CN110474619B - 一种多通道宽频带功率数字可调的变频系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多通道宽频带功率数字可调的变频系统及其控制方法，包括FPGA芯片、直接数字频率合成器、混频器、开关滤波器组件、温补衰减器、第一放大器及多通道功率可调模块，所述直接数字频率合成器的输入端与参考频率连接，其输出端与混频器的输入端连接，所述混频器的输出端经开关滤波器组件与温补衰减器的输入端连接，所述温补衰减器的输出端经第一放大器与多通道功率可调模块的输入端连接，所述多通道功率可调模块的输出端为射频输出端，所述直接数字频率合成器、混频器、开关滤波器组件及多通道功率可调模块的SPI通信接口与FPGA的I/O口连接。本发明能够减少控制端口的数量，可以实现多通道射频输出，通道间相互独立，功率调节范围大，功率衰减量可数字化精确控制，同时具有较好的杂散抑制。

Description

一种多通道宽频带功率数字可调的变频系统及其控制方法
技术领域
本发明属于射频电路及通信控制应用技术领域，具体涉及一种多通道宽频带功率数字可调的变频系统及其控制方法。
背景技术
随着小型化，集成化的发展，系统功能越来越复杂，所集成的控制模块也越来越多，对于不同的模块，寄存器配置即所需数据不同，传统采用的方法：一是直接在源程序中更改寄存器的配置，但是随着复杂程度的提高，传统方法比较繁琐，且容易出错；二是通过外部增加控制端口，来控制所写寄存器的值，但是随着输出范围以及系统功能的增加，所需控制端口较多,而且通过增加端口的控制，其电路比较复杂，输出信号杂散较多，功率衰减量数字化控制精度不够。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多通道宽频带功率数字可调的变频系统及其控制方法，能够减少控制端口的数量，可以实现多通道射频输出，通道间相互独立，功率调节范围大，实现功率衰减量数字化精确控制，同时具有较好的杂散抑制。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种多通道宽频带功率数字可调的变频系统，包括FPGA芯片、直接数字频率合成器、混频器、开关滤波器组件、温补衰减器、第一放大器及多通道功率可调模块，所述直接数字频率合成器的输入端与参考频率连接，其输出端与混频器的输入端连接，所述混频器的输出端经开关滤波器组件与温补衰减器的输入端连接，所述温补衰减器的输出端经第一放大器与多通道功率可调模块的输入端连接，所述多通道功率可调模块的输出端为射频输出端，所述直接数字频率合成器、混频器、开关滤波器组件及多通道功率可调模块的SPI通信接口与FPGA的I/O口连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述开关滤波器组件包括第一射频开关、滤波器组及第二射频开关，所述第一射频开关的输入端与混频器的输出端连接，其输出端与对应的滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端与对应的第二射频开关的输入端连接，所述第二射频开关的输出端与温补衰减器的输入端连接。
所述多通道功率可调模块包括至少一路功率可调组件，所述功率可调组件包括功分器、衰减器、第二放大器及数控衰减器，所述功分器的输入端与第一放大器的输出端连接，所述功分器的输出端与衰减器的输入端，所述衰减器的输出端经第二放大器与数控衰减器的输入端连接，所述数控衰减器的输出端为射频输出端。
所述数控衰减器为多个，通过串联相互连接。
所述FPGA芯片的数字I/O口通过RS422接口电路与上位机连接。
一种多通道宽频带功率数字可调的变频系统的控制方法，包括如下步骤：
FPGA芯片根据接收到的上位机发送的多普勒频率指令，控制直接数字频率合成器产生多普勒频率，并将所述多普勒频率送入到混频器；混频器将外部提供的本振信号与多普勒频率中频信号进行混频，产生上变频信号，所述上变频信号经过开关滤波器组件进行滤波，并经过温度补偿衰减器和放大器进行衰减放大；衰减放大后的信号经过功分器进行分路，进入分路后，每一路的信号通过多级衰减放大，得到满足功率要求的上变频信号；将得到的上变频信号送入数控衰减器，进行功率衰减后输出，其中数控衰减器的衰减量是通过FPGA根据上位机发送的衰减量指令进行控制。
由上述技术方案可知，本发明所述的多通道宽频带功率数字可调的变频系统及控制方法，电路简单，输入信号范围较宽，具有较好的杂散抑制，可以实现多通道射频输出，通道间相互独立，功率调节范围大，功率衰减量可数字化精确控制。采用的是RS422串行通信，控制接口简单方便，可以实现远程控制和满足不同波特率通信需求，具有很强的可扩展性。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，本实施例的多通道宽频带功率数字可调的变频系统，包括FPGA芯片1、直接数字频率合成器2、混频器7、开关滤波器组件3、温补衰减器4、第一放大器5及多通道功率可调模块6，该直接数字频率合成器2的输入端与参考频率10连接，直接数字频率合成器2的输出端与混频器7的输入端连接，混频器7的输出端经开关滤波器组件3与温补衰减器4的输入端连接，温补衰减器4的输出端经第一放大器5与多通道功率可调模块6的输入端连接，多通道功率可调模块6的输出端为射频输出端，直接数字频率合成器2、混频器7、开关滤波器组件3及多通道功率可调模块6的SPI通信接口与FPGA芯片1的I/O口连接；FPGA芯片1的数字I/O口通过RS422接口电路8与上位机9连接。
开关滤波器组件3包括第一射频开关31、滤波器组32及第二射频开关33，第一射频开关31的输入端与混频器7的输出端连接，第一射频开关31的输出端与对应的滤波器32的输入端连接，滤波器32的输出端与对应的第二射频开关33的输入端连接，第二射频开关33的输出端与温补衰减器4的输入端连接。
多通道功率可调模块6包括至少一路功率可调组件，该功率可调组件由功分器60、衰减器61、第二放大器62及数控衰减器63组成，功分器60的输入端与第一放大器62的输出端连接，功分器60的输出端与衰减器61的输入端连接，衰减器61的输出端经第二放大器62与数控衰减器63的输入端连接，数控衰减器63的输出端为射频输出端。数控衰减器63的个数可根据实际需求进行设定，每路功率可调组件中的数控衰减器63相互串联组成。
工作原理：FPGA芯片1根据接收到的上位机9发送的多普勒频率指令，控制直接数字频率合成器2产生多普勒频率，并将多普勒频率送入到混频器7；混频器7将外部提供的本振信号与多普勒频率中频信号进行混频，产生上变频信号，上变频信号经过开关滤波器组件3进行滤波，FPGA根据接收到的上位机9发送的本振频率指令，并根据滤波器的滤波功能，选择相应的滤波器进行滤波，滤波后的信号经过温度补偿衰减器4和第一放大器5进行衰减放大；衰减放大后的信号经过功分器60进行分路，进入分路后，每一路的信号通过多级衰减放大，得到满足功率要求的上变频信号；将得到的上变频信号送入数控衰减器63，进行功率衰减后输出，其中数控衰减器63的衰减量是通过FPGA根据上位机9发送的衰减量指令进行控制。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种多通道宽频带功率数字可调的变频系统的控制方法，其特征在于：所述多通道宽频带功率数字可调的变频系统包括FPGA芯片、直接数字频率合成器、混频器、开关滤波器组件、温补衰减器、第一放大器及多通道功率可调模块，所述直接数字频率合成器的输入端与参考频率连接，其输出端与混频器的输入端连接，所述混频器的输出端经开关滤波器组件与温补衰减器的输入端连接，所述温补衰减器的输出端经第一放大器与多通道功率可调模块的输入端连接，所述多通道功率可调模块的输出端为射频输出端，所述直接数字频率合成器、混频器、开关滤波器组件及多通道功率可调模块的SPI通信接口与FPGA的I/O口连接；
所述控制方法包括如下步骤：
FPGA芯片根据接收到的上位机发送的多普勒频率指令，控制直接数字频率合成器产生多普勒频率，并将所述多普勒频率送入到混频器；
混频器将外部提供的本振信号与多普勒频率中频信号进行混频，产生上变频信号，所述上变频信号经过开关滤波器组件进行滤波，并经过温度补偿衰减器和放大器进行衰减放大；
衰减放大后的信号经过功分器进行分路，进入分路后，每一路的信号通过多级衰减放大，得到满足功率要求的上变频信号；
将得到的上变频信号送入数控衰减器，进行功率衰减后输出，其中数控衰减器的衰减量是通过FPGA根据上位机发送的衰减量指令进行控制。
2.根据权利要求1所述的多通道宽频带功率数字可调的变频系统的控制方法，其特征在于：所述开关滤波器组件包括第一射频开关、滤波器组及第二射频开关，所述第一射频开关的输入端与混频器的输出端连接，其输出端与对应的滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端与对应的第二射频开关的输入端连接，所述第二射频开关的输出端与温补衰减器的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的多通道宽频带功率数字可调的变频系统的控制方法，其特征在于：所述多通道功率可调模块包括至少一路功率可调组件，所述功率可调组件包括功分器、衰减器、第二放大器及数控衰减器，所述功分器的输入端与第一放大器的输出端连接，所述功分器的输出端与衰减器的输入端，所述衰减器的输出端经第二放大器与数控衰减器的输入端连接，所述数控衰减器的输出端为射频输出端。
4.根据权利要求3所述的多通道宽频带功率数字可调的变频系统的控制方法，其特征在于：所述数控衰减器为多个，通过串联相互连接。
5.根据权利要求1所述的多通道宽频带功率数字可调的变频系统的控制方法，其特征在于：所述FPGA芯片的数字I/O口通过RS422接口电路与上位机连接。
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