[發(fā)明專(zhuān)利]一種射頻低噪放電路故障診斷方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011395989.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112731098B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫璐;李洋;杜晗;梁佩佩;權(quán)星
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R31/28
• 分類(lèi)號(hào): G01R31/28
• 代理公司: 西安長(zhǎng)和專(zhuān)利代理有限公司 61227
• 代理人: 何畏

本發(fā)明屬于射頻電路技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種射頻低噪放電路故障診斷方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及應(yīng)用，輸入模型的狀態(tài)數(shù)、初始概率分布、初始狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、迭代誤差、最大迭代步數(shù)和觀測(cè)矢量序列；由K?means算法以模型狀態(tài)數(shù)分割訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)，再由GMM初始估計(jì)高斯混合密度參數(shù)，獲得CHMM的初始模型；通過(guò)Baum?Welch模型進(jìn)行參數(shù)模型訓(xùn)練，獲得第i步迭代的重估模型；由Viterbi算法計(jì)算該重估模型下的輸出概率，計(jì)算重估模型輸出概率的增長(zhǎng)誤差；依次迭代直至滿(mǎn)足誤差條件收斂或者超過(guò)迭代步數(shù)，把重估的模型作為最終的結(jié)果模型。對(duì)于射頻電路中元器件開(kāi)路短路故障識(shí)別率可以達(dá)到100％的準(zhǔn)確率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于射頻電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種射頻低噪放電路故障診斷方法、系統(tǒng)、介質(zhì)及應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前：當(dāng)今社會(huì)是信息化的社會(huì)，尤其是近幾年來(lái)5G技術(shù)的發(fā)展更是成為了世界的焦點(diǎn)。世界各國(guó)投入巨大科研成本試圖在現(xiàn)代通信的對(duì)抗中占領(lǐng)制高點(diǎn)，其中半導(dǎo)體器件發(fā)展無(wú)疑是重中之重。射頻電路以半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)結(jié)合其他元器件以實(shí)現(xiàn)某種能量轉(zhuǎn)換為目的工作于高頻頻段的模擬電路迅速在通信、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域普及。射頻電路由于工作在高頻頻段，其半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)切換速率快，而有的半導(dǎo)體器件常常需要工作在大功率條件下如大功率放大器，再考慮工作環(huán)境等因素使得射頻電路出故障相對(duì)于低頻模擬電路的故障機(jī)率大大增加。半導(dǎo)體以及焊接失效在能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中失效率占34％，當(dāng)電路發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)定位故障源便于電路及時(shí)維修。在早期的電路故障診斷方法主要以人工檢修為主，然而隨著電路集成度、復(fù)雜度上升，僅靠人工診斷遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足要求。

故障診斷指的是對(duì)已發(fā)生故障的電路，定位其故障位置以及原因。20世紀(jì)60年代初，電路的故障診斷作為網(wǎng)絡(luò)理論的第三大分支在軍事工業(yè)上首先開(kāi)始研究。電路的故障診斷可以分為數(shù)字電路故障診斷和模擬電路故障診斷，數(shù)字電路故障診斷目前發(fā)展趨于成熟并且有不錯(cuò)的工程應(yīng)用。而模擬電路由于激勵(lì)以及響應(yīng)為連續(xù)量，故障參數(shù)難以提取等問(wèn)題使得模擬電路的故障診斷發(fā)展較為緩慢。模擬電路的故障診斷問(wèn)題可以看作是一個(gè)模式分類(lèi)問(wèn)題，模擬電路運(yùn)行過(guò)程中若出現(xiàn)故障，則電路的特征參數(shù)會(huì)偏離正常狀態(tài)，特征向量也會(huì)發(fā)生變化。因此，只要故障源存在，這種故障信息就會(huì)通過(guò)特征參數(shù)表現(xiàn)出來(lái)。射頻電路與模擬電路不同之處在于工作頻率，射頻電路由于工作高頻頻段，傳統(tǒng)模擬電路的分析理論不再適用。射頻電路由于其傳遞能量方式以電磁場(chǎng)進(jìn)行傳播，通過(guò)提取輸入激勵(lì)和輸出響應(yīng)曲線分析電路工作狀態(tài)意義不大。除此之外，由于電磁場(chǎng)對(duì)工作環(huán)境的變化十分敏感，這也給射頻電路的測(cè)試點(diǎn)選取帶來(lái)了很大的困難。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)射頻電路的故障診斷研究不多，研究方向也主要以半導(dǎo)體器件的物理失效為主。國(guó)外對(duì)射頻電路故障診斷研究主要從晶體管的內(nèi)部出發(fā)，對(duì)電力電子轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電源中IGBT物理失效模型進(jìn)行了研究。通過(guò)仿真的方法研究了短路狀態(tài)下IGBT的熱損壞問(wèn)題。國(guó)內(nèi)也有不少射頻電路故障診斷研究，通過(guò)HSMM算法對(duì)射頻電路故障建模進(jìn)行故障診斷與壽命預(yù)測(cè)。以HMM模型計(jì)算馬氏距離評(píng)估電路故障狀態(tài)。

通過(guò)上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題及缺陷為：

(1)目前射頻半導(dǎo)體器件趨于小型化、低功耗、工作頻率逐漸增加，加之工作環(huán)境復(fù)雜等因素使得射頻電路故障率大大增加。

(2)目前實(shí)際射頻電路故障參數(shù)難以提取，測(cè)試點(diǎn)選取可能影響到電路正常工作。

解決以上問(wèn)題及缺陷的難度為：由于射頻半導(dǎo)體器件的長(zhǎng)足發(fā)展，使得射頻電路故障原因更為復(fù)雜。多個(gè)故障原因共同作用，使得所提取的數(shù)據(jù)包含多種故障源而難以診斷。多個(gè)故障共同作用也會(huì)增加提取數(shù)據(jù)的復(fù)雜度，這也對(duì)建立故障模型的算法有了更高的要求。另一方面，射頻電路工作多以電磁場(chǎng)進(jìn)行信號(hào)的傳輸，添加測(cè)試點(diǎn)有可能會(huì)影響電路的正常工作。結(jié)合上述，射頻電路故障診斷的主要難點(diǎn)在于故障數(shù)據(jù)的提取，以及如何解決故障源共同作用而增加數(shù)據(jù)復(fù)雜度。

解決以上問(wèn)題及缺陷的意義為：射頻電路故障診斷成功與否在于故障數(shù)據(jù)的提取，合理的提取數(shù)據(jù)方案也有利于射頻電路故障診斷算法選取。

發(fā)明內(nèi)容