基于C5509A的功放閉環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)

　　引言

　　隨著通信系統(tǒng)的發(fā)展，要求通信具有更高的傳輸可靠性、更強的抗干擾能力。在無線信號發(fā)射過程中，射頻信號必須經(jīng)功放放大，再經(jīng)天線發(fā)射出去，信號經(jīng)功放后的幅度和穩(wěn)定性對通信的可靠性和抗干擾起著關(guān)鍵作用。攻放輸出信號的幅度越大通信可靠性越穩(wěn)定，接收的準確性和可靠性就越高。在發(fā)射端，功放輸出功率控制一方面需要保證功放的安全可靠，另一方面又要盡可能使功放輸出功率最大。因此，對功放的輸出功率控制就顯得十分重要，早期的功放控制一般采用模擬等方法實現(xiàn)。

　　本文提出一種基于DSP的數(shù)字閉環(huán)功放控制系統(tǒng)，通過檢測正反向功率電壓確定輸出功率上升或下降的最佳步徑，按該步徑增加或者減少功放輸出功率，并隨時檢測輸出功率是否超過額定輸出功率，如超過額定輸出功率，根據(jù)求出的最大下降步徑進行相應(yīng)的調(diào)整，及時將功放輸出功率減小到額定功率，這樣形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于采用DSP為處理核心，處理速度和計算精度都得到保證。這樣既能保證功放的安全可靠又可以使功放盡量輸出可發(fā)射的最大功率。

　　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　整個系統(tǒng)由C5509A、AD9857、AD7655組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　從圖1可以看出，DSP是核心控制單元;AD9857用于發(fā)射數(shù)據(jù)，進行上變頻，并輸出模擬數(shù)據(jù)到功放，再經(jīng)過天線發(fā)射出去，AD9857的控制信號由DSP的SPI接口實現(xiàn)。AD7655負責(zé)采集功放的正向和反向電壓值，將電壓值回送到DSP，DSP根據(jù)電壓值進行功放控制。SRAM存儲發(fā)射的基帶數(shù)據(jù)，以及實時計算發(fā)射基帶數(shù)據(jù)的中間變量。Flash保存DSP所需要的程序，供DSP上電調(diào)用;DSP和PC之間使用HPI口，使用PCI橋芯片，實現(xiàn)和PC的連接。DSP對AD9857、AD7655、SRAM以及Flash都是經(jīng)過DSP的EMIF接口連接，EMIF接口是DSP的外部存儲器接口(External Memory Interface)，可以方便的和外部Flash、異步SRAM等設(shè)備連接。本系統(tǒng)的外部設(shè)備數(shù)據(jù)通信速率均較低，最高數(shù)據(jù)傳輸速率為AD9857的48Mb/s，C5509A的EMIF接口適合滿足其速度要求。

　　閉環(huán)控制算法

　　對發(fā)射機功放輸出功率的典型控制方法是根據(jù)駐波比來調(diào)整發(fā)射機的輸出功率。發(fā)射機的正、反向功率檢測電壓與功放輸出功率及駐波比之間的數(shù)值關(guān)系如下。

　　正向功率檢測電壓：

(1)

　　反向功率檢測電壓：

(2)

　　駐波比：

(3)

　　式中，VF_Full表示當功放輸出最大額定功率時對應(yīng)的正向功率檢測電壓，PFWD表示功放輸出的正向功率，PREV表示反向功率，PF_Full表示功放輸出的最大額定功率。

　　根據(jù)正、反向功率檢測電壓計算出允許功放輸出功率的最大上升或下降步徑來控制功放輸出功率。