CN109981079A - 一种提高陷波频率准确度的yig带阻滤波器结构及调测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术领域，公开了一种提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器结构及调测方法。本方案包括YIG带阻滤波器模块(包括控制板、YIG带阻滤波器)和自动调测平台(包括PC机、矢量网络分析仪及线性电源)，所述线性电源用于给控制板供电，所述PC机具有自动调测软件，所述PC机自动下发调测命令和校正码表给控制板，所述控制板内含FLASH空间，所述FLASH空间内置CAN程序、校正码表和FPGA程序，每次加电启动时，CAN程序将校正码表传递给FPGA用于修正陷波频率；所述矢量网络分析仪连接PC机，PC机所带的自动调测软件根据测试曲线计算出YIG带阻滤波器模块的陷波频率值。采用本发明来实现该类YIG带阻滤波器模块的设计和调测，可极大提高调测效率和陷波频率准确度。

Description

一种提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器结构及调测方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是一种提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器结构及调测方法，可广泛应用到宽带射频领域中。

背景技术

在宽带射频领域，由于可调谐YIG带阻滤波器具有频率调谐范围宽、响应速度快、阻带带宽可极其窄(如0.5％的阻带带宽)等特点而得到广泛运用。该类型传统的模块设计方法是将YIG组件进行调试，通过紧固螺钉将其固定在模块内部盒体底板上，再通过控制电路解读系统下发的控制码完成所需频率的陷波，而在通常情况下，由于盒体的热平衡点与YIG组件不一致，且安装过程中有应力导致盒体形变而使得内部叠片磁路发生微小形变，需要调谐的磁场就会发生改变，从而导致陷波频率偏移，而该类滤波器Q值极高，带宽很窄，一旦出现频率漂移值超过阻带带宽1/2时，其陷波效果就不能满足使用需求，这往往就需要对YIG组件进行二次调试，这样的设计及调测思路，极大的影响调测效率，且往往指标都不能达到最优。其设计及调测流程示意如图1所示。

该类型YIG滤波器的陷波频率准确度具有易受温度和环境应用影响的缺陷，可调测性和生产性较差，不利于系统使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对YIG带阻滤波器的调试效率低下及性能不易达到最优的缺点，提供了一种提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器结构及调测方法。

本发明采用的技术方案如下：一种提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器结构，包括YIG带阻滤波器模块和自动调测平台，所述YIG带阻滤波器模块包括控制板、YIG带阻滤波器，所述自动调测平台包括PC机、矢量网络分析仪及线性电源，所述线性电源用于给控制板供电，所述PC机具有自动调测软件，所述PC机自动下发调测命令给控制板，所述控制板内含FLASH空间，所述FLASH空间内置CAN程序和FPGA程序，所述控制板用于YIG带阻滤波器的加电及控制，每次加电启动时，CAN程序将PC机计算的校正码表内容传递给FPGA，FPGA再根据控制命令自动修正陷波频率；所述矢量网络分析仪连接PC机，所述矢量网络分析仪输出射频信号给YIG带阻滤波器模块，YIG带阻滤波器模块再将射频信号输出给矢量网络分析仪，由自动测试软件读出矢量分析仪上测试曲线自动计算出YIG带阻滤波器模块的陷波频率值。

进一步的，所述PC机和控制板之间通过控制总线连接。

进一步的，校正码表的计算过程：(1)PC机中的自动测试软件通过控制总线将被测YIG带阻滤波器模块调谐于规定测量频率点，通过GPIB接口总线与矢量网络分析仪通信，在矢量网络分析仪上规定的扫频范围内，返回频率响应曲线的数值矩阵，找出插入损耗最小值α1,再读出频率响应曲线上比插入损耗最小值α1大35dB的上边界频率f1、下边界频率f2，则获得滤波器陷波中心控制频率为f0＝│f₁–f₂│/2；(2)计算陷波频率和中心控制频率的差值△f＝f₁-f₀，将差值Δf作为校码值，根据校码协议的位宽，对校码值进行限定大小，得出最终校码值，生成校码表。

进一步的，PC机通过控制总线下发校正码表前自动清零校码表，避免重复下发码表导致性能异常。

进一步的，所述校正码表格式为：字号分为D31～D16、D15～D12、D11～D8、D7～D4、D3～D0，所述字号分别对应F8～F5校正码、F3校正码、F2校正码、F1校正码、F0校正码。

本发明还公开了一种提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器调试方法：步骤1，完成YIG带阻滤波器模块内的带阻滤波器和控制板设计，并在控制板内预置FLASH空间；步骤2，对YIG模块加工，完成控制板及YIG带阻滤波器的单独调试，集成装配YIG带阻滤波器模块；步骤3，采用自动调测平台对YIG带阻滤波器模块进行自动调试、测量，并通过PC机内的自动测试软件计算出校码表并下发给控制板，完成校码；步骤4，将YIG带阻滤波器模块重新加电并复测指标；步骤5，判定指标是否达到，如果是则进行下一步工序；如果否则返回到集成YIG模块的过程，重复步骤2～5直到达到指标。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：采用本发明的技术方案，利用自动调测系统对YIG带阻滤波器组件集成在模块内陷波频率漂移的问题提供了有效的解决方案，可操作性强，极大提高了该类型模块的调测效率，具有极高的复用性，利用该测试系统及模块设计方法成功提升了该类型YIG带阻滤波器的可生产性，优化了模块指标。具体性能和效率提升如下：

(1)陷波频率准确度提高了100％(由原来的8MHz提高到3MHz以上)；

(2)单模块调测效率提升了4000％(由原来的8小时提高到12分钟)；

(3)单模块一次性合格率由30％提高到95％以上。

附图说明

图1是传统的YIG带阻模块调试流程示意图。

图2是本发明YIG带阻滤波器结构示意图。

图3是本发明YIG带阻滤波器调试流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图2所示，一种提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器结构，包括YIG带阻滤波器模块和自动调测平台，所述YIG模块包括控制板、YIG带阻滤波器(可以直接采用现有的YIG带阻滤波器)，所述自动测试平台包括PC机、矢量网络分析仪及线性电源，所述线性电源用于给控制板供电，实施例中还包括一些调试线缆和控制总线，所述矢量网络分析仪连接PC机，矢量网络分析仪和PC机之间的连接可以采用GPIB，连接方式为双向，所述PC机具有自动测试系统(采用现有的自动测试系统即可)，所述PC机下发控制命令给控制板(PC机和控制板之间可以通过控制总线连接)，所述控制板内含FLASH空间，该FLASH空间为校码所需，所述FLASH空间内置CAN程序和FPGA程序，所述控制板用于YIG带阻滤波器的加电及控制，每次加电启动时，CAN程序将PC机计算的校正码表内容传递给FPGA，FPGA再根据控制命令自动修正陷波频率，修正后保证YIG模块的陷波频率有极高的准确度；所述矢量网络分析仪连接PC机，所述矢量网络分析仪输出射频信号给YIG带阻滤波器模块，YIG带阻滤波器模块再将射频信号输出给矢量网络分析仪，由自动测试软件读出矢量分析仪上曲线计算出YIG带阻滤波器模块的陷波频率值。

校正码表的计算过程：(1)PC机中的自动测试软件通过控制总线(CAN总线)将被测YIG带阻滤波器调谐于规定测量频率点，通过GPIB接口总线与矢量网络分析仪通信，在矢量网络分析仪上规定的扫频范围内，返回频率响应曲线的数值(频率/插损)矩阵，找出插入损耗最小值α1(dB),再读出频率响应曲线上比插入损耗最小值α1大35dB的上边界频率f1、下边界频率f2，则获得滤波器陷波中心控制频率为f0＝│f₁–f₂│/2；(2)计算陷波频率和中心控制频率的差值△f＝f₁-f₀，将差值Δf作为校码值，根据校码协议的位宽，对校码值进行限定大小，得出最终校码值，生成校码表。

PC机通过控制总线下发校码表时，可以设置清零校码表。其次，还可以设置不同环境有不同校码表功能。

如图3所示，YIG带阻滤波器模块调试方法，步骤1，完成YIG带阻滤波器模块内的带阻滤波器和控制板设计，并在控制板内预置FLASH空间；步骤2，对YIG模块加工，完成控制板及YIG带阻滤波器的单独调试，集成装配YIG带阻滤波器模块；步骤3，采用自动调测平台对YIG带阻滤波器模块进行自动调试、测量，并通过PC机内的自动测试软件计算出校码表并下发给控制板，完成校码；步骤4，将YIG带阻滤波器模块重新加电并复测指标；步骤5，判定指标是否达到，如果是则进行下一步工序(如环境实验等)；如果否则返回到集成YIG模块的过程，重复步骤2～5直到达到指标，再进行下一步工序(如环境实验等)。与传统的调试方法比，由于加入了阈值的FLASH空间，在一次调试未达到指标的情况下，通常不需要再去对YIG组件进行调试，只需要重复模块集成，以及自动调试测量、下发校正码表，进行模块复测，使调试到指标达标。

如表1所示为一个设计的校正码表。字号分为D31～D16、D15～D12、D11～D8、D7～D4、D3～D0，所述字号分别对应F7～F4校正码、F3校正码、F2校正码、F1校正码、F0校正码，其中F0～F7分别代表不同陷波频率值。

表1频率偏移调节码表

字号	D31～D6	D15～D12	D11～D8	D7～D4	D3～D0
						0～1	F7～F4校正码	F3校正码	F2校正码	F1校正码	F0校正码

本实施实例的滤波器结构和调试方法，是针对YIG带阻滤波器受环境因素及结构应力导致频率漂移的设计及自动补偿方法，运用该方法进行设计YIG带阻滤波器模块，可以提升该类产品的可调测性及生产性，同时实现了超高频率准确度、小型化、快速调谐、可调谐频率范围宽、高可靠性等特点，能用以满足现代宽带射频系统对设备陷波频率准确度极高的性能需求。为了提高设备的通用性和扩展性，基于该实施例内容，根据系统实际使用需求及模块的指标进行的适当调整都在本发明的保护范围之内。

其中一个实施例：利用本发明的设计方法成功设计出的一个YIG带阻滤波器模块，在控制板上预置自带Flash的Can单片机MC9S12XEQ512MAA,未校码前测试得到的陷波频率见表2。

表2校码前的陷波频率值

控制频率(MHz)	9000	9200	9400	9600	9800
						实测频率(MHz)	9007	9206	9407	9606	9807

通过自动测试软件得到陷波偏移值见表3。

表3频率偏移调节码表

字号	D31～D6	D15～D12	D11～D8	D7～D4	D3～D0
						0～1	0111	0110	0111	0110	0111

将表3通过自动调测软件自动下发到控制板的Flash中，再次加电重启，测试得到的陷波频率见表4。

表4校码后的陷波频率值

控制频率(MHz)	9000	9200	9400	9600	9800
						实测频率(MHz)	9001	9202	9399	9601	9801

从表4可知，在整个宽频带范围内该模块的陷波频率误差小于2MHz，该设计方法可广泛应用于宽带射频收发系统中该类型模块的设计及调测。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器结构，其特征在于：包括YIG带阻滤波器模块和自动调测平台，所述YIG带阻滤波器模块包括控制板、YIG带阻滤波器，所述自动调测平台包括PC机、矢量网络分析仪及线性电源，所述线性电源用于给控制板供电，所述PC机具有自动调测软件，所述PC机自动下发调测命令给控制板并自动计算出校正码表下发给控制板，所述控制板内含FLASH空间，所述FLASH空间内置CAN程序、校正码表和FPGA程序，所述控制板用于YIG带阻滤波器的加电及控制，每次加电启动时，CAN程序将校正码表内容传递给FPGA，FPGA再根据外部控制命令自动修正陷波频率；所述矢量网络分析仪连接PC机，所述矢量网络分析仪输出射频信号给YIG带阻滤波器模块，YIG带阻滤波器模块再将射频信号输出给矢量网络分析仪，由自动调测软件读出矢量分析仪上的测试曲线，计算出YIG带阻滤波器模块的陷波频率值。

2.如权利要求1所述的提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器结构，其特征在于：所述PC机和控制板之间通过控制总线连接。

3.如权利要求2所述的提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器结构，其特征在于：校正码表的计算过程：(1)PC机中的自动测试软件通过控制总线将被测YIG带阻滤波器调谐于规定测量频率点，通过GPIB接口总线与矢量网络分析仪通信，在矢量网络分析仪上规定的扫频范围内，返回频率响应曲线的数值矩阵，找出插入损耗最小值α1,再读出频率响应曲线上比插入损耗最小值α1大35dB的上边界频率f1、下边界频率f2，则获得滤波器陷波中心控制频率为f0＝│f₁–f₂│/2；(2)计算陷波频率和中心控制频率的差值△f＝f₁-f₀，将差值Δf作为校码值，根据校码协议的位宽，对校码值进行限定大小，得出最终校码值，生成校码表。

4.如权利要求3所述的提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器结构，其特征在于：PC机通过控制总线下发校正码表前自动清零校码表。

5.如权利要求3所述的提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器结构，其特征在于：所述校正码表格式为：字号分为D31～D16、D15～D12、D11～D8、D7～D4、D3～D0，所述字号分别对应F7～F5校正码、F3校正码、F2校正码、F1校正码、F0校正码，其中F0～F7分别代表不同陷波频率值。

6.一种提高陷波频率准确度的YIG带阻滤波器调试方法：其特征在于，包括以下过程：步骤1，完成YIG带阻滤波器模块内的带阻滤波器和控制板设计，并在控制板内预置FLASH空间；步骤2，对YIG模块加工，完成控制板及YIG带阻滤波器的单独调试，集成装配YIG带阻滤波器模块；步骤3，采用自动调测平台对YIG带阻滤波器模块进行自动调试、测量，并通过PC机内的自动测试软件计算出校码表并下发给控制板，完成校码；步骤4，将YIG带阻滤波器模块重新加电并复测指标；步骤5，判定指标是否达到，如果是则进行下一步工序；如果否则返回到YIG带阻滤波器单独调试过程，重复步骤2～5直到达到指标。