數(shù)字化激勵(lì)器在短波發(fā)信機(jī)中的應(yīng)用

王 勇，田衛(wèi)江

（北海航海保障中心天津通信中心，天津　300456）

1　全固態(tài)中短波發(fā)信機(jī)激勵(lì)器

1.1　主要電路結(jié)構(gòu)

原有全固態(tài)中短波發(fā)信機(jī)的激勵(lì)器單元由信號產(chǎn)生器，頻率變換器，包絡(luò)反饋電路，控制電路和顯示面板等組成。在激勵(lì)器中，信號發(fā)生器根據(jù)輸入的鍵信號和AF調(diào)制信號產(chǎn)生RF調(diào)制輸出455kHz的載波信號。

信號產(chǎn)生器包括自動(dòng)增益控制（AGC）電路和自動(dòng)電源控制（APC）電路，能夠防止由于過度的AF輸入信號級別引起的過度調(diào)制和過度驅(qū)動(dòng)，減少失真。頻率變換器有多路PLL的頻率合成器，為頻率變換產(chǎn)生高頻載波。包絡(luò)反饋電路（EFB）是一個(gè)提高線性發(fā)達(dá)系統(tǒng)的線性和減少互調(diào)失真（IMD）。

1.2　混頻過程

電路中有一個(gè)高度穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器（5MHz），產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)頻率，保證發(fā)射頻率的高度穩(wěn)定性。通過5MHz的標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器和頻率裝換電路可以產(chǎn)生70MHz和72.055MHz～100.4549MHz的第一級以及第二級的混頻電路。經(jīng)過調(diào)制的455kHz的載波信號首先和70MHz的高頻信號進(jìn)行第一次混頻得到70.455MHz的混頻信號，經(jīng)過射頻放大器、帶通濾波器后和72.055MHz～100.4549MHz的高頻信號進(jìn)行第二次混頻，經(jīng)過低通濾波器后激勵(lì)器輸出1.6MHz～29.9999MHz的信號。

圖1　頻率合成電路

2　數(shù)字化激勵(lì)器

2.1　信號的產(chǎn)生與處理過程

與全固態(tài)中短波發(fā)信機(jī)的激勵(lì)器產(chǎn)生模擬基帶信號不同的是數(shù)字化激勵(lì)器產(chǎn)生數(shù)字的基帶激勵(lì)信號（已經(jīng)完成各種工作種類調(diào)制信號的產(chǎn)生），通過光纖傳遞給功放接口單元后，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換、上變頻、射頻信號預(yù)防大、后選器濾波等處理后射頻信號再被功率放大器進(jìn)行功放的處理與合成，一定程度上避免了外界環(huán)境對基帶激勵(lì)信號在傳輸過程中的干擾的影響。

2.2　激勵(lì)器的主要電路結(jié)構(gòu)

數(shù)字化激勵(lì)器是整個(gè)發(fā)信機(jī)的控制核心，它具有現(xiàn)實(shí)操作、對外接口、功率指示、信號及總線接入等功能。在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)部分主要由后板、母版和顯示控制接口板三大部分組成。

后板的主要電路部分是電源接口、光纖接口和信號總線接口。光纖接口主要是為激勵(lì)器和功放接口單元的數(shù)據(jù)交換提供光纖鏈路。信號總線包括以太網(wǎng)接口、控制音頻口和CAN口，拓寬了信號輸入的方式，而且能實(shí)現(xiàn)發(fā)信機(jī)的IP化控制。

母板是激勵(lì)器的核心，由系統(tǒng)板、基帶激勵(lì)板、接口處理板和電源板組成。

系統(tǒng)板采用CPU+DSP+FPGA+AD/DA架構(gòu)，搭載Android系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對顯示控制板的控制、參數(shù)配置和外部接口的處理等功能。

基帶激勵(lì)板是基帶信號產(chǎn)生的關(guān)鍵位置，它可將業(yè)務(wù)音頻轉(zhuǎn)化為兩路互相獨(dú)立的的數(shù)字基帶信號，基帶激勵(lì)信號經(jīng)過現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和數(shù)字信號處理器（DSP）的處理后，通過高速串口和光纖鏈路傳輸?shù)缴漕l激勵(lì)板。在這一款型的發(fā)信機(jī)中，較多的采用FPGA和DSP配合使用的搭載方式，極大提高數(shù)字信號處理的效率。

顯示控制板是以高性能、高集成度的OMAP嵌入式處理器為核心，外接時(shí)鐘電路、顯示屏、鍵盤燈周圍電路，較好地實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互的操作功能。

3　該國產(chǎn)發(fā)信機(jī)的電路原理

該發(fā)信機(jī)由1個(gè)數(shù)字化激勵(lì)器、3個(gè)2kW功率放大器、1個(gè)合并調(diào)諧單元、1個(gè)功放接口單元和1個(gè)電源單元組成。激勵(lì)器產(chǎn)生的基帶激勵(lì)信號經(jīng)光纖傳輸?shù)焦Ψ沤涌趩卧?，到達(dá)射頻激勵(lì)版轉(zhuǎn)換為射頻激勵(lì)信號，經(jīng)過射頻預(yù)處理板的放大后，經(jīng)過功率分配器分配到3個(gè)2kW的功率放大器單元放大到2kW，3路2kW的信號經(jīng)功率合并器合并輸出5kW射頻信號。

功放接口單元在在整個(gè)發(fā)信機(jī)中也起很重要的作用，它主要完成了基帶信號的光電轉(zhuǎn)換、上變頻、射頻信號預(yù)防大、后選器濾波、激勵(lì)信號分配以及對功率放大器、功率合并器、天線調(diào)諧器的管控管理等功能。功放接口單元的射頻激勵(lì)板可以調(diào)節(jié)功率輸出的正向偏差和反向偏差。數(shù)字基帶信號在射頻激勵(lì)板中經(jīng)過FPGA和DSP處理、預(yù)失真和功放校準(zhǔn)后經(jīng)過上變頻器對基帶信號的內(nèi)插和DAC的數(shù)模轉(zhuǎn)換，將基帶激勵(lì)信號搬移到2MHz～30MHz的射頻信號上，變?yōu)樯漕l激勵(lì)信號。

4　結(jié)束語

發(fā)信機(jī)采用數(shù)字化激勵(lì)器可以實(shí)現(xiàn)FPGA和DSP對基帶信號的高速處理，包括多級濾波、采樣和幅度控制等，提高了系統(tǒng)的性能，同時(shí)數(shù)字化的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字處理部分的模塊化，靈活性也得到了很大提升。

[1] 馮源，樊祥，胡濤濤，陳衛(wèi)，杜石明. 基于DDS技術(shù)的通信激勵(lì)器設(shè)計(jì)[J].通信技術(shù)，2010（11）.

[2]戴建團(tuán).淺析100kW數(shù)字機(jī)激勵(lì)器故障一例[J].科技資訊，2012（28）.