一種用于動(dòng)態(tài)x參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置及方法
【專利摘要】一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置及方法，涉及動(dòng)態(tài)X參數(shù)行為模型的輸入激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)。解決了現(xiàn)有動(dòng)態(tài)X參數(shù)的脈沖信號(hào)源產(chǎn)生方法中的激勵(lì)信號(hào)源獲取困難，脈沖信號(hào)源產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)態(tài)X參數(shù)的脈沖信號(hào)源產(chǎn)生困難和信號(hào)穩(wěn)定性差的問題。非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部的射頻模塊產(chǎn)生截止態(tài)關(guān)斷的單頻射頻脈沖并將該單頻射頻脈沖發(fā)射至信號(hào)合路器，矢量信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生單頻射頻載波脈沖，并將該單頻射頻載波脈沖發(fā)射至信號(hào)合路器，信號(hào)合路器將單頻射頻脈沖和單頻射頻載波脈沖進(jìn)行同相疊加，產(chǎn)生射頻二值脈沖。本發(fā)明適用于產(chǎn)生動(dòng)態(tài)X參數(shù)行為模型的輸入激勵(lì)信號(hào)。
【專利說明】—種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動(dòng)態(tài)X參數(shù)行為模型的輸入激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]X參數(shù)，也稱多諧波失真(PHD)行為模型，是于2006年才提出的一種新型射頻微波器件參數(shù)化行為模型理論。從數(shù)學(xué)角度來看，X參數(shù)是射頻微波器件在大信號(hào)條件下S參數(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)擴(kuò)展集。區(qū)別于傳統(tǒng)S參數(shù)只適用于單頻點(diǎn)、小信號(hào)以及線性化系統(tǒng)的特點(diǎn)，X參數(shù)的主要特點(diǎn)在于精確表征、描述以及仿真器件在真實(shí)的大信號(hào)工作環(huán)境的非線性行為響應(yīng)和輸出特性。而對(duì)于工作在非線性區(qū)域內(nèi)的功率放大器，特別是激勵(lì)信號(hào)為WiMax、CDMA這類高峰均值比信號(hào)時(shí)，功率放大器不僅表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線性，并伴隨產(chǎn)生各種互調(diào)以及諧波失真，其本身的工作狀態(tài)也會(huì)隨輸入信號(hào)的改變而發(fā)生相應(yīng)改變。譬如時(shí)變工作條件下誘發(fā)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)自熱效應(yīng)、偏置電路感生調(diào)制(induced-modulation)以及動(dòng)態(tài)陷講效應(yīng)等，使得功率放大器的瞬時(shí)響應(yīng)輸出不僅取決于當(dāng)前時(shí)刻的瞬時(shí)輸入，還與過去所有時(shí)刻的輸入信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)，即器件的瞬時(shí)響應(yīng)輸出表現(xiàn)出明顯的長期記憶效應(yīng)，此時(shí)靜態(tài)X參數(shù)便不能精確表征器件的性能。基于這種狀況，很多研究學(xué)者提出了長期記憶效應(yīng)的表征方法，其中動(dòng)態(tài)X參數(shù)模型是目前已被證明最為成熟的理論。
[0003]5(0-{^r (|沖)|) +J:G(|沖)|,|沖-
[0004]上式為動(dòng)態(tài)X參數(shù)行為模型的完整數(shù)學(xué)表達(dá)式，其中A (t)，B (t)分別代表輸入輸出信號(hào)的包絡(luò)域信息，P=exp(jArg(All))表示相位旋轉(zhuǎn)因子，F(xiàn)CW(.)代表了器件的穩(wěn)態(tài)輸出，G(x，y, u)代表了由于長期記憶效應(yīng)引入的記憶核函數(shù)，其參數(shù)的物理意義分別為:x代表了當(dāng)前時(shí)刻輸入信號(hào)的絕對(duì)幅度，y代表了過去時(shí)刻輸入信號(hào)的絕對(duì)幅度，而u則表示兩者的時(shí)間間隔。從上述行為模型可以清楚的發(fā)現(xiàn)，記憶核函數(shù)描述了過去所有時(shí)刻對(duì)當(dāng)前瞬時(shí)輸出的影響，故動(dòng)態(tài)X參數(shù)的核心問題在于記憶核函數(shù)的提取。眾所周知行為模型摒棄了對(duì)器件內(nèi)部具體電路的認(rèn)知和分析，而是利用有效性已被驗(yàn)證的理論以及合理的假設(shè)來進(jìn)行建模，再通過相應(yīng)的測(cè)量手段獲取真實(shí)工作條件下器件的激勵(lì)和完整響應(yīng)，因此理想的激勵(lì)信號(hào)是提取器件動(dòng)態(tài)X參數(shù)行為模型的關(guān)鍵要素和必不可少條件。
[0005]結(jié)合動(dòng)態(tài)X參數(shù)行為模型適用背景和理論推導(dǎo)過程，在模型參數(shù)提取實(shí)驗(yàn)中對(duì)輸入激勵(lì)信號(hào)提出了以下特別要求:a)激勵(lì)信號(hào)穩(wěn)態(tài)單獨(dú)工作時(shí)應(yīng)為窄帶信號(hào)，最好為純凈的單頻信號(hào)山)激勵(lì)信號(hào)絕對(duì)幅度值在理想情況下僅包含兩種電平值；c)激勵(lì)信號(hào)作為單獨(dú)輸入時(shí)，其幅度需保持恒定不變，或者較小的抖動(dòng)，這主要是為了保證動(dòng)態(tài)X參數(shù)行為模型線性化過程中精確度；d)兩個(gè)幅度之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間應(yīng)維持在ns甚至ps級(jí)別；e)激勵(lì)信號(hào)電平的兩種狀態(tài)可獨(dú)立、精確線性控制。因此對(duì)于射頻微波器件的動(dòng)態(tài)X參數(shù)行為建模理論而言，造成其難以廣泛推廣的主要原因在于參數(shù)提取過程所需的激勵(lì)信號(hào)源難以獲得。雖然目前商業(yè)射頻微波儀器已具備一些雛形，比如射頻脈沖信號(hào)，但仍難以滿足實(shí)際工程應(yīng)用所面臨的巨大需求，因此本發(fā)明將致力于提出一種實(shí)現(xiàn)方便、性能優(yōu)異且能減少試驗(yàn)次數(shù)提高測(cè)量效率的脈沖信號(hào)源的產(chǎn)生方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有動(dòng)態(tài)X參數(shù)的脈沖信號(hào)源產(chǎn)生方法中的激勵(lì)信號(hào)源獲取困難，脈沖信號(hào)源產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)態(tài)X參數(shù)的脈沖信號(hào)源產(chǎn)生困難和信號(hào)穩(wěn)定性差的問題，提出了一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置及方法。
[0007]—種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述裝置包括非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、矢量信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)合路器，
[0008]非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀包括射頻模塊，所述射頻模塊產(chǎn)生截止態(tài)關(guān)斷的單頻射頻脈沖，
[0009]射頻模塊的單頻射頻脈沖信號(hào)輸出端與信號(hào)合路器的單頻射頻脈沖信號(hào)輸入端連接，
[0010]矢量信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生單頻射頻載波脈沖，所述單頻射頻載波脈沖的頻率與射頻模塊產(chǎn)生的單頻射頻脈沖的頻率相同，
[0011]矢量信號(hào)發(fā)生器的單頻射頻載波脈沖信號(hào)輸出端與信號(hào)合路器的單頻射頻載波脈沖信號(hào)輸入端連接。
[0012]所述一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置還包括定向耦合器，信號(hào)合路器的射頻二值脈沖信號(hào)輸出端與定向耦合器的射頻二值脈沖信號(hào)輸入端連接，定向耦合器的第一射頻二值脈沖信號(hào)輸出端與非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的射頻二值脈沖信號(hào)輸入端連接。
[0013]一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生方法，它包括以下步驟:
[0014]步驟一、將非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的工作狀態(tài)設(shè)置為在包絡(luò)脈沖測(cè)試域環(huán)境下的工作狀態(tài)；
[0015]步驟二、采用非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部的射頻模塊產(chǎn)生截止態(tài)關(guān)斷的單頻射頻脈沖，并將該單頻射頻脈沖發(fā)射至信號(hào)合路器；
[0016]步驟三、采用矢量信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生單頻射頻載波脈沖，所述單頻射頻載波脈沖的頻率與步驟二中射頻模塊產(chǎn)生的單頻射頻脈沖的頻率相同，并將該單頻射頻載波脈沖發(fā)射至信號(hào)合路器；
[0017]步驟四、采用信號(hào)合路器將單頻射頻脈沖和單頻射頻載波脈沖進(jìn)行同相疊加，產(chǎn)生射頻二值脈沖。
[0018]有益效果:本發(fā)明所述脈沖產(chǎn)生裝置，通過非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和矢量信號(hào)發(fā)生器發(fā)射出單頻射頻脈沖和單頻射頻載波脈沖，將單頻射頻脈沖和單頻射頻載波脈沖經(jīng)過信號(hào)合路器即可生成射頻二值脈沖，克服了脈沖信號(hào)源產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜和激勵(lì)信號(hào)獲取困難的問題，同時(shí)，單頻射頻脈沖持續(xù)周期可以通過非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀面板直接控制，從而使信號(hào)的穩(wěn)定性提高了 10%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為在三種不同幅度的單頻射頻脈沖和單頻射頻載波脈沖組合下的射頻二值脈沖包絡(luò)域信息波形圖；圖3為被測(cè)器件5輸出信號(hào)的基波瞬時(shí)輸出包絡(luò)域信息波形圖；圖4為被測(cè)器件5輸出信號(hào)的二次諧波瞬時(shí)輸出包絡(luò)域信息波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]【具體實(shí)施方式】一、結(jié)合圖1說明本【具體實(shí)施方式】，本【具體實(shí)施方式】所述的一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置包括非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀1、矢量信號(hào)發(fā)生器3和信號(hào)合路器2，
[0021]非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀I包括射頻模塊，所述射頻模塊產(chǎn)生截止態(tài)關(guān)斷的單頻射頻脈沖，
[0022]射頻模塊的單頻射頻脈沖信號(hào)輸出端與信號(hào)合路器2的單頻射頻脈沖信號(hào)輸入端連接，
[0023]矢量信號(hào)發(fā)生器3產(chǎn)生單頻射頻載波脈沖，所述單頻射頻載波脈沖的頻率與射頻模塊產(chǎn)生的單頻射頻脈沖的頻率相同，
[0024]【具體實(shí)施方式】二、結(jié)合圖1說明本【具體實(shí)施方式】，本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置的區(qū)別在于，它還包括定向耦合器4，信號(hào)合路器2的射頻二值脈沖信號(hào)輸出端與定向耦合器4的射頻二值脈沖信號(hào)輸入端連接。
[0025]【具體實(shí)施方式】三、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置的區(qū)別在于，所述非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀I采用型號(hào)為N5242APNA-X的微波網(wǎng)絡(luò)分析儀。
[0026]【具體實(shí)施方式】四、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置的區(qū)別在于，所述矢量信號(hào)發(fā)生器3采用型號(hào)為E4438C的矢量信號(hào)發(fā)生器。
[0027]【具體實(shí)施方式】五、本【具體實(shí)施方式】與【具體實(shí)施方式】一所述的一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置在于，所述信號(hào)合路器2采用型號(hào)為11667B的信號(hào)合路器。
[0028]【具體實(shí)施方式】六、本【具體實(shí)施方式】所述的一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生方法，它包括以下步驟:
[0029]步驟一、將非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的工作狀態(tài)設(shè)置為在包絡(luò)脈沖測(cè)試域環(huán)境下的工作狀態(tài)；
[0030]步驟二、采用非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部的射頻模塊產(chǎn)生截止態(tài)關(guān)斷的單頻射頻脈沖，并將該單頻射頻脈沖發(fā)射至信號(hào)合路器；
[0031]步驟三、采用矢量信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生單頻射頻載波脈沖，所述單頻射頻載波脈沖的頻率與步驟二中射頻模塊產(chǎn)生的單頻射頻脈沖的頻率相同，并將該單頻射頻載波脈沖發(fā)射至信號(hào)合路器；
[0032]步驟四、采用信號(hào)合路器將單頻射頻脈沖和單頻射頻載波脈沖進(jìn)行同相疊加，產(chǎn)生射頻二值脈沖。
[0033]本申請(qǐng)中，信號(hào)合路器2將單頻射頻脈沖和單頻射頻載波脈沖進(jìn)行同相疊加，產(chǎn)生的射頻二值脈沖的時(shí)域幅值變化范圍為0-0.2V，掃動(dòng)間隔為0.02V，脈沖周期為IOOiI S，占空比為50%，采樣間隔為I ii s ;將單頻射頻脈沖的幅值設(shè)為A，將單頻射頻載波脈沖的幅值設(shè)為B，則當(dāng)射頻二值脈沖處于高電平時(shí)，射頻二值脈沖的絕對(duì)幅度值為A+B，當(dāng)射頻二值脈沖處于截止關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，射頻二值脈沖的絕對(duì)幅度值為A ;圖2為在三種不同幅度的單頻射頻脈沖和單頻射頻載波脈沖組合下的射頻二值脈沖包絡(luò)域信息，從圖中可以看出，盡管三種組合的幅度不同，但是最后產(chǎn)生的射頻二值脈沖的曲線形狀是相同的，由此可以看出本發(fā)明所述的裝置和方法所產(chǎn)生的射頻二值脈沖是非常穩(wěn)定的。
[0034]為了提取動(dòng)態(tài)X參數(shù)行為模型，可以加入被測(cè)器件5以實(shí)現(xiàn)該目的，定向耦合器4的第二射頻二值脈沖信號(hào)輸出端與被測(cè)器件5的射頻二值脈沖信號(hào)輸入端連接，被測(cè)器件5的激勵(lì)信號(hào)輸出端與非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀I的激勵(lì)信號(hào)輸入端連接，非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀I通過對(duì)被測(cè)器件的輸出信號(hào)進(jìn)行分析獲得被測(cè)器件5輸出信號(hào)的基波瞬時(shí)輸出包絡(luò)域信息和二次諧波瞬時(shí)輸出包絡(luò)域信息，如圖3和圖4所示，從而為動(dòng)態(tài)X參數(shù)模型的計(jì)算提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；被測(cè)器件5可以采用型號(hào)為ZFL_11AD+的功率放大器，根據(jù)功率放大器的用戶手冊(cè)，被測(cè)器件5的最大增益值為13dB，輸入IdB功率壓縮點(diǎn)為_8dBm，其對(duì)應(yīng)歸一化時(shí)域幅度值為0.12V。
【權(quán)利要求】
1.一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述裝置包括非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(I)、矢量信號(hào)發(fā)生器(3)和信號(hào)合路器(2)， 非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(I)包括射頻模塊，所述射頻模塊產(chǎn)生截止態(tài)關(guān)斷的單頻射頻脈沖， 射頻模塊的單頻射頻脈沖信號(hào)輸出端與信號(hào)合路器(2)的單頻射頻脈沖信號(hào)輸入端連接， 矢量信號(hào)發(fā)生器(3)產(chǎn)生單頻射頻載波脈沖，所述單頻射頻載波脈沖的頻率與射頻模塊產(chǎn)生的單頻射頻脈沖的頻率相同， 矢量信號(hào)發(fā)生器(3)的單頻射頻載波脈沖信號(hào)輸出端與信號(hào)合路器(2)的單頻射頻載波脈沖信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，它還包括定向I禹合器(4 ),信號(hào)合路器(2 )的射頻二值脈沖信號(hào)輸出端與定向f禹合器(4 )的射頻二值脈沖信號(hào)輸入端連接，定向耦合器(4)的第一射頻二值脈沖信號(hào)輸出端與非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(I)的射頻二值脈沖信號(hào)輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(I)采用型號(hào)為N5242A PNA-X的微波網(wǎng)絡(luò)分析儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述矢量信號(hào)發(fā)生器(3)采用型號(hào)為E4438C的矢量信號(hào)發(fā)生器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述信號(hào)合路器(2)采用型號(hào)為11667B的信號(hào)合路器。
6.一種用于動(dòng)態(tài)X參數(shù)的射頻二值脈沖產(chǎn)生方法，其特征在于，它包括以下步驟: 步驟一、將非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的工作狀態(tài)設(shè)置為在包絡(luò)脈沖測(cè)試域環(huán)境下的工作狀態(tài)； 步驟二、采用非線性矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部的射頻模塊產(chǎn)生截止態(tài)關(guān)斷的單頻射頻脈沖，并將該單頻射頻脈沖發(fā)射至信號(hào)合路器； 步驟三、采用矢量信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生單頻射頻載波脈沖，所述單頻射頻載波脈沖的頻率與步驟二中射頻模塊產(chǎn)生的單頻射頻脈沖的頻率相同，并將該單頻射頻載波脈沖發(fā)射至信號(hào)合路器； 步驟四、采用信號(hào)合路器將單頻射頻脈沖和單頻射頻載波脈沖進(jìn)行同相疊加，產(chǎn)生射頻二值脈沖。
【文檔編號(hào)】H03K5/156GK103618521SQ201310669411
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】茍?jiān)獮t, 傅佳輝, 林茂六, 郭婉瑩 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)