引 言

　　目前，市場(chǎng)上有相當(dāng)多的超外差式掃頻接收機(jī)采用模擬的掃描控制方式，利用掃描斜波電壓同步各掃描硬件單元，這種控制方式精度差，并且要求主控CPU實(shí)時(shí)干預(yù)掃描過(guò)程，使得接收機(jī)的掃描速度很慢。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提供了一種數(shù)字掃描控制器設(shè)計(jì)新方法。采用該方法，我單位在2005年成功開發(fā)了一種新型微波毫米波接收機(jī)，其掃描控制精度、掃描速度等指標(biāo)較以前的接收機(jī)產(chǎn)品有了很大的提高。

　　1 掃描控制變量

　　超外差式掃頻接收機(jī)在掃描過(guò)程中一般需要控制的變量有：YIG振蕩器頻率(或VCO頻率)、YIG濾波器中心頻率(或帶通濾波器頻率)、與測(cè)試頻率相關(guān)的功率補(bǔ)償數(shù)據(jù)(如平坦度補(bǔ)償數(shù)據(jù))等。

　　理想的YIG器件調(diào)諧曲線是一條直線(調(diào)諧曲線是根據(jù)諧振頻率變化與線包電流變化繪制的曲線)，但是，由于受磁性材料磁特性的影響，實(shí)際的調(diào)諧曲線是非線性的。與此類似，由于接收機(jī)內(nèi)各部件(如混頻器、濾波器等)幅度一頻率響應(yīng)曲線是非線性的，造成整機(jī)幅頻曲線也是非線性的。

　　在工程上，通常采用多段直線逼近的方法對(duì)上述曲線進(jìn)行線性化處理，就是將各控制量曲線進(jìn)行分段，在段內(nèi)認(rèn)為控制量曲線是一條直線。只要各線段分段點(diǎn)位置選取合適，可以保證整機(jī)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

　　通過(guò)計(jì)算各段控制量的起始值、步進(jìn)值與步進(jìn)個(gè)數(shù)(終止值減去起始值再除以步進(jìn)量)就可以表征本段的控制量曲線。超外差式掃頻接收機(jī)包含多種控制變量，因此對(duì)每種控制變量都需要計(jì)算其控制量的起始值、步進(jìn)值與步進(jìn)個(gè)數(shù)。又由于各控制量曲線不盡相同，所用逼近曲線的直線段數(shù)目也就不盡相同。劃分的線段越多，逼近效果越好，控制精度也就越高。因此，在進(jìn)行掃描控制之前，計(jì)算機(jī)主控的程序應(yīng)該首先確定各控制量的分段數(shù)目和各段內(nèi)的起始值、步進(jìn)值、步進(jìn)個(gè)數(shù)，這也就是送給掃描控制器的輸入?yún)?shù)。另外，為了提高控制速度，避免在掃描過(guò)程中CPU干預(yù)掃描進(jìn)程，在各控制量換段時(shí)要求設(shè)計(jì)的掃描控制器能夠根據(jù)控制進(jìn)度主動(dòng)地讀取下一段的換段信息。下面，我們?cè)敿?xì)介紹一下數(shù)字掃描控制器內(nèi)各單元的組成及實(shí)現(xiàn)。

　　2 組成框圖及控制時(shí)序

　　如圖1所示，掃描控制器包括：地址譯碼/數(shù)據(jù)緩存單元、RAM存儲(chǔ)單元、運(yùn)算單元、觸發(fā)單元、中斷處理單元、步進(jìn)脈沖發(fā)生單元和D/A輸出單元。

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　　掃描控制基本流程如下：

　　1)程序首先計(jì)算各控制量的分段數(shù)目及段內(nèi)各控制量的起始值、步進(jìn)值、步進(jìn)個(gè)數(shù)。

　　2)通過(guò)系統(tǒng)總線，程序?qū)⑸鲜鲇?jì)算好的數(shù)據(jù)依次送入掃描控制器內(nèi)的RAM中保存。

　　3)程序控制觸發(fā)單元產(chǎn)生全局中斷信號(hào)，由中斷處理單元通知運(yùn)算單元讀取各控制量首段的初始值。

　　4)程序控制觸發(fā)單元產(chǎn)生使能信號(hào)，控制步進(jìn)脈沖發(fā)生單元產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖。這時(shí)運(yùn)算單元開始進(jìn)行累加/減計(jì)算并且計(jì)數(shù)器記錄已產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)。累加/減運(yùn)算器的輸出值通過(guò)D/A變換器轉(zhuǎn)換為電壓值控制相關(guān)硬件電路。

　　5)當(dāng)運(yùn)算單元內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到本段設(shè)定的步進(jìn)個(gè)數(shù)時(shí)，運(yùn)算單元產(chǎn)生中斷信號(hào)通過(guò)中斷處理單元進(jìn)行中斷識(shí)別并通知運(yùn)算單元內(nèi)已產(chǎn)生中斷的模塊自動(dòng)從RAM內(nèi)讀取下一段的初始值。運(yùn)算單元內(nèi)四個(gè)模塊產(chǎn)生中斷的中斷級(jí)別各不相同，如果多個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生，那么中斷處理單元會(huì)對(duì)各中斷進(jìn)行緩存、排序并且首先處理中斷級(jí)別高的中斷。

　　6)當(dāng)下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到來(lái)時(shí)，運(yùn)算單元內(nèi)產(chǎn)生中斷的模塊又會(huì)重新開始累加/減運(yùn)算并計(jì)數(shù)，重復(fù)4、5步。

　　7)觸發(fā)單元記錄掃描時(shí)間。當(dāng)掃描時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，觸發(fā)單元控制使能信號(hào)為低電平，各寄存器復(fù)位，掃描過(guò)程結(jié)束。