专利名称：微波数控衰减器控制方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子及通信的高频微波有源器件和系统温度特性补偿的微波数控衰减器控制领域，尤其涉及一种微波数控衰减器的控制方法及装置。
背景技术：
目前国内的数控衰减器普遍存在控制精度和线性度不够(一般在误差3dB左右)、适应温度范围小(一般在-40℃～+70℃，这样在军品上就基本不能适用)和控制动态范围窄(一般在0～40dB范围内)等问题，国内工作在微波射频范围(至18GHz)内的数控衰减器一般为开关形式，多采用5位或6位控制，衰减误差在0.5～2dB之间变化。这一类的数控衰减器装配工艺复杂，插入损耗大，步进最小为1dB，不能满足有些应用场合0.5dB衰减精度的要求，而且在-55℃～+85℃温度范围内衰减误差的控制也不能满足更高的要求(小于0.5dB)。
数控衰减器是通过输入并行数据来控制驱动器输出电流，从而控制衰减器的衰减量，目前传统的驱动器的温度补偿设计是利用热敏电阻作为输出级运放的反馈电阻，使得运放的放大倍数随温度变化而变化，但这种补偿方法有明显的缺陷一是在特定温度下，对于所有的衰减量，驱动器电流变化的百分比是一样的，而各级的衰减量变化的百分比却不一样；二是由于衰减量随温度的变化量是非线性的，通过热敏电阻网络很难很好模拟该曲线。
发明内容
为了提高在宽频带、宽工作温度、大动态范围情况下对微波、射频信号幅度控制的精度，本发明提供了一种微波数控衰减器控制的方法及装置。本发明的方法是通过如下方式实现的微波数控衰减器控制方法，其特征包括如下步骤1)将衰减量在各个温度范围内所对应的值写入EPROM；
2)单片机每隔一时间间隔读取一次当前温度值，输出地址修正码与EPROM记录的各个温度范围内的值比较，若与前一次温度在相同温度范围内，则地址码保持不变，若不同，则跳变到新的温度范围所对应的地址码，修正EPROM的输出数据；3)经过数/模变换之后经驱动电流电路，提供相应的电流从而修正衰减器的衰减量。
单片机读取一次当前温度值的时间间隔为1秒。
写入EPROM的值为衰减量在间隔温度区间内的变化量的最大值；间隔温度区间为10℃。
单片机读取当前温度值之后输出4位地址修正码；每10℃单片机输出的地址修正码变换一次。
采用本发明方法的控制微波数控衰减器的一种装置，是通过如下方案实现包括信号传输部分、电流驱动部分，其特征在于另设有信号传输部分包括温度传感器、单片机、EPROM、数/模转换器，温度传感器将探测到的信号经单片机处理输出到EPROM，之后经过数/模转换器经信号传送到电流驱动电路；电流驱动电路包括运放、电阻，数/模转换器的输出端连接运放的输入端，运放的输出端连接集成模拟衰减电路。
运放由二级运放组成，数/模转换器的输出端连接一级运放的输入端，一级运放的输出端连接二级运放的输入端，二级运放的输出端连接集成模拟衰减电路。
图1为控制微波数控衰减器装置电路框2为控制微波数控衰减器装置电路原理图具体实施方式
数控衰减器是通过输入并行数据来控制驱动器输出电流，从而控制衰减器的衰减量。本项目使用单片机读取温度传感器发送的当前温度值，根据当前温度输出地址码修正EPROM的输出数据，进而控制输出电流从而修正衰减量。一般军用器件温度范围为-55℃～85℃，我们只要将衰减量在各个温度范围内所对应的值写入EPROM，就可实现衰减量的自动修正，衰减量的全温变化量就是间隔温度区间(10度)衰减量的变化量的最大值。单片机每隔一秒读取一次当前温度值，若与前一次温度在相同温度范围内，则地址码保持不变，若不同，则跳变到新的温度范围所对应的地址码。研究设计了7位并行数字控制电路，用计算机数据控制和D/A变换方法，采用线性纠偏技术(数控衰减器本质上是非线性的)使数控衰减器在0～64dB范围内线性受控，线性误差在0.5dB以内，即衰减器的实际衰减量与理论值的误差在0.5dB以内。在此基础上可扩展为8位控制，实现0.25dB步进，进一步提高控制精度。产品的线性误差即为步进量化误差，不会出现模拟线性纠正时误差随衰减变化的情况。
普通低频集成电路一般在Si或GaAs等半导体基片上将有源和无源器件做在一起，在组成单元电路时，直接焊在PCB板上即可。微波集成电路则要复杂一些考虑分布参数的影响，微波集成电路一般先在GaAs、InP、InGaAs等半导体基片上做好有源电路(芯片)，再在Al2O3、BeO、Duroid、F4(聚四氟乙烯)等介质基片上做好无源电路(微带电路)，然后将两者通过微组装工艺结合在一起，形成具有一定功能的单元电路。微波集成电路要考虑RF信号在空间的辐射，所以从结构上微波集成电路都必须封装在电磁屏蔽的金属盒中。微波集成电路的信号接口不能通过引线或焊盘连接，需通过专用的射频连接器(SMA、N、L16等)连接。
本项目有源电路采用Si基片，无源电路采用Duroid介质基片，电路组装采用WESTBOND设备，控制接口采用十五芯插座，连接接口采用SMA。根据使用频段和所选芯片的参数，采用MICROWAVE-OFFICE、HP-ADS软件仿真优化设计，结合微波集成电路的制造工艺，应用Monte-Carlo算法综合微波电路中分布参数变量，使数控衰减器系列产品在0.5～18GHz的宽频带范围，对微波射频信号的控制精度在1dB以内。即能实现在工作频带内，任意衰减量时频带内起伏1dB以内。芯片选用MA/COM公司的电调管芯MA47418，介质材料选用ROGERS公司的5880。根据微带电路板和印制电路板的尺寸进行一体化结构设计，微带电路板和印制电路板分别安装在电路盒的两面。采用微组装技术安装芯片和微带电路板，然后安装驱动器部分，通过导线将射频部分和驱动部分连接起来。装配时需要使用显微镜、电烙铁、WESBAND点焊机等设备。
权利要求
1.微波数控衰减器控制方法，其特征包括如下步骤1)将衰减量在各个温度范围内所对应的值写入EPROM；2)单片机每隔一时间间隔读取一次当前温度值，输出地址修正码与EPROM记录的各个温度范围内的值比较，若与前一次温度在相同温度范围内，则地址码保持不变，若不同，则跳变到新的温度范围所对应的地址码，修正EPROM的输出数据；3)经过数/模变换之后经驱动电流电路，提供相应的电流从而修正衰减器的衰减量。
2.根据权利要求1所述的微波数控衰减器控制方法，其特征是时间间隔为1秒。
3.根据权利要求1所述的微波数控衰减器控制方法，其特征是写入EPROM的值为衰减量在间隔温度区间内衰变化量的最大值。
4.根据权利要求3所述的微波数控衰减器控制方法，其特征是间隔温度区间为10℃。
5.根据权利要求1所述的微波数控衰减器控制方法，其特征是单片机读取当前温度值之后输出4位地址修正码。
6.根据权利要求1、5所述的微波数控衰减器控制方法，其特征是每10℃单片机输出的地址修正码变换一次。
7.控制微波数控衰减器的一种装置，包括信号控制部分、传输部分、电流驱动部分，其特征在于另设有信号传输部分包括温度传感器、单片机、EPROM、数/模转换器，温度传感器将探测的信号经单片机处理输出到EPROM，之后经过数/模转换器经信号传送到电流驱动电路；电流驱动电路包括运放、电阻，数/模转换器的输出端连接运放的输入端，运放的输出端连接集成模拟衰减电路。
8.根据权利要求7所述的控制微波数控衰减器的一种装置，其特征在于运放由二级运放组成，数/模转换器的输出端连接一级运放的输入端，一级运放的输出端连接二级运放的输入端，二级运放的输出端连接集成模拟衰减电路。
全文摘要
本发明涉及微波数控衰减器控制方法及装置。其方法包括如下步骤1)将衰减量在各个温度范围内对应值写入EPROM；2)单片机每隔一时间间隔读取一次当前温度值，输出地址修正码与EPROM记录的各个温度范围内的值比较，若与前一次温度在相同温度范围内，则地址码保持不变，若不同，则跳变到新的温度范围所对应的地址码，修正EPROM的输出数据；3)经过数/模变换之后驱动电流电路，提供相应的电流从而修正衰减器的衰减量。其装置中温度传感器将探测到的信号经单片机处理输出到EPROM再经数/模转换器后传送到电流驱动电路；电流驱动电路包括运放、电阻，数/模转换器的输出端连接运放的输入端，运放的输出端接集成模拟衰减电路。
文档编号G05B19/042GK1851977SQ20061003934
公开日2006年10月25日 申请日期2006年4月6日 优先权日2006年4月6日
发明者钟玮 申请人:南京恒电电子有限公司