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射頻功率放大器實時檢測的實現
廣播電視發射機是一個綜合的電子系統，它不僅包括無線發射視音頻通道，而且還包括通道的檢測和自動控制電路，因此在設計時，它除了必須保證無線通道的技術指標處于正常范圍外，還必須設計先進的取樣檢測和保護報警等電路，以確保發射機工作正常，從而實現發射機在線自動監測和控制。近年來，隨著大功率全固態電視發射機多路功率合成技術的發展，越來越多的廠家采用模塊化結構設計，因此單個功率放大器模塊是整個發射機的基本測單元，本文就著重討論單個模塊的檢測和控制電路，從而實現發射機在線狀態自動監測。一、工作原理
在功放模塊中，主要檢測和控制參數為電源電壓，各放大管的工作電流，輸出功率，反射功率，過溫度和過激勵保護等，圖1為實現上述檢測控制功能的方框圖，它由取樣放大電路，V/F變換，隔離電路，F/V變換，A/D轉換，AT89C51，顯示電路和輸出保護電路等組成。
1、隔離電路
在功放模塊中，由于大功率器件的應用，往往單個模塊的輸出功率都比較大，因而對小信號存在較大的高頻干擾，如處理不好，就會影響后級模數轉換電路工作，從而導致檢測數據不準確，顯示數據跳動的現象，甚至出現誤動作。這里采用光電耦合器進行隔離，由于光電耦合器具有體積小、使用壽命長、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強、無觸點且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點，從而將模擬電路和數字電路完全隔離，保障系統在高電壓、大功率輻射環境下安全可靠地工作。
2、LM331頻率電壓轉換器
V/F變換和F/V變換采用集成塊LM331，LM331是美國NS公司生產的性能價格比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉換器用。LM331采用了新的溫度補償能隙基準電路，在整個工作溫度范圍內和低到4.0V電源電壓下都有極高的精度。同時它動態范圍寬，可達100dB；線性度好，最大非線性失真小于0.01％，工作頻率低到0.1Hz時尚有較好的線性；變換精度高，數字分辨率可達12位；外接電路簡單，只需接入幾個外部元件就可方便構成V/F或F/V等變換電路，并且容易保證轉換精度�！ �
圖2是由LM331組成的電壓頻率變換電路，LM331內部由輸入比較器、定時比較器、R－S觸發器、輸出驅動、復零晶體管、能隙基準電路和電流開關等部分組成。輸出驅動管采用集電極開路形式，因而可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，以適配TTL、DTL和CMOS等不同的邏輯電路。
當輸入端Vi＋輸入一正電壓時，輸入比較器輸出高電平，使R－S觸發器置位，輸出高電平，輸出驅動管導通，輸出端f0為邏輯低電平，同時電源Vcc也通過電阻R2對電容C2充電。當電容C2兩端充電電壓大于Vcc的2/3時，定時比較器輸出一高電平，使R－S觸發器復位，輸出低電平，輸出驅動管截止，輸出端f0為邏輯高電平，同時，復零晶體管導通，電容C2通過復零晶體管迅速放電；電子開關使電容C3對電阻R3放電。當電容C3放電電壓等于輸入電壓Vi時，輸入比較器再次輸出高電平，使R－S觸發器置位，如此反復循環，構成自激振蕩。輸出脈沖頻率f0與輸入電壓Vi成正比，從而實現了電壓－頻率變換。其輸入電壓和輸出頻率的關系為：fo=(Vin×R4)/(2.09×R3×R2×C2) 由式知電阻R2、R3、R4、和C2直接影響轉換結果f0，因此對元件的精度要有一定的要求，可根據轉換精度適當選擇。電阻R1和電容C1組成低通濾波器，可減少輸入電壓中的干擾脈沖，有利于提高轉換精度。
同樣，由LM331也可構成頻率－電壓轉換電路。
3、數據處理電路
數據處理電路包括A/D數模轉換ADC0809、 AT89C51單片機和顯示電路等組成。ADC0809是采用CMOS工藝制成的八位八通道單片A/D逐次逼近型轉換器，逐次逼近型轉換器包括1個比較器，1個數模轉換控制器，1個逐次逼近寄存器(SAR)和1個邏輯控制單元，轉換中的逐次逼近是按對分原理由控制邏輯單元完成的，它原理簡單，便于實現，不存在延遲問題。AT89C51是一個高性能的8位單片機，片內帶有4k字節的FLASH可編程可擦除只讀存儲器，其指令系統與MCS-51完全兼容，因而可方便地應用各種控制領域。在設計中，P0口作為數據口，P1口作為開關量輸入輸出控制，P2作為顯示模塊和ADC0809的地址控制線，INT0端為鍵盤中斷輸入端，由此組成一個簡單的單片機測量系統。
經過LM331 F/V變換后的電壓信號，送入ADC0809進行數模轉換，AT89C51單片機實時讀取數模轉換后的數據，通過內部軟件的計算后，把結果送到顯示屏顯示，顯示內容主要為各功放管的電流，電源電壓，輸出功率和反射功率等。輸入的開關量檢測信號經光電隔離后直接送入AT89C51的P1口。顯示電路采用16×2字符點陣液晶顯示模塊，該顯示模塊具有內置192種字符（5×7點字型），指示功能強，可組成各種輸入，顯示和移位方式等功能，且與MCS－51系列單片機接口簡單，軟件編程簡單等特點。
二、軟件設計
軟件基本結構框圖3。主程序主要是循環采集模擬量和開關量信號，并根據信號類型進行計算，所得值送到液晶屏顯示，同時根據控制要求，輸出控制信號，以實現對功放模塊的控制、報警和保護功能。
鍵盤中斷子程序主要用于查看顯示內容，設置一些如報警參數和RS232通信波特率等。RS232通信目的是把單個功放模塊的數據傳送給整機的控制單元，由整機總控制模塊進行處理和顯示，以實現遠程控制和服務器連接。
三、結論
本文介紹的功放模塊檢測控制單元，由于存在于高功率和強磁場輻射的應用場合，因此關鍵在于解決信號在采集和傳輸過程的高頻干擾和輸入輸出電路的隔離措施，同時對軟件的數字波也要求較高。 【射頻功率放大器實時檢測的實現】相關文章： 實時混音的實現03-18 基于幀的實時話音變換技術與DSP實現03-07 滿足具體射頻定制需求的發射機的設計與實現03-07 V-BLAST的實現及其檢測03-07 錯誤檢測與糾正電路的設計與實現03-20 基于單片機的線陣CCD實時檢測系統的開發03-18