Автоматизация процесса измерения мощности выходного каскада радиопередатчика в заданном диапазоне частот

1.

Институт электроники и телекоммуникаций
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА
Тема: Автоматизация процесса измерения мощности выходного каскада
радиопередатчика в заданном диапазоне частот
по направлению подготовки 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
Выполнил студент гр. з4931102/70401
Научный руководитель доцент, к.т.н.
М.Б. Полозов
А.М. Митрофанов

2.

Цель работы:
• Автоматизация процесса измерения выходной мощности усилителей
мощности
Задачи работы:
• Анализ процесса измерения на существующем измерительном
стенде
• Разработка программы управления измерениями
• Управление по SCPI
• Алгоритм
• Внешний вид графического интерфейса
• Выполнение измерений под управлением программы
Полозов М.Б. – сотрудник компании «СВЧ-Радиосистемы»
Сфера деятельности компании является разработка СВЧ устройств.
Выбор темы обусловлен производственным заданием.
2

3.

Функциональная схема процесса измерения мощности
усилителя мощности радиопередатчика
В состав схемы входят:
• СВЧ генератор
• Усилитель мощности
• Аттенюатор
• Измеритель мощности
• Компьютер
• Блок питания
Параметры измерителя мощности:
• диапазон частот измерения мощности – 50 МГц - 40 ГГц
(зависит от измерительных приборов)
• допустимая величина ошибки измерения – 0,1%
• минимальный шаг перестройки по частоте 1кГц
• уровни измерения мощности 20мВт - 100 Вт для импульсной мощности
1мкВт - 100 Вт для непрерывной мощности
3

4.

Перечень измерительного оборудования и его параметры
Наименование средств
измерений СИ
источник питания
постоянного тока, В, А
СВЧ генератор, МГц
Измеритель мощности
ПО “NRP-Frameware”
наименование
оборудования
ПК
ПО
«AFC_Viewer»
аттенюатор
(ATT)
тип СИ
метрологические характеристики
диапазон измерений
погрешность измерений
GPS-72303
0,1В –30 В
0,01А –3 А
± (0,005·Uуст + 0,2 В);
± (0,005· Iуст + 0,02А).
R&S SMC100A
9 кГц ... 3,2 ГГц
±1 ∗ 10−6
1 нВт ... 100 мВт
±6%
20 мкВт ... 100 мВт
±9%
NRP-Z85
технические характеристики
IBM совместимый, INTEL Core 2 Duo,
2.6GHz, 6 GB RAM, Geforce GTX730,
Windows XP
Open GL, Agilent VISA (IO Suite), R&S
ToolKit, Microsoft Foundation Classes
30дБ WA8/18-30-34 ± 1,0 дБ
Измерительный стенд
4

5.

Требования к программе
• Удобный графический интерфейс GUI
• Отображение графиков и сохранение в текстовый файл
• Возможность замены СВЧ генератора с другой системой команд SCPI
• Возможность дискретной перестройки по частотам (для настройки УМ)
• Возможность применения виртуальных приборов.
• Возможность задержки между измерениями.
Программа AFC_Viewer написана на языке С++ в MS Visual Studio 2008
5

6.

Алгоритм измерения мощности
• Последовательно измерять мощность
по точкам с перестройкой по частоте
СВЧ генератора.
• При измерении непрерывной
мощности УМ использовать значение
AvgPower (средней мощности)
• При измерении импульсной мощности
УМ использовать значение TopPower
(импульсной мощности)
6

7.

Структура программы
BootLayaut, InitLayout, MeasLayout –
это классы разделенных функций
MeasProcess - функция
выполняющая измерение
GUI Ввод – пользовательский ввод
настроек и управление.
GrVideo – вывод графиков
GUI Ввод - вывод состояний
(выполнения, измеренные значения,
настройки … )
Вывод измеренных значений
происходит в текстовый файл.
Freq – сетка частот
Lev – измеренные значения
Count – порядковый номер измерения
7

8.

Программа как подключаемый модуль
Взаимодействие GUI (графического интерфейса) с ядром программы
8

9.

Вычисление среднеквадратической ошибки измерения
Для определения точности измерения вычислена среднеквадратическая ошибка
измерения непрерывной мощности по результатам большого числа измерений.
Проведено 10 000 измерений при уровне на СВЧ Генераторе 10мВт на частоте
1 ГГц.
Среднеквадратическая ошибка для измерения непрерывной мощности составляет