数字幅频均衡功率放大器制造技术

本实用新型专利技术提供一种数字幅频均衡功率放大器，包括信道模拟电路，AD采样电路、FPGA处理器、DA转换电路、D类功率放大器，所述的信道模拟电路模拟实际信道产生的幅度波动，其输出与AD采样电路相连，AD采样电路与FPGA控制器相连，FPGA控制器与DA转换电路相连，DA转换电路与D类功率放大器相连；本实用新型专利技术通过数字均衡的方法，使均衡后的信号输出纹波更小，同时功率放大器的效率更高，实用性更强。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于功率放大器领域，尤其涉及一种基于FPGA为控制核心的数字幅频均衡功率放大器。
技术介绍
所谓均衡是指对信道特性的均衡，即接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性，用来减小或消除因信道的时变多径传播特性引起的码间干扰。在数字通信系统中插入一种可调滤波器。利用该滤波器可以校正和补偿系统特性，减少码间干扰的影响。这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。均衡器从调整参数至形成收敛，整个过程是均衡器算法、结构和通信变化率的函数。均衡技术可以分为两大类：线性和非线性均衡。判决器决定了接收数字信号比特的值并应用门限电平来决定d(r)的值。如果d(r)没用在反馈路径中调整均衡器，均衡器就是线性的。另一方面，如果d(r)反馈回来调整均衡器，则为非线性均衡。所谓数字均衡器，即数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过一定的预算关系改变输入信号所含的频率成分相对比例或滤除某些频率成分的器件。因此，数字滤波器的概念与模拟滤波器相同，只是信号形式和实现滤波方法不同。当用硬件实现一个数字滤波器时，所需要的元件是延时器、乘法器和加法器，当用软件实现一个数字滤波器是，它即是一段线性卷积程序。而模拟滤波器只能用硬件实现，其元件是R,L,C及运算放大器或开关电容。数字滤波器的可靠性和灵活性是模拟滤波器所不能比拟的。而且模拟滤波器受环境因素影响较大，品质因素Q(与带宽有关)固定，要达到高精度的要求，就要增加成本。而数字滤波器的带宽可以灵活地改变，无需对硬件进行修改，且受环境因素影响较小。幅频均衡是指该系统可以抑制振幅失真,改善幅频特性,提高信号还原的保真度。具体结合本设计可以理解为：一个信号通过前置放大，无源带阻滤波器滤波，再经过数字幅频，改善幅频特性，减少信号失真，提高保真度，最后再经低频功率放大电路进行功率放大。数字幅频均衡功率放大是指信号经过数字幅频均衡处理后，以某频率信号的输出信号电压幅度为基准，在某一通频带范围内的信号电压幅度波动，再通过功 率放大器放大。数字幅频均衡功率放大器能更好地对信号进行处理，信号保真度高，功率转换效率高，使产品具有更好的技术含量，提高产品的竞争力度。在近代电信设备和各类控制系统中，幅频均衡器应用极为广泛，如语音处理、图像处理、通信、电视、雷达、声纳、生物医学信号处理、音乐等。除了以上领域，该技术在军事上被大量应用于导航、制导、电子对抗、战场侦察；在电力系统中被应用于能源分布规划和自动检测；在环境保护中被应用于对空气污染和噪声干扰的自动监测，在经济领域中被应用于股票市场预测和经济效益分析，等等。目前对于幅频均衡功率放大器的设计，难点主要有两个，即幅频均衡结果仍然不够平坦，同时，功率放大器的效率不够高。采用何种方案以及方案的优劣直接决定了能够达到指标的高低和实现起来的难易程度。
技术实现思路
本技术针对现有技术的难点，提供一种数字幅频均衡功率放大器。本技术的技术方案是：一种数字幅频均衡功率放大器，包括信道模拟电路，AD采样电路、FPGA处理器、DA转换电路、D类功率放大器，所述的信道模拟电路模拟实际信道产生的幅度波动，其输出与AD采样电路相连，AD采样电路与FPGA控制器相连，FPGA控制器与DA转换电路相连，DA转换电路与D类功率放大器相连。进一步的，所述的信道模拟电路包括前级放大电路、带阻网络电路组成，前级放大电路与带阻网络电路串联连接。进一步的，包括键盘和液晶显示器；所述的键盘和液晶显示器分别与FPGA控制器连接。进一步的，所述的AD采样电路采用TI高性能AD转换器ADS8361，实现高精度采样；所述的AD转换器ADS8361采用CHB1通道输入，其他通道接地，所有数据均通过总线接到控制器，基准引脚REFIN和REFOUT均采用第十一电容C11和第十二电容C12进行滤波。进一步的，所述的FPGA处理器采用altera公司的cyclone4系列的EP4CE40F23I7芯片。进一步的，所述的DA转换电路包括DA转换器、基准电压产生电路；所述 的DA转换器采用TI的高性能DA转换器DAC8552，所述的DA转换器DAC8552的REF输出信号通过电阻R21和第十三电容C13和第十四C14进行滤波之后，进入DAC8552的基准输入端VREF，DA转换器的数据由FPGA以SPI协议写入；所述的基准电压产生电路包括基准芯片，所述的基准芯片采用TI高精度基准产生芯片REF5030。进一步的，所述的D类功率放大器包括依次连接的三角波发生器、比较器、MOS管驱动电路、MOS管功率输出电路、无源低通滤波器；所述的比较器采用TLV3501比较器，MOS管驱动电路采用TPS28225实现，MOS管功率输出电路采用CSD19506实现，无源低通滤波器采用无源LC滤波器实现。进一步的，所述的前级放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻R1至第四电阻R4；第一运算放大器通过第二电阻R2和第三电阻R3实现20倍放大；所述的第三电阻R3作为反馈电阻，接在第一运算放大器的6脚和2脚之间，第二电阻R2接在第一运算放大器2脚和地之间，第一运算放大器的7脚和4脚分别接电源正负电压，1、5、8脚悬空，输入端3脚接输入信号；所述的第二运算放大器通过第一电阻R1和第四R4实现电压的20倍放大，所述的第四电阻R4作为反馈电阻，接在第二运算放大器的6脚和2脚之间，第一电阻R1接在第二运算放大器2脚和地之间，第二运算放大器的7脚和4脚分别接电源正负电压，1、5、8脚悬空，输入端3脚与第一运算放大器的输出端6脚相连、并从第二运算放大器的6脚输出信号；所述的第一运算放大器和第二运算放大器的信号都从同相端输入并且第一运算放大器的输出和第二运算放大器的输入相连。进一步的，所述的带阻网络电路包括恒流源、第十一电阻R11，第十二电阻R12，第十三电阻R13，第十四电阻R14，第十五电阻R15，第一电感L1，第二电感L2，第三电感L3，第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3；所述的带阻网络电路由第十一电阻R11，第十二电阻R12，第十三电阻R13，第十四电阻R14，第一电感L1，第二电感L2，第三电感L3，第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3之间的串并联构成；所述的第一电感L1，第十一电阻R11，第一电容C1并联，且一端接第十四电阻R14，另一端接第十二电阻R12；所述的第二电感L2，第十二电阻R12，第二电容C2并联，且一端接第十一电阻 R11，另一端接第十五电阻R15；所述的第三电感L3，第三电容C3，第十三电阻R13串联，且一端接在第十一电阻R11和第十二电阻R12之间，另一端接地；所述的恒流源与第十四电阻R14串联，一端接第十一电阻R11，另一端接地，二者两端电压V1构成带阻网络的输入端电压；第十五电阻R15一端接第十二电阻R12，另一端接地，两端电压V2构成带阻网络的输出端电压。所述的FPGA处理器包括FIR滤波器，将输入的信号进行幅频均衡。本技术相对于现有技术，通过数字均衡的方法，使均衡后的信号输出纹波更小，同时功率放大器的效率更高，实用性更强。附图说明图1为本技术实施例中的系统总体实现框图；图2为本技术实施例中的前级放大电路示意图；图3为本技术实施例中的带阻网络电路图；图4为本技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字幅频均衡功率放大器，其特征在于：包括信道模拟电路，AD采样电路、FPGA处理器、DA转换电路、D类功率放大器，所述的信道模拟电路模拟实际信道产生的幅度波动，其输出与AD采样电路相连，AD采样电路与FPGA控制器相连，FPGA控制器与DA转换电路相连，DA转换电路与D类功率放大器相连。

【技术特征摘要】
1.一种数字幅频均衡功率放大器，其特征在于：包括信道模拟电路，AD采样电路、FPGA处理器、DA转换电路、D类功率放大器，所述的信道模拟电路模拟实际信道产生的幅度波动，其输出与AD采样电路相连，AD采样电路与FPGA控制器相连，FPGA控制器与DA转换电路相连，DA转换电路与D类功率放大器相连。2.根据权利要求1所述的数字幅频均衡功率放大器，其特征在于：所述的信道模拟电路包括前级放大电路、带阻网络电路组成，前级放大电路与带阻网络电路串联连接。3.根据权利要求1所述的数字幅频均衡功率放大器，其特征在于：包括键盘和液晶显示器；所述的键盘和液晶显示器分别与FPGA控制器连接。4.根据权利要求1所述的数字幅频均衡功率放大器，其特征在于：所述的AD采样电路采用TI高性能AD转换器ADS8361，实现高精度采样；所述的AD转换器ADS8361采用CHB1通道输入，其他通道接地，所有数据均通过总线接到控制器，基准引脚REFIN和REFOUT均采用第十一电容C11和第十二电容C12进行滤波。5.根据权利要求1所述的数字幅频均衡功率放大器，其特征在于：所述的FPGA处理器采用altera公司的cyclone4系列的EP4CE40F23I7芯片。6.根据权利要求1所述的数字幅频均衡功率放大器，其特征在于：所述的DA转换电路包括DA转换器、基准电压产生电路；所述的DA转换器采用TI的高性能DA转换器DAC8552，所述的DA转换器DAC8552的REF输出信号通过电阻R21和第十三电容C13和第十四C14进行滤波之后，进入DAC8552的基准输入端VREF，DA转换器的数据由FPGA以SPI协议写入；所述的基准电压产生电路包括基准芯片，所述的基准芯片采用TI高精度基准产生芯片REF5030。7.根据权利要求1所述的数字幅频均衡功率放大器，其特征在于：所述的D类功率放大器包括依次连接的三角波发生器、比较器、MOS管驱动电路、MOS管功率输出电路、无源低通滤波器；所述的比较器采用TLV3501比较器，MOS管驱动电路采用TPS28225实现，MOS管功率输出电路采用CSD19506实现，无源低通滤波器采用无源LC滤波器实现。8.根据权利要求2所述的数字幅频均衡功率放大器，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢瑶，刘凯媚，王昕月，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42