CN204330878U - 基于脉冲调制信号的峰值功率检测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型有关一种基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，包括包络检波单元、幅度调节单元、零点调节单元、模数转换器和主控制器；其中，该包络检波单元与幅度调节单元连接，该幅度调节单元与零点调节单元连接，该零点调节单元与模数转换器连接，该模数转换器与主控制器连接。本实用新型充分利用了数模结合的方式，适合矩形波调制或非矩形波调制的，且调制频率范围宽，占空比变化大，且要求检测误差小的信号的峰值功率检测,尤其是极窄脉冲调制的，单纯地采用模拟峰值检测和数字采集(受限于数模转换器采样速度)都困难的信号。

Description

基于脉冲调制信号的峰值功率检测器

技术领域

本实用新型涉及功率检测领域，特别是涉及一种基于脉冲调制信号的峰值功率检测器。

背景技术

众所周知，脉冲调制信号的峰值功率检测是射频功率源、发射机等设备必不可少的组成部分。大型的功率源、通讯发射机等设备的功率指示和自动电平控制系统，都必须有准确的功率检测,否则，极易因过推动使设备损坏。

参见图1所示，为现有的峰值检波电路的电路图；即现有的技术采用由模拟电路组成的峰值检波电路,该峰值检波电路包括检波二极管1、电容2、电阻3和射随器4。在检波过程中，输入信号的正半周经过检波二极管对电容充电，而负半周被检波二极管截止，该电容通过电阻放电，射随器具有很高的输入阻抗，为检波提供高负载并驱动输出。作为峰值检波时，需要充电快、放电慢才能使电容上的电压逐渐趋于信号的峰值，所以要取出接近真实的峰值电压，就必须使放电尽量变慢，也就是电阻阻值尽量大，但过大会造成放电时间太长，在输入信号真正下降时造成假象。这样在充放电时间上形成矛盾，实际设计中只能折中考虑，这种检波实际是准峰值检波。综上所述，现有的模拟峰值的检波电路对输入信号的调制频率和占空比很敏感，只适合检测固定调制频率、波形和固定占空比的信号。

另外，目前的射频功率源等设备，要求调制频率范围往往非常宽，可以从几赫兹到成百上千赫兹，但是，现有的模拟峰值因其时间常数固定，显然无法兼顾这么宽的范围。而且，射频功率源要求调制信号的占空比变化也非常大，可达从1％到100％，且在窄脉冲调制时，现有的准峰值检波的检测误差极大。所以只有打破现有的采用模拟电路的思路，充分利用数模结合的方式来解决这一难题。

有鉴于上述现有的峰值检波电路存在的问题，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的峰值功率检测器，能够解决现有存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的目的是在提供一种基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，充分利用了数模结合的方式，适合矩形波调制或非矩形波调制的，且调制频率范围宽，占空比变化大，且要求检测误差小的信号的峰值功率检测。尤其是极窄脉冲调制的，单纯地采用模拟峰值检测和数字采集(受限于数模转换器采样速度)都困难的信号。

本实用新型的目的是采用以下的技术方案来实现的。本实用新型提供一种基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，包括包络检波单元、幅度调节单元、零点调节单元、模数转换器和主控制器；其中，该包络检波单元与幅度调节单元连接，该幅度调节单元与零点调节单元连接，该零点调节单元与模数转换器连接，该模数转换器与主控制器连接。

本实用新型的目的还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其还包括增益调节单元，该增益调节单元连接于幅度调节单元和零点调节单元之间。

前述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其还包括峰值保持单元，该峰值保持单元同时与幅度调节单元和零点调节单元连接。

前述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其还包括峰值保持单元，该峰值保持单元同时与幅度调节单元和增益调节单元连接。

前述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其中该峰值保持单元具有复位端，该复位端与主控制器连接。

前述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其中该主控制器包括现场可编程逻辑门阵列。

前述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其中该主控制器还与上位机和存储器连接。

借由上述技术方案，本实用新型的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器具有下列优点及有益效果：

1、本实用新型解决了使用脉冲调制的功率源、通讯发射机等设备中信号的峰值功率检测问题，解决了以前在脉冲调制情况下不敢使用“自动电平控制”的问题。

2、本实用新型充分利用了数模结合的方式，适合矩形波调制或非矩形波调制的，且调制频率范围宽，占空比变化大，且要求检测误差小的信号的峰值功率检测。尤其是极窄脉冲调制的，单纯地采用模拟峰值检测和数字采集(受限于数模转换器采样速度)都困难的信号。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1：为现有的峰值检波电路的电路图。

图2：为本实用新型基于脉冲调制信号的峰值功率检测器的结构示意图。

图3：为本实用新型基于脉冲调制信号的峰值功率检测器的实施例的工作流程图。

图4：为本实用新型基于脉冲调制信号的峰值功率检测器的另一实施例的工作流程图。

【主要元件符号说明】

1：检波二极管            2：电容

3：电阻                  4：射随器

10：包络检波单元         11：幅度调节单元

12：增益调节单元         13：零点调节单元

14：模数转换器           15：主控制器

16：峰值保持单元

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种基于脉冲调制信号的峰值功率检测器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参阅图2所示，为本实用新型基于脉冲调制信号的峰值功率检测器的结构示意图；该基于脉冲调制信号的峰值功率检测器包括包络检波单元10、幅度调节单元11、增益调节单元12、零点调节单元13、模数转换器14和主控制器15；该包络检波单元10与幅度调节单元11连接，用于解调出输入信号的包络，并传至幅度调节单元11；该幅度调节单元11与增益调节单元12连接，用于调节包络的幅度，并传至增益调节单元12；该增益调节单元12与零点调节单元13连接，用于对调节后的包络幅度进行必要的放大，并传至零点调节单元13；该零点调节单元13与模数转换器14连接，用于调节输出叠加的直流分量，便于后续的模数转换器14进行采样；该模数转换器14与主控制器15连接，用于模数采样，读取出包络幅度(即量化的包络幅度)，并经传至主控制器15；该主控制器15用于进行数字信号处理，智能分析出峰值电压，并与实际功率值校准成相应功率值，还能够对模数转换器14进行控制。

此外，在本实用新型中，该增益调节单元12不是必须的，其仅是进行了必要的放大，当不包括增益调节单元12时，该幅度调节单元11直接与零点调节单元13连接，同样可实现峰值功率检测。

简单来说，上述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器适合矩形波调制的信号，检测速度较快。在检测过程中，首先对输入脉冲调制信号进行包络检波，解调出信号包络(也就是输入脉冲调制信号的调制频率)，因为包络检波的检波时间常数是取决于载波频率而不是调制频率，解决了因充放电时间产生的问题，只是检出的不是峰值电压，而是含有峰值成分的信号包络，然后使用模数转换器进行高速数字采样，生成量化的包络幅度，最后由主控制器进行数字信号处理，得出峰值电压，具体可参见图3的(主要)工作流程图。

另外，本实用新型的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器还包括峰值保持单元16，该峰值保持单元16同时与幅度调节单元11和增益调节单元12连接，用于将信号包络的峰值保持住，再传送给增益调节单元12等，进行后续的操作(与上述相同，不再赘述)。并且，该峰值保持单元16具有复位端，该复位端与主控制器15连接，在每次检测前，该主控制器15会先发复位脉冲信号给峰值保持单元16的复位端，将先前保持的峰值电压清零后再重新测量，使检测数据及时准确。当包括峰值保持单元16时，本实用新型适合非矩形波调制或极窄脉冲调制等受限于数模转换器DAC采样速度的信号。

在检测过程中，首先对输入脉冲调制信号进行包络检波，解调出信号包络，然后借由峰值保持单元，将信号包络的峰值电压保持住，随后使用模数转换器进行高速数字采样，生成量化的峰值幅度，最后由主控制器进行数字信号处理，得出峰值电压。而在每次检测前，该主控制器会先发复位脉冲信号给峰值保持单元的复位端，使峰值保持单元自动更新保持的峰值电压，保证检测数据准确，具体可参见图4的(主要)工作流程图。

值得说明的是，上述的主控制器15可包括现场可编程逻辑门阵列FPGA，借由FPGA进行数字信号处理，智能分析出峰值数值，并与实际功率值校准成相应功率值。该主控制器15与温补晶振连接，该温补晶振为主控制器提供工作时钟。该主控制器15还与上位机和存储器连接，当校准出相应功率值时，可通过数据接口上传至上位机，而校准形成的误差表存储于外围的存储器内，工作时自动调用，即上位机和存储器为主控制器提供必须的工作环境。本实用新型中还具有电源，为整个装置供电。

总的来说，借由本实用新型，解决了使用脉冲调制的功率源、通讯发射机等设备中信号的峰值功率检测问题，解决了以前在脉冲调制情况下不敢使用“自动电平控制”的问题。并充分利用了数模结合的方式，适合矩形波调制或非矩形波调制的，且调制频率范围宽，占空比变化大，且要求检测误差小的信号的峰值功率检测。尤其是极窄脉冲调制的，单纯地采用模拟峰值检测和数字采集(受限于数模转换器采样速度)都困难的信号。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其特征在于其包括包络检波单元、幅度调节单元、零点调节单元、模数转换器和主控制器；

其中，该包络检波单元与幅度调节单元连接，该幅度调节单元与零点调节单元连接，该零点调节单元与模数转换器连接，该模数转换器与主控制器连接。

2.根据权利要求1所述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其特征在于其还包括增益调节单元，该增益调节单元连接于幅度调节单元和零点调节单元之间。

3.根据权利要求1所述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其特征在于其还包括峰值保持单元，该峰值保持单元同时与幅度调节单元和零点调节单元连接。

4.根据权利要求2所述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其特征在于其还包括峰值保持单元，该峰值保持单元同时与幅度调节单元和增益调节单元连接。

5.根据权利要求3或4所述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其特征在于其中该峰值保持单元具有复位端，该复位端与主控制器连接。

6.根据权利要求1所述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其特征在于其中该主控制器包括现场可编程逻辑门阵列。

7.根据权利要求1所述的基于脉冲调制信号的峰值功率检测器，其特征在于其中该主控制器还与上位机和存储器连接。