CN201188122Y - 射频功率放大器自适应测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种射频功率放大器自适应测试系统，包括环境实验箱，其特征在于，还包括测试仪器单元、开关切换单元及PC主机，所述的测试仪器单元分别与PC主机及开关切换单元相连，所述的开关切换单元及环境实验箱均分别与PC主机相连，所述的PC主机及开关切换单元还外接功率放大器。本实用新型还提供一种采用上述系统所实现的测试方法。本实用新型结构简单，操作方便，能很大程度的提高工作效率和测试精度。

Description

射频功率放大器自适应测试系统

技术领域

本实用新型涉及仪器仪表测试领域，特别涉及一种射频功率放大器自适应测试系统。

背景技术

射频功率放大器(以下简称功放)是当前运用较为广泛的一种电子产品。但是，当环境温度变化很大的时候，功放的硬件电路特性会随之改变，这会对功放的性能造成比较大的影响。为了克服这一影响，使功放的性能在不同温度下尽可能保持一致，必须在功放的设计时加入温度补偿电路。当环境的温度发生变化时，由温度补偿电路中的温度传感器检测出当时环境的温度变化值，功放中的单片机则根据检测出的温度变化值，相应地输出一个控制电压，使功放输出的信号的质量与功放在常温下输出的信号的质量保持一致。但是，这个控制电压的变化规律是通过总结实验数据得到的。

目前，为了得到该控制电压的变化规律，普遍采用的方法是将被测功放放置在环境实验箱中，通过人为的升高或降低环境实验箱中的温度来模拟实际环境中的不同高、低温环境，并通过测试人员手动的调整单片机输出控制电压的大小，使不同温度下的功放的性能达到常温时的要求，从而总结出变化规律。因此，这种手动检测的方法存在以下不足：(1)需要消耗测试人员大量的劳动时间、效率较低；(2)受到测试人员测试水平的限制，会产生较大的误差。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述技术不足，提供一种射频功率放大器自适应测试系统，该系统不仅能节省大量的测试时间，提高测试效率，而且还能很大程度的提高测试的精度。

本实用新型的另一目的是提供一种采用上述的射频功率放大器自适应测试系统所实现的测试方法。

本实用新型的目的通过下述方案实现：一种射频功率放大器自适应测试系统的测试方法，包括以下步骤：

(1)预先将功放工作的环境温度设为预定值，同时设定功放输出信号的合格性能指标参数值的范围G0，并启动测试系统；

(2)PC主机控制开关切换单元将切换开关切换至第一个被测功放上，同时读取该功放中储存的控制电压初始值V″和相应的性能指标参数初始值G″；PC主机再控制测试仪器单元生成射频信号，同时PC主机读取此时被测功放中的当前控制电压值V′及相应的当前性能指标参数值G′；

(3)系统将得到的V′、V″、G′、G″的数值代入自适应算法，通过迭代得到控制电压值V；PC主机将得到的控制电压值V反馈到被测功放中，生成相应的性能指标参数值G；PC主机判断生成的性能指标参数值G是否在合格性能指标参数范围G0之内；

(4)若性能指标参数值G在合格性能指标参数范围G0之内，则保存该当前控制电压值V′；若性能指标参数值G不在合格性能指标参数范围G0之内，则PC主机将迭代得到的控制电压值V重新设定为当前控制电压值，即将V代入V′，并重复步骤(3)，直到性能指标参数值G在合格的性能指标参数范围G0之内，并保存此时的当前控制电压值V；

(5)PC主机控制测试仪器单元自动测试此时性能指标参数值合格时的功放的其他各项性能指标，验证自适应的效果；

(6)所有的性能指标测试完毕以后，系统自动判断是否将所需要测试的其他功放测试完毕；若没有测试完毕，则系统重复步骤(2)至(5)直到将所有需要检测的功放全部测试完毕；

(7)若所有需要测试的功放都已经测试完毕，则PC主机控制环境实验箱进行升温或降温操作，并重复步骤(2)至(6)，直到将所有的温度点全部测试完毕；

(8)PC主机在所有温度点测试完毕之后自动保存测试报表。

所述步骤(3)中所应用的自适应算法的公式为： $V=V^{\′}-(G^{\′}-G0)\×\frac{V^{\′}-V^{\′\′}}{G^{\′}-G^{\′\′}}.$

所述步骤(5)中的其他性能指标包括输出信号的增益指标、波动指标、互调衰减指标、邻道泄漏比指标、自动控制电平指标、工作电流指标、输出功率读取指标及频率误差指标。

实现上述测试方法的射频功率放大器自适应测试系统，包括环境实验箱、测试仪器单元、开关切换单元及PC主机，所述的测试仪器单元分别与PC主机及开关切换单元相连，所述的PC主机分别与开关切换单元及环境实验箱相连，所述的PC主机及开关切换单元还外接放置在环境实验箱中的功率放大器。

所述的测试仪器单元包括信号发生器、频谱分析仪、直流电源、功率计、隔离器、耦合器I、耦合器II、衰减器、数字万用表；所述的信号发生器依次与隔离器、耦合器I及开关切换单元相连，所述的频谱分析仪依次与耦合器II、衰减器及开关切换单元相连，所述的直流电源依次与数字万用表及开关切换单元相连，所述的耦合器I及耦合器II还分别与功率计相连，所述的功率计、信号发生器、频谱分析仪及数字万用表均还与所述的PC主机相连。

所述的开关切换单元包括监控板、电源开关器I、电源开关器II、射频开关I、射频开关II、负载I及负载II，所述的电源开关器I、电源开关器II、射频开关I及射频开关II的控制端均分别与监控板相连，所述的负载I与射频开关I相连，负载II与射频开关II相连，所述的电源开关器I及电源开关器II均与所述的数字万用表相连，所述的射频开关I与所述的衰减器相连，射频开关II与所述耦合器II相连，所述的射频开关I、射频开关II、电源开关器I及电源开关器II还均分别与功率放大器I及功率放大器II相连。

所述的PC主机还设置有配置模块、仪器控制模块、通信模块及数据处理模块。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本实用新型能将原来费时费力的高、低温实验简化为一键操作，极大地减轻了测试人员的劳动强度，提高了工作效率；

(2)本实用新型在同类产品中首次引入自适应功能，丰富了测试手段，拓宽了自动测试的应用范围；

(3)本实用新型规范了测试步骤，避免了人员不当操作导致的测试误差，便于质量管理。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的开关切换单元结构示意图。

图3是本实用新型的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，该射频功率放大器自适应测试系统由测试仪器单元、开关切换单元、环境实验箱及PC主机构成。测试仪器单元分别与PC主机及开关切换单元相连。PC主机与开关切换单元相连，用于控制开关切换单元的切换操作，该PC主机还与所述的环境实验箱相连，用于控制环境实验箱的温度变化，以模拟不同的高、低温环境。所述的开关切换单元及PC主机还均与放置在环境实验箱中的待测试的功放相连。

由图1可知，所述的测试仪器单元包括信号发生器、频谱分析仪、直流电源、功率计、隔离器、耦合器I、耦合器II、衰减器及数字万用表。所述的信号发生器依次与隔离器及耦合器I相连，所述的耦合器I与开关切换单元相连；所述的频谱分析仪依次与耦合器II及衰减器相连，所述的该衰减器还与开关切换单元相连；所述的直流电源与数字万用表相连，该数字万用表也与开关切换单元相连。功率计的两个输入端分别与耦合器I及耦合器II的另一个输出端相连。所述的功率计、信号发生器、频谱分析及数字万用表均通过GPIB通信电缆与PC主机相连。

所述的PC主机设置有配置模块、仪器控制模块、通信模块及数据处理模块。其中，配置模块用于设置功放的各项测试参数，如工作频率、信号制式、额定功率、载波数量以及测试仪表的校准值等，这些测试参数在测试前就预先设定，并将该测试参数保存在本地计算机或数据库中；仪器控制模块用于发送仪器驱动指令，远程控制各实验仪表进行自动测试；通信模块用于与被测功放产品、信号切换单元以及环境实验箱进行各种通信，包括读取和设置功放单片机的各监控量与控制电压、控制信号切换单元在各个被测功放间切换、遥控环境实验箱进行升、降温操作；数据处理模块用于保存、显示测试结果，并在测试完毕后自动调用EXCEL控件生成报表。

如图2所示，开关切换单元是本实用新型的核心部分。该开关切换单元包括两个阻值均为50欧姆的负载I及负载II，还包括射频输入接口、射频输出接口、直流电源输入接口、射频开关I、射频开关II、监控板、电源开关器I、电源开关器II、输入接口I、输入接口II、输出接口I、输出接口II、直流电源输出接口I及直流电源输出接口II。

所述的射频开关I分别与射频输入接口、输入接口I、输入接口I及负载I相连，所述的射频输入接口与测试仪器单元中的耦合器I相连，用于接收测试仪器单元输入的测试信号；所述的射频开关II分别与射频输出接口、输出接口I、输出接口II及负载II相连，该射频开关II还与测试仪器单元中的衰减器相连。

射频开关I、射频开关II、电源开关器I及电源开关器II的控制端均与监控板相连(图中没有体现出来)，该监控板用于控制射频开关的切换及电源开关器的通断电。所述的两个电源开关器的两个输入端相互连接后再与直流电源输入接口相连，所述电源开关器I的输出端还与直流电源输出接口I相连，电源开关器II的输出端与直流电源输出接口II相连，以便给功放提供正常工作的直流供电。

当该开关切换单元及PC主机外接功放PA I及PA II时，所述的直流电源输出接口I与功放PA I的输入端相连，直流电源输出接口II与功放PA II的输入接口相连，所述功放PA I的输出端与输出接口I相连，功放PA II的输出端与输出接口II相连。该功放PA I的输入端与输入接口I相连，功放PAII的输入端与输入接口II相连。功放PA I及功放PAII还分别与PC主机相连。

如图3所示，由于功放的射频指标与功放中的单片机输出的控制电压成单调增/减的线形关系，因此可以看做满足公式f(V_k)＝x_k，式中V_k表示控制电压，x_k表示相应的射频值。那么若要使x_k等于目标值x_target，单片机输出的电压值可通过快速截弦法求出，其迭代公式如下：

$V_{k+1}=V_k-(x_k-x_{t\arg \mathrm{et}})*\frac{V_k-V_{k-1}}{x_k-x_{k-1}}---\left(1\right)$

式(1)即为所采用的自适应算法公式。

结合图3的流程，以功放的增益性能的自适应过程为例，说明控制电压自适应调整的流程。

在进行测试时，测试人员首先根据被测功放模块的型号载入测试案例，并预先设置该功放的增益性能指标参数的目标值G0，同时将设定温度点序列Temp，并将实验环境箱的当前温度设置为Temp i；当软件的温度监视程序检测到实验箱当前温度达到第一个测试温度点时，开始功放增益性能指标参数的自适应流程；PC主机控制开关切换单元将切换开关切换至第一个需要进行测试的功放上面，同时信号发生器生成射频信号，将该射频信号作用到该测试的功放上面；PC主机读取单片机中的预先设置的控制电压值初始值V″，并读取此时的增益值G″，一般情况下，都将G0的数值设为G″的数值；PC主机从被测功放的单片机中查询当前的增益控制电压值V′，并通过频谱分析仪或功率计读取对应的功放增益值G′；将V′、G′、V″、G″代入式(1)中，即可通过迭代求得在Temp i下满足G″＝G0时的控制电压值 $V=V^{\′}-(G^{\′}-G_0)*\frac{V^{\′}-V^{\′\′}}{G^{\′}-G^{\′\′}}.$ 然后按照以上的步骤依次的将所有需要检测的功放进行测试。其中，所需要检测的指标还包括输出信号的波动指标、互调衰减指标、邻道泄漏比指标及自动控制电平指标、工作电流指标、输出功率读取指标及频率误差指标。在测试完一个温度点以后，PC主机将环境实验箱的目标温度设置为下一个测试温度点，执行下一个温度点的增益自适应流程，直到所有温度点自适应完毕。

如上所述，便可较好地实现本实用新型。

Claims (4)

1、一种射频功率放大器自适应测试系统，包括环境实验箱，其特征在于，还包括测试仪器单元、开关切换单元及PC主机，所述的测试仪器单元分别与PC主机及开关切换单元相连，所述的PC主机分别与开关切换单元及环境实验箱相连，所述的PC主机及开关切换单元还外接放置在环境实验箱中的功率放大器。

2、根据权利要求1所述的射频功率放大器自适应测试系统，其特征在于，所述的测试仪器单元包括信号发生器、频谱分析仪、直流电源、功率计、隔离器、耦合器I、耦合器II、衰减器、数字万用表；所述的信号发生器依次与隔离器、耦合器I及开关切换单元相连，所述的频谱分析仪依次与耦合器II、衰减器及开关切换单元相连，所述的直流电源依次与数字万用表及开关切换单元相连，所述的耦合器I及耦合器II还分别与功率计相连，所述的功率计、信号发生器、频谱分析仪及数字万用表均还与所述的PC主机相连。

3、根据权利要求1所述的射频功率放大器自适应测试系统，其特征在于，所述的开关切换单元包括监控板、电源开关器I、电源开关器II、射频开关I、射频开关II、负载I及负载II，所述的电源开关器I、电源开关器II、射频开关I及射频开关II的控制端均分别与监控板相连，所述的负载I与射频开关I相连，负载II与射频开关II相连，所述的电源开关器I及电源开关器II均与所述的数字万用表相连，所述的射频开关I与所述的衰减器相连，射频开关II与所述耦合器II相连，所述的射频开关I、射频开关II、电源开关器I及电源开关器II还均分别与功率放大器I及功率放大器II相连。

4、根据权利要求1所述的射频功率放大器自适应测试系统，其特征在于，所述的PC主机还设置有配置模块、仪器控制模块、通信模块及数据处理模块。

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