一種提高yig濾波器掃描準(zhǔn)確度的驅(qū)動(dòng)電路及驅(qū)動(dòng)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種提高YIG濾波器掃描準(zhǔn)確度的驅(qū)動(dòng)電路及驅(qū)動(dòng)方法，其中方法為采用分段擬合的方式模擬整個(gè)掃描頻段的非線性調(diào)諧曲線，將整個(gè)掃描頻段劃分為多個(gè)小段，在每一個(gè)小段內(nèi)認(rèn)為調(diào)諧曲線是線性的，其調(diào)諧曲線的斜率和截距可以根據(jù)掃描的寬度和掃描的速度進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償修正，來(lái)提高YIG濾波器的掃描準(zhǔn)確度。采用上述方案，可以得到Y(jié)IG調(diào)諧濾波器在不同的頻率、不同的掃寬、不同的掃速下的調(diào)諧曲線，掃描過(guò)程是在計(jì)數(shù)脈沖的同步下進(jìn)行相應(yīng)DAC值的調(diào)用和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償修正，不需要再進(jìn)行多種軟件算法來(lái)消除YIG濾波器的磁滯效應(yīng)，因此有效地節(jié)省了時(shí)間，并提高了掃描的準(zhǔn)確度。
【專利說(shuō)明】—種提高YIG濾波器掃描準(zhǔn)確度的驅(qū)動(dòng)電路及驅(qū)動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于HG濾波器驅(qū)動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是一種提高YIG濾波器掃描準(zhǔn)確度的驅(qū)動(dòng)電路及驅(qū)動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]YIG調(diào)諧濾波器是一種寬帶調(diào)諧帶通濾波器，具有調(diào)諧頻率范圍寬、帶外抑制高、體積小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于微波毫米波頻譜儀或接收機(jī)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)選來(lái)消除鏡像和多重響應(yīng)。YIG調(diào)諧濾波器是利用YIG小球的自諧頻率與其所在空間的磁場(chǎng)強(qiáng)度具有單調(diào)映射關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧濾波的，電流驅(qū)動(dòng)YIG調(diào)諧濾波器線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而控制YIG小球的諧振頻率同步變化。YIG調(diào)諧濾波是磁性器件，存在一定的調(diào)諧非線性，即使整個(gè)頻段內(nèi)驅(qū)動(dòng)電壓線性良好，其實(shí)際的調(diào)諧曲線也是非線性的，同時(shí)YIG調(diào)諧濾波器還有一定的磁滯特性，即調(diào)諧頻率從某一初始頻點(diǎn)通過(guò)增大驅(qū)動(dòng)電流調(diào)諧到較高頻點(diǎn)，然后再減小驅(qū)動(dòng)電流至初始值時(shí)，調(diào)諧頻率不能回到初始點(diǎn)，而是調(diào)諧到高于初始點(diǎn)的某一頻點(diǎn)。同樣，由于磁滯特性，相同大小的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)值和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)值，其調(diào)諧頻率卻有很大的偏差，即在點(diǎn)頻狀態(tài)下和掃頻狀態(tài)下，同樣的驅(qū)動(dòng)值對(duì)應(yīng)的YIG調(diào)諧濾波器的中心頻率值是不一樣的。正是由于YIG調(diào)諧濾波器的這些特性，導(dǎo)致不同的頻率、不同的掃寬、不同的掃描速度下，調(diào)諧曲線都是不同的。
[0003]傳統(tǒng)的YIG調(diào)諧濾波器采用模擬電路搭建，電路形式復(fù)雜，調(diào)諧靈活性差，而且器件性能參數(shù)受溫度等外界環(huán)境影響大，容易造成驅(qū)動(dòng)的不穩(wěn)定，現(xiàn)在的驅(qū)動(dòng)電路通常由數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)，包括計(jì)數(shù)器、累加器、存儲(chǔ)器和驅(qū)動(dòng)變換電路等，如圖1所示，其中驅(qū)動(dòng)變換電路實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓-驅(qū)動(dòng)電流的轉(zhuǎn)換，由D/A、運(yùn)算放大器、驅(qū)動(dòng)管和取樣電阻等組成。
[0004]YIG調(diào)諧濾波器的磁滯會(huì)造成相應(yīng)的頻譜分析儀或接收機(jī)工作在大范圍連續(xù)掃描狀態(tài)時(shí)，后續(xù)掃描過(guò)程YIG濾波器調(diào)諧不準(zhǔn)確，影響整機(jī)幅度測(cè)量準(zhǔn)確度，針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)電路中增加了消磁電路，產(chǎn)生負(fù)極性的消磁脈沖，在頻譜分析儀每次回掃期間加入到Y(jié)IG濾波器的驅(qū)動(dòng)中，而當(dāng)掃描開(kāi)始后則停止加入。根據(jù)頻譜分析儀或接收機(jī)掃描寬度和掃描時(shí)間的不同，通過(guò)軟件設(shè)置恰當(dāng)?shù)南艜r(shí)間，可有效克服YTF的磁滯影響。
[0005]針對(duì)YIG調(diào)諧濾波器的溫漂特性，將溫度傳感器置于YTF腔體內(nèi)，通過(guò)檢測(cè)傳感器的電壓值實(shí)現(xiàn)對(duì)YTF溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，并進(jìn)行補(bǔ)償。
[0006]同時(shí)，在應(yīng)用YIG調(diào)諧濾波器的整機(jī)中還應(yīng)用了多種軟件算法來(lái)消除HG濾波器的磁滯效應(yīng)，比如采用校準(zhǔn)的方式，對(duì)YIG調(diào)諧濾波器的中心頻率進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整；掃描時(shí)從遠(yuǎn)離頻率低端足夠低處開(kāi)始，這樣當(dāng)掃描到頻率低端時(shí)，起始過(guò)渡歷程已經(jīng)結(jié)束，在頻率上端超調(diào)一定的頻率，以便頻率到達(dá)所需的最終數(shù)值；前一次掃描結(jié)束到下一次掃描開(kāi)始的時(shí)間足夠長(zhǎng)，以便YIG濾波器有足夠的時(shí)間回到起始值。
[0007]采用現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)電路和軟件算法，不能準(zhǔn)確的修正YIG調(diào)諧濾波器在動(dòng)態(tài)掃描時(shí)所帶來(lái)的誤差，同時(shí)現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)電路和軟件算法會(huì)降低掃描的速度。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提出了一種提高HG濾波器掃描準(zhǔn)確度的驅(qū)動(dòng)電路及驅(qū)動(dòng)方法，解決的現(xiàn)有技術(shù)中，YIG調(diào)諧濾波器的掃描準(zhǔn)確度不高且速度慢的問(wèn)題。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種提高YIG濾波器掃描準(zhǔn)確度的驅(qū)動(dòng)電路，其中，包括計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)器、累加器、驅(qū)動(dòng)變換電路；
[0011]所述計(jì)數(shù)器，用于對(duì)計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值增加一次;
[0012]所述存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)靜態(tài)條件下校準(zhǔn)過(guò)的YIG濾波器驅(qū)動(dòng)DAC值；
[0013]所述累加器，用于對(duì)起始DAC值和步進(jìn)DAC值進(jìn)行循環(huán)累加；
[0014]所述驅(qū)動(dòng)變換電路，由DAC、運(yùn)算放大器、驅(qū)動(dòng)管和取樣電阻組成，其中，DAC用于實(shí)現(xiàn)累加器輸出的DAC數(shù)字值到模擬電壓值的轉(zhuǎn)化；運(yùn)算放大器用于實(shí)現(xiàn)模擬值驅(qū)動(dòng)電壓的比例調(diào)整；驅(qū)動(dòng)管和取樣電阻用于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓到驅(qū)動(dòng)電流的轉(zhuǎn)換；所述DAC由3片DAC芯片組合實(shí)現(xiàn)，第一片DAC芯片為DACl用來(lái)對(duì)調(diào)諧中心頻率進(jìn)行預(yù)置，第二片DAC芯片DAC2和第三片DAC芯片DAC3用來(lái)改變調(diào)諧曲線的斜率和截距。
[0015]所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中，通過(guò)控制DAC的數(shù)值輸出連續(xù)變化的驅(qū)動(dòng)模擬電壓值，所述模擬電壓值經(jīng)過(guò)第二片DAC芯片DAC2和第三片DAC芯片DAC3的補(bǔ)償后電壓值轉(zhuǎn)化為電流值，以驅(qū)動(dòng)YIG調(diào)諧濾波器線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而控制HG小球的諧振頻率同步變化，得到中心頻率不同的一組帶通濾波器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)掃描。
[0016]所述的驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，其中，包括以下步驟:
[0017]步驟a，根據(jù)當(dāng)前的掃描頻段要求，將每個(gè)小段內(nèi)對(duì)應(yīng)的第一片DAC芯片DACl的起始DAC值、步進(jìn)DAC值和步進(jìn)個(gè)數(shù)COUNT，存入存儲(chǔ)單元；
[0018]步驟b，掃描開(kāi)始后，每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值增加一次；
[0019]步驟c，累加器對(duì)當(dāng)前小段的起始DAC值和步進(jìn)DAC值進(jìn)行循環(huán)累加，每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，累加一次；
[0020]步驟d，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到當(dāng)前小段的步進(jìn)個(gè)數(shù)時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)，累加器從存儲(chǔ)器中調(diào)用下一小段的起始DAC值和步進(jìn)DAC值，進(jìn)行重新累加；
[0021]步驟e，累加器輸出后的第一片DAC芯片DACl數(shù)據(jù)與斜率補(bǔ)償值第二片DAC芯片DAC2和截距補(bǔ)償值第三片DAC芯片DAC3組合后通過(guò)驅(qū)動(dòng)變換電路驅(qū)動(dòng)YIG調(diào)諧濾波器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的掃描。
[0022]所述步驟e中，第一片DAC芯片為DACl用來(lái)對(duì)調(diào)諧中心頻率進(jìn)行預(yù)置，第二片DAC芯片DAC2和第三片DAC芯片DAC3用來(lái)改變調(diào)諧曲線的斜率和截距；第一片DACl為16位；第二片DAC2的輸出作為第一片DACl的參考電壓Vkef,則有以下公式一:..τ, —V DACl ,, DAC\
【權(quán)利要求】
1.一種提高YIG濾波器掃描準(zhǔn)確度的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)器、累加器、驅(qū)動(dòng)變換電路； 所述計(jì)數(shù)器，用于對(duì)計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值增加一次； 所述存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)靜態(tài)條件下校準(zhǔn)過(guò)的YIG濾波器驅(qū)動(dòng)DAC值； 所述累加器，用于對(duì)起始DAC值和步進(jìn)DAC值進(jìn)行循環(huán)累加； 所述驅(qū)動(dòng)變換電路，由DAC、運(yùn)算放大器、驅(qū)動(dòng)管和取樣電阻組成，其中，DAC用于實(shí)現(xiàn)累加器輸出的DAC數(shù)字值到模擬電壓值的轉(zhuǎn)化；運(yùn)算放大器用于實(shí)現(xiàn)模擬值驅(qū)動(dòng)電壓的比例調(diào)整；驅(qū)動(dòng)管和取樣電阻用于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓到驅(qū)動(dòng)電流的轉(zhuǎn)換；所述DAC由3片DAC芯片組合實(shí)現(xiàn)，第一片DAC芯片為DACl用來(lái)對(duì)調(diào)諧中心頻率進(jìn)行預(yù)置，第二片DAC芯片DAC2和第三片DAC芯片DAC3用來(lái)改變調(diào)諧曲線的斜率和截距。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，通過(guò)控制DAC的數(shù)值輸出連續(xù)變化的驅(qū)動(dòng)模擬電壓值，所述模擬電壓值經(jīng)過(guò)第二片DAC芯片DAC2和第三片DAC芯片DAC3的補(bǔ)償后電壓值轉(zhuǎn)化為電流值，以驅(qū)動(dòng)YIG調(diào)諧濾波器線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而控制YIG小球的諧振頻率同步變化，得到中心頻率不同的一組帶通濾波器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)掃描。
3.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟a，根據(jù)當(dāng)前的掃描頻段要求，將每個(gè)小段內(nèi)對(duì)應(yīng)的第一片DAC芯片DACl的起始DAC值、步進(jìn)DAC值和步進(jìn)個(gè)數(shù)COUNT，存入存儲(chǔ)單元； 步驟b，掃描開(kāi)始后，每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值增加一次； 步驟c，累加器對(duì)當(dāng)前小段的起始DAC值和步進(jìn)DAC值進(jìn)行循環(huán)累加，每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，累加一次； 步驟d，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到當(dāng)前小段的步進(jìn)個(gè)數(shù)時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)，累加器從存儲(chǔ)器中調(diào)用下一小段的起始DAC值和步進(jìn)DAC值，進(jìn)行重新累加； 步驟e，累加器輸出后的第一片DAC芯片DACl數(shù)據(jù)與斜率補(bǔ)償值第二片DAC芯片DAC2和截距補(bǔ)償值第三片DAC芯片DAC3組合后通過(guò)驅(qū)動(dòng)變換電路驅(qū)動(dòng)YIG調(diào)諧濾波器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的掃描。
4.如權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，所述步驟e中，第一片DAC芯片為DACl用來(lái)對(duì)調(diào)諧中心頻率進(jìn)行預(yù)置，第二片DAC芯片DAC2和第三片DAC芯片DAC3用來(lái)改變調(diào)諧曲線的斜率和截距；第一片DACl為16位；第二片DAC2的輸出作為第一片DACl的參考電壓Vkef，則有以下公式一:
第三片DAC3經(jīng)過(guò)比例變換后通過(guò)電阻接到運(yùn)放的負(fù)向輸入端，第一片DACl的輸出接到正向輸入端，運(yùn)放的輸出端電壓為Vott，則有以下公式二:
Vout — 2VDAC1_KVDAC3 ; 其中，K為比例變換因子； 根據(jù)公式一及和公式二，獲得以下公式三:
【文檔編號(hào)】H03J3/16GK103647525SQ201310706177
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】張寧, 李龍, 白亮, 張繼彬, 張冰, 焦志超, 付存文 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所