扫频接收机中数字扫描控制器设计方案

　　 引 言

　　目前，市场上有相当多的超外差式扫频接收机采用模拟的扫描控制方式，利用扫描斜波电压同步各扫描硬件单元，这种控制方式精度差，并且要求主控CPU实时干预扫描过程，使得接收机的扫描速度很慢。针对这些问题，本文提供了一种数字扫描控制器设计新方法。采用该方法，我单位在2005年成功开发了一种新型微波毫米波接收机，其扫描控制精度、扫描速度等指标较以前的接收机产品有了很大的提高。

　　1 扫描控制变量

　　超外差式扫频接收机在扫描过程中一般需要控制的变量有：YIG振荡器频率(或VCO频率)、YIG滤波器中心频率(或带通滤波器频率)、与测试频率相关的功率补偿数据(如平坦度补偿数据)等。

　　理想的YIG器件调谐曲线是一条直线(调谐曲线是根据谐振频率变化与线包电流变化绘制的曲线)，但是，由于受磁性材料磁特性的影响，实际的调谐曲线是非线性的。与此类似，由于接收机内各部件(如混频器、滤波器等)幅度一频率响应曲线是非线性的，造成整机幅频曲线也是非线性的。

　　在工程上，通常采用多段直线逼近的方法对上述曲线进行线性化处理，就是将各控制量曲线进行分段，在段内认为控制量曲线是一条直线。只要各线段分段点位置选取合适，可以保证整机指标满足设计要求。

　　通过计算各段控制量的起始值、步进值与步进个数(终止值减去起始值再除以步进量)就可以表征本段的控制量曲线。超外差式扫频接收机包含多种控制变量，因此对每种控制变量都需要计算其控制量的起始值、步进值与步进个数。又由于各控制量曲线不尽相同，所用逼近曲线的直线段数目也就不尽相同。划分的线段越多，逼近效果越好，控制精度也就越高。因此，在进行扫描控制之前，计算机主控的程序应该首先确定各控制量的分段数目和各段内的起始值、步进值、步进个数，这也就是送给扫描控制器的输入参数。另外，为了提高控制速度，避免在扫描过程中CPU干预扫描进程，在各控制量换段时要求设计的扫描控制器能够根据控制进度主动地读取下一段的换段信息。下面，我们详细介绍一下数字扫描控制器内各单元的组成及实现。

　　2 组成框图及控制时序

　　如图1所示，扫描控制器包括：地址译码/数据缓存单元、RAM存储单元、运算单元、触发单元、中断处理单元、步进脉冲发生单元和D/A输出单元。

　　扫描控制基本流程如下：

　　1)程序首先计算各控制量的分段数目及段内各控制量的起始值、步进值、步进个数。

　　2)通过系统总线，程序将上述计算好的数据依次送入扫描控制器内的RAM中保存。

　　3)程序控制触发单元产生全局中断信号，由中断处理单元通知运算单元读取各控制量首段的初始值。

　　4)程序控制触发单元产生使能信号，控制步进脉冲发生单元产生计数脉冲。这时运算单元开始进行累加/减计算并且计数器记录已产生的脉冲个数。累加/减运算器的输出值通过D/A变换器转换为电压值控制相关硬件电路。

　　5)当运算单元内计数器的计数值达到本段设定的步进个数时，运算单元产生中断信号通过中断处理单元进行中断识别并通知运算单元内已产生中断的模块自动从RAM内读取下一段的初始值。运算单元内四个模块产生中断的中断级别各不相同，如果多个中断同时产生，那么中断处理单元会对各中断进行缓存、排序并且首先处理中断级别高的中断。

　　6)当下一个计数脉冲到来时，运算单元内产生中断的模块又会重新开始累加/减运算并计数，重复4、5步。

　　7)触发单元记录扫描时间。当扫描时间达到预设值时，触发单元控制使能信号为低电平，各寄存器复位，扫描过程结束。