[發明專利]一種峰值功率探頭硬件調節零點偏置電路和方法

在審

• 申請號: 201710477918.9
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107315153A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 李金山;李強;劉元商;冷朋;徐達旺;趙浩
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00;G01R21/00;H03F3/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及測試技術領域，特別涉及一種峰值功率探頭硬件調節零點偏置電路，還涉及一種峰值功率探頭硬件調節零點偏置方法。

背景技術

在峰值功率測量中，調節零點偏置是保證功率測量準確度和靈敏度的重要手段。

圖1所示為峰值功率探頭的原理圖，A1為由二極管對構成的檢波器，A2為對數放大器。在無信號輸入的情況下，如果環境溫度發生比較大的變化，或者峰值功率探頭接到不同的測試設備，由于噪聲基底發生變化，會導致探頭的輸出IN+、IN-有比較大的變化，從而導致后端采樣的ADC值發生比較大的變化，測得的噪聲基底功率變化比較大，影響功率測量的準確度。

目前，現有的硬件調節零點偏置方案是采用單端運算放大器方式的硬件零點調節偏置，如圖2所示，峰值測量時信號通過運算放大器A1、運算放大器A2放大后、由12位ADC A4進行采樣。而調節零點偏置是通過運算放大器A1、運算放大器A3、16位的ADC A5實現的；A3、R27、R28組成的放大器相對于A2、R25、R26組成的放大器，增益放大100倍。在調節零點偏置時，IN+、IN-在無信號輸入時，調節ZERO-VOLT的電壓值，使得N5前端電壓值逼近到1V，A4前端電壓逼近到10mV，A4采樣10mV對應的ADC值，作為零點偏置ADC，在測量過程中，采樣得到的ADC值減去零點偏置ADC，然后再進行數據處理。

現有的采用單端運算放大器方式的硬件零點調節偏置方案，存在以下缺點：

(1)采用單端運算放大器，通道噪聲高，靈敏度差；

(2)由于當時高速ADC器件的性能指標偏低，需要采用高位數低速ADC和高增益放大電路進行調節零點偏置，電路更復雜；

(3)調零電壓準確度：±300uV

-40dBm功率準確度：±1.5dB

發明內容

為解決上述現有技術方案的不足，本發明提出了一種峰值功率探頭硬件調節零點偏置電路和方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種峰值功率探頭硬件調節零點偏置電路，包括兩級差分放大器；

第一級差分放大器配合外圍電阻構成差分加法器，其正向輸入端分別接零點偏置調節電壓、峰值功率探頭輸入的+信號，其反向輸入端分別接零點偏置調節電壓的反向信號、峰值功率探頭輸入的-信號；

第二級差分放大器配合外圍電阻構成ADC的差分驅動放大器，調節前級輸入信號的增益，同時提高輸入信號的共模電壓，共模電壓由ADC的參考電壓提供；

通過DAC設置零點偏置調節電壓，使得峰值功率探頭在無信號輸入下，第二級差分放大器輸出的差模電壓為一恒定值。

可選地，通過電路增益調節，將ADC采樣設定在2000～14500，設定ADC＝2000為無信號輸入情況下的噪聲基底，通過DAC設置使得在任何情況下的噪聲基底ADC都接近于2000。

可選地，所述DAC采用16位DAC，其DAC值范圍在0～65535之間，采用二分法進行硬件調節零點偏置。

可選地，所述硬件調節零點偏置的具體過程是：

步驟(1)，設置DAC為整個量程的中間值，設置DAC＝32767，讀取ADC的電壓值，如果ADC＜2000，則增大DAC值，如果ADC＞2000，則減小DAC值；

步驟(2)，如果ADC＜2000，則DAC設置為32767和65535的中間值49151，讀取ADC的電壓值；如果ADC＞2000，則DAC設置為32767和0的中間值16383；

步驟(3)，判斷ADC值是大于2000還是小于2000，然后按照步驟(1)、步驟(2)進行DAC設置，連續設置16次DAC操作，最后一次DAC設置變化1，使得讀取的ADC盡量逼近于2000，完成硬件調節零點偏置。

本發明還提出了一種峰值功率探頭硬件調節零點偏置方法，基于一偏置電路，該偏置電路包括兩級差分放大器；第一級差分放大器配合外圍電阻構成差分加法器，其正向輸入端分別接零點偏置調節電壓、峰值功率探頭輸入的+信號，其反向輸入端分別接零點偏置調節電壓的反向信號、峰值功率探頭輸入的-信號；第二級差分放大器配合外圍電阻構成ADC的差分驅動放大器，調節前級輸入信號的增益，同時提高輸入信號的共模電壓，共模電壓由ADC的參考電壓提供；

通過DAC設置零點偏置調節電壓，使得峰值功率探頭在無信號輸入下，第二級差分放大器輸出的差模電壓為一恒定值。