一种短波电台自动功率控制修正电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种短波电台自动功率控制修正电路及方法，包括功率放大器、电流取样电路、电压取样电路、电压调整电路、电流调整电路、ADC电路、FPGA控制单元、DAC电路、带通滤波电路、基准时钟电路、宽带线性放大电路和阻抗匹配网络，所述电压调整电路和电流调整电路均包括依次串联的阻抗衰减网络、差分变换电路、ADC差分驱动放大电路和低通滤波电路；基准时钟电路用于为ADC电路、FPGA控制单元和DAC电路提供工作时钟；所述FPGA控制单元用于修正输出功率，同时确定补偿的激励信号反馈至功率放大器。本发明专利技术对电台自动控制输出的激励信号电平进行有效补偿和修正，输出功率精度可达到标称额定功率

【技术实现步骤摘要】
一种短波电台自动功率控制修正电路及方法


[0001]本专利技术属于短波通信设备及通信电子线路领域，具体涉及一种短波电台自动功率控制修正电路及方法。

技术介绍

[0002]现有的短波电台在发射时，电台发射机内部的方向性取样电路对输出功率进行实时取样，获得的电流取样信号和电压取样信号经鉴测、整流后分别生成前向电压取样信号和反向电压取样信号，然后电台内部的主控制器FPGA控制单元根据A/D变换后的前向电压取样数据获悉当前的输出功率大小，并以额定功率的前向电压取样值为标准值来实时调整射频激励信号的幅度，从而保证电台输出功率在额定功率值附近，即实现电台自动功率控制(ALC)。但由于检波二极管和滤波电容组成的整流滤波电路存在一定的频响，造成电台在某些工作频率的输出功率相比标称额定功率存在较大的偏差，一般在
±
1dB范围内。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种短波电台自动功率控制修正电路及方法，该方法对电台自动控制输出的激励信号电平进行有效补偿和修正，减小电台输出功率的波动范围，电台输出功率精度可达到标称额定功率
±
0.1dB。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案为：一种短波电台自动功率控制修正电路，包括功率放大器、电流取样电路、电压取样电路、电压调整电路、电流调整电路、ADC电路、FPGA控制单元、DAC电路、带通滤波电路、基准时钟电路、宽带线性放大电路和阻抗匹配网络；所述功率放大器的输入为激励信号，并输出功率，所述电流取样电路和电压取样电路用于对输出功率实时取样，分别获取电流取样信号、电压取样信号，电流取样电路与电流调整电路连接，电压取样电路和电压调整电路连接，电压调整电路和电流调整电路的输出端均连接ADC电路输入端，ADC电路、FPGA控制单元、DAC电路、带通滤波电路、宽带线性放大电路和阻抗匹配网络依次串联，阻抗匹配网络输出激励信号反馈至功率放大器；所述电压调整电路和电流调整电路均包括依次串联的阻抗衰减网络、差分变换电路、ADC差分驱动放大电路和低通滤波电路；所述基准时钟电路用于为ADC电路、FPGA控制单元和DAC电路提供工作时钟；所述FPGA控制单元用于修正输出功率，同时确定补偿的激励信号。
[0005]进一步的，所述FPGA控制单元修正输出功率，同时确定补偿的激励信号，具体包括：
[0006]基于电流取样数据、电压取样数据确定前向功率幅度值；
[0007]对当前工作频率向下取整，通过功率修正系数查找表获取功率修正系数，确定修正的前向功率幅度值；
[0008]将修正的前向功率幅度值和额定功率幅度值比较，基于比较值确定修正的数字激励信号。
[0009]进一步的基于电流取样数据、电压取样数据确定前向功率幅度值具体为：
[0010]将电流取样数据、电压取样数据与互为正交的射频本振信号相乘，获取四个数据信号；
[0011]将四个数据信号通过CIC抽取滤波器在数字域内进行数字下变频处理，得到四个800Kbps信号；
[0012]通过Cordic算法从四个800Kbps信号中获得电台输出功率的前向功率幅度值。
[0013]进一步的，所述功率修正系数查找表包括工作频率和工作频率对应的功率修正系数，其生成方法包括：
[0014]以50dBm为校准目标值，44dBm为基准参考值；
[0015]将当前工作频率向下取整F＝Floor(f)，f为当前工作频率，Floor为向下取整函数；
[0016]通过功率计测量向下取整的工作频率F对应的功率值为P0；
[0017]通过功率计测量工作频率F+1对应的功率值为P1；
[0018]采用梯度差值法，确定当前工作频率的工作增量gain＝m0+(m1
‑
m0)*Δf，Δf为工作频率f向下取整舍弃值，m0为功率值P0与基准值44dBm的差值，m1为功率值P1与基准值44dBm的差值；
[0019]计算当前工作频率功率增量gain与功率基准系数6dB的倍数值g1x；
[0020]如果g1x大于等于1，g1x向下取整，否则g1x＝0；
[0021]计算功率修正因子g2＝gain
‑
6*g1x；
[0022]以1024和2048为界限，采用最小二乘法，获取g2对应的功率修正系数g2x；
[0023]以功率基准系数6dB对应功率修正系数为4096，获得当前工作频率对应的功率修正系数，ΔComp＝g1x*4096+g2x；
[0024]进行上述迭代，以1MHz为频率步进，获取2MHz～30MHz不同工作频率对应的修正系数，得到修正系数查找表。
[0025]进一步的，所述ADC电路采用16位双通道的模数转换器，采样速率为125MSPS，无杂散动态范围大于90dB，信噪比大于78dBFS，功耗不大于750mW。
[0026]进一步的，所述DAC电路采用16位数模转换器，采样速率为1GSPS，无杂散动态范围大于80dB，噪声功率谱密度小于
‑
160dBm/Hz，功耗小于600mW。
[0027]进一步的，所述带通滤波电路采用LC型带通滤波器。
[0028]进一步的，所述线性放大电路采用线性放大器，最大输入射频功率达20dBm，输出三阶截点大于47dB，增益平坦度优于
±
0.5dB。
[0029]进一步的，所述基准时钟电路输出400MHz基准时钟频率。
[0030]一种基于所述短波电台自动功率控制修正电路的修正方法，包括步骤：
[0031]功率放大器根据激励信号输出功率；
[0032]电流取样电路和电压取样电路对输出功率实时取样，获得电流取样信号、电压取样信号；
[0033]电流取样信号、电压取样信号分别经阻抗衰减网络进行阻抗匹配、幅度衰减，然后分别通过差分变换电路完成单端信号到差分信号变换以及ADC差分驱动放大电路的输入阻抗匹配，输出电流取样差分信号、电压取样差分信号，电流取样差分信号、电压取样差分信号再分别由ADC差分驱动放大电路放大，通过LC型低通滤波电路进行抗混叠滤波处理；
[0034]ADC电路对LC型低通滤波电路输出的电流取样差分信号和电压取样差分信号进行采样，然后分别将其转换为数字信号输出至FPGA控制单元；
[0035]所述FPGA控制单元获取修正的前向功率幅度值，将修正的前向功率幅度值和额定功率幅度值比较，基于比较值确定修正的数字激励信号，并输出至DAC电路；
[0036]DAC电路将数字激励信号转换为模拟射频信号，经带通滤波电路、线性放大电路和阻抗匹配网络处理后，反馈至功率放大器，获取修正功率。
[0037]本专利技术与现有技术相比，其显著效果为：本专利技术通过对电台输出功率的电流取样信号和电压取样信号直接进行采样，基于FPGA控制单元的功率修正算法，对电台主控制器自动控制输出的激励信号电平进行有效补偿和修正，减小电台输出功率的波动范围，经本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短波电台自动功率控制修正电路，其特征在于，包括功率放大器、电流取样电路、电压取样电路、电压调整电路、电流调整电路、ADC电路、FPGA控制单元、DAC电路、带通滤波电路、基准时钟电路、宽带线性放大电路和阻抗匹配网络；所述功率放大器的输入为激励信号，并输出功率，所述电流取样电路和电压取样电路用于对输出功率实时取样，电流取样电路与电流调整电路连接，电压取样电路和电压调整电路连接，电压调整电路和电流调整电路的输出端均连接ADC电路输入端，所述ADC电路、FPGA控制单元、DAC电路、带通滤波电路、宽带线性放大电路和阻抗匹配网络依次串联，阻抗匹配网络输出激励信号反馈至功率放大器；所述电压调整电路和电流调整电路均包括依次串联的阻抗衰减网络、差分变换电路、ADC差分驱动放大电路和低通滤波电路；所述基准时钟电路用于为ADC电路、FPGA控制单元和DAC电路提供工作时钟；所述FPGA控制单元用于修正输出功率，同时确定补偿的激励信号。2.根据权利要求1所述的短波电台自动功率控制修正电路，其特征在于，所述FPGA控制单元修正输出功率，同时确定补偿的激励信号，具体包括：基于电流取样数据、电压取样数据确定前向功率幅度值；对当前工作频率向下取整，通过功率修正系数查找表获取功率修正系数，确定修正的前向功率幅度值；将修正的前向功率幅度值和额定功率幅度值比较，基于比较值确定修正的数字激励信号。3.根据权利要求2所述的短波电台自动功率控制修正电路，其特征在于，所述基于电流取样数据、电压取样数据确定前向功率幅度值具体为：将电流取样数据、电压取样数据与互为正交的射频本振信号相乘，获取四个数据信号；将四个数据信号通过CIC抽取滤波器在数字域内进行数字下变频处理，得到四个800Kbps信号；通过Cordic算法从四个800Kbps信号中获得电台输出功率的前向功率幅度值。4.根据权利要求2所述的短波电台自动功率控制修正电路，其特征在于，所述功率修正系数查找表包括工作频率和工作频率对应的功率修正系数，其生成方法包括：以50dBm为校准目标值，44dBm为基准参考值；将当前工作频率向下取整F＝Floor(f)，f为当前工作频率，Floor为向下取整函数；通过功率计测量向下取整的工作频率F对应的功率值为P0；通过功率计测量工作频率F+1对应的功率值为P1；采用梯度差值法，确定当前工作频率的工作增量gain＝m0+(m1
‑
m0)*Δf，Δf为工作频率f向下取整舍弃值，m0为功率值P0与基准值44dBm的差值，m1为功率值P1与基准值44dBm的差值；计算当前工作频率功率增量gain与功率基准系数6dB的倍数值g1x；如果g1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏哲，马赛，霍青松，章勇，陶少卿，
申请(专利权)人：南京熊猫汉达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：