CN117200876A - 一种针对跳频散射通信的功率自动校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及跳频散射通信技术领域，提供了一种针对跳频散射通信的功率自动校准方法，适用于一种散射通信装备，所述通信装备包括基带处理单元、主控单元以及功放单元。所述功率自动校准方法主要过程为：主控单元向功放单元查询当前温度和频率表的额定功率所对应的正向电压值，并计算各个频点当前设置功率的目标正向电压值，下发给基带处理单元；基带处理单元检测各个频点的实时正向电压值，并与目标电压值进行对比，进而调整基带处理单元的数字衰减量，改变功放单元输入信号功率，实现功率自动校准。本发明所述功率自动校准方法，无需人为干预，实时性好，准确度高，并且能够适应功放单元温度、频率变化。
Description
技术领域
本发明涉及跳频散射通信技术领域，提供了一种针对跳频散射通信的功率自动校准方法。
背景技术
对流层散射通信是一种典型的超视距通信手段，由于传播距离远，链路损耗大，因此对功放功率要求非常高，并且随着近年来跳频散射通信的发展，信号带宽显著提升，对功放在整个通信频带内的功率平坦度有了更高的要求。
由于不同功放设备在出厂时，发射功率都存在差异，难以保证每台设备的发射功率都在指标要求范围内，并且对于宽带跳频散射通信系统，各个频点的实际发射功率也有差异，而传统的功率校准方法需要在功放出厂后，人为通过功率计测量的手段逐台进行校准，在设备数量众多时，工作量极大，效率极低。
因此，亟需发明一种针对跳频散射通信的功率自动校准方法，能够实现无需人为干预，在设备运行过程中自动调节各个频点的功率大小，简化手动校准的步骤，减少非必要的时间浪费，提高工作效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种针对跳频散射通信的功率自动校准方法，通过基带处理单元实时检测功放单元反馈的正向电压值与目标电压值，调节功放单元输入激励信号的功率大小，实现功率自动校准。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种针对跳频散射通信的功率自动校准方法，适用于散射通信装备，散射通信装备包括基带处理单元、主控单元以及功放单元，具体包括以下步骤：
步骤S1：主控单元根据当前温度和频率向功放单元查询当前额定功率Pr所对应的正向电压值V0，并计算出各个频点当前设置的发射功率Ps所对应的正向电压值V1，将V1作为目标正向电压下发给基带处理单元；
步骤S2：基带处理单元检测由功放单元反馈的瞬时正向电压值，并根据跳频频点与跳频时间，分别统计出每个频点的实时正向电压值V2；
步骤S3：基带处理单元计算各个频点实时正向电压值V2与主控单元下发的目标正向电压值V1的差值ΔV，并与预设门限ΔVth相比较，若-ΔVth<ΔV<ΔVth，则当前发射功率在合理范围内，不进行功率调整，否则，根据ΔV计算各个频点的数字衰减调整量ΔF，并更新数字衰减量F(n)；
步骤S4：基带处理单元在每跳的起始时刻，根据频点号和相应频点的数字衰减量F(n)读取预先存储的查找表，得到基带信号缩放因子Z，并与基带信号相乘，实现基带信号输出功率调整；
步骤S5：主控单元判断温度和频率表是否发生改变，若温度或频率表发生变化，则重复执行步骤S1～S4；否则，重复执行步骤S2～S4。
进一步的，功放单元预先存储有不同温度和不同频率下的额定功率所对应的正向电压值。
进一步的，步骤S1中所述正向电压值V1的计算公式为：V1＝V0–X·(Pr-Ps)，其中，V0为额定功率对应正向电压值，Pr为额定功率值，Ps为设置发射功率值，X为功率电压比系数。
进一步的，步骤S2中基带处理单元取每一跳中间时刻的电压采样值进行统计平均作为实时正向电压值V2。
进一步的，步骤S3中所述预设门限计算公式为：ΔVth＝ΔP·X，其中ΔP为允许的最大功率误差，X为功率电压比系数。
进一步的，步骤S3中数字衰减调整量ΔF的计算公式为
其中ΔV为实时正向电压值V2与目标正向电压值V1的差值，X为功率电压比系数，ΔFmax为数字衰减调整量上限。
进一步的，步骤S3中数字衰减量F(n)的更新公式为：F(n)＝F(n-1)+ΔF，其中，F(n)为下一时刻的数字衰减量，F(n-1)为当前时刻的数字衰减量，初始值设置为0，ΔF为数字衰减调整量。
进一步的，所述功率电压比系数X为功放单元参数，表示发射功率每变化1dB正向电压值的变化量。
进一步的，步骤S4中所述查找表预先存储不同数字衰减量对应的缩放因子，数字衰减量精度为0.1dB，缩放因子量化为16比特有符号数。
一种通信设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
本发明与现有技术相比存在的有益效果是：
本发明根据功放单元反馈的实时正向电压值和目标正向电压值之间的差值，调整数字衰减量，进而调整功放的输入信号功率，无需人为干预，实现了功率自动校准，实时性好，准确度高，并且能够适应功放单元温度、频率变化，消除了现有功率校准方法中需要人工校准的弊端，节省了功率校准时间，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种功率自动校准方法应用示意图。
图2是本发明实施例提供的一种功率自动校准方法流程示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定设备结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
如图1所示，该功率自动校准方法应用于跳频散射通信设备，跳频散射通信设备包括基带处理单元、主控单元以及功放单元，在本发明实时例的功率自动校准方法中，基带处理单元的主要作用为检测功放反馈的实时正向电压值，并调整数字衰减量，改变输出信号功率，以及控制跳频频点与时间；功放单元主要作用是提供额定功率所对应的正向电压值，并实时给出实际发射功率的正向电压值；主控单元主要作用为查询功放单元的额定功率所对应的正向电压值，并根据实际设置功率计算目标正向电压值，下发给基带处理单元。
在本发明实施例中，功放单元具备如下特性：正向电压值与发射功率值为线性关系。
下面结合图2对本发明实施例所提供的功率自动校准方法做具体说明，功率自动校准包括以下步骤：
步骤S201，主控单元根据当前温度和频率向功放单元查询当前额定功率Pr所对应的正向电压值V0，并计算出各个频点当前设置的发射功率Ps所对应的正向电压值V1，V1作为目标正向电压下发给基带处理单元。
目标正向电压值的计算公式为：V1＝V0-X·(Pr-Ps)，其中，X为功率电压比系数，单位为mv/dB，表示发射功率每变化1dB，正向电压值的变化量。
在本发明实施例中，根据功放单元特性，不同温度、不同频率对应的功率增益有差异，因此，功放单元内部储存了不同温度、不同频率的额定功率对应的正向电压值，主控单元需要根据当前温度和频率表，向功放单元查询相应的正向电压值，正向电压值实际为一组值，与使用的跳频频点一一对应，例如8频跳频对应8个正向电压值。
在本发明实施例中，主控单元在查询到额定功率对应的正向电压值后，需要计算当前设置功率的正向电压值，该值作为目标正向电压值，是功率调整的参照，与跳频频点一一对应，目标正向电压值的计算需要用到电压功率比系数X，该参数由功放本身特性所决定，在本发明实施例中，该系数为20mv/dB，表示功率变化1dB，正向电压变化20mv。举例说明：功放额定功率为50dBm，在50℃时，频点f0的额定功率对应正向电压值为1600mv，实际设置发射功率为45dBm，则f0的目标电压值为1600-20×(50-45)＝1500mv。
主控单元计算得到目标正向电压值后下发给基带处理单元。
步骤S202，基带处理单元检测由功放单元反馈的瞬时正向电压值，并根据跳频频点与跳频时间，分别统计出每个频点的实时正向电压值V2。
在本发明实施例中，功放单元将实时的正向电压值通过差分接口反馈给基带处理单元，该正向电压值的实时性高，能指示功放单元实时功率大小，基带处理单元通过FPGA芯片的XADC模块完成瞬时电压采集，基带处理单元同时负责跳频频点和跳频时间控制，可以区分采集的电压值具体对应的频点。由于跳频切换需要短暂的稳定时间，为了保证采集到的电压的有效性，取每一跳中间时刻的电压采样值，每跳采样点数可以设置为32，求32个电压的平均值作为当跳的正向电压值，之后统计1秒时间内各个频点的电压值作为最终的实时正向电压值。
步骤S203，基带处理单元计算各个频点实时正向电压值V2与主控单元下发的目标正向电压值V1的差值ΔV，并与预设门限ΔVth相比较，若-ΔVth<ΔV<ΔVth，则认为当前发射功率在合理范围内，不需要进行功率调整，否则，需要根据ΔV计算各个频点的数字衰减调整量ΔF，并更新数字衰减量F(n)。
预设门限计算公式为：ΔVth＝ΔP·X，其中ΔP为允许的最大功率误差，在本发明实施例中，ΔP设置为0.5dB，X＝20mv/dB，则ΔVth＝10mv。
功率调整大小和方向需要根据实时正向电压值V2与目标正向电压值V1的差值ΔV来确定：ΔV>0，说明实际发射功率大于预设功率，需要增大数字衰减量，减小发射功率；ΔV<0，说明实际发射功率小于预设功率，需要减小数字衰减量，增大发射功率，数字衰减调整量ΔF的计算公式为
其中ΔV为实时正向电压值V2与目标正向电压值V1的差值，X为功率电压比系数，ΔFmax是数字衰减调整量上限，目的是为了避免一次调整量过大而影响通信质量，在本发明实施例中ΔFmax设置为1dB。
数字衰减量F(n)的更新公式为：F(n)＝F(n-1)+ΔF，其中，F(n)为下一时刻的数字衰减量，F(n-1)为当前时刻的数字衰减量，初始值设置为0。
举例说明：若某一频率的目标正向电压V1为1500mv，实时正向电压V2为1550mv，则ΔV＝50mv>ΔVth＝10mv，需要增大数字衰减量，数字衰减调整量ΔF＝ΔV/X＝50/20＝2.5dB，大于预设上限(1dB)，因此，实际的数字衰减调整量应为1dB，若当前的数字衰减量F(n-1)＝5dB，则更新后的数字衰减量为F(n)＝5+1＝6dB；相反的，若某一频率的目标正向电压V1为1500mv，实时正向电压V2为1490mv，则ΔV＝-10mv≤-ΔVth＝-10mv，需要减小数字衰减量，数字衰减调整量ΔF＝ΔV/X＝-10/20＝-0.5dB，小于预设上限(1dB)，因此，若当前的数字衰减量F(n-1)＝3dB，则更新后的数字衰减量为F(n)＝3-0.5＝2.5dB。
步骤S204，带处理单元在每跳的起始时刻，根据频点号和相应频点的数字衰减量F(n)读取预先存储的查找表，得到基带信号缩放因子Z，并与基带信号相乘，实现基带信号输出功率调整。
在本发明实施例中，缩放因子量化为16bit数据，预先存储在ROM当中，数字衰减量精度为0.1dB，以数字衰减量F(n)作为读地址，便可以读取相应的缩放因子，举例说明：数字衰减量为0dB，对应ROM地址0的缩放因子32767；数字衰减量为1dB，对应ROM地址10的缩放因子29203，以此类推。为了保证缩放因子正确作用于相应的频点，需要在跳频的起始时刻更新ROM读地址值，缩放因子与基带信号相乘，直接影响数字信号的幅值，进一步影响基带处理单元输出信号功率。
步骤S205，主控单元判断温度和频率表是否发生改变，若温度或频率表发生变化，则重复执行步骤S201～步骤S204；否则，重复执行步骤S202～步骤S204。
在本发明实施例中，由于不同温度，不同频率下，功放单元的功率增益不同，功放额定功率所对应的正向电压值也不同，因此，当温度或频率表发生变化时，主控单元需要重新查询额定功率所对应的正向电压值，并重新计算和下发目标正向电压值。步骤S203、S204需要周期性执行，周期设置过短可能会导致功率振荡，在本发明实施例中，该周期设置为3秒。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种针对跳频散射通信的功率自动校准方法，其特征在于，适用于散射通信装备，散射通信装备包括基带处理单元、主控单元以及功放单元，具体包括以下步骤：
步骤S1：主控单元根据当前温度和频率向功放单元查询当前额定功率Pr所对应的正向电压值V0，并计算出各个频点当前设置的发射功率Ps所对应的正向电压值V1，将V1作为目标正向电压下发给基带处理单元；
步骤S2：基带处理单元检测由功放单元反馈的瞬时正向电压值，并根据跳频频点与跳频时间，分别统计出每个频点的实时正向电压值V2；
步骤S3：基带处理单元计算各个频点实时正向电压值V2与主控单元下发的目标正向电压值V1的差值ΔV，并与预设门限ΔVth相比较，若-ΔVth<ΔV<ΔVth，则当前发射功率在合理范围内，不进行功率调整，否则，根据ΔV计算各个频点的数字衰减调整量ΔF，并更新数字衰减量F(n)；
步骤S4：基带处理单元在每跳的起始时刻，根据频点号和相应频点的数字衰减量F(n)读取预先存储的查找表，得到基带信号缩放因子Z，并与基带信号相乘，实现基带信号输出功率调整；
步骤S5：主控单元判断温度和频率表是否发生改变，若温度或频率表发生变化，则重复执行步骤S1～步骤S4；否则，重复执行步骤S2～步骤S4。
2.根据权利要求1所述的针对跳频散射通信的功率自动校准方法，其特征在于，功放单元预先存储有不同温度和不同频率下的额定功率所对应的正向电压值。
3.根据权利要求1所述的针对跳频散射通信的功率自动校准方法，其特征在于，步骤S1中所述正向电压值V1的计算公式为：V1＝V0–X·(Pr-Ps)，其中，V0为额定功率对应正向电压值，Pr为额定功率值，Ps为设置发射功率值，X为功率电压比系数。
4.根据权利要求1所述的针对跳频散射通信的功率自动校准方法，其特征在于，步骤S2中基带处理单元取每一跳中间时刻的电压采样值进行统计平均作为实时正向电压值V2。
5.根据权利要求1所述的针对跳频散射通信的功率自动校准方法，其特征在于，步骤S3中所述预设门限计算公式为：ΔVth＝ΔP·X，其中ΔP为允许的最大功率误差，X为功率电压比系数。
6.根据权利要求1所述的针对跳频散射通信的功率自动校准方法，其特征在于，步骤S3中数字衰减调整量ΔF的计算公式为
其中ΔV为实时正向电压值V2与目标正向电压值V1的差值，X为功率电压比系数，ΔFmax为数字衰减调整量上限。
7.根据权利要求1所述的针对跳频散射通信的功率自动校准方法，其特征在于，步骤S3中数字衰减量F(n)的更新公式为：F(n)＝F(n-1)+ΔF，其中，F(n)为下一时刻的数字衰减量，F(n-1)为当前时刻的数字衰减量，初始值设置为0，ΔF为数字衰减调整量。
8.根据权利要求3、5或6所述的针对跳频散射通信的功率自动校准方法，其特征在于，所述功率电压比系数X为功放单元参数，表示发射功率每变化1dB正向电压值的变化量。
9.根据权利要求1所述的针对跳频散射通信的功率自动校准方法，其特征在于，步骤S4中所述查找表预先存储不同数字衰减量对应的缩放因子，数字衰减量精度为0.1dB，缩放因子量化为16比特有符号数。
10.一种通信设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至9中任一项所述方法的步骤。
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| CN117452308A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-01-26 | 成都世源频控技术股份有限公司 | 一种全温功率的自动校准方法 |
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