CN103686968A - 一种数字微波收发信机的发射功率校准方法及其校准电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字微波收发信机的发射功率校准方法，包括以下步骤：步骤1、根据发射功率控制电压和发射功率控制电压相应的微波收发信机发射的实际射频发射功率，生成发射功率校准表格；步骤2、生成通道校准表格；步骤3、采用通道修正方法，修正发射功率校准表格中的发射功率控制电压值。本发明还公开了一种实现数字微波收发信机的发射功率校准方法的校准电路，包括微波单元和监控单元，所述微波单元包括第一功率检波管、第二功率检波管、微波放大器和微波衰减器。具有批量生产效率高、校准率高、输出功率稳定性高和校准方法简单等优点。

Description

一种数字微波收发信机的发射功率校准方法及其校准电路

技术领域

本发明涉及一种微波射频技术，特别涉及一种数字微波收发信机的发射功率校准方法及其校准电路，本发明适用于5－42G数字微波收发信机。

背景技术

数字微波收发信机（射频单元）的发射机部分一般由多个放大器、混频器、滤波器、衰减器组成，由于微波器件的一致性较差，受温度影响较大，造成整个发射链路增益不稳定，影响发射机输出功率的精度（即发射机实际输出功率与预设定值偏差较大）；随着通信行业发展，数字微波收发信机的工作频率越来越高，其通频带越来越宽，在如此宽频率范围内，器件在不同频率下的性能差异突显，使得发射机最终输出功率不容易控制，在不同发射频率情况下，发射功率偏差很大。

为解决以上两条主要影响发射机发射功率精度性能的难点，现有技术中，多采用常温、高温、低温分别校准，及多频点校准的方法，产品生产难度大，且成本较高，不利于大规模运用及推广。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种数字微波收发信机的发射功率校准方法，该方法通过软硬件配合，仅通过常温一次性校准，实现了高温、低温环境下，以及全通频带范围内，发射功率的高精度控制。

本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种实现数字微波收发信机发射功率校准方法的校准电路，该电路结构简单，操作方便，易于实现，极大程度降低了生产调试工作量。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：

一种数字微波收发信机的发射功率校准方法，包括以下步骤：

步骤1、根据发射功率控制电压和发射功率控制电压相应的微波收发信机发射的实际射频输出功率，生成发射功率校准表格：在常温环境下，设置数字微波收发信机发射频率为中频点，对数字微波收发信机进行发射功率校准。校准软件控制微波收发信机的MCU输出发射功率控制电压V_RFctrl，初始为0V，通过功率计检测数字微波收发信机的实际射频输出功率，并与对应V_RFctrl电压值一起记录形成表格。

发射功率控制电压V_RFctrl以0.02V为步进，从0V增加到+5V，读取功率计读数记录各步进控制电压V_RFctrl时对应的微波收发信机实际射频发射功率（共256份数据），生成发射功率校准表格（表1）；

步骤2、预先设置发射功率值，通过调整发射功率控制电压，使数字微波收发信机发射的实际射频输出功率值等于预先设置的发射功率值，并根据调整后的发射功率控制电压生成通道校准表格：在常温环境下，设置数字微波收发信机发射频率为设备最低频率点，设置发射功率为15dBm。由于器件的频率特性原因，此时数字微波收发信机的实际射频输出功率与15dBm有一定偏差，调整发射功率控制电压V_RFctrl，使实际射频输出功率为15dBm，记录该电压值。发射频率以8MHz为步进逐渐增大到设备的最高频率点，在每一步进频率点下，调整发射功率控制电压，均实际射频输出功率为15dBm，记录每个通道序号（即第几个步进点）以及对应该步进频率点时使实际射频输出功率为15dBm的V_RFctrl电压值，生成通道校准表格（表2）；

步骤3、采用通道修正方法，修正发射功率校准表格中的发射功率控制电压值；使用通道修正算法，对不同通道频率下的发射功率设置电压进行修正。校表中电压值的变化，反应了数字微波收发信机各器件频率特性对射频发射功率的影响。当设置通频带内某一发射频率时，MCU根据通道校准表格（表2）中电压数值记录，对比校准使用频率（中频点）对应通道校准电压的差异，进而修正表1中发射功率校准表电压V_RFctrl设置值，实现全通频带范围发射功率精度控制。

所述步骤1的发射功率校准软件执行过程包括如下步骤：

（Ⅰ）设置V_RFctrl为0V；

（Ⅱ）通过功率计读取发射功率；

（Ⅲ）V_RFctrl=V_RFctrl+0.02；

（Ⅳ）通过功率计读取发射功率；

（Ⅴ）如果V_RFctrl<5转到第（Ⅲ）步；

（Ⅵ）生成功率校准表格。

所述步骤2的通道校准软件执行过程包括如下步骤：

（ⅰ）设置Tx_Freq最小发射频率；

（ⅱ）调整V_RFctrl使发射功率为15dBm；

（ⅲ）Tx_Freq=Tx_Freq+8MHz；

（ⅳ）调整V_RFctrl使发射功率为15dBm；

（ⅴ）如果Tx_Freq<最大发射频率转到第（ⅲ）步；

（ⅵ）生成通道校准表格。

所述步骤3中的通道修正方法包括以下步骤：

（3-1）当设置通频带内的一个发射频率时，微波收发信机根据发射频率所处通道序号读取通道校准表格中的电压值，并与校准的中频点所得对应通道校准电压相比较，得出电压差异；

（3-2）利用步骤（3-1）所述的电压差异，并根据通道修正算法，修正发射功率校准表中的发射功率控制电压值，所述通道修正算法的表达式如下：

$V_{\mathrm{RFctrl}}=V_{\mathrm{cal}}\&times;\frac{V_{\mathrm{ch}}}{V_m},$

其中，V_RFctrl表示微波收发信机中的MCU输出的发射功率控制电压，V_cal表示发射功率校准表格中发射功率对应的发射功率控制电压，V_ch表示通道校准表格中发射频率对应的通道校准电压，V_m表示通道校准表格中发射功率校准的中频点所对应的通道校准电压。

所述步骤1包括以下步骤：

（1-1）设置数字微波收发信机的发射频率为中频点，设置数字微波收发信机的发射功率控制电压的初始值为0V；

（1-2）功率计检测数字微波收发信机的每个步进的实际射频输出功率，并根据该实际射频输出功率和与该实际射频输出功率相对应的发射功率控制电压，生成实际射频输出功率和与该实际射频输出功率相对应的发射功率控制电压校准数据对；

（1-3）数字微波收发信机的发射功率控制电压增加0.02V（该增加的电压值仅为示例，其它类似步进如0.01V、0.4V、0.5V等亦为该方法的具体实现方式中的一种，均在本发明的保护范围内）；

（1-4）功率计再次检测数字微波收发信机的每个步进的实际射频输出功率，根据该实际射频输出功率和与该实际射频输出功率相对应的发射功率控制电压，生成发射功率控制电压增加0.02V后的实际射频输出功率和与该实际射频输出功率相对应的发射功率控制电压校准数据对；

（1-5）判断数字微波收发信机的发射功率控制电压是否小于5V，如果发射功率控制电压小于5V，则重复执行步骤（1-3）至步骤（1-5），否则，执行步骤（1-6）；

（1-6）读取步骤（1-2）至步骤（1-4）中生成的实际射频输出功率和与该实际射频输出功率相对应的发射功率控制电压校准数据对的值，生成发射功率校准表格，根据发射功率校准表格，对数字微波收发信机进行发射功率校准。

所述步骤2包括以下步骤：

（2-1）设置数字微波收发信机的发射频率为低频点，并设置发射功率为15dBm（该设置的发射功率仅为示例，其它类似功率如10dBm、20dBm等亦为该方法的具体实现方式中的一种，均在本发明的保护范围内）；

（2-2）当数字微波收发信机的实际射频输出功率大于或小于15dBm时，调整发射功率控制电压直到数字微波收发信机的实际射频输出功率等于15dBm，并记录数字微波收发信机的实际射频输出功率等于15dBm时的发射功率控制电压值；

（2-3）发射频率从低频点以8MHz（该频率值仅为示例，其它类似步进如5MHz、10MHz等亦为该方法的具体实现方式中的一种，均在本发明的保护范围内）为步进增加至高频点，在每个步进频率点下，调整一次发射功率控制电压，使每次的实际射频输出功率均为15dBm，并根据记录的每个步进点以及对应于该步进频率点时使实际射频输出功率为15dBm的发射功率控制电压值，生成通道校准表格。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种实现所述数字微波收发信机的发射功率校准方法的校准电路，包括微波单元和监控单元，所述微波单元包括第一功率检波管、第二功率检波管、微波放大器和微波衰减器，将所述第一功率检波管和第二功率检波管设置于相同的温度环境内，所述监控单元包括积分回路、线性调整电路、功率控制电路和差动放大电路；所述微波衰减器、微波放大器、第一功率检波管、差分放大电路、线性调整电路和积分回路依次连接，并且积分回路和微波衰减器连接，使微波衰减器、微波放大器、第一功率检波管、差分放大电路、线性调整电路和积分回路形成一个闭环控制回路，所述第二功率检波管与差动放大电路连接，所述功率控制电路与积分回路连接。

发射信号从所述微波衰减器输入，流经微波放大器，并从第一功率检波管输出；所述第一功率检波管用于检测发射链路的发射信号的功率大小并把检测到的发射信号的功率转换为第一检波电压，并把第一检波电压反馈给差动放大电路，差动放大电路采集第二功率检波管上的第二检波电压，所述差动放大电路的输出电压为第一检波电压和第二检波电压的差，所述差动放大电路的输出电压在第一检波电压的基础上消除了温度对第二检波电压的影响，所述差动放大电路的输出电压为发射信号的最终检波电压；所述检波电压经过线性调整电路进行线性调整后与功率控制电路共同作用于调控积分回路，所述积分回路输出电压控制微波衰减器，以控制输入微波放大器的发射信号功率，形成发射信号的功率的闭环控制。

技术方案的详细描述如下：

一种数字微波收发信机的发射功率校准方法，包括以下步骤：

步骤1、常温中频点功率校准：在常温环境下，设置数字微波收发信机发射频率为中频点，对数字微波收发信机进行发射功率校准。校准软件控制微波收发信机的MCU输出发射功率控制电压V_RFctrl，初始为0V，通过功率计检测数字微波收发信机的实际射频输出功率，并与对应V_RFctrl电压值一起记录形成表格；发射功率控制电压V_RFctrl以0.02V为步进，从0V增加到+5V，读取功率计读数记录各步进控制电压所对应的微波收发信机实际射频发射功率（共256份数据），生成发射功率校准表格（表1）；

步骤2、通道校准：在常温环境下，设置数字微波收发信机发射频率为设备最低频率点，设置发射功率为15dBm；由于器件的频率特性原因，此时数字微波收发信机的实际射频输出功率与15dBm有一定偏差，调整发射功率控制电压V_RFctrl，使实际射频输出功率为15dBm，记录该电压值；发射频率以8MHz为步进逐渐增大到设备的最高频率点，在每一步进频率点下，调整发射功率控制电压，均实际射频输出功率为15dBm，记录每个通道序号（即第几个步进点）以及对应该步进频率点时使实际射频输出功率为15dBm的V_RFctrl电压值，生成通道校准表格（表2）；

步骤3、发射功率设置时的通道修正算法：使用通道修正算法，对不同通道频率下的发射功率设置电压进行修正。校表中电压值的变化，反应了数字微波收发信机各器件频率特性对射频发射功率的影响。当设置通频带内某一发射频率时，MCU根据通道校准表格（表2）中电压数值记录，对比校准使用频率（中频点）对应通道校准电压的差异，进而修正表1中发射功率校准表电压V_RFctrl设置值，实现全通频带范围发射功率精度控制。

一种实现数字微波收发信机发射功率校准方法的校准电路，即温度补偿闭环控制电路，包括：监控单元的射频功率控制电路，微波单元中的微波衰减器及功率检波电路。

1、常温功率校准；

在常温环境下，设置数字微波收发信机发射频率为中频点，对数字微波收发信机进行发射功率校准。数字微波收发信机的发射功率控制由微波衰减器实现（如图3中的ATT2），控制电压V_RFctrl范围为0V～+5V（或-5V～0V视不同型号微波衰减器确定），微波衰减器的衰减量随电压值线性变化，通过MCU芯片控制V_RFctrl输出不同的电压，由微波衰减器ATT2实现发射功率控制。V_RFctrl以0.02V为步进，从0V变化到+5V，通过功率计检测数字微波收发信机发射端的射频信号功率，记录不同控制电压V_RFctrl时对应的实际发射功率，生成校准数据表格，如表1所示，为发射功率校准表格。

表1

如表1所示，数据存储到数字微波收发信机的存储器中，当设置某一发射功率时，MCU通过查表得到对应的V_RFctrl电压值，输出发射功率控制电压，实现数字微波收发信机实际发射功率与设置值一致。

2、通道校准技术；

表2

为了克服数字微波收发信机在不同发射频率时，发射功率偏差大的问题，本发明在各微波器件频率特性研究数据，以及数千台数字微波收发信机全面数据统计分析的基础上，独特性的提出了选取其中一个功率进行通道校准的方法。因器件频率特性在不同的功率时是一致的，数字微波收发信机功率控制位于设备靠末级位置，在特定发射频率时，对于不同发射功率的影响一致。选取某一发射频率（如第1点的中频点）对发射功率进行校准后，本发明创新性的增加了通道校准的方法，实现全通频带范围发射功率精度控制。设置数字微波收发信机发射功率为某一特定值（这里选择中间功率15dBm），以一定步进频率（这里选择8MHz）对全通频带进行扫频测试。通道校准与发射功率校准的差异如图5所示，通道校准与发射功率校准的联系如图6所示。由于器件频率特性的原因，不同通道下数字微波收发信机的实际射频输出功率与15dBm存一定偏差，需要调整发射功率控制电压V_RFctrl，使数字微波收发信机实际发射功率为15dBm，记录该通道序号以及该通道下使数字微波收发信机实际输出功率为15dBm的V_RFctrl电压值。发射频率以8MHz为步进逐渐增大到设备的最高频率点，在每一步进频率点下，调整发射功率控制电压，均实际射频输出功率为15dBm，记录每个通道序号（即第几个步进点）以及对应该步进频率点时使实际射频输出功率为15dBm的V_RFctrl电压值，生成通道校准表格，存储到数字微波收发信机的存储器中，数字微波收发信机的通道校准表格如表2所示。

3、通道修正算法；

通道校准表中电压值的变化，反应了数字微波收发信机各器件频率特性对发射功率的影响。当设置通频带内某一发射频率时，MCU根据通道校准表格中电压数值记录，对比校准使用频率（中频点）对应通道校准电压的差异，进而修正表1中发射功率校准表电压V_RFctrl设置值，实现全通频带范围发射功率精度控制。

通道修正算法的表达式如下：

$V_{\mathrm{RFctrl}}=V_{\mathrm{cal}}\&times;\frac{V_{\mathrm{ch}}}{V_m},$

式中，V_RFctrl表示MCU输出发射功率控制电压，V_cal表示发射功率校准表格（表1）中发射功率对应的发射功率控制电压，V_ch表示通道校准表格（表2）中，发射频率对应的通道校准电压，V_m表示通道校准表格（表2）中，发射功率校准使用频率（中频点）对应的通道校准电压。

4、温度补偿闭环控制电路；

数字微波收发信机为室外设备，其工作环境温度要求为-33℃至+55℃，为保障数字微波收发信机在整个温度范围的发射功率精度不受温度影响，业界的一般做法为：在常温进行一次校准，再分别在低温-33℃以及高温+55℃环境下各校准一次，形成三份发射功率校准表格，然后通过监测发射机内部温度，计算对应温度下V_RFctrl电压值。该种校准方法使用设备多，校准时间长，温箱升温、降温均需要时间，且重复校准3次，内部存储器占用空间多，不利于大批量生产及后续代码升级。

本发明针对性的使用了“温度补偿闭环控制电路方案”，通过硬件电路，抵消温度对微波器件的影响，使数字微波收发信机在整个工作温度范围内的发射功率与常温校准时一致。

如图4所示为温度补偿闭环控制电路的具体电路，包含监控单元的射频功率控制电路，微波单元中的微波衰减器及功率检波电路，其特点如下：

检波电路采用功率检波管，其电压大小反馈射频功率大小。本发明中的检波电路在传统的单一功率检波管基础上创新性的在附近位置增加一个完全相同的功率检波管，其中第一功率检波管位于发射链路通路中，其反馈电压直接反映发射链路功率值，第二功率检波管不在发射链路通路中，其位置位于第一功率检波管附近，故产品工作时两个功率检波管温度一致。

a)本发明创新性的采用两个完全相同的功率检波管，因两个功率检波管器件型号一致，位置接近，工作温度一致，即温度对器件影响一致。第二功率检波管的作用为体现在：通过差动放大电路，计算两个功率检波管反馈电压的差值，可以消除温度对第一功率检波管的影响，其输出电压值直接反应了功率大小，而无温度对检波管器件影响的成份。

b)检波电压通过放大、线性调整后，与MCU的功率控制电路一起作用于积分回路，积分回路输出电压控制微波衰减器，发射功率变化，然后检波电路作用反馈电压变化，形成闭环控制电路，由于硬件电路的特性，该闭环控制电路反应时间短，可实时控制发射功率。发射功率校准仅需要在常温校准，就可以保证各温度环境下发射机输出功率正常，而无须在高低温下分别校准。

本发明的工作原理：数字微波收发信机为室外工作单元，需要适应-33℃至+55℃温度环境，微波器件特别是放大器特性受温度影响较大，造成数字微波收发信机在不同温度下链路增益不易控制，发射输出功率不稳定。而且随着通信行业发展，数字微波收发信机的工作频率越来越高，其通频带越来越宽，在如此宽频率范围内，器件在不同频率下的性能差异突显，使得发射机最终输出功率不容易控制，在不同发射频率时，发射功率偏差较大。数字微波收发信机的发射输出功率受温度和频率两个主要因素影响，本发明针对性的提出了温度补偿闭环控制电路和通道校准技术，其工作原理为：1、温度补偿闭环控制电路。通过两个完全一样的功率检波管，其中一个在发射链路上用于检测信号功率，另一个位于附近位置但不在发射链路上，两个功率检波管温度一致，通过差动放大器将两个功率检波管的电压相减，则消除了温度对功率检波管器件的影响，则检波电压值直接反应了信号功率大小，无温度影响成份。检波电压经过放大、线性调整后，与MCU的功率控制电路一起作用于积分回路，积分回路输出电压控制微波衰减器，发射功率变化，然后检波电路作用反馈电压变化，形成闭环控制电路，该闭环控制电路反应时间短，实时控制发射功率。发射功率校准仅需要在常温校准，就可以保证各温度环境下发射机输出功率正常，而无须在高低温下分别校准。2、通道校准技术。设置发射机发射功率为某一特定值（如15dBm），以一定步进频率（如8MHz）对全通频带进行扫频测试。通过不断调整发射功率控制电压V_RFctrl，使发射机实际发射功率接近15dBm，并记录该电压值，形成校准表格，为发射机通道校准表格，存储到发射机的存储器中。校表中电压值的变化，反应了发射机各器件频率特性对发射功率的影响。当设置通频带内某一发射频率时，MCU根据通道校表中数值记录，对比发射功率校准表格值差异，进而修正表1发射功率校表电压V_RFctrl设置值，实现全通频带范围发射功率精度控制。仅需要增加一次通道校准，就可以保障发射功率在全通频带范围功率精度可控。综合以上两点，数字微波收发信机的发射功率控制只需要在常温环境进行一次功率校准和一次通道校准就可以实现-33℃至+55℃温度环境和整个通频带发射功率精度要求，而无需高低温分别校准和频带内多点校准。用时少，操作过程简单，易批量实现。

本发明通过软硬件上的温度补偿闭环电路以及通道校准技术两个方法，实现了只需要在常温进行一次常规校准和一次通道校准，就可以实现全温范围及全通频带范围的发射功率控制，而不需要全温范围多温度点分别校准和通频带多频点分别校准，有效解决了解决温度影响和宽频率范围器件偏差的影响。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明实现了使数字微波收发信机的发射功率只需要在常温环境进行一次功率校准和一次通道校准就可以实现-33℃至+55℃温度环境和整个通频带发射功率精度要求，而无需高低温分别校准和频带内多点校准，方法简易可行，提高了批量生产效率，减小内存空间占用。

2、本发明通过新增一个相同型号的功率检波管，其放置位置与射频链路中功率检波管接近，通过计算两个检波管输出电压的差值，消除温度对其器件检波性能的影响，实现全温范围内发射功率控制。实现方法硬件电路简单，易实现且成本较低，可极大的提高校准效率。

3、本发明使用温度补偿的闭环控制电路，功率检测经放大、线性调整后作用于控制功率大小的微波衰减器，微波衰减器控制功率大小直接影响检波管电压，如此形成闭环电路，使用模拟电路实现其特点为反应时间短，可实时控制功率，提高输出功率稳定性。

4、本发明在传统发射功率校准基础上，创新性的增加扫频通道校准，针对某一功率点进行全通频带测试，再根据频点进行软件修正的方案，校准方法简单，无须增加测试设备及硬件电路，就可以实现全通频带范围发射功率控制。

附图说明

图1是数字微波收发信机主要模块框图。

图2是发射功率校准时用于发射功率校准的仪器设备的连接图。

图3是发射链路功率控制功能模块示意图。

图4是温度补偿闭环控制电路原理图。

图5是发射机通道校准示意图。

图6是发射机通道校准与发射功率校准关系示意图。

图7是数字微波收发信机发射功率校准方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，为数字微波收发信机主要模块框图，数字微波收发信机包括中频单元、微波单元、监控单元、接收链路和腔体滤波器。中频单元包括中频功率控制电路、混频电路和滤波放大电路等，对中频信号进行放大、滤波、一次上变频，并提供功率稳定的信号给微波单元（如图3所示）；微波单元包括检波电路、微波衰减器、混频电路和滤波放大电路等,微波单元对发射信号进行二次上变频、滤波，并再一次放大，输出射频信号(5-42G)，配合射频功率控制电路实现射频功率大小控制（如图3所示）；监控单元包括中频功率控制电路、射频功率控制电路等，通过MCU对发射功率进行控制，配合微波模块形成射频功率自动控制的闭环电路（如图3所示）；接收链路具体细节未在图中体现，其作用为对接收射频信号进行下变频，放大，滤波，其还包含AGC（自动增益控制）电路，输出功率稳定的中频信号；腔体滤波器对发射射频信号进行滤波，抑制带外杂散信号发送到自由空间，数字微波收发信机同时具有接收功能，腔体滤波器还具有发射信号、接收信号分离及合路功能。

数字微波收发信机的中频单元、微波单元，由多个放大器、混频器、滤波器、衰减器等器件组成，由于微波器件的不一致性，整个发射链路增益不稳定，影响发射机输出功率精度指标，故有必要对发信机进行功率校准。

如图3所示，为监控单元、中频单元、微波单元组成的数字微波收发信机的整个发射链路框图。监控单元的中频功率控制电路与中频单元配合，使中频单元输出稳定功率，监控单元中的射频功率控制电路与微波单元配合，控制数字微波收发信机的射频输出功率。本发明中后者（监控单元中的射频功率控制电路与微波单元）起主要作用。MCU通过射频功率控制电路产生一定电压值，作用于微波单元的微波衰减器（ATT2）实现数字微波收发信机射频输出功率控制。微波单元中位于整个发射链路末级的功率检波管对数字微波收发信机射频输出功率进行检波并转化为电压值反馈MCU进行处理，MCU根据功率检波管反馈的电压值，调整发射功率控制电压V_RFctrl，再作用于微波衰减器ATT2控制数字微波收发信机的射频输出功率，实现自闭环，使输出功率稳定。

如图2所示，为对数字微波收发信机进行发射功率校准的仪器设备的连接图，功率校准和通道校准的仪器设备连接框图一致。中频信号源为数字微波收发信机提供中频信号；功率计检测数字微波收发信机输出信号并反馈给计算机；计算机软件通过控制数字微波收发信机的输出功率，并与功率计检测到的实际功率值大小进行对比处理，并输出数据对照表1或表2，存储于数字微波收发信机的存储器中。

如图4所示，为微波温度补偿闭环控制电路，第一功率检波管连接到具有射频信号传输的发射通路中，第二功率检波管是与第一功率检波管器件型号相同的器件，其位置处于第一功率检波管附近，使第二功率检波管与第一功率检波管所处的温度环境相同，但不连接到发射通路中，以使得两个功率检波管温度一致。通过差动放大电路，计算两个功率检波管反馈电压的差值，可以消除温度对第一功率检波管的影响，其输出电压值直接反应了功率大小，而无温度对检波管器件影响的成份。检波电压通过放大、线性调整后，与MCU的功率控制电路一起作用于积分回路，积分回路输出电压控制微波衰减器，当发射功率发生变化时，检波电路作用反馈电压变化，形成闭环控制电路。

如图5所示，为数字微波收发信机发射功率校准及通道校准软件执行步骤示意图。

1).发射功率校准时，首先设置发射功率控制电压V_RFctrl为0V，即微波衰减器ATT2的衰减量最小，并发0.02V的步进逐步增大V_RFctrl电压值，直到电压达到5V停止，记录每个步进点的V_RFctrl电压值与实际射频输出功率，生成发射功率校准表格（表1）。

2).通道校准时，首先设置发射频率为最小发射频率，调整V_RFctrl使发射功率为15dBm，以8MHz为步进增大发射频率，记录每个步进点的通道编号与使发射功率为15dBm的V_RFctrl值生成通道校准表格（即：表2）。

如图6所示，展示了功率校准的通道校准的关系和区别，纵轴表示功率校准，发射功率控制电压V_RFctrl以0.02V为步进，记录实际射频输出功率生成功率校准表格（表1）；横轴表示通道校准，选择15dBm为基准点，发射功率以8MHz为步进，遍历整个频率范围，记录每个通道使射频输出功率为15dBm的V_RFctrl，生成通道校准表格（表2）。通过这两个轴向的数据，以及通道修正算法，可以实现全通道范围及全功率点的校准和精度控制。

如图7所示，为数字微波收发信机发射功率校准方法的流程示意图。首先设置中间频点在常温环境下进行发射功率校准，V_RFctrl以0.02V为步进由0到5V，记录每个步进下数字微波收发信机的实际射频输出功率，生成发射功率校准表格（表1），再设置发射频率为低频点，发射功率为15dBm，调整V_RFctrl电压使实际射频输出功率为15dBm，发射频率以8MHz为步进从低频点到设备的最高频点，记录每个步进频率点使射频输出功率为15dBm的V_RFctrl生成通道校准表格（表2）。通过两个校准表格数据，运用通道修正算法，可以实现全功率点、全通道范围射频发射功率精度控制。通过温度补偿闭环控制电路，消除温度对检波数据的影响，可以实现在全温范围***频发射功率的精度控制。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数字微波收发信机的发射功率校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据发射功率控制电压和发射功率控制电压相应的微波收发信机发射的实际射频输出功率，生成发射功率校准表格；

步骤2、预先设置发射功率值，通过调整发射功率控制电压，使数字微波收发信机发射的实际射频输出功率值等于预先设置的发射功率值，并根据调整后的发射功率控制电压生成通道校准表格；

步骤3、采用通道修正方法，修正发射功率校准表格中的发射功率控制电压值。

2.根据权利要求1所述的数字微波收发信机的发射功率校准方法，其特征在于，所述步骤3中的通道修正方法包括以下步骤：

（3-1）当设置通频带内的一个发射频率时，微波收发信机根据发射频率所处通道序号读取通道校准表格中的电压值，并与校准的中频点所得对应通道校准电压相比较，得出电压差异；

（3-2）利用步骤（3-1）所述的电压差异，并根据通道修正算法，修正发射功率校准表中的发射功率控制电压值，所述通道修正算法的表达式如下：

$V_{\mathrm{RFctrl}}=V_{\mathrm{cal}}\&times;\frac{V_{\mathrm{ch}}}{V_m},$

其中，V_RFctrl表示微波收发信机中的MCU输出的发射功率控制电压，V_cal表示发射功率校准表格中发射功率对应的发射功率控制电压，V_ch表示通道校准表格中发射频率对应的通道校准电压，V_m表示通道校准表格中发射功率校准的中频点所对应的通道校准电压。

3.根据权利要求1所述的数字微波收发信机的发射功率校准方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：

（1-1）设置数字微波收发信机的发射频率为中频点，设置数字微波收发信机的发射功率控制电压的初始值为0V；

（1-2）功率计检测数字微波收发信机的每个步进的实际射频输出功率，并根据该实际射频输出功率和与该实际射频输出功率相对应的发射功率控制电压，生成实际射频输出功率和与该实际射频输出功率相对应的发射功率控制电压校准数据对；

（1-3）数字微波收发信机的发射功率控制电压增加一个设定的电压值；

（1-4）功率计再次检测数字微波收发信机的每个步进的实际射频输出功率，根据该实际射频输出功率和与该实际射频输出功率相对应的发射功率控制电压，生成发射功率控制电压增加0.02V后的实际射频输出功率和与该实际射频输出功率相对应的发射功率控制电压校准数据对；

（1-5）判断数字微波收发信机的发射功率控制电压是否小于5V，如果发射功率控制电压小于5V，则重复执行步骤（1-3）至步骤（1-5），否则，执行步骤（1-6）；

（1-6）读取步骤（1-2）至步骤（1-4）中生成的实际射频输出功率和与该实际射频输出功率相对应的发射功率控制电压校准数据对的值，生成发射功率校准表格，根据发射功率校准表格，对数字微波收发信机进行发射功率校准。

4.根据权利要求1所述的数字微波收发信机的发射功率校准方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：

（2-1）设置数字微波收发信机的发射频率为低频点，并设置发射功率为一个设定的功率值15dBm；

（2-2）当数字微波收发信机的实际射频输出功率大于或小于15dBm时，调整发射功率控制电压直到数字微波收发信机的实际射频输出功率等于15dBm，并记录数字微波收发信机的实际射频输出功率等于15dBm时的发射功率控制电压值；

（2-3）发射频率从低频点以一个设定的步进值为步进增加至高频点，在每个步进频率点下，调整一次发射功率控制电压，使每次的实际射频输出功率均为15dBm，并根据记录的每个步进点以及对应于该步进频率点时使实际射频输出功率为15dBm的发射功率控制电压值，生成通道校准表格。

5.根据权利要求3所述的数字微波收发信机的发射功率校准方法，其特征在于，所述步骤（1-3）中，所述一个设定的电压值为0.02V、0.01V、0.4V或0.5V。

6.根据权利要求4所述的数字微波收发信机的发射功率校准方法，其特征在于，所述步骤（2-1）中，所述一个设定的功率值为15dBm、10dBm或20dBm。

7.根据权利要求4所述的数字微波收发信机的发射功率校准方法，其特征在于，所述步骤（2-3）中，所述一个设定的步进值为8MHz、5MHz或10MHz。

8.一种实现权利要求1所述数字微波收发信机的发射功率校准方法的校准电路，其特征在于，包括微波单元和监控单元，所述微波单元包括第一功率检波管、第二功率检波管、微波放大器和微波衰减器，将所述第一功率检波管和第二功率检波管设置于相同的温度环境内，所述监控单元包括积分回路、线性调整电路、功率控制电路和差动放大电路；所述微波衰减器、微波放大器、第一功率检波管、差分放大电路、线性调整电路和积分回路依次连接，并且积分回路和微波衰减器连接，使微波衰减器、微波放大器、第一功率检波管、差分放大电路、线性调整电路和积分回路形成一个闭环控制回路，所述第二功率检波管与差动放大电路连接，所述功率控制电路与积分回路连接。

9.根据权利要求8所述的校准电路，其特征在于，发射信号从所述微波衰减器输入，流经微波放大器，并从第一功率检波管输出；所述第一功率检波管用于检测发射链路的发射信号的功率大小并把检测到的发射信号的功率转换为第一检波电压，并把第一检波电压反馈给差动放大电路，差动放大电路采集第二功率检波管上的第二检波电压，所述差动放大电路的输出电压为第一检波电压和第二检波电压的差，所述差动放大电路的输出电压在第一检波电压的基础上消除了温度对第一检波电压的影响，所述差动放大电路的输出电压为发射信号的最终检波电压；所述检波电压经过线性调整电路进行线性调整后与功率控制电路共同作用于调控积分回路，所述积分回路输出电压控制微波衰减器，以控制输入微波放大器的发射信号功率，形成发射信号的功率的闭环控制。

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