[发明专利]一种峰值功率探头硬件调节零点偏置电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种峰值功率探头硬件调节零点偏置电路，还涉及一种峰值功率探头硬件调节零点偏置方法。

背景技术

在峰值功率测量中，调节零点偏置是保证功率测量准确度和灵敏度的重要手段。

图1所示为峰值功率探头的原理图，A1为由二极管对构成的检波器，A2为对数放大器。在无信号输入的情况下，如果环境温度发生比较大的变化，或者峰值功率探头接到不同的测试设备，由于噪声基底发生变化，会导致探头的输出IN+、IN-有比较大的变化，从而导致后端采样的ADC值发生比较大的变化，测得的噪声基底功率变化比较大，影响功率测量的准确度。

目前，现有的硬件调节零点偏置方案是采用单端运算放大器方式的硬件零点调节偏置，如图2所示，峰值测量时信号通过运算放大器A1、运算放大器A2放大后、由12位ADC A4进行采样。而调节零点偏置是通过运算放大器A1、运算放大器A3、16位的ADC A5实现的；A3、R27、R28组成的放大器相对于A2、R25、R26组成的放大器，增益放大100倍。在调节零点偏置时，IN+、IN-在无信号输入时，调节ZERO-VOLT的电压值，使得N5前端电压值逼近到1V，A4前端电压逼近到10mV，A4采样10mV对应的ADC值，作为零点偏置ADC，在测量过程中，采样得到的ADC值减去零点偏置ADC，然后再进行数据处理。

现有的采用单端运算放大器方式的硬件零点调节偏置方案，存在以下缺点：

(1)采用单端运算放大器，通道噪声高，灵敏度差；

(2)由于当时高速ADC器件的性能指标偏低，需要采用高位数低速ADC和高增益放大电路进行调节零点偏置，电路更复杂；

(3)调零电压准确度：±300uV

-40dBm功率准确度：±1.5dB

发明内容

为解决上述现有技术方案的不足，本发明提出了一种峰值功率探头硬件调节零点偏置电路和方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种峰值功率探头硬件调节零点偏置电路，包括两级差分放大器；

第一级差分放大器配合外围电阻构成差分加法器，其正向输入端分别接零点偏置调节电压、峰值功率探头输入的+信号，其反向输入端分别接零点偏置调节电压的反向信号、峰值功率探头输入的-信号；

第二级差分放大器配合外围电阻构成ADC的差分驱动放大器，调节前级输入信号的增益，同时提高输入信号的共模电压，共模电压由ADC的参考电压提供；

通过DAC设置零点偏置调节电压，使得峰值功率探头在无信号输入下，第二级差分放大器输出的差模电压为一恒定值。

可选地，通过电路增益调节，将ADC采样设定在2000～14500，设定ADC＝2000为无信号输入情况下的噪声基底，通过DAC设置使得在任何情况下的噪声基底ADC都接近于2000。

可选地，所述DAC采用16位DAC，其DAC值范围在0～65535之间，采用二分法进行硬件调节零点偏置。

可选地，所述硬件调节零点偏置的具体过程是：

步骤(1)，设置DAC为整个量程的中间值，设置DAC＝32767，读取ADC的电压值，如果ADC＜2000，则增大DAC值，如果ADC＞2000，则减小DAC值；

步骤(2)，如果ADC＜2000，则DAC设置为32767和65535的中间值49151，读取ADC的电压值；如果ADC＞2000，则DAC设置为32767和0的中间值16383；

步骤(3)，判断ADC值是大于2000还是小于2000，然后按照步骤(1)、步骤(2)进行DAC设置，连续设置16次DAC操作，最后一次DAC设置变化1，使得读取的ADC尽量逼近于2000，完成硬件调节零点偏置。

本发明还提出了一种峰值功率探头硬件调节零点偏置方法，基于一偏置电路，该偏置电路包括两级差分放大器；第一级差分放大器配合外围电阻构成差分加法器，其正向输入端分别接零点偏置调节电压、峰值功率探头输入的+信号，其反向输入端分别接零点偏置调节电压的反向信号、峰值功率探头输入的-信号；第二级差分放大器配合外围电阻构成ADC的差分驱动放大器，调节前级输入信号的增益，同时提高输入信号的共模电压，共模电压由ADC的参考电压提供；

通过DAC设置零点偏置调节电压，使得峰值功率探头在无信号输入下，第二级差分放大器输出的差模电压为一恒定值。