鉴别电路中，首先将频率信号进行滤波整流成为直流信号。微波谐振腔在谐振状态下的输出信号幅度小于200mV。输出信号与基准电压为200mV的比较器LM339进行比较。输出2进制信号0、1到FPGA处理器。如果输出电压小于200!^，如图3(&)所示，谐振腔处于谐振状态，输出端口输出O到FPGA ;如果输出电压大于200mV如图3 (a)所示，谐振腔处于失谐状态，输出端口输出I到FPGA0
[0027](3)FPGA处理器接收到幅度鉴别电路发出的2进制信号，判断是否谐振。若检测出已经谐振，则通过FPGA控制输出微波谐振腔谐振频率；当谐振腔失谐时反射信号和基准信号的相位关系分为两种情况:当反射信号频率大于基准信号频率时，二者相位相同，如图5(a)所示；当反射信号频率小于基准信号频率时，二者相位相反，如图5(b)所示。在相位鉴别电路中通过乘法器芯片MC1496完成信号相位鉴别。经过RC滤波后与LM339的OV基准电压比较，通过与门输出二进制信号。如果载波频率小于谐振频率，输出端口输出O ;如果被测频率大于谐振频率，输出端口输出1，输出信号传送到FPGA控制平台，FPGA通过DAC(数模转换)控制压控振荡器(VCO)调整频率。
[0028](4)调整频率后，将微波谐振腔的反射载波信号再次通过环形器进入模块一幅度鉴别电路进行鉴别。依次循环，直至找到微波谐振腔谐振频率。
[0029]下面结合附图和【具体实施方式】进一步详细说明本发明。
[0030]FPGA芯片基于软硬件结合的方法，软件语言控制、调用各部分，硬件单元测量频率数值。环形器和检波器处理信号为低频可处理的信号，改变数模电路的电压可以控制压控振荡器的输出频率。
[0031]幅度鉴别电路包括低通滤波器、放大器及比较器，设置基准电压判断幅度，输出信号小于基准电压则当前状态为谐振状态，输出信号大于基准电压则当前状态为未谐振状
O
[0032]相位鉴别电路包括乘法器、低通滤波器和比较器，乘法器处理后经过滤波，正或负的输出信号表示同相或反相。经过微波谐振腔的信号频率大于谐振频率则同相，比较器基准电压设置为零，输出“I”表示当前频率大于谐振频率，输出“O”则表示当前频率小于谐振频率。二进制信息反馈到FPGA平台进行反馈调节，最终实现频率输出。
[0033]引用文献:
[0034][I]Abhishek Kumar Jha and Mohammad Jaleel Akhtarj “A GenerializedRectangular Cavity Approach for Determinat1n of Complex Permittivity ofMaterials, ” IEEE TRANSACT1NS ON INSTRUMENTAT1N AND MEASUREMENT, vol.63, n0.11，NOV.2014.Current Applied Physics,14，pp.563-569，Jan 2014o
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【主权项】
1.一种微波谐振腔的频率跟踪测量装置，其特征是，包括:幅度鉴别电路、相位鉴别电路、数模转换电路、压控振荡器、环形器、微波谐振腔、检波器、控制电路组成，输入波导信号进入谐振腔，通过谐振腔进行反射产生的反射信号经检波器输出到环形器进行选择，首先信号进入幅度鉴别电路中，在幅度鉴别电路中输出信号转换为二进制信号0、1并输入到控制电路，控制电路通过O、I信号判断谐振腔是否发生谐振，如果谐振，则直接进入频率检测部分；如果没有谐振，则返回上述过程，使谐振腔反射信号通过检波器和环形器后选择进入相位鉴别电路； 相位鉴别电路对经检波器处理后的谐振腔反射信号进行相位鉴定，输出O、I信号传送到控制电路，控制电路通过获取O、I信号检测加载输入波导频率高于或低于谐振腔真实频率；控制电路通过数模转换电路转换控制压控振荡器对输入波导信号频率进行加减，以逼近谐振腔真实频率，完成此过程以后，再重复以上循环，直至检测出真实谐振频率f。2.如权利要求1所述的微波谐振腔的频率跟踪测量装置，其特征是，幅度鉴别电路包括低通滤波器、放大器及比较器，在比较器上设置基准电压判断幅度，输入信号经低通滤波器、放大器后进入比较器进行比较，小于基准电压则当前状态为谐振状态，大于基准电压则当前状态为未谐振状态。3.如权利要求1所述的微波谐振腔的频率跟踪测量装置，其特征是，相位鉴别电路包括乘法器、低通滤波器和比较器，乘法器处理后经过滤波，正或负的输出信号表示同相或反相，经过微波谐振腔的信号频率大于谐振频率则同相，比较器基准电压设置为零，输出“I”表示当前频率大于谐振频率，输出“O”则表示当前频率小于谐振频率，二进制信息反馈到数模转换电路进行反馈调节，最终实现频率输出。4.如权利要求1所述的微波谐振腔的频率跟踪测量装置，其特征是，控制电路由现场可编程门阵列实现。
【专利摘要】本发明涉及微波技术、传感器、频率测量，为提供微波谐振腔的频率跟踪测量装置，该装置能够大幅度降低测量微波谐振腔频率的成本，并且用稳定的电学输出信号保证较高的测量精度。避免网络分析仪在微波谐振腔频率测试中的两个主要不足。为此，本发明采取的技术方案是，微波谐振腔的频率跟踪测量装置，包括：幅度鉴别电路、相位鉴别电路、数模转换电路、压控振荡器、环形器、微波谐振腔、检波器、控制电路组成，输入波导信号进入谐振腔，通过谐振腔进行反射产生的反射信号经检波器输出到环形器进行选择，进入幅度鉴别电路中或相位鉴别电路。本发明主要应用于频率测量。
【IPC分类】G01R23/02
【公开号】CN105021885
【申请号】CN201510250973
【发明人】肖夏, 付豪, 李建潼
【申请人】天津大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年5月15日