- 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
射频功率放大器实时检测的实现
录入：edatop.com 点击：
广播电视发射机是一个综合的电子系统，它不仅包括无线发射视音频通道，而且还包括通道的检测和自动控制电路，因此在设计时，它除了必须保证无线通道的技术指标处于正常范围外，还必须设计先进的取样检测和保护报警等电路，以确保发射机工作正常，从而实现发射机在线自动监测和控制。近年来，随着大功率全固态电视发射机多路功率合成技术的发展，越来越多的厂家采用模块化结构设计，因此单个功率放大器模块是整个发射机的基本测单元，本文就着重讨论单个模块的检测和控制电路，从而实现发射机在线状态自动监测。 一、 工作原理 在功放模块中，主要检测和控制参数为电源电压，各放大管的工作电流，输出功率，反射功率，过温度和过激励保护等，图1为实现上述检测控制功能的方框图，它由取样放大电路，V/F变换，隔离电路，F/V变换，A/D转换，AT89C51，显示电路和输出保护电路等组成。 
1、 隔离电路 在功放模块中，由于大功率器件的应用，往往单个模块的输出功率都比较大，因而对小信号存在较大的高频干扰，如处理不好，就会影响后级模数转换电路工作，从而导致检测数据不准确，显示数据跳动的现象，甚至出现误动作。这里采用光电耦合器进行隔离，由于光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，从而将模拟电路和数字电路完全隔离，保障系统在高电压、大功率辐射环境下安全可靠地工作。 2、LM331频率电压转换器 V/F变换和F/V变换采用集成块LM331，LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器用。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。同时它动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。 图2是由LM331组成的电压频率变换电路，LM331内部由输入比较器、定时比较器、R－S触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。当输入端Vi＋输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使R－S触发器置位，输出高电平，输出驱动管导通，输出端f0为逻辑低电平，同时电源Vcc也通过电阻R2对电容C2充电。当电容C2两端充电电压大于Vcc的2/3时，定时比较器输出一高电平，使R－S触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容C2通过复零晶体管迅速放电；电子开关使电容C3对电阻R3放电。当电容C3放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使R－S触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。输出脉冲频率f0与输入电压Vi成正比，从而实现了电压－频率变换。其输入电压和输出频率的关系为：fo=(Vin%26;#215;R4)/(2.09%26;#215;R3%26;#215;R2%26;#215;C2) 由式知电阻R2、R3、R4、和C2直接影响转换结果f0，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。电阻R1和电容C1组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。 同样，由LM331也可构成频率－电压转换电路。 3、数据处理电路 数据处理电路包括A/D数模转换ADC0809、 AT89C51单片机和显示电路等组成。ADC0809是采用CMOS工艺制成的八位八通道单片A/D逐次逼近型转换器，逐次逼近型转换器包括1个比较器，1个数模转换控制器，1个逐次逼近寄存器(SAR)和1个逻辑控制单元，转换中的逐次逼近是按对分原理由控制逻辑单元完成的，它原理简单，便于实现，不存在延迟问题。AT89C51是一个高性能的8位单片机，片内带有4k字节的FLASH可编程可擦除只读存储器，其指令系统与MCS-51完全兼容，因而可方便地应用各种控制领域。在设计中，P0口作为数据口，P1口作为开关量输入输出控制，P2作为显示模块和ADC0809的地址控制线，INT0端为键盘中断输入端，由此组成一个简单的单片机测量系统。 经过LM331 F/V变换后的电压信号，送入ADC0809进行数模转换，AT89C51单片机实时读取数模转换后的数据，通过内部软件的计算后，把结果送到显示屏显示，显示内容主要为各功放管的电流，电源电压，输出功率和反射功率等。输入的开关量检测信号经光电隔离后直接送入AT89C51的P1口。显示电路采用16%26;#215;2字符点阵液晶显示模块，该显示模块具有内置192种字符（5%26;#215;7点字型），指示功能强，可组成各种输入，显示和移位方式等功能，且与MCS－51系列单片机接口简单，软件编程简单等特点。 二、 软件设计 软件基本结构框图3。主程序主要是循环采集模拟量和开关量信号，并根据信号类型进行计算，所得值送到液晶屏显示，同时根据控制要求，输出控制信号，以实现对功放模块的控制、报警和保护功能。 键盘中断子程序主要用于查看显示内容，设置一些如报警参数和RS232通信波特率等。RS232通信目的是把单个功放模块的数据传送给整机的控制单元，由整机总控制模块进行处理和显示，以实现远程控制和服务器连接。 三、结论 本文介绍的功放模块检测控制单元，由于存在于高功率和强磁场辐射的应用场合，因此关键在于解决信号在采集和传输过程的高频干扰和输入输出电路的隔离措施，同时对软件的数字波也要求较高。<script type=text/javascript>function ImgZoom(Id)//重新设置图片大小 防止撑破表格{var w = $(Id).width;var m = 650;if(w < m){return;}else{var h = $(Id).height;$(Id).height = parseInt(h*m/w);$(Id).width = m;}}window.onload = function(){var Imgs = $("content").getElementsByTagName("img");var i=0;for(;i
1、 隔离电路 在功放模块中，由于大功率器件的应用，往往单个模块的输出功率都比较大，因而对小信号存在较大的高频干扰，如处理不好，就会影响后级模数转换电路工作，从而导致检测数据不准确，显示数据跳动的现象，甚至出现误动作。这里采用光电耦合器进行隔离，由于光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，从而将模拟电路和数字电路完全隔离，保障系统在高电压、大功率辐射环境下安全可靠地工作。 2、LM331频率电压转换器 V/F变换和F/V变换采用集成块LM331，LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器用。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。同时它动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。 图2是由LM331组成的电压频率变换电路，LM331内部由输入比较器、定时比较器、R－S触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。当输入端Vi＋输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使R－S触发器置位，输出高电平，输出驱动管导通，输出端f0为逻辑低电平，同时电源Vcc也通过电阻R2对电容C2充电。当电容C2两端充电电压大于Vcc的2/3时，定时比较器输出一高电平，使R－S触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容C2通过复零晶体管迅速放电；电子开关使电容C3对电阻R3放电。当电容C3放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使R－S触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。输出脉冲频率f0与输入电压Vi成正比，从而实现了电压－频率变换。其输入电压和输出频率的关系为：fo=(Vin%26;#215;R4)/(2.09%26;#215;R3%26;#215;R2%26;#215;C2) 由式知电阻R2、R3、R4、和C2直接影响转换结果f0，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。电阻R1和电容C1组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。 同样，由LM331也可构成频率－电压转换电路。 3、数据处理电路 数据处理电路包括A/D数模转换ADC0809、 AT89C51单片机和显示电路等组成。ADC0809是采用CMOS工艺制成的八位八通道单片A/D逐次逼近型转换器，逐次逼近型转换器包括1个比较器，1个数模转换控制器，1个逐次逼近寄存器(SAR)和1个逻辑控制单元，转换中的逐次逼近是按对分原理由控制逻辑单元完成的，它原理简单，便于实现，不存在延迟问题。AT89C51是一个高性能的8位单片机，片内带有4k字节的FLASH可编程可擦除只读存储器，其指令系统与MCS-51完全兼容，因而可方便地应用各种控制领域。在设计中，P0口作为数据口，P1口作为开关量输入输出控制，P2作为显示模块和ADC0809的地址控制线，INT0端为键盘中断输入端，由此组成一个简单的单片机测量系统。 经过LM331 F/V变换后的电压信号，送入ADC0809进行数模转换，AT89C51单片机实时读取数模转换后的数据，通过内部软件的计算后，把结果送到显示屏显示，显示内容主要为各功放管的电流，电源电压，输出功率和反射功率等。输入的开关量检测信号经光电隔离后直接送入AT89C51的P1口。显示电路采用16%26;#215;2字符点阵液晶显示模块，该显示模块具有内置192种字符（5%26;#215;7点字型），指示功能强，可组成各种输入，显示和移位方式等功能，且与MCS－51系列单片机接口简单，软件编程简单等特点。 二、 软件设计 软件基本结构框图3。主程序主要是循环采集模拟量和开关量信号，并根据信号类型进行计算，所得值送到液晶屏显示，同时根据控制要求，输出控制信号，以实现对功放模块的控制、报警和保护功能。 键盘中断子程序主要用于查看显示内容，设置一些如报警参数和RS232通信波特率等。RS232通信目的是把单个功放模块的数据传送给整机的控制单元，由整机总控制模块进行处理和显示，以实现远程控制和服务器连接。 三、结论 本文介绍的功放模块检测控制单元，由于存在于高功率和强磁场辐射的应用场合，因此关键在于解决信号在采集和传输过程的高频干扰和输入输出电路的隔离措施，同时对软件的数字波也要求较高。<script type=text/javascript>function ImgZoom(Id)//重新设置图片大小 防止撑破表格{var w = $(Id).width;var m = 650;if(w < m){return;}else{var h = $(Id).height;$(Id).height = parseInt(h*m/w);$(Id).width = m;}}window.onload = function(){var Imgs = $("content").getElementsByTagName("img");var i=0;for(;i如何成为一名优秀的射频工程师，敬请关注: 射频工程师养成培训
上一篇：用Multisim分析二阶低通滤波器电路
下一篇：网络综合法得到的低通原型滤波器
闂傚倸鍊搁崐宄懊归崶顒夋晪鐟滃繘骞戦姀銈呯疀妞ゆ棁妫勬惔濠囨⒑瑜版帒浜伴柛鐘冲浮瀹曟垿骞橀幇浣瑰兊濡炪倖鍔戦崹鍦矈椤曗偓濮婃椽妫冨☉娆樻闂佺ǹ锕ら…鐑界嵁閹达箑绀嬫い鎺戝€婚幊婵嗩渻閵堝棛澧痪鏉跨Т閳诲秵绻濋崶銊㈡嫽婵炴挻鍩冮崑鎾寸箾娴ｅ啿娲﹂弲顒勭叓閸ャ劎鈽夐柣鎺戠仛閵囧嫰骞掗幋婵愪患闂佽棄鍟伴崰鏍蓟閺囥垹閱囨繝鍨姈鏁堥梻浣呵归鍐礉瀹ュ桅闁告洦鍨伴崘鈧梺闈涒康婵″洤鈻撻妶鍡欑瘈闁冲皝鍋撻柛鏇ㄥ墰椤︿即姊洪崫鍕効缂傚秳绶氶悰顔嘉熼崗鐓庢瀭闂佸憡娲﹂崢褰掑焵椤掆偓閿曨亜顫忓ú顏呭仭闁哄瀵т簺婵＄偑鍊栭崹鐢杆囬悽绋课ュù锝呭濞笺劑鏌嶈閸撶喖鐛崘顔碱潊闁靛牆鎳庣粣娑欑節閻㈤潧孝閻庢凹鍘奸埢鎾活敊閸撗咃紳闂佺ǹ鏈懝楣冨焵椤掑嫷妫戠紒顔肩墛缁楃喖鍩€椤掑嫨鈧線寮介鐐殿吅闂佹寧娲嶉崑鎾剁磼閻欌偓閸ㄥ爼寮婚妸鈺傚亞闁稿本绋戦锟� | More...
闂傚倸鍊搁崐宄懊归崶顒夋晪鐟滃繘骞戦姀銈呯疀妞ゆ棁妫勬惔濠囨⒑瑜版帒浜伴柛鐘冲浮瀹曟垿骞橀幇浣瑰兊濡炪倖鍔戦崹鍦矈椤曗偓濮婃椽妫冨☉娆樻闂佺ǹ锕ら…鐑界嵁閹达箑绀嬫い鎺戝€婚幊婵嗩渻閵堝棛澧痪鏉跨Т閳诲秵绻濋崶銊㈡嫽婵炴挻鍩冮崑鎾寸箾娴ｅ啿娲﹂弲顒勭叓閸ャ劎鈽夐柣鎺戠仛閵囧嫰骞掗幋婵愪患闂佽棄鍟伴崰鏍蓟閺囥垹閱囨繝鍨姈鏁堥梻浣呵归鍐礉瀹ュ桅闁告洦鍨伴崘鈧梺闈涱槶閸庮噣宕戦幘璇插唨妞ゆ劗鍠庢禍鐐叏濡厧浜鹃悗姘炬嫹濠电姷鏁告慨鐑藉极閹间礁纾婚柣鎰惈閸ㄥ倿鏌涢锝嗙缂佺姴缍婇弻宥夊传閸曨剙娅ｉ梺绋胯閸旀垿寮婚敐澶婄疀闂傚牊绋戦埛鎺戔攽閻愯尙澧旂紒顔界懇瀵濡搁埡鍌氫簽闂佺ǹ鏈粙鎴︻敂閿燂拷闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閻戣姤鍤勯柛鎾茬劍閸忔粓鏌涢锝嗙闁汇倗鍋撶换婵嬫濞戝崬鍓梺閫炲苯鍘搁柣鎺炲閹广垹鈹戠€ｎ亞鍊為梺鑲┣归悘姘枍閹剧粯鈷掑ù锝呮啞閸熺偞绻涚拠褏鐣电€规洘绮岄埥澶愬閳锯偓閹稿啴姊洪崨濠冨闁稿繑绋撻幑銏ゅ幢濞戞瑧鍘梺鍓插亝缁诲啴宕崇憴鍕╀簻闊洦鎸鹃幗鐘睬庨崶褝韬い銏℃礋椤㈡鎷呴崜韫处
闂傚倸鍊搁崐宄懊归崶顒夋晪鐟滃繘骞戦姀銈呯疀妞ゆ棁妫勬惔濠囨⒑瑜版帒浜伴柛鐘冲浮瀹曟垿骞橀幇浣瑰兊濡炪倖鍔戦崹鍦矈椤曗偓濮婃椽妫冨☉娆樻闂佺ǹ锕ら悘婵嬫偩闁垮闄勭紒瀣仢瀹撳棝姊虹紒妯哄妞ゆ梹鐗曞嵄婵炲樊浜濋悡鐔兼煟閺傛寧鎲搁柣顓炶嫰椤儻顦虫い銊ョ墦瀵偊顢氶埀顒勭嵁閹烘绫嶉柍褜鍓熷鍐测堪閸喓鍘甸梺璇″灡濠㈡ǹ顣块梻浣虹帛閹搁箖宕伴幇鏉课﹂柛鏇ㄥ灱閺佸啯銇勯幇鈺佺仼缂佺姾宕电槐鎾存媴閻ゎ垰鍘￠梺绋跨箲閿曘垹顕ｆ繝姘櫜濠㈣埖蓱閺咃綁姊虹紒妯哄缂佷焦鎸抽獮鎰板礃椤旇В鎷洪梺鑽ゅ枑濠㈡ê危缂佹ǜ浜滈柟瀛樼箥濡偓闂佺粯渚楅崳锝夌嵁鐎ｎ喗鏅濋柍褜鍓涚划璇测槈閵忊檧鎷婚梺鍓插亞閸犳捇鍩婇弴銏＄厱濠电姴鍊块崣鍕叏婵犲嫮甯涢柟宄版嚇閹煎綊鐛惔鎾充壕濠电姴娲﹂悡娑㈡煕濞戝崬鏋ょ紒鐘靛仱閺屾洟宕遍弴鐘插缂備胶绮换鍫濈暦閸洘鍤嬮柛顭戝亝閻濓箓姊婚崒娆戭槮闁规祴鈧秮娲晝閸屾艾鍋嶉梺浼欑到婢跺洭宕戦幘鎰佹僵妞ゆ挾鍋涢幗鐢告⒑閸濆嫭婀伴柣鈺婂灦閻涱喖螣娓氼垱瀵岄柣鐘叉穿瀵挻绔熼弴銏♀拻濞达絽鎲￠幆鍫ユ煟椤撶儐妯€妤犵偛绻橀弫鎾绘晸閿燂拷
闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹妞嬪海鐭嗗ù锝堟缁€濠傗攽閻樻彃鈧绱撳杈ㄥ枑闁哄啫鐗勯埀顑跨窔瀵粙顢橀悙鑼垛偓鍨攽閿涘嫬浠х紒顕呭灦瀵偊鎮╃紒妯锋嫼闂備緡鍋嗛崑娑㈡嚐椤栨稒娅犳い鏂款潟娴滄粍銇勯幘璺轰沪闁稿鍎抽埀顒冾潐濞叉粓骞婇幘璇茬叀濠㈣泛艌閺嬪酣鏌熼柇锕€鏋涚紒鎻掓健濮婂宕掑▎鎴濆闂佽鍠栭悥鐓庣暦閹版澘鍗抽柣蹇氼嚙缂嶅﹪骞冨⿰鍫熷癄濠㈣泛鐭堥崬鐢告⒑鐠囨彃鍤辩紓宥呮瀹曚即寮介銈勭瑝闂佸搫琚崕鏌ユ偂濞嗗緷褰掓偂鎼达絾鎲煎┑鐐村毆閸ャ劎鍘靛銈嗘瀹曠數绮ｉ弮鈧幈銊︾節閸涱噮浠╅梺鍛婄墬閻楃姴顕ｉ幘顔藉亜闁告縿鍎辩徊鍨攽閿涘嫬浜奸柛濠冨灴瀹曠銇愰幒鎾存珖濡炪倕绻愰悧鍕焵椤戣法顦﹂柍璇查叄楠炴ê鐣烽崶鑸敌у┑锛勫亼閸婃牠骞愭ィ鍐ㄧ獥閹兼番鍔嶉崑鐔访归悡搴ｆ憼闁抽攱鍨块弻娑樷槈濮楀牊鏁鹃柣搴＄仛閻熲晠寮诲鍫闂佸憡鎸鹃崰搴敋閿濆棛绡€婵﹩鍘藉▍銏ゆ⒑鐠恒劌娅愰柟鍑ゆ嫹
濠电姷鏁告慨鐑藉极閸涘﹥鍙忓ù鍏兼綑閸ㄥ倻鎲搁悧鍫濈瑲闁稿﹤鐖奸弻娑㈩敃閻樻彃濮庨梺姹囧€楅崑鎾舵崲濠靛顥堟繛鎴濆船閸撲即姊洪崨濠呭缂傚秴锕悰顕€寮介妸锔剧Ф闂佸憡鎸嗛崥閿嬪灦缁绘繂鈻撻崹顔句哗闂侀潧鐗婇幃鍌氼嚕婵犳碍鍋勯柣鎴灻弸鍌炴⒑閸涘﹥澶勯柛瀣椤ゅ倿姊婚崒娆戭槮闁硅绻濆畷娲礃椤旇偐锛涢梺鐟板⒔缁垶鎮￠悢鐓庣婵烇綆鍓欓埀顑惧€曞玻鍧楀箛閻楀牏鍘靛銈嗘閸嬫劙宕洪敐鍥ｅ亾鐟欏嫭绀冩繛鑼枛閻涱喗鎯旈妸锕€鐧勬繝銏ｆ硾閼活垶鐛幒妤佲拻濞达絿枪閹垹绱掓担瑙勫唉鐎殿喗褰冮オ浼村醇濠靛洩绶㈡繝鐢靛Т閿曘倝鎮ф繝鍥ㄥ亗闁哄洨鍠嗘禍婊堟煙閺夊灝顣抽柟顔垮亹缁辨帡鎮╃粵纭呪偓鍧楁煛鐏炲墽鈽夋い顐ｇ箞椤㈡﹢鎮╅崘鍙夌彴闂傚倷娴囬鏍窗濞戭澁缍栧璺虹灱缁犳棃鏌ｉ弮鍌氬付闁绘劕锕﹂幉绋款吋閸モ晙绗夐梺鑽ゅ枛閸嬪﹤銆掓繝姘厪闁割偅绻傞弳娆忊攽閿涘嫭娅曠紒杈ㄥ浮椤㈡瑦绺界粙鍨強婵°倗濮烽崑娑⑺囬婵堜簷闂備礁鎲℃笟妤呭窗濡も偓閳诲秹濮€閵堝棌鎷洪柣鐘充航閸斿苯鈻嶉幇鐗堢厵闁告垯鍊栫€氾拷