[发明专利]一种实时修正YIG调谐滤波器扫描调谐非线性的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种实时修正YIG调谐滤波器扫描调谐非线性的装置。

背景技术

YIG调谐滤波器(Yttrium Iron Garnet Tune Filter，简称YTF)是中心频率可电调谐的带通滤波器，是用YIG小球作调谐元件的YIG器件。信号经YTF滤波后再混频，可大大降低混频过程中产生的镜像信号的幅度，也可改善谐波失真指标。因此，YTF在微波毫米波信号接收、分析类设备中应用普遍。

在外部直流电流的驱动下，YTF内部产生调谐磁场，磁场作用于YIG小球产生对应的调谐频率。YTF调谐频率与驱动电流之间关系用调谐灵敏度来表征，单位通常为MHz/mA。对YTF的预置调谐通常在点频状态下完成，此时YTF谐振频率与驱动电流之间基本呈线性关系。但在扫频状态下，YTF存在扫描调谐非线性，即在给定相同驱动值的情况下，扫频状态调谐到的频率值与点频状态存在一定偏差，并且该扫描调谐非线性与调谐值的变化率(扫宽/扫描时间)有关：调谐变化率越快，频率误差就越大；调谐变化率越小，调谐频率就越接近点频值。对于相同的驱动调谐值，YTF点频状态调谐频率曲线和扫频状态调谐频率曲线对比如图1所示。图中实线为点频状态频率调谐曲线(中心频率为f₀)，虚线为不同扫速下的频率调谐曲线(f₁为扫速较慢频率调谐曲线；f₂为扫速较快频率调谐曲线)。YTF的扫描调谐电压非线性曲线如图2所示，可见曲线具有明显的高阶分量，在启动扫描的起始段非线性特征最明显。

当扫描速度较慢时，由于YTF的调谐频率偏离较小，此时的扫描调谐非线性通常不需要补偿。但是在需要快速扫描的场合，对于YTF的扫描调谐非线性，则需要进行补偿(例如图1所示，在快速扫描状态与点频状态同一频点的YTF调谐频率差值已经超过YTF带宽范围)，否则会限制YTF的调谐速度以及影响滤波后对信号的幅度测量。

另外，YTF还受磁滞、温漂等特性以及老化等因素的影响。YTF的温漂特性是指在调谐电流不变的情况下，随温度变化其调谐频率会发生一定的漂移。随着工作时间的加长，YTF会发生老化，其调谐灵敏度也发生变化。

因此，考虑到YTF温漂和老化等因素的影响，其扫描调谐非线性的补偿更加复杂和困难。因此需要一种方法或技术来实时修正YTF扫描调谐非线性的影响。

发明内容

本发明提供了一种实时修正YIG调谐滤波器扫描调谐非线性的装置，包括YIG调谐滤波器(YTF)，连接至YIG调谐滤波器的YTF实时校准源部分以及YTF调谐驱动及补偿部分，其特征在于，YTF实时校准源部分包括梳状波发生器和切换开关，输入信号和梳状波发生器产生的梳状波信号通过切换开关连接至YIG调谐滤波器，提供内部梳状波校准切换通路，完成YTF扫描调谐非线性的实时校准和修正；YTF调谐驱动及补偿部分包括点频阈值逻辑单元、同步时钟及控制逻辑单元、扫描非线性补偿单元、消磁电路以及压流变换电路，预置输入通过点频阈值逻辑单元连接至压流变换电路，补偿输入通过扫描非线性补偿单元连接至点频阈值逻辑单元，同步时钟及控制逻辑单元用于向点频阈值逻辑单元、扫描非线性补偿单元以及消磁电路提供时钟及控制信号，消磁电路连接至压流变换电路，压流变换电路实现对YTF的调谐驱动和扫描非线性修正补偿。

根据本发明的一个方面，所述梳状波发生器产生覆盖整个YTF工作频段的梳状波校准信号，所述切换开关进行输入信号或者梳状波校准信号的通路选择。

根据本发明的一个方面，所述点频调谐逻辑单元包括第一计数器、数据累加器、第一地址累加器、数据RAM和第一数字模拟转换器，其中所述预置输入通过第一计数器、数据累加器连接至第一数字模拟转换器，第一地址累加器通过数据RAM连接至第一数字模拟转换器。所述第一计数器和数据累加器完成理想情况的初始预置，所述第一地址累加器和数据RAM完成对各频点驱动数据的细化和斜线拟合。

根据本发明的又一个方面，所述扫描非线性补偿单元包括线性拟合RAM及第二计数器、第二地址累加器、斜率RAM及第三计数器、输出累加器和第二数字模拟转化器，其中所述补偿输入通过线性拟合RAM及第二计数器、第二地址累加器、斜率RAM及第三计数器、输出累加器连接至第二数字模拟转化器。所述第二模拟转化器的输出与所述第一数字模拟转化器参考求和，达到YTF扫描调谐曲线线性拟合的效果。