一種數(shù)字化實(shí)時功率控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于自動監(jiān)測和控制裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)字化實(shí)時功率控制裝置，適用于短波發(fā)射機(jī)發(fā)送過程中因功率過大而有效保護(hù)天線調(diào)諧器或功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]在實(shí)際使用中，短波發(fā)射機(jī)的功率放大器輸出功率受溫度、電流、電磁環(huán)境影響，使得短波發(fā)射機(jī)的功率放大器輸出端通過天線調(diào)諧器連接天線時，會因反向功率過大而損壞天線調(diào)諧器和功率放大器;此外，短波發(fā)射機(jī)的射頻頻段為2-30MHZ，且約有15倍頻程，導(dǎo)致短波發(fā)射機(jī)的功率放大器的“頻率-輸出功率”特性曲線不可能達(dá)到理想狀態(tài)下的平坦直線，由于在不同頻率下的阻抗不同，使得短波發(fā)射機(jī)的發(fā)射天線也會較大程度影響頻率的駐波比，進(jìn)而使得短波發(fā)射機(jī)在2-30MHZ的射頻頻段內(nèi)輸出功率會隨頻率的改變發(fā)生較大變化，采用自動電平控制(ALC)技術(shù)后能夠確保短波發(fā)射機(jī)的輸出功率保持在相對恒定的功率值上。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對以上現(xiàn)狀分析，本實(shí)用新型的目的在于提出一種數(shù)字化實(shí)時功率控制裝置，該種數(shù)字化實(shí)時功率控制裝置通過采樣芯片進(jìn)行功率采樣，并經(jīng)數(shù)字濾波后由數(shù)字信號處理器(DSP)進(jìn)行功率控制，使得在不影響短波發(fā)射機(jī)功能的前提下，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測并控制功率放大器的功率輸出，保證功率放大器的功率平穩(wěn)輸出且不會因功率過大而損壞天線調(diào)諧器或功率放大器。
[0004]為達(dá)到上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0005]—種數(shù)字化實(shí)時功率控制裝置，包括射頻預(yù)處理單元、功率取樣單元、數(shù)字控制單元、功率放大器單元和諧波濾波器:射頻預(yù)處理單元還包括衰減器、可變增益放大器單元和固定增益單元；
[0006]可變增益放大器單元包含信號輸入端、信號輸出端和反饋控制端;功率取樣單元包含功率信號輸入端和采樣輸出端;衰減器輸出端電連接可變增益單元的信號輸入端，可變增益單元的信號輸出端電連接固定增益單元輸入端，固定增益單元輸出端電連接功率放大器單元輸入端，功率放大器單元輸出端電連接諧波濾波器輸入端，諧波濾波器輸出端電連接功率取樣單元的功率信號輸入端，功率取樣單元的采樣輸出端電連接數(shù)字控制單元的控制輸入端，數(shù)字控制單元的控制輸出端電連接可變增益放大器單元的反饋控制端；
[0007]衰減器獲取射頻信號，并對射頻信號進(jìn)行設(shè)定增益量值的減少，得到衰減射頻信號，然后衰減射頻信號進(jìn)入可變增益放大器單元進(jìn)行預(yù)設(shè)范圍增益量值的增加，然后再依次進(jìn)入固定增益單元進(jìn)行固定增益量值增加、進(jìn)入功率放大器單元進(jìn)行功率放大，得到功率射頻信號，該功率射頻信號進(jìn)入諧波濾波器進(jìn)行無用諧波或二次諧波的濾除，得到濾波后的功放信號，然后將濾波后的功放信號發(fā)送至功率采樣單元進(jìn)行設(shè)定功率值的取樣模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取有用數(shù)字射頻功率信號，將該有用數(shù)字射頻功率信號進(jìn)行輸出，同時該有用數(shù)字射頻功率信號發(fā)送至數(shù)字控制單元進(jìn)行二次線性轉(zhuǎn)換處理，輸出自動電平控制電壓，該自動電平控制電壓用于控制對進(jìn)入可變增益單元的衰減射頻信號進(jìn)行增益控制。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果:
[0009]第一，本實(shí)用新型裝置在初次運(yùn)行時需要對功放前端進(jìn)行參數(shù)校正，且使用與當(dāng)前硬件匹配的校正后的參數(shù)才能正確控制功率，校正后的參數(shù)存儲于本實(shí)用新型裝置中，進(jìn)而使得本實(shí)用新型裝置再次運(yùn)行時能夠自動加載校正后的參數(shù)，加載或存儲校正后的參數(shù)過程中必須經(jīng)過數(shù)字校驗(yàn)，能夠有效保護(hù)電臺硬件，使之不會因功率過大而造成損失；
[0010]第二，本實(shí)用新型裝置中的短波主控軟件可以向功率控制系統(tǒng)下發(fā)指令，并設(shè)置功率控制系統(tǒng)的功率閾值、功率過沖時間、功率釋放時間。
【附圖說明】
[0011 ]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0012]圖1為本實(shí)用新型的一種數(shù)字化實(shí)時功率控制裝置的流程示意圖；
[0013]圖2為射頻信號預(yù)處理單元框圖；
[0014]圖3為功率放大器單元中的功率放大器前端框圖；
[0015]圖4為數(shù)字控制單元框圖；
[0016]圖5為本實(shí)用新型裝置的一種控制軟件數(shù)據(jù)處理的模塊劃分示意圖；
[0017]圖6為本實(shí)用新型裝置的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參照圖1，為本實(shí)用新型的一種數(shù)字化實(shí)時功率控制裝置的流程示意圖；該種數(shù)字化實(shí)時功率控制裝置，包括射頻預(yù)處理單元、功率取樣單元、數(shù)字控制單元、功率放大器單元和諧波濾波器:射頻預(yù)處理單元還包括衰減器、可變增益放大器單元和固定增益單元。
[0019]可變增益放大器單元包含信號輸入端、信號輸出端和反饋控制端;功率取樣單元包含功率信號輸入端和采樣輸出端;衰減器輸出端電連接可變增益單元的信號輸入端，可變增益單元的信號輸出端電連接固定增益單元輸入端，固定增益單元輸出端電連接功率放大器單元輸入端，功率放大器單元輸出端電連接諧波濾波器輸入端，諧波濾波器輸出端電連接功率取樣單元的功率信號輸入端，功率取樣單元的采樣輸出端電連接數(shù)字控制單元的控制輸入端，數(shù)字控制單元的控制輸出端電連接可變增益放大器單元的反饋控制端。
[0020]衰減器獲取射頻信號，并對射頻信號進(jìn)行設(shè)定增益量值的減少，得到衰減射頻信號，然后衰減射頻信號進(jìn)入可變增益放大器單元進(jìn)行預(yù)設(shè)范圍增益量值的增加，然后再依次進(jìn)入固定增益單元進(jìn)行固定增益量值增加、進(jìn)入功率放大器單元進(jìn)行功率放大，得到功率射頻信號，該功率射頻信號進(jìn)入諧波濾波器進(jìn)行無用諧波或二次諧波的濾除，得到濾波后的功放信號，然后將濾波后的功放信號發(fā)送至功率采樣單元進(jìn)行設(shè)定功率值的取樣模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲取有用數(shù)字射頻功率信號，將該有用數(shù)字射頻功率信號進(jìn)行輸出，同時該有用數(shù)字射頻功率信號發(fā)送至數(shù)字控制單元進(jìn)行二次線性轉(zhuǎn)換處理，輸出自動電平控制電壓，該自動電平控制電壓用于控制對進(jìn)入可變增益單元的衰減射頻信號進(jìn)行增益控制；其中，衰減器為T型電阻網(wǎng)絡(luò)，可變增益單元的型號為ADL5331。
[0021]具體地，數(shù)字控制單元部署數(shù)字功率控制軟件，該數(shù)字功率控制軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，遵循高內(nèi)聚、低耦合的原則，便于以后的閱讀、修改與維護(hù);并且，該數(shù)字功率控制軟件用于功率控制和參數(shù)校正，參數(shù)校正用于在更換功率取樣單元、參數(shù)異常時提供經(jīng)過校驗(yàn)的參數(shù);功率控制根據(jù)更換的功率取樣單元和經(jīng)過校驗(yàn)的參數(shù)對電臺功率進(jìn)行實(shí)時控制；其中，數(shù)字控制單元采用DSP和FPGA的架構(gòu)，DSP用于數(shù)據(jù)算法處理，F(xiàn)PGA用于數(shù)據(jù)采樣處理，DSP 采用 TMS320F2812DSP，F(xiàn)PGA 采用 XC6SLX4FPGA。
[0022]參照圖2，為射頻信號預(yù)處理單元框圖；射頻信號預(yù)處理單元實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)邏輯電路(ALC)增益控制，射頻信號預(yù)處理單元包含數(shù)模轉(zhuǎn)換器、固定增益單元、可變增益放大器(VGA)和衰減器。
[0023]可變增益放大器(VGA)包含第一輸入端、第二輸入端和輸出端;衰減器輸出端電連接可變增益放大器第一輸入端，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端電連接可變增益放大器第二輸入端，可變增益放大器輸出端電連接固定增益單元輸入端。
[0024]射頻信號(3-10dBm)經(jīng)衰減器衰減(_25dB)后，得到衰減射頻信號，并將衰減射頻信號送入可變增益放大器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出控制電壓后發(fā)送至可變增益放大器，可變增益放大器接收衰減射頻信號和控制電壓，控制電壓控制該衰減射頻信號放大或衰減，得到放大射頻信號，所述放大射頻信號最后再經(jīng)過固定增益單元進(jìn)行放大后輸出有用射頻信號。
[0025]其中，射頻信號預(yù)處理單元還包括功放單元，所述放大射頻信號最后再經(jīng)過固定增益單元進(jìn)行放大后輸出，具體是所述放大射頻信號先經(jīng)過固定增益單元進(jìn)行增益放大、再進(jìn)入功放單元進(jìn)行功率放大，最后輸出有用射頻信號;射頻信號預(yù)處理單元還包括電源模塊，電源模塊用于為數(shù)模轉(zhuǎn)換器、固定增益單元、可變增益放大器(VGA)和衰減器分別供電。