掃頻接收機中數(shù)字掃描控制器設(shè)計方案

　　 引 言

　　目前，市場上有相當多的超外差式掃頻接收機采用模擬的掃描控制方式，利用掃描斜波電壓同步各掃描硬件單元，這種控制方式精度差，并且要求主控CPU實時干預掃描過程，使得接收機的掃描速度很慢。針對這些問題，本文提供了一種數(shù)字掃描控制器設(shè)計新方法。采用該方法，我單位在2005年成功開發(fā)了一種新型微波毫米波接收機，其掃描控制精度、掃描速度等指標較以前的接收機產(chǎn)品有了很大的提高。

　　1 掃描控制變量

　　超外差式掃頻接收機在掃描過程中一般需要控制的變量有：YIG振蕩器頻率(或VCO頻率)、YIG濾波器中心頻率(或帶通濾波器頻率)、與測試頻率相關(guān)的功率補償數(shù)據(jù)(如平坦度補償數(shù)據(jù))等。

　　理想的YIG器件調(diào)諧曲線是一條直線(調(diào)諧曲線是根據(jù)諧振頻率變化與線包電流變化繪制的曲線)，但是，由于受磁性材料磁特性的影響，實際的調(diào)諧曲線是非線性的。與此類似，由于接收機內(nèi)各部件(如混頻器、濾波器等)幅度一頻率響應(yīng)曲線是非線性的，造成整機幅頻曲線也是非線性的。

　　在工程上，通常采用多段直線逼近的方法對上述曲線進行線性化處理，就是將各控制量曲線進行分段，在段內(nèi)認為控制量曲線是一條直線。只要各線段分段點位置選取合適，可以保證整機指標滿足設(shè)計要求。

　　通過計算各段控制量的起始值、步進值與步進個數(shù)(終止值減去起始值再除以步進量)就可以表征本段的控制量曲線。超外差式掃頻接收機包含多種控制變量，因此對每種控制變量都需要計算其控制量的起始值、步進值與步進個數(shù)。又由于各控制量曲線不盡相同，所用逼近曲線的直線段數(shù)目也就不盡相同。劃分的線段越多，逼近效果越好，控制精度也就越高。因此，在進行掃描控制之前，計算機主控的程序應(yīng)該首先確定各控制量的分段數(shù)目和各段內(nèi)的起始值、步進值、步進個數(shù)，這也就是送給掃描控制器的輸入參數(shù)。另外，為了提高控制速度，避免在掃描過程中CPU干預掃描進程，在各控制量換段時要求設(shè)計的掃描控制器能夠根據(jù)控制進度主動地讀取下一段的換段信息。下面，我們詳細介紹一下數(shù)字掃描控制器內(nèi)各單元的組成及實現(xiàn)。

　　2 組成框圖及控制時序

　　如圖1所示，掃描控制器包括：地址譯碼/數(shù)據(jù)緩存單元、RAM存儲單元、運算單元、觸發(fā)單元、中斷處理單元、步進脈沖發(fā)生單元和D/A輸出單元。

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　　掃描控制基本流程如下：

　　1)程序首先計算各控制量的分段數(shù)目及段內(nèi)各控制量的起始值、步進值、步進個數(shù)。

　　2)通過系統(tǒng)總線，程序?qū)⑸鲜鲇嬎愫玫臄?shù)據(jù)依次送入掃描控制器內(nèi)的RAM中保存。

　　3)程序控制觸發(fā)單元產(chǎn)生全局中斷信號，由中斷處理單元通知運算單元讀取各控制量首段的初始值。

　　4)程序控制觸發(fā)單元產(chǎn)生使能信號，控制步進脈沖發(fā)生單元產(chǎn)生計數(shù)脈沖。這時運算單元開始進行累加/減計算并且計數(shù)器記錄已產(chǎn)生的脈沖個數(shù)。累加/減運算器的輸出值通過D/A變換器轉(zhuǎn)換為電壓值控制相關(guān)硬件電路。

　　5)當運算單元內(nèi)計數(shù)器的計數(shù)值達到本段設(shè)定的步進個數(shù)時，運算單元產(chǎn)生中斷信號通過中斷處理單元進行中斷識別并通知運算單元內(nèi)已產(chǎn)生中斷的模塊自動從RAM內(nèi)讀取下一段的初始值。運算單元內(nèi)四個模塊產(chǎn)生中斷的中斷級別各不相同，如果多個中斷同時產(chǎn)生，那么中斷處理單元會對各中斷進行緩存、排序并且首先處理中斷級別高的中斷。

　　6)當下一個計數(shù)脈沖到來時，運算單元內(nèi)產(chǎn)生中斷的模塊又會重新開始累加/減運算并計數(shù)，重復4、5步。

　　7)觸發(fā)單元記錄掃描時間。當掃描時間達到預設(shè)值時，觸發(fā)單元控制使能信號為低電平，各寄存器復位，掃描過程結(jié)束。