[发明专利]一种提高YTO预置准确度的校准方法及校准系统

说明书

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；通过在可编程逻辑单元增加频率测量模块，对中频进行频率测量，进而计算得到YTO的实际输出频率与设置频率的误差，不用外接测试仪器和设备，简化了测试连接和校准成本；只需要两个手动校准点，且得到一组经验值后可以作为所有环路的初始值使用，减少了手动调试工作量；对于对频率切换时间不敏感的设备，该发明可以实现即时校准，更加适应当时的工作条件，并且可以避免温漂和老化对环路锁定的影响，环路工作更稳定可靠。

技术领域

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

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YIG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。

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。

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。

现有的补偿方法一：

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。

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。

现有的补偿方法二：

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。