本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種峰值功率探頭硬件調(diào)節(jié)零點偏置電路，還涉及一種峰值功率探頭硬件調(diào)節(jié)零點偏置方法。

背景技術(shù)：

在峰值功率測量中，調(diào)節(jié)零點偏置是保證功率測量準確度和靈敏度的重要手段。

圖1所示為峰值功率探頭的原理圖，a1為由二極管對構(gòu)成的檢波器，a2為對數(shù)放大器。在無信號輸入的情況下，如果環(huán)境溫度發(fā)生比較大的變化，或者峰值功率探頭接到不同的測試設(shè)備，由于噪聲基底發(fā)生變化，會導致探頭的輸出in+、in-有比較大的變化，從而導致后端采樣的adc值發(fā)生比較大的變化，測得的噪聲基底功率變化比較大，影響功率測量的準確度。

目前，現(xiàn)有的硬件調(diào)節(jié)零點偏置方案是采用單端運算放大器方式的硬件零點調(diào)節(jié)偏置，如圖2所示，峰值測量時信號通過運算放大器a1、運算放大器a2放大后、由12位adca4進行采樣。而調(diào)節(jié)零點偏置是通過運算放大器a1、運算放大器a3、16位的adca5實現(xiàn)的；a3、r27、r28組成的放大器相對于a2、r25、r26組成的放大器，增益放大100倍。在調(diào)節(jié)零點偏置時，in+、in-在無信號輸入時，調(diào)節(jié)zero-volt的電壓值，使得n5前端電壓值逼近到1v，a4前端電壓逼近到10mv，a4采樣10mv對應的adc值，作為零點偏置adc，在測量過程中，采樣得到的adc值減去零點偏置adc，然后再進行數(shù)據(jù)處理。

現(xiàn)有的采用單端運算放大器方式的硬件零點調(diào)節(jié)偏置方案，存在以下缺點：

(1)采用單端運算放大器，通道噪聲高，靈敏度差；

(2)由于當時高速adc器件的性能指標偏低，需要采用高位數(shù)低速adc和高增益放大電路進行調(diào)節(jié)零點偏置，電路更復雜；

(3)調(diào)零電壓準確度：±300uv

-40dbm功率準確度：±1.5db

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，本發(fā)明提出了一種峰值功率探頭硬件調(diào)節(jié)零點偏置電路和方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種峰值功率探頭硬件調(diào)節(jié)零點偏置電路，包括兩級差分放大器；

第一級差分放大器配合外圍電阻構(gòu)成差分加法器，其正向輸入端分別接零點偏置調(diào)節(jié)電壓、峰值功率探頭輸入的+信號，其反向輸入端分別接零點偏置調(diào)節(jié)電壓的反向信號、峰值功率探頭輸入的-信號；

第二級差分放大器配合外圍電阻構(gòu)成adc的差分驅(qū)動放大器，調(diào)節(jié)前級輸入信號的增益，同時提高輸入信號的共模電壓，共模電壓由adc的參考電壓提供；

通過dac設(shè)置零點偏置調(diào)節(jié)電壓，使得峰值功率探頭在無信號輸入下，第二級差分放大器輸出的差模電壓為一恒定值。

可選地，通過電路增益調(diào)節(jié)，將adc采樣設(shè)定在2000～14500，設(shè)定adc＝2000為無信號輸入情況下的噪聲基底，通過dac設(shè)置使得在任何情況下的噪聲基底adc都接近于2000。

可選地，所述dac采用16位dac，其dac值范圍在0～65535之間，采用二分法進行硬件調(diào)節(jié)零點偏置。

可選地，所述硬件調(diào)節(jié)零點偏置的具體過程是：

步驟(1)，設(shè)置dac為整個量程的中間值，設(shè)置dac＝32767，讀取adc的電壓值，如果adc＜2000，則增大dac值，如果adc＞2000，則減小dac值；

步驟(2)，如果adc＜2000，則dac設(shè)置為32767和65535的中間值49151，讀取adc的電壓值；如果adc＞2000，則dac設(shè)置為32767和0的中間值16383；

步驟(3)，判斷adc值是大于2000還是小于2000，然后按照步驟(1)、步驟(2)進行dac設(shè)置，連續(xù)設(shè)置16次dac操作，最后一次dac設(shè)置變化1，使得讀取的adc盡量逼近于2000，完成硬件調(diào)節(jié)零點偏置。

本發(fā)明還提出了一種峰值功率探頭硬件調(diào)節(jié)零點偏置方法，基于一偏置電路，該偏置電路包括兩級差分放大器；第一級差分放大器配合外圍電阻構(gòu)成差分加法器，其正向輸入端分別接零點偏置調(diào)節(jié)電壓、峰值功率探頭輸入的+信號，其反向輸入端分別接零點偏置調(diào)節(jié)電壓的反向信號、峰值功率探頭輸入的-信號；第二級差分放大器配合外圍電阻構(gòu)成adc的差分驅(qū)動放大器，調(diào)節(jié)前級輸入信號的增益，同時提高輸入信號的共模電壓，共模電壓由adc的參考電壓提供；

通過dac設(shè)置零點偏置調(diào)節(jié)電壓，使得峰值功率探頭在無信號輸入下，第二級差分放大器輸出的差模電壓為一恒定值。

可選地，通過電路增益調(diào)節(jié)，將adc采樣設(shè)定在2000～14500，設(shè)定adc＝2000為無信號輸入情況下的噪聲基底，通過dac設(shè)置使得在任何情況下的噪聲基底adc都接近于2000。

可選地，所述dac采用16位dac，其dac值范圍在0～65535之間，采用二分法進行硬件調(diào)節(jié)零點偏置。

可選地，所述硬件調(diào)節(jié)零點偏置的具體過程是：

步驟(1)，設(shè)置dac為整個量程的中間值，設(shè)置dac＝32767，讀取adc的電壓值，如果adc＜2000，則增大dac值，如果adc＞2000，則減小dac值；

步驟(2)，如果adc＜2000，則dac設(shè)置為32767和65535的中間值49151，讀取adc的電壓值；如果adc＞2000，則dac設(shè)置為32767和0的中間值16383；

步驟(3)，判斷adc值是大于2000還是小于2000，然后按照步驟(1)、步驟(2)進行dac設(shè)置，連續(xù)設(shè)置16次dac操作，最后一次dac設(shè)置變化1，使得讀取的adc盡量逼近于2000，完成硬件調(diào)節(jié)零點偏置。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)調(diào)零電壓準確度指標更高：±100uv；

(2)-40dbm功率準確度指標更高：±0.4db；

(3)通道噪聲低，靈敏度指標高；

(4)電路簡單。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有的峰值功率探頭原理圖；

圖2為現(xiàn)有的采用單端運算放大器方式的硬件零點調(diào)節(jié)偏置電路圖；

圖3為本發(fā)明的采用差分運算放大器方式的硬件零點調(diào)節(jié)偏置電路圖；

附圖標記說明：

n1：跟隨器

n2：1∶1反向放大器

in+、in-：從峰值功率探頭來的信號

n3：第一級差分放大器

n4：第二級差分放大器

n5：a/d轉(zhuǎn)換器。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖3所示，本發(fā)明提出了一種峰值功率探頭硬件調(diào)節(jié)零點偏置電路和方法，硬件調(diào)節(jié)零點偏置的思路是：峰值功率探頭在無信號輸入情況下，由于溫度變化或者峰值功率探頭接到不同的測試設(shè)備導致in+、in-發(fā)生變化后，通過設(shè)置dac值，改變zero_volt電壓值，使得a/d轉(zhuǎn)換器的電壓值保持為一個恒定值。

如圖3所示，本發(fā)明的峰值功率探頭硬件調(diào)節(jié)零點偏置電路包括兩級差分放大器，第一級差分放大器n3配合外圍電阻構(gòu)成差分加法器，n3正向輸入端分別接零點偏置調(diào)節(jié)電壓zero_volt、峰值功率探頭輸入的+信號in+，n3的反向輸入端分別接零點偏置調(diào)節(jié)電壓zero_volt的反向信號、峰值功率探頭輸入的-信號in-。

峰值功率探頭輸入的+、-兩路信號in+、in-，在峰值探頭無信號輸入情況下，in+、in-為接近于0mv的電壓值。

zero_volt是由16位dac產(chǎn)生的零點偏置調(diào)節(jié)電壓，16位dac輸出0v～2.5v的電壓值，本發(fā)明將其反向放大1倍，輸出zero_volt的電壓值為-5v～0v。

放大器n1與電阻r2組成跟隨器，放大器n1的輸出電壓zero-的電壓值與zero_volt相等；放大器n2、電阻r1、r3組成反向放大器，放大器n2的輸出電壓zero+的電壓值與zero_volt相反，其中r1、r2、r3的阻值均為4.75kω。

差分放大器n3與電阻r3、r9、r7、r5、r10、r8組成差分加法器，其中r4＝r5＝499ω、r9＝r10＝10kω、r7＝r8＝715ω。

第二級差分放大器n4與外圍的放大電阻r11、r12、r13、r14構(gòu)成為adc的差分驅(qū)動放大器，r11＝r12＝499ω、r13＝r14＝715ω，第二級差分放大器n4的作用是調(diào)節(jié)前級輸入信號的增益，同時提高輸入信號的共模電壓，共模電壓由adcn5的參考電壓vref提供，adcn5為14位100ms/s采樣率的a/d轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明通過軟件控制dac設(shè)置zero_volt電壓值，使得峰值功率探頭在無信號輸入下，第二級差分放大器n4輸出的差模電壓v4dm為一恒定值。

本發(fā)明輸入信號功率為-40dbm～+20dbm，通過電路增益調(diào)節(jié)，將adcn5采樣設(shè)定在2000～14500，設(shè)定adc＝2000為無信號輸入情況下的噪聲基底。而本發(fā)明硬件調(diào)節(jié)零點偏置的核心是通過dac設(shè)置，使得在任何情況下的噪聲基底adc都盡量接近于2000。

本發(fā)明采用了16位dac，其dac值范圍在0～65535之間，本發(fā)明采用二分法進行硬件調(diào)節(jié)零點偏置，具體過程是：

步驟(1)，設(shè)置dac為整個量程的中間值，設(shè)置dac＝32767，讀取adc的電壓值，如果adc＜2000，則增大dac值，如果adc＞2000，則減小dac值；

步驟(2)，如果adc＜2000，則dac設(shè)置為32767和65535的中間值49151，讀取adc的電壓值；如果adc＞2000，則dac設(shè)置為32767和0的中間值16383；

步驟(3)，判斷adc值是大于2000還是小于2000，然后按照步驟(1)、步驟(2)進行dac設(shè)置，連續(xù)設(shè)置16次dac操作，最后一次dac設(shè)置變化1，使得讀取的adc盡量逼近于2000，完成硬件調(diào)節(jié)零點偏置。

相對于目前的單端運算放大器方式的硬件零點調(diào)節(jié)偏置方法，本發(fā)明的優(yōu)點是：

(1)調(diào)零電壓準確度指標更高：±100uv；

(2)-40dbm功率準確度指標更高：±0.4db；

(3)通道噪聲低，靈敏度指標高；

(4)電路簡單。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。