一种基于矢量网络分析仪的信号功率特性补偿方法和装置

摘要

本发明公开了一种基于矢量网络分析仪的信号功率特性补偿方法和装置，采集各个频率点未补偿的功率值，计算未补偿的功率值补偿到设定功率时所需的DAC值，根据DAC值进行功率调整，并将DAC值存储到存储器中；根据当前频率和步进频率，得到当前频率补偿所需的DAC值的存储位置，从存储器中读取该DAC值，并输出到补偿电路中进行功率补偿。本发明通过将补偿数据保存在硬件以及通过硬件实现功率补偿功能，减少了计算的时间，提高了扫描速度，同时采用每16MHz校准一个点，当扫描点落到该范围内时，直接从存储器内调用补偿数据，通过增加校准点数提高了补偿精度。

说明书

技术领域

本发明涉及信号功率特性补偿领域，具体涉及一种基于矢量网络分析仪的信号功率特性补偿方法和装置。

背景技术

对矢量网络分析仪而言，输出信号的功率准确度对于测量精度有直接的影响，目前，国产的矢量网络分析仪在端口输出信号的功率精度上跟国外的同类产品存在着一定差距，主要是因为在信号产生过程中元器件频率特性的影响，导致输出信号在不同频率点的功率是不一样的。

目前国内的矢量网络分析仪主要是采用软件内插法对输出信号的功率进行补偿，将输出信号的功率保持在设定值，由于该方法通过软件实现，每个扫描点均需要软件计算然后再补偿，增加了扫描时间，同时，该方法只是在整个扫描频段中选取少量点进行功率校准，补偿精度也比较差。

随着测量技术的发展，用户对矢量网络分析仪的指标要求越来越高。由于器件频率特性的影响，矢量网络分析仪的输出信号在不同频率点上的功率可能跟程序设定值相差比较大，导致在测量时会出现误差，国内的矢网跟国外同类产品相比还存在一定差距，所以减小功率误差，提高测量准确度成为矢量网络分析仪需解决的问题之一。

目前，国内矢量网络分析仪多使用软件内插法来提高输出功率精度，该方法是在整个扫描频段内选取几个点(一般每隔几百MHz选取一个点)，在功率设置为0dBm时，通过功率计将每个校准点的功率校准到0dBm附近，每一个校准点得到一个DAC值，在扫描过程中，判断当前扫描到的点落在哪两个校准点之间，并以这两个校准点的DAC值为参考做内插斜率算法，得到当前点的DAC值，然后将当前点的DAC值发送到功率设置电路中进行DA变换加到求和电路上，实现功率补偿。最终使扫描的所有点都能够满足功率准确度指标。

现有的技术主要采用了软件内插法进行补偿，该方法主要通过软件实现每个扫描点功率补偿，软件会选取几个点通过功率计校准到设定值，得到相应的补偿数据，在扫描过程中，软件会先判断当前扫描点落在哪两个校准点之间，并以这两个点为参考做内插算法，由于每个点均需要做这样的判断，导致扫描时间增加，降低了扫描速度，同时，软件在用功率计校准时选取的参考点数量较少，导致补偿的精度也比较差。

综上所述，现有技术中对于软件内插法增加了扫描时间以及补偿精度差的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于矢量网络分析仪的信号功率特性补偿方法和装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于矢量网络分析仪的信号功率特性补偿方法，包括以下步骤：

步骤1：采集各个频率点未补偿的功率值，计算未补偿的功率值补偿到设定功率时所需的DAC值，根据DAC值进行功率调整，并将DAC值存储到存储器中；

步骤2：根据当前频率和步进频率，得到当前频率补偿所需的DAC值的存储位置，从存储器中读取该DAC值，并输出到补偿电路中进行功率补偿。

进一步的，所述步骤1中，采集各个频率点未补偿的功率值，计算未补偿的功率值补偿到设定值时所需的DAC值，根据DAC值进行功率调整，并将DAC值存储到存储器中，包括：

步骤1.1：将扫描范围等间隔分为多个频段，并计算补偿电路可调整的功率范围；

步骤1.2：采集每个频段中各点的未补偿功率值，并计算每个未补偿功率值补偿到设定功率时所需的DAC值；

步骤1.3：补偿电路根据接收到的DAC值，将DAC值转换为电压值进行功率调整，得到调整后的功率值；

步骤1.4：验证调整后的功率值是否满足预期补偿阈值，若不满足，则再次计算DAC值，并返回步骤1.3；若满足，则进入步骤1.5；

步骤1.5：将DAC值存储到存储器中。

进一步的，所述将扫描范围等间隔分为多个频段，并计算补偿电路可调整的功率范围，包括：

将整个扫描范围等间隔划分为多个频段，选择每个频段的中间频点作为校准基准；

分别将DAC值设置为0和4095，读取当DAC值为0时，最小可调整功率值；当DAC值为4095时，最大可调整功率值；

矢量网络分析仪设定一个功率值。

将功率设定值作为补偿目标，将偏离该功率设定值一定的误差范围作为补偿阀值。

进一步的，在计算可调整的功率范围后，还计算功率每变化1dB所需的DAC值。

进一步的，所述采集每个频段中各点的未补偿功率值，并计算每个未补偿功率值补偿到设定功率时所需的DAC值，包括：

(1)矢量网络分析仪通过连接功率计采集当前频率点未补偿的功率值；

(2)根据功率每变化1dB时所需的DAC值，计算该未补偿功率值补偿到设定功率时所需的DAC值；

(3)在当前频率的基础上加上一固定频率值得到下一点的频率，重复步骤(1)-(2)，直到得到整个频率段内所有点的频率补偿到设定功率时所需的DAC值。

进一步的，所述验证调整后的功率值是否达到功率值阈值，包括：

当调整后的功率值跟功率设定值的误差小于功率值阈值时，则满足要求；否则不满足要求，根据功率每变化1dB时所需的DAC值以及功率值跟功率设定值的误差，修正该功率值补偿到设定值时所需的DAC值，并将修正后的DAC值发送至补偿电路中，进行再次调整，直到满足预期补偿阈值。

进一步的，所述步骤2中，根据当前频率和步进频率，得到当前频率补偿所需的DAC值的存储位置，从存储器中读取该DAC值，并输出到补偿电路中进行功率补偿，包括：

步骤2.1：CPLD接收从矢量网络分析仪发送的起始频率和步进频率；

步骤2.2：将当前频率除以步进频率，并取整，得到该频率应补偿所需的DAC值在存储器中的存储位置；

步骤2.3：读取存储的DAC值并输出到补偿电路中；

步骤2.4：补偿电路根据DAC值进行当前频率点的功率补偿，同时在当前频率的基础上加上步进频率，得到下一扫描点的频率值；

步骤2.5：判断是否接收到触发信号，若接收到触发信号，则重复步骤2.2-2.4；否则，则完成功率补偿。

一种基于矢量网络分析仪的信号功率特性补偿装置，包括矢量网络分析仪、CPLD、存储器和补偿电路；

所述矢量网络分析仪连接有功率计，用于采集各个频率点未补偿的功率值，计算未补偿的功率值补偿到设定值时所需的DAC值，并发送给CPLD；

所述CPLD，用于将DAC值发送到补偿电路中；

所述补偿电路，用于通过DA转换将接收到的DAC值转换为电压值进行功率调整；

所述存储器，用于存储功率调整后的DAC值。

进一步的，所述矢量网络分析仪将起始频率和步进频率发送给CPLD；所述CPLD将扫描点的频率除以步进频率，并取整，得到该频率应补偿DAC值在存储器中的存储地址，读取存储的DAC值并输出到补偿电路中；所述补偿电路根据接收到的DAC值进行功率补偿。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明在补偿电路中加入一个12位的DAC电路，可以通过设置合适的DAC对功率进行调整，将数据存储及读取改为硬件实现，避免了软件计算的时间，提高了扫描速度，同时校准的点比较多，同样提高了补偿精度；

(2)本发明通过将补偿数据保存在硬件以及通过硬件实现功率补偿功能，将软件计算的部分通过硬件实现，减少了计算的时间，提高了扫描速度，同时采用每16MHz校准一个点，当扫描点落到该范围内时，直接从存储器内调用补偿数据，通过增加校准点数提高了补偿精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明实施例公开的基于矢量网络分析仪信号功率特性补偿方法中校准过程流程图；

图2是本发明实施例公开的基于矢量网络分析仪信号功率特性补偿方法中扫描过程流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中软件内插法存在增加了扫描时间以及补偿精度差的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于矢量网络分析仪的信号功率特性补偿方法和装置。

实施例一

本实施例的目的是提出一种基于矢量网络分析仪的信号功率特性补偿方法，该方法包括校准过程和扫描过程。

1、校准过程

如图1所示为信号功率特性补偿的校准过程流程图。校准时，将整个扫描范围分为四到五个频段，选择每个频段的中间频点作为校准基准，分别将12位DAC设置为0和4095，读到的功率计值即为最小和最大可调整的功率值，通过计算得到功率每变化1dB所需的DAC值，然后从起始频率开始每隔16MHz选择频点进行功率校准，先读到该点的功率值，然后通过计算得出将该功率补偿到设定值时所需的DAC值，将该DAC值加入电路进行验证，如果满足误差要求则保存到存储器，不满足则继续调整直到满足为止。其具体过程为：

步骤101：将扫描范围等间隔分为多个频段，并计算补偿电路可调整的功率范围。

将整个扫描范围等间隔划分为多个频段，选择每个频段的中间频点作为校准基准；分别将DAC值设置为0和4095，读取当DAC值为0时，最小可调整功率值；当DAC值为4095时，最大可调整功率值；通过矢量网络分析仪确定一个功率设定值；将功率设定值作为补偿目标，将偏离功率设定值一定的误差范围作为补偿阀值。

同时，还计算功率每变化1dB所需的DAC值

步骤102：采集每个频段中各点的未补偿功率值P1，并计算每个未补偿功率值补偿到设定功率时所需的DAC值。

矢量网络分析仪通过连接功率计采集当前频率点未补偿的功率值；根据功率每变化1dB时所需的DAC值，计算该未补偿功率值补偿到设定功率时所需的DAC值；在当前频率的基础上加上16MHz得到下一点的频率，再次计算该点的频率未补偿的功率值P1；根据功率每变化1dB时所需的DAC值，计算该未补偿功率值补偿到设定功率时所需的DAC值，直到得到整个频率段内所有点的频率补偿到设定功率时所需的DAC值，将DAC值中发送到CPLD中，通过CPLD发送到补偿电路中。

步骤103：补偿电路根据接收到的DAC值，将DAC值转换为电压值进行功率调整，得到调整后的功率值P2。

在补偿电路中，通过DA转换将DAC值转化为电压值进行功率调整，通过矢量网络分析仪读取调整后的功率值P2。

步骤104：验证调整后的功率值P2是否满足预期补偿阈值，若不满足，则再次计算DAC值，并将其发送到补偿电路中，进行再次调整，直到满足预期补偿阈值。

当调整后的功率值跟功率设定值的误差在小于功率值阈值时，则满足要求；否则不满足要求，根据功率每变化1dB时所需的DAC值以及功率值跟功率设定值的误差，修正该功率值补偿到设定值时所需的DAC值，并将修正后的DAC值发送至补偿电路中，进行再次调整，直到满足预期补偿阈值。

步骤105：将功率调整后的DAC值存储到存储器中。

2、扫描过程

如图2所示为信号功率特性补偿的扫描过程流程图。扫描时，向CPLD先发送起始点的频率和扫描步进，CPLD在接到起始频率后，将该频率除以16MHz然后取整，得到补偿数据的存储位置，再从存储芯片中将数据调用，加入求和补偿电路中，这样该点的功率就得到补偿，同时，CPLD会在起始频率上加上步进数据，找到下一个扫描点的频率，当接到触发信号时，重复以上计算过程，查找该点的补偿数据，直到整个频段扫描完成，第二次扫描开始软件会重新发送起始频率和步进。其具体过程为：

步骤201：CPLD接收从矢量网络分析仪发送的起始频率和步进频率；

步骤202：将当前频率除以步进频率，并取整，得到该频率应补偿DAC值在存储器中的存储地址；

步骤203：读取存储的DAC值并输出到补偿电路中；

步骤204：补偿电路根据DAC值进行当前频率点的功率补偿，同时在当前频率的基础上加上步进频率，得到下一扫描点的频率值；

步骤205：判断是否接收到触发信号，若接收到触发信号，则重复步骤2.2-2.4；否则，则完成功率补偿。

实施例二

本实施例提供了一种基于矢量网络分析仪的信号功率特性补偿装置，该装置包括矢量网络分析仪、CPLD、存储器和补偿电路。

所述矢量网络分析仪连接有功率计采集各个频率点未补偿的功率值，计算未补偿的功率值补偿到设定值时所需的DAC值，并发送给CPLD；所述CPLD将DAC值发送到补偿电路中；所述补偿电路通过DA转换将接收到的DAC值转换为电压值进行功率调整；所述存储器存储功率调整后的DAC值。

所述矢量网络分析仪将起始频率和步进频率发送给CPLD；所述CPLD将扫描点的频率除以步进频率，并取整，得到该频率应补偿DAC值在存储器中的存储地址，读取存储的DAC值并输出到补偿电路中；所述补偿电路根据接收到的DAC值进行功率补偿。

其中，所述补偿电路包括12位的D/A转换器及相应的外围运放，通过D/A转换芯片将DAC数据转化为电压，再经过外围运放进行反向放大后，将电压输出到压控衰减器，从而调整功率变化。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本发明在补偿电路中加入一个12位的DAC电路，可以通过设置合适的DAC对功率进行调整，将数据存储及读取改为硬件实现，避免了软件计算的时间，提高了扫描速度，同时校准的点比较多，同样提高了补偿精度；

(2)本发明通过将补偿数据保存在硬件以及通过硬件实现功率补偿功能，将软件计算的部分通过硬件实现，减少了计算的时间，提高了扫描速度，同时采用每16MHz校准一个点，当扫描点落到该范围内时，直接从存储器内调用补偿数据，通过增加校准点数提高了补偿精度。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。