一种基于pid反馈的预失真修正方法及led结温温度测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于PID反馈的预失真方法，所述方法包括分别对采集的功率放大器输出信号中正半部分幅值、负半部分幅值和直流分量进行提取进而分别进行PID反馈修正，使功率放大器输出信号随时间的变化而能保持稳定。此外，在功率放大器输出稳定前提下，将基于磁纳米粒子的非接触式测温的方法应用在大功率LED灯结温温度测量。本发明基于PID反馈的预失真修正方法是对功率放大器的放大倍数进行实时调节，使功率放大器输出信号的正半部分幅值、负半部分幅值、直流分量随着时间的变化而均能保持稳定，为实现长时间的LED结温温度测量提供测量基础。
【专利说明】一种基于PID反馈的预失真修正方法及LED结温温度测量 方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于功率放大器（PA)输出稳定性【技术领域】，更具体地，涉及一种基于PID 反馈的预失真修正方法，从而使PA输出信号放大倍数稳定的方法，更具体的说，涉及一种 基于数字PID反馈式预失真修正的LED结温温度测量方法。
【背景技术】
[0002] 功率放大器输入一个标准正弦信号时，由于功率放大器本身的非线性以及静态工 作点不适当就会使输出变为一个非标准正弦信号，产生了非线性失真，使正负半部分不对 称。目前针对功率放大器非线性失真问题常用的方法是功率回退方法，预失真修正方法，反 馈方法。功率回退方法是最常用的方法，实际上是以牺牲直流功耗来提高功率放大器的线 性度。功率回退法就是把功率放大器的输入功率从IdB压缩点向后回退6-10个分贝，工作 在远小于IdB压缩点的电平上，使功率放大器远离饱和区，进入线性工作区，从而改善功率 放大器的线性度。然而，当功率回退到一定程度，继续回退将不再改善放大器的线性度。因 此，在线性度要求较高的场合，完全靠功率回退是不够的。预失真修正技术就是在功率放 大器之前对输入信号先做预处理，预处理输出非线性特性与功率放大器放大信号的非线性 特性相反的信号，从而改善功率放大器非线性特性。反馈方法是从功率放大器的输出端耦 合一部分信号，通过反馈环节对耦合信号进行信号幅值相位的调节，进而再反馈到功率放 大器的输出端，从而改善功率放大器的线性度。利用现有的PID控制器进行调节时，短时间 内能使功率放大器输出信号较稳定，然而，随着时间推移，功率放大器内部一对晶体管会发 热。由于这对晶体管特性参数不同，或者说晶体管特性参数随着温度的变化而不同，导致放 大电路的不对称，这种不对称会导致功率放大器的非线性失真和零点漂移。因此，为使功率 放大器输出长时间稳定，对现有的PID控制器进行改进是非常必要的。
[0003] LED是未来新一代光源，被公认为是21世纪最具发展前景的高【技术领域】之一。与 传统光源相比，LED照明因具备了节能、使用寿命长及反应时间快等主要优点，很快抢占了 LCD背光板、交通信号灯、汽车照明、通用照明、景观照明等市场。然而，当LED结温过高时， LED的光衰增大，直接影响LED的寿命，情况严重时会将LED损坏。因此，研宄人员亟需解 决LED的结温温度准确测量问题。只有准确测量大功率LED的结温温度，研宄人员才能找 到影响LED的结温温度上升的影响因素，为下一步解决大功率LED的结温温度升高问题提 供有力技术支撑。然而，目前在温度测量方面，针对于LED结温温度测量这种在密闭空间内 进行温度测量的技术还没有突破，传统的测温方法有管脚测温法、红外成像法等。显然管脚 法因为无法把热电偶粘接到密闭的玻璃球泡内的LED灯上而不能准确测量结温温度，红外 成像法也无法透过玻璃外壳而准确测量出LED结温温度。因此，使用一种新型的非接触式 的测温方法在该领域是非常必要的。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于数字PID反馈式预失真 修正的LED结温温度测量方法。其目的在于通过实时调节使功率放大器的放大倍数不随时 间漂移，改善功率放大器的非线性。此外，本发明在功率放大器输出稳定前提下，将基于磁 纳米粒子的非接触式测温的方法应用在大功率LED灯结温温度测量。
[0005] 按照本发明的一方面，提供了一种基于PID反馈的预失真修正方法，所述方法包 括如下步骤：
[0006] (1)对功率放大器输出信号的正半部分幅值进行提取，提取到的正半部分幅值与 设定的放大倍数K值对应的正半部分幅值相减得到正半部分误差值，把所述误差值送到第 一PID控制器中得到正半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的正半部分幅值叠 加后得到修正信号的正半部分幅值；
[0007] (2)对功率放大器输出信号的负半部分幅值进行提取，提取到的负半部分幅值与 设定的放大倍数K值对应的负半部分幅值相减得到负半部分误差值，把所述误差值送到第 二PID控制器中得到负半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的负半部分幅值叠 加后得到修正信号的负半部分幅值；
[0008] (3)对功率放大器输出信号的直流分量进行提取，提取到的直流分量通过与零偏 置相减得到直流分量的误差值，把所述误差值送到第三PID控制器中得到直流分量的补偿 值，将所述补偿值与初始信号的直流分量叠加得到修正信号的直流分量；
[0009] (4)将上述修正信号输入功率放大器，使功率放大器输出稳定的信号。
[0010] 进一步的，所述PID控制器为数字PID控制器或模拟PID控制器。
[0011] 按照本发明的另一面，还提供了一种基于PID反馈式预失真修正的LED结温温度 测量方法，所述方法包括如下步骤：
[0012] (1)数据采集卡输出信号至功率放大器，经功率放大后先后作用在亥姆霍兹线圈 与反馈电阻上；
[0013] (2)数据采集卡通过采集反馈电阻电压获取亥姆霍兹线圈的激励电流信息，在工 控机上进行数字PID反馈式预失真修正；
[0014] (3)修正后的信号输入至功率放大器，输出稳定放大倍数的信号来激励亥姆霍兹 线圈；
[0015] (4)当LED放于检测线圈上方时，位于亥姆霍兹线圈中的磁场检测线圈感应磁场 的变化并转化成电信号；
[0016] (5)对电信号进行信号处理后分别提取出一次谐波幅值与三次谐波幅值；
[0017] (6)根据所述谐波分量反演出LED灯结温温度信息。
[0018] 进一步的，所述步骤（2)中数字PID反馈式预失真修正包括分别对采集的反馈电 阻电压信号中正半部分幅值、负半部分幅值和直流分量进行提取进而分别进行数字PID反 馈修正，具体为：
[0019] (2. 1)对反馈电阻电压信号的正半部分幅值进行提取，提取到的正半部分幅值与 设定的放大倍数K值对应的正半部分幅值相减得到正半部分误差值，把所述误差值送到第 一PID控制器中得到正半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的正半部分幅值叠 加后得到修正信号的正半部分幅值；
[0020] (2. 2)对反馈电阻电压信号的负半部分幅值进行提取，提取到的负半部分幅值与 设定的放大倍数K值对应的负半部分幅值相减得到负半部分误差值，把所述误差值送到第 二PID控制器中得到负半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的负半部分幅值叠 加后得到修正信号的负半部分幅值；
[0021] (2. 3)对反馈电阻电压信号的直流分量进行提取，提取到的直流分量通过与零偏 置相减得到直流分量的误差值，把所述误差值送到第三PID控制器中得到直流分量的补偿 值，将所述补偿值与初始信号的直流分量叠加得到修正信号的直流分量。
[0022] 进一步的，所述步骤（6)具体为：
【权利要求】
1. 一种基于PID反馈的预失真修正方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： (1) 对功率放大器输出信号的正半部分幅值进行提取，提取到的正半部分幅值与设定 的放大倍数K值对应的正半部分幅值相减得到正半部分误差值，把所述误差值送到第一 PID控制器中得到正半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的正半部分幅值叠加 后得到修正信号的正半部分幅值； (2) 对功率放大器输出信号的负半部分幅值进行提取，提取到的负半部分幅值与设定 的放大倍数K值对应的负半部分幅值相减得到负半部分误差值，把所述误差值送到第二 PID控制器中得到负半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的负半部分幅值叠加 后得到修正信号的负半部分幅值； (3) 对功率放大器输出信号的直流分量进行提取，提取到的直流分量通过与零偏置相 减得到直流分量的误差值，把所述误差值送到第三PID控制器中得到直流分量的补偿值， 将所述补偿值与初始信号的直流分量叠加得到修正信号的直流分量。 (4) 将上述修正信号输入功率放大器，使功率放大器输出稳定的信号。
2. 如权利要求1所述的基于PID反馈的预失真修正方法，其特征在于，所述PID控制器 为数字PID控制器或模拟PID控制器。
3. -种基于PID反馈式预失真修正的LED结温温度测量方法，其特征在于，所述方法包 括如下步骤： (1) 数据采集卡输出信号至功率放大器，经功率放大后先后作用在亥姆霍兹线圈与反 馈电阻上； (2) 数据采集卡通过采集反馈电阻电压获取亥姆霍兹线圈的激励电流信息，在工控机 上进行数字PID反馈式预失真修正； (3) 修正后的信号输入至功率放大器，输出稳定放大倍数的信号来激励亥姆霍兹线 圈； (4) 当LED放于检测线圈上方时，位于亥姆霍兹线圈中的磁场检测线圈感应磁场的变 化并转化成电信号； (5) 对电信号进行信号处理后分别提取出一次谐波幅值和三次谐波幅值； (6) 根据所述谐波幅值反演出LED灯结温温度信息。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤（2)中数字PID反馈式预失真修 正，包括分别对采集的反馈电阻电压信号中正半部分幅值、负半部分幅值和直流分量进行 提取进而分别进行数字PID反馈修正，具体为： (2. 1)对反馈电阻电压信号的正半部分幅值进行提取，提取到的正半部分幅值与设定 的放大倍数K值对应的正半部分幅值相减得到正半部分误差值，把所述误差值送到第一 PID控制器中得到正半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的正半部分幅值叠加 后得到修正信号的正半部分幅值； (2. 2)对反馈电阻电压信号的负半部分幅值进行提取，提取到的负半部分幅值与设定 的放大倍数K值对应的负半部分幅值相减得到负半部分误差值，把所述误差值送到第二 PID控制器中得到负半部分幅值的补偿值，将所述补偿值与初始信号的负半部分幅值叠加 后得到修正信号的负半部分幅值； (2. 3)对反馈电阻电压信号的直流分量进行提取，提取到的直流分量通过与零偏置相 减得到直流分量的误差值，把所述误差值送到第三PID控制器中得到直流分量的补偿值， 将所述补偿值与初始信号的直流分量叠加得到修正信号的直流分量。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步骤（6)根据下式反演出LED灯结 温温度信息：
式中，AU A3分别为磁納术粒于磁化强度的一次谐汲幅值、三次谐汲幅值，N农示单位 体积的磁纳米粒子个数，Ms是饱和磁化强度，H ^是激励磁场，k是波尔兹曼常数，T是绝对温 度。
【文档编号】G01R31/26GK104515944SQ201410795646
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】黄志兴, 张朴, 刘文中, 杜中州, 魏凯 申请人:华中科技大学