，其中上述控制脉冲的计时与上述脉动RF输入信号的RF脉冲的计时相关。
7.权利要求6的测量电路，其中每个控制脉冲的上升沿接着每个上述RF脉冲的开始时刻。
8.权利要求5至7任一项的测量电路，其中述切换装置为一个与门。
9.权利要求1至7任一项的测量电路，其中，上述检测器装置为一个肖特基二极管。
10.权利要求1至7任一项的测量电路，其中，上述过采样模数转换电路是一个∑-Δ模数转换电路。
11.权利要求1至7任一项的测量电路，其中，上述过采样模数转换电路的转换时间比RF脉冲的宽度长。
12.一种用于测量脉动RF信号的RF功率的方法，包括以下几个步骤：把脉动RF信号转换为电压；使用过采样模数转换装置从上述电压得出RF功率的测量值以及控制时钟脉冲传递至上述过采样模数转换装置的时钟输入端。
13.权利要求12的方法，其中，上述控制步骤使得上述时钟脉冲仅在脉动RF信号的RF脉冲期间被提供给上述的时钟输入端。
14.权利要求13的方法，其中，上述控制步骤使得上述时钟脉冲在每个上述的RF脉冲开始后被传递至上述的时钟输入端。
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