[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于微波頻率計(jì)的主頻信號(hào)判定電路及判定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410554440.1
• 申請(qǐng)日: 2014-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN104316760B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 凌偉;蒙海瑛;杜念文;張士峰;白軼榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
• 主分類號(hào): G01R23/02
• 分類號(hào): G01R23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于微波頻率計(jì)的主頻信號(hào)判定電路，還涉及一種應(yīng)用于微波頻率計(jì)的主頻信號(hào)判定方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，在信息通訊以及軍事雷達(dá)等領(lǐng)域，人們利用的微波頻率向著更高頻段發(fā)展，可以達(dá)到太赫茲甚至更高的頻段。現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中高頻信號(hào)多為主機(jī)外加擴(kuò)頻模塊的方式獲得，主機(jī)產(chǎn)生基波信號(hào)，經(jīng)過擴(kuò)頻模塊后即可產(chǎn)生基波的高次倍頻信號(hào)。實(shí)際得到的高頻信號(hào)中不可避免的包含通過擴(kuò)頻模塊泄露過來的基波信號(hào)、基波信號(hào)的高次諧波信號(hào)(非主頻信號(hào))以及其他交調(diào)信號(hào)。這種大帶寬內(nèi)多種頻率信號(hào)共存的現(xiàn)象給普通的頻率測(cè)量技術(shù)帶來了困難，因?yàn)樾盘?hào)中本來就包含主頻信號(hào)在內(nèi)的多種諧波信號(hào)以及交調(diào)信號(hào)，微波頻率計(jì)無法判斷哪個(gè)信號(hào)是主頻信號(hào)，往往測(cè)得第一個(gè)信號(hào)之后就判定信號(hào)存在并完成測(cè)量，而不能測(cè)量幅度最大的主頻信號(hào)，造成測(cè)量錯(cuò)誤。

現(xiàn)有的解決方案是采用預(yù)選頻技術(shù)和功率檢測(cè)技術(shù)來判定主頻信號(hào)的。它的組成如圖1所示。該方案主要由預(yù)選頻單元、混頻器、本振單元、功率檢測(cè)單元、計(jì)數(shù)單元、CPU單元六個(gè)單元組成。

預(yù)選頻單元位于頻率計(jì)的高波段混頻器之前，通過抑制輸入信號(hào)的諧波、境頻和其他雜散信號(hào)，提高頻率計(jì)對(duì)輸入信號(hào)的選擇性。預(yù)選頻單元通常由YIG電調(diào)濾波器(即YTF)組成，它受YTF驅(qū)動(dòng)電路的控制，可以線性的改變其中心頻率點(diǎn)。

混頻器的功能是實(shí)現(xiàn)頻率變換，將較高頻率的射頻信號(hào)通過非線性器件變換成容易處理的低中頻信號(hào)。它有兩個(gè)輸入端口，一個(gè)輸出端口，其中Fx為輸入被測(cè)信號(hào)，Lo為輸入本振信號(hào)，IF為輸出中頻信號(hào)，其計(jì)算公式為Fx＝N×Lo±IF，N為諧波次數(shù)，由混頻器的特性決定。

本振單元產(chǎn)生射頻信號(hào)用于諧波下混頻，通常由YTO、VCO或者梳譜發(fā)生器構(gòu)成。本振頻率值與預(yù)選頻單元設(shè)定的中心頻率點(diǎn)滿足混頻器的計(jì)算公式。

計(jì)數(shù)單元的作用是在CPU單元的控制下對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、整形以及計(jì)數(shù)。

功率檢測(cè)單元由功率檢測(cè)電路以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成，其作用是將來自混頻器的中頻信號(hào)的相對(duì)幅度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并傳送到CPU單元中。

CPU單元控制著系統(tǒng)中所有單元的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，包括設(shè)置預(yù)選頻單元的中心頻率點(diǎn)、本振單元輸出信號(hào)頻率；控制計(jì)數(shù)單元進(jìn)行計(jì)數(shù)處理；接收來自功率檢測(cè)單元的相對(duì)幅度數(shù)據(jù)。

該方案的工作步驟為：

第一步：系統(tǒng)啟動(dòng)測(cè)量，CPU單元設(shè)置預(yù)選頻單元調(diào)諧濾波器的中心頻率點(diǎn)和本振單元輸出頻率，系統(tǒng)開始掃描。當(dāng)后端電路檢測(cè)到中頻信號(hào)時(shí)，功率檢測(cè)單元會(huì)將來自混頻器的中頻信號(hào)功率轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的相對(duì)功率值，并將該相對(duì)功率值以及中頻頻率和本振頻率都存儲(chǔ)到CPU單元中。

第二步：完成存儲(chǔ)后，CPU單元繼續(xù)控制預(yù)選頻單元和本振單元按照一定頻率步進(jìn)進(jìn)行掃描，當(dāng)再一次檢測(cè)到中頻信號(hào)時(shí)，則再一次記錄該中頻信號(hào)的相對(duì)功率值和中頻頻率值以及本振頻率值。如果沒有檢測(cè)到中頻信號(hào)，將繼續(xù)進(jìn)行掃描，直到完成全頻段的掃描。

第三步：完成全頻段掃描后，CPU單元會(huì)比較整個(gè)掃描周期內(nèi)所有出現(xiàn)的中頻信號(hào)的相對(duì)功率值，相對(duì)功率值最大的一個(gè)即為主頻信號(hào)。然后CPU單元會(huì)根據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，重新設(shè)置預(yù)選頻單元的中心頻率點(diǎn)以及本振頻率點(diǎn)，并且啟動(dòng)計(jì)數(shù)單元，測(cè)量主頻信號(hào)的頻率值。

基于預(yù)選頻技術(shù)和功率檢測(cè)技術(shù)的主頻信號(hào)檢測(cè)電路的缺點(diǎn)是：

1、預(yù)選頻技術(shù)主要由YIG調(diào)諧濾波器(即YTF)構(gòu)成，其調(diào)諧受到非線性、磁滯效應(yīng)、溫漂等因素影響，這些因素的綜合作用使得YTF難以在大帶寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的預(yù)選頻。因此工程上通常需要對(duì)其進(jìn)行控制處理，通過驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)細(xì)化的方法來實(shí)現(xiàn)YTF較為精確的線性驅(qū)動(dòng)，通過溫度傳感器采集YTF腔體的溫度數(shù)據(jù)來進(jìn)行實(shí)時(shí)的溫度補(bǔ)償，通過設(shè)計(jì)消磁電路來有效克服YTF的磁滯效應(yīng)的影響。總之要使YTF正常工作，需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的補(bǔ)償電路才能滿足系統(tǒng)的要求。

2、YIG調(diào)諧濾波器(即YTF)受到制造工藝、材料等限制，其頻段難以做的很高，目前同軸產(chǎn)品最高到50GHz，波導(dǎo)產(chǎn)品最高到75GHz，所以其應(yīng)用范圍難以再往高頻頻段擴(kuò)展，即使將來可以做到很高的頻段，受到非線性、溫漂、磁滯效應(yīng)等因素的影響，其控制補(bǔ)償電路將變得更加復(fù)雜，成本會(huì)變得更高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于微波頻率計(jì)的主頻信號(hào)判定電路及判定方法，可以判斷出主頻信號(hào)、諧波信號(hào)以及交調(diào)信號(hào)的幅度大小關(guān)系，進(jìn)而可以判定幅度最大的信號(hào)即為主頻信號(hào)，然后可以通過后端計(jì)數(shù)電路單元對(duì)主頻信號(hào)進(jìn)行處理，測(cè)量主頻信號(hào)的頻率。