數字化短波發(fā)射機功率反饋控制系統的設計與實現分析

張勝利

摘要：隨著科學技術的不斷進步，短波發(fā)射機的工作效率和性能也在不斷的提升，為了改善短波發(fā)射機所存在的功放幅頻特性曲線不平坦的問題，相關人員進行了數字化短波發(fā)射機功率反饋控制系統的設計與研究。這個系統可以根據功放輸出端的反饋對發(fā)射機的輸出進行調整，確保發(fā)射機輸出功率的穩(wěn)定性。本文就此進行了相關的討論和分析。

關鍵詞：數字化 短波發(fā)射機 功率反饋 控制系統

中圖分類號：TN914 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0001-01

電子技術的發(fā)展使數字信號的處理性能在不斷的提升，原有的短波發(fā)射機已經開始走向了數字化的道路。短波發(fā)射機數字化可以提升發(fā)射機的集成化、通用化等多個方面，并且能夠減少設備的生產成本。在短波發(fā)射機實際應用的過程中，確保發(fā)射機發(fā)射功率的穩(wěn)定性是必不可少的，因此，數字化短波發(fā)射機功率反饋控制系統的設計與實現具有重大的作用和意義。

1 短波發(fā)射機功率檢測單元的設計方案

數字化短波發(fā)射機功率檢測單元所具備的最主要的作用就是對正向/反向功率進行采樣，搬移頻譜并且降低數據采樣率，最后向DSP單元傳送采樣率不高的正向/反向功率I、Q。這個單元主要由三個模塊組成，反別是：射頻A/D采樣模塊、抽取濾波模塊和數字下變頻模塊。其整個設計框架圖示如下圖1。

1.1 射頻A/D采樣

在發(fā)射機的輸出端耦合之后，正/反功率能夠轉化成射頻信號。通常情況下，短波發(fā)射機的射頻幅度會在3MHz-40MHz，所以，A/D的采集標準比較高，該系統的A/D芯片主要分為兩種，分別是：AD9245和AD9244，頻率為90MHz。

1.2 數字變頻

如果采集芯片成功獲取了射頻信號，那么其就會轉向數字化，并且進行信號的搬移，進而使信號全部移動到基準帶。數字化之后，變頻方式會變?yōu)镈SP給出NCO的方式，并且發(fā)射機所輸出的數字頻率也會由DSP輸出，這樣能夠實現上變頻和下變頻的狀態(tài)一致，進而保障頻譜的轉移。在這個系統之中，FPGA用于數字下變頻模塊的完成，其采用的是正弦波，DSP可以給出NCO的頻率字，計算公式為：fc=fo/fclkX232。在公式之中，fc代表的是頻率字，fo代表的是頻率。

1.3 濾波抽取

由變頻模塊所輸出的數據，其采集的速率并不大，通常為80MHz，為了保障數據的傳輸，確保其能夠通過DSP的加工，進行數據的采集是必不可少的。濾波抽取能夠有效降低數據的采集率，進而有效過濾雜波。濾波器主要應用的是CIC與FIR結合的模式，CIC能夠使濾波抽取量達到231倍，FIR可以達到7倍，進而將采樣率進行有效的降低，約為47.6kHz，此后在進行下一步的處理和加工。

CIC濾波抽取器可以相互消減，位置為零點處，在高速抽取的情況下，其抽取率非常高。CIC濾波器主要由兩部分組成，分別是：積分和部分濾波。設計中，CIC的濾波抽取量比較高，采樣率能夠得到一定的降低，約為356.2kHz；FIR可以有效降低采樣率，在采樣率降低之后，再有DSP進行處理。采用分布式的計算方式可以推動速度電路工作，還能夠減少硬件規(guī)模，提升執(zhí)行速度。

1.4 駐波比增益控制

在實際操作的過程中，如果正向功率和反向功率較大，那么就說明天線和功放的調諧失調，應該對增益進行降低，減小功放的輸出；如果反向功率不大，那么就要對增益值進行適當的降低。

2 短波發(fā)射機DSP單元算法的設計方案

從功率計算的角度來看，通常會選用射頻技術參數，其是天饋效率的一項必不可少的指標，在匹配天線的過程中，電阻的分量必須是相同的，進而使分量之間實現相互的抵消。在抵消之后，功率會變?yōu)?，駐波之間的比會變?yōu)?，發(fā)射機能夠快速有效的將能量傳到天線之上。實際上，此刻的駐波皆為1，因此，要根據駐波對發(fā)射機進行控制，避免功率過大的情況出現。

在增益控制方面，DSP增益控制模塊可以根據功率計算單元隨時獲取駐波比、正功率/反功率電平值調節(jié)功放的輸出，進而有效避免由于反功率過大而對天線調諧器所產生的影響，導致天線調諧器損害，也能夠保護功放，確保發(fā)射機能夠穩(wěn)定工作。增益控制的計算中，要根據駐波比數值控制增益，避免過大的反向功率使功放損壞；其次，為了保障功放輸出的穩(wěn)定性，也要對正向功率加以考慮，進而控制增益。

在正向功率增益控制方面，為了確保短波發(fā)射機功率的穩(wěn)定性，要根據駐波比對發(fā)射機的增益進行調節(jié)，也要對正向功率的電壓值加以考量。

3 結語

綜上所述，本文主要對數字化短波發(fā)射機的功率反饋控制系統的設計進行了詳細的分析和說明。對控制系統中的模塊設計、信號流程、計算方式等進行了相應的介紹和說明。功率反饋系統能夠有效提升數字化短波發(fā)射機的工作效率和穩(wěn)定性，是數字化短波發(fā)射機必不可少的一部分。

參考文獻

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