CN202111687U - 数字相位校准单元机 - Google Patents

Abstract

一种数字相位校准单元机，包括信号发生器、相位校准电路单元、频谱仪和示波器；所述相位校准电路为可变间隔梳状谱发生器，所述可变间隔梳状谱发生器分两路传递信号；第一路信号传递由信号发生器依次连接比较器、超高速与门芯片、微分电路和微波开关；第二路信号传递由梳状谱间隔设置单元与比较器产生的信号一并通过开关计数器，连接到微波开关；微波开关将两路信号处理后产生梳状谱，输出到频谱仪和示波器上。引入梳状谱间隔设置，可以兼顾窄带和宽带相位校准。并且基于全数字超高速集成电路设计，比模拟器件具有更好的稳定性、抗干扰性以及低廉的成本，电路分布也更加合理。

Description

数字相位校准单元机

技术领域

本实用新型涉及一种测量值的传输装置，尤其是一种用于天文领域的测量校准单元机。

背景技术

在测地和深空测量方面，VLBI 技术具有独特的优势，可以达到很高的精度，精度的高低首先依赖于VLBI 测站接收系统的相位准确性和稳定性(当然，测站与测站之间满足时间同步是必需的条件)。而任何系统都有相位误差，关键就是如何准确地标定这个系统误差，在数据处理中补偿这个误差，从而提高测量的精度，这在卫星实时精密测定轨任务中尤为重要。这个技术的关键就是相位校准。

当前世界各国的相位校准单元基本都是20 世纪70 年代美国Haystack 天文台设计的。由于当时半导体技术的限制，设计都基于模拟器件，对温度比较敏感；另外，经过多年的使用，由于器件老化，整体的可靠性和各项指标都已明显降低，而且很多器件都已停产，维护使用很困难。20 世纪80 年代以来，有不少关于如何改善相位校准的方法，其中有如何提高频带覆盖的方法。如一种方法是以Haystack 的模拟设计为基础，只是改善了电路所处电磁环境，从而提升性能。又或者采用了微波延迟线和谐波发生器的方法，使频带覆盖达到了40 GHz，但它的输入要求国内的台站无法满足，而且在10 GHz 以上其性能并不理想。此外还有一些关于如何有效利用现有的相位校准信号的方法，但其中并没有提到如何从相位校准单元自身的设计上做改进。在此期间，相位校准单元方面主要的工作也只是停留在完全翻抄或很有限的改进状态，现在由于器件停产，连翻抄都变得异常艰难。所以如何让国内的相位校准单元改头换面是我们值得思考和研究的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，设计一种相位校准单元机同时满足VLBI 天文观测(宽带) 和VLBI 深空探测(窄带) 的高精度需要。

    本实用新型是这样实现的，一种数字相位校准单元机，包括信号发生器、相位校准电路单元、频谱仪和示波器；其特征在于：所述相位校准电路为可变间隔梳状谱发生器，由比较器、梳状谱间隔设置单元、开关计数器、超高速与门芯片、微分电路、微波开关组成；所述可变间隔梳状谱发生器分两路传递信号；第一路信号传递由信号发生器依次连接比较器、超高速与门芯片、微分电路和微波开关；第二路信号传递由梳状谱间隔设置单元与比较器产生的信号一并通过开关计数器，连接到微波开关；微波开关将两路信号处理后产生梳状谱，输出到频谱仪和示波器上。

所述第一路信号传递，信号发生器产生10MHz的正弦输入信号，通过比较器把10MHz的正弦波信号变成10MHz方波信号，然后将10MHz方波信号通过超高速与门芯片进行上升沿加速，使方波信号的上升沿变的很陡，而后将信号通过微分电路产生方波信号的上升沿窄脉冲信号和下降沿窄脉冲信号，最后到微波开关。

所述第二路信号传递，由梳状谱间隔设置单元设置梳状谱间隔，然后比较器将产生的10MHz方波信号输入到开关计数器，开关计数器根据根据梳状谱间隔计算10MHz方波的个数，最后到微波开关。

所述微波开关的开关次数等于开关计数器计算出的方波个数，然后把微分电路输送来的信号进行处理，将信号的上升沿释放而将下降沿屏蔽掉，最终产生所要的窄脉冲频率。

本实用新型的有益效果，引入梳状谱间隔设置，可以兼顾窄带和宽带相位校准，而以往的相位校准单元只有1MHz间隔固定模式，无法满足窄带相位校准。并且基于全数字超高速集成电路设计，比模拟器件具有更好的稳定性、抗干扰性以及低廉的成本，电路分布也更加合理。

附图说明

图1 数字相位校准单元机的结构流程图。

图2 可变间隔梳状谱发生器的结构流程图。

图3 比较器和超高速与门芯片的电路示意图。

图4 开关计数器的电路示意图。

具体实施例

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明：

如图1所示，一种数字相位校准单元机，包括信号发生器1、相位校准电路单元2、频谱仪3和示波器4；主要测试统计信息为：不同频点上的梳状谱线功率和谱线信噪比。

如图2所示，所述相位校准电路单元2为可变间隔梳状谱发生器，由比较器211、梳状谱间隔设置单元221、开关计数器222、超高速与门芯片212、微分电路213、微波开关23组成；所述可变间隔梳状谱发生器分两路传递信号；所述第一路信号传递，信号发生器1产生10MHz的正弦输入信号，通过比较器211把10MHz的正弦波信号变成10MHz方波信号，如图3所示，比较器采用ADCMP572型号，然后将10MHz方波信号通过HMC672LC3C型超高速与门芯片212进行上升沿加速，使方波信号的上升沿变的很陡，而后将信号通过微分电路213产生方波信号的上升沿窄脉冲信号和下降沿窄脉冲信号，最后到微波开关23。所述第二路信号传递，由梳状谱间隔设置单元221设置梳状谱间隔，然后比较器211将产生的10MHz方波信号输入到开关计数器222，如图4所示，开关计数器222为XC9536型开关计数器，根据梳状谱间隔计算10MHz方波的个数，最后传递到微波开关23。所述微波开关23的开关次数等于开关计数器计算出的方波个数，然后把微分电路213输送来的信号进行处理，将信号的上升沿释放而将下降沿屏蔽掉，最终产生所要的窄脉冲频率。

所述梳状谱间隔设置单元221可以设置多个梳状谱间隔，梳状谱间隔越短，开关计数器222根据所设置的梳状谱计算得方波个数也越多，故测量的间隔就越密，相同带宽的系统就可以测量得更准确。

Claims (4)

1.一种数字相位校准单元机，包括信号发生器（1）、相位校准电路单元（2）、频谱仪（3）和示波器（4）；其特征在于：所述相位校准电路单元（2）为可变间隔梳状谱发生器，由比较器（211）、梳状谱间隔设置单元（221）、开关计数器（222）、超高速与门芯片（212）、微分电路(213)、微波开关(23)组成；所述可变间隔梳状谱发生器分两路传递信号；第一路信号传递由信号发生器(1)依次连接比较器(211)、超高速与门芯片(212)、微分电路(213)和微波开关(23)；第二路信号传递由梳状谱间隔设置单元(221)与比较器(211)产生的信号一并通过开关计数器(222)，连接到微波开关(23)；微波开关(23)将两路信号处理后产生梳状谱，输出到频谱仪(3)和示波器(4)上。

2.根据权利要求1所述的数字相位校准单元机，其特征在于：所述第一路信号传递，信号发生器(1)产生10MHz的正弦输入信号，通过比较器(211)把10MHz的正弦波信号变成10MHz方波信号，然后将10MHz方波信号通过超高速与门芯片(212)进行上升沿加速，使方波信号的上升沿变的很陡，而后将信号通过微分电路(213)产生方波信号的上升沿窄脉冲信号和下降沿窄脉冲信号，最后到微波开关(23)。

3.根据权利要求1所述的数字相位校准单元机，其特征在于：所述第二路信号传递，由梳状谱间隔设置单元(221)设置梳状谱间隔，然后比较器(211)将产生的10MHz方波信号输入到开关计数器(222)，开关计数器(222)根据梳状谱间隔计算10MHz方波的个数，最后传递到微波开关(23)。

4.根据权利要求1所述的数字相位校准单元机，其特征在于：所述微波开关（23）的开关次数等于开关计数器计算出的方波个数，然后把微分电路（213）输送来的信号进行处理，将信号的上升沿释放而将下降沿屏蔽掉，最终产生所要的窄脉冲频率。

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