CN103336450B - 一种基于功放自动测试系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了提供一种基于功放自动测试系统的控制方法，应用于射频功放设备的测试，其技术要点是在初步调整输入调制度和输入功率后，采用折半回退方式对输入调制度和输入功率进行调整。该控制方法计算简单，调整次数少，调整效果好，逼近精度高，可避免输出值一直抖动却无法达到目的值的情况；可适用于多种型号的射频功放设备，通用性好。

Description

一种基于功放自动测试系统的控制方法

技术领域

本发明涉及功率放大器领域，特别涉及一种基于功放自动测试系统的控制方法。

背景技术

在自动控制领域，控制系统通过改变输入从而使输出达到目的值是一种常用手段，但是有些控制系统的输出和输入之间没有精确的数学描述，因此该类控制系统难以快速、精确地控制。例如功放自动测试系统，功放自动测试系统由PC机、控制板、射频信号源、频谱仪、综测仪和被测的射频功放设备组成。该系统用于测试多种型号的射频功放设备，其中一个测试是通过改变射频功放设备的输入功率的输入值和输入调制度的输入值，使射频功放设备的输出调制度的输出值和失真度的输出值达到目的值。由于需要测试多种型号的射频功放设备，不同型号的射频功放设备，输入量和输出量之间的关系不同，因此输出量和输入量之间的对应关系复杂多变，没有精确的数学描述，不可能根据输出量和输入量之间的差值或比例计算出可适用于各种型号射频功放设备、精确的步进值，因此，该类控制系统现时常采用三种控制办法：第一种，使输入变量以最小的步进变化，令输出逐步逼近目的值，这种方法优点是算法简单，而且适用性广；但缺点是需要调整的次数太多，效率低；第二种，根据输出和目的值之间的比例和差值的绝对值，划分多个步进等级，令输出逐步逼近目的值，但这种方法有可能使输出在目的值左右反复抖动，甚至输出有可能一直抖动却无法达到目的值；第三种，使用PID算法，但PID算法较为复杂，且该算法需要大量经验参数，对于参数较难确定的场合，该算法开发、调试过程较长,且该算法一次调整的输入变化可能会很大，有可能对射频功放设备造成损害。因此，现有的测试系统普遍存在着效率低或通用性差等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于功放自动测试系统的控制方法，该控制方法计算简单，调整次数少，调整效果好，逼近精度高，可适用于多种型号的射频功放设备，通用性好。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种基于功放自动测试系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，初始设定输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B；

第二步，输入输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B，检测输出调制度的输出值CA和失真度的输出值CB；

第三步，计算输出调制度的输出值CA和输出调制度的目的值TA以及失真度的输出值CB和失真度的目的值TB的关系：若输出调制度的输出值CA=输出调制度的目的值TA，且失真度的输出值CB=失真度的目的值TB，则结束；否则进行第四步；

第四步，计算输出调制度的比率RA=输出调制度的输出值CA/输出调制度的目的值TA：若RA≥0.7时，跳至第五步；若RA＜0.7时，初步调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B，然后跳至第二步；

第五步，判断RA的大小：若RA＜0.9或RA＞1.1时，执行第五步a；若RA≥0.9且RA≤1.1时，执行第五步b；

第五步a，计算新的输入调制度的输入值A，输入调制度的输入值A为输入调制度的目的值TA除以输出调制度的比率RA，即输入调制度的输入值A=输入调制度的目的值TA/输出调制度的比率RA；然后跳至第六步；

第五步b，包括以下小步骤：

第五步b1，计算输出调制度的差值DA=输出调制度的输出值CA-输出调制度的目的值TA；若DA=0，则跳至第六步；否则进行第五步b2；

第五步b2，根据DA的不同情况，按以下四种方式得出输入调制度的步进值SA：

（1）若DA的绝对值|DA|≤DA临近值，则：若DA＜0时SA=0.1；若DA＞0时SA=-0.1；

（2）若DA的绝对值|DA|＞DA临近值，且DA＜0，则将RA的取值区间[0.9，1.0）划分成若干个RA等级，在SA的取值区间[0.1，2]中提取出若干个SA等级数值，SA等级数值的数量与RA等级的数量相同，每个RA等级对应一个SA等级数值；SA的赋值方法是，根据RA的大小确定RA等级，确定对应的SA等级数值；

（3）若DA的绝对值|DA|＞DA临近值，DA＞0，且本次是第一次赋值SA，将RA的取值区间（1.0，1.1]划分成若干个RA等级，在SA的取值区间[0.1，2]中提取出若干个SA等级数值，SA等级数值的数量与RA等级的数量相同，每个RA等级对应一个SA等级数值；SA的赋值方法是，根据RA的大小确定RA等级，确定对应的SA等级数值；

（4）若DA的绝对值|DA|＞DA临近值，DA＞0，且本次不是第一次赋值SA，则SA为现有SA的1/2，且符号取反，即SA=-SA/2；

第五步b3，计算失真度的差值DB=失真度的输出值CB-失真度的目的值TB；若DB＜DB设定值，则SA=k×SA，k为比例因子，k＜1，然后进行第五步b4；若DB≥DB设定值，则直接进行第五步b4；

第五步b4，更新输入调制度的输入值A=A+SA；

第六步，计算失真度的差值DB=失真度的输出值CB-失真度的目的值TB；若DB=0，则跳至第二步；否则进行第七步；

第七步，根据DB的不同情况，按以下四种方式得出输入功率的步进值SB：

（1）若DB的绝对值|DB|≤DB临近值，则若DB＜0时SB=0.1dB，若DB＞0时SB=-0.1dB；

（2）若DB的绝对值|DB|＞DB临近值，且DB＜0，则SB在0.1dB～1dB之间取值；

（3）若DB的绝对值|DB|＞DB临近值、DB＞0，且本次是第一次赋值SB，则SB在（-0.1dB）～（-1dB）之间取值；

（4）若DB的绝对值|DB|＞DB临近值、DB＞0，且本次不是第一次赋值SB，则SB为现有SB的1/2，且符号取反，即SB=-SB/2；

第八步，更新输入功率的输入值B=B+SB；然后跳至第二步。

本发明控制方法的突出优势是：第五步b中对输入调制度的输入值A的控制和第七步中对输入功率的输入值B的控制，采用折半回退方式；功放自动测试系统需要适用于多种型号的射频功放设备，不同型号的射频功放设备，输入量（输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B）和输出量（输出调制度的输出值CA和失真度的输出值CB）之间的关系不同，因此不可能根据输出量和输入量之间的差值或比例计算出可适用于各种型号射频功放设备、精确的步进值。如果在系统中使用根据输出值和目的值之间的比例和差值的绝对值划分多个步进等级的这种方法，极可能出现输出值在目的值左右反复抖动的情况。而本发明算法设定非常粗糙的步进值，系统的输入值调整后，输出值有可能超过了目的值，但通过折半回退方式，输出值过大后，能合理地选择合适的回退步进值进行回退，在接近目的值后采用最小步进值；采用折半回退方式，计算简单，需要的经验参数少，调整次数少，调整效果好，可避免输出值一直抖动却无法达到目的值的情况。

本发明控制方法的另一个优势是，在第五步b3中，若DB＜DB设定值，则SA=k×SA，k＜1，即在输出调制度的输出值CA已接近输出调制度的目的值TA，且失真度的输出值CB已接近失真度的目的值TB之后，输入调制度的步进值SA变小，输入调制度的输入值A的调整幅度变小；此时输入功率的输入值B的调整幅度不变；而在输出调制度的输出值CA还没接近输出调制度的目的值TA时，以及在输出调制度的输出值CA已接近输出调制度的目的值TA，但失真度的输出值CB未接近失真度的目的值TB时，输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B均按大幅度变化方式调整。因此本发明控制方法的控制速度快，逼近精度高。

进一步的方案是：所述第一步中，所述的初始设定输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B是指，令输入调制度的输入值A=输出调制度的目的值TA×0.9，输入功率的输入值B为输入功率初始设定值。

更进一步的方案是：所述第四步中，所述的初步调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B是指，输入调制度的输入值A不变，输入功率的输入值B增加1dB。

初步调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B是以输出调制度的输出值CA为调整对象；由于功放自动测试系统需要通过调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B来控制输出调制度的输出值CA和失真度的输出值CB，即由两个输入量控制两个输出量，控制比较复杂；经研究，在输入功率的输入值B合理的情况下，输入调制度的输入值A和输出调制度的输出值CA是比较接近的；而输入功率的输入值B和失真度的输出值CB之间没有明确的数学关系；因此本发明控制方法优先以输出调制度的输出值CA为调整对象，初步调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B；在输出调制度的比率RA＜0.7时，暂不考虑失真度的输出值CB；可加快输出量的控制速度。

优选的方案是：所述第五步b3中，比例因子k的取值范围为0.7～0.9。

所述第五步b2中DA临近值、第五步b3中DB设定值和第七步中DB临近值均是预设值，在控制方法执行前完成设定。

本发明相对于现有技术具备如下的突出优点和效果：

1、本发明控制方法中对输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B的调整采用折半回退方式，计算简单，需要的经验参数少，可使输出值快速调至目的值，调整次数少，调整效果好，可避免输出值一直抖动却无法达到目的值的情况；

2、本发明控制方法，可快速调整功放自动测试系统的输出调制度的输出值CA和失真度的输出值CB，逼近精度高；

3、本发明控制方法应用在功放自动测试系统，可适用于多种型号的射频功放设备，通用性好。

附图说明

图1是本发明基于功放自动测试系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

功放自动测试系统由PC机、控制板、射频信号源、频谱仪、综测仪和被测的射频功放设备组成。该系统的其中一个测试是通过改变射频功放设备的输入功率的输入值和输入调制度的输入值，使射频功放设备的输出调制度的输出值和失真度的输出值达到目的值。本发明控制方法设定在功放自动测试系统中，系统设定输出调制度的目的值和失真度的目的值，然后通过控制射频功放设备的输入调制度的输入值和输入功率的输入值，使射频功放设备输出调制度的输出值和失真度的输出值尽可能快地逼近输出调制度的目的值和失真度的目的值，并且能适应多种型号的射频功放设备。

经研究发现，输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B与输出调制度的输出值CA和失真度的输出值CB有以下的关系：

（1）若增加/减少输入功率的输入值B，则输出调制度的输出值CA和失真度的输出值CB将同时增加/减少；

（2）若增加/减少输入调制度的输入值A，则输出调制度的输出值CA将增加/减少，失真度的输出值CB的变化不能确定；

（3）在输入功率的输入值B的合理的情况下，输入调制度的输入值A和输出调制度的输出值CA是比较接近的；而输入功率的输入值B和失真度的输出值CB之间没有明确的数学关系。

根据上述关系，本发明基于功放自动测试系统的控制方法，其流程如图1所示，包括以下步骤：

1、一种基于功放自动测试系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，初始设定输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B；具体的方案是，令输入调制度的输入值A=输出调制度的目的值TA×0.9，输入功率的输入值B为输入功率初始设定值；输入功率初始设定值的设定方式有多种，例如在编写程序时直接写入预设值，或者在执行前通过人机界面输入预设值；

第二步，输入输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B，检测输出调制度的输出值CA和失真度的输出值CB；

第三步，计算输出调制度的输出值CA和输出调制度的目的值TA以及失真度的输出值CB和失真度的目的值TB的关系：若输出调制度的输出值CA=输出调制度的目的值TA，且失真度的输出值CB=失真度的目的值TB，则结束；否则进行第四步；

第四步，计算输出调制度的比率RA=输出调制度的输出值CA/输出调制度的目的值TA：若RA≥0.7时，跳至第五步；若RA＜0.7时，初步调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B，然后跳至第二步；初步调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B是指输入调制度的输入值A不变，输入功率的输入值B增加1dB；

第四步中，初步调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B是以输出调制度的输出值CA为调整对象；由于功放自动测试系统需要通过调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B来控制输出调制度的输出值CA和失真度的输出值CB，即由两个输入量控制两个输出量，控制比较复杂；经研究，在输入功率的输入值B合理的情况下，输入调制度的输入值A和输出调制度的输出值CA是比较接近的；而输入功率的输入值B和失真度的输出值CB之间没有明确的数学关系；因此本发明控制方法优先以输出调制度的输出值CA为调整对象，初步调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B；在输出调制度的比率RA＜0.7时，暂不考虑失真度的输出值CB；可加快输出量的控制速度；

第五步，判断RA的大小：若RA＜0.9或RA＞1.1时，执行第五步a；若RA≥0.9且RA≤1.1时，执行第五步b；

第五步a，计算新的输入调制度的输入值A，输入调制度的输入值A为输入调制度的目的值TA除以输出调制度的比率RA，即输入调制度的输入值A=输入调制度的目的值TA/输出调制度的比率RA；然后跳至第六步；

第五步b，包括以下小步骤：

第五步b1，计算输出调制度的差值DA=输出调制度的输出值CA-输出调制度的目的值TA；若DA=0，则跳至第六步；否则进行第五步b2；

第五步b2，根据DA的不同情况，按以下四种方式得出输入调制度的步进值SA：

（1）若DA的绝对值|DA|≤DA临近值，则：若DA＜0时SA=0.1；若DA＞0时SA=-0.1；

（2）若DA的绝对值|DA|＞DA临近值，且DA＜0，则将RA的取值区间[0.9，1.0）划分成若干个RA等级，在SA的取值区间[0.1，2]中提取出若干个SA等级数值，SA等级数值的数量与RA等级的数量相同，每个RA等级对应一个SA等级数值；SA的赋值方法是，根据RA的大小确定RA等级，确定对应的SA等级数值；

（3）若DA的绝对值|DA|＞DA临近值、DA＞0，且本次是第一次赋值SA，将RA的取值区间（1.0，1.1]划分成若干个RA等级，在SA的取值区间[0.1，2]中提取出若干个SA等级数值，SA等级数值的数量与RA等级的数量相同，每个RA等级对应一个SA等级数值；SA的赋值方法是，根据RA的大小确定RA等级，确定对应的SA等级数值；

（4）若DA的绝对值|DA|＞DA临近值、DA＞0，且本次不是第一次赋值SA，则SA为现有SA的1/2，且符号取反，即SA=-SA/2；

第五步b3，计算失真度的差值DB=失真度的输出值CB-失真度的目的值TB；若DB＜DB设定值，则SA=k×SA，k为比例因子，k＜1；然后进行第五步b4；若DB≥DB设定值，则直接进行第五步b4；优选的方式是：比例因子k的取值范围为0.7～0.9；

第五步b4，更新输入调制度的输入值A=A+SA；

第六步，计算失真度的差值DB=失真度的输出值CB-失真度的目的值TB；若DB=0，则跳至第二步；否则进行第七步；

第七步，根据DB的不同情况，按以下四种方式得出输入功率的步进值SB：

（1）若DB的绝对值|DB|≤DB临近值，则若DB＜0时SB=0.1dB，若DB＞0时SB=-0.1dB；

（2）若DB的绝对值|DB|＞DB临近值，且DB＜0，则SB在0.1dB～1dB之间取值；

（3）若DB的绝对值|DB|＞DB临近值、DB＞0，且本次是第一次赋值SB，则SB在（-0.1dB）～（-1dB）之间取值；

（4）若DB的绝对值|DB|＞DB临近值、B＞0，且本次不是第一次赋值SB，则SB为现有SB的1/2，且符号取反，即SB=-SB/2；

第八步，更新输入功率的输入值B=B+SB；然后跳至第二步。

其中，DA临近值、DB临近值和DB设定值均是预设值，在控制方法执行前完成设定。DA临近值、DB临近值和DB设定值可以是任意值，也可以根据本领域技术人员根据经验设定。

本发明控制方法的突出优势是：第五步b中对输入调制度的输入值A的控制和第七步中对输入功率的输入值B的控制，采用折半回退方式；功放自动测试系统需要适用于多种型号的射频功放设备，不同型号的射频功放设备，输入量（输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B）和输出量（输出调制度的输出值CA和失真度的输出值CB）之间的关系不同，因此不可能根据输出量和输入量之间的差值或比例计算出可适用于各种型号射频功放设备、精确的步进值。如果在系统中使用根据输出值和目的值之间的比例和差值的绝对值划分多个步进等级的这种方法，极可能出现输出值在目的值左右反复抖动的情况。而本发明算法设定非常粗糙的步进值，系统的输入值调整后，输出值有可能超过了目的值，但通过折半回退方式，输出值过大后，能合理地选择合适的回退步进值进行回退，在接近目的值后采用最小步进值；采用折半回退方式，计算简单，需要的经验参数少，调整次数少，调整效果好，可避免输出值一直抖动却无法达到目的值的情况。

本发明控制方法的另一个优势是，在第五步b3中，若DB＜DB设定值，则SA=k×SA，k＜1，即在输出调制度的输出值CA已接近输出调制度的目的值TA，且失真度的输出值CB已接近失真度的目的值TB之后，输入调制度的步进值SA变小，输入调制度的输入值A的调整幅度变小；此时输入功率的输入值B的调整幅度不变；而在输出调制度的输出值CA还没接近输出调制度的目的值TA时，以及在输出调制度的输出值CA已接近输出调制度的目的值TA，但失真度的输出值CB未接近失真度的目的值TB时，输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B均按大幅度变化方式调整。因此本发明控制方法的控制速度快，逼近精度高。

经过试验，在通常情况下，系统通过10次以内的调整，输出调制度的输出值A和失真度的输出值B已能分别到达输出调制度的目的值TA和失真度的目的值TB，调整次数少，调整效果好。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于功放自动测试系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，初始设定输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B；

第二步，输入输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B，检测输出调制度的输出值CA和失真度的输出值CB；

第三步，计算输出调制度的输出值CA和输出调制度的目的值TA以及失真度的输出值CB和失真度的目的值TB的关系：若输出调制度的输出值CA＝输出调制度的目的值TA，且失真度的输出值CB＝失真度的目的值TB，则结束；否则进行第四步；

第四步，计算输出调制度的比率RA＝输出调制度的输出值CA/输出调制度的目的值TA：若RA≥0.7时，跳至第五步；若RA＜0.7时，初步调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B，然后跳至第二步；所述的初步调整输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B是指，输入调制度的输入值A不变，输入功率的输入值B增加1dB；

第五步，判断RA的大小：若RA＜0.9或RA＞1.1时，执行第五步a；若RA≥0.9且RA≤1.1时，执行第五步b；

第五步a，计算新的输入调制度的输入值A，输入调制度的输入值A为输入调制度的目的值TA除以输出调制度的比率RA，即输入调制度的输入值A＝输入调制度的目的值TA/输出调制度的比率RA；然后跳至第六步；

第五步b，包括以下小步骤：

第五步b1，计算输出调制度的差值DA＝输出调制度的输出值CA-输出调制度的目的值TA；若DA＝0，则跳至第六步；否则进行第五步b2；

第五步b2，根据DA的不同情况，按以下四种方式得出输入调制度的步进值SA：

(1)若DA的绝对值|DA|≤DA临近值，则：若DA＜0时SA＝0.1；若DA＞0时SA＝-0.1；

(2)若DA的绝对值|DA|＞DA临近值，且DA＜0，则将RA的取值区间[0.9，1.0)划分成若干个RA等级，在SA的取值区间[0.1，2]中提取出若干个SA等级数值，SA等级数值的数量与RA等级的数量相同，每个RA等级对应一个SA等级数值；SA的赋值方法是，根据RA的大小确定RA等级，确定对应的SA等级数值；

(3)若DA的绝对值|DA|＞DA临近值、DA＞0，且本次是第一次赋值SA，将RA的取值区间(1.0，1.1]划分成若干个RA等级，在SA的取值区间[0.1，2]中提取出若干个SA等级数值，SA等级数值的数量与RA等级的数量相同，每个RA等级对应一个SA等级数值；SA的赋值方法是，根据RA的大小确定RA等级，确定对应的SA等级数值；

(4)若DA的绝对值|DA|＞DA临近值、DA＞0，且本次不是第一次赋值SA，则SA为现有SA的1/2，且符号取反，即SA＝-SA/2；

第五步b3，计算失真度的差值DB＝失真度的输出值CB-失真度的目的值TB；若DB＜DB设定值，则SA＝k×SA，k为比例因子，k＜1，然后进行第五步b4；若DB≥DB设定值，则直接进行第五步b4；

第五步b4，更新输入调制度的输入值A＝A+SA；

第六步，计算失真度的差值DB＝失真度的输出值CB-失真度的目的值TB；若DB＝0，则跳至第二步；否则进行第七步；

第七步，根据DB的不同情况，按以下四种方式得出输入功率的步进值SB：

(1)若DB的绝对值|DB|≤DB临近值，则若DB＜0时SB＝0.1dB，若DB＞0时SB＝-0.1dB；

(2)若DB的绝对值|DB|＞DB临近值，且DB＜0，则SB在0.1dB～1dB之间取值；

(3)若DB的绝对值|DB|＞DB临近值、DB＞0，且本次是第一次赋值SB，则SB在(-0.1dB)～(-1dB)之间取值；

(4)若DB的绝对值|DB|＞DB临近值、DB＞0，且本次不是第一次赋值SB，则SB为现有SB的1/2，且符号取反，即SB＝-SB/2；

第八步，更新输入功率的输入值B＝B+SB；然后跳至第二步。

2.根据权利要求1所述的基于功放自动测试系统的控制方法，其特征在于，所述第一步中，所述的初始设定输入调制度的输入值A和输入功率的输入值B是指，令输入调制度的输入值A＝输出调制度的目的值TA×0.9，输入功率的输入值B为输入功率初始设定值。

3.根据权利要求1所述的基于功放自动测试系统的控制方法，其特征在于，所述第五步b3中，比例因子k的取值范围为0.7～0.9。

4.根据权利要求1所述的基于功放自动测试系统的控制方法，其特征在于，所述第五步b2中DA临近值、第五步b3中DB设定值和第七步中DB临近值均是预设值，在控制方法执行前完成设定。