CN115173009A - 一种旋磁滤波器组件温度补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋磁滤波器组件温度补偿方法，属于旋磁滤波器领域，在所述旋磁滤波器的磁场线圈位置、所述激励电路的电压电流转换位置以及所述组件腔体位置三个位置设置热敏采集点，进行热敏采集，优选在所述旋磁滤波器的磁场位置的热敏采集点和激励电路的电压电流转换位置热敏采集点，均采用电阻网络的模拟补偿；在所述组件腔体位置的热敏采集点采用数字补偿方式，通过对旋磁滤波器的软磁磁路的温度模拟补偿及激励电路的电压电流转换的激励电流模拟补偿、旋磁滤波器组件的整体数字补偿，实现旋磁滤波器组件的温度补偿，提高旋磁滤波器组件的频率温度漂移指标。

Description

一种旋磁滤波器组件温度补偿方法
技术领域
本发明涉及旋磁滤波器领域，尤其涉及一种旋磁滤波器组件温度补偿方法。
背景技术
旋磁滤波器组件应用在选频或陷频功能时，当被处理信号的工作频率信息带宽与旋磁滤波器组件的选通或抑制带宽接近时，需要其在全工作环境温度下具有高的频率准确性，才能保证选频或陷频的带内、带外的抑制效果。
旋磁滤波器组件的温度敏感单元较多，主要由旋磁谐振子、软磁磁路、集成电路、放大及取样电阻等因素带来，每种因素均呈现不同的温度变化状态，为了整体解决旋磁滤波器组件的温度漂移，目前旋磁滤波器组件采用的单点热敏采集的数字补偿方式，通过采集激励电路中的温度变化与旋磁滤波器组件的频率变化关系，进行数字拟合处理，对激励的数字电压信号进行补偿，实现旋磁滤波器组件的温度补偿。
目前这种单点热敏采集的数字补偿方式，在旋磁滤波器组件温度漂移过大或工作频段过宽的情况下，很难保证产品的各个工作频点的频率准确性。
具体而言，首先，数字补偿采用的是跳变式补偿，其按1℃进行补偿更新，当温度变化过于剧烈同时温度漂移过大时，会出现频率跳变，跳变的频率甚至可以达到5MHz，当旋磁滤波器组件的选通或抑制带宽为30MHz，用户的工作频率信息带宽为25MHz，其一次跳变就达到了选通或抑制带宽的1/6，实际使用的选通或抑制带宽就会变为20MHz，不能满足信息带宽为25MHz的选通或抑制需求；
其次，采用单点的热敏采集只能跟踪激励电路状态的变化情况，当环境温度骤变或由于频率变化而引起旋磁滤波器组件的功耗骤变时，产品温度状态不能马上平衡，会导致不能及时的补偿磁滤波器组件当前状态，引起短时间产品频率温度漂移变差。
中国专利申请CN2013103432375，公开了通过两个温度点来实际调试滤波器，但是，该专利申请是机械传动类滤波器，与旋磁滤波器有本质区别，属于不同的滤波器类型，从原理到特性均不一样，其不能解决本发明的技术问题；本领域技术人员知晓的，从产品角度讲，不同类型的产品，其特性不一样，需要补偿的状态不一样，两种滤波器是两种体系，机械传动类滤波器的温度点，不能给本发明的旋磁滤波器的温度补充提供任何技术启示。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种旋磁滤波器组件温度补偿方法，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种旋磁滤波器组件温度补偿方法，所述旋磁滤波器组件包括旋磁滤波器、激励器，在所述旋磁滤波器的磁场线圈位置、所述激励电路的电压电流转换位置以及所述组件激励器腔体位置三个位置设置热敏采集点，进行热敏采集，并对所述三个位置点进行温度补偿。
本申请的发明人首先在不断地实践过程中及相应的理论分析下，找到了三个对旋磁滤波器组件频率温度漂移指标的温度敏感位置,然后创造性地将热敏采集设置在这三个位置处，通过不同的补偿方式，实现有效温度补偿。
作为优选的技术方案：在所述旋磁滤波器的磁场位置的磁场线圈热敏采集点，以模拟温度传感器为热敏采集元件，通过模拟电压补偿对组件磁场温度漂移补偿；在激励电路的电压电流转换位置热敏采集点，以热敏电阻为热敏采集元件，通过模拟电压补偿对组件激励电流温度漂移补偿；在所述组件腔体位置的热敏采集点，以数字温度传感器为热敏采集元件，采用数字拟合补偿对组件频率温度漂移补偿。针对不同的采集点采用不同的补偿方法，能够实现更精确的温度补偿。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明对旋磁滤波器的磁场线圈位置、激励电路的电压电流转换位置及组件腔体位置三个位置点，进行热敏采集 ,将采集的热敏数据通过模拟及数字方式处理实现旋磁滤波器组件温度补偿，此方法可以提高旋磁滤波器的频率稳定度；对磁滤波器组件进行精确的温度补偿，满足用户用户处理宽信息带宽信号时，选频或陷频的高抑制需求。
附图说明
图1为本发明实施例的旋磁滤波器的磁场线圈热敏采集点示意图；
图2为本发明旋磁滤波器的磁场模拟温度补偿原理框图；
图3为本发明实施例的激励电路热敏采集点示意图；
图4为激励电路模拟温度补偿原理框图；
图5为本发明实施例的组件腔体内壁热敏采集点示意图；
图6为旋磁滤波器组件数字温度补偿原理框图；
图7为本发明实施例的整体结构示意图；
图8为本发明实施例2温度补偿测试结果图。
图中：11、上磁路；12、下磁路；13、介质腔；14、线圈；15、射频连接器；16、旋磁滤波器；a、磁场线圈热敏采集点；21、激励器盖板；22、激励器腔体；23、激励器PCB；24、低频连接器；25、采样电阻；26、三极管；27、激励器；b、激励电路热敏采集点；c、腔体内壁热敏采集点。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例：
一种旋磁滤波器组件温度补偿方法，所述旋磁滤波器组件包括旋磁滤波器、激励电路和组件腔体，在所述旋磁滤波器的磁场线圈位置、所述激励电路的电压电流转换位置以及所述组件腔体位置三个位置设置热敏采集点，进行热敏采集；
具体而言，其中，
旋磁滤波器的磁场线圈位置的磁场线圈热敏采集点a的位置如图1所示，图1中，典型的旋磁滤波器包括上磁路11、下磁路12、介质腔13、线圈14和射频连接器15，所述磁场线圈热敏采集点a装配在上磁路11的线包上，靠近介质腔13边缘的位置；
旋磁滤波器是电流激励器件，当旋磁滤波器设计参数确定后，其不同的激励电流会改变电磁场激发不同工作频率的频率响应，激励电流与工作频率呈线性关系。当旋磁滤波器的调谐灵敏度设计为40MHz/mA时，其工作频率为4000MHz的激励电流为100mA(4000/40)，工作频率为36000MHz的激励电流为900mA(36000/40)，通过在4000MHz与36000MHz的两个工作频率对应的电流比为1/9，这样加载在磁场线圈上的功耗比1/81(P∝I2)，这种差距导致在旋磁滤波器频率变化时，磁场线圈热损耗会急剧变化，磁场线圈位置的温度也随之变化，所以将热敏采集点放置在磁场线圈，可以有效的表征磁场的温度变化，如图1所示；
热敏元件采用模拟温度传感器，根据随温度变化的模拟温度传感器输出电压变化与旋磁滤波器的工作频率响应变化，建立旋磁滤波器的磁场模拟温度补偿电路，其补偿原理框图如图2所示，实现旋磁滤波器的磁场温度补偿；
旋磁滤波器的磁场模拟温度补偿电路通过模拟温度传感器输出随温度变化的电压信号，电压信号经过补偿电阻网络及放大器，得到“磁场”模拟温度补偿电压，将该电压与电路主激励电压进行加法处理，实现旋磁滤波器的磁场模拟温度补偿；
所述激励电路的电压电流转换位置的激励电路热敏采集点b的位置如图3所示，图3中，典型的激励电路包括激励器上腔体21、激励器下腔体22、激励器PCB23、低频连接器24、采用电阻25和三极管26；所述激励电路热敏采集点b位于激励器PCB的电压电流转换功能位置。
激励电路中应用的电子元器件均存在温度漂移现象，采用高温度温度性的电压基准、运算放大器、放大电阻、取样电阻后，激励电路的输出激励电流整体呈现正或负温度系数，这种电流温度漂移会使旋磁滤波器的工作频率响应随之变化。当旋磁滤波器的调谐灵敏度设计为40MHz/mA时，电流1mA的温漂将影响旋磁滤波器的工作频率响应变化40MHz，所以需要对其影响电流温漂的位置放置热敏采样，影响电流温漂的位置主要位于电压电流转换单元，所以将热敏采样位置放置在激励电路的电压电流转换位置，如图3所示。
热敏元件采用线性热敏电阻，根据随温度变化的热敏电阻的阻值变化与激励电路的激励电流变化，建立激励电流温度补偿电路，其补偿原理框图如图4所示，实现激励电流温度补偿。
激励电流模拟温度补偿电路，通过正或负基准选择正温度系数补偿或负温度系数补偿，通过热敏电阻与高温度稳定性电阻进行分压产生随温度变化的电压信号，电压信号经过补偿电阻网络及放大器，到电流温漂补偿电压，将该电压与电路主激励电压进行加法处理，实现激励器的电流温漂的温度补偿。
实施例2
本实施例在实施例1的对旋磁滤波器的磁场及激励电流进行了模拟温度补偿，减小这两方面对频率响应温漂的影响后，进一步通过数字温度传感器采集组件内腔壁的温度，与旋磁滤波器组件的频率响应温漂的关系，建立温度补偿拟合曲线，对旋磁滤波器组件进行数字温度补偿，通过两组模拟电阻网络温度补偿及一组数字温度补偿，实现旋磁滤波器组件的温度补偿，提高旋磁滤波器组件全工作温度下频率温度漂移。
所述组件腔体位置的腔体内壁热敏采集点c的位置如图5所示，位于激励器与滤波器的贴近腔体内壁的位置，其补偿原理框图如图6所示；
数字温度补偿是采集数据温度补偿数据与外部控制信号信息输入到温度补偿拟合曲线，当外部控制频率信号与温度传感器信号刷新时，更新为对应的数字温度补偿值，将数字温度补偿值通过数模转换，输出随温度变化的电压信号，电压信号经过补偿放大，得到频率漂移补偿电压，将该电压与电路主激励电压进行加法处理，实现旋磁滤波器的数字温度补偿。
本实施例的旋磁滤波器16与激励器27装配后，三个温度补偿点的位置如图7所示。
通过实施例1（2组模拟补偿）、实施例2（2组模拟补偿+1组数字补偿）补偿方法后的效果与传统的单点采集补偿的三种补偿方式对工作频段为4GHz到36GHz的旋磁滤波器组件，工作在-40℃～70℃温度范围，进行了温度补偿后测试，结果如图8所示：采用“2组模拟补偿+1组数字补偿”的方式，在-40℃工作频率12.750GHz，实测频率为14.7487GHz，频率温度漂移为-1.3MHz。
采用“传统的单点采集补偿”的方式，旋磁滤波器组件的频率温度漂移指标只能达到±9MHz（工作频段4GHz～18GHz）、±21MHz（工作频段18GHz～36GHz）；
采用“2组模拟补偿”的方式，旋磁滤波器组件的频率温度漂移指标±12MHz（工作频段4GHz～18GHz）、±29MHz（工作频段18GHz～36GHz）；
采用“2组模拟补偿+1组数字补偿”的方式，旋磁滤波器组件的频率温度漂移指标±6MHz（工作频段4GHz～18GHz）、±10MHz（工作频段18GHz～36GHz）。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种旋磁滤波器组件温度补偿方法，所述旋磁滤波器组件包括旋磁滤波器、激励电路和组件腔体，其特征在于：在所述旋磁滤波器的磁场线圈位置、所述激励电路的电压电流转换位置以及所述组件腔体位置三个位置设置热敏采集点，进行热敏采集，并对所述三个位置点进行温度补偿。
2.根据权利要求1所述的一种旋磁滤波器组件温度补偿方法，其特征在于：在所述旋磁滤波器的磁场位置的热敏采集点和激励电路的电压电流转换位置热敏采集点，均采用电阻网络的模拟补偿；在所述组件腔体位置的热敏采集点采用数字补偿方式。
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