扫频接收机中数字扫描控制器设计

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    O 引 言
       
    随着现代通信业的不断发展,要求信号的频率测量范围也越来越宽,部分领域已达到110GHz。利用超外差法通过变频形式把信号变频到较低的中频上,以相对较低的成本实现llOGHz的频率测量范围,使得超外差式扫频接收机得到了广泛的应用。在超外差式扫频接收机中,扫描控制器的作用是控制协调各硬件单元,使得接收机内各部分同步于快速变化的扫描本振。扫描控制器的控制精度越高、控制速度越快,接收机的扫频准确度也就越高。目前,市场上有相当多的超外差式扫频接收机采用模拟的扫描控制方式,利用扫描斜波电压同步各扫描硬件单元,这种控制方式精度差,并且要求主控CPU实时干预扫描过程,使得接收机的扫描速度很慢。针对这些问题,本文提供了一种数字扫描控制器设计新方法。采用该方法,我单位在2005年成功开发了一种新型微波毫米波接收机,其扫描控制精度、扫描速度等指标较以前的接收机产品有了很大的提高。

    1 扫描控制变量
       
    超外差式扫频接收机在扫描过程中一般需要控制的变量有:YIG振荡器频率(或VCO频率)、YIG滤波器中心频率(或带通滤波器频率)、与测试频率相关的功率补偿数据(如平坦度补偿数据)等。
        理想的YIG器件调谐曲线是一条直线(调谐曲线是根据谐振频率变化与线包电流变化绘制的曲线),但是,由于受磁性材料磁特性的影响,实际的调谐曲线是非线性的。与此类似,由于接收机内各部件(如混频器、滤波器等)幅度一频率响应曲线是非线性的,造成整机幅频曲线也是非线性的。
        在工程上,通常采用多段直线逼近的方法对上述曲线进行线性化处理,就是将各控制量曲

    线进行分段,在段内认为控制量曲线是一条直线。只要各线段分段点位置选取合适,可以保证整机指标满足设计要求。
        通过计算各段控制量的起始值、步进值与步进个数(终止值减去起始值再除以步进量)就可以表征本段的控制量曲线。超外差式扫频接收机包含多种控制变量,因此对每种控制变量都需要计算其控制量的起始值、步进值与步进个数。又由于各控制量曲线不尽相同,所用逼近曲线的直线段数目也就不尽相同。划分的线段越多,逼近效果越好,控制精度也就越高。因此,在进行扫描控制之前,计算机主控的程序应该首先确定各控制量的分段数目和各段内的起始值、步进值、步进个数,这也就是送给扫描控制器的输入参数。另外,为了提高控制速度,避免在扫描过程中CPU干预扫描进程,在各控制量换段时要求设计的扫描控制器能够根据控制进度主动地读取下一段的换段信息。下面,我们详细介绍一下数字扫描控制器内各单元的组成及实现。

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