[发明专利]一种数字化自动电平控制方法

说明书

技术领域

本发明属于信号源领域，具体涉及一种数字化自动电平控制方法。

背景技术

在通用信号源领域，一般要求输出信号的幅度满足一定的准确度，为了实现对输出功率的精确控制，要用到自动电平控制技术，以确保输出功率的准确度。自动电平控制技术是一种自动、精确控制信号幅度的常用方法，它直接影响到信号源输出信号的功率特性，诸如精度及稳定性等指标。在通用信号源领域，传统模拟自动电平控制环路一般由功率监测电路、功率比较电路和控制电压形成电路组成，环路框图如图1所示。

由图1可知，功率监测电路，包括耦合器、检波器和对数放大器，用于完成对功率信号的模拟监测功能；功率比较电路包括参考DAC和比较器，用于完成对监测功率与标准功率的比较功能；控制电压形成电路包括积分器和驱动器，用于完成最终控制电压的形成。

其中，检波器中检波电路一般由检波二极管组成，其输出电压随输入信号的电平不同，呈现明显的区间特性，在小信号时与输入电压呈平方律特性，大信号时与输入电压呈线性特性。如图2所示。因此，通常需要设置对数放大电路对检波电压进行对数转换，使得转换后的电压与功率(dBm)呈线性关系，才能将该电压与DAC转换后的参考电平比较，进而对比较的结果进行积分，产生的电压经过驱动器去调节幅度控制器的电流，来实现功率稳幅控制的目的。为了实现对数放大电路在整个模拟功率区间内正常工作，一般还需要增加补偿电路来实现大功率对数拐点和小功率检波偏置的补偿。

采用传统模拟自动电平控制方法，电路比较复杂、调试工作量大、环路稳定时间较长，主要表现在：

1)传统模拟自动电平控制方法为了使检波电平与参考电平按比例对应，需要加入对数放大、补偿电路，在与参考电平的比较和积分等环节也使用模拟电路，整个系统硬件电路较为复杂、成本较高，对硬件电路技术要求较高；

2)传统模拟自动电平控制方法为了实现对数放大电路在整个模拟功率区间内正常工作，需要增加对数拐点和检波偏置补偿，便于调节区间两端即大信号和小信号输入时的线性特性，因此对于每台整机的差异性都需要进行手动调试，过程较为繁琐，影响系统调试的工作效率；

3)传统模拟自动电平控制方法将与参考电平的比较结果通过模拟积分环节去调节信号通路的线性调制电压，根据积分带宽的不同，控制电压的响应速度不同，一般在μs级，影响了最终功率的稳定速度。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种数字化自动电平控制方法，通过简单的硬件电路设计，即可实现对通用信号源在一定功率范围内的精确输出控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种数字化自动电平控制方法，包括数字化自动电平控制电路，所述数字化自动电平控制电路，包括检波器、ADC转换电路、FPGA电路、DAC转换电路和驱动器；所述数字化自动电平控制方法，采用如下电平控制步骤：

S1、由信号源输出电路产生的信号进入检波器，并产生检波电压；

S2、步骤S1中产生的检波电压进入ADC转换电路，进行ADC采样处理成数字信号；

S3、步骤S2中产生的数字信号进入FPGA电路，在FPGA电路中对所述数字信号进行放大及对数运算，得到与FPGA电路中存储的功率参考电压数值呈线性关系的电压数值，并将该电压数值与功率参考电压数值直接进行比较，比较后的结果经过比例转换处理；

S4、步骤S3中经过比例转换处理后的结果进入DAC转换电路，转换成模拟控制电压；

S5、步骤S4中得到的模拟控制电压经过驱动器反馈到信号源输出电路中，实现对信号源输出电路进行功率稳幅控制。

进一步，上述信号源输出电路包括幅度控制器、信号调理电路、耦合器和数字化自动电平控制电路；输入信号依次经过幅度控制器、信号调理电路和耦合器后得到输出信号；

在所述步骤S1中，由耦合器产生的输出信号进入检波器，并产生所述检波电压；

在所述步骤S5中，所述模拟控制电压经过驱动器到达幅度控制器，通过调节幅度控制器的电流来实现功率稳幅控制。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)本发明中数字化自动电平控制方法，采用FPGA电路并配合ADC转换电路和DAC转换电路，即可实现传统模拟控制电路中的对数转换、补偿、参考电压产生及比较和积分功能，降低了数字化自动电平控制电路的设计成本和复杂度；