本发明专利技术公开了一种无线功率放大器的快速自动功率闭环控制装置及方法，装置包括功率放大器单元和ALC单元，所述功率放大器单元包括多级功率放大器电路、正向功率检测电路；所述ALC单元包括FPGA芯片、射频信号发生器、跳频通信控制、第一存储器、AD转换器以及数控衰减器；本发明专利技术利用成熟的数字集成芯片，通过数字化计算，一方面能够解决常用的模拟闭环控制受温度、器件特性影响造成闭环精度不足的问题，另一方面能够提升闭环速率，满足高速跳频无线通信系统快速功率闭环的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线功率放大器的研究领域，特别涉及一种。
技术介绍
大功率、宽频段的跳频通信作为有效的抗干扰、抗截获无线通信方式，在军事、救援以及商用通信等方面应用日益广泛。大功率、宽频段的跳频通信对实时性的要求较高，每跳的信息必须在极短的时间内完成处理，而无线射频信号的输出功率闭环作为重要的功能，必须在更短的时间使得输出功率达到标准要求。功率ALC (Automatic level control自动电平控制)作为无线通信设备功率闭环控制技术，能够在各种因素影响输出功率稳定时，实现系统输出功率的自我闭环，从而恒定功率。ALC技术一方面能够控制输出电平以保证功率放大器不会长时间工作在过功率状态下，造成设备可靠性降低；另一方面能够控制设备的输出功率在设计指标要求的范围内，在满足设备通信距离要求的同时，不会产生过强的干扰信号影响其他设备的正常工作。因此ALC控制技术是大功率无线通信技术的重要组成部分。目前的功率闭环方法主要采用模拟ALC方式，传统的模拟ALC闭环系统闭环速度低，主要适用于窄带、低速、定频通信设备，不能很好的满足现代通信的宽频段、跳频大功率系统。另外模拟闭环系统由于模拟电路本身的温度特性限制及宽带频率响应特性限制，在宽温环境及宽带大功率工作条件下，不同频段同样功率的参考电平实际不同，而模拟闭环的参考电平只能保持一种，造成闭环精度低、闭环速率慢等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服模拟ALC闭环的不足，利用成熟的数字集成芯片，通过数字化计算，提供一种既能够提升ALC控制精度，又能够满足快速跳频通信需求的功率闭环控制装置及方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案:一种的无线功率放大器的快速自动功率闭环控制装置，包括功率放大器单元和ALC单元，所述功率放大器单元，用于将射频信号发生器产生的小信号进行多级放大，达到无线通信的大功率级发射，同时提供多通道滤波器滤除设备间无线信道干扰以及提供功率检测反馈通道、功放标准功率电压值存储；所述ALC单元，用于预先获取频率数据和温度数据，确定合适的衰减器初始值，在频率切换信号到来时，根据功率检测的数据以及温度数据来控制射频信号发生器送到功率放大单元的信号幅度，从而快速控制最终输出的功率大小；所述功率放大器单元通过检测反馈回路把最终的功率输出大小和当前温度以电压的形式实时反馈到ALC单元，ALC单元通AD转换器转化为数字信号，通过与标准值比较来实时调整数控衰减值，从而实现对功率放大器单元输出信号大小的实时闭环控制。作为优选的，所述功率放大器单元包括多级功率放大器电路、用于根据工作频点设置滤波器的通带范围从而避免设备间的无线信道干扰的多通道滤波器和用于获取代表射频功率输出大小的正向功率电平的正向功率检测电路，所述多级功率放大器单元串联连接，串联连接后的多级功率放大器单元与多通道滤波器连接；所述正向功率检测电路与ALC单元连接。作为优选的，所述正向功率检测电路包括射频功率耦合器、积分器和平滑滤波器，所述射频功率耦合器、积分器和平滑滤波器顺序连接。 作为优选的，所述ALC单元包括FPGA芯片、射频信号发生器、跳频通信控制、第一存储器、AD转换器以及数控衰减器，所述FPGA芯片通过SPI总线接口与跳频通信控制及AD转换器连接，所述FPGA芯片通过IIC接口与数控衰减器及第一存储器连接；所述射频信号发生器一端连接FPGA芯片，另一端连接数控衰减器。作为优选的，所述第一存储器，用于存储不同温度等级下、不同频率下数控衰减器的初始衰减值G0，用作ALC闭环的初始控制值写入数控衰减器；所述跳频通信控制器为跳频通信系统核心，实时发送频率切换信息给FPGA芯片；所述数控衰减器，用于在ALC算法控制下实时调整输入激励信号增益；所述AD转换器，用于让FPGA实时获取当前功率放大单元的输出功率。作为优选的，所述功率放大器单元还包括温度传感器和第二存储器；所述温度传感器通过SPI总线与FPGA芯片连接，用于实时监控功率放大单元的温度，为ALC控制提供温度参考，并实现功率放大单元的过温保护；所述第二存储器通过IIC接口与FPGA芯片连接，用于存储不同频率、不同温度下的标准正向功率电平值VE，作为ALC控制算法的参考标准。本专利技术还提供了一种无线功率放大器的快速自动功率闭环控制方法，该方法包括下述步骤:跳频通信控制器在频率切换信号到来之前预先把下一次通信的频率信息送到FPGA芯片，FPGA芯片解析频率信息并采样温度传感器的温度值，根据当前工作频率和温度，选择第一存储器中的对应的衰减值，在频率切换信号到来时写入数控衰减器，实现功率增益控制的快速初始化；射频信号发生器产生的射频小信号经过数控衰减器进入功率放大单元，经过多级放大和多通道滤波器进行带通滤波后，发射信号在末端通过耦合检波器转换成检波电平，经放大、平滑滤波后送AD采样；FPGA快速多次获取采样数据并计算平均功率电平VR，同时读取第二存储器中存储的标准功率电平VE，用VR与VE进行比较，根据差值进一步调整数控衰减器的衰减值，然后再次采样、比较功率输出电平并调整数控衰减器，多次循环最终使得输出功率与标准功率基本一致，实现对输出功率的动态调整。作为优选的，还包括下述步骤:根据设备要求的功率波动范围和功率正向检测电路的温度特性，通过自动功率检测流程获得VE值并写入存储器，所述VE值的获取方法为:通信控制器通过SPI 口发送频率信息给FPGA芯片，FPGA向数控衰减器写入最大衰减值，然后控制射频信号发生器单元发射稳定信号，跳频通信控制器通过RS232接口读取数字功率计的功率值，与额定功率相比较，根据差值，以一定的步进调整数控衰减器的衰减值，然后再次控制射频信号发生器发射，进行功率比较，调整衰减值。作为优选的，所述衰减值以0.5dB步进调整，在功率差值调整到0.5dB以内后，以数控衰减器的最低有效位0.2dB步进调整，最终功率输出在数控衰减器精度范围内达到功率额定值，此时FPGA芯片通过SPI总线读取正向功率检测电平，作为该频率点的标准功率参考值，即VE值，写入功率放大单元的第二存储器中。作为优选的，还包括下述步骤:根据功率放大单元的高低温特性，增加两类初始衰减值:低温衰减值G00和高温衰减值G01 ;G00值的获取是低温环境度下进行，装置在低温环境开机后，启动功率补偿模式，跳频通信控制器发送频率信息给FPGA，FPGA根据频率信息把常温衰减值G0写入数控衰减器，然后射频信号发生当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无线功率放大器的快速自动功率闭环控制装置，其特征在于，包括功率放大器单元和ALC单元，所述功率放大器单元，用于将射频信号发生器产生的小信号进行多级放大，达到无线通信的大功率级发射，同时提供多通道滤波器滤除设备间无线信道干扰以及提供功率检测反馈通道、功放标准功率电压值存储；所述ALC单元，用于预先获取频率数据和温度数据，确定合适的衰减器初始值，在频率切换信号到来时，根据功率检测的数据以及温度数据来控制射频信号发生器送到功率放大单元的信号幅度，从而快速控制最终输出的功率大小；所述功率放大器单元通过检测反馈回路把最终的功率输出大小和当前温度以电压的形式实时反馈到ALC单元，ALC单元通AD转换器转化为数字信号，通过与标准值比较来实时调整数控衰减值，从而实现对功率放大器单元输出信号大小的实时闭环控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李元帅，卿剑，
申请(专利权)人：广州海格通信集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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