[发明专利]一种基于FPGA的超短波电台ALC控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动电平控制系统，特别涉及一种基于FPGA的超短波电台ALC控制系统和方法。

背景技术

在短波、超短波等功放模块设计中，如果输入信号变化范围过大，经过功率放大器放大之后，有可能产生很大的输出信号而损坏设备。为了解决以上问题，一种模拟ALC实现功放模块的自动电平控制电路（授权公告号：CN202978829U）以授权的实用新型专利，采用模拟方法实现功放ALC控制电路，通过耦合器电路耦合信号反馈至输入端对模拟衰减网络电路进行控制，实现ALC自动电平控制。但是这种模拟方法控制的ALC不够灵活，且变化缓慢，并不适合超短波电台中TDMA快速组网应用环境中。

自动电平控制，简称ALC：Automatic Level Control ，其作用是，当输入信号的幅度在很大范围内波动时，通过控制衰减器的衰减量或放大器的增益，使输出信号的幅度保持为常数或者稳定在一个恒定的范围内。即当输出信号值大于当前设置的基准电平值时，即便输入信号再增大，输出信号也始终保持在与当前ALC控制值对应的输出，这样就能够保证输出到功放模块的信号保持稳定，以免功率过大而损坏设备。

因而，设计一种能够快速灵活的调节功放功率的控制系统，使得当输入信号功率在一定频率带宽范围内变化很大或是在某一频点上变化很大时，输出信号功率在该频率带宽内依然保持稳定的数字ALC控制系统显得尤为必要。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于FPGA的超短波电台ALC控制系统和方法，本发明的目的在于对电台的发射功率进行自动电平控制，使输入到功放模块的发激励信号幅度改变时能保证输出信号功率在一定范围内保持恒定。 

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：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。

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，