CN114024559B - 一种适用于不同波形功率控制的发射机 - Google Patents

一种适用于不同波形功率控制的发射机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于不同波形功率控制的发射机，属于无线通信技术领域。该发射机由处理器、上变频器、功率放大器、中频检波器和射频检波器等部分组成。随着无线通信技术的发展，越来越多种类的波形得到应用，本发明针对不同波形的特点设计了通用的硬件电路与软件算法，它既兼容连续波形又兼容猝发波形，既兼容恒包络波形又兼容有峰均比的波形，对于不同波形都能实现准确的输出功率控制，特别适用于各种无线通信系统。

Description

一种适用于不同波形功率控制的发射机
技术领域
本发明涉及到无线通信技术领域，特别涉及一种适用于不同波形功率控制的发射机。
背景技术
发射机的作用是将中频信号进行滤波变频并放大至特定功率后输出至天线，因此发射机是无线通信系统的重要组成部分。多套系统同时工作时的远近效应问题，要求发射机的输出功率能够在一定动态范围内控制；某些系统对发射信号的线性度要求较高，功率回退是一种常用的保证线性度的方法，因此准确的功率控制是发射机不可缺少的功能。
随着无线通信技术的发展，越来越多种类的波形得到应用，其中既有连续波形又有猝发波形，既有恒包络波形又有非恒包络波形。因此同一台发射机需要在不同的时刻发射不同的波形，对于每一种波形都需要实现准确的功率控制。
传统的发射机只针对某一种特定的波形设计功率控制功能，对于其他波形则不能实现准确的功率控制。例如一台用于连续波的发射机，在发射猝发信号时会由于检波不准确导致发射功率偏高，影响发射信号的线性度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于不同波形功率控制的发射机。该发射机对于不同波形都能实现准确的输出功率控制。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种适用于不同波形功率控制的发射机，包括上变频器和功率放大器，还包括处理器、中频检波器和射频检波器；所述上变频器中包括用于调节增益的数控衰减器；所述处理器用于接收外部监控C的控制信号，同时根据中频检波器和射频检波器的检波值，计算并调整上变频器中数控衰减器的衰减值；
所述上变频器将外部输入的中频信号A进行滤波、放大和变频处理后输出射频信号至功率放大器，功率放大器将上变频器输出的射频信号进行功率放大后输出射频信号B；所述中频检波器接收到耦合的中频输入信号后，将信号的电平转换为电压值，并上报到处理器；射频检波器接收到耦合的射频输出信号，将信号的电平转换为电压值，并上报处理器。
进一步的，所述处理器包括相互连接的检波模块和功率调整模块，所述检波模块通过AD转换模块分别连接中频检波器和射频检波器，所述功率调整模块与中频检波器连接；所述处理器还用于实现检波过程和功率调整过程，其中检波过程具体如下：
步骤101，所述检波模块首先判断功率调整过程是否完成；
步骤102，功率调整过程未完成则继续进行步骤101，功率调整过程完成则进行步骤103；
步骤103，检波模块判断当前的功率放大器是否处于工作状态；
步骤104，功率放大器未处于工作状态则继续进行步骤103，功率放大器处于工作状态则进行步骤105；
步骤105，判断功率放大器的前一个状态，若前一个状态是工作状态可直接进行检波，获得检波值；若前一个状态是静默状态，则延时一定时间进行检波，获得检波值；
步骤106，完成检波AD转换，并在判断功率放大器的状态；
步骤107，功率放大器若处于工作状态，则步骤105中获得的检波值为有效检波值，若处于静默状态，则舍弃步骤105中的检波值；
步骤108，重复步骤101至步骤107一定次数，直至有效检波次数达到设定值，进行步骤109；
步骤109，计算有效检波值的平均值，完成检波并向功率调整模块输出检波完成标志；
功率调整过程具体如下：
步骤201，功率调整模块判断检波过程是否完成；
步骤202，检波过程若未完成，则继续步骤201，若完成，则进行步骤203，
步骤203，判断中频检波器的中频输入信号是否低于预设值；
步骤204，若中频输入信号等于或高于预设值，则根据检波值与目标值的关系，对数控衰减器的衰减量调整；若中频输入信号低于预设值，则直接输出固定的衰减值；
步骤205，待数控衰减器调节完成，向检波模块输出功率调整完成标志。
进一步的，所述处理器运行检波过程和功率调整过程的初始标志为：检波已完成与功率调整未完成。
进一步的，所述中频检波器和射频检波器均为均方根检波器。
进一步的，当中频检波器接收到耦合的中频信号低于设定阈值时，在功率调整过程中，处理器输出固定的衰减值。
本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明为了兼容猝发波形，检波过程和功率调整过程避免了功放去电、功率建立及功率调整时的不准确检波值，仅在发射功率稳定时进行检波，保证了功率检波及功率控制的准确。
2、本发明对于连续波形和猝发波形、恒包络波形和有峰均比波形都能够实现准确的功率控制。
3、本发明为了兼容有峰均比的波形，检波器选用均方根检波器，并采用多次检波值平均的算法，避免因检波器响应时间小于信号包络功率变化时间造成的检波值不稳定。
4、本发明中，当输入没有中频信号时，检波过程和功率调整过程停止闭环功率控制，避免中频信号突然出现造成功放的过冲，起到保护功放的作用。
附图说明
图1是本发明的电原理框图。
图2是本发明里中功率控制算法的流程图。
具体实施方式
下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
一种适用于不同波形功率控制的发射机，包括上变频器和功率放大器，还包括处理器、中频检波器和射频检波器；所述上变频器中包括用于调节增益的数控衰减器；所述处理器用于接收外部监控C的控制信号，同时根据中频检波器和射频检波器的检波值，计算并调整上变频器中数控衰减器的衰减值；
所述上变频器将外部输入的中频信号A进行滤波、放大和变频处理后输出射频信号至功率放大器，功率放大器将上变频器输出的射频信号进行功率放大后输出射频信号B；所述中频检波器接收到耦合的中频输入信号后，将信号的电平转换为电压值，并上报到处理器；射频检波器接收到耦合的射频输出信号，将信号的电平转换为电压值，并上报处理器。
进一步的，所述处理器包括相互连接的检波模块和功率调整模块，所述检波模块通过AD转换模块分别连接中频检波器和射频检波器，所述功率调整模块与中频检波器连接；所述处理器还用于实现检波过程和功率调整过程，其中检波过程具体如下：
步骤101，所述检波模块首先判断功率调整过程是否完成；
步骤102，功率调整过程未完成则继续进行步骤101，功率调整过程完成则进行步骤103；
步骤103，检波模块判断当前的功率放大器是否处于工作状态；
步骤104，功率放大器未处于工作状态则继续进行步骤103，功率放大器处于工作状态则进行步骤105；
步骤105，判断功率放大器的前一个状态，若前一个状态是工作状态可直接进行检波，获得检波值；若前一个状态是静默状态，则延时一定时间进行检波，获得检波值；
步骤106，完成检波AD转换，并在判断功率放大器的状态；
步骤107，功率放大器若处于工作状态，则步骤105中获得的检波值为有效检波值，若处于静默状态，则舍弃步骤105中的检波值；
步骤108，重复步骤101至步骤107一定次数，直至有效检波次数达到设定值，进行步骤109；
步骤109，计算有效检波值的平均值，完成检波并向功率调整模块输出检波完成标志；
功率调整过程具体如下：
步骤201，功率调整模块判断检波过程是否完成；
步骤202，检波过程若未完成，则继续步骤201，若完成，则进行步骤203，
步骤203，判断中频检波器的中频输入信号是否低于预设值；
步骤204，若中频输入信号等于或高于预设值，则根据检波值与目标值的关系，对数控衰减器的衰减量调整；若中频输入信号低于预设值，则直接输出固定的衰减值；
步骤205，待数控衰减器调节完成，向检波模块输出功率调整完成标志。
进一步的，所述处理器运行检波过程和功率调整过程的初始标志为：检波已完成与功率调整未完成。
进一步的，所述中频检波器和射频检波器均为均方根检波器。
进一步的，当中频检波器接收到耦合的中频信号低于设定阈值时，在功率调整过程中，处理器输出固定的衰减值。
下面为一更具体的实施例：
参照图1和图2，本实施例包括处理器1、上变频器2、功率放大器3、中频检波器4和射频检波器5；其中，处理器1中包含功率控制算法，根据中频检波器4和射频检波器5的检波值及外部监控C的控制信号，计算并调整上变频器2中的数控衰减器的衰减值；上变频器2将外部输入的中频信号A进行滤波放大变频等处理后输出射频信号至功率放大器3，上变频器2中还包含数控衰减器用于调节整个发射机增益；功率放大器3将上变频器2输出的射频信号进行功率放大后输出射频信号B；中频检波器4接收耦合的中频输入信号，将信号的电平转换为电压值，并上报处理器1；射频检波器9接收耦合的射频输出信号，将信号的电平转换为电压值，并上报处理器1。
其中，所述的适用不同波形功率控制的发射机，为兼容猝发波形，软件算法避免了功放去电、功率建立及功率调整时的不准确检波值，仅在发射功率稳定时进行检波，保证了功率检波及功率控制的准确。
其中，所述的适用不同波形功率控制的发射机，为兼容有峰均比的波形，检波器选用均方根检波器，并采用多次检波值平均的算法，避免因检波器响应时间小于信号包络功率变化时间造成的检波值不稳定。
其中，所述的适用不同波形功率控制的发射机，当输入没有中频信号时，软件算法停止闭环功率控制，避免中频信号突然出现造成功放的过冲，起到保护功放的作用。
本实例是一种适用不同波形功率控制的发射机，包括处理器1、上变频器2、功率放大器3、中频检波器4和射频检波器5。
处理器不限于单片机、ARM、FPGA等，处理速度满足算法要求即可，本实例中处理器为FPGA，型号为EP1S20F484I6，AD转换使用外部芯片MAX197实现；上变频器中的滤波放大变频功能为常规设计，不再详细介绍芯片型号，其中数控衰减器为两只BW179D，分别设置在中频电路与射频电路；功放的功率放大功能为常规设计，不再详细介绍芯片型号；中频检波器和射频检波器的型号均为ADL5902。
软件算法的流程为：检波模块首先判断功率调整是否完成，未完成则继续等待，已完成跳转到下一步；然后判断当前功放是否为工作状态，不是工作状态则继续等待，是工作状态则跳转到下一步；然后判断功放的前一个状态，若是工作状态可直接进行检波，若是静默状态，则延时一定时间进行检波，此延时时间根据功放功率建立时间进行设置；检波AD转换完成后，再次判断功放状态，若是工作则检波值有效，若是静默则舍弃此次检波值，避免检波时功放已下电造成错的检波值；每一次有效检波完成后，跳回起始处进行下一轮检波，检波有效次数达到设定值后，求平均值完成检波并给出检波完成标志；功率调整模块检测到检波完成标志后，根据检波值与目标值的关系，进行衰减器的衰减量调整；同时，功率调整模块检测中频信号是否偏低，如果偏低则直接设置衰减值为合适的固定值；设置完成后，延时一定时间，待数控衰减器调节完成后，给出功率调整完成标志。
所述处理器运行检波过程和功率调整过程的初始标志为：检波已完成与功率调整未完成。本发射机实例设计加工完成后，使用不同的波形进行了测试，各波形的功率控制都能够准确的完成。

Claims (4)

1.一种适用于不同波形功率控制的发射机，包括上变频器和功率放大器，其特征在于，还包括处理器、中频检波器和射频检波器；所述上变频器中包括用于调节增益的数控衰减器；
所述处理器用于接收外部监控C的控制信号，同时根据中频检波器和射频检波器的检波值，计算并调整上变频器中数控衰减器的衰减值；
所述上变频器将外部输入的中频信号A进行滤波、放大和变频处理后输出射频信号至功率放大器，功率放大器将上变频器输出的射频信号进行功率放大后输出射频信号B；
所述中频检波器接收到耦合的中频输入信号后，将信号的电平转换为电压值，并上报到处理器；
射频检波器接收到耦合的射频输出信号，将信号的电平转换为电压值，并上报处理器；
所述处理器包括相互连接的检波模块和功率调整模块，所述检波模块通过AD转换器分别连接中频检波器和射频检波器，所述功率调整模块与上变频器中的数控衰减器连接；所述处理器还用于实现检波过程和功率调整过程，其中检波过程具体如下：
步骤101，所述检波模块首先判断功率调整过程是否完成；
步骤102，功率调整过程未完成则继续进行步骤101，功率调整过程完成则进行步骤103；
步骤103，检波模块判断当前的功率放大器是否处于工作状态；
步骤104，功率放大器未处于工作状态则继续进行步骤103，功率放大器处于工作状态则进行步骤105；
步骤105，判断功率放大器的前一个状态，若前一个状态是工作状态可直接进行检波，获得检波值；若前一个状态是静默状态，则延时一定时间进行检波，获得检波值；
步骤106，完成检波AD转换，并在判断功率放大器的状态；
步骤107，功率放大器若处于工作状态，则步骤105中获得的检波值为有效检波值，若处于静默状态，则舍弃步骤105中的检波值；
步骤108，重复步骤101至步骤107一定次数，直至有效检波次数达到设定值，进行步骤109；
步骤109，计算有效检波值的平均值，完成检波并向功率调整模块输出检波完成标志；
功率调整过程具体如下：
步骤201，功率调整模块判断检波过程是否完成；
步骤202，检波过程若未完成，则继续步骤201，若完成，则进行步骤203，
步骤203，判断中频检波器的中频输入信号是否低于预设值；
步骤204，若中频输入信号等于或高于预设值，则根据检波值与目标值的关系，对数控衰减器的衰减量调整；若中频输入信号低于预设值，则直接输出固定的衰减值；
步骤205，延时一定时间，待数控衰减器调节完成，向检波模块输出功率调整完成标志。
2.根据权利要求1所述的一种适用于不同波形功率控制的发射机，其特征在于，所述处理器运行检波过程和功率调整过程的初始标志为：检波已完成与功率调整未完成。
3.根据权利要求1所述的一种适用于不同波形功率控制的发射机，其特征在于，所述中频检波器和射频检波器均为均方根检波器。
4.根据权利要求1所述的一种适用于不同波形功率控制的发射机，其特征在于，当中频检波器接收到耦合的中频信号低于设定阈值时，在功率调整过程中，处理器输出固定的衰减值。
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