CN106885929B - 一种具有双环alc电路的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有双环ALC电路的测量装置，包括：第二可调射频衰减器的输入端为双环ALC电路的输入端，输出端与第一可调射频衰减器的输入端连接；第一可调射频衰减器的输出端与功率分配器的输入端连接；功率分配器的两个输出端分别与双环ALC电路的输出端和检波器的输入端连接；检波器的输出端与ADC模块的输入端连接；模数转换模块的输出端与数字芯片的输入端连接；数字芯片的两个输出端分别与第一DAC模块和第二DAC模块的输入端连接；第一DAC模块的输出端与第一可调射频衰减器的调节端连接；第二DAC模块的输出端与第二可调射频衰减器的调节端连接。采用本发明可以满足信号源ALC大可调范围、高分辨率及低抖动的需求。

Description

一种具有双环ALC电路的测量装置

技术领域

本发明涉及信号测试、测量技术领域，特别涉及一种具有双环ALC电路的测量装置。

背景技术

射频信号源是测量、测试领域中一种常见的设备。射频信号源主要作用是产生一定频率范围和幅度范围的射频信号，作为待测器件的激励或参考。也能输出各种调制信号，如FM(Frequency Modulation，调频)、AM(Aplitude Modulation，调幅)、PM(PhaseModulation，调相)、IQ、Pulse(脉冲)等，为通讯设备的调试提供基础。射频信号源输出信号的幅度精确度、锁定时间和稳定度是射频信号源的重要指标之一，而这些指标一般是由ALC电路(Automatic Level Control，自动电平控制电路)来实现。此外，输出信号相位噪声和杂散也是射频信号源的重要指标，ALC环路中的噪声(或抖动)也可能会影响到此性能。设备输出信号幅度也需要能够适当调节，信号源内部信号幅度也会在一定范围内变化。ALC能够锁定的范围及最小分辨率也是ALC性能的重要组成部分。

大多数ALC由一个完整的环路组成，主要有“检测”、“比较”和“调节”3个模块。正常工作时(ALC on)，其实时检测输出信号幅度，将检测到的结果与设定的幅度值进行比较，根据比较结果动态调节环路的衰减量(或增益)，直至输出信号幅度与设定值相等。ALC环路中的噪声(或抖动)会使“调节”模块输出衰减量在一定范围内抖动，此抖动会以噪声或杂散的形式叠加到输入信号上，使最终输出信号的相位噪声或杂散发生一定变化。

ALC环路有模拟和数字两种实现方式，模拟ALC环路速度快、噪声低但控制不够智能；数字ALC环路可操作性和功能扩展能力较强，但其噪声较高其运行速度偏低(锁定时间偏长)。

专利CN201020696938.9介绍了一种模拟和数字相结合的双环ALC系统，在模拟ALC环“检波”和“比较”模块之间增加了数字调节电路，以期望同时利用模拟ALC环和数字ALC环的优点。其主要设计为在模拟ALC环正常工作的同时，将“检波”模块(电平检测电路)输出转变为数字量，并根据此参数调节“比较”模块的参考电压。此方案以模拟ALC为主体，增加了根据检波电压调节参考电压的能力。

对大多数模拟ALC环而言，可以选用噪声足够低的模拟器件，使ALC引入的近旁噪声或杂散足够小，基本不影响输出信号性能。对数字ALC而言，受数模转换DAC分辨率的限制，“调节”模块的抖动会比较大，此抖动频率与ALC环路的带宽相关，且难以使用滤波器的方式消除，解决此问题最直接的方法是提高DAC分辨率，将抖动的幅度降低到可接受的范围内。对大多数ALC而言，环路的锁定时间是另一个重要的指标，ADC和DAC的更新速度会直接影响到环路的锁定时间。较短的锁定时间需要较快的更新速度，但更新速度快和分辨率高的DAC成本较高，且能够满足信号源ALC可调范围和精度需求的高速DAC难以寻找；使用多个高速DAC级联的方式可以增加分辨率，但是会增加额外成本，且可能存在控制信号不同步引起的切换点抖动问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种具有双环ALC电路的测量装置，可以满足信号源ALC大可调范围、高分辨率及低抖动的需求。

双环ALC电路包括第一ALC电路和第二ALC电路；其中，第一ALC电路包括第一可调射频衰减器、功率分配器102、检波器103、模数转换模块104、数字芯片105和第一数模转换模块106；第二ALC电路包括功率分配器102、检波器103、模数转换模块104、数字芯片105、第二可调射频衰减器和第二数模转换模块108；

所述第二可调射频衰减器的输入端作为双环ALC电路的输入端，第二可调射频衰减器的输出端与第一可调射频衰减器的输入端连接，用于对输入射频信号1A的幅度进行衰减；

所述第一可调射频衰减器的输出端与功率分配器102的输入端连接，用于对输入射频信号1A的幅度进行进一步衰减；

所述功率分配器102将经过两次幅度衰变后的输入射频信号1A分成第一输出射频信号1B和第二输出射频信号；功率分配器102的第一输出端作为双环ALC电路的输出端，用于输出第一输出射频信号1B；功率分配器102的第二输出端与检波器103的输入端连接，用于将第二输出射频信号输出给检波器103；

所述检波器103的输出端与模数转换模块104的输入端连接，用于对第二输出射频信号进行检波，获得检波电压；

所述模数转换模块104的输出端与数字芯片105的输入端连接，用于将检波电压进行模数转换，获得数字化的检波电压；

所述数字芯片105的第一输出端与第一数模转换模块106的输入端连接，第二输出端与第二数模转换模块108的输入端连接；

所述数字芯片105用于根据数字化的检波电压确定可调射频衰减器的控制电压，当确定为第一可调射频衰减器的控制电压时，第一ALC电路工作；当确定为第二可调射频衰减器的控制电压时，第二ALC电路工作；

所述第一数模转换模块106的输出端与所述第一可调射频衰减器的调节端连接，用于将第一可调射频衰减器的控制电压进行数模转换；

所述第二数模转换模块108的输出端与所述第二可调射频衰减器的调节端连接，用于将第二可调射频衰减器的控制电压进行数模转换。

在一个实施例中，所述数字芯片105包括比较模块201、误差判断模块202、第一比较积分器203和第二比较积分器205；

所述比较模块201的输入端作为数字芯片105的输入端，比较模块201的输出端与误差判断模块202的输入端连接，用于将数字化的检波电压与参考电压进行比较，获得当前误差电压；

所述误差判断模块202的第一输出端与第一比较积分器203的输入端连接，误差判断模块202的第二输出端与第二比较积分器205的输入端连接，用于对当前误差电压的大小进行判断，若当前误差电压大于预设的误差值时，将当前误差电压输出给第一比较积分器203；若当前误差电压小于预设的误差值时，将当前误差电压输出给第二比较积分器205；

所述第一比较积分器203的输出端作为所述数字芯片105的第一输出端，用于对当前误差电压进行积分；

所述第二比较积分器205的输出端作为所述数字芯片105的第二输出端，用于对当前误差电压进行积分。

在一个实施例中，所述数字芯片105还包括零点模块301和第一对数放大器302；

所述零点模块301的输入端作为数字芯片105的输入端，所述零点模块301的输出端与第一对数放大器302的输入端连接，用于对数字化的检波电压的零点进行校准；

所述第一对数放大器302的输出端与比较模块201的输入端连接，用于对零点校准后的数字化的检波电压进行对数放大。

在一个实施例中，所述数字芯片105还包括零点模块301、线性度补偿模块402、采样滤波模块403和开平方模块404；

所述零点模块301的输入端作为数字芯片105的输入端，所述零点模块301的输出端与线性度补偿模块402的输入端连接，用于对数字化的检波电压的零点进行校准；

所述线性度补偿模块402的输出端与采样滤波模块403的输入端连接，用于对零点校准后的数字化的检波电压的非线性进行补偿；

所述采样滤波模块403的输出端与开平方模块404的输入端连接，用于对进行非线性补偿后的数字化的检波电压进行过采样；

所述开平方模块404的输出端与比较模块201的输入端连接，用于将过采样后的检波电压由功率幅度还原为电压幅度。

在一个实施例中，所述第一比较积分器203和第二比较积分器205均包括放大器和累加器；

所述放大器的输入端与误差判断模块202的输出端连接，用于将当前误差电压进行放大；

所述累加器的输入端与放大器的输出端连接，所述累加器的输出端作为所述数字芯片105的输出端，用于对放大后的当前误差电压进行累加，获得最终误差电压。

在一个实施例中，所述数字芯片105还包括第一处理模块204和第二处理模块206；

所述第一处理模块204的输入端与第一比较积分器203的输出端连接，所述第一处理模块204的输出端作为所述数字芯片的第一输出端，用于对经过第一比较积分器203积分后的最终误差电压进行相应的处理；

所述第二处理模块206的输入端与第二比较积分器205的输出端连接，所述第二处理模块206的输出端作为所述数字芯片的第二输出端，用于对经过第二比较积分器205积分后的最终误差电压进行相应的处理。

在一个实施例中，所述第一处理模块204包括第一开关308、误差电压模块309、预置电压模块310、第一加法器和电压转换模块311；

当ALC电路正常工作时，所述第一开关308闭合；当ALC电路开环工作时，所述第一开关308打开；

所述误差电压模块309用于存储预置的误差电压或经过第一比较积分器203积分后的最终误差电压；

所述预置电压模块310用于存储预置电压；

所述第一加法器用于将最终误差电压和预置电压相加，获得第一可调射频衰减器的控制电压；

所述电压转换模块311的输入端与加法器的输出端连接，用于修正第一可调射频衰减器的衰减量与控制电压间的非线性。

在一个实施例中，所述第一处理模块204还包括第二对数放大器413；

所述第二对数放大器413的输入端与第一加法器的输出端连接，所述第二对数放大器413的输出端与所述电压转换模块311的输入端连接，用于对第一可调射频衰减器的控制电压进行对数放大。

在一个实施例中，所述第二处理模块206包括第二开关314、第二加法器和可选开关317；

经过第一比较积分器203积分后的误差电压通过第二开关314与测试电压315相加后作为可选开关317的输入；当双环ALC正常运行时，可选开关317与第二ALC电路接通，输出第二可调射频衰减器的控制电压；当AM打开时，第二可调射频衰减器用于实现AM调制。

在一个实施例中，所述比较模块201采用减法器。

在本发明实施例中，在数字芯片内部构建了两套积分模块，形成了两个ALC电路：第一ALC电路和第二数字ALC电路，第一ALC电路使用第一可调射频衰减器对输出信号幅度进行初步调节，使输出信号幅度误差保持在较小的范围内；第二数字ALC环路使用第二可调射频衰减器对输出信号的剩余幅度进行进一步的修正，实现较低的误差抖动，满足信号源ALC大可调范围、高分辨率及低抖动的需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种具有双环ALC电路的测量装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种数字芯片内部结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种对数模式双环ALC数字芯片内部硬件连接图；

图4是本发明实施例提供的一种线性模式双环ALC数字芯片内部硬件连接图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

射频信号源中，大多需要实现AM功能。AM可以独立于ALC使用另外的衰减器和控制单元实现，以增加控制灵活性和提升AM和ALC性能。一般的，AM关闭时AM衰减器处于空闲状态。此时，可以利用AM衰减器衰减量变化缓慢的特性，构建双环数字ALC，提升设备衰减量分辨率，等效提升ALC的DAC分辨率。

针对数字ALC对DAC更新率和分辨率要求高的问题，结合射频信号源的特点，本发明提出了一种双环ALC电路的测量装置。此方案使用了两个独立的衰减器构建了两个ALC环，其中一个衰减器的可调范围较大，用以满足ALC可调范围的需求；另外一个衰减器的可调衰减量分辨率较高，用于满足ALC高分辨率及低抖动的需求。

图1是本发明实施例提供的一种具有双环ALC电路的测量装置结构示意图，如图1所示，双环ALC电路包括第一ALC电路和第二ALC电路；其中，第一ALC电路包括第一可调射频衰减器101、功率分配器102、检波器103、模数转换模块104、数字芯片105和第一数模转换模块106；第二ALC电路包括功率分配器102、检波器103、模数转换模块104、数字芯片105、第二可调射频衰减器107和第二数模转换模块108。

其中，所述第二可调射频衰减器107的输入端作为双环ALC电路的输入端，第二可调射频衰减器107的输出端与第一可调射频衰减器101的输入端连接，用于对输入射频信号1A的幅度进行衰减；

所述第一可调射频衰减器101的输出端与功率分配器102的输入端连接，用于对输入射频信号1A的幅度进行进一步衰减；

所述功率分配器102将经过两次幅度衰变后的输入射频信号1A分成第一输出射频信号1B和第二输出射频信号；功率分配器102的第一输出端作为双环ALC电路的输出端，用于输出第一输出射频信号1B；功率分配器102的第二输出端与检波器103的输入端连接，用于将第二输出射频信号输出给检波器103；

所述检波器103的输出端与模数转换模块104的输入端连接，用于对第二输出射频信号进行检波，获得检波电压；

所述模数转换模块104的输出端与数字芯片105的输入端连接，用于将检波电压进行模数转换，获得数字化的检波电压；

所述数字芯片105的第一输出端与第一数模转换模块106的输入端连接，第二输出端与第二数模转换模块108的输入端连接；

所述数字芯片105用于根据数字化的检波电压确定可调射频衰减器的控制电压，当确定为第一可调射频衰减器101的控制电压时，第一ALC电路工作；当确定为第二可调射频衰减器107的控制电压时，第二ALC电路工作；

所述第一数模转换模块106的输出端与所述第一可调射频衰减器101的调节端连接，用于将第一可调射频衰减器101的控制电压进行数模转换；

所述第二数模转换模块108的输出端与所述第二可调射频衰减器107的调节端连接，用于将第二可调射频衰减器107的控制电压进行数模转换。

具体的，也可以是第一可调射频衰减器107和第二可调射频衰减器101，就是说第一可调射频衰减器和第二可调射频衰减器的位置是可以互换的，这样不影响双环ALC电路工作。

具体实施时，双环ALC电路的工作原理如下：

输入射频信号1A依次经过两个可调射频衰减器107和101和功率分配器102后输出射频信号1B。其中功率分配器102将一小部分射频信号分配至检波器103，用以提取输出射频信号1B的幅度信息。检波器103输出信号经过ADC104数字化后进入数字芯片105，数字芯片计算出两个衰减器的控制电压1D和1E，分别经过DAC106和108输出后控制对应的可调射频衰减器101和107。其中可调射频衰减器101的可调衰减量范围较大，但最小步进也偏大；可调射频衰减器107的可调范围较小，但最小步进也比较小。两个可调射频衰减器可以是不同结构或类型的衰减器，也可以是结构相同但工作点不同的衰减器。

图2是本发明实施例提供的一种数字芯片内部结构示意图，如图2所示，所述数字芯片105包括比较模块201、误差判断模块202、第一比较积分器203、第二比较积分器205、第一处理模块204和第二处理模块206；

其中，比较模块201的输入端作为数字芯片105的输入端，比较模块201的输出端与误差判断模块202的输入端连接；误差判断模块202的第一输出端与第一比较积分器203的输入端连接，误差判断模块202的第二输出端与第二比较积分器205的输入端连接；第一处理模块204的输入端与第一比较积分器203的输出端连接，第一处理模块204的输出端作为所述数字芯片的第一输出端，第二处理模块206的输入端与第二比较积分器205的输出端连接，第二处理模块206的输出端作为所述数字芯片的第二输出端。

数字芯片的工作原理是：

数字化的检波电压通过比较模块201与设定的参考DAC进行比较，获得误差电压；误差判断模块202对当前误差电压进行判断，较大的当前误差进入第一比较积分器203中进行累加，积分输出经过第一处理模块204进行非线性补偿等其它处理后输出，控制第一可调射频衰减器101；较小的当前误差进入另外第二比较积分器205中进行累加，积分输出经过第二处理模块206进行非线性补偿等其它处理后输出，控制第二可调射频衰减器107。

误差判断模块202可以实时的将当前误差分为两路输出，也可以根据检测到的误差规律，将某些时间范围内的全部误差送入特定通道。较大的当前误差和较小的当前误差是根据实际情况来确定的。

第一处理模块204和第二处理模块206与具体的电路有关，实际当中可以没有这两个模块。此时，第一比较积分器203的输出端作为所述数字芯片105的第一输出端；第二比较积分器205的输出端作为所述数字芯片105的第二输出端。

具体实施时，此双环ALC使用两个可调衰减器，在数字芯片内部构建了两套积分模块，形成了两个ALC环路。其中一个ALC环(粗调ALC环)使用可调范围大、可调精度较低的第一可调射频衰减器101，对输出信号幅度进行初步调节，使输出信号幅度误差保持在较小的范围内。另外一个ALC环路(细调ALC环)使用调节范围小、分辨率高的第二可调射频衰减器107，对剩余的幅度误差进行进一步修正，实现较低的误差抖动。两个ALC环路可以同时运行，也可以根据误差电压分布情况分时间段运行。当ALC刚开始运行或失锁以后，输出信号幅度与设定值偏差较大，此时主要是粗调ALC环运行。当幅度误差小于一定程度的时候，会出现小于判断条件的小误差，此时细调ALC环开始运行。当幅度误差比较小的时候，检测到的误差基本进入了细调ALC环，粗调ALC环的输出电压可能较长时间保持不变。也可以设定误差判断模式，使两个ALC环中一个环路工作时另外一个环路的输出保持不变。双环同时工作时，不用对环路的交替条件进行设置，但需要设计好两个ALC环的锁定范围和调节速率，避免两个环路同时向相反的方向运行而引起振荡。双环交替工作时不用担心两个环路间的振荡问题，但需要设计好环路切换条件和配合方式，避免两个环路之间的振荡式切换。

使用对数模式的ALC可以实现双环ALC，对数模式双环ALC数字芯片内部硬件连接如图3所示，所述数字芯片105中可以包括零点模块301和第一对数放大器302；零点模块301的输入端作为数字芯片105的输入端，零点模块301的输出端与第一对数放大器302的输入端连接；第一对数放大器302的输出端与比较模块304的输入端连接。

具体实施时，零点模块301作用为对数字化的检波电压1C的零点进行校准，使得当被检测信号幅度很小(小于最小测量信号一定范围)时，进入后续模块的结果为设定的基准值(如“0”或者“1”)。需要此模块的原因为模拟检波器及数字化电路在方案设计上的基准值数字化后未必恰好时数字方案的基准，或者由于模拟器件的批量一致性误差等因素影响不同设备的基准值有一定偏差。

具体实施时，所述数字芯片105中的第一比较积分器203和第二比较积分器205均包括放大器和累加器；放大器的输入端与误差判断模块202的输出端连接，用于将当前误差电压进行放大；累加器的输入端与放大器的输出端连接，所述累加器的输出端作为所述数字芯片105的输出端，用于对放大后的当前误差电压进行累加，获得最终误差电压。其中，第一比较积分器203包括第一级放大器306(形式为K2*x+b2)和累加器307；第二比较积分器205包括第二级放大器312(形式为k*x)和累加器313。

具体实施时，所述数字芯片105中的第一处理模块204包括第一开关308、误差电压模块309、预置电压模块310、第一加法器和电压转换模块311；

当ALC电路正常工作时，所述第一开关308闭合；当ALC电路开环工作时，所述第一开关308打开；

误差电压模块309用于存储预置的误差电压或经过第一比较积分器203积分后的最终误差电压；

预置电压模块310用于存储预置电压；

第一加法器用于将最终误差电压和预置电压相加，获得第一可调射频衰减器101的控制电压；

电压转换模块311的输入端与加法器的输出端连接，用于修正第一可调射频衰减器101的衰减量与控制电压间的非线性。

具体实施时，数字芯片105中的第二处理模块206包括第二开关314、第二加法器和可选开关317；

经过第一比较积分器203积分后的最终误差电压通过第二开关314与测试电压315相加后作为可选开关317的输入；当双环ALC正常运行时，可选开关317与第二ALC电路接通，输出第二可调射频衰减器107的控制电压；当AM打开时，第二可调射频衰减器107用于实现AM调制。

对数模式双环ALC数字芯片的工作原理是：

数字化的检波电压1C进入数字芯片后，首先与零点模块301相减，经过对数放大器302后与参考电压DAC304进行比较(相减)。若当前误差较大，可选开关305与粗调ALC环路接通，当前误差进入第一级放大器306，放大后经过累加器307进行累加。累加后的输出经过第一开关308配置进入误差电压模块309，与预置电压模块310一同实现ALC on、ALC off、ALChold功能。误差电压与预置电压经过第一加法器加和经过电压转换模块311后输出第一可调射频(粗调)衰减器101的控制电压1D。若当前误差较小，可选开关305与细调ALC环接通，当前误差进入第二级放大器312，放大后经过累加器313进行累加。累加输入经过第二(可切换)开关314与测试电压DAC315相加后作为可选开关317的输入。当双环ALC正常运行时，可选开关317与细调ALC环接通，输出第二可调射频(细调)衰减器107的控制电压1E。当AM打开时，可选开关317与AM控制电压模块316接通，ALC使用单环控制，细调ALC衰减器用于实现AM调制，即可选开关317的输入作为AM的控制电压。

可选(误差切换)开关305可以工作在实时模式，实现双环同时工作；也可以分时间段切换实现双环交替工作。

对数放大器302可以使用模拟电路在数字芯片外实现。

使用线性模式的ALC也能实现双环ALC，线性模式双环ALC数字芯片内部硬件连接如图4所示，数字芯片105中还可以包括零点模块401、线性度补偿模块402、采样滤波模块403和开平方模块404；

零点模块401的输入端作为数字芯片105的输入端，输出端与线性度补偿模块402的输入端连接；线性度补偿模块402的输出端与采样滤波模块403的输入端连接；采样滤波模块403的输出端与开平方模块404的输入端连接；开平方模块404的输出端与比较模块201的输入端连接，用于将过采样后的检波电压由功率幅度还原为电压幅度。

具体实施时，零点模块401与零点模块301功能相同。

线性度补偿模块402作用为对检波器(二极管检波器等)的非线性进行补偿。原ALC中大多使用特殊设计的对数放大器(双斜率对数放大器)同时实现对数放大和线性度补偿功能，此处需要分开设计，可以使用二次函数实现。

采样滤波模块403主要作用为对检波电压进行过采样(是使用远大于奈奎斯特采样频率的频率对输入信号进行采样)，以降低有效采样率为代价提升检波电压有效位数，AM打开时此模块不工作。此采样滤波器可切换，当对分辨率要求较高而速度需求不是很高时(ALC工作)，启用过采样功能；当对速度要求较高而分辨率要求不是很高时(辅助AM)关闭过采样功能。

线性模式ALC误差比较和积分是以伏特(V)为基本单位，衰减器控制仍是按dB形式实现的；其便于与AM配合，但对ADC要求较高。线性模式ALC的信号流程与对数模式的ALC基本相当，差异部分的描述如下。数字化的检波电压与参考电压DAC406进行比较前没有经过对数放大，而是使用了线性度补偿模块402、可切换的采样滤波模块403和开平方模块404。第二对数放大器413放置在了误差电压与预置电压相加完毕后，以实现对衰减器的对数模式控制。

误差判断模块407可以采用实时工作的模式，也可采用分时切换模式，实现双环切换工作或双环交替工作。

举例说明使用本发明双环ALC电路可以得到的有益效果：

单环模式使用2MHz更新率、14bit的DAC实现-20～10dBm ALC可调范围(含9kHz～3GHz频率和0～50摄氏度温度补偿)，当ALC输出幅度较小时，偏离信号100Hz～100kHz区间概率性出现较大的噪声信号或杂散信号。噪声信号可达-110dBc/Hz，杂散信号体现为射频信号相位噪声曲线上的明显尖峰。使用双环ALC后，此噪声低于-120dBc/Hz，此杂散信号低于相位噪声。

综上所述，本发明在数字芯片内部构建了两套积分模块，形成了两个ALC电路：第一ALC电路和第二数字ALC电路，第一ALC电路使用第一可调射频衰减器对输出信号幅度进行初步调节，使输出信号幅度误差保持在较小的范围内；第二数字ALC环路使用第二可调射频衰减器对输出信号的剩余幅度进行进一步的修正，实现较低的误差抖动，满足信号源ALC可调范围、高分辨率及低抖动的需求。

所述可调射频衰减器101和107之间或所述可调射频衰减器101(或107)和所述功率分配器102之间可以设置有放大器、固定衰减器等幅度调整器件。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有双环ALC电路的测量装置，其特征在于，双环ALC电路包括第一ALC电路和第二ALC电路；其中，第一ALC电路包括第一可调射频衰减器、功率分配器(102)、检波器(103)、模数转换模块(104)、数字芯片(105)和第一数模转换模块(106)；第二ALC电路包括功率分配器(102)、检波器(103)、模数转换模块(104)、数字芯片(105)、第二可调射频衰减器和第二数模转换模块(108)；

所述第二可调射频衰减器的输入端作为双环ALC电路的输入端，第二可调射频衰减器的输出端与第一可调射频衰减器的输入端连接，用于对输入射频信号(1A)的幅度进行衰减；

所述第一可调射频衰减器的输出端与功率分配器(102)的输入端连接，用于对输入射频信号(1A)的幅度进行进一步衰减；

其中，所述第一可调射频衰减器的可调衰减量范围大于第二可调射频衰减器的可调衰减量范围，所述第一可调射频衰减器的最小步近大于第二可调射频衰减器的最小步近，用以满足ALC可调范围的需求，所述第二可调射频衰减器的可调衰减量分辨率大于第一可调射频衰减器的可调衰减量分辨率，用于满足ALC高分辨率及低抖动的需求；

所述功率分配器(102)将经过两次幅度衰变后的输入射频信号(1A)分成第一输出射频信号(1B)和第二输出射频信号；功率分配器(102)的第一输出端作为双环ALC电路的输出端，用于输出第一输出射频信号(1B)；功率分配器(102)的第二输出端与检波器(103)的输入端连接，用于将第二输出射频信号输出给检波器(103)；

所述检波器(103)的输出端与模数转换模块(104)的输入端连接，用于对第二输出射频信号进行检波，获得检波电压；

所述模数转换模块(104)的输出端与数字芯片(105)的输入端连接，用于将检波电压进行模数转换，获得数字化的检波电压；

所述数字芯片(105)的第一输出端与第一数模转换模块(106)的输入端连接，第二输出端与第二数模转换模块(108)的输入端连接；

所述数字芯片(105)用于根据数字化的检波电压确定可调射频衰减器的控制电压，当确定为第一可调射频衰减器的控制电压时，第一ALC电路工作；当确定为第二可调射频衰减器的控制电压时，第二ALC电路工作；

所述第一数模转换模块(106)的输出端与所述第一可调射频衰减器的调节端连接，用于将第一可调射频衰减器的控制电压进行数模转换；

所述第二数模转换模块(108)的输出端与所述第二可调射频衰减器的调节端连接，用于将第二可调射频衰减器的控制电压进行数模转换。

2.如权利要求1所述的具有双环ALC电路的测量装置，其特征在于，所述数字芯片(105)包括比较模块(201)、误差判断模块(202)、第一比较积分器(203)和第二比较积分器(205)；

所述比较模块(201)的输入端作为数字芯片(105)的输入端，比较模块(201)的输出端与误差判断模块(202)的输入端连接，用于将数字化的检波电压与参考电压进行比较，获得当前误差电压；

所述误差判断模块(202)的第一输出端与第一比较积分器(203)的输入端连接，误差判断模块(202)的第二输出端与第二比较积分器(205)的输入端连接，用于对当前误差电压的大小进行判断，若当前误差电压大于预设的误差值时，将当前误差电压输出给第一比较积分器(203)；若当前误差电压小于预设的误差值时，将当前误差电压输出给第二比较积分器(205)；

所述第一比较积分器(203)的输出端作为所述数字芯片(105)的第一输出端，用于对当前误差电压进行积分；

所述第二比较积分器(205)的输出端作为所述数字芯片(105)的第二输出端，用于对当前误差电压进行积分。

3.如权利要求2所述的具有双环ALC电路的测量装置，其特征在于，所述数字芯片(105)还包括零点模块(301)和第一对数放大器(302)；

所述零点模块(301)的输入端作为数字芯片(105)的输入端，所述零点模块(301)的输出端与第一对数放大器(302)的输入端连接，用于对数字化的检波电压的零点进行校准；

所述第一对数放大器(302)的输出端与比较模块(201)的输入端连接，用于对零点校准后的数字化的检波电压进行对数放大。

4.如权利要求2所述的具有双环ALC电路的测量装置，其特征在于，所述数字芯片(105)还包括零点模块(301)、线性度补偿模块(402)、采样滤波模块(403)和开平方模块(404)；

所述零点模块(301)的输入端作为数字芯片(105)的输入端，所述零点模块(301)的输出端与线性度补偿模块(402)的输入端连接，用于对数字化的检波电压的零点进行校准；

所述线性度补偿模块(402)的输出端与采样滤波模块(403)的输入端连接，用于对零点校准后的数字化的检波电压的非线性进行补偿；

所述采样滤波模块(403)的输出端与开平方模块(404)的输入端连接，用于对进行非线性补偿后的数字化的检波电压进行过采样；

所述开平方模块(404)的输出端与比较模块(201)的输入端连接，用于将过采样后的检波电压由功率幅度还原为电压幅度。

5.如权利要求2所述的具有双环ALC电路的测量装置，其特征在于，所述第一比较积分器(203)和第二比较积分器(205)均包括放大器和累加器；

所述放大器的输入端与误差判断模块(202)的输出端连接，用于将当前误差电压进行放大；

所述累加器的输入端与放大器的输出端连接，所述累加器的输出端作为所述数字芯片(105)的输出端，用于对放大后的当前误差电压进行累加，获得最终误差电压。

6.如权利要求2所述的具有双环ALC电路的测量装置，其特征在于，所述数字芯片(105)还包括第一处理模块(204)和第二处理模块(206)；

所述第一处理模块(204)的输入端与第一比较积分器(203)的输出端连接，所述第一处理模块(204)的输出端作为所述数字芯片的第一输出端，用于对经过第一比较积分器(203)积分后的最终误差电压进行相应的处理；

所述第二处理模块(206)的输入端与第二比较积分器(205)的输出端连接，所述第二处理模块(206)的输出端作为所述数字芯片的第二输出端，用于对经过第二比较积分器(205)积分后的最终误差电压进行相应的处理。

7.如权利要求6所述的具有双环ALC电路的测量装置，其特征在于，所述第一处理模块(204)包括第一开关(308)、误差电压模块(309)、预置电压模块(310)、第一加法器和电压转换模块(311)；

当ALC电路正常工作时，所述第一开关(308)闭合；当ALC电路开环工作时，所述第一开关(308)打开；

所述误差电压模块(309)用于存储预置的误差电压或经过第一比较积分器(203)积分后的最终误差电压；

所述预置电压模块(310)用于存储预置电压；

所述第一加法器用于将最终误差电压和预置电压相加，获得第一可调射频衰减器(101)的控制电压；

所述电压转换模块(311)的输入端与加法器的输出端连接，用于修正第一可调射频衰减器的衰减量与控制电压间的非线性。

8.如权利要求7所述的具有双环ALC电路的测量装置，其特征在于，所述第一处理模块(204)还包括第二对数放大器(413)；

所述第二对数放大器(413)的输入端与第一加法器的输出端连接，所述第二对数放大器(413)的输出端与所述电压转换模块(311)的输入端连接，用于对第一可调射频衰减器的控制电压进行对数放大。

9.如权利要求6所述的具有双环ALC电路的测量装置，其特征在于，所述第二处理模块(206)包括第二开关(314)、第二加法器和可选开关(317)；

经过第一比较积分器(203)积分后的最终误差电压通过第二开关(314)与测试电压(315)相加后作为可选开关(317)的输入；当双环ALC正常运行时，可选开关(317)与第二ALC电路接通，输出第二可调射频衰减器的控制电压；当AM打开时，第二可调射频衰减器用于实现AM调制。

10.如权利要求2所述的具有双环ALC电路的测量装置，其特征在于，所述比较模块(201)采用减法器。

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