一種基于pid反饋的預(yù)失真修正方法及l(fā)ed結(jié)溫溫度測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PID反饋的預(yù)失真方法，所述方法包括分別對采集的功率放大器輸出信號(hào)中正半部分幅值、負(fù)半部分幅值和直流分量進(jìn)行提取進(jìn)而分別進(jìn)行PID反饋修正，使功率放大器輸出信號(hào)隨時(shí)間的變化而能保持穩(wěn)定。此外，在功率放大器輸出穩(wěn)定前提下，將基于磁納米粒子的非接觸式測溫的方法應(yīng)用在大功率LED燈結(jié)溫溫度測量。本發(fā)明基于PID反饋的預(yù)失真修正方法是對功率放大器的放大倍數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使功率放大器輸出信號(hào)的正半部分幅值、負(fù)半部分幅值、直流分量隨著時(shí)間的變化而均能保持穩(wěn)定，為實(shí)現(xiàn)長時(shí)間的LED結(jié)溫溫度測量提供測量基礎(chǔ)。
【專利說明】一種基于PID反饋的預(yù)失真修正方法及LED結(jié)溫溫度測量 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于功率放大器（PA)輸出穩(wěn)定性【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種基于PID 反饋的預(yù)失真修正方法，從而使PA輸出信號(hào)放大倍數(shù)穩(wěn)定的方法，更具體的說，涉及一種 基于數(shù)字PID反饋式預(yù)失真修正的LED結(jié)溫溫度測量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 功率放大器輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)時(shí)，由于功率放大器本身的非線性以及靜態(tài)工 作點(diǎn)不適當(dāng)就會(huì)使輸出變?yōu)橐粋€(gè)非標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)，產(chǎn)生了非線性失真，使正負(fù)半部分不對 稱。目前針對功率放大器非線性失真問題常用的方法是功率回退方法，預(yù)失真修正方法，反 饋方法。功率回退方法是最常用的方法，實(shí)際上是以犧牲直流功耗來提高功率放大器的線 性度。功率回退法就是把功率放大器的輸入功率從IdB壓縮點(diǎn)向后回退6-10個(gè)分貝，工作 在遠(yuǎn)小于IdB壓縮點(diǎn)的電平上，使功率放大器遠(yuǎn)離飽和區(qū)，進(jìn)入線性工作區(qū)，從而改善功率 放大器的線性度。然而，當(dāng)功率回退到一定程度，繼續(xù)回退將不再改善放大器的線性度。因 此，在線性度要求較高的場合，完全靠功率回退是不夠的。預(yù)失真修正技術(shù)就是在功率放 大器之前對輸入信號(hào)先做預(yù)處理，預(yù)處理輸出非線性特性與功率放大器放大信號(hào)的非線性 特性相反的信號(hào)，從而改善功率放大器非線性特性。反饋方法是從功率放大器的輸出端耦 合一部分信號(hào)，通過反饋環(huán)節(jié)對耦合信號(hào)進(jìn)行信號(hào)幅值相位的調(diào)節(jié)，進(jìn)而再反饋到功率放 大器的輸出端，從而改善功率放大器的線性度。利用現(xiàn)有的PID控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，短時(shí)間 內(nèi)能使功率放大器輸出信號(hào)較穩(wěn)定，然而，隨著時(shí)間推移，功率放大器內(nèi)部一對晶體管會(huì)發(fā) 熱。由于這對晶體管特性參數(shù)不同，或者說晶體管特性參數(shù)隨著溫度的變化而不同，導(dǎo)致放 大電路的不對稱，這種不對稱會(huì)導(dǎo)致功率放大器的非線性失真和零點(diǎn)漂移。因此，為使功率 放大器輸出長時(shí)間穩(wěn)定，對現(xiàn)有的PID控制器進(jìn)行改進(jìn)是非常必要的。
[0003] LED是未來新一代光源，被公認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的高【技術(shù)領(lǐng)域】之一。與 傳統(tǒng)光源相比，LED照明因具備了節(jié)能、使用壽命長及反應(yīng)時(shí)間快等主要優(yōu)點(diǎn)，很快搶占了 LCD背光板、交通信號(hào)燈、汽車照明、通用照明、景觀照明等市場。然而，當(dāng)LED結(jié)溫過高時(shí)， LED的光衰增大，直接影響LED的壽命，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)將LED損壞。因此，研宄人員亟需解 決LED的結(jié)溫溫度準(zhǔn)確測量問題。只有準(zhǔn)確測量大功率LED的結(jié)溫溫度，研宄人員才能找 到影響LED的結(jié)溫溫度上升的影響因素，為下一步解決大功率LED的結(jié)溫溫度升高問題提 供有力技術(shù)支撐。然而，目前在溫度測量方面，針對于LED結(jié)溫溫度測量這種在密閉空間內(nèi) 進(jìn)行溫度測量的技術(shù)還沒有突破，傳統(tǒng)的測溫方法有管腳測溫法、紅外成像法等。顯然管腳 法因?yàn)闊o法把熱電偶粘接到密閉的玻璃球泡內(nèi)的LED燈上而不能準(zhǔn)確測量結(jié)溫溫度，紅外 成像法也無法透過玻璃外殼而準(zhǔn)確測量出LED結(jié)溫溫度。因此，使用一種新型的非接觸式 的測溫方法在該領(lǐng)域是非常必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于數(shù)字PID反饋式預(yù)失真 修正的LED結(jié)溫溫度測量方法。其目的在于通過實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)使功率放大器的放大倍數(shù)不隨時(shí) 間漂移，改善功率放大器的非線性。此外，本發(fā)明在功率放大器輸出穩(wěn)定前提下，將基于磁 納米粒子的非接觸式測溫的方法應(yīng)用在大功率LED燈結(jié)溫溫度測量。
[0005] 按照本發(fā)明的一方面，提供了一種基于PID反饋的預(yù)失真修正方法，所述方法包 括如下步驟：
[0006] (1)對功率放大器輸出信號(hào)的正半部分幅值進(jìn)行提取，提取到的正半部分幅值與 設(shè)定的放大倍數(shù)K值對應(yīng)的正半部分幅值相減得到正半部分誤差值，把所述誤差值送到第 一PID控制器中得到正半部分幅值的補(bǔ)償值，將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的正半部分幅值疊 加后得到修正信號(hào)的正半部分幅值；
[0007] (2)對功率放大器輸出信號(hào)的負(fù)半部分幅值進(jìn)行提取，提取到的負(fù)半部分幅值與 設(shè)定的放大倍數(shù)K值對應(yīng)的負(fù)半部分幅值相減得到負(fù)半部分誤差值，把所述誤差值送到第 二PID控制器中得到負(fù)半部分幅值的補(bǔ)償值，將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的負(fù)半部分幅值疊 加后得到修正信號(hào)的負(fù)半部分幅值；
[0008] (3)對功率放大器輸出信號(hào)的直流分量進(jìn)行提取，提取到的直流分量通過與零偏 置相減得到直流分量的誤差值，把所述誤差值送到第三PID控制器中得到直流分量的補(bǔ)償 值，將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的直流分量疊加得到修正信號(hào)的直流分量；
[0009] (4)將上述修正信號(hào)輸入功率放大器，使功率放大器輸出穩(wěn)定的信號(hào)。
[0010] 進(jìn)一步的，所述PID控制器為數(shù)字PID控制器或模擬PID控制器。
[0011] 按照本發(fā)明的另一面，還提供了一種基于PID反饋式預(yù)失真修正的LED結(jié)溫溫度 測量方法，所述方法包括如下步驟：
[0012] (1)數(shù)據(jù)采集卡輸出信號(hào)至功率放大器，經(jīng)功率放大后先后作用在亥姆霍茲線圈 與反饋電阻上；
[0013] (2)數(shù)據(jù)采集卡通過采集反饋電阻電壓獲取亥姆霍茲線圈的激勵(lì)電流信息，在工 控機(jī)上進(jìn)行數(shù)字PID反饋式預(yù)失真修正；
[0014] (3)修正后的信號(hào)輸入至功率放大器，輸出穩(wěn)定放大倍數(shù)的信號(hào)來激勵(lì)亥姆霍茲 線圈；
[0015] (4)當(dāng)LED放于檢測線圈上方時(shí)，位于亥姆霍茲線圈中的磁場檢測線圈感應(yīng)磁場 的變化并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；
[0016] (5)對電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理后分別提取出一次諧波幅值與三次諧波幅值；
[0017] (6)根據(jù)所述諧波分量反演出LED燈結(jié)溫溫度信息。
[0018] 進(jìn)一步的，所述步驟（2)中數(shù)字PID反饋式預(yù)失真修正包括分別對采集的反饋電 阻電壓信號(hào)中正半部分幅值、負(fù)半部分幅值和直流分量進(jìn)行提取進(jìn)而分別進(jìn)行數(shù)字PID反 饋修正，具體為：
[0019] (2. 1)對反饋電阻電壓信號(hào)的正半部分幅值進(jìn)行提取，提取到的正半部分幅值與 設(shè)定的放大倍數(shù)K值對應(yīng)的正半部分幅值相減得到正半部分誤差值，把所述誤差值送到第 一PID控制器中得到正半部分幅值的補(bǔ)償值，將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的正半部分幅值疊 加后得到修正信號(hào)的正半部分幅值；
[0020] (2. 2)對反饋電阻電壓信號(hào)的負(fù)半部分幅值進(jìn)行提取，提取到的負(fù)半部分幅值與 設(shè)定的放大倍數(shù)K值對應(yīng)的負(fù)半部分幅值相減得到負(fù)半部分誤差值，把所述誤差值送到第 二PID控制器中得到負(fù)半部分幅值的補(bǔ)償值，將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的負(fù)半部分幅值疊 加后得到修正信號(hào)的負(fù)半部分幅值；
[0021] (2. 3)對反饋電阻電壓信號(hào)的直流分量進(jìn)行提取，提取到的直流分量通過與零偏 置相減得到直流分量的誤差值，把所述誤差值送到第三PID控制器中得到直流分量的補(bǔ)償 值，將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的直流分量疊加得到修正信號(hào)的直流分量。
[0022] 進(jìn)一步的，所述步驟（6)具體為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于PID反饋的預(yù)失真修正方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： (1) 對功率放大器輸出信號(hào)的正半部分幅值進(jìn)行提取，提取到的正半部分幅值與設(shè)定 的放大倍數(shù)K值對應(yīng)的正半部分幅值相減得到正半部分誤差值，把所述誤差值送到第一 PID控制器中得到正半部分幅值的補(bǔ)償值，將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的正半部分幅值疊加 后得到修正信號(hào)的正半部分幅值； (2) 對功率放大器輸出信號(hào)的負(fù)半部分幅值進(jìn)行提取，提取到的負(fù)半部分幅值與設(shè)定 的放大倍數(shù)K值對應(yīng)的負(fù)半部分幅值相減得到負(fù)半部分誤差值，把所述誤差值送到第二 PID控制器中得到負(fù)半部分幅值的補(bǔ)償值，將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的負(fù)半部分幅值疊加 后得到修正信號(hào)的負(fù)半部分幅值； (3) 對功率放大器輸出信號(hào)的直流分量進(jìn)行提取，提取到的直流分量通過與零偏置相 減得到直流分量的誤差值，把所述誤差值送到第三PID控制器中得到直流分量的補(bǔ)償值， 將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的直流分量疊加得到修正信號(hào)的直流分量。 (4) 將上述修正信號(hào)輸入功率放大器，使功率放大器輸出穩(wěn)定的信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于PID反饋的預(yù)失真修正方法，其特征在于，所述PID控制器 為數(shù)字PID控制器或模擬PID控制器。
3. -種基于PID反饋式預(yù)失真修正的LED結(jié)溫溫度測量方法，其特征在于，所述方法包 括如下步驟： (1) 數(shù)據(jù)采集卡輸出信號(hào)至功率放大器，經(jīng)功率放大后先后作用在亥姆霍茲線圈與反 饋電阻上； (2) 數(shù)據(jù)采集卡通過采集反饋電阻電壓獲取亥姆霍茲線圈的激勵(lì)電流信息，在工控機(jī) 上進(jìn)行數(shù)字PID反饋式預(yù)失真修正； (3) 修正后的信號(hào)輸入至功率放大器，輸出穩(wěn)定放大倍數(shù)的信號(hào)來激勵(lì)亥姆霍茲線 圈； (4) 當(dāng)LED放于檢測線圈上方時(shí)，位于亥姆霍茲線圈中的磁場檢測線圈感應(yīng)磁場的變 化并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)； (5) 對電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理后分別提取出一次諧波幅值和三次諧波幅值； (6) 根據(jù)所述諧波幅值反演出LED燈結(jié)溫溫度信息。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟（2)中數(shù)字PID反饋式預(yù)失真修 正，包括分別對采集的反饋電阻電壓信號(hào)中正半部分幅值、負(fù)半部分幅值和直流分量進(jìn)行 提取進(jìn)而分別進(jìn)行數(shù)字PID反饋修正，具體為： (2. 1)對反饋電阻電壓信號(hào)的正半部分幅值進(jìn)行提取，提取到的正半部分幅值與設(shè)定 的放大倍數(shù)K值對應(yīng)的正半部分幅值相減得到正半部分誤差值，把所述誤差值送到第一 PID控制器中得到正半部分幅值的補(bǔ)償值，將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的正半部分幅值疊加 后得到修正信號(hào)的正半部分幅值； (2. 2)對反饋電阻電壓信號(hào)的負(fù)半部分幅值進(jìn)行提取，提取到的負(fù)半部分幅值與設(shè)定 的放大倍數(shù)K值對應(yīng)的負(fù)半部分幅值相減得到負(fù)半部分誤差值，把所述誤差值送到第二 PID控制器中得到負(fù)半部分幅值的補(bǔ)償值，將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的負(fù)半部分幅值疊加 后得到修正信號(hào)的負(fù)半部分幅值； (2. 3)對反饋電阻電壓信號(hào)的直流分量進(jìn)行提取，提取到的直流分量通過與零偏置相 減得到直流分量的誤差值，把所述誤差值送到第三PID控制器中得到直流分量的補(bǔ)償值， 將所述補(bǔ)償值與初始信號(hào)的直流分量疊加得到修正信號(hào)的直流分量。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步驟（6)根據(jù)下式反演出LED燈結(jié) 溫溫度信息：
式中，AU A3分別為磁納術(shù)粒于磁化強(qiáng)度的一次諧汲幅值、三次諧汲幅值，N農(nóng)示單位 體積的磁納米粒子個(gè)數(shù)，Ms是飽和磁化強(qiáng)度，H ^是激勵(lì)磁場，k是波爾茲曼常數(shù)，T是絕對溫 度。
【文檔編號(hào)】G01R31/26GK104515944SQ201410795646
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】黃志興, 張樸, 劉文中, 杜中州, 魏凱 申請人:華中科技大學(xué)