【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高速频率变换及状态监测控制装置，属于信息设备制造。
技术介绍
1、无线通信设备的广泛应用促进和推动了电子信息产业的高速发展。国产无线通信设备是保障国家稳定发展和国防工业安全的压舱石，在一些特定环境和应用场景中，不仅需要无线通信设备具有超快的频率变换速度和高效的信道传输率，还特别需要无线通信设备具备运行状态自我监测、实时上报、闭环控制及告警保护功能，如何在确保工作性能标准不变的前提下，防止因天线故障或负载失配反射功率过大烧毁大功率信息传输设备，或在温度异常时快速稳定启动自我保护功能，或在故障发生时迅速准确自检监测扫描定位，有效提高国产无线通信设备的安全可靠性、便捷维修性和环境适应能力，实时满足特殊场景应用要求，已成为科研人员不懈奋斗，攻坚克难的重要任务。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，鉴于上述对无线通信设备的高标准要求，针对无线通信设备的特定应用场景和现有无线通信设备技术的不足，提供一种高速频率变换及状态监测控制装置，它以国产fpga为主控器件，关键硬件电路和软件设计自主可控，输出功率大小和输出频率精度可调，实现快速的频率变换和设备状态自我监测和功放驻波闭环自动保护，频率变换速度快，频率变化时信道稳态信息传输有效时间长，实时状态监测性能强，故障定位准确高效。以解决现有同类装置国产化率低，关键控制器件不能自控，输出频率偏移大且不可调，变频速度慢，频率快速变换时有效信息传输时间短，信道传输效率低，天线开短路故障或负载适配导致反射功率过大易烧毁设备，输出功率单一
2、本专利技术是通过如下的技术方案来实现上述专利技术目的的：
3、一种高速频率变换及状态监测控制装置，它包括控制装置本体、fpga主控电路、时钟电路、串口转换电路、高速频率转换电路、功率调节电路、状态监测电路、电源电路和对外接口电路；其特点是：控制装置本体由放置在同一印制板上的上述模块电路共同组成；fpga主控电路由fpga控制电路、jtag仿真下载电路、数据存储电路、flash程序加载电路组成；时钟电路主要由自带串口输入调测控制命令微调28.8mhz的晶振器件jtm1907及其外围器件组成；串口转换电路由sm3232eeue信号收发器及其外围器件组成；高速频率转换电路由br9177集成锁相电路、三阶环路滤波器、射频变压器转换电路共同组成；功率调节电路由串并数控衰减器br9153s及外围电路组成；状态监测电路由模数转换电路jad7998及外围阻容元器件组成；电源电路由两片超低压差线性js74401稳压器产生两路直流稳压电路组成；对外接口电路由接插件ds-sfm-125-02-l-d-a和多个感容器件组成。
4、fpga主控电路循环扫描检测对外接口电路中的fpga_clk时钟、fpga_data数据、fpga_le使能这三根数据信号线送进来的主控命令，当需要进行高速频率参数变换时，fpga_le口接收到外部送入的下降触发沿，每当时钟fpga_clk信号上升沿来临时，将fpga_data当前值送入fpga主控电路内进行移位保存，在接收到48比特数据后，同时收到fpga_le信号的上升沿来临时，本次接收主控命令结束；主控命令通过高速数据口fpga_data一位一位的送进fpga主控电路内，接收到的48比特数据包含当前频率变换参数、功率调节衰减值、信道收发控制数值、工作模式控制、状态监测上报及控制处理信息；主控命令接收结束后，对收到的48比特数据进行拆包提取处理，提取出当前频率参数、功率衰减参数、通道状态监测参数，并进行相关控制处理；提取出的频率数值通过频率转换计算处理映射成br9177集成锁相电路的6个配置寄存器对应比特配置数值，当前频率数值和上一次频率数值不同时，立即启动br9177集成锁相电路的6个配置寄存器配置驱动程序，br9177集成锁相电路通过由内部集成vco振荡器、pfd鉴相比较器、频率分频器和外部环路滤波器共同构成的pll锁相环实现稳定频率锁定；通过小数分频模式选取、变宽环路滤波器带宽及参考比较频率参数变大的手段，实现频率的快速变换锁定；同时根据提取出的功率衰减值数值进行功率衰减转换参数映射处理；通过fpga主控电路的att_en、att_data、att_clk三线接口，按一定时序将功率衰减控制字送往功率调节电路的br9153s串并数控衰减器内，实现频率变换的同时，链路通道增益衰减的同步变化；通过提取出状态监测命令进行多路状态监测识别处理，通过i2c串行接口f_jad_sda和f_jad_scl配置状态监测电路的jad7998模数转换电路通道选择寄存器，读取当前配置通道的自检监测状态模拟输入信号，将读取的模数采样数值同样通过i2c串行接口f_jad_sda和f_jad_scl送入fpga主控电路内，经fpga主控电路内部数据计算处理后，由发送串口f_txd送出，通过串口转换电路sm3232eeue信号收发器接口电平转换后，由rxd232管脚将监测状态数据发送出去；同理，由txd232收到外部数据和调试命令，经串口转换电路rs232电平转换为lvcmos3.3v电平后由f_rxd口送入fpga主控电路，fpga主控电路将收到的调试命令数据拆包后转换处理，执行相应的控制操作；当8路自检监测状态输入中的功放驻波正向vin1和反向模拟电压vin2监测异常时，fpga主控电路送出f_ptt信号开启功放驻波闭环保护；8路状态监测采样数据经计算转换处理后通过串口rxd232送出，当监测到任何一路状态异常时，启动相应的告警保护功能；通过jtm_rx_232串口发出软件调测命令，经电平转换电路后送往时钟电路的jtm_rx输入口，通过微调软件命令参数改变时钟输出频率28.8mhz频率精度，进而改变高速频率转换电路锁相环的参考输入时钟，实现频率转换电路微调输出频率之目的。
5、所述的fpga主控电路主要由fpga控制电路、jtag仿真下载电路、数据存储电路、flash程序加载电路组成；fpga主控电路主要实现主控命令检测接收、频率转换计算处理、br9177寄存器配置、功率衰减参数换算、br9153s衰减器参数配置、jad7988通道选择寄存器配置、读取配置通道模数转换采样数值、状态监测识别处理、串口收发处理和功放驻波闭环保护功能；同时实现jtag在线程序仿真、执行程序上电加载、程序下载、存储读取各种需要数据参数的功能。
6、所述的时钟电路主要由自带串口输入调测控制命令微调28.8mhz的晶振器件jtm1907及其外围器件组成，给fpga主控电路和br9177集成锁相电路提供参考时钟。
7、所述的串口转换电路主要由sm3232eeue信号收发器及其外围器件组成，通过两组rs232电平与lvcmos3.3v电平的相互转换，实现8路自检监测状态和告警信息上报、接收调试控制命令的数据交互。
8、所述的高速频率转换电路由br9177集成锁相电路、三阶环路滤波器、射频变压器转换电路共同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高速频率变换及状态监测控制装置，它包括控制装置本体(1)、FPGA主控电路(2)、时钟电路(3)、串口转换电路(4)、高速频率转换电路(5)、功率调节电路(6)、状态监测电路(7)、电源电路(8)和对外接口电路(9)；其特征在于：控制装置本体(1)由上述模块电路放置在同一印制板上共同组成；FPGA主控电路(2)由FPGA控制电路、JTAG仿真下载电路、数据存储电路、Flash程序加载电路组成；时钟电路(3)由JTM1907及其外围器件组成；串口转换电路(4)由SM3232EEUE信号收发器及电阻电容组成；高速频率转换电路(5)由BR9177集成锁相电路、三阶环路滤波器、射频变压器转换电路共同组成；功率调节电路(6)由串并数控衰减器BR9153S及外围电路组成；状态监测电路(7)由模数转换电路JAD7998及外围阻容元器件组成；电源电路(8)由两片超低压差线性JS74401稳压器产生两路直流稳压电路组成；对外接口电路(9)由接插件DS-SFM-125-02-L-D-A和多个感容器件组成；
2.根据权利要求1所述的一种高速频率变换及状态监测控制装置，其特征在于：所
3.根据权利要求1所述的一种高速频率变换及状态监测控制装置，其特征在于：所述的时钟电路(3)主要由自带串口、可微调输出频率的JTM1907晶振组成，给FPGA控制电路和集成锁相电路BR9177提供参考时钟。
4.根据权利要求1所述的一种高速频率变换及状态监测控制装置，其特征在于：所述的串口转换电路(4)主要由信号收发器SM3232EEUE及其外围器件组成，通过两组RS232电平与LVCMOS3.3V电平的相互转换，实现8路自检监测状态和告警信息上报、接收调试控制命令等数据交互。
5.根据权利要求1所述的一种高速频率变换及状态监测控制装置，其特征在于：所述的高速频率转换电路(5)主要由BR9177集成锁相电路、三阶环路滤波器、射频变压器转换电路共同组成,通过改变集成锁相电路BR9177内部6个寄存器的参数配置，实现小数分频的快速频率锁定。
6.根据权利要求1所述的一种高速频率变换及状态监测控制装置，其特征在于：所述的功率调节电路(6)主要由6位串并数控衰减器BR9153S及外围电阻电容器件组成，通过三线串行接口控制串并数控衰减器BR9153S内寄存器的衰减值，实现射频通道增益调节。
7.根据权利要求1所述的一种高速频率变换及状态监测控制装置，其特征在于：所述的状态监测电路(7)主要由8通道模数转换电路JAD7998及外围元器件组成，通过固定周期循环检测采样，实现8通道模拟信号的数字化转换。
8.根据权利要求1所述的一种高速频率变换及状态监测控制装置，其特征在于：所述的电源电路(8)主要由两片超低压差线性JS74401稳压器和外围电路组成，给所有电路模块提供所需直流电。
9.根据权利要求1所述的一种高速频率变换及状态监测控制装置，其特征在于：所述的对外接口电路(9)由接插件DS-SFM-125-02-L-D-A和多个感容器件组成，用于和外部接口信号连接、交互、联调、控制和状态监测。
...【技术特征摘要】
1.一种高速频率变换及状态监测控制装置，它包括控制装置本体(1)、fpga主控电路(2)、时钟电路(3)、串口转换电路(4)、高速频率转换电路(5)、功率调节电路(6)、状态监测电路(7)、电源电路(8)和对外接口电路(9)；其特征在于：控制装置本体(1)由上述模块电路放置在同一印制板上共同组成；fpga主控电路(2)由fpga控制电路、jtag仿真下载电路、数据存储电路、flash程序加载电路组成；时钟电路(3)由jtm1907及其外围器件组成；串口转换电路(4)由sm3232eeue信号收发器及电阻电容组成；高速频率转换电路(5)由br9177集成锁相电路、三阶环路滤波器、射频变压器转换电路共同组成；功率调节电路(6)由串并数控衰减器br9153s及外围电路组成；状态监测电路(7)由模数转换电路jad7998及外围阻容元器件组成；电源电路(8)由两片超低压差线性js74401稳压器产生两路直流稳压电路组成；对外接口电路(9)由接插件ds-sfm-125-02-l-d-a和多个感容器件组成；
2.根据权利要求1所述的一种高速频率变换及状态监测控制装置，其特征在于：所述的fpga主控电路(2)主要由fpga控制电路、jtag仿真下载电路、数据存储电路、flash程序加载电路组成；fpga主控电路主要实现主控命令检测接收、频率转换计算处理、集成锁相电路br9177寄存器配置、功率衰减参数换算、串并数控衰减器br9153s衰减器参数配置、模数转换电路jad7988通道选择寄存器配置、读取配置通道模数转换采样数值、状态监测识别处理、串口收发处理和功放驻波闭环保护功能，同时实现jtag在线程序仿真、执行程序上电加载、程序下载和存储读取所需的各种数据参数。
3.根据权利要求1所述的一种高速频率变换及状态监测控制装置，其特征在于：所述的时钟电路(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：王东虎，彭春燕，
申请(专利权)人：湖北广兴通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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