一种提高yto预置准确度的校准方法及校准系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种提高YTO预置准确度的校准方法及校准系统。
【背景技术】
[0002]由于钇铁柘榴石调谐振荡器YTO在频率覆盖、调谐线性、频谱纯度等方面的优势，宽带微波合成信号发生器广泛采用了 YTO作为核心微波振荡器。YTO是以钇铁柘榴石HG小球为谐振子、微波晶体管为有源器件的固态微波振荡器，其输出频率与内部调谐磁场有较好的线性关系。高性能YTO内部调谐磁场由主线圈和副线圈两部分生成，前者感抗大、调谐慢但调谐灵敏度高、调谐范围宽、高频干扰抑制好；后者感抗小但调谐速度快，并因为调谐灵敏度低而具有良好的干扰抑制特性。二者结合使用特别有利于既需要大范围调谐又需要快速修正的宽带微波信号发生器。
[0003]图1是YTO为核心振荡器的微波信号源锁相原理框图。如图所示，主振预置是可以线性调节的电压信号，该电压信号与输出频率成正比，一般由数模转换器电路实现，由CPU通过可编程逻辑单元进行设置，用于激励低频电流发生器驱动YTO主线圈，把YTO调谐到预置输出频率。输出信号通过取样或混频方式，与本振信号运算后下变频到中频，反馈至鉴相电路，中频信号与参考频率信号经过鉴相和低通滤波处理后，得到误差电压信号，再根据YTO的驱动特点，将该误差电压经频谱分离后分成高频误差电压和低频误差电压，分别叠加到高频电流发生器和低频电流发生器的激励信号中，输出的主线圈驱动信号和副线圈驱动信号分别驱动YTO主线圈和副线圈，实现对输出电流的成比例调节，从而实现对YTO频率的调谐，最终实现频率锁定，输出所设定频率的输出信号。
[0004]由于YIG振荡器本身存在非线性误差，当主振预置调谐电压线性变化时，振荡器的输出频率常常会偏离理想频率正负几赫兹到几十兆赫兹；另外温度的变化也会带来一定的频率漂移，通常会有正负几千赫兹到十几兆赫兹的漂移误差；同时YTO也存在老化误差，工作一段时间后，相同的预置电压对应的输出频率也会出现差异。而锁相环路的捕捉带宽根据不同需要一般在几兆赫兹到几十兆赫兹范围，要使信号在整个频段内，在不同的环路带宽和工作温度范围内都能实现准确快速的捕获锁定，必须对振荡器的预置实施补偿。
[0005]现有的补偿方法一:
[0006]在YTO输出范围内，选择两个手动校准点，例如在输出频段的四分之一处和四分之三处各选择一个校准点，然后针对YTO环路，在开环的条件下，手动调整校准点的预置电压值，用频率计或频谱仪测试YTO预置输出频率，使YTO预置频率与输出频率尽量相等，分别记录这两个校准点的数模转换器的校准值，根据预置电压与输出频率成正比的特点，其它输出点的预置电压通过这两个校准点校准值线性插值计算得出，使YTO在整个频段内能够正常锁定。
[0007]这种方法的优点是校准点少，手动校准的工作量较小，但是当温度漂移误差和老化漂移误差超出环路的捕捉带宽时，环路将不能继续锁定，因此对YTO的性能要求较高，另外这种方法需要外接测试仪器，需要配置额外的资源，有一定的局限性。
[0008]现有的补偿方法二:
[0009]在YTO输出范围内，选择多个校准点，使相邻校准点之间的线性度足够好，然后针对每个YTO环路，在开环的条件下，手动调整校准点的预置电压值，用频率计或频谱仪测试YTO预置输出频率，使YTO预置频率与输出频率尽量相等，分别记录这些校准点的数模转换器的校准值，根据预置电压与输出频率成正比的特点，相邻校准点之间的预置电压通过这两个相邻校准点校准值线性插值计算得出，使YTO在整个频段预置频率与设定频率误差足够小，从而保证YTO在整个频段内能够正常锁定。
[0010]这种方法对第一种方法进行了改进，相对降低了对YTO本身的性能要求，缺点是手动校准点较多，手动校准的工作量较大，并且一旦校准后，校准值不再更改，当温度漂移误差和老化漂移误差超出环路的捕捉带宽时，环路依然不能继续锁定，因此对YTO的性能要求仍较高，另外这种方法需要外接测试仪器，需要配置额外的资源，有一定的局限性。
[0011]现有的补偿方法三:
[0012]由于当环路锁定时，误差电压会维持在一定的范围内，当环路失锁时，误差电压会偏离在该范围之外，失锁判决电路用于判断环路是否失锁。图2是带失锁判决电路的锁相驱动电路结构图；如图所示，失锁判决指示电路是一个电压比较电路，当误差电压值在设定门限值范围之内时，失锁判决输出端输出高电平时，环路锁定；反之环路失锁。根据这个规律，利用失锁判决电路，可以实现对预置频率的自动修正。具体过程是，当选择了模块自校准功能后，CPU自动读起始频点的初始设定值，然后线性逐步增加预置值，通过判断失锁判决电平的高度来记录开始锁定值Dl和锁定后第一个失锁值D2，取(D1+D2)/2作为主路预置值。校准频段内的每一个频点的校准过程都是一样的，因此可以在YTO输出范围内，插入更多的校准点，使用自动校准软件对预置电压进行自动校准。
[0013]这种方法的优点是不用外接测试仪器，并且可以使用自动校准软件实现自动校准，减小了手动调试的工作量，提高了校准效率；缺点是校准过程中需要逐步调整预置值，步进太大会导致校准值偏离过大，校准效果不理想；步进太小会导致校准过程太慢，校准效率低。另外在误差电压与比较器基准电压基本相等时，比较电路的输出会出现不稳定的现象，失锁判决电平频繁变化，无法准确判断环路的状态，在校准过程中要对该现象进行例外处理，反复检测和排除该现象。
[0014]上述三种补偿方法的缺点如下:
[0015]现有校准方法1:在YTO输出范围内，选择两个手动校准点，然后针对YTO环路，在开环的条件下，手动调整校准点的预置电压值，用频率计或频谱仪测试YTO预置输出频率，使YTO预置频率与输出频率尽量相等，分别记录这两个校准点的数模转换器的校准值，其它输出点的预置电压通过这两个校准点校准值线性插值计算得出，使YTO在整个频段内能够正常锁定。这种方法的缺点是对YTO的性能要求较高，当温度漂移误差和老化漂移误差超出环路的捕捉带宽时，环路将不能继续锁定，另外这种方法需要外接测试仪器，需要配置额外的资源，有一定的局限性。
[0016]现有校准方法2:在YTO输出范围内，选择多个校准点，使相邻校准点之间的线性度足够好，然后针对每个YTO环路，在开环的条件下，手动调整校准点的预置电压值，用频率计或频谱仪测试YTO预置输出频率，使YTO预置频率与输出频率尽量相等，分别记录这些校准点的数模转换器的校准值，相邻校准点之间的预置电压通过这两个相邻校准点校准值线性插值计算得出，使YTO在整个频段预置频率与设定频率误差足够小，从而保证YTO在整个频段内能够正常锁定。这种方法对第一种方法进行了改进，相对降低了对YTO本身的性能要求，缺点是手动校准点较多，手动校准的工作量较大，对YTO的性能要求仍较高，当温度漂移误差和老化漂移误差超出环路的捕捉带宽时，环路依然不能继续锁定，另外这种方法也需要外接测试仪器，需要配置额外的资源，有一定的局限性。
[0017]现有校准方法3:由于当环路锁定时，误差电压会维持在一定的范围内，当环路失锁时，误差电压会偏离在该范围之外，失锁判决电路用于判断环路是否失锁。该方法利用失锁判决电路，实现自动校准。这种方法的优点是不用外接测试仪器，并且可以使用自动校准软件实现自动校准，减小了手动调试的工作量，提高了校准效率；缺点是校准过程中需要逐步调整预置值，步进太大会导致校准值偏离过大，校准效果不理想；步进太小会导致校准过程太慢，校准效率低。另外在误差电压与比较器基准电压基本相等时，比较电路的输出会出现不稳定的现象，失锁判决电平频繁变化，无法准确判断环路的状态，在校准过程中要对该现象进行例外处理，反复检测和排除该现象。
【发明内容】
[0018]针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种提高YTO预置准确度的校准方法及校准系统，通过把时基信号和整形