一种电台的功率控制装置及方法与流程

本发明属于功率控制技术领域，尤其涉及一种电台的功率控制装置及方法；适用于拥有高速跳频模式的通信设备。

背景技术：

随着通信技术的发展，人们对通信设备在抗干扰性能上都有越来越高的要求，跳频通信无疑是作为提高通信设备抗干扰性能首选的通信模式，当电台处于高速跳频通信模式时，传统的实时闭环控制模式已无法胜任对功率的控制。

现有功率控制方式是一种实时闭环功率控制方法，通过控制功放管中放大器栅极电压的大小，来控制射频信号的幅度大小。这就导致当通信设备工作于高速跳频模式下时，跳频的换频间隙，放大器栅极电压出现震荡，进而导致射频信号幅度不稳定。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种电台的功率控制装置及方法，当电台处于高速跳频模式下工作时，能较好的控制输出功率幅度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种电台的功率控制装置，所述功率控制装置包括：可控衰减器、功率放大器、定向耦合器、fpga控制器；所述功率控制装置对电台的射频激励信号进行功率控制，并将功率控制后的射频激励信号通过电台的发射天线发射出去；其中，

射频激励信号的输入端电连接所述可控衰减器的信号输入端；

所述可控衰减器的信号输出端电连接所述功率放大器的信号输入端；

所述功率放大器的信号输出端电连接定向耦合器的信号输入端；

所述定向耦合器的信号输出端电连接发射天线的信号输入端；且所述定向耦合器的电压输出端电连接所述fpga控制器的信号输入端；

所述fpga控制器的控制信号输出端电连接所述可控衰减器的控制信号输入端。

本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：

所述可控衰减器，用于根据控制信号输入端输入的控制信号对信号输入端输入的射频激励信号进行功率控制；

所述功率放大器，用于对可控衰减器输出的射频激励信号进行功率放大，并将放大后的射频激励信号发送至定向耦合器；

所述定向耦合器，用于检测发射天线输出射频信号的功率，并输出对应的功率检测电压；

所述fpga控制器，用于根据定向耦合器输出的功率检测电压得到对应的控制信号，将所述控制信号输出至可控衰减器的控制信号输入端。

技术方案二：

一种电台的功率控制方法，适用于技术方案一所述的功率控制装置，所述功率控制方法包括如下步骤：

设置所述fpga控制器中的预设规则；所述预设规则用于根据定向耦合器输出的功率检测电压得到fpga控制器输出的对应的控制信号；

获取射频激励信号，将所述射频激励信号输入可控衰减器；

获取可控衰减器的控制规则以及输入所述可控衰减器的控制信号，所述可控衰减器根据所述控制规则和所述控制信号对输入的射频激励信号进行功率控制；所述控制信号为fpga控制器输出至可控衰减器的控制信号输入端的控制信号；

功率放大器对可控衰减器输出的射频激励信号进行功率放大，并将放大后的射频激励信号发送至定向耦合器；

定向耦合器检测所述发射天线输出的射频信号的功率，并输出对应的功率检测电压；

所述fpga控制器根据所述射频激励信号的频率、所述定向耦合器输出的功率检测电压，在所述预设规则中得到对应的控制信号，并将所述控制信号输出至可控衰减器的控制信号输入端。

本发明技术方案二的特点和进一步的改进为：

(1)设置所述fpga控制器中的预设规则，具体为：

将所述电台的工作频段依次划分为多个标准频段；在每个标准频段内，定向耦合器对于输入的相同功率不同频率的射频信号，定向耦合器输出的功率检测电压相同；

对于第一标准频段进行如下过程，得到所述fpga控制器中在所述第一标准频段的预设规则，所述第一标准频段为多个标准频段中的任意一个频段：

设置可控衰减器的功率衰减量为零以及电台在所述第一标准频段内的额定功率；

通过实验确定当发射天线实际发射的射频信号具有所述额定功率时对应输入所述可控衰减器的额定射频激励信号；

通过定向耦合器检测当输入可控衰减器额定射频激励信号时对应的标准功率检测电压；

设置电台在所述第一标准频段内可接受的功率范围，并得到在所述第一标准频段内可接受的功率范围中的多个样本射频激励信号；

向所述可控衰减器输入第一样本射频激励信号，并得到定向耦合器检测到的样本功率检测电压；

所述第一样本射频激励信号为所述多个样本射频激励信号中的任意一个信号；所述第一样本射频激励信号的功率和频率已知，且所述第一样本射频激励信号的功率属于电台在所述第一标准频段内可接受的功率范围内，所述第一样本射频激励信号的频率属于所述第一标准频段内的频率；

将所述样本功率检测电压与所述标准功率检测电压相减得到样本电压差值，将所述样本电压差值、所述样本电压差值对应的第一样本射频激励信号的频率存储于fpga控制器中，形成所述fpga控制器中的预设规则。

(2)获取可控衰减器的控制规则，具体为：

所述可控衰减器中设置有不同的样本电压差值所对应的激励信号的功率衰减量。

本发明的有益效果为：通常，实时闭环功率控制方法是通过控制放大器栅极电压的大小，来控制射频信号的幅度大小。这就导致当通信设备工作于高速跳频模式下时，跳频的换频间隙，放大器栅极电压的震荡，进而出现射频信号幅度不稳定的现象。为了规避此现象，本发明的功率控制装置及方法是一种非实时闭环功率控制方法，使得当电台处于高速跳频模式下工作时，所述功率控制方法可将射频信号进行准确的幅度检测，并和存储在fpga控制器内部的基准电压进行比较计算，fpga控制器输出计算好的控制信号控制可控衰减器的衰减量，将射频幅度稳定的控制在一个合理的范围内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用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。

图1为本发明实施例提供的一种电台的功率控制装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电台的功率控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

传统的实时闭环功率控制模式控制的是栅极电压，这种控制方式在高速跳频模式下有其不合理性。

其一，当处在换频间隙时，由于此时没有射频信号通过，定向耦合器检测不到射频功率，那么实时控制电路会认为此时射频功率过小，需要提高放大器的栅极电压来提高射频功率，进而会将放大器的栅极电压推到最大值，此时，放大器处于一个不稳定的状态；

其二，当跳频的跳速较高时，被控制的栅极电压就会出现上下高速起伏的现象，此时栅极电压可以看作是一个连续波，这就会产生寄生调制，导致放大器处在一个不稳定的状态。

因此，本发明实施例提供一种功率控制装置和方法，通过非实时的闭环控制方式来规避上述弊端；非实时的闭环控制，是通过在fpga控制器中预先存储一套基准电压，当射频信号通过定向耦合器后，定向耦合器会检测出射频信号的功率大小，并将检测电压送往fpga控制中，将其与基准电压进行比较并计算，将计算好的控制信号送到可控衰减器的控制端，实现对射频激励信号幅度的合理控制。

本发明实施例提供一种电台的功率控制装置，如图1所示，所述功率控制装置包括：可控衰减器、功率放大器、定向耦合器、fpga控制器；所述功率控制装置对电台的射频激励信号进行功率控制，并将功率控制后的射频激励信号通过电台的发射天线发射出去；其中，

具体的，射频激励信号的输入端电连接所述可控衰减器的信号输入端；所述可控衰减器的信号输出端电连接所述功率放大器的信号输入端；所述功率放大器的信号输出端电连接定向耦合器的信号输入端；所述定向耦合器的信号输出端电连接发射天线的信号输入端；且所述定向耦合器的电压输出端电连接所述fpga控制器的信号输入端；所述fpga控制器的控制信号输出端电连接所述可控衰减器的控制信号输入端。

进一步的，所述可控衰减器，用于根据控制信号输入端输入的控制信号对信号输入端输入的射频激励信号进行功率控制；所述功率放大器，用于对可控衰减器输出的射频激励信号进行功率放大，并将放大后的射频激励信号发送至定向耦合器；所述定向耦合器，用于检测发射天线输出射频信号的功率，并输出对应的功率检测电压；所述fpga控制器，用于根据定向耦合器输出的功率检测电压得到对应的控制信号，将所述控制信号输出至可控衰减器的控制信号输入端。

需要说明的是，射频信号经过定向耦合器后，定向耦合器对射频信号进行功率检测，fpga控制器接收到定向耦合器送过来的功率检测电压后，将检测电压与已存储的基准电压作对比，计算出相应的衰减量，然后在可控衰减器下一次发射该频点功率的时候控制可控衰减器衰减相应的激励强度将射频激励信号功率控制在预计范围之内。

本发明实施例还提供一种电台的功率控制方法，适用于上述实施例所述的功率控制装置，如图2所示，所述功率控制方法包括如下步骤：

步骤1，设置所述fpga控制器中的预设规则；所述预设规则用于根据定向耦合器输出的功率检测电压得到fpga控制器输出的对应的控制信号。

设置所述fpga控制器中的预设规则，具体为：

将所述电台的工作频段依次划分为多个标准频段；在每个标准频段内，定向耦合器对于输入的相同功率不同频率的射频信号，定向耦合器输出的功率检测电压相同；

对于第一标准频段进行如下过程，得到所述fpga控制器中在所述第一标准频段的预设规则，所述第一标准频段为多个标准频段中的任意一个频段：

设置可控衰减器的功率衰减量为零以及电台在所述第一标准频段内的额定功率；

通过实验确定当发射天线实际发射的射频信号具有所述额定功率时对应输入所述可控衰减器的额定射频激励信号；

通过定向耦合器检测当输入可控衰减器额定射频激励信号时对应的标准功率检测电压；

设置电台在所述第一标准频段内可接受的功率范围，并得到在所述第一标准频段内可接受的功率范围中的多个样本射频激励信号；

向所述可控衰减器输入第一样本射频激励信号，并得到定向耦合器检测到的样本功率检测电压；

所述第一样本射频激励信号为所述多个样本射频激励信号中的任意一个信号；所述第一样本射频激励信号的功率和频率已知，且所述第一样本射频激励信号的功率属于电台在所述第一标准频段内可接受的功率范围内，所述第一样本射频激励信号的频率属于所述第一标准频段内的频率；

将所述样本功率检测电压与所述标准功率检测电压相减得到样本电压差值，将所述样本电压差值、所述样本电压差值对应的第一样本射频激励信号的频率存储于fpga控制器中，形成所述fpga控制器中的预设规则。

步骤2，获取射频激励信号，将所述射频激励信号输入可控衰减器。

步骤3，获取可控衰减器的控制规则以及输入所述可控衰减器的控制信号，所述可控衰减器根据所述控制规则和所述控制信号对输入的射频激励信号进行功率控制；所述控制信号为fpga控制器输出至可控衰减器的控制信号输入端的控制信号。

获取可控衰减器的控制规则，具体为：

所述可控衰减器中设置有不同的样本电压差值所对应的激励信号的功率衰减量。

步骤4，功率放大器对可控衰减器输出的射频激励信号进行功率放大，并将放大后的射频激励信号发送至定向耦合器。

步骤5，定向耦合器检测所述发射天线输出的射频信号的功率，并输出对应的功率检测电压。

步骤6，所述fpga控制器根据所述射频激励信号的频率、所述定向耦合器输出的功率检测电压，在所述预设规则中得到对应的控制信号，并将所述控制信号输出至可控衰减器的控制信号输入端。

示例性的，本发明实施例提供的一种超短波高速跳频电台用功率控制方法包括两部分。

第一部分是整个流程的功率检测电压采集部分；对于电台发射出的不同频率的载波功率，定向耦合器都会在天线端检测出功率幅度，以直流电压的形式送给fpga控制器先保存起来等待数据处理。

第二部分是整个流程的数据处理部分；电台整机定型后，需带天线完整的测试出一个功率检测样本，此样本的测试过程如下：

a.定向耦合器具有频率特性，不同的频点在相同的功率幅度下，定向耦合器所检测出的功率幅度并不是一致的，因此需将整个频段进行划分，以线性度在定向耦合器上基本一致的频率范围为标准，划分为同一个标准带，将整个频段划分为n个标准带。确保在每个标准带内，输出相同功率幅度的射频信号，定向耦合器所检测出来的不同频率点的电压是基本一致的；

b.针对每一个标准带进行功率等级划分，使用dbm作为划分单位，根据可控衰减器的档位进行量阶，所选可控衰减器的步进衰减跨度不能过大(以hmc759为例，衰减步进跨度为0.25db，最大衰减量为31.75db)。然后测试出每一个标准带内，以电台的额定功率等级为平均值(如超短波电台的工作频段为30.000mhz～87.975mhz，以背负式超短波电台为例，额定功率为40dbm)，一定功率等级范围内(如40dbm±3dbm)，不同功率等级的功率检测电压与额定功率的功率检测电压的差值。

示例性的，30.000mhz～35.000mhz为一个标准带，额定功率为40dbm，通过定向耦合器检测后，得到检测电压u(1)，单位为伏特(v)；功率等级为40.5dbm的频点，通过定向耦合器检测后，得到检测电压u(2)；功率等级为41dbm的频点，通过定向耦合器检测后，得到检测电压u(3)；功率等级为pdbm的频点，通过定向耦合器检测后，得到检测电压u(n)，那么两者之间的检测电压的差值为△u(n)＝u(n)-u(1))。

所有标准带内的额定功率检测电压和带内所有所述差值的集合，即为fpga控制器中所存储的功率检测样本，即预设规则。

fpga控制器存储所述样本后，即可将此作为基准。电台实际工作中，fpga控制器计算出由定向耦合器检测出来的功率检测电压与额定功率的功率检测电压的差值，将此差值与样本内差值做比较，定位出相应的可控衰减器控制电压，控制可变衰减器进行相应的衰减。

所述一种电台的功率控制方法是通过将所有频点的已输出功率幅度与额定功率输出幅度做比较，据此调整下一次各个频点的输入激励，以求将载波功率控制在一个平稳的范围内。本方法能较好的解决超短波电台处于高速跳频情况下的功率不受控问题，有利于提高电台处于高速跳频模式下的稳定性。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。