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微波测试是微波技术的一个重要组成部分,并且广泛应用于多个领域,成为微波技术迅速发展的先导,但是传统的实验设备采取全手工测量方式,测量项目单一、精度低、误差大、操作更为繁琐。而自动控制和测量在提高测量速度和精度的同时,还可以进行快速的数据处理和保存数据,大大提高了实验效率。因此,研究微波测量的自动化控制具有重要意义。本文结合当下流行的虚拟仪器技术,并将微波测量技术、嵌入式技术及电子技术有机融合一体,设计出一个能够自动控制的速调管电源,并能实现频率自动测量的系统。
本系统采用三星公司的ARM处理芯片S3C44B0为核心,设计了速调管电源电路、高压信号外围取样电路、电流/电压转换电路、电压放大电路、继电器控制电路及步进电机驱动电路。首先通过处理器S3C44B0控制继电器的断开与吸合,从而使速调管能工作在预热和高压状态,采用两个有256个滑动单元的数控电位器mcp41050分别用来调节速调管发射极电压和阳极电压。并对反射极电压和阳极电压进行高压信号外围取样,对阳极电流进行Ⅰ/Ⅴ转换及放大,再把所有调理合适后的模拟信号进行模数转换,最后通过串口与上位机LabVIEW界面中进行通信,并处理和显示。同时还设计了步进电机控制的频率自动测量电路,通过控制步进电机的微小转动,采集谐振腔检波电流大小通过串口传送到上位机LabVIEW界面中显示处理。
测试结果表明,该系统实现了速调管电源稳定工作,反射极、阳极电压的自动调节,以及数据在上位机的LabVIEW界面中处理和显示,实现了研究速调管工作特性的数控操作及自动测量频率。在很大程度上减少了人为因素造成的误差,提高了测量精度,测量效率明显提高;且操作界面简单易懂,使操作者能够很快对速调管的工作特性有一个全面的了解。而频率自动测量能够满足实验教学要求。