CN114337601B - 一种超宽带微波信号发生器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种超宽带微波信号发生器，包括电调衰减器、增益模块、定向耦合器和反馈回路，技术方案使用反馈回路对反馈信号进行增益调节和误差放大的处理，使得最终反馈到电调衰减器的直流控制信号能够对信号衰减的比例倍数进行准确调节，大幅提升对射频输入信号在增益调节过程中的功率动态调节能力，从而解决以往ALC中因功率检波器的检波范围受限而带来的功率动态调节范围窄的问题，明显增加ALC电路输出功率的动态调节范围，提高超宽带微波信号发生器的产品市场竞争力。

Description

一种超宽带微波信号发生器

技术领域

本发明涉及射频微波电路技术领域，具体涉及一种超宽带微波信号发生器。

背景技术

在现代信号测量领域中，信号发生器需要具有很高的功率准确度和动态范围，为实现信号发生器的功率准确度指标，需要对信号发生器输出信号进行稳幅控制，即建立起自动电平控制电路（ALC），实现基于功率反馈机制的高精度功率控制稳幅环路。通常，ALC与程控步进衰减器进行配合以实现大动态范围高精度功率控制，在射频微波信号发生器中，ALC是功率控制的核心，决定了输出的功率准确度、功率平坦度和功率分辨率。

在专利文献（CN201810869667.3）中公开了一种双耦合双混频中频信号功率反馈电路，构成功率反馈回路的一个重要组成部分则是功率检波器，功率检波器是检出波动信号中某种有用信息的装置，用于识别波、振荡、信号存在或变化的器件，功率检波器的输出信号电平与射频输入信号功率存在一定比例关系，它与参考电平的误差信号经过误差放大器后控制线性调制器来修正射频输出信号的电平。这种类型的功率反馈回路有存在限制，调幅动态范围受限于电平功率检波器和相关电路，通常它远远低于线性调制器的功率可变范围。此外，方案中会产生2~4G±54Mhz的杂散信号，耦合到射频输出端口形成近端杂散，而且由于与射频输出信号频率很近，还无法通过滤波器滤除杂散信号；此外，电路过于复杂，导致应用成本高昂，不具有产品化的经济效益。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：如何提升信号发生器中自动电平控制电路的功率输出动态调节范围。

为解决上述问题，本申请提供一种超宽带微波信号发生器，包括：电调衰减器，用于接收射频输入信号并将所述射频输入信号衰减到预设的比例倍数，得到衰减信号；增益模块，与所述电调衰减器连接，用于对所述衰减信号进行增益放大，得到增益信号；定向耦合器，与所述增益模块连接，用于将所述增益信号按照预设比例进行功率分配，直通一部分功率得到射频输出信号，耦合另一部分功率得到反馈信号；反馈回路，与所述定向耦合器和所述电调衰减器连接，用于对所述反馈信号进行增益调节，并将增益调节后的信号进行功率检波，功率检波后的信号与一参考信号进行误差放大，得到直流控制信号；所述直流控制信号用于反馈到所述电调衰减器，以对所述电调衰减器中信号衰减的比例倍数进行调节。

所述反馈回路包括反馈增益控制模块、功率检波器和误差放大器；所述反馈增益控制模块与所述定向耦合器连接，用于对所述反馈信号进行增益调节，得到初始控制信号；所述功率检波器与所述反馈增益控制模块连接，用于将所述初始控制信号的功率转换为直流电平信号；所述误差放大器与所述功率检波器连接，用于将所述直流电平信号与所述参考信号进行误差放大，得到所述直流控制信号。

所述反馈增益控制模块包括衰减器；所述衰减器用于通过信号衰减方式对所述反馈信号进行增益调节，得到初始控制信号。

所述反馈增益控制模块包括串联的放大器和衰减器；所述放大器用于通过信号放大方式对所述反馈信号进行增益调节，得到放大信号；所述衰减器用于通过信号衰减方式对所述放大信号进行增益调节，得到所述初始控制信号。

所述的超宽带微波信号发生器还包括参考信号产生模块；所述参考信号产生模块与所述误差放大器连接，用于产生所述参考信号并传输到所述误差放大器。

所述的超宽带微波信号发生器还包括控制器；所述控制器与所述参考信号产生模块连接，用于向所述参考信号产生模块发送控制指令，以调节所述参考信号产生模块产生的所述参考信号的电压大小；所述控制器通过所述控制指令调节所述参考信号的电压大小，所述误差放大器对所述直流电平信号与所述参考信号进行误差放大，利用得到的直流控制信号调节所述电调衰减器自身信号衰减的比例倍数，进而通过调节所述电调衰减器自身信号衰减的比例倍数控制所述射频输出信号的输出功率。

所述电调衰减器具有输入端、输出端和控制端；所述电调衰减器通过输入端和控制端分别接收所述射频输入信号、所述直流控制信号，并将信号衰减后得到的所述衰减信号通过输出端进行输出；所述定向耦合器具有输入端、直通端和耦合端，所述定向耦合器通过输入端接收所述增益信号，并通过直通端和耦合端分别输出对所述增益信号进行功率分配后得到的所述射频输出信号、所述反馈信号。

将所述电调衰减器的输入端接收的所述射频输入信号的功率设为P_in，将所述电调衰减器对所述射频输入信号从输入端到输出端的衰减量设为G_o´，以及将所述定向耦合器对所述增益信号从输入端到直通端的直通增益设为G₂，则所述射频输出信号的输出功率表示为P_in+G₀´+G₂。

所述定向耦合器输出的所述射频输出信号相对于所述电调衰减器接收的所述射频输入信号具有预设的功率动态调节范围；对于所述反馈增益控制模块和所述功率检波器，将所述反馈增益控制模块的增益调节范围设为G₄，将所述功率检波器的功率检测范围设为P₁，则所述功率动态调节范围表示为P₁+G₄。

对于所述电调衰减器，将所述电调衰减器的衰减调节范围设为G₀，则满足G₀大于P₁+G₄。

本发明的有益效果是：

上述实施例提供的一种超宽带微波信号发生器，包括电调衰减器、增益模块、定向耦合器和反馈回路，电调衰减器用于接收射频输入信号并将射频输入信号衰减到预设的比例倍数以得到衰减信号；增益模块用于对衰减信号进行增益放大以得到增益信号；定向耦合器用于将增益信号按照预设比例进行功率分配，直通一部分功率得到射频输出信号，耦合另一部分功率得到反馈信号；反馈回路用于对反馈信号进行增益调节，并将增益调节后的信号进行功率检波，功率检波后的信号与一参考信号进行误差放大以得到直流控制信号，直流控制信号用于反馈到电调衰减器以对电调衰减器中信号衰减的比例倍数进行调节。技术方案使用反馈回路对反馈信号进行增益调节和误差放大的处理，使得最终反馈到电调衰减器的直流控制信号能够对信号衰减的比例倍数进行准确调节，也大幅提升对射频输入信号在增益调节过程中的功率动态调节能力，从而解决以往ALC中因功率检波器的检波范围受限而带来的功率动态调节范围窄的问题，明显增加ALC电路输出功率的动态调节范围，提高超宽带微波信号发生器的产品市场竞争力。

附图说明

图1为本申请一种实施例中超宽带微波信号发生器的结构图；

图2为测试超宽带微波信号发生器产生最大输出功率的流程图；

图3为测试超宽带微波信号发生器产生最小输出功率的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

微波信号是指频率在300MHz~300GHz内的电磁波信号，微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为超高频电磁波。射频信号就是经过调制的且拥有一定发射频率的电波，通常把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。带宽是指信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围，是一种相对的描述方式，信号包含的或者处理器能够同时处理的带宽越高，则能够发送的数据量也相对增加。

对于简单结构的射频微波信号发生器，射频输入信号可经过电调衰减器、增益模块，再通过定向耦合器将部分输出信号（即反馈信号）的功率反馈到功率检波器，功率检波器将反馈信号转成模拟电压，该模拟电压与预置的参考信号V_ref进行差值运算，再由差值电压来控制电调衰减器的增益，形成整个功率控制的闭环***。由于闭环***构建起的自动电平控制电路（ALC）输出信号动态范围受制于功率检波器的检波范围，则非常容易导致微波信号发生器的输出幅度调节动态范围偏小。本申请的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种基于定向耦合器的具有反馈功率可调节的微波信号发生器，以期解决以往ALC中因检波器功率检波器的检波范围受限而带来的功率动态调节范围窄的问题。

参见图1，本申请的一个实施例中，公开了一种超宽带微波信号发生器1，其主要包括电调衰减器11、增益模块12、定向耦合器13和反馈回路14，下面分别说明。

电调衰减器11用于接收射频输入信号并将射频输入信号衰减到预设的比例倍数，得到衰减信号。电调减衰器11是一种电流控制器件，其原理是基于PIN二极管结电阻随加于其上的电流的改变而改变的特性，因此其结构主要是采样PIN二极管级联而成。

需要说明的是，电调衰减器11采用模拟控制方式，模拟控制方式是指电调衰减器的衰减量随控制电流而变化，控制较为方便，不过对***电路有一定的要求。在本申请中，电调衰减器11采用的模拟控制方式能够简化电路结构并便于控制，而且，使用电调衰减器11的目的是把射频输入信号的功率衰减到一定的比例倍数，达到安全或理想的电平值，方便测试工作。

增益模块12与电调衰减器11连接，用于对电调衰减器11产生的衰减信号进行增益放大，得到增益信号。在这里，可将增益模块12看做是超宽带微波信号发生器内ALC环路里射频链路的中间部分，还可以看做是增益部件、变频变换部件的统称，比如开关、电阻、电容等，这类部件可应该衰减信号的传输功率，从而使得衰减信号的增益发生变化。

定向耦合器13与增益模块12连接，用于将增益模块12产生的增益信号按照预设比例进行功率分配，直通一部分功率得到射频输出信号，耦合另一部分功率得到反馈信号。

需要说明的是，定向耦合器13是一种通用的微波/毫米波部件，它本质是将微波信号按一定的比例进行功率分配，可用于信号的隔离、分离和混合。定向耦合器13可由同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线构成，比如把两根传输线放置在足够近的位置以使得其中一条直通线上的功率可以耦合到另一条耦合线上，并且要求功率在耦合线中只传向某一输出端口，另一端口则无功率输出。定向耦合器13作为许多微波电路的重要组成部分，已被广泛应用于现代电子***之中，它可以被用来为温度补偿和幅度控制电路提供采样功率，可以在很宽的频率范围完成功率分配与合成，通常定向耦合器13包括直通参数、耦合参数、隔离参数、反射参数等。

反馈回路14与定向耦合器13和电调衰减器11连接，用于对定向耦合器13产生的反馈信号进行增益调节，并将增益调节后的信号进行功率检波，功率检波后的信号与一参考信号（V_ref）进行误差放大，得到直流控制信号。得到的直流控制信号用于反馈到电调衰减器11，以对电调衰减器11中信号衰减的比例倍数进行调节。

可以理解，实施例中主要提供了以定向耦合器为基础的反馈功率可调的自动电平控制电路，目的是解决因以往ALC环路中因功率检波器功率检波范围不够引起的ALC环路功率动态范围偏小的问题。

在一个实施例中，图1中的电调衰减器11具有输入端、输出端和控制端，那么，电调衰减器11通过输入端接收外部传入的射频输入信号，通过控制端接收反馈回路14产生的直流控制信号，并将信号衰减后得到的衰减信号通过输出端进行输出。

在一个实施例中，图1中的定向耦合器13具有输入端、直通端和耦合端，那么，定向耦合器13通过输入端接收增益模块12产生的增益信号，并通过直通端和耦合端分别输出对增益信号进行功率分配后得到的射频输出信号、反馈信号。

在一个实施例中，参考图1，反馈回路14包括可反馈增益控制模块141、功率检波器142和误差放大器143，分别说明如下。

反馈增益控制模块141与定向耦合器13连接，反馈增益控制模块141用于对定向耦合器13产生的反馈信号进行增益调节，得到初始控制信号。可以理解，反馈增益控制模块141对反馈信号进行增益调节的方式可以是信号放大，也可以是信号衰减，这里不做具体限制。

功率检波器142与反馈增益控制模块141连接，功率检波器142用于将反馈增益控制模块141产生的初始控制信号的功率转换为直流电平信号。功率检波器142是检出波动信号（如初始控制信号）中某种有用信息的器件，可用于识别波、振荡或信号存在或变化的功率，从而提取携带的功率信息。在这里，功率检波器142的作用是将初始控制信号的功率转化成直流电平信号，二者之间呈现出特定的转移函数关系；由于功率检波器142的检波范围小于电调衰减器11的衰减调节范围，难以满足射频微波信号发生器的功率动态需求（接近线性或者对数的函数关系），所以功率检波器142需要与反馈增益控制模块141进行配合使用。

误差放大器143与功率检波器142连接，误差放大器143用于将直流电平信号与参考信号进行误差放大，得到直流控制信号。得到的直流控制信号被传输到电调衰减器。误差放大器143可以是一般的放大器，只不过它输入的信号一个是给定的参考信号，另一个是从功率检波器142产生的直流电平信号。误差放大器143是ALC环路的重要器件之一，对反馈响应速度有着决定性的作用，环路的直流增益越大则负载调整率越好，相位裕量越大***越稳定，带宽越大***响应速度越快，但是直流增益、相位裕量和带宽之间存在着紧密的相互制约关系，还需要根据实际需要而合理选取。

需要说明的是，反馈增益控制模块141是一种超宽带微波信号可调增益模块，其可以是放大器与衰减器的组合方式，也可以是衰减器的单独构成方式。

在一个具体实施例中，参见图1，反馈增益控制模块141包括串联的放大器1411和衰减器1412。其中，放大器1411可采用一般的放大器，用于通过信号放大方式对定向耦合器13产生的反馈信号进行增益调节，得到放大信号；其中，衰减器1412可采用一般的衰减器，用于通过信号衰减方式对放大器1411产生的放大信号进行增益调节，得到初始控制信号。需要说明的是，放大器1411具有固定增益，而衰减器1412可采用数控衰减器，比如采用一种数字接口控制的具有固定步进的数控衰减器，如总衰减量为31.5dB，0.5dB步进，5bit宽带的数控衰减器。

需要说明的是，数控衰减器可以是内部集成几组不同衰减量的固定衰减器，通过数字去控制哪些衰减器切入；数控衰减器的最小步进为固定衰减器中最小的那个，譬如步进为0.5db、1db、2db、4db、8db、16db的多个固定衰减器，最小步进就是0.5db，最大衰减量为所有相加的值，即为31.5db。而且，在图1中，衰减器1412可与控制器16信号连接，受到控制器16的控制，使衰减器1412的衰减量能够被灵活配置。

在另一个具体实施例中，反馈增益控制模块141可以仅包括衰减器1412，即衰减器1412直接对定向耦合器13产生的反馈信号进行信号衰减方式的增益调节，从而产生初始控制信号。

在一个实施例中，参见图1，超宽带微波信号发生器1还包括参考信号产生模块15。参考信号产生模块15与误差放大器143连接，参考信号产生模块15用于产生参考信号并传输到误差放大器143。

进一步地，参见图1，超宽带微波信号发生器1还包括控制器16。控制器16与参考信号产生模块15连接，用于向参考信号产生模块15发送控制指令，通过控制指令来调节参考信号产生模块15产生的参考信号的电压大小。

需要说明的是，控制器16可以是具有旋钮或触控按板之类的控制电路，人为操作可产生控制指令，那么控制器16可通过控制指令调节参考信号的电压大小，然后误差放大器143对直流电平信号与参考信号进行误差放大，用得到的直流控制信号调节电调衰减器11自身信号衰减的比例倍数，进而通过调节电调衰减器自身信号衰减的比例倍数控制射频输出信号的输出功率。

参见图1，通过人为操作控制器16可向参考信号产生模块15发出控制指令，参考信号产生模块15就产生与控制指令对应的参考信号，通过调节参考信号可改变误差放大器143产生的直流控制信号，由于直流控制信号参与电调衰减器11的信号衰减比例倍数的调节，所以电调衰减器11对射频输入信号的衰减量发生改变，进而影响到定向耦合器13产生的射频输出信号的输出功率。

上面基于图1介绍了超宽带微波信号发生器1的结构，以及包含的各个组件的功能，接下来将依据图1中示意的结构对超宽带微波信号发生器的控制原理进行详细说明。

在图1的实施例中，主要是在定向耦合器13的耦合端增加一个反馈增益控制模块141来增加ALC环路的功率动态调节范围，为了清晰说明ALC环路的功率动态调节范围，这里将对超宽带微波信号发生器1中各个组件的参数进行定义。比如，将射频输入信号的功率设为P_in，将射频输出信号的功率设为P_out，将电调衰减器的衰减调节范围为G₀=[G_{0_min}，G_{0_max}]，将增益模块12的增益设为G₁，将定向耦合器13从输入端到直通端的直通增益设为G₂，将定向耦合器13从输入端到耦合端的耦合增益设为G₃，将反馈增益控制模块141的增益调节范围设为G₄=[G_{4_min}，G_{4_max}]，将功率检波器142的功率检测范围设为P1=[P_{1_min}，P_{1_max}]；其中，[…]表示的是闭区间，下标min表示的是最小值，下标max表示的是最大值。

在第一种情况下，先说明如何得到超宽带微波信号发生器1中ALC环路的最大输出功率，该过程可包括图2中的步骤210-240。

步骤210，假定反馈增益控制模块141的增益为最小值，即G_{4_min}。

步骤220，假定调节参考信号按第一趋势变化，比如，控制器16向参考信号产生模块15发送控制指令来调节参考信号产生模块15产生的电压逐渐变小的参考信号（V_ref）。

步骤230，误差放大器143接收到参考信号，并与直流电平信号进行误差运算可得到电压逐渐变大的直流控制信号，则电调衰减器11在直流控制信号的作用下增益逐渐变大，并设定电调衰减器11的当前增益为G_o´，且满足G₀´属于[G_{0_min}，G_{0_max}]。

步骤240，电调衰减器11的增益变化将会影响到接收的射频输入信号，通过衰减信号、增益信号一步步影响到定向耦合器13产生的射频输出信号，会使ALC环路的输出功率（即射频输出信号的功率）逐渐变大，直至输入给功率检波器的信号功率达到功率检波器的最大值P_{1_max}，此时ALC输出功率达到最大值，并设定最大输出功率为P_{out_max}。

此时，ALC环路满足以下公式：

P_{1_max}=P_in+G₀´＋G₃+G_{4_min}；

P_{out_max}=P_in+G₀'+G₂；

那么结合上述两式，可以得到P_{out_max}= P_{1_max}- G₃-G_{4_min} +G₂。

在第二种情况下，接着说明如何得到超宽带微波信号发生器1中ALC环路的最小输出功率，该过程可包括图3中的步骤310-340。

步骤310，假定反馈增益控制模块141的增益为最大值，即G_{4_max}。

步骤320，假定调节参考信号按第二趋势变化，比如，控制器16向参考信号产生模块15发送控制指令来调节参考信号产生模块15产生的电压逐渐变大的参考信号（V_ref）。

步骤330，误差放大器143接收到参考信号，并与直流电平信号进行误差运算可得到电压逐渐变小的直流控制信号，则电调衰减器11在直流控制信号的作用下增益逐渐变小，并设定电调衰减器11的当前增益为G_o´，且满足G₀´属于[G_{0_min}，G_{0_max}]。

步骤340，电调衰减器11的增益变化将会影响到接收的射频输入信号，通过衰减信号、增益信号一步步影响到定向耦合器13产生的射频输出信号，会使ALC环路的输出功率（即射频输出信号的功率）逐渐变小，直至输入给功率检波器的信号功率达到功率检波器的最小值P_{1_min}，此时ALC输出功率达到最小值，并设定最小输出功率为P_{out_min}。

此时，ALC环路满足以下公式：

P_{1_min}=P_in+G₀´＋G₃+G_{4_max}；

P_{out_min}=P_in+G₀´+G₂；

那么结合上述两式，可以得到P_{out_min}= P_{1_min}- G₃-G_{4_max}+G₂。

可以理解，结合上述的第一种情况可以得到ALC环路的最大输出功率P_{out_max}=P_{1_max}- G₃-G_{4_min} +G₂，结合上述的第二种情况可以得到ALC环路的最小输出功率P_{out_min}=P_{1_min}- G₃-G_{4_max}+G₂。那么，ALC环路输出的功率动态调节范围可用以下公式表示：

P_out= P_{out_max}- P_{out_min}

= (P_{1_max} - G₃-G_{4_min}+G₂) – (P_{1_min} - G₃ - G_{4_max} + G₂)

= (P_{1_max} - P_{1_min}) + (G_{4_max} - G_{4_min})

= P₁ + G₄。

需要说明的是，从上述公式可以得知，方案是通过在反馈回路14中设置反馈增益控制模块141使得ALC环路输出的功率动态可调范围变为P₁ + G₄，而以往的ALC环路中缺少反馈增益控制模块414导致功率动态调节范围仅为功率检波器的功率检测范围P₁。在图1的实施例中，反馈增益控制模块141因采用一个放大器和一个衰减器的组合结构，可以提升30db以上的增益，从而很好地提高ALC环路的功率动态调节范围，能够满足超宽带微波信号发生器1的超宽带要求。

需要说明的是，由于ALC环路的功率动态调节范围P_out = P₁ + G₄是通过电调衰减器11来达到最终调节效果的，所以电调衰减器11的衰减调节范围G₀应当大于ALC环路的功率动态调节范围，即大于功率检波器142的功率检测范围P1和反馈增益控制模块141的增益调节范围G₄的和。当然，为了满足电调衰减器11的衰减调节范围G₀，可以采用二极管级联的方式构建电调衰减器11的结构，从而大幅增加电调衰减器11的衰减调节范围。

在一个实施例中，根据以上原理说明可以了解到，若将电调衰减器11的输入端接收的射频输入信号的功率设为P_in，将电调衰减器11对射频输入信号从输入端到输出端的衰减量设为G_o´，以及将定向耦合器13对增益信号从输入端到直通端的直通增益设为G₂，则射频输出信号的输出功率可表示为P_in+G₀´+G₂。

在一个实施例中，定向耦合器13输出的射频输出信号相对于电调衰减器11接收的射频输入信号具有预设的功率动态调节范围，即ALC环路的功率动态调节范围。那么，对于反馈增益控制模块141和功率检波器142而言，若将反馈增益控制模块141的增益调节范围设为G₄，将功率检波器142的功率检测范围设为P₁，则功率动态调节范围将被表示为P₁+G₄。可以理解，对于电调衰减器11而言，若将电调衰减器11的衰减调节范围设为G₀，则应该满足G₀大于P₁+G₄。

需要说明的是，在上述的实施例中，ALC环路输出的功率动态调节范围是超宽带微波信号发生器1的功率调节的核心，所以通过在反馈回路14上增设反馈增益控制模块141解决了因ALC环路中功率检波器142的功率检波范围不够引起的ALC环路功率动态范围偏小的问题，从而大大地扩展了ALC环路的功率动态调节范围，从原来的P₁扩展到P₁+G₄。

需要说明的是，上述实施例中使用反馈回路14对反馈信号进行增益调节和误差放大的处理，使得最终反馈到电调衰减器11的直流控制信号能够对信号衰减的比例倍数进行精细调节，也大幅提升对射频输入信号在增益调节过程中的功率动态调节能力，那么通过这种方式可解决以往ALC中因功率检波器的检波范围受限而带来的功率动态调节范围窄的问题，明显增加ALC电路输出功率的动态调节范围，提高超宽带微波信号发生器的产品市场竞争力。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的***进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (1)

1.一种超宽带微波信号发生器，其特征在于，包括：

电调衰减器，用于接收射频输入信号并将所述射频输入信号衰减到预设的比例倍数，得到衰减信号；

增益模块，与所述电调衰减器连接，用于对所述衰减信号进行增益放大，得到增益信号；

定向耦合器，与所述增益模块连接，用于将所述增益信号按照预设比例进行功率分配，直通一部分功率得到射频输出信号，耦合另一部分功率得到反馈信号；

反馈回路，与所述定向耦合器和所述电调衰减器连接，用于对所述反馈信号进行增益调节，并将增益调节后的信号进行功率检波，功率检波后的信号与一参考信号进行误差放大，得到直流控制信号；所述直流控制信号用于反馈到所述电调衰减器，以对所述电调衰减器中信号衰减的比例倍数进行调节；

所述反馈回路包括反馈增益控制模块、功率检波器和误差放大器；其中，所述反馈增益控制模块与所述定向耦合器连接，用于对所述反馈信号进行增益调节，得到初始控制信号；所述功率检波器与所述反馈增益控制模块连接，用于将所述初始控制信号的功率转换为直流电平信号；所述误差放大器与所述功率检波器连接，用于将所述直流电平信号与所述参考信号进行误差放大，得到所述直流控制信号；

所述反馈增益控制模块包括串联的放大器和衰减器；所述放大器用于通过信号放大方式对所述反馈信号进行增益调节，得到放大信号；所述衰减器用于通过信号衰减方式对所述放大信号进行增益调节，得到所述初始控制信号；所述放大器具有固定增益，所述衰减器采用数控衰减器，所述衰减器与一控制器信号连接且受到所述控制器的控制，使所述衰减器的衰减量能够被灵活配置；

参考信号产生模块，与所述误差放大器连接，用于产生所述参考信号并传输到所述误差放大器；所述控制器与所述参考信号产生模块连接，用于向所述参考信号产生模块发送控制指令，以调节所述参考信号产生模块产生的所述参考信号的电压大小；所述控制器通过所述控制指令调节所述参考信号的电压大小，所述误差放大器对所述直流电平信号与所述参考信号进行误差放大，得到的直流控制信号调节所述电调衰减器自身信号衰减的比例倍数，进而控制所述射频输出信号的输出功率；

所述电调衰减器具有输入端、输出端和控制端；所述电调衰减器通过输入端和控制端分别接收所述射频输入信号、所述直流控制信号，并将信号衰减后得到的所述衰减信号通过输出端进行输出；

所述定向耦合器具有输入端、直通端和耦合端，所述定向耦合器通过输入端接收所述增益信号，并通过直通端和耦合端分别输出对所述增益信号进行功率分配后得到的所述射频输出信号、所述反馈信号；

所述定向耦合器输出的所述射频输出信号相对于所述电调衰减器接收的所述射频输入信号具有预设的功率动态调节范围，所述功率动态调节范围的获取方式如下：

将所述电调衰减器的输入端接收的所述射频输入信号的功率设为P_in，将所述电调衰减器对所述射频输入信号从输入端到输出端的衰减量设为G_o´，以及将所述定向耦合器对所述增益信号从输入端到直通端的直通增益设为G₂，将所述定向耦合器从输入端到耦合端的耦合增益设为G₃，则所述射频输出信号的输出功率表示为P_in+G₀´+G₂；

设定所述反馈增益控制模块的增益为最小值，即G_{4_min}；调节所述参考信号按第一趋势变化，在所述误差放大器接收到所述参考信号，并与所述直流电平信号进行误差运算后得到电压逐渐变大的直流控制信号；所述电调衰减器在所述直流控制信号的作用下增益逐渐变大，并设定所述电调衰减器的当前增益为G_o´，且满足G₀´属于[G_{0_min}，G_{0_max}]；所述电调衰减器的增益变化影响到接收的射频输入信号，通过衰减信号、增益信号一步步影响到所述定向耦合器产生的射频输出信号，使所述射频输出信号的功率逐渐变大，直至输入给所述功率检波器的信号功率达到所述功率检波器的最大值P_{1_max}；设定所述射频输出信号的最大输出功率为P_{out_max}，则满足以下公式：P_{1_max}=P_in+G₀´＋G₃+G_{4_min}，P_{out_max}=P_in+G₀´+G₂；从而得到P_{out_max}= P_{1_max}- G₃-G_{4_min} +G₂；

设定所述反馈增益控制模块的增益为最大值，即G_{4_max}；调节所述参考信号按第二趋势变化，在所述误差放大器接收到参考信号，并与所述直流电平信号进行误差运算后得到电压逐渐变小的直流控制信号；所述电调衰减器在直流控制信号的作用下增益逐渐变小，并设定所述电调衰减器的当前增益为G_o´，且满足G₀´属于[G_{0_min}，G_{0_max}]；所述电调衰减器的增益变化影响到接收的射频输入信号，通过衰减信号、增益信号一步步影响到所述定向耦合器产生的射频输出信号，使所述射频输出信号的功率逐渐变小，直至输入给所述功率检波器的信号功率达到功率检波器的最小值P_{1_min}；设定所述射频输出信号的最小输出功率为P_{out_min}，则满足以下公式：P_{1_min}=P_in+G₀´＋G₃+G_{4_max}，P_{out_min}=P_in+G₀´+G₂；从而得到P_{out_min}=P_{1_min}- G₃-G_{4_max}+G₂；

结合所述射频输出信号的最大输出功率P_{out_max}= P_{1_max}- G₃-G_{4_min} +G₂，以及所述射频输出信号的最小输出功率P_{out_min}= P_{1_min}- G₃-G_{4_max}+G₂计算得到所述功率动态调节范围，且用公式表示为：

P_out= P_{out_max}- P_{out_min}

= (P_{1_max} - G₃-G_{4_min}+G₂) – (P_{1_min} - G₃ - G_{4_max} + G₂)

= (P_{1_max} - P_{1_min}) + (G_{4_max} - G_{4_min})

= P₁ + G₄；

对于所述电调衰减器，将所述电调衰减器的衰减调节范围设为G₀，则满足G₀大于P₁+G₄；

所述反馈回路中的反馈增益控制模块用于使所述功率动态调节范围变为P₁ + G₄，且所述功率动态调节范围大于所述功率检波器的功率检测范围P₁，则通过提高所述功率动态调节范围能够满足所述超宽带微波信号发生器的超宽带要求。

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