CN106788411B - 一种提高信号接收分析仪器线性扫描速率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种提高信号接收分析仪器线性扫描速率的方法，通过CPU控制板向微波驱动板提供两组扫描控制信号，分别作为YIG滤波器的扫描控制信号和YIG振荡器的扫描控制信号，独立控制YIG滤波和YIG振荡器调谐的开始与结束，YIG滤波和YIG振荡器的调谐开始时刻不同但结束时刻相同，且调谐过程调谐速率一致。本发明提出了一种解决YIG器件调谐速率提升与引起本振环路失锁的方法，通过让YIG滤波器与YIG振荡器之间进行异步扫描、同步跟踪，可有效避免本振环路的失锁。

Description

一种提高信号接收分析仪器线性扫描速率的方法

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种提高信号接收分析仪器线性扫描速率的方法。

背景技术

目前信号分析类仪器普遍采用同步扫描跟踪技术，同步扫描跟踪是指滤波器与振荡器在进行连续调谐时，在同步扫描信号的作用下，以相同的调谐速率同时开始调谐并在同时结束调谐，两者之间始终保持一个恒定中频差，如图1所示。

因受YIG器件特性因素影响，实现快速连续调谐时，起始频段会产生一定的非线性调谐过程，且调谐速率越快非线性越明显，非线性持续时间越长。如图2所示，现有的方法是采用预扫描实现方案，将YIG器件的调谐过程分为两个阶段，预扫描调谐阶段和线性调谐阶段。预扫描阶段，整机不进行检波而处于计数等待状态；当滤波器与振荡器同时进入线性调谐区域时，即进入线性调谐阶段调谐的瞬间时刻，检波器开始检波并输出检波数据，此时刻后检波输出数据才为有效频谱信息。这样从整个过程来看，整机预扫描调谐阶段对整机来说，不贡献任何频谱信息，类似于从整机的调谐过程中切除。由于YIG调谐滤波器与YIG调谐振荡器的非线性调谐时间不一致，为了得到两者有效线性调谐，通常以牺牲振荡器的线性区域、选择非线性调谐持续时间较长的滤波器非线性调谐时间作为预扫描时间。

因YIG滤波器的特性因素比如大电感特性、磁滞特性远大于YIG振荡器，如果使两者的调谐速率同步提升，滤波器的非线性调谐特性变化明显大于振荡器，尤其是非线调谐持续时间。如果两者采用相同的预扫描时间，现有技术需要振荡器的起振频点更低，否则将因YIG振荡器无法起振而引起本振环路失锁，这对全程锁相的本振信号来说是非常有害的。因此，现有技术方案限制了调谐速率的进一步提升。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种提高信号接收分析仪器线性扫描速率的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种提高信号接收分析仪器线性扫描速率的方法，通过CPU控制板向微波驱动板提供两组扫描控制信号，分别作为YIG滤波器的扫描控制信号和YIG振荡器的扫描控制信号，独立控制YIG滤波和YIG振荡器调谐的开始与结束，YIG滤波和YIG振荡器的调谐开始时刻不同但结束时刻相同，且调谐过程调谐速率一致。

可选地，本发明的一种提高信号接收分析仪器线性扫描速率的方法具体实现步骤如下：

步骤一：根据扫描起始频率f₁、终止频率f₂、及扫描时间t，计算YIG滤波器和YIG振荡器的调谐速率，

并根据扫描速率V估算各自的非线性调谐时间t_a和t_b；

步骤二：计算各自的总调谐时间及调谐时间差，YIG滤波器总调谐时间为：

T_a＝t_a+t (1)

YIG振荡器总调谐时间为：

T_b＝t_b+t (2)

YIG滤波器与YIG振荡器的调谐时间差为：

ΔT＝T_a-T_b (3)

步骤三：启动CPU控制板频率计数器，使CPU控制板产生调谐时间为T_a和T_b的扫描控制信号，且要求T_b比T_a滞后时间为ΔT；

步骤四：计算YIG滤波器和YIG振荡器各自实际的起始调谐频点，并设置YIG滤波器和YIG振荡器各自的预扫描时间t_a和t_b，

YIG振荡器的调谐起始频点：f₀＝f₁-V*t_b；

YIG滤波器的调谐起始频点：f₀₀＝f₁₁-V*t_a；

步骤五：等待YIG滤波器扫描控制信号出现，当YIG滤波器扫描控制信号出现后，滤波器开始调谐，振荡器处于锁定的起始频点f₀；当滤波器调谐时间为ΔT时，振荡器的同步扫描控制信号出现，振荡器与滤波器同时开始调谐，YIG振荡器进入非线性扫描区域的过程中，YIG滤波器依然在非线性区域进行调谐，检波器处于等待状态；当振荡器调谐时间为t_a时，滤波器与振荡器同时进入线性调谐区域，整机开始检波，检波器输出的数据才作为f₁到f₂的频谱。

本发明的有益效果是：

(1)在原来同步扫描跟踪技术的基础之上提出的异步扫描、同步跟踪技术，在保持原硬件实现方案的基础上通过增加一根扫描控制信号，巧妙解决了扫速提升与本振环路失锁的矛盾，有效了提高的信号分析仪整机扫描速率。

(2)提出了一种解决YIG器件调谐速率提升与引起本振环路失锁的方法，通过让YIG滤波器与YIG振荡器之间进行异步扫描、同步跟踪，可有效避免了本振环路的失锁状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的同步扫描跟踪技术原理示意图；

图2为现有技术中采用预扫描实现方案的原理示意图；

图3为本发明一种提高信号接收分析仪器线性扫描速率的方法的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种提高信号接收分析仪器线性扫描速率的方法，如图3所示，通过整机(通常为CPU控制板)向微波部件对应的驱动板(通常称为微波驱动板)提供两组扫描控制信号，分别作为YIG滤波的扫描控制信号和YIG振荡器的扫描控制信号，独立控制YIG滤波和YIG振荡器调谐的开始与结束，两者调谐开始时刻不同但结束时刻相同，且调谐过程调谐速率一致。这样就可以独立控制各自非线性调谐区域的预扫描时间，在增大滤波器预扫描时间时，振荡器预扫描时间并不同步增大，有效的避免了振荡器起始振荡频点太低引起的本振失锁，巧妙的保证了本振环路锁定。

以下结合说明书附图对本发明作进一步详细说明。

本发明结合信号分析仪从起始频点连续调谐到终止频点的过程给予说明，如图2所示，设起始频点对应的本振频率分别为f₁、终止频点对应的本振频率为f₂，连续调谐的速率为v。如果采用同步扫描技术，YIG振荡器起始频点f₀为：

f₀＝f₁-L

L＝V*T₁

其中，L为YIG振荡器向低端推移频宽，T₁为非线性区域调谐的预扫描时间，由于滤波器比振荡器预扫描时间长，为了得到两者共同的线性区域调谐，通常选择滤波器的预扫描时间为共同的预扫描时间。设YIG振荡器的最低振荡频点为f_M，随着调谐速率提升L增大，如果起振频点f₀小于f_M则会引起本振环路失锁。

相同的调谐速率例如400MHz/ms时，YIG滤波器的非线性调谐时间为2毫秒，YIG振荡器非线性调谐时间不到300微秒。针对两者非线性调谐时间相差悬殊这种现象，本发明向YIG振荡器和YIG滤波器各自提供一个扫描控制信号，分别控制YIG滤波器与YIG振荡器调谐的起始终止，如图3所示。假设YIG滤波器的预扫描时间为t_a，而YIG振荡器的预扫描时间为t_b，当整机扫描速率V达到某一状态时，由于YIG滤波器的非线性调谐时间t_a远大于YIG振荡器的非线性调谐时间t_b，即t_a远大于t_b。由于采用各自独立的扫描控制，YIG振荡器的起始振荡频点为f₀＝f₁-V*t_b，而不是f₀″＝f₁-V*t_a，这样有效防止了起振频点向最低调谐频点推进，保证本振环路锁定。

本发明的一种提高信号接收分析仪器线性扫描速率的方法具体实现步骤如下：

步骤一：根据扫描起始频率f₁、终止频率f₂、及扫描时间t，计算YIG滤波器和YIG振荡器的调谐速率，

并根据调谐速率V估算各自的非线性调谐时间t_a和t_b。

针对不同的调谐速率，通过对调谐曲线的测试，得到一组预扫描时间与调谐速率的对应值，该实验数据如下表所示：

步骤二：计算各自的总调谐时间及调谐时间差，YIG滤波器总调谐时间为：

T_a＝t_a+t (1)

YIG振荡器总调谐时间为：

T_b＝t_b+t (2)

YIG滤波器与YIG振荡器的调谐时间差为：

ΔT＝T_a-T_b (3)

步骤三：启动CPU控制板频率计数器，使CPU控制板产生调谐时间为T_a和T_b的扫描控制信号，且要求T_b比T_a滞后时间为ΔT。

步骤四：计算YIG滤波器和YIG振荡器各自实际的起始调谐频点，并设置YIG滤波器和YIG振荡器各自的预扫描时间t_a和t_b，

YIG振荡器的调谐起始频点：f₀＝f₁-v*t_b

YIG滤波器的调谐起始频点：f_∞＝f₁₁-v*t_a

步骤五：等待YIG滤波器扫描控制信号出现，当YIG滤波器扫描控制信号出现后，滤波器开始调谐，振荡器处于锁定的起始频点f₀；当滤波器调谐时间为ΔT时，振荡器的同步扫描控制信号出现，振荡器与滤波器同时开始调谐，振荡器进入非线性扫描区域的过程中，滤波器依然在非线性区域进行调谐，检波器处于等待状态；当振荡器调谐时间为t_b时，滤波器与振荡器同时进入线性调谐区域，整机开始检波，检波器输出的数据才作为f₁到f₂的频谱。

从上述过程来看，本发明所提出的异步扫描、同步跟踪的核心是提出了双扫描控制，实现的关键点在于双扫描控制信号的提出及YIG滤波器和YIG振荡器同时刻进入线性调谐区域高精度控制。

从上述的实现过程来看，如果扫速提升，滤波器的非线性持续时间进一步增长，而振荡器的预扫描时间变化较小，这样在提升扫速的同时有效防止本振环路的失锁。

本发明是在原来同步扫描跟踪技术的基础之上提出的异步扫描、同步跟踪技术，在保持原硬件实现方案的基础上通过增加一根扫描控制信号，巧妙解决了扫速提升与本振环路失锁的矛盾，有效了提高的信号分析仪整机扫描速率。

本发明提出了一种解决YIG器件调谐速率提升与引起本振环路失锁的方法，通过让YIG滤波器与YIG振荡器之间进行异步扫描、同步跟踪，可有效避免了本振环路的失锁状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种提高信号接收分析仪器线性扫描速率的方法，其特征在于，通过CPU控制板向微波驱动板提供两组扫描控制信号，分别作为YIG滤波器的扫描控制信号和YIG振荡器的扫描控制信号，独立控制YIG滤波器和YIG振荡器调谐的开始与结束，YIG滤波器和YIG振荡器的调谐开始时刻不同但结束时刻相同，且调谐过程调谐速率一致；

具体实现步骤如下：

步骤一：根据扫描起始频率f₁、终止频率f₂、及扫描时间t，计算YIG滤波器和YIG振荡器的调谐速率，

并根据调谐速率V估算各自的非线性调谐时间t_a和t_b；

步骤二：计算各自的总调谐时间及调谐时间差，YIG滤波器总调谐时间为：T_a＝t_a+t (1)

YIG振荡器总调谐时间为：

T_b＝t_b+t (2)

YIG滤波器与YIG振荡器的调谐时间差为：

ΔT＝T_a-T_b (3)

步骤三：启动CPU控制板频率计数器，使CPU控制板产生调谐时间为T_a和T_b的扫描控制信号，且要求T_b比T_a滞后时间为ΔT；

步骤四：计算YIG滤波器和YIG振荡器各自实际的起始调谐频点，并设置YIG滤波器和YIG振荡器各自的非线性调谐时间t_a和t_b，

YIG振荡器的调谐起始频点：f₀＝f₁-v*t_b；

YIG滤波器的调谐起始频点：f_∞＝f₁₁-v*t_a；f₁₁＝f₁；

步骤五：等待YIG滤波器扫描控制信号出现，当YIG滤波器扫描控制信号出现后，滤波器开始调谐，振荡器处于锁定的调谐起始频点f₀；当滤波器调谐时间为ΔT时，振荡器的同步扫描控制信号出现，振荡器与滤波器同时开始调谐，YIG振荡器进入非线性扫描区域的过程中，YIG滤波器依然在非线性区域进行调谐，检波器处于等待状态；当振荡器调谐时间为t_b时，滤波器与振荡器同时进入线性调谐区域，整机开始检波，检波器输出的数据才作为f₁到f₂的频谱。

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