專利名稱：微波數(shù)控衰減器控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子及通信的高頻微波有源器件和系統(tǒng)溫度特性補償?shù)奈⒉〝?shù)控衰減器控制領(lǐng)域，尤其涉及一種微波數(shù)控衰減器的控制方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)的數(shù)控衰減器普遍存在控制精度和線性度不夠(一般在誤差3dB左右)、適應(yīng)溫度范圍小(一般在-40℃～+70℃，這樣在軍品上就基本不能適用)和控制動態(tài)范圍窄(一般在0～40dB范圍內(nèi))等問題，國內(nèi)工作在微波射頻范圍(至18GHz)內(nèi)的數(shù)控衰減器一般為開關(guān)形式，多采用5位或6位控制，衰減誤差在0.5～2dB之間變化。這一類的數(shù)控衰減器裝配工藝復(fù)雜，插入損耗大，步進最小為1dB，不能滿足有些應(yīng)用場合0.5dB衰減精度的要求，而且在-55℃～+85℃溫度范圍內(nèi)衰減誤差的控制也不能滿足更高的要求(小于0.5dB)。
數(shù)控衰減器是通過輸入并行數(shù)據(jù)來控制驅(qū)動器輸出電流，從而控制衰減器的衰減量，目前傳統(tǒng)的驅(qū)動器的溫度補償設(shè)計是利用熱敏電阻作為輸出級運放的反饋電阻，使得運放的放大倍數(shù)隨溫度變化而變化，但這種補償方法有明顯的缺陷一是在特定溫度下，對于所有的衰減量，驅(qū)動器電流變化的百分比是一樣的，而各級的衰減量變化的百分比卻不一樣；二是由于衰減量隨溫度的變化量是非線性的，通過熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)很難很好模擬該曲線。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高在寬頻帶、寬工作溫度、大動態(tài)范圍情況下對微波、射頻信號幅度控制的精度，本發(fā)明提供了一種微波數(shù)控衰減器控制的方法及裝置。本發(fā)明的方法是通過如下方式實現(xiàn)的微波數(shù)控衰減器控制方法，其特征包括如下步驟1)將衰減量在各個溫度范圍內(nèi)所對應(yīng)的值寫入EPROM；
2)單片機每隔一時間間隔讀取一次當前溫度值，輸出地址修正碼與EPROM記錄的各個溫度范圍內(nèi)的值比較，若與前一次溫度在相同溫度范圍內(nèi)，則地址碼保持不變，若不同，則跳變到新的溫度范圍所對應(yīng)的地址碼，修正EPROM的輸出數(shù)據(jù)；3)經(jīng)過數(shù)/模變換之后經(jīng)驅(qū)動電流電路，提供相應(yīng)的電流從而修正衰減器的衰減量。
單片機讀取一次當前溫度值的時間間隔為1秒。
寫入EPROM的值為衰減量在間隔溫度區(qū)間內(nèi)的變化量的最大值；間隔溫度區(qū)間為10℃。
單片機讀取當前溫度值之后輸出4位地址修正碼；每10℃單片機輸出的地址修正碼變換一次。
采用本發(fā)明方法的控制微波數(shù)控衰減器的一種裝置，是通過如下方案實現(xiàn)包括信號傳輸部分、電流驅(qū)動部分，其特征在于另設(shè)有信號傳輸部分包括溫度傳感器、單片機、EPROM、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，溫度傳感器將探測到的信號經(jīng)單片機處理輸出到EPROM，之后經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器經(jīng)信號傳送到電流驅(qū)動電路；電流驅(qū)動電路包括運放、電阻，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接運放的輸入端，運放的輸出端連接集成模擬衰減電路。
運放由二級運放組成，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接一級運放的輸入端，一級運放的輸出端連接二級運放的輸入端，二級運放的輸出端連接集成模擬衰減電路。


圖1為控制微波數(shù)控衰減器裝置電路框2為控制微波數(shù)控衰減器裝置電路原理圖具體實施方式
數(shù)控衰減器是通過輸入并行數(shù)據(jù)來控制驅(qū)動器輸出電流，從而控制衰減器的衰減量。本項目使用單片機讀取溫度傳感器發(fā)送的當前溫度值，根據(jù)當前溫度輸出地址碼修正EPROM的輸出數(shù)據(jù)，進而控制輸出電流從而修正衰減量。一般軍用器件溫度范圍為-55℃～85℃，我們只要將衰減量在各個溫度范圍內(nèi)所對應(yīng)的值寫入EPROM，就可實現(xiàn)衰減量的自動修正，衰減量的全溫變化量就是間隔溫度區(qū)間(10度)衰減量的變化量的最大值。單片機每隔一秒讀取一次當前溫度值，若與前一次溫度在相同溫度范圍內(nèi)，則地址碼保持不變，若不同，則跳變到新的溫度范圍所對應(yīng)的地址碼。研究設(shè)計了7位并行數(shù)字控制電路，用計算機數(shù)據(jù)控制和D/A變換方法，采用線性糾偏技術(shù)(數(shù)控衰減器本質(zhì)上是非線性的)使數(shù)控衰減器在0～64dB范圍內(nèi)線性受控，線性誤差在0.5dB以內(nèi)，即衰減器的實際衰減量與理論值的誤差在0.5dB以內(nèi)。在此基礎(chǔ)上可擴展為8位控制，實現(xiàn)0.25dB步進，進一步提高控制精度。產(chǎn)品的線性誤差即為步進量化誤差，不會出現(xiàn)模擬線性糾正時誤差隨衰減變化的情況。
普通低頻集成電路一般在Si或GaAs等半導(dǎo)體基片上將有源和無源器件做在一起，在組成單元電路時，直接焊在PCB板上即可。微波集成電路則要復(fù)雜一些考慮分布參數(shù)的影響，微波集成電路一般先在GaAs、InP、InGaAs等半導(dǎo)體基片上做好有源電路(芯片)，再在Al2O3、BeO、Duroid、F4(聚四氟乙烯)等介質(zhì)基片上做好無源電路(微帶電路)，然后將兩者通過微組裝工藝結(jié)合在一起，形成具有一定功能的單元電路。微波集成電路要考慮RF信號在空間的輻射，所以從結(jié)構(gòu)上微波集成電路都必須封裝在電磁屏蔽的金屬盒中。微波集成電路的信號接口不能通過引線或焊盤連接，需通過專用的射頻連接器(SMA、N、L16等)連接。
本項目有源電路采用Si基片，無源電路采用Duroid介質(zhì)基片，電路組裝采用WESTBOND設(shè)備，控制接口采用十五芯插座，連接接口采用SMA。根據(jù)使用頻段和所選芯片的參數(shù)，采用MICROWAVE-OFFICE、HP-ADS軟件仿真優(yōu)化設(shè)計，結(jié)合微波集成電路的制造工藝，應(yīng)用Monte-Carlo算法綜合微波電路中分布參數(shù)變量，使數(shù)控衰減器系列產(chǎn)品在0.5～18GHz的寬頻帶范圍，對微波射頻信號的控制精度在1dB以內(nèi)。即能實現(xiàn)在工作頻帶內(nèi)，任意衰減量時頻帶內(nèi)起伏1dB以內(nèi)。芯片選用MA/COM公司的電調(diào)管芯MA47418，介質(zhì)材料選用ROGERS公司的5880。根據(jù)微帶電路板和印制電路板的尺寸進行一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，微帶電路板和印制電路板分別安裝在電路盒的兩面。采用微組裝技術(shù)安裝芯片和微帶電路板，然后安裝驅(qū)動器部分，通過導(dǎo)線將射頻部分和驅(qū)動部分連接起來。裝配時需要使用顯微鏡、電烙鐵、WESBAND點焊機等設(shè)備。
權(quán)利要求
1.微波數(shù)控衰減器控制方法，其特征包括如下步驟1)將衰減量在各個溫度范圍內(nèi)所對應(yīng)的值寫入EPROM；2)單片機每隔一時間間隔讀取一次當前溫度值，輸出地址修正碼與EPROM記錄的各個溫度范圍內(nèi)的值比較，若與前一次溫度在相同溫度范圍內(nèi)，則地址碼保持不變，若不同，則跳變到新的溫度范圍所對應(yīng)的地址碼，修正EPROM的輸出數(shù)據(jù)；3)經(jīng)過數(shù)/模變換之后經(jīng)驅(qū)動電流電路，提供相應(yīng)的電流從而修正衰減器的衰減量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波數(shù)控衰減器控制方法，其特征是時間間隔為1秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波數(shù)控衰減器控制方法，其特征是寫入EPROM的值為衰減量在間隔溫度區(qū)間內(nèi)衰變化量的最大值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波數(shù)控衰減器控制方法，其特征是間隔溫度區(qū)間為10℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波數(shù)控衰減器控制方法，其特征是單片機讀取當前溫度值之后輸出4位地址修正碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、5所述的微波數(shù)控衰減器控制方法，其特征是每10℃單片機輸出的地址修正碼變換一次。
7.控制微波數(shù)控衰減器的一種裝置，包括信號控制部分、傳輸部分、電流驅(qū)動部分，其特征在于另設(shè)有信號傳輸部分包括溫度傳感器、單片機、EPROM、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，溫度傳感器將探測的信號經(jīng)單片機處理輸出到EPROM，之后經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器經(jīng)信號傳送到電流驅(qū)動電路；電流驅(qū)動電路包括運放、電阻，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接運放的輸入端，運放的輸出端連接集成模擬衰減電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制微波數(shù)控衰減器的一種裝置，其特征在于運放由二級運放組成，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接一級運放的輸入端，一級運放的輸出端連接二級運放的輸入端，二級運放的輸出端連接集成模擬衰減電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及微波數(shù)控衰減器控制方法及裝置。其方法包括如下步驟1)將衰減量在各個溫度范圍內(nèi)對應(yīng)值寫入EPROM；2)單片機每隔一時間間隔讀取一次當前溫度值，輸出地址修正碼與EPROM記錄的各個溫度范圍內(nèi)的值比較，若與前一次溫度在相同溫度范圍內(nèi)，則地址碼保持不變，若不同，則跳變到新的溫度范圍所對應(yīng)的地址碼，修正EPROM的輸出數(shù)據(jù)；3)經(jīng)過數(shù)/模變換之后驅(qū)動電流電路，提供相應(yīng)的電流從而修正衰減器的衰減量。其裝置中溫度傳感器將探測到的信號經(jīng)單片機處理輸出到EPROM再經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器后傳送到電流驅(qū)動電路；電流驅(qū)動電路包括運放、電阻，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接運放的輸入端，運放的輸出端接集成模擬衰減電路。
文檔編號G05B19/042GK1851977SQ20061003934
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者鐘瑋 申請人:南京恒電電子有限公司