步进电机控制的微波频率自动测量电路设计

1.引言

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。