数字化短波发射机功率反馈控制系统的设计与实现分析

张胜利

摘要：随着科学技术的不断进步，短波发射机的工作效率和性能也在不断的提升，为了改善短波发射机所存在的功放幅频特性曲线不平坦的问题，相关人员进行了数字化短波发射机功率反馈控制系统的设计与研究。这个系统可以根据功放输出端的反馈对发射机的输出进行调整，确保发射机输出功率的稳定性。本文就此进行了相关的讨论和分析。

关键词：数字化 短波发射机 功率反馈 控制系统

中图分类号：TN914 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0001-01

电子技术的发展使数字信号的处理性能在不断的提升，原有的短波发射机已经开始走向了数字化的道路。短波发射机数字化可以提升发射机的集成化、通用化等多个方面，并且能够减少设备的生产成本。在短波发射机实际应用的过程中，确保发射机发射功率的稳定性是必不可少的，因此，数字化短波发射机功率反馈控制系统的设计与实现具有重大的作用和意义。

1 短波发射机功率检测单元的设计方案

数字化短波发射机功率检测单元所具备的最主要的作用就是对正向/反向功率进行采样，搬移频谱并且降低数据采样率，最后向DSP单元传送采样率不高的正向/反向功率I、Q。这个单元主要由三个模块组成，反别是：射频A/D采样模块、抽取滤波模块和数字下变频模块。其整个设计框架图示如下图1。

1.1 射频A/D采样

在发射机的输出端耦合之后，正/反功率能够转化成射频信号。通常情况下，短波发射机的射频幅度会在3MHz-40MHz，所以，A/D的采集标准比较高，该系统的A/D芯片主要分为两种，分别是：AD9245和AD9244，频率为90MHz。

1.2 数字变频

如果采集芯片成功获取了射频信号，那么其就会转向数字化，并且进行信号的搬移，进而使信号全部移动到基准带。数字化之后，变频方式会变为DSP给出NCO的方式，并且发射机所输出的数字频率也会由DSP输出，这样能够实现上变频和下变频的状态一致，进而保障频谱的转移。在这个系统之中，FPGA用于数字下变频模块的完成，其采用的是正弦波，DSP可以给出NCO的频率字，计算公式为：fc=fo/fclkX232。在公式之中，fc代表的是频率字，fo代表的是频率。

1.3 滤波抽取

由变频模块所输出的数据，其采集的速率并不大，通常为80MHz，为了保障数据的传输，确保其能够通过DSP的加工，进行数据的采集是必不可少的。滤波抽取能够有效降低数据的采集率，进而有效过滤杂波。滤波器主要应用的是CIC与FIR结合的模式，CIC能够使滤波抽取量达到231倍，FIR可以达到7倍，进而将采样率进行有效的降低，约为47.6kHz，此后在进行下一步的处理和加工。

CIC滤波抽取器可以相互消减，位置为零点处，在高速抽取的情况下，其抽取率非常高。CIC滤波器主要由两部分组成，分别是：积分和部分滤波。设计中，CIC的滤波抽取量比较高，采样率能够得到一定的降低，约为356.2kHz；FIR可以有效降低采样率，在采样率降低之后，再有DSP进行处理。采用分布式的计算方式可以推动速度电路工作，还能够减少硬件规模，提升执行速度。

1.4 驻波比增益控制

在实际操作的过程中，如果正向功率和反向功率较大，那么就说明天线和功放的调谐失调，应该对增益进行降低，减小功放的输出；如果反向功率不大，那么就要对增益值进行适当的降低。

2 短波发射机DSP单元算法的设计方案

从功率计算的角度来看，通常会选用射频技术参数，其是天馈效率的一项必不可少的指标，在匹配天线的过程中，电阻的分量必须是相同的，进而使分量之间实现相互的抵消。在抵消之后，功率会变为0，驻波之间的比会变为1，发射机能够快速有效的将能量传到天线之上。实际上，此刻的驻波皆为1，因此，要根据驻波对发射机进行控制，避免功率过大的情况出现。

在增益控制方面，DSP增益控制模块可以根据功率计算单元随时获取驻波比、正功率/反功率电平值调节功放的输出，进而有效避免由于反功率过大而对天线调谐器所产生的影响，导致天线调谐器损害，也能够保护功放，确保发射机能够稳定工作。增益控制的计算中，要根据驻波比数值控制增益，避免过大的反向功率使功放损坏；其次，为了保障功放输出的稳定性，也要对正向功率加以考虑，进而控制增益。

在正向功率增益控制方面，为了确保短波发射机功率的稳定性，要根据驻波比对发射机的增益进行调节，也要对正向功率的电压值加以考量。

3 结语

综上所述，本文主要对数字化短波发射机的功率反馈控制系统的设计进行了详细的分析和说明。对控制系统中的模块设计、信号流程、计算方式等进行了相应的介绍和说明。功率反馈系统能够有效提升数字化短波发射机的工作效率和稳定性，是数字化短波发射机必不可少的一部分。

参考文献

[1]单鸿昌，高俊，屈晓旭，何宪文.短波发射机功率自适应系统的设计与实现[J].舰船科学技术，2015（10）.

[2]崔烁.短波数字化抗干扰电台的控制系统设计[D].大连理工大学，2013.