CN105406878B - 电压可调节调频发射机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电压可调节调频发射机，包括功率放大模块、滤波及检测模块、控制单元，所述电压可调节调频发射机还设有电压可调节开关电源；电压可调节开关电源采用执行CAN协议的电压可调开关电源，控制芯片与CAN转换器连接，CAN转换器与执行CAN协议的电压可调开关电源连接。本发明根据输出功率的大小，电源电压通过CAN通信随输出功率自适应调节电压，可调开关电源在总的输出效率上优于直流开关电源，对整个发射系统效率的提高有很大的作用，能降低发射机的功耗，减小发射机的散热需求，有利于调频发射机的小型化并保证发射距离。
Description
技术领域
本发明涉及电压可调节调频发射机。
背景技术
调频发射机作为广播通信领域重要组成部分，目前在广播电视转播、工业生产，气象，农业生产中广泛应用，是单工通信领域不可缺少的通信设备。通过近几十年发展，由以前的模拟广播设备向数字多业务调频同步广播发展，为了数字化广播，同时对效率和线性度也提出了要求，以及设备向小体积化发展。我国提出数字广播议题，对于缩小我国调频发射设备与发达国家同类设备性能差距起到关键作用。实现调频发射机小型化有一个重要的制约因素——直流能量转换为微波能量的效率。对于中远程发射任务，发射机必须提供足够大的微波能量。整机能量转换效率低下意味着系统需要提升电源容量和设备散热能力，这显然增大了空间需求。提高发射机工作效率可有效缩减系统散热体积，延长电源寿命，扩大发射距离。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种电压可调节调频发射机，能降低发射机的功耗，减小发射机的散热需求，有利于调频发射机的小型化并保证发射距离。本发明是通过采用下述技术方案实现的：
电压可调节调频发射机，包括调频激励源、功率放大模块、滤波及检测模块、控制单元，其特征在于所述电压可调节调频发射机还设有电压可调节开关电源；
控制单元中包括控制芯片和CAN转换器；
所述电压可调节开关电源采用执行CAN协议的电压可调开关电源，控制芯片与CAN转换器连接，CAN转换器与执行CAN协议的电压可调开关电源连接。
进一步地，所述控制芯片采用STM32F107VC微处理器，控制单元中设有485、CAN、232通信接口。
进一步地，CAN转换器采用型号为TJA1050的CAN转换器。
STM32F107VC芯片通过CAN_RX、CAN_TX引脚分别与CAN转换器的RXD、TXD引脚连接，CAN转换器的CAN_H、CAN_L引脚分别连接到CAN电压可调电源的CAN_H、CAN_L引脚上。
进一步地，功率放大模块中的调频功率放大器采用VRF152G功率放大器；执行CAN协议的电压可调开关电源的0-48V输出连接到功率放大器VRF152G的漏极，通过负反馈给栅极提供栅极偏压。
进一步地，所述滤波及检测模块中，滤波采用巴特沃斯低通滤波电路，检波采用-60dB耦合器检波。
进一步地，所述控制单元的工作电源采用明纬电源RT-65C，多路给控制单元供电，分别对应连接到控制单元的+15V，-15V，+5V。
本发明可应用于调频发射一体机等所有调频发射机
由于采用通过上述的连接方式，本发明根据输出功率的大小，电源电压通过CAN通信随输出功率自适应调节电压，通过直流开关电源和可调开关电源的伏安特性可以知道，随着调频功放功率的不断增加，可调电源的总功率明显小于直流开关电源，在最大功率处，效率和总附加效率均等，可调开关电源在总的输出效率上优于直流开关电源，对整个发射系统效率的提高有很大的作用，能降低发射机的功耗，减小发射机的散热需求，有利于调频发射机的小型化并保证发射距离。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明电源理论伏安特性。
图3为本发明电源与STM32F107VC芯片连接原理图。
具体实施方式
参照附图，以调频300W发射机为例。
所述电压可调节调频发射机，包括调频激励源、功率放大模块、滤波及检测模块、控制单元，所述电压可调节调频发射机还设有电压可调节开关电源；
控制单元中包括控制芯片和CAN转换器；
所述电压可调节开关电源采用执行CAN协议的电压可调开关电源，控制芯片与CAN转换器连接，CAN转换器与执行CAN协议的电压可调开关电源连接。
所述控制芯片采用STM32F107VC芯片，控制单元中设有485、CAN、232通信接口。
CAN转换器采用型号为TJA1050的CAN转换器。STM32F107VC芯片通过RX、TX引脚分别与CAN转换器的RXD、TXD引脚连接，CAN转换器的CAN_H、CAN_L引脚分别连接到执行CAN协议的电压可调开关电源的CAN_H、CAN_L引脚上。
STM32F107VC芯片上的RX、TX引脚分别对应CAN转换器的RXD和TXD引脚，CAN转换器的P6，P7脚分别接电压可调节开关电源CAN_H和CAN_L。
功率放大模块的功能是对输入信号做适当的衰减，对调频信号放大；功率放大模块包括调频功率放大器、输入衰减网络、输入匹配网络、输出匹配网络、栅极偏压电路及温度补偿电路、漏极供电电路，输入衰减网络采用π衰减网络，电阻值分别为50R、75R、75R；末级功率放大器所需的推动功率为37dBm，通过功率放大模块输入衰减为7.5W，可以达到功率放大器输入功率要求。功率放大模块采用电压负反馈连接，栅极采用供电为2.8V，漏极供电采用执行CAN协议的电压可调开关电源供电，即为0-48V。
调频功率放大器采用VRF152G功率放大器，执行CAN协议的电压可调开关电源的0-48V输出连接到功率放大器VRF152G的漏极，通过负反馈给栅极提供栅极偏压。
所述控制单元的工作电源采用明纬电源RT-65C，多路给控制单元供电，分别对应连接到控制单元的+15V，-15V，+5V。
所述调频激励源主要用于输入调频信号，以供放大模块提供足够的输入功率，其可采用30W激励器。
滤波及检测模块中，其滤波主要对调频放大信号的滤波，滤除高次谐波，检测主要对调频放大信号检测大小，以提供给STM32F107VC芯片保护发射机系统。所述滤波及检测模块中，滤波采用巴特沃斯低通滤波电路，截止频率为110MHz，带外抑制45dB以上，滤波电路主要对功放管产生的谐波抑制在60dB以上，为了防止对其他波段信号的干扰；检波电路主要对调频放大信号的检波，以提供给控制单元检测电压，保护发射机，检波采用-60dB耦合器检波。
工作过程如下：
一：调频激励源产生（87-108）MHz的调频广播信号，通过衰减后为7.5W，输入信号经过功率放大模块，输出功率为300W调频信号；
二：STM32F107VC芯片的CAN引脚，用CAN1，对应芯片原理图RX、TX，分别为CAN转换器的接收差分引脚和CAN转换器的发送引脚。此原理图对应的引脚编号分别为STM32F107VC芯片RX,TX，分别连接到CAN转换器，对应编号分别为CAN 转换器的P1和P4脚；CAN转换器即TAJ1050，匹配电阻选择为120R，其输出控制总线的P6、P7脚分别作为CAN_L,CAN_H，连接到执行CAN协议的电压可调开关电源的CAN_H,CAN_L引脚。本发明中，通过控制单元接收功率检测单元电平大小，如果控制单元显示的功率比实际检测的小，STM32F107VC芯片CAN_RX引脚发送CAN报文，通过CAN转换器差分引脚CAN_H,CAN_L产生逻辑电平1，发送给执行CAN协议的电压可调开关电源，通过CAN协议降低开关电源电压；执行CAN协议的电压可调开关电源通过CAN通信调节电压后，执行CAN协议的电压可调开关电源不断地发送请求，同样也是通过CAN转换器仲裁，传送到主控单元的接收引脚即RX，通过主控不断的检测输出功率，不断的调节电压可调开关电源，以致使输出功率稳定。
三：通过图2可以清楚的看到直流开关电源和电压可调开关电源伏安特性的变化曲线，比如在直流开关电源情况下电流在3A，电压为50V，在同样负载的情况下输出为150W；在电压可调开关电源情况下，电流通过为3A，电压为30V，总得输出为90W，随着功率的增加，电源的附加效率会慢慢的变成在一致，但是在小信号放大情况下，电源的利用效率明显比直流电源效率增加很多，而且对于现在的CAN通信在电源的应用，对系统也产生比较稳定的性能。
综上，本发明，在总体上明显增加了电源的附加效率，减少了系统功耗，增加了整机的效率，可以广泛应用于电压可调节的调频发射机系统中，本发明同样也可以被其他产业带来研究性的机遇。
Claims (7)
1.电压可调节调频发射机，包括调频激励源、功率放大模块、滤波及检测模块、控制单元，其特征在于所述电压可调节调频发射机还设有电压可调节开关电源；
控制单元中包括控制芯片和CAN转换器；
所述电压可调节开关电源采用执行CAN协议的电压可调开关电源，所述电压可调节开关电源通过CAN通信根据输出功率自适应调节电压，控制芯片与CAN转换器连接，CAN转换器与执行CAN协议的电压可调开关电源连接；
所述功率放大模块包括调频功率放大器、输入衰减网络、输入匹配网络、输出匹配网络、栅极偏压电路、温度补偿电路和漏极供电电路；
所述控制单元接收功率检测单元电平大小，如果控制单元显示的功率比实际检测的小，所述控制芯片发送CAN报文，通过所述CAN转换器发送给执行CAN协议的电压可调节开关电源，通过CAN协议降低开关电源电压；执行CAN协议的电压可调节开关电源通过CAN通信调节电压后，执行CAN协议的电压可调开关电源不断地发送请求，通过CAN转换器仲裁传送到控制单元的接收引脚；通过控制单元不断的检测输出功率，不断的调节电压可调开关电源，使输出功率稳定。
2.如权利要求1所述的电压可调节调频发射机，其特征在于所述控制芯片采用STM32F107VC芯片，控制单元中设有485、CAN、232通信接口。
3.如权利要求1所述的电压可调节调频发射机，其特征在于CAN转换器采用型号为TJA1050的CAN转换器。
4.如权利要求2所述的电压可调节调频发射机，其特征在于CAN转换器采用型号为TJA1050的CAN转换器；
STM32F107VC芯片通过RX、TX引脚分别与CAN转换器的RXD、TXD引脚连接，CAN转换器的CAN_H、CAN_L引脚分别连接到执行CAN协议的电压可调开关电源的CAN_H、CAN_L引脚上。
5.如权利要求1所述的电压可调节调频发射机，其特征在于功率放大模块中的调频功率放大器采用VRF152G功率放大器；执行CAN协议的电压可调开关电源的0-48V输出连接到功率放大器VRF152G的漏极，通过负反馈给栅极提供栅极偏压。
6.如权利要求1所述的电压可调节调频发射机，其特征在于所述滤波及检测模块中，滤波采用巴特沃斯低通滤波电路，检波采用-60dB耦合器检波。
7.如权利要求1所述的电压可调节调频发射机，其特征在于所述控制单元的工作电源采用明纬电源RT-65C，多路给控制单元供电，分别对应连接到控制单元的+15V，-15V，+5V。
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Denomination of invention: Voltage-adjustable frequency modulation transmitter Effective date of registration: 20190920 Granted publication date: 20190412 Pledgee: Binkang Branch of Hangzhou United Rural Commercial Bank Co., Ltd. Pledgor: Hangzhou Zhongchuan Digital Equipment Co., Ltd. Registration number: Y2019330000078 |