專利名稱：一種射頻功率檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，特別涉及通信系統(tǒng)中射頻信號(hào)功率檢測(cè)領(lǐng)域，本發(fā)明可用于射頻單板研發(fā)調(diào)試中的功率測(cè)試，也可用于轉(zhuǎn)產(chǎn)中射頻單板和模塊性能的測(cè)試和驗(yàn)證。
背景技術(shù)：
在通信領(lǐng)域，很多地方需要對(duì)射頻設(shè)備、射頻單板或者模塊進(jìn)行功率檢測(cè)，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和性能指標(biāo)。例如在CDMA/GSM系統(tǒng)中，無線信號(hào)的發(fā)射基站的測(cè)試，就要對(duì)基站性能和射頻單板進(jìn)行射頻功率測(cè)試。由于射頻單元性能指標(biāo)的好壞直接影響到通信的質(zhì)量，因此對(duì)射頻的性能指標(biāo)，包括功率的大小進(jìn)行測(cè)量變成了不能忽略的一個(gè)步驟。
對(duì)于射頻功率檢測(cè)技術(shù)，公開號(hào)為CN1529523A，
公開日期為2004年.9.15的“移動(dòng)通訊系統(tǒng)發(fā)射功率檢測(cè)裝置”的申請(qǐng)，將待檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過所述下變頻單元處理后變頻到中頻，輸入所述高速A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行量化，量化的信號(hào)輸入所述控制與分析處理單元進(jìn)行分析、計(jì)算、查表，得到該頻率相應(yīng)的發(fā)射功率值，當(dāng)需要得到其他頻率的相應(yīng)功率值時(shí)，由所述控制與分析處理單元改變所述頻綜單元的頻率，繼而控制將待檢測(cè)信號(hào)中其它頻率的信號(hào)變頻到相同的中頻信號(hào)，再進(jìn)行AD量化及分析處理后得到該頻率的功率。
所述上述專利只能滿足部分通訊系統(tǒng)對(duì)發(fā)射功率檢測(cè)精度的要求，且側(cè)重點(diǎn)在于擴(kuò)展了可檢測(cè)射頻信號(hào)的頻率范圍。
但是在一般功率檢測(cè)中，涉及到滿足不同功率幅值和不同頻率值的檢測(cè)，現(xiàn)有技術(shù)中存在的一些射頻信號(hào)的功率檢測(cè)中，電路的線性工作范圍大大的限制了射頻功率的檢測(cè)，導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)頻率范圍很小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種射頻信號(hào)功率檢測(cè)裝置，擴(kuò)展被測(cè)信號(hào)的功率檢測(cè)范圍，提高功率檢測(cè)精度。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種射頻信號(hào)功率檢測(cè)裝置，包括如下部分增益控制單元，功率電壓轉(zhuǎn)換單元，A/D轉(zhuǎn)換單元，控制和分析處理單元；待檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過增益控制單元的增益調(diào)節(jié)后，送到功率電壓轉(zhuǎn)換單元，所述功率電壓轉(zhuǎn)換單元對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行功率電壓轉(zhuǎn)換和電壓放大，然后輸出到A/轉(zhuǎn)換單元，所述A/D轉(zhuǎn)換單元對(duì)待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣量化，然后將量化后的信號(hào)輸出到控制和分析處理單元，所述控制和分析處理單元對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，然后將測(cè)試結(jié)果輸入到增益控制單元，對(duì)其進(jìn)行控制。
所述增益控制單元還包括信號(hào)濾波模塊和增益控制器件；所述信號(hào)濾波模塊用于對(duì)衰減單元和電容電感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行濾波；所述增益控制器件用于對(duì)被檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。
所述增益控制單元還可以包括信號(hào)適配模塊，用于對(duì)輸入輸出信號(hào)類型進(jìn)行匹配；所述信號(hào)適配模塊可以選用CX2040T。
所述功率電壓轉(zhuǎn)換單元還包括對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器和電壓放大器；所述對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)增益調(diào)節(jié)后的待測(cè)射頻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變?yōu)橹绷麟妷盒盘?hào)；所述電壓放大器，用于對(duì)直流電壓信號(hào)進(jìn)行放大；所述對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器可以為AD8307；所述電壓放大器可以為MC33174D。
所述A/D轉(zhuǎn)換單元可以為ADC10738。
所述控制和分析處理單元還包括主控模塊和存儲(chǔ)模塊；所述主控模塊，用于控制數(shù)據(jù)調(diào)度的分析和處理；所述存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)控制程序和數(shù)據(jù)結(jié)果；所述主控模塊可以選用XC2S00E。
所述控制和分析處理單元還可以包括緩存模塊和接口模塊；所述緩存模塊，用于將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送到主控模塊；所述緩存模塊，可以為主控模塊自帶的一部分，也可以為PI74HC245；所述接口模塊，用于完成主控模塊到增益控制單元的數(shù)字信號(hào)接口協(xié)議轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明通過一個(gè)閉環(huán)反饋控制環(huán)節(jié)，有效地解決因電路的線性工作范圍限制導(dǎo)致檢測(cè)的信號(hào)功率范圍較小的問題，同時(shí)，通過將信號(hào)功率(進(jìn)而功率電壓轉(zhuǎn)換單元的輸出電壓)調(diào)整到AD器件精度最高的范圍內(nèi)，提高了對(duì)信號(hào)功率的檢測(cè)精度，非常有利于對(duì)弱信號(hào)和強(qiáng)信號(hào)的檢測(cè)，本裝置容易實(shí)現(xiàn)，控制方便，實(shí)用性較強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明所述的一種射頻功率檢測(cè)裝置總體結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明所述的一種射頻功率檢測(cè)裝置中增益控制單元(1)結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明所述的一種射頻功率檢測(cè)裝置中功率電壓轉(zhuǎn)換單元(2)結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明所述的一種射頻功率檢測(cè)裝置中控制和分析處理單元(4)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明所述裝置做進(jìn)一步闡述。
應(yīng)用范圍本發(fā)明所述裝置的信號(hào)檢測(cè)的頻率范圍由元器件的工作頻率范圍決定，對(duì)信號(hào)功率的檢測(cè)范圍主要由對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器的線性工作范圍和增益控制單元的調(diào)節(jié)范圍共同確定。
本發(fā)明構(gòu)造了一種移動(dòng)通訊領(lǐng)域(PCS/CDMA/GSM)中可以用到的射頻功率檢測(cè)裝置，主要包括四個(gè)部分增益控制單元1、功率電壓轉(zhuǎn)換單元2、A/D轉(zhuǎn)換單元3、控制和分析處理單元4；增益控制單元1主要實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行功率幅度調(diào)整，信號(hào)功率調(diào)整時(shí)主要考慮功率電壓轉(zhuǎn)換單元的線性工作范圍，和A/D轉(zhuǎn)換器精度較高時(shí)的輸入電壓范圍。當(dāng)信號(hào)功率過大，可通過增益控制單元把功率值調(diào)低。當(dāng)信號(hào)功率過低，可通過增益控制單元把功率值調(diào)高。
功率電壓轉(zhuǎn)換單元2主要實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻信號(hào)功率值(DB)轉(zhuǎn)換成可以采集測(cè)試的直流電壓值，并依據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器精確的檢測(cè)電壓范圍，進(jìn)行電壓放大處理。
A/D轉(zhuǎn)換單元3主要實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣量化的功能，將模擬電壓信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。
控制和分析處理單元4主要實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，并對(duì)增益控制單元進(jìn)行控制。
本射頻功率檢測(cè)裝置中具體的連接關(guān)系為待檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過增益控制單元1的增益調(diào)節(jié)后，送到功率電壓轉(zhuǎn)換單元2，由功率電壓轉(zhuǎn)換單元對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行功率電壓轉(zhuǎn)換和電壓放大后，輸出到高速A/D轉(zhuǎn)換單元3中。由高速A/D轉(zhuǎn)換單元對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣量化，量化的信號(hào)輸出到控制和分析處理單元4，通過控制和分析處理單元分析和計(jì)算得到發(fā)射功率值，同時(shí)根據(jù)初次的測(cè)試結(jié)果，通過查表輸出增益控制單元的控制字，從而將被測(cè)信號(hào)功率調(diào)整到最佳的測(cè)試范圍內(nèi)，然后再進(jìn)行高精度的測(cè)試，這是一個(gè)閉環(huán)反饋控制過程。
當(dāng)被測(cè)信號(hào)功率較小時(shí)，控制和分析處理單元4得到的A/D采樣值也較小，經(jīng)過控制和分析處理單元的分析，通過查表輸出一個(gè)合適的控制字，以增大增益控制單元的增益使得信號(hào)功率被放大到元器件的線性工作范圍之內(nèi)和A/D器件的高精度檢測(cè)范圍內(nèi)。當(dāng)被測(cè)信號(hào)的功率較大時(shí)，控制和分析處理單元4通過查表得出另一個(gè)控制字，以有效調(diào)節(jié)信號(hào)功率到上述范圍之內(nèi)。
在圖1所示的本發(fā)明的一種射頻功率檢測(cè)裝置的總體結(jié)構(gòu)圖，說明了本發(fā)明所包含的總體組成部分，本次實(shí)施是對(duì)輸入頻率分別為42MHz，12MHz和1.4MHz的射頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。
1、增益控制單元此單元的具體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
本單元信號(hào)輸入被檢測(cè)射頻信號(hào)，單元功能為實(shí)現(xiàn)功率放大或功率衰減。
本單元信號(hào)輸出經(jīng)過增益調(diào)整后的待檢測(cè)射頻信號(hào)。
信號(hào)濾波模塊；一般由衰減單元和電容電感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行濾波。
信號(hào)適配模塊A和信號(hào)適配模塊B均為可選模塊。在增益控制器件輸入信號(hào)類型和待測(cè)信號(hào)類型不一致的情況下，需要信號(hào)適配模塊A。在增益控制器件輸出信號(hào)類型和對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)類型不一致的情況下，需要信號(hào)適配模塊B。如果一致，則不需要信號(hào)適配轉(zhuǎn)換模塊。比如用變壓器做差分信號(hào)到單端信號(hào)的類型轉(zhuǎn)換?？蛇x用器件CX2040T。
增益控制器件為IC芯片。芯片選擇時(shí)參考待測(cè)信號(hào)的頻率和幅度，功率轉(zhuǎn)換器件的線性范圍和A/D轉(zhuǎn)換器的精確電壓測(cè)試范圍。功率放大參考器件為AD8323，功率衰減參考器件為AT-220。
2、功率電壓轉(zhuǎn)換單元此單元的具體結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。
本單元輸入是經(jīng)過增益調(diào)整后的待檢測(cè)射頻信號(hào)。
本單元輸出是經(jīng)過對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器和電壓放大器處理后的待檢測(cè)射頻信號(hào)。
對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器一般由對(duì)數(shù)放大器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。目的是把功率(dBm)轉(zhuǎn)換成直流電壓值。該器件選擇也是參考待測(cè)射頻信號(hào)頻率和幅度的要求。此步驟射頻信號(hào)變?yōu)橐讬z測(cè)的直流電壓信號(hào)，參考器件為AD8307。
電壓放大器用于對(duì)直流信號(hào)進(jìn)行放大。參考器件為MC33174D。
3、A/D轉(zhuǎn)換單元本單元輸入是經(jīng)過功率電壓轉(zhuǎn)換單元處理過的待測(cè)信號(hào)。
本單元輸出是經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換單元量化后的采樣值，參考器件為ADC10738。
4、控制和分析處理單元此部分具體結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。
本單元的輸入是A/D轉(zhuǎn)換單元量化后的數(shù)字信號(hào)，輸出是用于控制增益單元的數(shù)字信號(hào)。
緩存模塊A/D轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)據(jù)通過緩存模塊到主控模塊，本模塊為可選?？梢允侵骺啬K功能中自帶部分，也可以是一般的接口驅(qū)動(dòng)芯片，可選用器件PI74HC245。
接口模塊本模塊完成從主控模塊到增益控制單元的數(shù)字信號(hào)接口協(xié)議轉(zhuǎn)換。本模塊為可選。可以在主控模塊功能中完成，也可以是外帶接口轉(zhuǎn)換芯片。
存儲(chǔ)模塊本模塊主要起存儲(chǔ)控制程序和數(shù)據(jù)結(jié)果的作用。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位啟動(dòng)時(shí)，所述的主控模塊讀取存儲(chǔ)模塊中的程序和數(shù)據(jù)。
主控模塊起到對(duì)數(shù)據(jù)分析和處理的主要控制作用。產(chǎn)生的增益控制信號(hào)，通過接口模塊送到增益控制單元1中，并對(duì)A/D檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，本模塊為CPU或者用FPGA設(shè)計(jì)完成。參考器件選用XC2S300E。
應(yīng)用中的注意事項(xiàng)本裝置的設(shè)計(jì)使用中，為保證檢測(cè)結(jié)果的精確性，電路的線性設(shè)計(jì)很重要，另外定標(biāo)操作也很重要，可以克服硬件的不一致性給檢測(cè)精度帶來的影響。本實(shí)施中定標(biāo)操作過程是由信號(hào)源發(fā)出一定功率的射頻信號(hào)作為被測(cè)信號(hào)，經(jīng)過本電路的功率檢測(cè)后，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換芯片檢測(cè)到的電壓采樣值進(jìn)行記錄。這樣重復(fù)兩次，得到功率和檢測(cè)電壓采樣值兩組相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)(比如-20dbm對(duì)應(yīng)0X23，-40dbm對(duì)應(yīng)0X12)，由這兩組數(shù)據(jù)確定一條線性功率檢測(cè)曲線。按照該曲線對(duì)待檢測(cè)信號(hào)功率大小進(jìn)行判斷。
權(quán)利要求
1.一種射頻功率檢測(cè)裝置，其特征在于，包括如下部分增益控制單元，功率電壓轉(zhuǎn)換單元，A/D轉(zhuǎn)換單元，控制和分析處理單元；待檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過增益控制單元的增益調(diào)節(jié)后，送到功率電壓轉(zhuǎn)換單元，所述功率電壓轉(zhuǎn)換單元對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行功率電壓轉(zhuǎn)換和電壓放大，然后輸出到A/D轉(zhuǎn)換單元，所述A/D轉(zhuǎn)換單元對(duì)待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣量化，然后將量化后的信號(hào)輸出到控制和分析處理單元，所述控制和分析處理單元對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，然后將測(cè)試結(jié)果輸入到增益控制單元，對(duì)其進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻功率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述增益控制單元還包括信號(hào)濾波模塊和增益控制器件；所述信號(hào)濾波模塊用于對(duì)衰減單元和電容電感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行濾波；所述增益控制器件用于對(duì)被檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的射頻功率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述增益控制單元還可以包括信號(hào)適配模塊，用于對(duì)輸入輸出信號(hào)類型進(jìn)行匹配；所述信號(hào)適配模塊可以選用CX2040T。
4.如權(quán)利要求1所述的射頻功率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述功率電壓轉(zhuǎn)換單元還包括對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器和電壓放大器；所述對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)增益調(diào)節(jié)后的待測(cè)射頻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變?yōu)橹绷麟妷盒盘?hào)；所述電壓放大器，用于對(duì)直流電壓信號(hào)進(jìn)行放大；所述對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換器可以為AD8307；所述電壓放大器可以為MC33174D。
5.如權(quán)利要求1所述的射頻功率檢測(cè)裝置，其特征在于所述A/D轉(zhuǎn)換單元可以為ADC10738。
6.如權(quán)利要求1所述的射頻功率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述控制和分析處理單元還包括主控模塊和存儲(chǔ)模塊；所述主控模塊，用于控制數(shù)據(jù)調(diào)度的分析和處理；所述存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)控制程序和數(shù)據(jù)結(jié)果；所述主控模塊可以選用XC2S00E。
7.如權(quán)利要求6所述的射頻功率檢測(cè)裝置，其特征在于所述控制和分析處理單元還可以包括緩存模塊和接口模塊；所述緩存模塊，用于將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)發(fā)送到主控模塊；所述緩存模塊，可以為主控模塊自帶的一部分，也可以為PI74HC245；所述接口模塊，用于完成主控模塊到增益控制單元的數(shù)字信號(hào)接口協(xié)議轉(zhuǎn)換。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種射頻功率檢測(cè)裝置，所述裝置包括，增益控制單元，功率電壓轉(zhuǎn)換單元，A/D轉(zhuǎn)換單元，控制和分析處理單元；待檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過增益控制單元的增益調(diào)節(jié)后，送到功率電壓轉(zhuǎn)換單元，所述功率電壓轉(zhuǎn)換單元對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行功率電壓轉(zhuǎn)換和電壓放大，然后輸出到A/D轉(zhuǎn)換單元，所述A/D轉(zhuǎn)換單元對(duì)待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣量化，然后將量化后的信號(hào)輸出到控制和分析處理單元，所述控制和分析處理單元對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，然后將測(cè)試結(jié)果輸入到增益控制單元，對(duì)其進(jìn)行控制。采用本發(fā)明所述裝置，擴(kuò)大了被測(cè)信號(hào)的功率檢測(cè)范圍，提高了信號(hào)功率的檢測(cè)精度，有利于對(duì)弱信號(hào)和強(qiáng)信號(hào)的檢測(cè)，且容易實(shí)現(xiàn)，控制方便，實(shí)用性較強(qiáng)。
文檔編號(hào)H04B17/00GK1960219SQ20051011741
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者郝磷, 謝利超, 朱紅軍, 周嶸, 張來喜 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司