数字化激励器在短波发信机中的应用

王 勇，田卫江

（北海航海保障中心天津通信中心，天津　300456）

1　全固态中短波发信机激励器

1.1　主要电路结构

原有全固态中短波发信机的激励器单元由信号产生器，频率变换器，包络反馈电路，控制电路和显示面板等组成。在激励器中，信号发生器根据输入的键信号和AF调制信号产生RF调制输出455kHz的载波信号。

信号产生器包括自动增益控制（AGC）电路和自动电源控制（APC）电路，能够防止由于过度的AF输入信号级别引起的过度调制和过度驱动，减少失真。频率变换器有多路PLL的频率合成器，为频率变换产生高频载波。包络反馈电路（EFB）是一个提高线性发达系统的线性和减少互调失真（IMD）。

1.2　混频过程

电路中有一个高度稳定的标准晶体振荡器（5MHz），产生标准频率，保证发射频率的高度稳定性。通过5MHz的标准晶体振荡器和频率装换电路可以产生70MHz和72.055MHz～100.4549MHz的第一级以及第二级的混频电路。经过调制的455kHz的载波信号首先和70MHz的高频信号进行第一次混频得到70.455MHz的混频信号，经过射频放大器、带通滤波器后和72.055MHz～100.4549MHz的高频信号进行第二次混频，经过低通滤波器后激励器输出1.6MHz～29.9999MHz的信号。

图1　频率合成电路

2　数字化激励器

2.1　信号的产生与处理过程

与全固态中短波发信机的激励器产生模拟基带信号不同的是数字化激励器产生数字的基带激励信号（已经完成各种工作种类调制信号的产生），通过光纤传递给功放接口单元后，经过光电转换、上变频、射频信号预防大、后选器滤波等处理后射频信号再被功率放大器进行功放的处理与合成，一定程度上避免了外界环境对基带激励信号在传输过程中的干扰的影响。

2.2　激励器的主要电路结构

数字化激励器是整个发信机的控制核心，它具有现实操作、对外接口、功率指示、信号及总线接入等功能。在内部的结构部分主要由后板、母版和显示控制接口板三大部分组成。

后板的主要电路部分是电源接口、光纤接口和信号总线接口。光纤接口主要是为激励器和功放接口单元的数据交换提供光纤链路。信号总线包括以太网接口、控制音频口和CAN口，拓宽了信号输入的方式，而且能实现发信机的IP化控制。

母板是激励器的核心，由系统板、基带激励板、接口处理板和电源板组成。

系统板采用CPU+DSP+FPGA+AD/DA架构，搭载Android系统，能够实现对显示控制板的控制、参数配置和外部接口的处理等功能。

基带激励板是基带信号产生的关键位置，它可将业务音频转化为两路互相独立的的数字基带信号，基带激励信号经过现场可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理器（DSP）的处理后，通过高速串口和光纤链路传输到射频激励板。在这一款型的发信机中，较多的采用FPGA和DSP配合使用的搭载方式，极大提高数字信号处理的效率。

显示控制板是以高性能、高集成度的OMAP嵌入式处理器为核心，外接时钟电路、显示屏、键盘灯周围电路，较好地实现了人机交互的操作功能。

3　该国产发信机的电路原理

该发信机由1个数字化激励器、3个2kW功率放大器、1个合并调谐单元、1个功放接口单元和1个电源单元组成。激励器产生的基带激励信号经光纤传输到功放接口单元，到达射频激励版转换为射频激励信号，经过射频预处理板的放大后，经过功率分配器分配到3个2kW的功率放大器单元放大到2kW，3路2kW的信号经功率合并器合并输出5kW射频信号。

功放接口单元在在整个发信机中也起很重要的作用，它主要完成了基带信号的光电转换、上变频、射频信号预防大、后选器滤波、激励信号分配以及对功率放大器、功率合并器、天线调谐器的管控管理等功能。功放接口单元的射频激励板可以调节功率输出的正向偏差和反向偏差。数字基带信号在射频激励板中经过FPGA和DSP处理、预失真和功放校准后经过上变频器对基带信号的内插和DAC的数模转换，将基带激励信号搬移到2MHz～30MHz的射频信号上，变为射频激励信号。

4　结束语

发信机采用数字化激励器可以实现FPGA和DSP对基带信号的高速处理，包括多级滤波、采样和幅度控制等，提高了系统的性能，同时数字化的方式实现数字处理部分的模块化，灵活性也得到了很大提升。

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