CN1960219A - 一种射频功率检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射频功率检测装置，所述装置包括，增益控制单元，功率电压转换单元，A/D转换单元，控制和分析处理单元；待检测信号经过增益控制单元的增益调节后，送到功率电压转换单元，所述功率电压转换单元对射频信号进行功率电压转换和电压放大，然后输出到A/D转换单元，所述A/D转换单元对待检测信号进行采样量化，然后将量化后的信号输出到控制和分析处理单元，所述控制和分析处理单元对采集到的数据进行存储和处理，然后将测试结果输入到增益控制单元，对其进行控制。采用本发明所述装置，扩大了被测信号的功率检测范围，提高了信号功率的检测精度，有利于对弱信号和强信号的检测，且容易实现，控制方便，实用性较强。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，特别涉及通信系统中射频信号功率检测领域，本发明可用于射频单板研发调试中的功率测试，也可用于转产中射频单板和模块性能的测试和验证。
背景技术
在通信领域，很多地方需要对射频设备、射频单板或者模块进行功率检测，以确保产品的质量和性能指标。例如在CDMA/GSM系统中，无线信号的发射基站的测试，就要对基站性能和射频单板进行射频功率测试。由于射频单元性能指标的好坏直接影响到通信的质量，因此对射频的性能指标，包括功率的大小进行测量变成了不能忽略的一个步骤。
对于射频功率检测技术，公开号为CN1529523A，公开日期为2004年.9.15的“移动通讯系统发射功率检测装置”的申请，将待检测信号经过所述下变频单元处理后变频到中频，输入所述高速A/D转换器进行量化，量化的信号输入所述控制与分析处理单元进行分析、计算、查表，得到该频率相应的发射功率值，当需要得到其他频率的相应功率值时，由所述控制与分析处理单元改变所述频综单元的频率，继而控制将待检测信号中其它频率的信号变频到相同的中频信号，再进行AD量化及分析处理后得到该频率的功率。
所述上述专利只能满足部分通讯系统对发射功率检测精度的要求，且侧重点在于扩展了可检测射频信号的频率范围。
但是在一般功率检测中，涉及到满足不同功率幅值和不同频率值的检测，现有技术中存在的一些射频信号的功率检测中，电路的线性工作范围大大的限制了射频功率的检测，导致检测信号频率范围很小。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的问题，提出一种射频信号功率检测装置，扩展被测信号的功率检测范围，提高功率检测精度。
为了实现上述发明目的，本发明具体是这样实现的：
一种射频信号功率检测装置，包括如下部分：
增益控制单元，功率电压转换单元，A/D转换单元，控制和分析处理单元；
待检测信号经过增益控制单元的增益调节后，送到功率电压转换单元，所述功率电压转换单元对射频信号进行功率电压转换和电压放大，然后输出到A/转换单元，所述A/D转换单元对待检测信号进行采样量化，然后将量化后的信号输出到控制和分析处理单元，所述控制和分析处理单元对采集到的数据进行存储和处理，然后将测试结果输入到增益控制单元，对其进行控制。
所述增益控制单元还包括：
信号滤波模块和增益控制器件；
所述信号滤波模块：用于对衰减单元和电容电感网络进行滤波；
所述增益控制器件：用于对被检测信号进行增益调节。
所述增益控制单元还可以包括：
信号适配模块，用于对输入输出信号类型进行匹配；
所述信号适配模块可以选用CX2040T。
所述功率电压转换单元还包括：
对数转换器和电压放大器；
所述对数转换器，用于对增益调节后的待测射频信号进行转换，变为直流电压信号；
所述电压放大器，用于对直流电压信号进行放大；
所述对数转换器可以为AD8307；
所述电压放大器可以为MC33174D。
所述A/D转换单元可以为ADC10738。
所述控制和分析处理单元还包括：
主控模块和存储模块；
所述主控模块，用于控制数据调度的分析和处理；
所述存储模块，用于存储控制程序和数据结果；
所述主控模块可以选用XC2S00E。
所述控制和分析处理单元还可以包括：
缓存模块和接口模块；
所述缓存模块，用于将A/D转换后的数据发送到主控模块；
所述缓存模块，可以为主控模块自带的一部分，也可以为PI74HC245；
所述接口模块，用于完成主控模块到增益控制单元的数字信号接口协议转换。
本发明通过一个闭环反馈控制环节，有效地解决因电路的线性工作范围限制导致检测的信号功率范围较小的问题，同时，通过将信号功率(进而功率电压转换单元的输出电压)调整到AD器件精度最高的范围内，提高了对信号功率的检测精度，非常有利于对弱信号和强信号的检测，本装置容易实现，控制方便，实用性较强。
附图说明
图1是本发明所述的一种射频功率检测装置总体结构图；
图2是本发明所述的一种射频功率检测装置中增益控制单元(1)结构图；
图3是本发明所述的一种射频功率检测装置中功率电压转换单元(2)结构图；
图4是本发明所述的一种射频功率检测装置中控制和分析处理单元(4)结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明所述装置做进一步阐述。
应用范围：本发明所述装置的信号检测的频率范围由元器件的工作频率范围决定，对信号功率的检测范围主要由对数转换器的线性工作范围和增益控制单元的调节范围共同确定。
本发明构造了一种移动通讯领域(PCS/CDMA/GSM)中可以用到的射频功率检测装置，主要包括四个部分：增益控制单元1、功率电压转换单元2、A/D转换单元3、控制和分析处理单元4；
增益控制单元1主要实现对被测信号进行功率幅度调整，信号功率调整时主要考虑：功率电压转换单元的线性工作范围，和A/D转换器精度较高时的输入电压范围。当信号功率过大，可通过增益控制单元把功率值调低。当信号功率过低，可通过增益控制单元把功率值调高。
功率电压转换单元2主要实现对射频信号功率值(DB)转换成可以采集测试的直流电压值，并依据A/D转换器精确的检测电压范围，进行电压放大处理。
A/D转换单元3主要实现对待测信号进行采样量化的功能，将模拟电压信号变为数字信号。
控制和分析处理单元4主要实现对采集到的数据进行存储和处理，并对增益控制单元进行控制。
本射频功率检测装置中具体的连接关系为：待检测信号经过增益控制单元1的增益调节后，送到功率电压转换单元2，由功率电压转换单元对射频信号进行功率电压转换和电压放大后，输出到高速A/D转换单元3中。由高速A/D转换单元对待测信号进行采样量化，量化的信号输出到控制和分析处理单元4，通过控制和分析处理单元分析和计算得到发射功率值，同时根据初次的测试结果，通过查表输出增益控制单元的控制字，从而将被测信号功率调整到最佳的测试范围内，然后再进行高精度的测试，这是一个闭环反馈控制过程。
当被测信号功率较小时，控制和分析处理单元4得到的A/D采样值也较小，经过控制和分析处理单元的分析，通过查表输出一个合适的控制字，以增大增益控制单元的增益使得信号功率被放大到元器件的线性工作范围之内和A/D器件的高精度检测范围内。当被测信号的功率较大时，控制和分析处理单元4通过查表得出另一个控制字，以有效调节信号功率到上述范围之内。
在图1所示的本发明的一种射频功率检测装置的总体结构图，说明了本发明所包含的总体组成部分，本次实施是对输入频率分别为42MHz，12MHz和1.4MHz的射频信号进行检测。
1、增益控制单元
此单元的具体结构框图如图2所示。
本单元信号输入：被检测射频信号，单元功能为：实现功率放大或功率衰减。
本单元信号输出：经过增益调整后的待检测射频信号。
信号滤波模块；一般由衰减单元和电容电感网络进行滤波。
信号适配模块A和信号适配模块B：均为可选模块。在增益控制器件输入信号类型和待测信号类型不一致的情况下，需要信号适配模块A。在增益控制器件输出信号类型和对数转换器输入信号类型不一致的情况下，需要信号适配模块B。如果一致，则不需要信号适配转换模块。比如用变压器做差分信号到单端信号的类型转换。可选用器件CX2040T。
增益控制器件：为IC芯片。芯片选择时参考待测信号的频率和幅度，功率转换器件的线性范围和A/D转换器的精确电压测试范围。功率放大参考器件为AD8323，功率衰减参考器件为AT-220。
2、功率电压转换单元
此单元的具体结构框图如图3所示。
本单元输入是经过增益调整后的待检测射频信号。
本单元输出是经过对数转换器和电压放大器处理后的待检测射频信号。
对数转换器：一般由对数放大器进行信号转换。目的是把功率(dBm)转换成直流电压值。该器件选择也是参考待测射频信号频率和幅度的要求。此步骤射频信号变为易检测的直流电压信号，参考器件为AD8307。
电压放大器：用于对直流信号进行放大。参考器件为MC33174D。
3、A/D转换单元
本单元输入是经过功率电压转换单元处理过的待测信号。
本单元输出是经过A/D转换单元量化后的采样值，参考器件为ADC10738。
4、控制和分析处理单元
此部分具体结构框图如图4所示。
本单元的输入是A/D转换单元量化后的数字信号，输出是用于控制增益单元的数字信号。
缓存模块：A/D转换处理后的数据通过缓存模块到主控模块，本模块为可选。可以是主控模块功能中自带部分，也可以是一般的接口驱动芯片，可选用器件PI74HC245。
接口模块：本模块完成从主控模块到增益控制单元的数字信号接口协议转换。本模块为可选。可以在主控模块功能中完成，也可以是外带接口转换芯片。
存储模块：本模块主要起存储控制程序和数据结果的作用。当系统复位启动时，所述的主控模块读取存储模块中的程序和数据。
主控模块：起到对数据分析和处理的主要控制作用。产生的增益控制信号，通过接口模块送到增益控制单元1中，并对A/D检测到的数据进行分析和处理，本模块为CPU或者用FPGA设计完成。参考器件选用XC2S300E。
应用中的注意事项：
本装置的设计使用中，为保证检测结果的精确性，电路的线性设计很重要，另外定标操作也很重要，可以克服硬件的不一致性给检测精度带来的影响。本实施中定标操作过程是：由信号源发出一定功率的射频信号作为被测信号，经过本电路的功率检测后，对A/D转换芯片检测到的电压采样值进行记录。这样重复两次，得到功率和检测电压采样值两组相对应的数据(比如-20dbm对应0X23，-40dbm对应0X12)，由这两组数据确定一条线性功率检测曲线。按照该曲线对待检测信号功率大小进行判断。
Claims (7)
1、一种射频功率检测装置，其特征在于，包括如下部分：
增益控制单元，功率电压转换单元，A/D转换单元，控制和分析处理单元；
待检测信号经过增益控制单元的增益调节后，送到功率电压转换单元，所述功率电压转换单元对射频信号进行功率电压转换和电压放大，然后输出到A/D转换单元，所述A/D转换单元对待检测信号进行采样量化，然后将量化后的信号输出到控制和分析处理单元，所述控制和分析处理单元对采集到的数据进行存储和处理，然后将测试结果输入到增益控制单元，对其进行控制。
2、如权利要求1所述的射频功率检测装置，其特征在于，所述增益控制单元还包括：
信号滤波模块和增益控制器件；
所述信号滤波模块：用于对衰减单元和电容电感网络进行滤波；
所述增益控制器件：用于对被检测信号进行增益调节。
3、如权利要求2所述的射频功率检测装置，其特征在于，所述增益控制单元还可以包括：
信号适配模块，用于对输入输出信号类型进行匹配；
所述信号适配模块可以选用CX2040T。
4、如权利要求1所述的射频功率检测装置，其特征在于，所述功率电压转换单元还包括：
对数转换器和电压放大器；
所述对数转换器，用于对增益调节后的待测射频信号进行转换，变为直流电压信号；
所述电压放大器，用于对直流电压信号进行放大；
所述对数转换器可以为AD8307；
所述电压放大器可以为MC33174D。
5、如权利要求1所述的射频功率检测装置，其特征在于：
所述A/D转换单元可以为ADC10738。
6、如权利要求1所述的射频功率检测装置，其特征在于，所述控制和分析处理单元还包括：
主控模块和存储模块；
所述主控模块，用于控制数据调度的分析和处理；
所述存储模块，用于存储控制程序和数据结果；
所述主控模块可以选用XC2S00E。
7、如权利要求6所述的射频功率检测装置，其特征在于：所述控制和分析处理单元还可以包括：
缓存模块和接口模块；
所述缓存模块，用于将A/D转换后的数据发送到主控模块；
所述缓存模块，可以为主控模块自带的一部分，也可以为PI74HC245；
所述接口模块，用于完成主控模块到增益控制单元的数字信号接口协议转换。
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Cited By (5)
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| CN101453823B (zh) * | 2007-12-06 | 2011-09-14 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种控制射频放电系统直流偏压的装置和方法 |
| CN102237883A (zh) * | 2010-04-26 | 2011-11-09 | 佳律通信设备(上海)有限公司 | 一种射频模块的自动调试系统 |
| CN102707137A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-03 | 复旦大学 | 一种射频功率检测电路 |
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