CN103647510B - 一种微波信号的有限任意频差反射控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微波信号的有限任意频差反射控制方法，包括以下步骤：步骤1，设置频差信号通过FPGA内部转化为sin信号和cos信号输入到调制器中；步骤2，对输入信号耦合的功率，检波后，进行处理，控制压控衰减器，使其调整到调制的合适功率范围；步骤3，设置输出信号的功率，在稳幅环实现增益的稳幅控制。采用上述方案，通过校准调制器，可有效的抑制载波的溃通和镜频的抑制，降低了杂散信号，使整个通道变频的过程中相噪恶化程度保持恒定，可以保证较小频差的实现可靠性。

Description

一种微波信号的有限任意频差反射控制方法

技术领域

本发明属于微波信号控制技术领域，尤其涉及的是一种微波信号的有限任意频差反射控制方法。

背景技术

目前对于任意频差调整可应用与无线电高度表模拟器等装置，其是检验机载无线电高度表准确度的重要仪器，可广泛应用于军民两用的多兵种、多飞行器的高度表检验。无线电高度表是各种飞机和飞航导弹等飞行器的重要测量元件，其性能决定了飞行器纵向航路的控制品质。它的工作原理是实时跟踪高度表输出扫描信号，通过频率合成方式产生与扫描信号有固定频差的信号，作为反馈输出给高度表接收器。通过软件可以设置任意频差信号，这样模拟器就可以模拟任意高度，使用灵活性和广泛性大大提高。同时通过软件校准，保证在不同使用环境下高度表模拟器的模拟精度。

目前的技术方案主要是三种类型：一是采用等效高度电缆箱模拟，采用等效频差电缆箱模拟，不同长度的电缆代表不同的频差，无线电信号在不同长度的电缆上传输模拟了不同的频差。；二是采用混频器+DDS的方案；第二种方案与本发明方案最为相近，但是不同的是本发明未采用上下变频以及DDS的实现方式，第二种方案将输入的信号耦合分成两路，一路先混频到高中频后，再带通滤波，而另一路，通过检波计数器的方式得到频率值，在通过给DDS输入合适的分频和倍频的数据，得到频差和本振，与高中频进行下混频后，再输出，频差由DDS提供，而本方案不采用上下混频的方式，而是直接的将输入信号进行功率的匹配后，进入IQ调制器，将频差的IQ数据在基带中产生，分别产生cos和sin两路信号，与功率匹配后的输入信号，在调制器内部调制，最终输出。

一是等效长度电缆箱模拟的方案主要的缺点是，由于电缆缆的无法任意长度的连续，导致频差的不连续，而且由于线缆的长度是有限制的，因此模拟的范围是有限制的。二是采用混频器+DDS的方案，多级的变频不仅导致实现的复杂性，而且引入了杂散信号干扰了测量的精度，DDS当前由于频率的限制需要多次倍频实现，导致杂散较多，且本身相噪就较差，再倍频后，导致相噪更加的恶化，导致在小频差时不能满足测试需要。而且实现电路的复杂性难以满足外场测试的需要，功耗较大。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种微波信号的有限任意频差反射控制方法。

本发明的技术方案如下：

一种微波信号的有限任意频差反射控制方法，其中，包括以下步骤：

步骤1，设置频差信号通过FPGA内部转化为sin信号和cos信号输入到IQ调制器中；

步骤2，对输入信号耦合的功率，检波后，进行处理，控制压控衰减器，使其调整到调制的合适功率范围；

步骤3，设置输出信号的功率，在稳幅环实现增益的稳幅控制；

步骤2中，所述处理的步骤为：用DAC对输入信号进行采集；

步骤2中，所述控制压控衰减器，使其调整到调制的合适功率范围的具体步骤为：对输入信号进行功率检测，若输入信号的功率值大于预设置的功率值时，则通过DAC置入相应的电压，通过压控衰减器衰减；若输入信号的功率值等于预设置的功率值，则保持不变；最终调整到匹配IQ调制器适合IQ调制需要的功率范围，作为IQ调制器的本振信号输入。

所述的控制方法，其中，所述步骤1后还执行步骤A1：将调制器的正交两路信号的幅度、相位、延迟设置通过FPGA调整数字的值进行校准。

所述的控制方法，其中，所述步骤1中，将sin信号和cos信号在调制器内部相乘后产生单边带信号。

所述的控制方法，其中，所述步骤1中，所述频差信号通过IQ调制器和FPGA模拟产生；所述频差信号为正值或负值；所述频差信号的范围为DC～80MHz，精度为0.5Hz。

所述的控制方法，其中，所述步骤2的具体步骤为：

步骤21，将输入的信号，经过耦合器，耦合出一路信号；

步骤22，对耦合出的信号检波，转化成直流信号；

步骤23，通过ADC采集直流信号，并计算当前输入信号的功率值；

步骤24，比较当前信号的功率值是否符合IQ调制器的输入功率；

步骤25，若符合，直接输入IQ调制器；若不符合，控制压控衰减器衰减输入信号功率，使其调整到IQ调制的需要的功率范围。

采用上述方案，通过数字电路产生了连续的基带信号，在调制器内部正交调制后，输出了连续的信号，提供连续的频差，并可向正负两个方向变化；通过提高数模转换器的采样率，可以提供大宽范围的频差；通过校准调制器，可有效的抑制载波的溃通和镜频的抑制，降低了杂散信号，使整个通道变频的过程中相噪恶化程度保持恒定，可以保证较小频差的实现可靠性，不易干扰。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明将输入的信号，耦合出一路来，检波后，用DAC采集，然后数据处理后，进行功率检测，若功率大，则通过DAC置入相应的电压，通过压控衰减器衰减，若适当，则保持不变，最终调整到匹配IQ调制器适合的功率范围，作为IQ调制器的本振信号输入。通过FPGA或者等效的数字电路产生需要的频差数字信号，由DAC数模转换后，分为sin信号和cos信号两路，在IQ调制器内部相乘后，然后产生单边带信号，载波和镜频信号被一定幅度的抑制。IQ调制器输出的信号，经过一个多级的功率衰减器，以及稳幅环路，调整到用户需要的功率后输出，最后通过一个带通滤波器，滤除带外的无用信号后，输出。

根据实际的需要，频差信号由上位机软件输入，经计算后，输入至FPGA程序单元，通过DAC产生sin和cos两路正交的信号输入至IQ调制器；输入信号耦合一路，检波后，由ADC采集直流信号，根据检波器的检测特性和采集到的数字信号值，计算后，判断输入信号的功率范围是否在IQ调制器的功率范围，若在，则进入IQ调制器；若不在，则根据压控衰减器的特性，通过数字电路和DAC控制压控衰减器的电压，最终将输入的信号进行衰减，直到符合IQ调制器的功率范围。在IQ调制器的内部，输入信号作为本振，与FPGA输入的两路正交信号，先各自混频后，再相加，这样只输出了需要的上边带或者下边带的一路信号。IQ调制器抑制了镜频和本振，只输出了必要的信号。最终输出信号的功率用户可自行设置，通过上位机、总线、FPGA，最后传递给DAC，DAC输出的直流信号，与耦合器检波回来的信号，进行比较、反馈、稳幅后，滤波，最终输出。

本发明中的输入信号做本振信号使用，频差信号通过IQ调制器和FPGA模拟产生。

上述中,基于耦合器之后的检波，以及采集、比对、控制，至最后的压控衰减。

上述中频差可以是正值，也可以是负值。正值时，基带产生一路为cos(wt)，一路为-sin(wt)，负值时，基带产生的一路信号是cos(wt)，另一路为sin(wt)。产生频差的范围为DC～80MHz，精度是0.5Hz。

在上述实施例的基础上，进一步提供一种微波信号的有限任意频差反射控制方法包括以下步骤：

步骤1，频差由上位机输入，通过FPGA内部转化成相应的sin和cos信号输入到IQ调制器。

步骤2，IQ调制器的正交两路信号的幅度不一致、相位不正交、延迟不一致，可通过FPGA调整数字的值进行校准

步骤3，对输入信号耦合的功率，检波后，进行处理，自动控制压控衰减器，使其调整到调制的合适功率范围。

步骤4，设置输出信号的功率，在稳幅环实现增益的稳幅控制。

该技术实现了是一种微波信号的有限任意频差反射技术，产生的频差是连续实时的、可调的，精度是0.5Hz，可以覆盖大频差动态范围，最大带宽是DC～80MHz，并可向正和负两个方向变化，不恶化输入信号的相噪，可有效的抑制杂散信号，近端杂散的抑制可以达到-67dBc，电路简洁功耗低，可满足手持式的外场应用。

实施例2

在上述实施例的基础上，进一步如图1所示，提供一种微波信号的有限任意频差反射控制方法，其中，包括以下步骤：

步骤1，设置频差信号通过FPGA内部转化为sin信号和cos信号输入到IQ调制器中；

步骤2，对输入信号耦合的功率，检波后，进行处理，控制压控衰减器，使其调整到调制的合适功率范围；

步骤3，设置输出信号的功率，在稳幅环实现增益的稳幅控制。

所述步骤1后还执行步骤A1：将IQ调制器的正交两路信号的幅度、相位、延迟设置通过FPGA调整数字的值进行校准。

所述步骤1中，将sin信号和cos信号在调制器内部相乘后产生单边带信号。

所述步骤1中，所述频差信号通过IQ调制器和FPGA模拟产生；所述频差信号为正值或负值；所述频差信号的范围为DC～80MHz，精度为0.5Hz。

所述步骤2中，所述处理的步骤为：用DAC对输入信号进行采集。

所述步骤2中，所述控制压控衰减器，使其调整到调制的合适功率范围的具体步骤为：对输入信号进行功率检测，若输入信号的功率值大于预设置的功率值时，则通过DAC置入相应的电压，通过压控衰减器衰减；若输入信号的功率值等于预设置的功率值时，则保持不变；最终调整到匹配IQ调制器适合IQ调制需要的功率范围，作为IQ调制器的本振信号输入。

或/和所述步骤2的具体步骤为：

步骤21，将输入的信号，经过耦合器，耦合出一路信号；

步骤22，对耦合出的信号检波，转化成直流信号；

步骤23，通过ADC采集直流信号，并计算当前输入信号的功率值；

步骤24，比较当前信号的功率值是否符合IQ调制器的输入功率；

步骤25，若符合，直接输入IQ调制器；若不符合，控制压控衰减器衰减输入信号功率，使其调整到IQ调制需要的功率范围。

采用上述方案，通过数字电路产生了连续的基带信号，在IQ调制器内部正交调制后，输出了连续的信号，提供连续的频差，并可向正负两个方向变化；通过提高数模转换器的采样率，可以提供大宽范围的频差；通过校准IQ调制器，可有效的抑制载波的溃通和镜频的抑制，降低了杂散信号，使整个通道变频的过程中相噪恶化程度保持恒定，可以保证较小频差的实现可靠性，不易干扰。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种微波信号的有限任意频差反射控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，设置频差信号通过FPGA内部转化为sin信号和cos信号输入到IQ调制器中；

步骤2，对输入信号耦合的功率，检波后，进行处理，控制压控衰减器，使其调整到调制的合适功率范围；

步骤3，设置输出信号的功率，在稳幅环实现增益的稳幅控制；

步骤2中，所述处理的步骤为：用DAC对输入信号进行采集；

步骤2中，所述控制压控衰减器，使其调整到调制的合适功率范围的具体步骤为：对输入信号进行功率检测，若输入信号的功率值大于预设置的功率值时，则通过DAC置入相应的电压，通过压控衰减器衰减；若输入信号的功率值等于预设置的功率值，则保持不变；最终调整到匹配IQ调制器适合IQ调制需要的功率范围，作为IQ调制器的本振信号输入。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤1后还执行步骤A1：将IQ调制器的正交两路信号的幅度、相位、延迟设置通过FPGA调整数字的值进行校准。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤1中，将sin信号和cos信号在IQ调制器内部相乘后产生单边带信号。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤1中，所述频差信号通过IQ调制器和FPGA模拟产生；所述频差信号为正值或负值；所述频差信号的范围为DC～80MHz，精度为0.5Hz。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤为：

步骤21，将输入的信号，经过耦合器，耦合出一路信号；

步骤22，对耦合出的信号检波，转化成直流信号；

步骤23，通过ADC采集直流信号，并计算当前输入信号的功率值；

步骤24，比较当前信号的功率值是否符合IQ调制器的输入功率；

步骤25，若符合，直接输入IQ调制器；若不符合，控制压控衰减器衰减输入信号功率，使其调整到IQ调制的需要的功率范围。