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如何设计微波频率自动测量系统？

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 什么是微波频率？该怎么测量？ 0
2019-8-9 06:37:20　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × 化二为一该类别下有 12 个回答。邀请回答 dymanic 该类别下有 8 个回答。邀请回答 cyhe 该类别下有 7 个回答。邀请回答 kong19 该类别下有 7 个回答。邀请回答 60user150 该类别下有 7 个回答。邀请回答 vuwuerwxs 该类别下有 7 个回答。邀请回答 cswerwr 该类别下有 7 个回答。邀请回答 kingnet_520888 该类别下有 7 个回答。邀请回答 guokuikang 该类别下有 6 个回答。邀请回答 selina1023 该类别下有 6 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 6 个回答。邀请回答 nvywerwer 该类别下有 6 个回答。邀请回答 yfdsfqdqd 该类别下有 6 个回答。邀请回答 Dimple 该类别下有 6 个回答。邀请回答 vfdfvvdw 该类别下有 6 个回答。邀请回答 maobs20 该类别下有 6 个回答。邀请回答 DDT6 该类别下有 6 个回答。邀请回答阿南科院该类别下有 6 个回答。邀请回答 h1654155957.9611 该类别下有 6 个回答。邀请回答燕子湖畔该类别下有 6 个回答。邀请回答举报 tijing忽忽相关推荐 • 微波测量系统实验 3047 • 0．05～26．5GHz的微波功率计自动校准系统设计与实现 1321 • 微波测量仪器和元件简介 1419 • 如何扩展RF/微波测量的频率范围 1258 • 求大神指点设计一个测量2.4,2.5Ghz微波波段的频率电路 3457 • 采用ARM9实现微波功率调理模块设计 1385 • 射频芯片测试夹具在微波测量中有哪些应用？ 4348 • 基于微波频率的Vivaldi天线研究 3010 • 如何设计超高性能微波天线馈源系统？ 2915 • 微波烧结计算机自动控制系统设计 2464 2个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 通常微波所指的是分米波、厘米波和毫米波。关于其频率范围，一种说法是： 300MHz ~ 300GHz(1MHz =106Hz,1GHz =109 )相应的自由空间中的波长约为1m~1mm. 微波技术的兴起和蓬勃发展，使得国内大多数高校都开设微波技术课程。但还存在以下问题：测量时，由手工逐点移动探头并记录各点读数，然后手工计算实验结果并绘图。测量项目单一、精度低、测量周期长，操作也较为繁琐。本文主要研究一种实用的基于Labview的速调管微波频率自动测量系统。 2.系统整体结构系统的整体结构如图2-1所示。由下位机跟上位机构成。微处理器通过驱动电路来控制步进电机，带动谐振式频率计的套筒转动，处理器采样检波电流，传送到上位机LabVIEW界面显示，并利用PC机强大的数据处理功能，分析出电流最小值，计算出所测频率。 3.系统硬件设计 3.1 微处理器系统电路的设计本系统选用的微处理器是S3C44B0.2.5VARM7TDMI内核，3.0~3.6V的I/O操作电压范围。可通过PLL锁相环倍频高至66MHz;71个通用I/O口;内嵌有8通道10位ADC,本系统选取了通道1作为晶体检波器电流输入通道。 3.2 复位电路系统没有采用RC电路作为复位电路，而使用了电压监控芯片SP708SE,提高了系统的可靠性。复位电路的RST 端连接到S3C44B0的复位引脚nRESET,因为S3C44B0的复位信号是低电平有效，所以当系统掉电或复位按键SW_RST被按下时，电源监控芯片RST 引脚立即输出复位信号，使S3C44B0芯片复位。 3.3 谐振式频率计自动测量电路的设计 3.3.1 定标法测频率原理为了实现频率的自动化测量，本系统采用步进电机带动频率计的转动，当腔体转到了谐振位置时候，到达检波器的微波功率明显下降，检波电流出现明显的下降，而这个位置对应的频率就是所测频率。步进电机带动下的是非只读式频率计，所以先要用定标的方法，拟合出频率与刻度的对应关系式。定标法：同时配合两种频率计，一种是只读式的，可直接读出频率;另一种是非只读式的，只有刻度，不能直接读出频率。首先手动转动非只读式频率计到一个谐振的位置，记录这时的刻度，然后再转动只读式频率计，到另外一个谐振位置，记录对应的频率。重复这种操作，测出尽量多的频率和刻度对应点，根据测得数据再用最小二乘法拟合出两者的对应关系式。最后改换用步进电机带动非只读式频率计转动，当转动到检波电流出现明显的“吸收谷”时，读得这时的刻度，根据拟合出来的刻度与频率关系式，就可得所测频率。 3.3.2 步进电机及自动控制电路步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度，达到调速的目的。本系统采用二相步进电机，具有如下一些特点：只需将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可实现电机的转动方向;步进角为1.8°的两相四线混合式步进电机，并把细分驱动器的细分数设置为8,电机的运转分辨率为每个脉冲0.225°。为了有效驱动电机，本文采用了基于TA8435H芯片的驱动电路。实际应用电路如下图3-2所示，芯片的输入信号有使能控制、正反转控制和时钟输入。通过光耦器件TLP521可将驱动芯片跟输入级进行电隔离，起到逻辑电平隔离和保护作用。 M1,M2分别接高电平，所以为1/8细分方式。由于REF IN引脚接高电平，因此VNF为0.8V. 输出级斩波电流为VNF/RNF=0.8/0.8=1A,因此R212、R213要选用功率大一些的电阻。选用不同的二相步进电机时，应根据其电流大小选择合适的R212和R213.R21和C5组成复位电路，D1~D4快恢复二极管可用来泄放绕组电流。电路中用到微处理器S3C44B0引脚PC0,PC1,PC2给驱动电路分别输出使能，正反转，时钟信号，通过控制输出脉冲的间隔可以控制电机转动的速率，而输出脉冲个数可控制步进电机走动的步数，达到控制频率计腔体位置目的。电路输出端口A, A, B, B接二相步进电机对应输入端子。 3.3.3 检波电流I/V转换及放大电路检波晶体的作用是将微波微弱信号转换成直流信号。故可观察检波电流是否出现“吸收波谷”来判断腔体是否到达谐振位置。本系统将检波电流经过处理之后传送到上位机的LabVIEW界面显示，观察是否到谐振位置。由于微波信号在传输过程中受到外部干扰的噪声，线路的噪声，元器件的噪声等等，因此需要滤波电路来滤除这些干扰信号。由于处理器对信号的采集速率比较低，所以本系统采用了时间常数比较大的由R418和C409构成的低通滤波器。其截止频率为f p =30Hz有利于滤除电路中的尖峰噪声。电路采用两级运放，第一级为I/V转换，第二级为电压反相放大。调节可变衰减器，电机走完全程，观察到检波电流最大值为50.9μ A,因此电路中RF4=1K,R416=1K,RF5=45K,由Vout1=-RF4*I知，经过第一级I/V转换之后最大电压为50.9mV,再经过放大，最终输出电压最大为2.291V,满足S3C44B0的A/D转换输入要求。

2019-8-9 15:09:20 评论举报徐波

答案对人有帮助，有参考价值 0 4.软件设计 4.1 下位机软件系统开机复位后，进入while(1)死循环，时刻检测上位机是否发来测量频率的命令，当接受到测量频率命令后，调用测频率模块子程序。频率测量子程序中，电机走完全程需要1854步，每一步带动谐振腔走0.005mm,每一步耗时44.44ms,电机每走动一步，把100次检波电流的A/D转换数据求平均值后再通过串口发送到上位机显示。 4.2 上位机软件设计在虚拟仪器开发平台LabVIEW中，可以利用基于VISA的仪器驱动模板中的I/O接口函数来方便快速地开发驱动程序。本系统中通过PC机和主控芯片S3C44BO的RS232串行通信实现数据采集的驱动程序正是使用这种方法。如图3-5频率测量的labview程序图。首先用最大值与最小值函数求出采集到的电流数据的最小值，并求出其对应的索引值，即步进电机在哪一步采集到的电流值，从而把这个索引值反馈回频率数组，求出其对应的元素，则为所测频率。 5.信号源输出频率测量实验结果及分析为了在上位机的LabVIEW界面得到所测量的微波信号频率，需在界面中显示出检波电流--频率曲线，从而可明显读出检波电流的“吸收波谷点”.需通过定标法先手工测量频率--距离(当前测量点与起始点的距离，可由套筒刻度算出)的一组尽可能多的数据点，然后利用步进电机每走一步的距离，就可以把距离转化为步数，再用matlab拟合出频率--步数的关系函数。从而可知道步进电机走到哪一步对应哪一个频率。电机走完全程需要1854步，那么把步数对应的1854个频率值组成一个数组作为曲线的横坐标，并把采集到的1854个电流值作为纵坐标。限于本信号源频率及谐振式频率计测量范围的影响，本系统只能在8.48GHz和9.9GHz范围内测量。因此从套筒的起始位置9.9mm(对应于频率8 . 4 8 G H z )，截止位置0 . 6 3 m m (对应于频率9.9GHz)，其全长为9.9mm-0.63mm=9.27mm.由于电机带动套筒每步的距离非常小，因此不能直接测量步进电机一步的距离，利用步进电机没有累计误差的特点，采用步进电机走动180步，测出套筒刻度前后位置差，得出步进电机带动套筒每一步移动平均距离为0.005mm.手工测出频率与刻度的42组数据点，利用MATLAB拟合出图5-1所示曲线。用MATLAB拟合出频率f 与刻度L 线性关系函数为f = ?0.1456* L + 9.9917(0.63mm ≤ L ≤ 9.9mm)。由于电机每步带动套筒移动0.005mm,起始位置在0.63mm,即步进电机走一步后，套筒的位置在0.63mm+0.005mm=0.635mm,而步进电机走完全程需要1854步，套筒的截止位置在0.63+0.005*1854=9.9mm.则刻度L 与步数n 的关系函数为L = 0.005n + 0.63(0 ≤ n ≤1854)。可推导出频率f 与步数n的函数关系式为f = ?0.000728n + 9.9(0 ≤ n ≤1854)。把步数对应的1854个频率值组成一个数组作为曲线的横坐标，并把采集到的1854个电流值作为纵坐标，利用PC机在LabVIEW描绘的波形图如图5-2所示。再由LabVIEW自动计算检波电流最小值对应的频率值，如图5-4所示。可知这时信号源输出频率为9.337GHz. 与手工测量做对比。换上可直接测出频率的谐振式频率计，测得这时的频率为9.357GHz,所以自动测量与手动测量的相对误差为：本系统设定步进电机走完全程需要82.4秒，不能设得走太快的原因是防止步进电机“丢步”(漏掉了脉冲没有运动到指定的位置)。另外太快很可能检测不到检波电流的“波谷点”.而手工测量一次信号源的输出频率，通常要两分多钟，可见本系统自动测量的实用性。

2019-8-9 15:09:23 评论举报沈茜