一种毫米波捷变信号开环幅度控制方法和装置与流程

本申请涉及微波信号幅度控制领域，尤其涉及一种毫米波捷变信号开环幅度控制方法和装置。

背景技术：

在微波频率源中，参考信号经过数次倍频、混频、滤波形成宽带微波信号，此时为了保证信号质量，需要特别对其进行处理后再输出，信号质量包括幅度、频率、精度、速度、杂散、谐波等指标。此处的特别处理方法就是通常的幅度控制方法。

现代局部战争中，雷达探测、电子对抗与反对抗的竞争日趋激烈，作为武器系统中关键部件之一的频率源已经不满足于只达到高频谱纯度的指标，而在向着更宽的频率覆盖范围、更快的捷变速度的方向发展。目前40ghz以下的微波频段已不能满足使用需求，波长更短、频率更高的毫米波信号被应用在越来越多的场合。捷变信号速度的提升包括信号频率、幅度及调制速度的提升，捷变信号具有不宜被跟踪和捕获、保密性能强等突出特点。综合以上两点，应用频率综合技术产生的微波信号悦来越需要具备“毫米波”及“捷变”特性。所以幅度控制方法也需要涉及这两个特性。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种毫米波捷变信号开环幅度控制方法和装置，解决现有控制方法控制精度不高和输出信号准确度低的问题。

本申请实施例提供一种毫米波捷变信号开环幅度控制方法，包括以下步骤：将10mhz-67ghz宽带毫米波信号，分成10mhz-3ghz、3ghz-20ghz、20ghz-40ghz和40ghz-67ghz四个频段信号，进行分段处理；对所述四个频段信号进行信号放大，再进行信号衰减，获得四个频段幅度调整信号，所述信号衰减包括电调衰减和固定衰减；对所述四个频段幅度调整信号滤除谐波，获得四个频段滤波信号；将所述四个频段滤波信号进行合成，并耦合输出，获得耦合输出信号；根据温度控制字、功率控制字和频率控制字，对所述耦合输出信号进行数字处理和查表幅度修正，产生幅度控制字；将所述幅度控制字，转换为模拟信号；将所述模拟信号持续回传给电调衰减，对信号衰减量进行控制；输出毫米波捷变信号。

本申请还包含适用本方法构成的装置。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：实现对10mhz～67ghz输入信号在多个倍频程范围内的控制，达到了毫米波信号幅度控制的目的；实现了高稳定度和高精度控制，输出信号准确度小于0.5db，幅度控制精度小于0.5db；采用高速查表方法，保证了输出信号的频率、幅度、相位及调制速度在100ns以内，达到了捷变目的；采用谐波抑制滤波器组进行谐波滤除，可保证输出信号谐波抑制在40dbc。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种毫米波捷变信号开环幅度控制方法流程示意图。

图2为另一种毫米波捷变信号开环幅度控制方法流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本申请实施例提供的一种毫米波捷变信号开环幅度控制方法流程示意图。所述方法包括以下步骤：

步骤101：将10mhz-67ghz宽带毫米波信号分成10mhz-3ghz、3ghz-20ghz、20ghz-40ghz和40ghz-67ghz四个频段信号，进行分段处理。

采用宽带开关对毫米波信号分段和合成。

可以利用毫米波宽带四选一开关将信号分为四段，分别为10mhz-3ghz、3ghz-20ghz、20ghz-40ghz和40ghz-67ghz。

需要说明的是，将10mhz-67ghz信号进行如步骤101所示的频段划分，是基于实现宽带高速捷变信号的考虑，并经过实践检验，可达到有益效果。

步骤102：对所述四个频段信号进行信号放大，再进行信号衰减，获得四个频段幅度调整信号，所述信号衰减分别进行电调衰减和固定衰减。

即需要对10mhz-3ghz、3ghz-20ghz、20ghz-40ghz和40ghz-67ghz四段信号进行一次放大后，再进行一次衰减，衰减需要分别完成电调衰减和固定衰减三个衰减过程，得到四个频段幅度调整信号。

优选地，对所述四个频段幅度调整信号进行放大后，再进行信号衰减。

即在上述放大衰减基础上，再进行一次放大衰减。

四段信号可采用两级放大衰减电路对信号幅度进行控制，其中衰减电路包括电调衰减及相应的固定衰减。

每段采用相应合适的电调衰减器、数控衰减器、固定衰减器与放大器，调整器件的数量及前后顺序保证信号的幅度及衰减量。其中，电调衰减器的衰减量大小通过步骤107中回传的模拟信号进行控制。

优选地，所述信号衰减还包括数控衰减，所述数控衰减量由外部输入，用于对信号衰减量进行控制。

优选的，所述数控衰减接口选用并行接口。

数控衰减器的衰减量通过并行接口的数据进行控制。数控衰减量的大小，可根据用户需求，手动输入衰减量大小，数控衰减主要用于大幅度衰减控制。

采用两级衰减放大，以及回传的模拟信号和并行数据进行幅度控制，目的是保证大幅度衰减量及小步进衰减量，保证控制精度和输出信号的准确度。

步骤103：对所述四个频段幅度调整信号滤除谐波，获得四个频段滤波信号。

将10mhz-3ghz、3ghz-20ghz、20ghz-40ghz和40ghz-67ghz四个频段幅度调整信号用一级或多级低通/带通滤波器滤除谐波，获得滤波信号。

特别说明的是，10mhz～3ghz因无法划分频段而不考虑谐波抑制，40ghz～67ghz因谐波超过最高频率也不考虑谐波抑制。

步骤104：将所述四个频段滤波信号进行合成，并耦合输出，获得耦合输出信号。

将上述四段滤波信号进行合成，并耦合输出。

可采用毫米波宽带单刀多掷开关将上述多段信号合成输出。

使用宽带耦合器将信号耦合一部分作为检波信号，耦合器耦合端信号用作闭环控制时的一部分环路，直通端信号直接输出最终信号。

特别说明的是，合成所用单刀多掷开关也需要考虑开关本身所带来的谐波，尽量选择谐波抑制高的开关器件。

步骤105：根据温度控制字、功率控制字和频率控制字，对所述耦合输出信号进行数字处理和查表幅度修正，产生幅度控制字。

将功率控制字、频率控制字、温度控制字(温度补偿数据)存储于存储器中，温度、幅度和频率共同组成查表地址，频率源中的基带单元完成开环数字查表幅度修正，产生幅度控制字。

步骤106：将所述幅度控制字，转换为模拟信号。

采用数模转换器，采集幅度控制字，将其转换为模拟信号。

步骤107：将所述放大模拟信号持续回传给电调衰减，对信号衰减量进行控制。

根据所述放大模拟信号，增大或减小幅度衰减量，达到开环幅度控制的目的。电调衰减量主要对幅度进行小步进控制，实现精准控制。与数控衰减共同完成大幅度小步进衰减控制。

步骤108：输出毫米波捷变信号。

本实施例采用高速查表方法，硬件上使用的无源及有源器件选用为高速器件，数控接口选用并行接口，保证输出信号的频率、幅度、相位及调制速度在100ns以内，实现捷变的目的。实现对10mhz～67ghz输入信号在多个倍频程范围内的控制，达到了毫米波信号幅度控制的目的；实现了高稳定度和高精度控制，输出信号准确度小于0.5db，幅度控制精度小于0.5db；采用谐波抑制滤波器组进行谐波滤除，可保证输出信号谐波抑制在40dbc。

需要说明，在步骤105～108中，将不同温度条件下的功率校准数据作为温度控制字，常温下不同频率的输出功率值作为频率控制字，温度控制字与频率控制字共同组成查表地址，即幅度控制字，将其事先存储于存储器中，信号输出时，将幅度控制字转换为模拟信号回传给电调衰减器，控制电调衰减器衰减量，达到功率补偿的目的。

图2为另一种毫米波捷变信号开环幅度控制方法流程示意图。主要包括以下步骤：

步骤101：将10mhz-67ghz宽带毫米波信号分成10mhz-3ghz、3ghz-20ghz、20ghz-40ghz和40ghz-67ghz四个频段信号，进行分段处理。

采用宽带开关对毫米波信号分段和合成。

可以利用毫米波宽带四选一开关将信号分为四段，分别为10mhz-3ghz、3ghz-20ghz、20ghz-40ghz和40ghz-67ghz。

需要说明的是，将10mhz-67ghz信号进行如步骤101所示的频段划分，是基于实现宽带高速捷变信号的考虑，并经过实践检验，可达到有益效果。

步骤102：对所述四个频段信号进行信号放大，再进行信号衰减，获得四个频段幅度调整信号，所述信号衰减分别进行电调衰减、固定衰减和数控衰减。

即需要对10mhz-3ghz、3ghz-20ghz、20ghz-40ghz和40ghz-67ghz四段信号进行一次放大后，再进行一次衰减，衰减需要分别完成电调衰减、固定衰减和数控衰减三个衰减过程，得到四个频段幅度调整信号。

优选地，对所述四个频段幅度调整信号进行放大后，再进行信号衰减。

即在上述放大衰减基础上，再进行一次放大衰减。

四段信号可采用两级放大衰减电路对信号幅度进行控制，其中衰减电路包括数控衰减、电调衰减及相应的固定衰减。

每段采用相应合适的电调衰减器、数控衰减器、固定衰减器与放大器，调整器件的数量及前后顺序保证信号的幅度及衰减量。其中，电调衰减器的衰减量大小通过步骤111中回传的模拟信号进行控制。

优选地，所述数控衰减量由外部输入，用于对信号衰减量进行控制。

优选的，所述数控衰减接口选用并行接口。数控衰减器的衰减量通过并行接口的数据进行控制。数控衰减量的大小，可根据用户需求，手动输入衰减量大小，数控衰减主要用于大幅度衰减控制。

采用两级衰减放大，以及回传的模拟信号和并行数据进行幅度控制，目的是保证大幅度衰减量及小步进衰减量，保证控制精度和输出信号的准确度。

步骤103：对所述四个频段幅度调整信号，进行脉冲调制，获得四个频段脉冲调制信号。

优选的，对所述四个频段幅度调整信号分别进行脉冲调制，选用至少两级级联的单刀单掷开关。

利用单刀单掷开关作为脉冲调制器对信号进行脉冲调制。同时，为了保证脉冲开关比、脉冲宽度分辨力、脉冲宽度准确度等指标，单刀单掷开关需要多级级联，且开关响应时间应该足够短。

步骤104：将所述四个频段脉冲调制信号中3ghz-20ghz信号，再分成五个频段信号，分别为3ghz-5ghz、5ghz-8ghz、8ghz-12ghz、12ghz-16ghz和16ghz-20ghz。

可使用宽带六选一开关对3ghz～20ghz脉冲调制信号再划分为五段。经综合衡量考虑，划分五段较合适。根据不同需要，也可以划分六段或者更多。

步骤105：将所述四个频段脉冲调制信号中20ghz-40ghz信号，再分成两个频段信号，分别为20ghz-32ghz和32ghz-40gh。

使用宽带二选一开关对20ghz-40ghz脉冲调制信号再划分为两段。经综合衡量考虑，划分二段较合适。根据不同需要，也可以划分三段或者更多。

步骤106：将上述所有分段调制信号滤除谐波，获得滤波信号。

此时，将上述10mhz-3ghz、ghz-5ghz、5ghz-8ghz、8ghz-12ghz、12ghz-16ghz、16ghz-20ghz、20ghz-32ghz、32ghz-40gh和40ghz-67ghz共9段脉冲调制信号，用一级或多级低通/带通滤波器滤除谐波。

特别说明的是，10mhz～3ghz因无法划分频段而不考虑谐波抑制，40ghz～67ghz因谐波超过最高频率也不考虑谐波抑制。

步骤107：将所述滤波信号进行合成，并耦合输出，获得耦合输出信号。

将上述9段滤波信号进行合成，并耦合输出。

可采用毫米波宽带单刀多掷开关将上述多段信号合成输出。

使用宽带耦合器将信号耦合一部分作为检波信号，耦合器耦合端信号用作闭环控制时的一部分环路，直通端信号直接输出最终信号。

特别说明的是，合成所用单刀多掷开关也需要考虑开关本身所带来的谐波，尽量选择谐波抑制高的开关器件。

步骤108：根据温度控制字、功率控制字和频率控制字，对所述耦合输出信号进行数字处理和查表幅度修正，产生幅度控制字。

将功率控制字、频率控制字、温度控制字(温度补偿数据)存储于存储器中，温度、幅度和频率共同组成查表地址，频率源中的基带单元完成开环数字查表幅度修正，产生幅度控制字。

步骤109：将所述幅度控制字，转换为模拟信号。

采用数模转换器，采集幅度控制字，将其转换为模拟信号。

步骤110：放大所述模拟信号,获得放大模拟信号。

步骤110：将所述放大模拟信号持续回传给电调衰减，对信号衰减量进行控制。

根据所述放大模拟信号，增大或减小幅度衰减量，达到开环幅度控制的目的。电调衰减量主要对幅度进行小步进控制，实现精准控制。与数控衰减共同完成大幅度小步进衰减控制。

步骤112：输出毫米波捷变信号。

本申请还提供一种毫米波捷变幅度控制器，其特征在于，按照图2所述方法设计，所述控制器中涉及硬件均为高速器件。

所述控制器可采用高速查表方法，硬件上使用的无源及有源器件都为高速器件，数控接口选用并行接口，可实现输出信号的频率、幅度、相位及调制速度在100ns以内，输出信号准确度小于0.5db，幅度控制精度小于0.5db，采用谐波抑制滤波器组进行谐波滤除，可保证输出信号谐波抑制在40dbc。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。