數字化短波發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，短波發射機的工作效率和性能也在不斷的提升，為了改善短波發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射機的輸出進行調整，確保發射機輸出功率的穩定性。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

電子技術的發展使數字信號的處理性能在不斷的提升，原有的短波發射機已經開始走向了數字化的道路。短波發射機數字化可以提升發射機的集成化、通用化等多個方面，并且能夠減少設備的生產成本。在短波發射機實際應用的過程中，確保發射機發射功率的穩定性是必不可少的，因此，數字化短波發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 短波發射機功率檢測單元的設計方案

數字化短波發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，變頻方式會變為DSP給出NCO的方式，并且發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，還能夠減少硬件規模，提升執行速度。

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，功率會變為0，駐波之間的比會變為1，發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，確保發射機能夠穩定工作。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，為了確保短波發射機功率的穩定性，要根據駐波比對發射機的增益進行調節，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射機的工作效率和穩定性，是數字化短波發射機必不可少的一部分。

參考文獻

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