徐明哲

【摘 要】捷變信號發(fā)生器的由于其捷變特性導致功率控制不能使用ALC環(huán)路，信號捷變時為了輸出精準的功率，本文提出了一種基于三態(tài)校準參數(shù)的捷變功率控制方法。通過控制軟件對預置數(shù)據(jù)、壓制數(shù)據(jù)以及功率數(shù)據(jù)的有機結(jié)合使用，解決了功率捷變時的通道線性、功率過沖以及功率準確度的問題。測試結(jié)果表明捷變功率調(diào)理控制軟件實用有效，數(shù)據(jù)的捷變信號功率指標滿足要求。

【關(guān)鍵詞】ALC;功率捷變;線性插值

中圖分類號： TP319 TN91文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）08-0015-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.005

【Abstract】The method of power control of Agile Frequency Generator is different to ALC. In this paper， it describes a power control software design. ?three compensation parameters which is preset data， power off data and power data are synchronously used to set to continuous attenuators. It can meet the channel linearity， power impulsion and power accuracy when power agile. This method has been applied to agile frequency generator and got a fine result.

【Key words】ALC; Power agile; Linear interpolation

0 引言

隨著電子對抗的發(fā)展，復雜電磁環(huán)境模擬成為新興的熱門技術(shù)，其中捷變頻技術(shù)由于其頻率功率即調(diào)制的高速切換特性在電磁環(huán)境模擬中的作用越來越重要。同時，為了更精準的描述復雜電磁環(huán)境，對捷變頻信號發(fā)生器的指標提出了更高的要求。與傳統(tǒng)頻率合成信號發(fā)生器不同，捷變頻信號發(fā)生器采用直接數(shù)字頻率合成加直接模擬上變頻的技術(shù)體制來實現(xiàn)，其頻率/功率捷變時間可達到百納秒量級，同時還可以進行多調(diào)制捷變。捷變頻信號發(fā)生器的頻率/功率捷變速度決定了捷變頻信號發(fā)生器不能采用ALC環(huán)路進行功率控制，而只能采用開環(huán)的方式進行功率控制。由于捷變頻信號發(fā)生器的實現(xiàn)體制以及功率控制不同于傳統(tǒng)信號發(fā)生器，因此需要設(shè)計一種全新的不同于傳統(tǒng)的頻率合成信號發(fā)生器軟件來配合硬件產(chǎn)生功率準確度高的頻率/功率捷變信號。

1 捷變功率控制設(shè)計方案

1.1 捷變功率控制原理

ALC環(huán)路的積分帶寬導致了較長的功率穩(wěn)幅時間，達到十微秒量級;而傳統(tǒng)信號發(fā)生器在ALC開環(huán)時由于微波通路的衰減器特性限制了功率切換速度和動態(tài)范圍。因此要實現(xiàn)百納秒量級的功率捷變不能采用傳統(tǒng)信號源的ALC開閉環(huán)控制方式，需要對捷變頻信號發(fā)生器的功率控制進行全新的設(shè)計。

可采用如圖1所示方案來實現(xiàn)功率控制：采用3級調(diào)理的方案來實現(xiàn)全頻段范圍的捷變功率控制，采用高速數(shù)控衰減器實現(xiàn)大動態(tài)大步進功率捷變，采用連續(xù)衰減器實現(xiàn)小動態(tài)精細功率控制，同時還要設(shè)計高速捷變總線保證控制數(shù)據(jù)的高速傳輸以及控制時序的同步。

1.2 捷變功率控制設(shè)計方案

本文采用一種基于三態(tài)校準參數(shù)的功率捷變調(diào)理方法來解決捷變信號功率在捷變功率調(diào)理通路的起伏與波動問題，從而實現(xiàn)高精度捷變功率信號輸出。三態(tài)校準參數(shù)在捷變頻信號發(fā)生器中的用法如表1所示，該方法主要是設(shè)計三種形態(tài)功率校準軟參數(shù)：功率數(shù)據(jù)、預置數(shù)據(jù)以及壓制數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過一定的算法，根據(jù)捷變頻率所處的頻段，將數(shù)據(jù)送入功率捷變調(diào)理通路中不同的連續(xù)衰減器中。

預置數(shù)據(jù)主要解決功率過沖和功率線性問題，功率數(shù)據(jù)實現(xiàn)捷變功率的精準輸出，壓制數(shù)據(jù)解決信號泄露問題。該方法需要控制軟件生成捷變序列表中每一個頻率的三態(tài)校準數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)送入補償RAM中。

1.3 捷變功率控制軟件設(shè)計方案

根據(jù)捷變頻信號捷變時間特性，以及捷變頻信號發(fā)生器使用的工控機特性，通過控制軟件實時補償?shù)脑O(shè)計方案不能滿足捷變時間百納秒的指標要求，本文采用通過軟件預先計算捷變列表中每個頻率點的三態(tài)校準數(shù)據(jù)，之后將這些數(shù)據(jù)下載至捷變功率補償RAM中，最后觸發(fā)硬件開始捷變的設(shè)計方案來實現(xiàn)?？刂栖浖鞒虉D如圖2所示。

2 捷變功率控制軟件分析與設(shè)計

根據(jù)前兩節(jié)所述捷變功率控制原理和捷變功率調(diào)理設(shè)計方案，本節(jié)重點討論捷變功率控制軟件的具體設(shè)計與實現(xiàn)。根據(jù)軟件設(shè)計方案，控制軟件首先能夠具有與人機交互界面交互獲取捷變序列相關(guān)信息，軟件要設(shè)計相應的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲捷變序列信息;其次，軟件依次讀取捷變序列中的序列點，根據(jù)序列點中頻率、捷變功率、預置功率等信息計算當前頻率下捷變功率控制字以及當前預置功率的三態(tài)參數(shù)值，主要涉及三方面的內(nèi)容：捷變功率控制字的計算算法、預置數(shù)據(jù)和壓制數(shù)據(jù)的讀取以及功率數(shù)據(jù)的讀取。最后，將當前序列點的功率捷變控制字送入基帶板由基帶板將控制字送入捷變總線控制數(shù)控衰減器進行大步進衰減，將三態(tài)校準數(shù)據(jù)送入功率補償RAM中，通過捷變總線以及同步電路將數(shù)據(jù)通過DA輸出最終控制調(diào)理通路的連續(xù)衰減器實現(xiàn)捷變功率的小步進精細控制。

2.1 捷變功率計算模塊分析與設(shè)計

根據(jù)1.3節(jié)介紹的軟件設(shè)計方案，本模塊設(shè)計的關(guān)鍵功能有：（1）預置數(shù)據(jù)以及壓制數(shù)據(jù)的計算與下載;（2）功率數(shù)據(jù)的計算與下載。

2.1.1 預置數(shù)據(jù)以及壓制數(shù)據(jù)的計算與下載

本文設(shè)計的三態(tài)校準數(shù)據(jù)按波段劃分，為降低軟件設(shè)計難度以及存儲空間，預置數(shù)據(jù)以及壓制數(shù)據(jù)按波段劃分為兩組來存儲，而不是設(shè)計為每個頻率點均有預置數(shù)據(jù)和壓制數(shù)據(jù)。根據(jù)表1三態(tài)校準數(shù)據(jù)中的預置數(shù)據(jù)和壓制數(shù)據(jù)可設(shè)計為6個參數(shù)存儲于系統(tǒng)文件中，而功率數(shù)據(jù)則需要單獨的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲。每次開機整機軟件讀取系統(tǒng)軟參數(shù)文件配置數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)存儲于整機軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，讀取功率數(shù)據(jù)存儲文件，將功率數(shù)據(jù)存儲于整機功率數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。本軟件僅需通過整機控制軟件提供的相關(guān)校準參數(shù)讀取接口即可獲取相關(guān)配置數(shù)據(jù)，軟件數(shù)據(jù)流如圖3所示：

2.1.2 功率數(shù)據(jù)的計算與下載

三態(tài)校準數(shù)據(jù)中的功率數(shù)據(jù)通過DA對連續(xù)衰減器進行控制，以實現(xiàn)對整機通路[-5dBm， 20dBm]范圍內(nèi)0.1dB功率步進的捷變功率輸出。

功率數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)校準獲得，由于頻率的連續(xù)性，不可能對全頻段內(nèi)的所有頻率點實現(xiàn)校準，根據(jù)實驗結(jié)果，本文對整機的功率校準設(shè)計為根據(jù)三個波段分開進行二維校準：（1）每個波段從起始頻率到終止頻率，對每間隔10MHz的頻點進行校準;（2）在全頻段范圍內(nèi)從[-5dBm， 20dBm]每間隔1dB的功率檔位進行校準。根據(jù)校準方法，功率數(shù)據(jù)的存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖4所示：

在功率捷變時，對于當前頻率點的功率數(shù)據(jù)的獲取本文擬使用四點插值算法來計算實現(xiàn)。

最后功率數(shù)據(jù)的計算算法流程圖如下圖5所示。

3 軟件開發(fā)及試驗驗證

基于上述設(shè)計，進行軟件的詳細開發(fā)，軟（下轉(zhuǎn)第7頁）（上接第16頁）件開發(fā)采用C++語言，采用單循環(huán)作為控制軟件底層框架，單循環(huán)為遍歷序列表循環(huán)，在遍歷每一個序列點時生成對應該點的捷變功率控制字，三態(tài)校準參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)送入對應的補償RAM中。

為了驗證本控制軟件的可用性，控制軟件與1451捷變信號發(fā)生器主機軟件集成后，最終可實現(xiàn)對1451捷變信號發(fā)生器的捷變功率控制。試驗結(jié)果如圖6所示。

4 結(jié)論

本文提出了一種基于三態(tài)校準數(shù)據(jù)的捷變功率控制軟件設(shè)計與實現(xiàn)方案，通過與1451捷變頻信號發(fā)生器軟件的集成，實現(xiàn)了對捷變頻信號發(fā)生器捷變功率的精細控制，取得了良好的效果，滿足捷變頻信號發(fā)生器捷變功率指標要求。