基于数字控制的智能自动频率控制设备
阅读：695发布：2020-05-08
专利汇可以提供基于数字控制的智能自动频率控制设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种智能自动 频率 控制(AFC)设备，包括：移相模 块 ，与第一 信号 输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，根据 相移 参数对入射波进行移相以生成移相信号，并向鉴相模块输出移相信号；以及鉴相模块，与移相模块和第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，对移相信号和反射波进行鉴相以生成相差信号，并经由控制 接口 输出相差信号。，下面是基于数字控制的智能自动频率控制设备专利的具体信息内容。
1.一种智能自动频率控制“AFC”设备，包括：
移相模块，与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，根据相移参数对入射波进行移相以生成移相信号，并向鉴相模块输出移相信号；以及鉴相模块，与移相模块和第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，对移相信号和反射波进行鉴相以生成相差信号，并经由控制接口输出相差信号。
2.根据权利要求1所述的智能AFC设备，其中相移参数是数字控制信号。
3.根据权利要求1所述的智能AFC设备，其中，入射波是由微波源产生的，并且反射波是入射波经由电子直线加速管反射产生的。
4.根据权利要求1所述的智能AFC设备，其中，移相模块包括：
数字移相器，与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，根据相移参数对入射波进行移相以生成第一移相信号，并向第一滤波器输出第一移相信号；
第一滤波器，与数字移相器相连，并被配置为对第一移相信号进行滤波以生成第一滤波信号，并向第一衰减器输出第一滤波信号；
第一衰减器，与第一滤波器相连，并被配置为对第一滤波信号进行衰减以生成第一衰减信号，并向第二滤波器输出第一衰减信号；以及
第二滤波器，与第一衰减器相连，并被配置为对第一衰减信号进行滤波以生成第二滤波信号，并向鉴相模块输出第二滤波信号作为移相信号。
5.根据权利要求1所述的智能AFC设备，其中，移相模块还包括数字开关，连接在第一滤波器与第一衰减器之间。
6.根据权利要求1所述的智能AFC设备，其中，鉴相模块包括：电桥，与第二滤波器和第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，对移相信号和反射波进行鉴相以生成相差信号，并经由控制接口输出相差信号。
7.根据权利要求1所述的智能AFC设备，还包括：
第一幅值控制模块，与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，根据第一幅值调整参数对入射波的幅值进行调整，并向移相模块输出调整后的入射波。
8.根据权利要求7所述的智能AFC设备，其中，第一幅值调整参数是数字控制信号。
9.根据权利要求7所述的智能AFC设备，其中，第一幅值控制模块包括：
第二衰减器，与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，对入射波进行衰减以生成第二衰减信号，并向限幅器输出第二衰减信号；
限幅器，与第二衰减器相连，并被配置为对第二衰减信号进行限幅以生成限幅信号，并向第三衰减器输出限幅信号；以及
第三衰减器，与限幅器相连，并被配置为对限幅信号进行进一步衰减以生成第三衰减信号，并向移相模块输出第三衰减信号。
10.根据权利要求9所述的智能AFC设备，其中，第三衰减器包括数字可变衰减器和固定值衰减器，其中
数字可变衰减器与限幅器相连，并被配置为对限幅信号进行衰减以生成第一临时衰减信号，并向固定值衰减器输出第一临时衰减信号；以及
固定值衰减器与数字可变衰减器相连，并被配置为对第一临时衰减信号进行衰减以生成第二临时衰减信号，并向移相模块输出第二临时衰减信号。
11.根据权利要求9所述的智能AFC设备，其中第二衰减器是固定值衰减器。
12.根据权利要求1或7所述的智能AFC设备，还包括：
第二幅值控制模块，与第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，根据第二幅值调整参数对反射波的幅值进行调整，并向鉴相模块输出调整后的反射波。
13.根据权利要求12所述的智能AFC设备，其中，第二幅值调整参数是数字控制信号。
14.根据权利要求4所述的智能AFC设备，其中，第二幅值控制模块包括：
第四衰减器，与第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，对反射波进行衰减以生成第四衰减信号，并向第三滤波器输出第四衰减信号；以及第三滤波器，与第四衰减器相连，并被配置为对第四衰减信号进行滤波以生成第三滤波信号，并向鉴相模块输出第三滤波信号。
15.根据权利要求14所述的智能AFC设备，其中，第四衰减器包括：
固定值衰减器，与第二信号输入端相连，并被配置为对反射波进行衰减以生成第三临时衰减信号，并向数字可变衰减器输出第三临时衰减信号；
数字可变衰减器，与固定值衰减器相连，并被配置为对第三临时衰减信号进行衰减以生成第四临时衰减信号，并向第二固定值衰减器输出第四临时衰减信号；以及第二固定值衰减器，与数字可变衰减器相连，并被配置为对第四临时衰减信号进行进一步衰减以生成第五临时衰减信号，并向第三滤波器输出第五临时衰减信号。
16.根据权利要求14所述的智能AFC设备，其中，电桥与第二滤波器和第三滤波器相连，并被配置为对移相信号和第三滤波信号进行鉴相以生成相差信号，并经由控制接口输出相差信号。
基于数字控制的智能自动频率控制设备
技术领域
[0001] 本公开涉及自动频率控制领域，更具体地，涉及一种基于数字控制的智能自动频率控制设备。
背景技术
[0002] 自动频率控制(Automatic Frequency Control，下文简称为AFC)，也称为自动微调(Automatic Frequency Tuner，下文简称为AFT)，是一种使微波发生源输出的微波信号频率与目标频率保持某种确定关系的自动控制系统。
[0003] AFC系统，在雷达设备系统中，主要用来保持接收机的频率在设定点上，确保正确接收到雷达的反馈信号。20世纪50年代初期，开始用于调频通信接收机，以提高抗干扰能力，用于雷达接收机以实现频率微调，还用于调频发射机和其他电子设备，以提高系统的稳定度。
[0004] 在现代医疗、工业等用途的电子直线行波、驻波加速器等中，AFC系统往往采用基于微波信号处理的自动频率控制系统，用来保证微波功率源输出微波的频率与加速管的工作频率点相互匹配，保证系统运行后各项指标的稳定性，提高抗干扰能力。
[0005] 在电子直线驻波加速器中应用的自动频率控制系统，从基本原理上讲，分为以下三种方式：剂量极大值控制式、反射波极小值鉴别方法和鉴频式方法。在剂量极大值控制式中，通过实时跟踪加速器系统的剂量率的值，通过反馈信号获得控制信号，使整个系统的剂量率维持在最大点上。因测量信号为一个极为弱小的电流信号，且测量，处于高压、强电、强磁场、强电磁干扰等恶劣环境中，很难保证系统的稳定性和准确性。此种方法暂停留在理论阶段。在反射波极小值鉴别方法中，通过跟踪加速管反射回来的微波功率信号的变化，来生成控制信号，从而控制加速器系统中的微波源的频率。来保证整个系统的剂量输出等指标的稳定性。在鉴频式方法中，通过鉴别输入的微波和加速管的需求的某些微波信号特性的一致性，来获得控制微波源的信号，达到整个系统的剂量输出等指标的稳定性的目标。一般有四种形式的频率控制系统：晶振型、单腔型、双腔型、锁相型。
[0006] 晶振型频率控制系统是早期加速器系统中采用的方案，它以一个晶振的输出频率作为微波源的输出频率控制信号基准，但其缺点是只能将微波功率源的频率稳定在一个特定的点上，无法根据加速管温度变化引起的工作频率变化，实时动态调整微波源的频率，是系统一直处于最佳状态。
[0007] 单腔型频率控制系统采用一个谐振腔，并利用不同频率的微波信号通过谐振腔后输出信号不同的特点，来达到锁定频率的目的。因腔体与系统水路相通，使腔体产生的信号变化与加速管因温度引起的频率变化变化具有一定的相关性。但因，腔体加工精度，灵敏度不高等问题其频率控制能力不足。
[0008] 双腔型频率控制系统采用两个谐振腔，频率分别为f+Δf和f-Δf。系统将取样波导的微波信号，激励两个谐振腔。分别取样后，获得的两个信号经过峰值取样电路转换为直流电平，再经过差分放大器从而获得改变微波源频率的驱动信号。该系统相对单腔型具有很好的频率变化跟踪特性。能够获得较高的系统稳定性。但其跟踪范围有限，无法适应较大变化的突发情况。
[0009] 锁相型频率控制系统(也叫间接式鉴频AFC系统)通过鉴别入射波和反射波的相位差的变化，作为反馈信号，生成相应的微波源控制信号，补偿各微波信号的频率偏移引起的频率点差值，从而快速、精准、准确的控制系统的微波源。从上世纪70年代研制成功后，被国内外大多数驻波加速器系统所采用。
[0010] 从根本原理上讲，采用锁相式的鉴频AFC系统存在性能稳定、反应速度快等特点，对于传统驻波直线加速器，是最常用的一种系统方案。从器件选型上可以看出，现有的AFC控制系统，更多的是采用模拟微波信号处理系统，在衰减器、移相器上都采用机械旋转的方式，无法精准定位，器件一致性差。且微波器件多靠近加速器的微波源系统和射线生成器件。调试人员在进行操作时，需要反复关闭射线系统，来往于安全和射线控制区域，调试效率和安全都存在一定问题。发明内容
[0011] 有鉴于此，本公开的一个方面提供了一种用于智能AFC设备，包括：
[0012] 移相模块，与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，根据相移参数对入射波进行移相以生成移相信号，并向鉴相模块输出移相信号；以及[0013] 鉴相模块，与移相模块和第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，对移相信号和反射波进行鉴相以生成相差信号，并经由控制接口输出相差信号。
[0014] 根据本公开实施例，相移参数是数字控制信号。
[0015] 根据本公开实施例，入射波是由微波源产生的，并且反射波是入射波经由电子直线加速管反射产生的。
[0016] 根据本公开实施例，移相模块包括：
[0017] 数字移相器，与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，根据相移参数对入射波进行移相以生成第一移相信号，并向第一滤波器输出第一移相信号；
[0018] 第一滤波器，与数字移相器相连，并被配置为对第一移相信号进行滤波以生成第一滤波信号，并向第一衰减器输出第一滤波信号；
[0019] 第一衰减器，与第一滤波器相连，并被配置为对第一滤波信号进行衰减以生成第一衰减信号，并向第二滤波器输出第一衰减信号；以及
[0020] 第二滤波器，与第一衰减器相连，并被配置为对第一衰减信号进行滤波以生成第二滤波信号，并向鉴相模块输出第二滤波信号作为移相信号。
[0022] 根据本公开实施例，鉴相模块包括：电桥，与第二滤波器和第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，对移相信号和反射波进行鉴相以生成相差信号，并经由控制接口输出相差信号。
[0023] 根据本公开实施例，智能AFC设备还包括：
[0024] 第一幅值控制模块，与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，根据第一幅值调整参数对入射波的幅值进行调整，并向移相模块输出调整后的入射波。
[0025] 根据本公开实施例，第一幅值调整参数是数字控制信号。
[0026] 根据本公开实施例，第一幅值控制模块包括：
[0027] 第二衰减器，与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，对入射波进行衰减以生成第二衰减信号，并向限幅器输出第二衰减信号；
[0028] 限幅器，与第二衰减器相连，并被配置为对第二衰减信号进行限幅以生成限幅信号，并向第三衰减器输出限幅信号；以及
[0029] 第三衰减器，与限幅器相连，并被配置为对限幅信号进行进一步衰减以生成第三衰减信号，并向移相模块输出第三衰减信号。
[0030] 根据本公开实施例，第三衰减器包括数字可变衰减器和固定值衰减器，其中[0031] 数字可变衰减器与限幅器相连，并被配置为对限幅信号进行衰减以生成第一临时衰减信号，并向固定值衰减器输出第一临时衰减信号；以及
[0032] 固定值衰减器与数字可变衰减器相连，并被配置为对第一临时衰减信号进行衰减以生成第二临时衰减信号，并向移相模块输出第二临时衰减信号。
[0033] 根据本公开实施例，第二衰减器是固定值衰减器。
[0034] 根据本公开实施例，智能AFC设备还包括：
[0035] 第二幅值控制模块，与第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，根据第二幅值调整参数对反射波的幅值进行调整，并向鉴相模块输出调整后的反射波。
[0036] 根据本公开实施例，第二幅值调整参数是数字控制信号。
[0037] 根据本公开实施例，第二幅值控制模块包括：
[0038] 第四衰减器，与第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，对反射波进行衰减以生成第四衰减信号，并向第三滤波器输出第四衰减信号；以及[0039] 第三滤波器，与第四衰减器相连，并被配置为对第四衰减信号进行滤波以生成第三滤波信号，并向鉴相模块输出第三滤波信号。
[0040] 根据本公开实施例，第四衰减器包括：
[0041] 固定值衰减器，与第二信号输入端相连，并被配置为对反射波进行衰减以生成第三临时衰减信号，并向数字可变衰减器输出第三临时衰减信号；
[0042] 数字可变衰减器，与固定值衰减器相连，并被配置为对第三临时衰减信号进行衰减以生成第四临时衰减信号，并向第二固定值衰减器输出第四临时衰减信号；以及[0043] 第二固定值衰减器，与数字可变衰减器相连，并被配置为对第四临时衰减信号进行进一步衰减以生成第五临时衰减信号，并向第三滤波器输出第五临时衰减信号。
[0045] 通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0046] 图1a示出了根据现有技术的锁相型AFC系统的结构图；
[0047] 图1b示出了根据现有技术的图1a所示的锁相型AFC系统中的鉴相器的结构图；
[0048] 图2示出了根据本公开实施例的智能AFC系统的结构图；
[0049] 图3示出了根据本公开实施例的图2中所示的智能AFC系统中的智能AFC设备、远程控制系统和频率控制装置的结构图；以及
[0050] 图4a至图4c示意性示出了根据本公开实施例的图3中所示的智能AFC设备中的各个模块的结构图。
具体实施方式
[0051] 以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0052] 在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0053] 在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0054] 图1a示出了根据现有技术的锁相型AFC系统的结构图。锁相型AFC系统主要由鉴相器100、前置放大器110和伺服放大器120组成。入射波和反射波均输入到鉴相器100。入射波是通过在磁控管和隔离器间(或加速管与隔离器间)获得馈入到驻波加速管内部的微波信号并对微波信号进行取样获得的电信号，并且反射波是通过在大负载和隔离器间(或加速管与隔离器间)获得驻波加速管反射回来的微波信号并对该微波信号进行取样获得的电信号。鉴相器100通过在时域对入射波和反射波进行幅值调整、移相、叠加矢量计算等操作，来对入射波和放射波进行相位转换，以获得具有矢量和与矢量差的两个微波信号，然后对这两个微波信号进行取样获得电信号。
[0055] 图1b示出了根据现有技术的图1a所示的锁相型AFC系统中的鉴相器100的结构图。鉴相器100主要由延迟线1001、可变衰减器1002、1003、移相器1004、混合环1005以及检波器
1006和1007组成。
1006和1007组成。
[0056] 在常见的加速器系统中，通常将移相器、混合环和检波器集成在一起以形成一个AFT单元，如德国AFT microwave公司制造的AFT单元。AFT单元是通过微带等技术融合了移相器、混合环、检波晶体等综合功能的整合型器件。移相调节旋钮采用机械调节，有时也可以采用直流电机进行电控调节。
[0057] AFC系统中的核心器件还包括可变衰减器、移相器、混合环和检波晶体。
[0058] 可变衰减器主要是将微波取样信号的幅值衰减到一定的幅度，从而便于后端再进行计算和处理。在现有的产品中，可变衰减器的主要类型有机械式连续可变衰减器、机械式步进可变衰减器、数字式可变衰减器和电压控制式可变衰减器。现有的AFC系统中经常采用机械式连续可变衰减器。
[0059] 移相器将微波信号进行时间、相位上的移动，并尽量保持幅值与信号细节不变。移相器包括机械式移相器，其通常采用旋钮来线性调整移相的相位；以及数字移相器，其通常采用多位数字控制来步进调整移相的相位。
[0060] 混合环(也称为微波混合环)通过微带结构和微波传输特性将两路微波信号进行矢量差和矢量和计算，以得到两路新的微波信号。
[0061] 检波晶体是将脉冲的微波信号转换为电信号的检波器件。
[0062] 图2示出了根据本公开实施例的智能AFC系统的结构图。智能AFC系统可以包括微波源210、波导传输系统220、电子直线加速管230、智能AFC设备240、远程控制系统250和频率控制装置260。
[0063] 微波源210是利用脉冲高压功率生成脉冲微波功率的装置。在电子直线加速器领域，微波源210通常由磁控管、速调管等来实现。微波源210可以产生微波信号。微波源210一般具备在一定范围内调节输出微波信号的频率的能力。微波信号的频率的调节方式通常包括机械旋转、电动脉冲步进、数字调节激励源频率等方法。
[0064] 波导传输系统220可以将该微波信号传输到电子直线加速管230和智能AFC设备。当波导传输系统220将该微波信号传输到电子直线加速管230时，在电子直线加速管230内可以产生加速电场。加速电场的一部分反射回波导传输系统220。在隔离器前端或加速管的微波导入口处用定向耦合器采样获得入射波信号，通过取样波导，在入射波处对微波信号采样获得入射波电信号，在隔离器的吸收负载处或者加速管的微波导入口处采用定向耦合器对反射波进行定向取样，获得反射波电信号。波导传输系统220可以将该反射波传输到智能AFC设备240。
[0065] 智能AFC设备240可以根据输入的入射波和反射波来生成相差信号，并且将该相差信号输出到远程控制系统250。远程控制系统250可以将输入的相差信号与预置的相差信号进行比较以生成调节信号，并且将该调节信号传输到频率控制装置260。频率控制装置260可以对输入的调节信号进行功率放大处理以生成频率调谐控制信号，并且将该频率调谐控制信号传输到微波源210。微波源210可以根据频率调谐控制信号改变所产生的微波信号的频率。微波源210可以通过数字的方式或者通过机械调节的方式来改变微波信号的频率。为了调整微波信号的频率，微波源一般采用机械旋转结构来线性调整微波信号的频率，如磁控管的频率调节机构，有些微波源采用激励源式的放大原理，如速调管微波源采用激励源来激励频率，该激励源由数字信号或电压模拟信号控制以控制输出的微波频率。此外，微波源210还可以根据频率调谐控制信号生成调节阈值反馈信号，并且将该调节阈值反馈信号传输回频率控制装置260。
[0066] 由此，整个智能AFC系统形成了闭环控制，实现了微波的自动跟踪。远程控制系统通过控制程序，将传统设计的机械控制，变为数字控制信号，远端就能实现改变微波信号衰减值、信号的相位控制和信号的数字处理。也可以采用PLC或电路系统，提供可控电压的模拟信号，实现信号的控制。
[0067] 下面，将参照图3详细描述根据本公开实施例的图2中所示的智能AFC系统中的智能AFC设备240、远程控制系统250和频率控制装置260的结构图。
[0068] 智能AFC设备240可以包括移相模块2410和鉴相模块2420。移相模块2410可以与第一信号输入端相连，并且可以被配置为从第一信号输入端接收入射波，根据经由控制接口2450从远程控制系统250接收的相移参数对入射波进行移相以生成移相信号，并向鉴相模块2420输出移相信号。相移参数通常采用rad/mV的模拟信号，当然，也可采用12bit或16bit等多位数的数字控制信号。鉴相模块2420可以与移相模块2410和第二信号输入端相连，并且可以被配置为从第二信号输入端接收反射波，对移相信号和反射波进行鉴相以生成相差信号，并经由控制接口2450向远程控制系统250输出相差信号。这里，入射波可以是由微波源产生的，并且反射波可以是入射波经由电子直线加速管反射产生的。鉴相模块2420也可以用高频率的频率混合芯片来实现或对信号进行分频后用较低频率的数字鉴相芯片来实现。
[0069] 这里仅描述了对入射波进行移相的情况，根据具体实现方式，除了对入射波进行移相之外，还可以对反射波进行移相，即，采用多路移相的方式，来进行相位调整，从而使后端的鉴相模块可用或工作在最佳工作点上。
[0070] 智能AFC设备240还可以可选择地包括第一幅值控制模块2430和第二幅值控制模块2440，这取决于移相模块2410和鉴相模块2420的实现方式。当移相模块2410采用用宽幅值IC芯片实现时，智能AFC设备240可以不包括第一幅值控制模块2430。当鉴相模块2420采用用宽幅值IC芯片实现时，智能AFC设备240可以不包括第二幅值控制模块2440。第一幅值控制模块2430可以与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，根据经由控制接口2450从远程控制系统250接收的第一幅值调整参数对入射波的幅值进行调整，并向移相模块2410输出调整后的入射波。第二幅值控制模块2440可以与第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，根据经由控制接口2450从远程控制系统250接收的第二幅值调整参数对反射波的幅值进行调整，并向鉴相模块2420输出调整后的反射波。这里，第一幅值调整参数可以等于第二幅值调整参数，并且第一幅值调整参数和第二幅值调整参数可以是数字/模拟控制信号。控制接口2450可以可以采用专用MCU单片机，也可采用串口控制器，将控制信号数字化后进行系统间的控制信号传递；也可采用PLC的PROFINET协议或者网线的方式传递控制信号；也可以部分或者全部采用电压模拟信号，保证系统稳定性。
[0071] 远程控制系统250可以包括存储器2510、控制模块2520、人机界面2530和控制接口2540。存储器2510存储数字芯片的状态信号，如第一幅值调整参数、第二幅值调整参数、相移参数、初始相差补偿信号、起始位置信号、预置相差信号等。可以通过对因温度、束流强度等外界条件带来的系统最佳微波频率点的变化编写用于响应反馈信号、做出逻辑动作、接收控制人员信号、系统投入/暂停等动作的程序，并将程序存储在控制模块2520中。该程序编写过程可以在PC端实现、可在远程控制的FPGA上实现、或者可在远程控制的PLC上实现。
控制模块2520可以与存储器2510相连，并且可以被配置为经由控制接口2540从鉴相模块
2420接收相差信号，将接收到的相差信号与存储器2510中存储的预置相差信号进行比较，根据比较结果生成调节信号，并且将该调节信号传输到频率控制装置260。控制接口2540可以采用专用MCU单片机，也可采用串口控制器，将控制信号数字化后进行系统间的控制信号传递；也可采用PLC的PROFINET协议或者网线的方式传递控制信号；也可以部分或者全部采用电压模拟信号，保证系统稳定性。人机界面2530可以与存储器2510和控制模块2520相连，并且可以被配置为通过图文、文字、标识等方式在显示屏、触摸屏、按钮界面等远程控制端向操作者展示系统状态、接收操作者的系统命令等。应当注意的是，也可以将控制模块2520和控制接口2540实现在频率控制装置260中，并且由PC/PLC端来实现控制信号的录入和状态的反馈。
控制模块2520可以与存储器2510相连，并且可以被配置为经由控制接口2540从鉴相模块
2420接收相差信号，将接收到的相差信号与存储器2510中存储的预置相差信号进行比较，根据比较结果生成调节信号，并且将该调节信号传输到频率控制装置260。控制接口2540可以采用专用MCU单片机，也可采用串口控制器，将控制信号数字化后进行系统间的控制信号传递；也可采用PLC的PROFINET协议或者网线的方式传递控制信号；也可以部分或者全部采用电压模拟信号，保证系统稳定性。人机界面2530可以与存储器2510和控制模块2520相连，并且可以被配置为通过图文、文字、标识等方式在显示屏、触摸屏、按钮界面等远程控制端向操作者展示系统状态、接收操作者的系统命令等。应当注意的是，也可以将控制模块2520和控制接口2540实现在频率控制装置260中，并且由PC/PLC端来实现控制信号的录入和状态的反馈。
[0072] 频率控制装置260可以包括功率放大电路2610和保护模块2620。功率放大电路2610接收调节信号，并且对调节信号进行功率放大以生成频率调谐控制信号。为了使功率放大电路2610能够将相差信号转化为用于使机械结构进行动作的驱动信号或电压控制信号，功率放大电路2610还需要连接到驱动电源(例如，DC/AC电源)。保护模块2620可以从微波源210接收调节阈值反馈信号。调节阈值反馈信号可以包括指示频率调谐控制信号是否超出了针对微波源210的可调节范围的断开指示信号。保护模块2620可以根据该断开指示信号确定是否应当向功率放大电路2610发送断开信号，以使得功率放大电路2610不再对调节信号进行处理并且不再输出频率调谐控制信号。此外，调节阈值反馈信号还可以包括例如微波源210的起始位置信号。保护模块2620可以将该起始位置信号经由控制模块2520传输到存储器2510，以便存储在存储器2510中。保护模块2620通过读取微波源210中的频率调节机构的机械、电子信号等信息，确定频率调节机构的位置和限制状态；并且通过机械或电子的保护机构，来避免损坏微波源的频率调节机构或内部结构。此外，保护模块2620通过读取相对或绝对位置，来实现起始位置的初始化等辅助功能。
[0073] 图4a至图4c示意性示出了根据本公开实施例的图3中所示的智能AFC设备中的各个模块的结构图。
[0074] 移相模块2410可以包括数字移相器420，与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，根据相移参数对入射波进行移相以生成第一移相信号，并向滤波器输出第一移相信号；第一滤波器421，与数字移相器420相连，并被配置为对第一移相信号进行滤波以生成第一滤波信号，并向第一衰减器输出第一滤波信号；第一衰减器422，与第一滤波器421相连，并被配置为对第一滤波信号进行衰减以生成第一衰减信号，并向第二滤波器输出第一衰减信号；以及第二滤波器423，与第一衰减器422相连，并被配置为对第一衰减信号进行滤波以生成第二滤波信号，并向鉴相模块输出第二滤波信号作为移相信号。
[0075] 移相模块2410还可以包括数字开关，连接在第一滤波器421与第一衰减器423之间。
[0076] 鉴相模块2420可以包括电桥，与第二滤波器424和第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，对移相信号和反射波进行鉴相以生成相差信号，并经由控制接口2450输出相差信号。
[0077] 第一幅值控制模块2430可以包括：第二衰减器410，与第一信号输入端相连，并被配置为从第一信号输入端接收入射波，对入射波进行衰减以生成第二衰减信号，并向限幅器输出第二衰减信号；限幅器411，与第二衰减器410相连，并被配置为对第二衰减信号进行限幅以生成限幅信号，并向第三衰减器输出限幅信号；以及第三衰减器412，与限幅器411相连，并被配置为对限幅信号进行进一步衰减以生成第三衰减信号，并向移相模块输出第三衰减信号。
[0078] 第二衰减器410可以是固定值衰减器。第三衰减器412可以包括数字可变衰减器和固定值衰减器，其中数字可变衰减器可以与限幅器411相连，并被配置为对限幅信号进行衰减以生成第一临时衰减信号，并向固定值衰减器输出第一临时衰减信号；以及固定值衰减器可以与数字可变衰减器相连，并被配置为对第一临时衰减信号进行衰减以生成第二临时衰减信号，并向移相模块2410输出第二临时衰减信号。
[0079] 第二幅值控制模块2440可以包括：第四衰减器430，与第二信号输入端相连，并被配置为从第二信号输入端接收反射波，对反射波进行衰减以生成第四衰减信号，并向第三滤波器431输出第四衰减信号；以及第三滤波器431，与第四衰减器430相连，并被配置为对第四衰减信号进行滤波以生成第三滤波信号，并向鉴相模块2420输出第三滤波信号。
[0080] 第四衰减器430可以包括：固定值衰减器，与第二信号输入端相连，并被配置为对反射波进行衰减以生成第三临时衰减信号，并向数字可变衰减器输出第三临时衰减信号；数字可变衰减器，与固定值衰减器相连，并被配置为对第三临时衰减信号进行衰减以生成第四临时衰减信号，并向第二固定值衰减器输出第四临时衰减信号；以及第二固定值衰减器，与数字可变衰减器相连，并被配置为对第四临时衰减信号进行进一步衰减以生成第五临时衰减信号，并向第三滤波器输出第五临时衰减信号。
[0081] 在备选实施方式中，电桥可以与第二滤波器424和第三滤波器431相连，并被配置为对移相信号和第三滤波信号进行鉴相以生成相差信号，并经由控制接口2450输出相差信号。
[0082] 根据本公开的实施例的技术方案在信号处理、控制逻辑与器件规模、系统集成度方面都进行设计与改造，将AFC系统从传统的机械控制方式改变为数字控制方式，提高的易用性；极大地降低了系统的复杂程度，从原有的多分立器件，整合为一个数字化芯片控制的系统；能够实现操作人员的远程调试，降低了调试与使用难度，提高了生产环节的周期，在系统易用性方面得到了提升；并且从成本上看，新采用的芯片成本与原有的分立器件的成本相比，得到了显著的降低，产品故障率与维修成本也得到了降低，具有显著的经济效益。
[0083] 根据本公开各实施例的上述方法、装置、单元和/或模块可以通过有计算能力的电子设备执行包含计算机指令的软件来实现。该系统可以包括存储设备，以实现上文所描述的各种存储。所述有计算能力的电子设备可以包含通用处理器、数字信号处理器、专用处理器、可重新配置处理器等能够执行计算机指令的装置，但不限于此。执行这样的指令使得电子设备被配置为执行根据本公开的上述各项操作。上述各设备和/或模块可以在一个电子设备中实现，也可以在不同电子设备中实现。这些软件可以存储在计算机可读存储介质中。计算机可读存储介质存储一个或多个程序(软件模块)，所述一个或多个程序包括指令，当电子设备中的一个或多个处理器执行所述指令时，所述指令使得电子设备执行本公开的方法。
[0084] 这些软件可以存储为易失性存储器或非易失性存储装置的形式(比如类似ROM等存储设备)，不论是可擦除的还是可重写的，或者存储为存储器的形式(例如RAM、存储器芯片、设备或集成电路)，或者被存储在光可读介质或磁可读介质上(比如，CD、DVD、磁盘或磁带等等)。应该意识到，存储设备和存储介质是适于存储一个或多个程序的机器可读存储装置的实施例，所述一个程序或多个程序包括指令，当所述指令被执行时，实现本公开的实施例。实施例提供程序和存储这种程序的机器可读存储装置，所述程序包括用于实现本公开的任何一项权利要求所述的装置或方法的代码。此外，可以经由任何介质(比如，经由有线连接或无线连接携带的通信信号)来电传递这些程序，多个实施例适当地包括这些程序。
[0085] 根据本公开各实施例的方法、装置、单元和/或模块还可以使用例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)或可以以用于对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式的适当组合来实现。该系统可以包括存储设备，以实现上文所描述的存储。在以这些方式实现时，所使用的软件、硬件和/或固件被编程或设计为执行根据本公开的相应上述方法、步骤和/或功能。本领域技术人员可以根据实际需要来适当地将这些系统和模块中的一个或多个，或其中的一部分或多个部分使用不同的上述实现方式来实现。这些实现方式均落入本公开的保护范围。
[0086] 尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。
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