[发明专利]一种射频低噪放电路故障诊断方法、系统、介质及应用

说明书

本发明属于射频电路技术领域，公开了一种射频低噪放电路故障诊断方法、系统、介质及应用，输入模型的状态数、初始概率分布、初始状态转移矩阵、迭代误差、最大迭代步数和观测矢量序列；由K‑means算法以模型状态数分割训练样本数据，再由GMM初始估计高斯混合密度参数，获得CHMM的初始模型；通过Baum‑Welch模型进行参数模型训练，获得第i步迭代的重估模型；由Viterbi算法计算该重估模型下的输出概率，计算重估模型输出概率的增长误差；依次迭代直至满足误差条件收敛或者超过迭代步数，把重估的模型作为最终的结果模型。对于射频电路中元器件开路短路故障识别率可以达到100％的准确率。

技术领域

本发明属于射频电路技术领域，尤其涉及一种射频低噪放电路故障诊断方法、系统、介质及应用。

背景技术

目前：当今社会是信息化的社会，尤其是近几年来5G技术的发展更是成为了世界的焦点。世界各国投入巨大科研成本试图在现代通信的对抗中占领制高点，其中半导体器件发展无疑是重中之重。射频电路以半导体器件为基础结合其他元器件以实现某种能量转换为目的工作于高频频段的模拟电路迅速在通信、军事、医疗等领域普及。射频电路由于工作在高频频段，其半导体器件的开关切换速率快，而有的半导体器件常常需要工作在大功率条件下如大功率放大器，再考虑工作环境等因素使得射频电路出故障相对于低频模拟电路的故障机率大大增加。半导体以及焊接失效在能量转换系统中失效率占34％，当电路发生故障时，及时定位故障源便于电路及时维修。在早期的电路故障诊断方法主要以人工检修为主，然而随着电路集成度、复杂度上升，仅靠人工诊断远远不能满足要求。

故障诊断指的是对已发生故障的电路，定位其故障位置以及原因。20世纪60年代初，电路的故障诊断作为网络理论的第三大分支在军事工业上首先开始研究。电路的故障诊断可以分为数字电路故障诊断和模拟电路故障诊断，数字电路故障诊断目前发展趋于成熟并且有不错的工程应用。而模拟电路由于激励以及响应为连续量，故障参数难以提取等问题使得模拟电路的故障诊断发展较为缓慢。模拟电路的故障诊断问题可以看作是一个模式分类问题，模拟电路运行过程中若出现故障，则电路的特征参数会偏离正常状态，特征向量也会发生变化。因此，只要故障源存在，这种故障信息就会通过特征参数表现出来。射频电路与模拟电路不同之处在于工作频率，射频电路由于工作高频频段，传统模拟电路的分析理论不再适用。射频电路由于其传递能量方式以电磁场进行传播，通过提取输入激励和输出响应曲线分析电路工作状态意义不大。除此之外，由于电磁场对工作环境的变化十分敏感，这也给射频电路的测试点选取带来了很大的困难。目前国内外对射频电路的故障诊断研究不多，研究方向也主要以半导体器件的物理失效为主。国外对射频电路故障诊断研究主要从晶体管的内部出发，对电力电子转换系统电源中IGBT物理失效模型进行了研究。通过仿真的方法研究了短路状态下IGBT的热损坏问题。国内也有不少射频电路故障诊断研究，通过HSMM算法对射频电路故障建模进行故障诊断与寿命预测。以HMM模型计算马氏距离评估电路故障状态。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)目前射频半导体器件趋于小型化、低功耗、工作频率逐渐增加，加之工作环境复杂等因素使得射频电路故障率大大增加。

(2)目前实际射频电路故障参数难以提取，测试点选取可能影响到电路正常工作。

解决以上问题及缺陷的难度为：由于射频半导体器件的长足发展，使得射频电路故障原因更为复杂。多个故障原因共同作用，使得所提取的数据包含多种故障源而难以诊断。多个故障共同作用也会增加提取数据的复杂度，这也对建立故障模型的算法有了更高的要求。另一方面，射频电路工作多以电磁场进行信号的传输，添加测试点有可能会影响电路的正常工作。结合上述，射频电路故障诊断的主要难点在于故障数据的提取，以及如何解决故障源共同作用而增加数据复杂度。

解决以上问题及缺陷的意义为：射频电路故障诊断成功与否在于故障数据的提取，合理的提取数据方案也有利于射频电路故障诊断算法选取。

发明内容