一种铁氧体移相器的驱动控制系统及相移量控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种铁氧体移相器的驱动控制系统及相移量的控制方法，属于微波器件测控领域。该驱动控制系统包括第一耦合器、第二耦合器、鉴相器、滤波器、保持器、相位解调器、MCU、驱动电路、铁氧体移相器，第一和第二耦合器将功率大小为2～10dBm的微波信号耦合分离，输出至鉴相器，鉴相器对微波信号进行鉴相，输出至滤波器，滤波器选择出所需要的相位差信号，输出至保持器，保持器对保留的信号进行放大或衰减，输出至相位解调器，相位解调器对信号进行相位解调，输出至MCU，MCU对解调出的信号进行判断分析，控制驱动电路。本发明专利技术驱动控制系统克服了温度对铁氧体移相器的影响及磁化脉冲信号非理想问题，实现了对相移量的精确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种铁氧体移相器的驱动控制系统及相移量控制方法
本专利技术属于微波器件测控领域，具体涉及一种铁氧体移相器的驱动控制系统和铁氧体移相器的相移量的控制方法。
技术介绍
铁氧体移相器主要应用于微波通信领域，其作用主要是改变微波信号的相位，由于其相移优值高、抗辐射能力强、超宽带等优点被广泛应用于相控阵雷达中。铁氧体移相器是一种锁式器件，工作于剩磁状态，主要是通过对剩磁状态的改变，实现微波信号的相位改变，而剩磁状态的改变，需要专用的磁化装置来实现。早期的旋转场铁氧体移相器，磁化状态的改变主要通过周围的磁极旋转来实现，而随着微电子技术的发展，脉冲信号和大电流驱动器通过半导体器件得以实现。因此将通电直导线阵列或螺线管设计在铁氧体移相器特定的位置，并施加脉冲信号，可以对铁氧体进行磁化。目前，铁氧体移相器的驱动电路主要是D触发器、反相器、达林顿管等逻辑门电路组合而成的。申请号为201120424366.3的中国专利“铁氧体移相器数字化控制电路”中提出了一种基于MCU、复位脉冲信号、置位脉冲发生器以及驱动电路的控制电路，但是该电路结构需要外部时钟实现脉冲宽度调节，且不能精确的控制移相器的相移量。申请号为200820222701.X的中国专利“精密数字控制频率相位移相器”中提出一种包括单片机系统的结构，但是该结构驱动电流小、应用频率范围低，无法应用于铁氧体移相器中，而且还需要外部参考源来实现电路的功能。铁氧体器件的性能与环境温度相关性大，在一些特殊应用场合(如相控阵雷达)，铁氧体移相器采用上述两种结构的驱动控制电路无法实现精确的相移量控制，会导致雷达的合成波束在空间中存在盲区。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
存在的缺陷，提供了一种基于锁相环结构的铁氧体移相器驱动控制系统，该驱动控制系统主要针对微带线或带状线铁氧体移相器，该结构的铁氧体移相器驱动控制系统可以克服温度对铁氧体移相器的影响以及磁化脉冲信号非理想问题，实现了对相移量的精确控制。本专利技术的技术方案如下：一种铁氧体移相器驱动控制系统，包括第一耦合器1、第二耦合器2、鉴相器3、滤波器4、保持器5、相位解调器6、MCU7、驱动电路8、铁氧体移相器9，其中：输入的微波信号RFin进入第一耦合器1后，将功率大小为2～10dBm的微波信号RFin1耦合出来，输出至鉴相器3的A端，经过铁氧体移相器9后的微波信号RFout进入第二耦合器2后，将功率大小为2～10dBm的微波信号RFout1耦合出来，输出至鉴相器3的B端；鉴相器3用于对输入的两个微波信号进行鉴相，输出n阶谐波和n阶交调信号，其输出端连接滤波器4；滤波器4用于选择出所需要的相位差信号，滤除n阶谐波和n阶交调信号的交调分量，保留直流信号，并输出至保持器5；保持器5用于对保留的直流信号进行放大或衰减，并输出至相位解调器6；相位解调器6用于对保持器输出的直流正弦信号进行相位解调，并输出至MCU；MCU一方面用于在微波信号输入前，接收雷达波束方向角的指令，控制驱动电路向铁氧体移相器产生电流脉冲，使铁氧体移相器工作在新的磁化状态，另一方面，用于对相位解调器解调出的信号进行判断与分析，根据判断与分析的结果控制驱动电路，其输出端连接驱动电路。进一步地，MCU与相位解调器之间还有一次通信，以进一步确定判断与分析结果。进一步地，所述MCU根据判断与分析的结果，输出控制信号使驱动电路工作：若MCU的判断与分析的结果与雷达波束方向角指令的要求一致，则MCU控制驱动电路保持当前状态；若MCU的判断与分析的结果相对于雷达波束方向角指令要求偏大，那么MCU控制驱动电路产生与接收雷达波束方向角指令后产生的电流脉冲方向相反的电流脉冲；如果MCU的判断与分析的结果相对于雷达波束方向角指令要求偏小，那么MCU控制驱动电路产生与接收雷达波束方向角指令后产生的电流脉冲方向相同的电流脉冲。进一步地，上述铁氧体移相器为微带线或带状线铁氧体移相器。其中，所述滤波器4为低通滤波器；所述第一耦合器1和第二耦合器2根据实际电路工作频率和耦合度的技术指标进行设计；所述鉴相器3、滤波器4、保持器5可以是三个独立的电路模块，或者一个整体模块实现三种功能。进一步地，所述MCU还可以连接显示模块10，实时显示相移量。一种铁氧体移相器的相移量的控制方法，包括以下步骤：步骤1：驱动控制系统开机上电后，MCU使驱动电路产生一个脉宽为1～10毫秒的负向脉冲信号，使铁氧体移相器9达到反向饱和剩磁状态，MCU记录该状态为零相移参考点；步骤2：电路进入待机状态，MCU接收雷达波束方向角的指令，并控制驱动电路8产生正向电流脉冲，电流脉冲与相移量成正比，此时，铁氧体移相器在新的磁化状态；步骤3：输入的微波信号RFin进入第一耦合器1后，将功率大小为2～10dBm的微波信号RFin1耦合出来，输出至鉴相器3的A端；经过铁氧体移相器9后的微波信号RFout进入第二耦合器2后，将功率大小为2～10dBm的微波信号RFout1耦合出来，输出至鉴相器3的B端；步骤4：鉴相器3对输入的两个微波信号进行鉴相，输出n阶谐波和n阶交调信号，输出的信号经过滤波器4和保持器5后，n阶谐波和n阶交调分量被滤除，含有相移信息的直流信号被保留，且该直流信号被保持器5进行信号放大或衰减，并输出至相位解调器，以满足相位解调器6对输入信号幅度的要求；步骤5：相位解调器对保持器输出的直流正弦信号进行相位解调后，输出至MCU，MCU对解调的信号进行判断与分析，并与相位解调器进行一次通信，进一步确定判断结果；步骤6：MCU根据判断与分析的结果，输出控制信号控制驱动电路：如果MCU的分析结果与雷达波束方向角指令的要求一致，则MCU控制驱动电路保持当前状态；如果MCU的分析结果相对于雷达波束方向角指令要求偏大，那么MCU控制驱动电路产生一个负电流脉冲(如图5所示)；如果MCU的分析结果相对于雷达波束方向角指令要求偏小，那么MCU控制驱动电路产生一个正电流脉冲(如图5所示)；通过不断的反馈与调节，最终相移量与设定值保持在误差范围以内，达到精确移相目的。进一步地，上述铁氧体移相器为微带线或带状线铁氧体移相器。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的驱动控制系统是基于锁相环结构建立的，该结构存在相位锁定时间，但由于移相器输入输出的频率一样，故该结构不需要频率锁定而直接进行相位锁定，减少了锁定时间，提高了频率。2、本专利技术的驱动控制系统相移精度高，克服了环境温度对铁氧体移相器的影响，当环境温度升高时，铁氧体移相器的饱和磁化强度降低，相移量减小，本专利技术中的反馈回路根据相移量的减少，增加驱动电路输出的脉冲宽度，使相移量恢复到设定值，故增加了相控阵雷达的可靠性，减少了波束扫描盲区。3、本专利技术驱动控制系统的响应速度快、集成度高。附图说明图1为本专利技术提供的铁氧体移相器驱动控制系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例中鉴相器3、滤波器4和保持器5的电路原理图。图3为本专利技术实施例中相位解调器6与MCU7及增加的显示模块10的原理图。图4为本专利技术实施例中驱动电路8的原理图。图5为本专利技术实施例中铁氧体移相器的相移量示意图。其中，1为第一耦合器，2为第二耦合器，3为鉴相器，4为滤波器，5为保持器，6为相位解调器，7为MCU，8为驱动电路，9为铁氧体移相器，，10为显示模块。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁氧体移相器驱动控制系统，包括第一耦合器(1)、第二耦合器(2)、鉴相器(3)、滤波器(4)、保持器(5)、相位解调器(6)、MCU(7)、驱动电路(8)、铁氧体移相器(9)，其中，输入的微波信号进入第一耦合器(1)后，将功率大小为2～10dBm的微波信号耦合出来，输出至鉴相器(3)的A端，经过铁氧体移相器(9)后的微波信号进入第二耦合器(2)后，将功率大小为2～10dBm的微波信号耦合出来，输出至鉴相器(3)的B端；鉴相器(3)用于对输入的两个微波信号进行鉴相，输出n阶谐波和n阶交调信号，其输出端连接滤波器(4)；滤波器(4)用于选择出所需要的相位差信号，滤除n阶谐波和n阶交调信号的交调分量，保留直流信号，并输出至保持器(5)；保持器(5)用于对保留的直流信号进行放大或衰减，并输出至相位解调器(6)；相位解调器(6)用于对保持器输出的直流信号进行相位解调，并输出至MCU；MCU一方面用于在微波信号输入前，接收雷达波束方向角的指令，控制驱动电路向铁氧体移相器产生电流脉冲，使铁氧体移相器工作在新的磁化状态，另一方面，用于对相位解调器解调出的信号进行判断与分析，根据判断与分析的结果控制驱动电路，其输出端连接驱动电路。...

【技术特征摘要】
1.一种铁氧体移相器驱动控制系统，包括第一耦合器(1)、第二耦合器(2)、鉴相器(3)、滤波器(4)、保持器(5)、相位解调器(6)、MCU(7)、驱动电路(8)、铁氧体移相器(9)，其中，输入的微波信号进入第一耦合器(1)后，将功率大小为2～10dBm的微波信号耦合出来，输出至鉴相器(3)的A端，经过铁氧体移相器(9)后的微波信号进入第二耦合器(2)后，将功率大小为2～10dBm的微波信号耦合出来，输出至鉴相器(3)的B端；鉴相器(3)用于对输入的两个微波信号进行鉴相，输出n阶谐波和n阶交调信号，其输出端连接滤波器(4)；滤波器(4)用于选择出所需要的相位差信号，滤除n阶谐波和n阶交调信号的交调分量，保留直流信号，并输出至保持器(5)；保持器(5)用于对保留的直流信号进行放大或衰减，并输出至相位解调器(6)；相位解调器(6)用于对保持器输出的直流信号进行相位解调，并输出至MCU；MCU一方面用于在微波信号输入前，接收雷达波束方向角的指令，控制驱动电路向铁氧体移相器产生电流脉冲，使铁氧体移相器工作在新的磁化状态，另一方面，用于对相位解调器解调出的信号进行判断与分析，根据判断与分析的结果控制驱动电路，MCU输出端连接驱动电路。2.根据权利要求1所述的铁氧体移相器驱动控制系统，其特征在于，所述MCU(7)与所述相位解调器(6)之间还有一次通信。3.根据权利要求1或2所述的铁氧体移相器驱动控制系统，其特征在于，所述铁氧体移相器为微带线或带状线铁氧体移相器。4.根据权利要求1所述的铁氧体移相器驱动控制系统，其特征在于，所述滤波器(4)为低通滤波器。5.根据权利要求1所述的铁氧体移相器驱动控制系统，其特征在于，所述第一耦合器(1)和第二耦合器(2)根据实际电路工作频率和耦合度的技术指标确定。6.根据权利要求1所述的铁氧体移相器驱动控制系统，其特征在于，所述鉴相器(3)、滤波器(4)、保持器(5)为三个独立的电路模块，或者一个整体模块实现三...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青慧，王明，许玥，张怀武，贾利军，廖宇龙，文岐业，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51