捷变信号发生器功率控制软件设计

徐明哲

【摘 要】捷变信号发生器的由于其捷变特性导致功率控制不能使用ALC环路，信号捷变时为了输出精准的功率，本文提出了一种基于三态校准参数的捷变功率控制方法。通过控制软件对预置数据、压制数据以及功率数据的有机结合使用，解决了功率捷变时的通道线性、功率过冲以及功率准确度的问题。测试结果表明捷变功率调理控制软件实用有效，数据的捷变信号功率指标满足要求。

【关键词】ALC;功率捷变;线性插值

中图分类号： TP319 TN91文献标识码： A 文章编号： 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

随着电子对抗的发展，复杂电磁环境模拟成为新兴的热门技术，其中捷变频技术由于其频率功率即调制的高速切换特性在电磁环境模拟中的作用越来越重要。同时，为了更精准的描述复杂电磁环境，对捷变频信号发生器的指标提出了更高的要求。与传统频率合成信号发生器不同，捷变频信号发生器采用直接数字频率合成加直接模拟上变频的技术体制来实现，其频率/功率捷变时间可达到百纳秒量级，同时还可以进行多调制捷变。捷变频信号发生器的频率/功率捷变速度决定了捷变频信号发生器不能采用ALC环路进行功率控制，而只能采用开环的方式进行功率控制。由于捷变频信号发生器的实现体制以及功率控制不同于传统信号发生器，因此需要设计一种全新的不同于传统的频率合成信号发生器软件来配合硬件产生功率准确度高的频率/功率捷变信号。

1 捷变功率控制设计方案

1.1 捷变功率控制原理

ALC环路的积分带宽导致了较长的功率稳幅时间，达到十微秒量级;而传统信号发生器在ALC开环时由于微波通路的衰减器特性限制了功率切换速度和动态范围。因此要实现百纳秒量级的功率捷变不能采用传统信号源的ALC开闭环控制方式，需要对捷变频信号发生器的功率控制进行全新的设计。

可采用如图1所示方案来实现功率控制：采用3级调理的方案来实现全频段范围的捷变功率控制，采用高速数控衰减器实现大动态大步进功率捷变，采用连续衰减器实现小动态精细功率控制，同时还要设计高速捷变总线保证控制数据的高速传输以及控制时序的同步。

1.2 捷变功率控制设计方案

本文采用一种基于三态校准参数的功率捷变调理方法来解决捷变信号功率在捷变功率调理通路的起伏与波动问题，从而实现高精度捷变功率信号输出。三态校准参数在捷变频信号发生器中的用法如表1所示，该方法主要是设计三种形态功率校准软参数：功率数据、预置数据以及压制数据，这些数据通过一定的算法，根据捷变频率所处的频段，将数据送入功率捷变调理通路中不同的连续衰减器中。

预置数据主要解决功率过冲和功率线性问题，功率数据实现捷变功率的精准输出，压制数据解决信号泄露问题。该方法需要控制软件生成捷变序列表中每一个频率的三态校准数据并将数据送入补偿RAM中。

1.3 捷变功率控制软件设计方案

根据捷变频信号捷变时间特性，以及捷变频信号发生器使用的工控机特性，通过控制软件实时补偿的设计方案不能满足捷变时间百纳秒的指标要求，本文采用通过软件预先计算捷变列表中每个频率点的三态校准数据，之后将这些数据下载至捷变功率补偿RAM中，最后触发硬件开始捷变的设计方案来实现。控制软件流程图如图2所示。

2 捷变功率控制软件分析与设计

根据前两节所述捷变功率控制原理和捷变功率調理设计方案，本节重点讨论捷变功率控制软件的具体设计与实现。根据软件设计方案，控制软件首先能够具有与人机交互界面交互获取捷变序列相关信息，软件要设计相应的数据结构存储捷变序列信息;其次，软件依次读取捷变序列中的序列点，根据序列点中频率、捷变功率、预置功率等信息计算当前频率下捷变功率控制字以及当前预置功率的三态参数值，主要涉及三方面的内容：捷变功率控制字的计算算法、预置数据和压制数据的读取以及功率数据的读取。最后，将当前序列点的功率捷变控制字送入基带板由基带板将控制字送入捷变总线控制数控衰减器进行大步进衰减，将三态校准数据送入功率补偿RAM中，通过捷变总线以及同步电路将数据通过DA输出最终控制调理通路的连续衰减器实现捷变功率的小步进精细控制。

2.1 捷变功率计算模块分析与设计

根据1.3节介绍的软件设计方案，本模块设计的关键功能有：（1）预置数据以及压制数据的计算与下载;（2）功率数据的计算与下载。

2.1.1 预置数据以及压制数据的计算与下载

本文设计的三态校准数据按波段划分，为降低软件设计难度以及存储空间，预置数据以及压制数据按波段划分为两组来存储，而不是设计为每个频率点均有预置数据和压制数据。根据表1三态校准数据中的预置数据和压制数据可设计为6个参数存储于系统文件中，而功率数据则需要单独的数据结构存储。每次开机整机软件读取系统软参数文件配置数据，将数据存储于整机软件数据结构，读取功率数据存储文件，将功率数据存储于整机功率数据数据结构。本软件仅需通过整机控制软件提供的相关校准参数读取接口即可获取相关配置数据，软件数据流如图3所示：

2.1.2 功率数据的计算与下载

三态校准数据中的功率数据通过DA对连续衰减器进行控制，以实现对整机通路[-5dBm， 20dBm]范围内0.1dB功率步进的捷变功率输出。

功率数据通过系统校准获得，由于频率的连续性，不可能对全频段内的所有频率点实现校准，根据实验结果，本文对整机的功率校准设计为根据三个波段分开进行二维校准：（1）每个波段从起始频率到终止频率，对每间隔10MHz的频点进行校准;（2）在全频段范围内从[-5dBm， 20dBm]每间隔1dB的功率档位进行校准。根据校准方法，功率数据的存储数据结构如图4所示：

在功率捷变时，对于当前频率点的功率数据的获取本文拟使用四点插值算法来计算实现。

最后功率数据的计算算法流程图如下图5所示。

3 软件开发及试验验证

基于上述设计，进行软件的详细开发，软（下转第7页）（上接第16页）件开发采用C++语言，采用单循环作为控制软件底层框架，单循环为遍历序列表循环，在遍历每一个序列点时生成对应该点的捷变功率控制字，三态校准参数，并将这些数据送入对应的补偿RAM中。

为了验证本控制软件的可用性，控制软件与1451捷变信号发生器主机软件集成后，最终可实现对1451捷变信号发生器的捷变功率控制。试验结果如图6所示。

4 结论

本文提出了一种基于三态校准数据的捷变功率控制软件设计与实现方案，通过与1451捷变频信号发生器软件的集成，实现了对捷变频信号发生器捷变功率的精细控制，取得了良好的效果，满足捷变频信号发生器捷变功率指标要求。