數(shù)字化激勵器在短波發(fā)信機中的應(yīng)用

王 勇，田衛(wèi)江

（北海航海保障中心天津通信中心，天津　300456）

1　全固態(tài)中短波發(fā)信機激勵器

1.1　主要電路結(jié)構(gòu)

原有全固態(tài)中短波發(fā)信機的激勵器單元由信號產(chǎn)生器，頻率變換器，包絡(luò)反饋電路，控制電路和顯示面板等組成。在激勵器中，信號發(fā)生器根據(jù)輸入的鍵信號和AF調(diào)制信號產(chǎn)生RF調(diào)制輸出455kHz的載波信號。

信號產(chǎn)生器包括自動增益控制（AGC）電路和自動電源控制（APC）電路，能夠防止由于過度的AF輸入信號級別引起的過度調(diào)制和過度驅(qū)動，減少失真。頻率變換器有多路PLL的頻率合成器，為頻率變換產(chǎn)生高頻載波。包絡(luò)反饋電路（EFB）是一個提高線性發(fā)達系統(tǒng)的線性和減少互調(diào)失真（IMD）。

1.2　混頻過程

電路中有一個高度穩(wěn)定的標準晶體振蕩器（5MHz），產(chǎn)生標準頻率，保證發(fā)射頻率的高度穩(wěn)定性。通過5MHz的標準晶體振蕩器和頻率裝換電路可以產(chǎn)生70MHz和72.055MHz～100.4549MHz的第一級以及第二級的混頻電路。經(jīng)過調(diào)制的455kHz的載波信號首先和70MHz的高頻信號進行第一次混頻得到70.455MHz的混頻信號，經(jīng)過射頻放大器、帶通濾波器后和72.055MHz～100.4549MHz的高頻信號進行第二次混頻，經(jīng)過低通濾波器后激勵器輸出1.6MHz～29.9999MHz的信號。

圖1　頻率合成電路

2　數(shù)字化激勵器

2.1　信號的產(chǎn)生與處理過程

與全固態(tài)中短波發(fā)信機的激勵器產(chǎn)生模擬基帶信號不同的是數(shù)字化激勵器產(chǎn)生數(shù)字的基帶激勵信號（已經(jīng)完成各種工作種類調(diào)制信號的產(chǎn)生），通過光纖傳遞給功放接口單元后，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換、上變頻、射頻信號預(yù)防大、后選器濾波等處理后射頻信號再被功率放大器進行功放的處理與合成，一定程度上避免了外界環(huán)境對基帶激勵信號在傳輸過程中的干擾的影響。

2.2　激勵器的主要電路結(jié)構(gòu)

數(shù)字化激勵器是整個發(fā)信機的控制核心，它具有現(xiàn)實操作、對外接口、功率指示、信號及總線接入等功能。在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)部分主要由后板、母版和顯示控制接口板三大部分組成。

后板的主要電路部分是電源接口、光纖接口和信號總線接口。光纖接口主要是為激勵器和功放接口單元的數(shù)據(jù)交換提供光纖鏈路。信號總線包括以太網(wǎng)接口、控制音頻口和CAN口，拓寬了信號輸入的方式，而且能實現(xiàn)發(fā)信機的IP化控制。

母板是激勵器的核心，由系統(tǒng)板、基帶激勵板、接口處理板和電源板組成。

系統(tǒng)板采用CPU+DSP+FPGA+AD/DA架構(gòu)，搭載Android系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對顯示控制板的控制、參數(shù)配置和外部接口的處理等功能。

基帶激勵板是基帶信號產(chǎn)生的關(guān)鍵位置，它可將業(yè)務(wù)音頻轉(zhuǎn)化為兩路互相獨立的的數(shù)字基帶信號，基帶激勵信號經(jīng)過現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和數(shù)字信號處理器（DSP）的處理后，通過高速串口和光纖鏈路傳輸?shù)缴漕l激勵板。在這一款型的發(fā)信機中，較多的采用FPGA和DSP配合使用的搭載方式，極大提高數(shù)字信號處理的效率。

顯示控制板是以高性能、高集成度的OMAP嵌入式處理器為核心，外接時鐘電路、顯示屏、鍵盤燈周圍電路，較好地實現(xiàn)了人機交互的操作功能。

3　該國產(chǎn)發(fā)信機的電路原理

該發(fā)信機由1個數(shù)字化激勵器、3個2kW功率放大器、1個合并調(diào)諧單元、1個功放接口單元和1個電源單元組成。激勵器產(chǎn)生的基帶激勵信號經(jīng)光纖傳輸?shù)焦Ψ沤涌趩卧竭_射頻激勵版轉(zhuǎn)換為射頻激勵信號，經(jīng)過射頻預(yù)處理板的放大后，經(jīng)過功率分配器分配到3個2kW的功率放大器單元放大到2kW，3路2kW的信號經(jīng)功率合并器合并輸出5kW射頻信號。

功放接口單元在在整個發(fā)信機中也起很重要的作用，它主要完成了基帶信號的光電轉(zhuǎn)換、上變頻、射頻信號預(yù)防大、后選器濾波、激勵信號分配以及對功率放大器、功率合并器、天線調(diào)諧器的管控管理等功能。功放接口單元的射頻激勵板可以調(diào)節(jié)功率輸出的正向偏差和反向偏差。數(shù)字基帶信號在射頻激勵板中經(jīng)過FPGA和DSP處理、預(yù)失真和功放校準后經(jīng)過上變頻器對基帶信號的內(nèi)插和DAC的數(shù)模轉(zhuǎn)換，將基帶激勵信號搬移到2MHz～30MHz的射頻信號上，變?yōu)樯漕l激勵信號。

4　結(jié)束語

發(fā)信機采用數(shù)字化激勵器可以實現(xiàn)FPGA和DSP對基帶信號的高速處理，包括多級濾波、采樣和幅度控制等，提高了系統(tǒng)的性能，同時數(shù)字化的方式實現(xiàn)數(shù)字處理部分的模塊化，靈活性也得到了很大提升。

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