RU2562420C2 - Method for automatic control of output signal strength and system therefor - Google Patents
Method for automatic control of output signal strength and system therefor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2562420C2 RU2562420C2 RU2013150935/08A RU2013150935A RU2562420C2 RU 2562420 C2 RU2562420 C2 RU 2562420C2 RU 2013150935/08 A RU2013150935/08 A RU 2013150935/08A RU 2013150935 A RU2013150935 A RU 2013150935A RU 2562420 C2 RU2562420 C2 RU 2562420C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- output
- control
- digital
- fpga
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
- Transmitters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиоэлектроники и системам управления и применяется для регулирования уровня выходного сигнала генераторов в широком частотном диапазоне.The invention relates to the field of electronics and control systems and is used to control the level of the output signal of the generators in a wide frequency range.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Для регулирования уровня выходного сигнала применяются как схемы с аналоговым регулятором, реализуемым на базе операционного усилителя, так и схемы с цифровым регулятором, реализуемым программно на базе цифрового микроконтроллера. Решение на основе цифрового регулятора имеет такое преимущество, как программное изменение коэффициентов регулятора при изменении объекта управления, не требующее применения дополнительных внешних цепей. Для линейного изменения уровня выходного сигнала, определяемого в дБм, при линейном изменении опорного сигнала в цепи обратной связи системы управления применяются логарифмические детекторы, однако их частотный диапазон работы не покрывает рабочий диапазон разрабатываемых генераторов гармонического сигнала.To regulate the level of the output signal, both schemes with an analog controller implemented on the basis of an operational amplifier are used, as well as schemes with a digital controller implemented on a digital microcontroller based on software. A solution based on a digital controller has such an advantage as a software change in the coefficient of the controller when changing the control object, which does not require the use of additional external circuits. For a linear change in the level of the output signal, determined in dBm, with a linear change in the reference signal in the feedback circuit of the control system, logarithmic detectors are used, however, their frequency range does not cover the working range of the harmonic signal generators being developed.
Известна аналоговая система АРМ со схожими возможностями, которую используют в генераторе Agilent серии PSG. В системе реализованы режимы разомкнутой петли, удержания управляющего сигнала и изменения коэффициентов регулятора (Agilent Technologies PSG Signal Generators Service Guide, Part Number: E8251-90259, USA, December 2003).A well-known analogue workstation system with similar capabilities is used in the Agilent PSG series generator. The system implements open loop, control signal hold, and regulator coefficient changes (Agilent Technologies PSG Signal Generators Service Guide, Part Number: E8251-90259, USA, December 2003).
Известная система является аналоговой, поэтому обладает малой расширяемостью и гибкостью, кроме того, наличие множества компонентов удорожает и усложняет разработку платы, ручная настройка параметров регулятора, фиксированные коэффициенты регулятора.The known system is analog, therefore, it has low extensibility and flexibility, in addition, the presence of many components increases the cost and complicates the development of the board, manual adjustment of the regulator parameters, fixed regulator coefficients.
Известна цифровая система коррекции квадратур для векторного генератора, которая содержит петлю обратной связи, состоящую из направленного ответвителя, детектора огибающей, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), процессора, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и управляемого аттенюатора, для подстройки уровня сигнала перед квадратурным демодулятором. Другая цепочка оцифровывает I-составляющую сигнала модулирующего сигнала, и корректирует уровень выходного сигнала с помощью управляемого аттенюатора. Здесь цифровое управление аттенюатором не содержит каких-либо дополнительных режимов и служит для подстройки выходного уровня. Вычисление управляющего сигнала основано на сравнении оцифрованного сигнала с табличными значениями из памяти (US 6941118, МПК H03G3/20, опубл. 19.04.2002).A digital quadrature correction system for a vector generator is known, which contains a feedback loop consisting of a directional coupler, an envelope detector, an analog-to-digital converter (ADC), a processor, a digital-to-analog converter (DAC), and a controlled attenuator to adjust the signal level in front of the quadrature demodulator. Another chain digitizes the I-component of the signal of the modulating signal, and adjusts the level of the output signal using a controlled attenuator. Here, the digital control of the attenuator does not contain any additional modes and serves to adjust the output level. The calculation of the control signal is based on a comparison of the digitized signal with tabular values from the memory (US 6941118, IPC H03G3 / 20, publ. 19.04.2002).
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Основной технической задачей, решаемой с помощью предложенных решений, является создание способа и системы для его осуществления, позволяющих более гибко настраивать закон управления в регуляторе, а также вносить какие-либо корректирующие параметры или корректирующие цепочки в цифровой части системы.The main technical problem to be solved with the help of the proposed solutions is the creation of a method and system for its implementation, allowing more flexible control of the control law in the controller, as well as making any correction parameters or correction chains in the digital part of the system.
В отношении способа эта задача, в соответствии с изобретением, решается признаками, приведенными в п. 1 формулы изобретения. В отношении системы эта задача, в соответствии с изобретением, решается признаками, приведенными в п. 2 формулы изобретения.In relation to the method, this task, in accordance with the invention, is solved by the features described in paragraph 1 of the claims. In relation to the system, this task, in accordance with the invention, is solved by the features described in paragraph 2 of the claims.
Способ заключается в сравнении оцифрованного сигнала петли обратной связи с цифровым сигналом уставки.The method consists in comparing a digitized feedback loop signal with a digital setpoint signal.
В соответствии с изобретением СВЧ-сигнал преобразуют в низкочастотный, который поступает на АЦП, затем оцифрованный сигнал поступает в программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), обеспечивающую линейное изменение уровня выходного сигнала при линейном изменении уставки, где его сравнивают с уставкой, далее, по реализованному в ПЛИС закону управления, формируют управляющий сигнал и с помощью ЦАП преобразуют цифровой сигнал в аналоговый. In accordance with the invention, the microwave signal is converted into a low-frequency signal, which is fed to the ADC, then the digitized signal is fed to a programmable logic integrated circuit (FPGA), which provides a linear change in the level of the output signal with a linear change in the set point, where it is compared with the set point, then, according to the implemented in FPGA control law, form the control signal and using the DAC convert the digital signal into analog.
Система включает последовательно соединенные направленный ответвитель, диодный детектор и АЦП, образующие петлю обратной связи. The system includes a series-connected directional coupler, diode detector, and ADC, forming a feedback loop.
В соответствии с изобретением система снабжена ПЛИС, при этом выход ПЛИС соединен с входом ЦАП, выход которого соединен с входом блока управления уровнем, выход которого соединен с входом направленного ответвителя, выход которого соединен с входом диодного детектора, выход которого соединен с входом АЦП, выход которого соединен с входом ПЛИС. In accordance with the invention, the system is equipped with an FPGA, while the FPGA output is connected to the input of the DAC, the output of which is connected to the input of the level control unit, the output of which is connected to the input of the directional coupler, the output of which is connected to the input of the diode detector, the output of which is connected to the ADC input, the output which is connected to the input of the FPGA.
На чертеже представлена структурная система регулирования уровня с цифровым управлением.The drawing shows a structural level control system with digital control.
Система состоит из аналоговой и цифровой частей 1 и 2. Аналоговая часть 1 включает блок управления уровнем 3, выход которого соединен с входом направленного ответвителя 4, выход которого соединен с входом диодного детектора 5, выход которого соединен с входом усилителя 6. Цифровая часть 2 состоит из ПЛИС 7, которая представлена как регулятор 8 и элемент рассогласования 9, АЦП 10 и ЦАП 11. Выход элемента рассогласования 9 соединен с входом регулятора 8, выход которого соединен с ЦАП 11, выход которого соединен с входом блока управления уровнем 3, а выход усилителя 6 соединен с входом АЦП 10, выход которого соединен с входом элемента рассогласования 8. The system consists of analog and digital parts 1 and 2. Analog part 1 includes a level 3 control unit, the output of which is connected to the input of the directional coupler 4, the output of which is connected to the input of the diode detector 5, the output of which is connected to the input of the amplifier 6. Digital part 2 consists of from FPGA 7, which is presented as a regulator 8 and a mismatch element 9, the ADC 10 and the DAC 11. The output of the mismatch element 9 is connected to the input of the controller 8, the output of which is connected to the DAC 11, the output of which is connected to the input of the level 3 control unit, and the output amplifier 6 is connected to the input of the ADC 10, the output of which is connected to the input of the mismatch element 8.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На вход аналоговой части 1 системы поступает СВЧ-сигнал с генератора. Затем этот сигнал с помощью блока управления уровнем 3 преобразуется в сигнал нужного уровня. С помощью направленного ответвителя 4 происходит передача в цепь обратной связи выходного сигнала высокой частоты. Далее с помощью диодного детектора 5 детектируют низкочастотную огибающую высокочастотного сигнала и передают на усилитель 6. Таким образом, на АЦП 10 поступает низкочастотный сигнал, где он сравнивается с некоторой, заданной в цифровом виде, уставкой. С выхода элемента рассогласования 9 сигнал ошибки поступает на регулятор 8, формирующий управляющий сигнал, который преобразуется из цифрового в аналоговый с помощью ЦАП 11. Вычислительным блоком в цифровой части схемы управления является ПЛИС 7, которая помимо осуществления вычислений также управляет АЦП 10 и ЦАП 11.The input of the analog part 1 of the system receives a microwave signal from the generator. Then this signal with the help of the control unit level 3 is converted into a signal of the desired level. Using a directional coupler 4, the high-frequency output signal is transmitted to the feedback circuit. Then, using the diode detector 5, the low-frequency envelope of the high-frequency signal is detected and transmitted to amplifier 6. Thus, the low-frequency signal is received at the ADC 10, where it is compared with a certain digitally set point. From the output of the mismatch element 9, an error signal is supplied to controller 8, which generates a control signal that is converted from digital to analog using the DAC 11. The computing unit in the digital part of the control circuit is FPGA 7, which, in addition to performing calculations, also controls the ADC 10 and DAC 11.
Так как уровень выходного сигнала, определяемый в дБм и в В, которые связаны соотношением,Since the level of the output signal, determined in dBm and in V, which are related by the ratio,
, ,
где U1 - измеренное напряжение, а U0 - напряжение, принятое за опорное (при опорном уровне мощности в 1 мВт на номинальной нагрузке 50 Ом), то линейное изменение уставки приведет к линейному изменению уровня выходного сигнала, определяемого в В, но нелинейному, определяемому в дБм. Для обеспечения линейного изменения уровня выходного сигнала, определяемого в дБм, при линейном изменении уставки применяется первое программное преобразование, реализованное в ПЛИС 7. Чтобы получить зависимость уровня выходного сигнала, определяемого в дБм, от управляющего сигнала, определяемого в В, размыкают обратную связь. Экспериментально снимают зависимость, затем заполняют следующий массив значений. Экспериментальные измерения параметров для реализации первого программного преобразования представлены в таблице. where U 1 is the measured voltage, and U 0 is the voltage taken as the reference voltage (at a reference power level of 1 mW at a nominal load of 50 Ohms), then a linear change in the setpoint will lead to a linear change in the level of the output signal defined in V, but non-linear, defined in dBm. To ensure a linear change in the level of the output signal determined in dBm, when the setpoint is changed linearly, the first software conversion implemented in FPGA 7 is applied. To obtain a dependence of the level of the output signal determined in dBm on the control signal determined in V, the feedback is opened. Experimentally remove the dependence, then fill in the next array of values. The experimental parameter measurements for the implementation of the first program transformation are presented in the table.
RefSetting value
Ref
Pжелаемая Desired desired power
P desired
Pдействительная Corresponding set point real power
P real
Refпреоб Found real setpoint value corresponding to the desired power
Ref pre
Затем для каждой Pжел(k) находятся индексы (i) и (i+1), удовлетворяющие условию Pдейств(i)<Pжел(k)<Pдейств(i+1). После этого рассчитывается значение Refпреоб(k) методом линейной интерполяции по следующей формуле:Then, for each P yellow (k), indices (i) and (i + 1) are found that satisfy the condition P action (i) <P yellow (k) <P action (i + 1). After that, the value of Ref prev (k) is calculated by linear interpolation according to the following formula:
. .
Таким образом, находят преобразованные значения для набора фиксированных значений уставки. Соответственно с помощью алгоритма первого программного преобразования анализируют заданное значение уставки, сравнивают его с имеющимися значениями в памяти ПЛИС, и в случае, если оно лежит между двумя значениями из памяти, методом линейной интерполяции находят нужное преобразованное значение. Увеличение числа точек повышает точность преобразования, что требует большего объема памяти для хранения массива значений. Для увеличения скорости вычислений в памяти хранятся не значения Ref и Refпреоб, а значения Ref и коэффициенты k и b, которые характеризуют прямую , которой аппроксимирован участок между Ref(i) и Ref(i+1). Второе программное преобразование выполняется аналогичным образом и служит для преобразования полученных отсчетов АЦП к той же величине, к которой преобразовывается значение уставки. Коэффициенты для преобразования рассчитывают после экспериментального получения соответствия значений АЦП и установленного значения уставки.In this way, the converted values for a set of fixed setpoint values are found. Accordingly, using the algorithm of the first program conversion, the setpoint value is analyzed, compared with the available values in the FPGA memory, and if it lies between two values from the memory, the desired converted value is found by linear interpolation. An increase in the number of points increases the accuracy of the conversion, which requires more memory to store an array of values. To increase the speed of calculations, the memory does not store the values of Ref and Ref prev , but the values of Ref and the coefficients k and b, which characterize the line , which approximates the section between Ref (i) and Ref (i + 1). The second program conversion is performed in a similar way and serves to convert the obtained ADC samples to the same value to which the set value is converted. The coefficients for conversion are calculated after experimentally obtaining the correspondence of the ADC values and the set value of the set point.
Функциональные возможности системы управления также включают в себя возможность программного управления выходом ЦАП - это удержание текущего управляющего сигнала, выключение управляющего сигнала за время, равное времени установки нового значения ЦАП, а также режим запоминания и восстановления управляющего сигнала.The functionality of the control system also includes the ability to programmatically control the output of the DAC - it holds the current control signal, turns off the control signal for a time equal to the time of setting the new DAC value, as well as the mode of storing and restoring the control signal.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013150935/08A RU2562420C2 (en) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Method for automatic control of output signal strength and system therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013150935/08A RU2562420C2 (en) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Method for automatic control of output signal strength and system therefor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013150935A RU2013150935A (en) | 2015-05-27 |
RU2562420C2 true RU2562420C2 (en) | 2015-09-10 |
Family
ID=53284726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013150935/08A RU2562420C2 (en) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Method for automatic control of output signal strength and system therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2562420C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU171649U1 (en) * | 2016-11-08 | 2017-06-08 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | DEVICE FOR PARALLEL CONTROL OF DISTRIBUTED SYSTEMS |
RU2694011C1 (en) * | 2015-11-09 | 2019-07-08 | Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) | Amplifier circuit for compensation of output signal from circuit |
RU2807511C1 (en) * | 2023-05-23 | 2023-11-15 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Method for automatically controlling output power level of microwave signal of vector network analyser at intermediate frequency and system for its implementation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1017162A2 (en) * | 1998-12-30 | 2000-07-05 | Texas Instruments Incorporated | Amplifier circuit with negative feedback loop for distortion reduction |
EP1499015A1 (en) * | 2003-07-17 | 2005-01-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit and process for linearizing the characteristics of a GSM power amplifier |
RU2345477C1 (en) * | 2007-04-17 | 2009-01-27 | Инфинет Уаэрлес Лимитед | Automatic signal gain control method |
RU2425439C1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Радиокомпоненты" | Method of linearising amplitude characteristics of radio signal amplification path |
-
2013
- 2013-11-18 RU RU2013150935/08A patent/RU2562420C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1017162A2 (en) * | 1998-12-30 | 2000-07-05 | Texas Instruments Incorporated | Amplifier circuit with negative feedback loop for distortion reduction |
EP1499015A1 (en) * | 2003-07-17 | 2005-01-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit and process for linearizing the characteristics of a GSM power amplifier |
RU2345477C1 (en) * | 2007-04-17 | 2009-01-27 | Инфинет Уаэрлес Лимитед | Automatic signal gain control method |
RU2425439C1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Радиокомпоненты" | Method of linearising amplitude characteristics of radio signal amplification path |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2694011C1 (en) * | 2015-11-09 | 2019-07-08 | Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) | Amplifier circuit for compensation of output signal from circuit |
US10469034B2 (en) | 2015-11-09 | 2019-11-05 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Amplifier circuit for compensating an output signal from a circuit |
RU171649U1 (en) * | 2016-11-08 | 2017-06-08 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | DEVICE FOR PARALLEL CONTROL OF DISTRIBUTED SYSTEMS |
RU2807511C1 (en) * | 2023-05-23 | 2023-11-15 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Method for automatically controlling output power level of microwave signal of vector network analyser at intermediate frequency and system for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013150935A (en) | 2015-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7502697B2 (en) | AC output power supply with digital feedback loop | |
EP2775599B1 (en) | Boost converter | |
CN106953600B (en) | DDS-based rear mixing type digital ALC control system device | |
RU2562420C2 (en) | Method for automatic control of output signal strength and system therefor | |
CN103765841A (en) | Apparatus and method for correcting IQ imbalance | |
RU2014114521A (en) | STABILIZATION OF DC ELECTRIC NETWORK | |
US9692232B2 (en) | Mixed signal controller | |
US9712251B2 (en) | Distortion compensation device and compensation distortion method | |
TW201444323A (en) | Calibration method and calibration apparatus for communication system | |
WO2019080567A1 (en) | Multiband digital predistortion processing method, device and system | |
WO2021183521A1 (en) | Predictive active filter for emi attenuation | |
US8666324B2 (en) | Signal generating device and signal generating method | |
CN109959825B (en) | Nonlinear voltage-controlled attenuator fitting calibration method based on Lagrange interpolation method | |
JP6324183B2 (en) | Impedance adjustment system and impedance adjustment method | |
US10401886B1 (en) | Systems and methods for providing an auto-calibrated voltage reference | |
US20230251313A1 (en) | Output voltage compensation method | |
US20170324435A1 (en) | DC offset cancellation method and device | |
TW202017322A (en) | Correction method and correction circuit for sigma-delta modulator | |
Bykov et al. | Dynamic Conditions for a Three-level LLC Converter with a Phase-Pulse Control | |
JP5106442B2 (en) | Wireless transmitter using Cartesian loop | |
CN205608513U (en) | Test system for controlling protection device in flexible direct current transmission | |
JPWO2004019489A1 (en) | GAIN CONTROL METHOD, GAIN CONTROL DEVICE, RECEIVER AND PORTABLE TELEPHONE HAVING THE GAIN CONTROL DEVICE | |
CN206557556U (en) | A kind of closed-loop feedback control system | |
RU2630387C2 (en) | Radio transmitting device with adaptive compensation of amplitude and phase distortions | |
JP5206828B2 (en) | Signal processing circuit and signal processing method |