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(qiáng)的抗干擾能力。在無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)射過(guò)程中，射頻信號(hào)必須經(jīng)功放放大，再經(jīng)天線(xiàn)發(fā)射出去，信號(hào)經(jīng)功放后的幅度和穩(wěn)定性對(duì)通信的可靠性和抗干擾起著關(guān)鍵作用。攻放輸出信號(hào)的幅度越大通信可靠性越穩(wěn)定，接收的準(zhǔn)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(duì)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(shí)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(guò)檢測(cè)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(shí)檢測(cè)輸出功率是否超過(guò)額定輸出功率，如超過(guò)額定輸出功率，根據(jù)求出的最大下降步徑進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，及時(shí)將功放輸出功率減小到額定功率，這樣形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于采用DSP為處理核心，處理速度和計(jì)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(gè)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(jìn)行上變頻，并輸出模擬數(shù)據(jù)到功放，再經(jīng)過(guò)天線(xiàn)發(fā)射出去，AD9857的控制信號(hào)由DSP的SPI接口實(shí)現(xiàn)。AD7655負(fù)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(jìn)行功放控制。SRAM存儲(chǔ)發(fā)射的基帶數(shù)據(jù)，以及實(shí)時(shí)計(jì)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(shí)現(xiàn)和PC的連接。DSP對(duì)AD9857、AD7655、SRAM以及Flash都是經(jīng)過(guò)DSP的EMIF接口連接，EMIF接口是DSP的外部存儲(chǔ)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(mǎn)足其速度要求。

　　閉環(huán)控制算法

　　對(duì)發(fā)射機(jī)功放輸出功率的典型控制方法是根據(jù)駐波比來(lái)調(diào)整發(fā)射機(jī)的輸出功率。發(fā)射機(jī)的正、反向功率檢測(cè)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(cè)電壓：

(1)

　　反向功率檢測(cè)電壓：

(2)

　　駐波比：

(3)

　　式中，VF_Full表示當(dāng)功放輸出最大額定功率時(shí)對(duì)應(yīng)的正向功率檢測(cè)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(cè)電壓計(jì)算出允許功放輸出功率的最大上升或下降步徑來(lái)控制功放輸出功率。