[实用新型]基于数字控制的智能自动频率控制设备

说明书

本实用新型公开了一种基于数字控制的智能自动频率控制设备，包括：移相模块，与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，根据相移参数对入射波进行移相以生成移相信号，并向鉴相模块输出移相信号；以及鉴相模块，与移相模块和第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，对移相信号和反射波进行鉴相以生成相差信号，并经由控制接口输出相差信号。

技术领域

本公开涉及自动频率控制领域，更具体地，涉及一种基于数字控制的智能自动频率控制设备。

背景技术

自动频率控制(Automatic Frequency Control，下文简称为AFC)，也称为自动微调(Automatic Frequency Tuner，下文简称为AFT)，是一种使微波发生源输出的微波信号频率与目标频率保持某种确定关系的自动控制系统。

AFC系统，在雷达设备系统中，主要用来保持接收机的频率在设定点上，确保正确接收到雷达的反馈信号。20世纪50年代初期，开始用于调频通信接收机，以提高抗干扰能力，用于雷达接收机以实现频率微调，还用于调频发射机和其他电子设备，以提高系统的稳定度。

在现代医疗、工业等用途的电子直线行波、驻波加速器等中，AFC系统往往采用基于微波信号处理的自动频率控制系统，用来保证微波功率源输出微波的频率与加速管的工作频率点相互匹配，保证系统运行后各项指标的稳定性，提高抗干扰能力。

在电子直线驻波加速器中应用的自动频率控制系统，从基本原理上讲，分为以下三种方式：剂量极大值控制式、反射波极小值鉴别方法和鉴频式方法。在剂量极大值控制式中，通过实时跟踪加速器系统的剂量率的值，通过反馈信号获得控制信号，使整个系统的剂量率维持在最大点上。因测量信号为一个极为弱小的电流信号，且测量，处于高压、强电、强磁场、强电磁干扰等恶劣环境中，很难保证系统的稳定性和准确性。此种方法暂停留在理论阶段。在反射波极小值鉴别方法中，通过跟踪加速管反射回来的微波功率信号的变化，来生成控制信号，从而控制加速器系统中的微波源的频率。来保证整个系统的剂量输出等指标的稳定性。在鉴频式方法中，通过鉴别输入的微波和加速管的需求的某些微波信号特性的一致性，来获得控制微波源的信号，达到整个系统的剂量输出等指标的稳定性的目标。一般有四种形式的频率控制系统：晶振型、单腔型、双腔型、锁相型。

晶振型频率控制系统是早期加速器系统中采用的方案，它以一个晶振的输出频率作为微波源的输出频率控制信号基准，但其缺点是只能将微波功率源的频率稳定在一个特定的点上，无法根据加速管温度变化引起的工作频率变化，实时动态调整微波源的频率，是系统一直处于最佳状态。

单腔型频率控制系统采用一个谐振腔，并利用不同频率的微波信号通过谐振腔后输出信号不同的特点，来达到锁定频率的目的。因腔体与系统水路相通，使腔体产生的信号变化与加速管因温度引起的频率变化变化具有一定的相关性。但因，腔体加工精度，灵敏度不高等问题其频率控制能力不足。

双腔型频率控制系统采用两个谐振腔，频率分别为f+Δf和f-Δf。系统将取样波导的微波信号，激励两个谐振腔。分别取样后，获得的两个信号经过峰值取样电路转换为直流电平，再经过差分放大器从而获得改变微波源频率的驱动信号。该系统相对单腔型具有很好的频率变化跟踪特性。能够获得较高的系统稳定性。但其跟踪范围有限，无法适应较大变化的突发情况。

锁相型频率控制系统(也叫间接式鉴频AFC系统)通过鉴别入射波和反射波的相位差的变化，作为反馈信号，生成相应的微波源控制信号，补偿各微波信号的频率偏移引起的频率点差值，从而快速、精准、准确的控制系统的微波源。从上世纪70年代研制成功后，被国内外大多数驻波加速器系统所采用。