通信系统中射频功率测量的应用
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摘 要 在现代通信系统中，射频功率在其中发挥的重要作用日益凸显出来，从而得到了越来越广泛地运用。在通信系统的发射机和接收机的设计中，功率测量的准确性对于整个设计而言，有着十分严重的影响。本文对通信系统中射频功率测量的应用展开了详细地分析与讨论，以期促进其进一步地发展应用。
关键词 通信系统；射频功率；测量；应用
中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）136-0096-01
射频功率计通常情况下都是由功率传感器、功率检测电路以及显示装置组合而成的。而功率计又可被分为吸收式与通过式两种。其中，吸收式主要是以功率传感器探头来作为被测序天的终端负载，并由其将全部的被测功率吸收，最终通过显示器显示出被测功率值。由此可见，功率是表征射频信号特性的重要参数之一，而伴随着通信系统的快速发展，就必须要加快对测量通信系统中发射机与接收机的功率进行技术突破，以更好实现射频功率测量在通信系统中的应用。
1 通信系统中射频功率的测量
在现代通信系统中，发射端的基带信号会利用D/A转换器的转换功能而变成模拟信号，并且转变到中频，通过滤波的功能最终变成射频信号。而在接收端，则会采用与发射端恰好相反的过程，接收端的接收信号通过低噪声的放大以后，便会变成中频，再通过滤波转变成基带模拟信号，随后利用A/D转换器的转换功能变成基带信号。不难看出在现代通信系统中，功率测量的准确性在其中发挥着不可替代的重要作用。在一般情况下，功率测量的方法有四种，即等效热检测法、均方根到直流变换检测法、二级管检测法以及对数放大检测法。由于篇幅的限制，本文就不作过多的论述，只对其在通信系统的应用进行分析。
2 通信系统中射频功率测量的应用
从目前来看，通信系统中射频功率测量的应用主要有两个方面，即接收信号强度指示和ATPC或者是AGC。下面本文对此进行分析与讨论。
2.1 接收信号强度指示
接收信号强度指示检测从实际意义上来说是一个开环检测，它主要是将功率检测的输出作为一个强度指示，同时还可以把功率检测出的输出利用A/D转换器的转换功能，将其转变成数字信号。其中A/D的精度与反映的准确性成正比，而A/D的精度越高，其反映的准确性也越大。接收信号强度指示在现代通信系统中的应用十分普遍，其功率检测方法也有许多种，例如logamp检测法、检波管检测法等。
2.2 ATPC或AGC的控制
在射频功率测量的整个过程中，最常见的应用是实现AGC的功能控制。在通信系统的接收端，通过射频功率检测出的输出信号可以对可变增益放大器进行合理地控制，从而使得AGC的电路输出一直保持在自身所需要的一个电平值范围内。而在通信系统的发射端，也可以用检测功率的输出信号对发射侧的可变增益放大器进行控制，从而满足控制输出功率的要求，这种功能也是ATPC所具备的功能。但是在这里需要值得特别注意的一点是，这里指的AGC并不是AGC在一般情况下的意义，一般意义上的AGC主要是指检测功率地输入在相应的范围内发生变化时，输出值不会发生任何变化，而本文中所说的AGC主要指的是输出的电平值为了满足通信系统的要求而科学合理的自动设置不同的输出电平值，同时相应的功率测量也要设置不同的电平值，从而满足不同的设置要求。本文就对AGC的两种控制方案进行了如下地分析与讨论，其中一种是模拟的，而另一种则是数
字的。
1）AGC的模拟控制。
AGC的模拟控制的响应时间比较快，具有比较简单的控制环路。在按照严格的响应时间要求的前提条件下，这是一个相对而言比较好地选择。通过定向耦合器得到射频功率检测器的输入，而功率检测器的输出驱动到一个积分配置的运算放大器，根据电压值的参考与运算放大器的正输入端来进行连接。当检测器的输入电压比较小的时候，运算放大器的输入与其成反比例关系，便会变大，而可变增益放大器的输出也随之相应地变大；当检测器的输入电压比较大的时候，运算放大器输入便会变小，而可变增益放大器随之变小，直到检测器的输出电压请与电压的参考值相符时，便说明环路达到了稳定的状态。对环路响应时间的控制主要通过对RC的参数进行调节而实现的。现在有的器件已经把这两者有效结合在一起，从而减少了运算放大器。当系统的电压参考值不变的时候，即AGC输出的电平值恒定时，这个时候检测器的动态范围并不是很宽广，只是简单地要求它在电压参考值附近的温度稳定性必须较高。当通信系统的电压参考值发生变化的时候，此时检测器的动态范围必须要非常宽广，而且其温度的稳定性也必须要求很高。
2）AGC的数字控制。
本文假设功率放大器输出功率为40dBm，利用定向耦合器传输到天线中，其中定向耦合器的耦合系数大概在20dBm，为了能够满足logamp检测要求中的输入动态范围要求，就需要对耦合器输出的信号进行衰减后，再输送到射频功率的检测其中。检测器输出的rms的电压利用转换器A/D的转换功能，变成数字信号，随后将数字信号进行处理，再利用转换器D/A的转换功能变成模拟信号，并用这个模拟信号对IF可变增益放大器进行控制，最终实现自动增益控制的目标。AGC的数字控制，具有控制精度比较高的优点，对于比较复杂的控制算法可以进行很好地处理。但是由于控制信号必须要先后经过转换器A/D、数字处理、D/A转换器等功能才能得到，因此增加了环路的响应时间，使得环路的响应时间与AGC的模拟控制相较而言要比较长一些，这主要是由于数字环路的处理时间而决定的。所以，在对环路响应时间有着严格要求的通信系统中，AGC的数字控制运用将会在一定程度上受到限制。
3 结论
在实际的通信系统中，对于检测各种RF功率的方法各种各样，并且每种检测方法的优势都有所不同。因此，可以根据通信系统对于测量精度、工作频率等要求的准确性以及成本等因素而选择相应合理的检测方法。但是无论选择任何一种方法，都必须要谨慎仔细地选择电路设计的参数，从而使之能满足功率检测器的输出和输入要求以及通信系统的各种要求。
参考文献
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