數(shù)字化短波發(fā)射機(jī)功率反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分析

張勝利

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，短波發(fā)射機(jī)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(jī)所存在的功放幅頻特性曲線不平坦的問(wèn)題，相關(guān)人員進(jìn)行了數(shù)字化短波發(fā)射機(jī)功率反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究。這個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)功放輸出端的反饋對(duì)發(fā)射機(jī)的輸出進(jìn)行調(diào)整，確保發(fā)射機(jī)輸出功率的穩(wěn)定性。本文就此進(jìn)行了相關(guān)的討論和分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化 短波發(fā)射機(jī) 功率反饋 控制系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）06-0001-01

電子技術(shù)的發(fā)展使數(shù)字信號(hào)的處理性能在不斷的提升，原有的短波發(fā)射機(jī)已經(jīng)開(kāi)始走向了數(shù)字化的道路。短波發(fā)射機(jī)數(shù)字化可以提升發(fā)射機(jī)的集成化、通用化等多個(gè)方面，并且能夠減少設(shè)備的生產(chǎn)成本。在短波發(fā)射機(jī)實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，確保發(fā)射機(jī)發(fā)射功率的穩(wěn)定性是必不可少的，因此，數(shù)字化短波發(fā)射機(jī)功率反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有重大的作用和意義。

1 短波發(fā)射機(jī)功率檢測(cè)單元的設(shè)計(jì)方案

數(shù)字化短波發(fā)射機(jī)功率檢測(cè)單元所具備的最主要的作用就是對(duì)正向/反向功率進(jìn)行采樣，搬移頻譜并且降低數(shù)據(jù)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(gè)單元主要由三個(gè)模塊組成，反別是：射頻A/D采樣模塊、抽取濾波模塊和數(shù)字下變頻模塊。其整個(gè)設(shè)計(jì)框架圖示如下圖1。

1.1 射頻A/D采樣

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

1.2 數(shù)字變頻

如果采集芯片成功獲取了射頻信號(hào)，那么其就會(huì)轉(zhuǎn)向數(shù)字化，并且進(jìn)行信號(hào)的搬移，進(jìn)而使信號(hào)全部移動(dòng)到基準(zhǔn)帶。數(shù)字化之后，變頻方式會(huì)變?yōu)镈SP給出NCO的方式，并且發(fā)射機(jī)所輸出的數(shù)字頻率也會(huì)由DSP輸出，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)上變頻和下變頻的狀態(tài)一致，進(jìn)而保障頻譜的轉(zhuǎn)移。在這個(gè)系統(tǒng)之中，F(xiàn)PGA用于數(shù)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(jì)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(shù)據(jù)，其采集的速率并不大，通常為80MHz，為了保障數(shù)據(jù)的傳輸，確保其能夠通過(guò)DSP的加工，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集是必不可少的。濾波抽取能夠有效降低數(shù)據(jù)的采集率，進(jìn)而有效過(guò)濾雜波。濾波器主要應(yīng)用的是CIC與FIR結(jié)合的模式，CIC能夠使濾波抽取量達(dá)到231倍，F(xiàn)IR可以達(dá)到7倍，進(jìn)而將采樣率進(jìn)行有效的降低，約為47.6kHz，此后在進(jìn)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(diǎn)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(shè)計(jì)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(jìn)行處理。采用分布式的計(jì)算方式可以推動(dòng)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(shí)際操作的過(guò)程中，如果正向功率和反向功率較大，那么就說(shuō)明天線和功放的調(diào)諧失調(diào)，應(yīng)該對(duì)增益進(jìn)行降低，減小功放的輸出；如果反向功率不大，那么就要對(duì)增益值進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕档汀?/p>

2 短波發(fā)射機(jī)DSP單元算法的設(shè)計(jì)方案

從功率計(jì)算的角度來(lái)看，通常會(huì)選用射頻技術(shù)參數(shù)，其是天饋效率的一項(xiàng)必不可少的指標(biāo)，在匹配天線的過(guò)程中，電阻的分量必須是相同的，進(jìn)而使分量之間實(shí)現(xiàn)相互的抵消。在抵消之后，功率會(huì)變?yōu)?，駐波之間的比會(huì)變?yōu)?，發(fā)射機(jī)能夠快速有效的將能量傳到天線之上。實(shí)際上，此刻的駐波皆為1，因此，要根據(jù)駐波對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行控制，避免功率過(guò)大的情況出現(xiàn)。

在增益控制方面，DSP增益控制模塊可以根據(jù)功率計(jì)算單元隨時(shí)獲取駐波比、正功率/反功率電平值調(diào)節(jié)功放的輸出，進(jìn)而有效避免由于反功率過(guò)大而對(duì)天線調(diào)諧器所產(chǎn)生的影響，導(dǎo)致天線調(diào)諧器損害，也能夠保護(hù)功放，確保發(fā)射機(jī)能夠穩(wěn)定工作。增益控制的計(jì)算中，要根據(jù)駐波比數(shù)值控制增益，避免過(guò)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(duì)正向功率加以考慮，進(jìn)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(jī)功率的穩(wěn)定性，要根據(jù)駐波比對(duì)發(fā)射機(jī)的增益進(jìn)行調(diào)節(jié)，也要對(duì)正向功率的電壓值加以考量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)數(shù)字化短波發(fā)射機(jī)的功率反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和說(shuō)明。對(duì)控制系統(tǒng)中的模塊設(shè)計(jì)、信號(hào)流程、計(jì)算方式等進(jìn)行了相應(yīng)的介紹和說(shuō)明。功率反饋系統(tǒng)能夠有效提升數(shù)字化短波發(fā)射機(jī)的工作效率和穩(wěn)定性，是數(shù)字化短波發(fā)射機(jī)必不可少的一部分。

參考文獻(xiàn)

[1]單鴻昌，高俊，屈曉旭，何憲文.短波發(fā)射機(jī)功率自適應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2015（10）.

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