CN107462854A - 一种自动获取yig调谐滤波器补偿数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动获取YIG调谐滤波器补偿数据的方法，具体涉及信号分析仪动态非线性补偿数据获取技术领域。自动获取YIG调谐滤波器补偿数据的方法，用于信号分析仪的生产调试及校准，实现YIG调谐滤波器高速高精度线性调谐。生产调试或校准过程中，内置于信号分析仪射频通路前端的梳状波发生器相当于信号源提供检验输入信号。在线性电压或线性电流(主调谐驱动)下进行YIG滤波器调谐，不同调谐频点滞后偏移量不同，这样功率完全相同的不同梳状波信号，经过YIG滤波器后测试功率并不相同。通过调用补偿数据给不同调谐频点提供合适补偿驱动，使动态调谐过程中YIG滤波器瞬态位置与静态调谐时保持一致，可保证信号功率测试不受YIG滤波器调谐过程影响。

Description

一种自动获取YIG调谐滤波器补偿数据的方法

技术领域

本发明涉及信号分析仪的动态非线性补偿数据获取技术领域，具体涉及一种自动获取YIG调谐滤波器补偿数据的方法。

背景技术

信号分析仪快速调谐主要受限于核心部件YIG滤波器特性。在静态下，YIG滤波器的调谐频率与驱动电流呈线性对应关系。但在动态下，实现YIG滤波器线性快速调谐的驱动电流并非线性。在目前不能给出YIG滤波器快速调谐函数模型的情况下，较为经典驱动设计采用双驱动方案，即驱动调谐电流由两路共同产生。一路驱动根据静态调谐特性，产生高精度高准确度且线性变化的主驱动调谐；另一路驱动根据动态调谐特性，将获取的补偿数据通过D/A转换，产生补偿驱动调谐，两路调谐电压求和、压流转换，得到对应的调谐驱动电流。实现方案如图1所示。

上述方法中，如何获取不同动态调谐特性的补偿数据，是实现YIG滤波器快速线性调谐的关键。因受YIG器件磁特性影响，不同调谐频点、不同调谐速率所对应补偿值并不相同，且变化规律呈非线性。补偿数据只能在连续扫描的动态条件下获取，如何在动态下获取补偿数据是实现YIG滤波器快速线性调谐的核心。

信号分析仪将YIG滤波器调谐范围划分为K(K为1、2、3、4、5)个波段，在某一波段的调谐范围内，以起始调谐频点为第一个补偿点开始，选取一定数目M(通常取8，经验值)补偿频点，补偿频点的选取不能等间距，必须越靠近起始频点越密越靠近终止越疏。每个补偿频点根据调谐速率不同产生一个二维数组，如图2所示。在YIG滤波器跟踪补偿数据获取调试过程中，输入补偿点检验信号并调节对应的二维数据，来获取实际跟踪补偿值。

获取过程硬件连接关系如图3，外部信号源输入补偿频点检验信号，依据信号分析仪实现原理，检验信号与扫描本振混频变为固定中频，固定中频通过功分器分成两路，一路进入整机后端，另一路输入外部检测频谱分析仪。通过边观察频谱分析仪信号位置边调节补偿数据，使信号轮廓中心正好处于对应固定中频频率上时，对应调试数据即为该补偿点对应频点的补偿数据。

选择下一补偿频点并重新置检验输入信号，重复上述数据的调节过程。这样依次获取某扫描速率下所有补偿点(设f₁、f₂、f₃……f₈)的补偿数据，每相邻补偿点之间进行内插，获取所有补偿频点的补偿数据。当调谐速率发生改变，所有频点的补偿数据亦随之变化，为了获取任意调谐速率补偿数据，在最小调谐速率与最大调谐速率之间，插入几个固定调试速率，通过获取不同固定调谐速率的补偿数据，即可获取全扫描速率所有补偿点补偿数据，相邻固定调谐速率之间同样采用拉斜线的方法。这样在连续快速调谐状态下，通过调用某扫描速率下对应的一组补偿数据，即可实现YIG滤波器的线性快速调谐。

目前信号分析仪生产过程中，需要手动获取YIG滤波器动态调谐补偿数据，不仅存在因调试周期长造成的生产效率低问题，且手动获取YIG滤波器动态调谐补偿数据，每台调试必须配备一台扫频信号源和一台频谱分析仪，造成生产成本较高问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的信号分析仪中需要手动获取YIG滤波器动态动态补偿数据，造成生产效率低，生产成本高的不足，提出了一种利用射频通路前端内置梳状波发生器提供检验信号，通过测试检验信号功率的方法，自动获取YIG滤波器快速调谐补偿数据的方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种自动获取YIG滤波器动态调谐补偿数据的方法，其特征在于，用于信号分析仪生产过程的整机调试及校准，内置于信号分析仪的梳状波发生器相当于信号源，提供输入检验信号，在线性电压或线性电流推动下进行调谐，因调谐受磁滞特性影响，滤波器移动过程存在一定滞后效应，这样即使功率完全相同的不同梳状波信号，经过YIG滤波器后测试功率并不相同；

由于动态调谐YIG滤波器的瞬态位置相对于静态调谐时发生滞后偏移，在主路驱动调谐过程中，调用不同频点补偿数据，通过D/A转换提供合适的补偿驱动，来调节YIG滤波器动态调谐过程的瞬态位置，使动态调谐过程中的YIG滤波器的瞬态位置与静态调谐过程中的YIG滤波器的瞬态位置保持一致；

为了获取合理的补偿数据，相同调谐状态下，保持主路驱动调谐不变，通过多次设置补偿参数并测试不同参数下梳状波功率的方法，获取每个调试补偿点实际梳状波测试功率与补偿参数之间的一组对应关系，对每个补偿点的一组关系参数进行分析处理，即可获取所有补偿点的合理补偿数据；

改变调谐状态，即多次设置补偿参数并测试不同参数下梳状波功率，获取新调谐状态下所有补偿频点合理补偿数据。

信号分析仪中，YIG滤波器调谐范围依据本振划分为5段调谐范围，每段调谐范围称为一个线性调谐波段，YIG滤波器的全波段调谐范围为5段线性调谐波段的组合；

5段线性调谐波段的调谐实现过程完全相同，其中的任何一段线性调谐波段的调谐实现过程为：设选取波段的起始频点到终止频点有M个补偿点，分别记为f₁、f₂、f₃……f_M，最大调谐速率记为v_MAX，具体实现步骤包括：

步骤一：选择该波段的最大调谐速率v_MAX，设置一个补偿值data₁给所有M个补偿点，并在完成一次扫描过程中，分别记录M个补偿点f₁、f₂、f₃……f_M检测到的梳状波信号功率，分别记为A₁₁、A₂₁、A₃₁……A_M1；

步骤二：如果步骤一检测到梳状波信号，当前补偿值data₁减10变为data₂，再次记录所有不同补偿点f₁、f₂、f₃……f_M的梳状波信号功率，记为A₁₂、A₂₂、A₃₂……A_M2；

步骤三：依次类推逐渐调节补偿值参数，直到检测到的梳状波功率达到最小值为data_N，记录所有不同补偿点f₁、f₂、f₃……f_M的梳状波信号功率，记为A_1N、A_2N、A_3N……A_MN；

步骤四：在上述data₁到data_N的调节变化过程中，保证每个调试频点功率存在由小逐渐增大，又由大逐渐减小的变化趋势，如果不存在，步进量由减10改为加10，重复步骤二、三过程；

步骤五：以data₁、data₂……data_N为横坐标，以A₁₁、A₂₁、A₃₁……A_M1为纵坐标，绘制出第一个补偿点f₁在动态下的滤波器的形状；

步骤六：选最大幅值下降10dB的中心点作为该调试点补偿数据，假设a、b点为下降10dB对应调谐点，调谐参数为data_a、data_b，则f₁点的补偿数据为：

步骤七：再次以data₁、data₂、……data_N为横坐标，以A₁₂、A₂₂、A₃₂……A_M2为纵坐标，找出第二个补偿点f₂在动态下滤波器的形状，采用步骤六同样的方法求解出第二个补偿点的补偿数据；

步骤八：依次类推，根据上述步骤一到步骤七的方法，求解出每个固定扫描速率对应f₁、f₂、f₃……f_M所有点的补偿数据。

优选地，所述调谐速率包含无数个，选取最大调谐速率作为一固定调谐速率参考，在最大调谐速率范围内，并按一定关系选取其它几个固定调谐速率，并获取固定调谐速率对应的补偿数据。

优选地，所述调谐速率按最大调谐速率V_MAX/W，W取值1、2、4、8关系选取。

优选地，所述梳状波发生器产生的多次谐波能覆盖YIG滤波器调谐范围，且最小输入功率必须大于-50dBm。

本发明具有如下有益效果：该方法通过检测梳状波信号功率，自动获取YIG滤波器动态非线性补偿数据。梳状波发生器嵌入整机内部，不再需要外接外部信号源，调试机自动检测梳状波功率替代人工观察外部频谱分析；

整个调试过程只需一键操作，因此一人可同时负责多台仪器同时调试，大大节约了调试的人力、物力成本。完成50GHz仪器的跟踪调试只需要30分钟，调试效率显著提升，大大缩短了仪器生产周期。

方便客户对仪器功能正常性进行基本的判断，用户只需将射频输入信号切换为内部梳状波，通过观察梳状波信号来判断仪器是否功能正常。

附图说明

图1为采用双驱动获得对应调谐驱动电流的结构示意图；

图2为补偿点构成二维补偿数组示意图；

图3为补偿数据获取实现过程示意图；

图4为自动获取YIG调谐滤波器补偿数据的方法对应的信号分析仪结构示意图；

图5为单频点自动获取实现过程示意图；

图6为所有补偿点自动获取实现过程示意图；

图7为整机自动获取实现过程示意图。

其中，1为梳状波发生器，2为单刀双掷开关，3为YIG滤波器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图4-图7所示，一种自动获取YIG滤波器动态调谐补偿数据的方法，用于信号分析仪生产过程的调试及校准，内置于信号分析仪的梳状波发生器1相当于信号源，提供输入检验信号。为获取补偿数据提供检验信号，梳状波发生器输出的梳状波信号通过单刀双掷开关2进入YIG滤波器3。在线性电压或线性电流推动下进行调谐过程中，因调谐过程受磁滞特性影响，滤波器移动过程存在一定滞后效应，这样即使功率完全相同的不同梳状波信号，经过YIG滤波器后测试功率并不相同，

由于动态调谐YIG滤波器的瞬态位置相对于静态调谐时发生滞后偏移，在主路驱动调谐过程中，调用不同频点补偿数据，通过D/A转换提供合适的补偿驱动，来调节YIG滤波器动态调谐过程的瞬态位置，使动态调谐过程中的YIG滤波器的瞬态位置与静态调谐过程中的YIG滤波器的瞬态位置保持一致；

为了获取合理的补偿数据，相同调谐状态下，保持主路驱动调谐不变，通过多次设置补偿参数并测试不同参数下梳状波功率的方法，获取每个调试补偿点实际梳状波测试功率与补偿参数之间的一组对应关系，对每个补偿点的一组关系参数进行分析处理，即可获取所有补偿点的合理补偿数据；

改变调谐状态(指改变调谐速率)，采用上述同样的方法，即多次设置补偿参数并测试不同参数下梳状波功率，获取新调谐状态下所有补偿频点合理补偿数据。不同的调谐速率对应不同的补偿数据，因调谐速率不可能取尽，取最大调谐速率作为一固定调谐速率参考，在最大调谐速率范围内，并按一定关系选取其它几个固定调谐速率，并获取固定调谐速率对应的补偿数据。这样在最大调谐速率范围内，可获取固定调谐速率与调谐频率的二维数组。相邻固定调谐速率之间，相邻调谐频点之间，通过拉斜线获取任意调谐速率、任意调谐频点的补偿数据。

信号分析仪中，YIG滤波器调谐范围依据本振划分为5段调谐范围，每段调谐范围称为一个线性调谐波段，YIG滤波器的全波段调谐范围为5段线性调谐波段的组合；

5段线性调谐波段的调谐实现过程完全相同，其中的任何一段线性调谐波段的调谐实现过程为：设选取波段的起始频点到终止频点有M个补偿点，分别记为f₁、f₂、f₃……f_M，最大调谐速率记为v_MAX，具体实现步骤包括：

步骤一：选择该波段的最大调谐速率v_MAX，设置一个补偿值data₁给所有M个补偿点，并在完成一次扫描过程中，分别记录M个补偿点f₁、f₂、f₃……f_M检测到的梳状波信号功率，分别记为A₁₁、A₂₁、A₃₁……A_M1；

步骤二：如果步骤一检测到梳状波信号，当前补偿值data₁减10变为data₂，再次记录所有不同补偿点f₁、f₂、f₃……f_M的梳状波信号功率，记为A₁₂、A₂₂、A₃₂……A_M2；

步骤三：依次类推逐渐调节补偿值参数，直到检测到的梳状波功率达到最小值为data_N，记录所有不同补偿点f₁、f₂、f₃……f_M的梳状波信号功率，记为A_1N、A_2N、A_3N……A_MN；

步骤四：在上述data₁到data_N的调节变化过程中，保证每个调试频点功率存在由小逐渐增大，又由大逐渐减小的变化趋势，如果不存在，步进量由减10改为加10，重复步骤二、三过程；

步骤五：以data₁、data₂……data_N为横坐标，以A₁₁、A₂₁、A₃₁……A_M1为纵坐标，绘制出第一个补偿点f₁在动态下的滤波器的形状；

步骤六：选最大幅值下降10dB的中心点作为该调试点补偿数据，假设a、b点为下降10dB对应调谐点，调谐参数为data_a、data_b，则f₁点的补偿数据为：

步骤七：再次以data₁、data₂、……data_N为横坐标，以A₁₂、A₂₂、A₃₂……A_M2为纵坐标，找出第二个补偿点f₂在动态下滤波器的形状，采用步骤六同样的方法求解出第二个补偿点的补偿数据；

步骤八：依次类推，根据上述步骤一到步骤七的方法，求解出每个固定扫描速率对应f₁、f₂、f₃……f_M所有点的补偿数据。

所述调谐速率包含无数个，选取最大调谐速率作为一固定调谐速率参考，在最大调谐速率范围内，并按一定关系选取其它几个固定调谐速率，并获取固定调谐速率对应的补偿数据，调谐速率按最大调谐速率V_MAX/W，W取值1、2、4、8关系选取。

梳状波发生器产生的多次谐波能覆盖YIG滤波器调谐范围，且最小输入功率必须大于-50dBm。

为了更快更合理获取补偿数据，从上述过程来看，调试数据data₁、data₂、……data_N之间的步进量越大，获取效率越高。但步进量大无疑会影响跟踪补偿值获取精度。因此，为兼顾测量效率及补偿数据准确性，首先根据YIG滤波器的特性，每个波段所有补偿频点的补偿值都给出一定范围，缩小跟踪补偿值得取值范围；其次在检测到补偿点梳状波信号功率后，缩小调试值步进量，使其在更小的范围内找出对应补偿点合理的补偿值。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种自动获取YIG滤波器动态调谐补偿数据的方法，其特征在于，用于信号分析仪生产的整机调试及校准过程，内置于信号分析仪的梳状波发生器相当于信号源，提供输入检验信号，在线性电压或线性电流推动下进行YIG滤波器调谐，因调谐受磁滞特性影响，滤波器移动过程存在一定滞后效应，这样即使功率完全相同的不同梳状波信号，经过YIG滤波器后测试功率并不相同；

由于动态调谐YIG滤波器的瞬态位置相对于静态调谐时发生滞后偏移，在主驱动调谐过程中，调用不同频点补偿数据，通过D/A转换提供合适的补偿驱动，来调节YIG滤波器动态调谐过程的瞬态位置，使动态调谐过程中的YIG滤波器的瞬态位置与静态调谐过程中的YIG滤波器的瞬态位置保持一致；

为了获取合理的补偿数据，相同调谐状态下，保持主路驱动调谐不变，通过多次设置补偿参数并测试不同参数下梳状波功率的方法，获取每个调试补偿点实际的梳状波测试功率与补偿参数之间的一组对应关系，对每个补偿点的一组关系参数进行分析处理，即获取所有补偿点的合理补偿数据；

改变调谐状态，即多次设置补偿参数并测试不同参数下梳状波功率，获取新调谐状态下所有补偿频点合理的补偿数据；

信号分析仪中，YIG滤波器调谐范围依据本振划分为5段调谐范围，每段调谐范围称为一个线性调谐波段，YIG滤波器的全波段调谐范围为5段线性调谐波段的组合；

5段线性调谐波段的调谐实现过程完全相同，其中的任何一段线性调谐波段的调谐实现过程为：设选取波段的起始频点到终止频点有M个补偿点，分别记为f₁、f₂、f₃……f_M，最大调谐速率记为v_MAX，具体实现步骤包括：

步骤一：选择该波段的最大调谐速率v_MAX，设置一个补偿值data₁给所有M个补偿点，并在完成一次扫描过程中，分别记录M个补偿点f₁、f₂、f₃……f_M检测到的梳状波信号功率，分别记为A₁₁、A₂₁、A₃₁……A_M1；

步骤二：如果步骤一检测到梳状波信号，当前补偿值data₁减10变为data₂，再次记录所有不同补偿点f₁、f₂、f₃……f_M的梳状波信号功率，记为A₁₂、A₂₂、A₃₂……A_M2；

步骤三：依次类推逐渐调节补偿值参数，直到检测到的梳状波功率达到最小值为data_N，记录所有不同补偿点f₁、f₂、f₃……f_M的梳状波信号功率，记为A_1N、A_2N、A_3N……A_MN；

步骤四：在上述data₁到data_N的调节变化过程中，保证每个调试频点功率存在由小逐渐增大，又由大逐渐减小的变化趋势，如果不存在，步进量由减10改为加10，重复步骤二、三过程；

步骤五：以data₁、data₂……data_N为横坐标，以A₁₁、A₂₁、A₃₁……A_M1为纵坐标，绘制出第一个补偿点f₁在动态下的滤波器的形状；

步骤六：选最大幅值下降10dB的中心点作为该调试点补偿数据，假设a、b点为下降10dB对应调谐点，调谐参数为data_a、data_b，则f₁点的补偿数据为：

<mrow> <msub> <mi>data</mi> <mrow> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>data</mi> <mi>a</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>data</mi> <mi>b</mi> </msub> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤七：再次以data₁、data₂、……data_N为横坐标，以A₁₂、A₂₂、A₃₂……A_M2为纵坐标，找出第二个补偿点f₂在动态下滤波器的形状，采用步骤六同样的方法求解出第二个补偿点的补偿数据；

步骤八：依次类推，根据上述步骤一到步骤七的方法，求解出每个固定扫描速率对应f₁、f₂、f₃……f_M所有点的补偿数据。

2.如权利要求1所述的一种自动获取YIG调谐滤波器补偿数据的方法，其特征在于，所述调谐速率包含无数个，选取最大调谐速率作为一固定调谐速率参考，在最大调谐速率范围内，并按一定关系选取其它几个固定调谐速率，并获取固定调谐速率对应的补偿数据。

3.如权利要求2所述的一种自动获取YIG调谐滤波器补偿数据的方法，其特征在于，所述调谐速率按最大调谐速率V_MAX/W，W取值1、2、4、8关系选取。

4.如权利要求1所述的一种自动获取YIG调谐滤波器补偿数据的方法，其特征在于，所述梳状波发生器产生的多次谐波能覆盖YIG滤波器调谐范围，且最小输入功率必须大于-50dBm。