[发明专利]一种基于FPGA的超短波电台ALC控制系统和方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的超短波电台ALC控制系统，其特征在于：包括数控衰减器、功放模块、定向耦合器、检波器、A/D转换器、FPGA、存储器、ARM，发激励信号首先送入数控衰减器，通过功放模块进行功率放大，经定向耦合器和检波器检测功放输出的激励信号幅度，此激励信号幅度为模拟信号，由A/D转换器将此模拟信号转换成数字信号，并送入FPGA；为了保证信号采集准确，FPGA采用滑动窗滤波算法对A/D转换后的数据进行处理，获得激励信号幅度平均值，该平均值即为正向检测电压值；FPGA根据当前的工作频率读取当前工作状态对应的ALC电压基准值，将正向检测电压值和ALC电压基准值进行比较，进而调整数控衰减器的衰减量，通过并行物理线控制数控衰减器的衰减量；ARM 向FPGA下发设置查询指令，实时设置查询当前工作状态下的ALC电压值和数控衰减器的衰减码值。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的超短波电台ALC控制系统，其特征在于：所述的A/D转换器与FPGA通过SPI接口连接；所述的存储器与FPGA通过I²C接口连接；所述的ARM与FPGA通过异步串口连接；数控衰减器与FPGA通过并行物理线连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的超短波电台ALC控制系统，其特征在于：所述的数控衰减器有32档，衰减步进0.5dB。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的超短波电台ALC控制系统，其特征在于：所述的数控衰减器为HE751器件；所述的功放模块为PA030512120器件；所述的定向耦合器为DBTC-18-4-75LX器件；所述的检波器为AD8307器件；所述的A/D转换器为TLV1572器件；所述的存储器为M95512器件；所述的FPGA为Spartan-6 XC6SLX45器件；所述的ARM为DM3730CUSUA100器件。

5.一种基于FPGA的超短波电台ALC控制方法，其特征在于：具体步骤为：

（1）系统正常工作前，要对系统进行置功率操作，即将数控衰减器的衰减码预置值以及ALC电压基准值存储在存储器相应的地址中，具体操作为：通过FPGA给数控衰减器送不同的值来改变信号衰减量，FPGA计算每个频点下功率值对应的电压值，即ALC电压基准值AFWDini，当输出功率稳定在恒定值时，ARM给FPGA下发控制指令，FPGA根据当前的工作频率将ALC电压基准值AFWDini和衰减码预置值ATT存储在存储器相应的地址中；

（2） 系统在正常工作时，发激励信号首先被送入数控衰减器，然后经过功放模块进行功率放大处理，使得发射功率强度增大以便于扩大发射范围，定向耦合器对功放模块出来的发激励信号进行检测，并将检测到的正向功率检测信号进行A/D变换后给FPGA；

（3）为了保证信号采集准确，FPGA对A/D转换后的数据做一个滑动窗口的滤波算法处理，算出平均值，得到当前的正向检测电压值AFWD；

（4） FPGA根据当前的工作频率从存储器读取当前工作状态对应的ALC电压基准值AFWDini，将正向检测电压值和ALC电压基准值进行比较，进而调整数控衰减器的衰减量；

（5） 首先判断工作频率，并将采样后的正向检测电压值与当前频率的ALC电压基准值相比较，其中电压差值V0为一个历史经验值，一般为0.05V，AFWD为正向检测电压值，AFWDini为ALC电压基准值，根据比较结果进行如下调整：

若AFWD-AFWDini>=+V0，则应减小功率，使数控衰减器的衰减码预置值ATT加1，

若AFWD-AFWDini<=-V0，则应增大功率，使数控衰减器的衰减码预置值ATT减1，

若-V0<AFWD-AFWDini<+V0，则不改变功率，使数控衰减器的衰减码预置值保持不变；

（6） 在实时调整过程中，可通过ARM给FPGA下发查询指令实时查询当前工作状态下的ALC电压值和数控衰减器的衰减码值，利于设计人员对电台实施维护调整；

通过上述步骤调整，能保证输入发激励信号在大范围变化时，输出的射频信号仍然维持在恒定范围内，从而达到电台发射功率输出稳定的目的。