[发明专利]一种高精度宽频谱分析仪的YTF压控电流驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及频谱分析仪领域，具体是一种高精度宽频谱分析仪的YTF压控电流驱动系统。

背景技术

YIG调谐滤波器(简称YTF)是以YIG小球作为谐振子,通过耦合产生谐振频率选择输入信号，以起到滤波的作用。因YTF具有极宽的频率调谐范围(可达到多个倍频程)，广泛应用于宽带微波、毫米波接收机中对射频信号进行跟踪预选。

现代高精度宽带频谱分析仪常采用本振扫描的超外差方案，即中频固定、本振扫描，输入信号与本振信号混频产生中频信号。为获得较宽的工作频率范围，有效防止镜频信号的产生。在高波段多数都采用预选器，使预选器中的YTF(YIG调谐滤波器)与第一本振YIG滤波器(YTO)在系统的控制下同步调谐预选信号，对带外和镜像响应进行有效抑制。当测量频率较高信号时，用一个可调谐的YTF微波组件代替了大量的带通滤波器，通过控制滤波器的线圈电流来控制YTF调谐至所需要的频率段，然后与YTO混频产生中频。这样，通过YTF电路，对高波段射频输入信号进行频率预选，可扩展频谱仪的测量频率范围，消除超外差方案带来的镜频，进而达到选频及抑制多重响应的作用。

为了如实响应测量信号的幅度值，需采用YTF和YTO同步扫描与跟踪技术，使YTF的调谐频率和YTO的调谐频率始终保持固定的中频差。如果YTF和YTO之间跟踪不良，则测量信号的幅度就存在误差，严重时频谱分析仪无法使用。因此，保证YTF和YTO之间的同步扫描和良好跟踪是高精度宽带频谱分析仪设计的关键。

在宽带频谱仪扫描工作状态下，YTF供电的具体控制方式是：扫描斜坡电压经过YTF偏置电路后变为连续变化的电流，电流驱动YTF的调谐线圈产生磁场，磁场控制YIG小球的谐振频率同步变化(磁场越强，谐振频率越高)。由于本振信号采用全程锁相技术，在整个扫描过程中处于完全锁定状态,其调谐振荡频率和扫描时间呈线性关系。而YTF的驱动则是开环的，且由于其固有的磁滞特性，当驱动电流变化速度缓慢时，YTF的调谐频率可以跟踪扫描电流的变化而变化，此时尚具有良好的线性扫频特性。但当扫描电流快速变化时，调谐频率来不及跟踪扫描电流的变化，从而使扫频特性偏离线性规律，扫频非线性系数增大。此外，YTF温度漂移性质和磁路饱和引起的调谐非线性也会影响其跟踪性能。因此，需要针对YTF调谐特性设计驱动电路，来实现YTF的良好跟踪特性。

YTF是电流驱动型器件，高稳定、高精度、高线性度可调恒流驱动决定其中心频率的准确度；此外，YTF的调谐线圈呈感性，调谐线圈的等效电阻、电感、电容等参数对器件的调谐速度、环境稳定性等有着重要的影响。因此，YTF压控电流驱动设计显得尤为重要，特别是能否结合YTF的感性负载特性设计出快速扫描的精确电流驱动，更是设计高精度宽带频谱分析仪的难点。

为了实现YTF线性扫描调谐，传统的电路设计采用模拟扫描发生电路产生斜坡电压，该斜坡电压通过电流取样电阻和单级功率放大管组成的电路实现电压电流(V/I)转换，直接驱动YTF调谐线圈。电路中扫描电压发生电路一般由积分器组成，由于其受模拟元器件本身的精度、离散性、泄漏及温度特性影响，因而会降低积分电流的准确度并造成积分器存在积分非线性问题；另一方面，在快速扫描时,由于YTF的磁滞、动态非线性及温度漂移引起的调谐非线性使线性斜坡电电流不能吻合YTF的跟踪特性，采用硬件补偿的方法来对其线性度进行分段补偿，这就要增加较多的硬件电路，而且当YTF线性较差时，补偿的效果不佳；此外，采用单级V/I转换电路无法实现高速的动态扫描和大动态电流调节功能。因此传统的方案往往难以满足YTF驱动快速、高精度的要求，无法实现良好的频率跟踪预选。为了实现高精度的快速扫描,需要采用新的驱动技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度宽频谱分析仪的YTF压控电流驱动系统，以解决现有技术存在的问题，实现快速扫描和良好的跟踪特性，为YTF提供稳定的压控电流输出，获得电流的快速扫描特性和大动态调节范围，实现精确的频率跟踪预选功能。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高精度宽频谱分析仪的YTF压控电流驱动系统，其特征在于：包括有CPU、EEPROM、CPLD、D/A转换电路、V/I转换电路、电流取样电路，其中EEPROM、CPLD分别接入CPU，D/A转换电路的输入接入CPLD，D/A转换电路的输出与V/I转换电路的输入连接，YTF调谐线圈分别接入V/I转换电路的输出、电流取样电路的输入，电流取样电路的输出与V/I转换电路的输入连接；