捷變信號發生器功率控制軟件設計

徐明哲

【摘 要】捷變信號發生器的由于其捷變特性導致功率控制不能使用ALC環路，信號捷變時為了輸出精準的功率，本文提出了一種基于三態校準參數的捷變功率控制方法。通過控制軟件對預置數據、壓制數據以及功率數據的有機結合使用，解決了功率捷變時的通道線性、功率過沖以及功率準確度的問題。測試結果表明捷變功率調理控制軟件實用有效，數據的捷變信號功率指標滿足要求。

【關鍵詞】ALC;功率捷變;線性插值

中圖分類號： TP319 TN91文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）08-0015-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.005

【Abstract】The method of power control of Agile Frequency Generator is different to ALC. In this paper， it describes a power control software design. ?three compensation parameters which is preset data， power off data and power data are synchronously used to set to continuous attenuators. It can meet the channel linearity， power impulsion and power accuracy when power agile. This method has been applied to agile frequency generator and got a fine result.

【Key words】ALC; Power agile; Linear interpolation

0 引言

隨著電子對抗的發展，復雜電磁環境模擬成為新興的熱門技術，其中捷變頻技術由于其頻率功率即調制的高速切換特性在電磁環境模擬中的作用越來越重要。同時，為了更精準的描述復雜電磁環境，對捷變頻信號發生器的指標提出了更高的要求。與傳統頻率合成信號發生器不同，捷變頻信號發生器采用直接數字頻率合成加直接模擬上變頻的技術體制來實現，其頻率/功率捷變時間可達到百納秒量級，同時還可以進行多調制捷變。捷變頻信號發生器的頻率/功率捷變速度決定了捷變頻信號發生器不能采用ALC環路進行功率控制，而只能采用開環的方式進行功率控制。由于捷變頻信號發生器的實現體制以及功率控制不同于傳統信號發生器，因此需要設計一種全新的不同于傳統的頻率合成信號發生器軟件來配合硬件產生功率準確度高的頻率/功率捷變信號。

1 捷變功率控制設計方案

1.1 捷變功率控制原理

ALC環路的積分帶寬導致了較長的功率穩幅時間，達到十微秒量級;而傳統信號發生器在ALC開環時由于微波通路的衰減器特性限制了功率切換速度和動態范圍。因此要實現百納秒量級的功率捷變不能采用傳統信號源的ALC開閉環控制方式，需要對捷變頻信號發生器的功率控制進行全新的設計。

可采用如圖1所示方案來實現功率控制：采用3級調理的方案來實現全頻段范圍的捷變功率控制，采用高速數控衰減器實現大動態大步進功率捷變，采用連續衰減器實現小動態精細功率控制，同時還要設計高速捷變總線保證控制數據的高速傳輸以及控制時序的同步。

1.2 捷變功率控制設計方案

本文采用一種基于三態校準參數的功率捷變調理方法來解決捷變信號功率在捷變功率調理通路的起伏與波動問題，從而實現高精度捷變功率信號輸出。三態校準參數在捷變頻信號發生器中的用法如表1所示，該方法主要是設計三種形態功率校準軟參數：功率數據、預置數據以及壓制數據，這些數據通過一定的算法，根據捷變頻率所處的頻段，將數據送入功率捷變調理通路中不同的連續衰減器中。

預置數據主要解決功率過沖和功率線性問題，功率數據實現捷變功率的精準輸出，壓制數據解決信號泄露問題。該方法需要控制軟件生成捷變序列表中每一個頻率的三態校準數據并將數據送入補償RAM中。

1.3 捷變功率控制軟件設計方案

根據捷變頻信號捷變時間特性，以及捷變頻信號發生器使用的工控機特性，通過控制軟件實時補償的設計方案不能滿足捷變時間百納秒的指標要求，本文采用通過軟件預先計算捷變列表中每個頻率點的三態校準數據，之后將這些數據下載至捷變功率補償RAM中，最后觸發硬件開始捷變的設計方案來實現。控制軟件流程圖如圖2所示。

2 捷變功率控制軟件分析與設計

根據前兩節所述捷變功率控制原理和捷變功率調理設計方案，本節重點討論捷變功率控制軟件的具體設計與實現。根據軟件設計方案，控制軟件首先能夠具有與人機交互界面交互獲取捷變序列相關信息，軟件要設計相應的數據結構存儲捷變序列信息;其次，軟件依次讀取捷變序列中的序列點，根據序列點中頻率、捷變功率、預置功率等信息計算當前頻率下捷變功率控制字以及當前預置功率的三態參數值，主要涉及三方面的內容：捷變功率控制字的計算算法、預置數據和壓制數據的讀取以及功率數據的讀取。最后，將當前序列點的功率捷變控制字送入基帶板由基帶板將控制字送入捷變總線控制數控衰減器進行大步進衰減，將三態校準數據送入功率補償RAM中，通過捷變總線以及同步電路將數據通過DA輸出最終控制調理通路的連續衰減器實現捷變功率的小步進精細控制。

2.1 捷變功率計算模塊分析與設計

根據1.3節介紹的軟件設計方案，本模塊設計的關鍵功能有：（1）預置數據以及壓制數據的計算與下載;（2）功率數據的計算與下載。

2.1.1 預置數據以及壓制數據的計算與下載

本文設計的三態校準數據按波段劃分，為降低軟件設計難度以及存儲空間，預置數據以及壓制數據按波段劃分為兩組來存儲，而不是設計為每個頻率點均有預置數據和壓制數據。根據表1三態校準數據中的預置數據和壓制數據可設計為6個參數存儲于系統文件中，而功率數據則需要單獨的數據結構存儲。每次開機整機軟件讀取系統軟參數文件配置數據，將數據存儲于整機軟件數據結構，讀取功率數據存儲文件，將功率數據存儲于整機功率數據數據結構。本軟件僅需通過整機控制軟件提供的相關校準參數讀取接口即可獲取相關配置數據，軟件數據流如圖3所示：

2.1.2 功率數據的計算與下載

三態校準數據中的功率數據通過DA對連續衰減器進行控制，以實現對整機通路[-5dBm， 20dBm]范圍內0.1dB功率步進的捷變功率輸出。

功率數據通過系統校準獲得，由于頻率的連續性，不可能對全頻段內的所有頻率點實現校準，根據實驗結果，本文對整機的功率校準設計為根據三個波段分開進行二維校準：（1）每個波段從起始頻率到終止頻率，對每間隔10MHz的頻點進行校準;（2）在全頻段范圍內從[-5dBm， 20dBm]每間隔1dB的功率檔位進行校準。根據校準方法，功率數據的存儲數據結構如圖4所示：

在功率捷變時，對于當前頻率點的功率數據的獲取本文擬使用四點插值算法來計算實現。

最后功率數據的計算算法流程圖如下圖5所示。

3 軟件開發及試驗驗證

基于上述設計，進行軟件的詳細開發，軟（下轉第7頁）（上接第16頁）件開發采用C++語言，采用單循環作為控制軟件底層框架，單循環為遍歷序列表循環，在遍歷每一個序列點時生成對應該點的捷變功率控制字，三態校準參數，并將這些數據送入對應的補償RAM中。

為了驗證本控制軟件的可用性，控制軟件與1451捷變信號發生器主機軟件集成后，最終可實現對1451捷變信號發生器的捷變功率控制。試驗結果如圖6所示。

4 結論

本文提出了一種基于三態校準數據的捷變功率控制軟件設計與實現方案，通過與1451捷變頻信號發生器軟件的集成，實現了對捷變頻信號發生器捷變功率的精細控制，取得了良好的效果，滿足捷變頻信號發生器捷變功率指標要求。