大功率短波发射机通用控制系统高频衰减器.pdf

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1、垫!鱼垒簋2Q翅【璺差122塑)辽酉建挝壹氢王猩大功率短波发射机通用控制系统高频衰减器■王荣飞■国家新闻出版广电总局501台摘要：发射机高周系统中．稳定的激励源是发射机正常工作的重要指标，针对不同的播音频率，频率合成器的数据激励不一致，发射机针对不同状态激励需求也不一致，系统利用PIN二极管设计高频衰减器根据发射机的工作状态控制适当的激励源，以保证发射机各状态的正常工作。关键词：PIN二极管高频衰减器激励大功率短波发射机高周系统基本工序如下：频率合成器一衰减器一宽放一高前级一高末级一输出回路一天馈线。射频信号通过频率合

2、成器产生，经过衰减器控制后进人宽带放大器进行放大后推动前级管，前级管放大调谐后推动末级管，经高末输出回路谐振、阻抗匹配和滤波后输出到天馈线。衰减器在此过程中起着至关重要的作用，若整机处于谐振和阻抗匹配状态，改变激励电压，当处于欠压区时，起初增加激励是整机输出功率和电流均无任何变化，随着激励的增加输出功率和电流均随激励的增加而增加，直到临界状态；若继续增加激励则输出功率和电流均无太大变化，此时进人过压状态。固定激励改变屏压则发射机的整个工作状态也随着改变，若增加屏压则逐步进入欠压状态，若降低屏压则逐步进入过压状态，所以激

3、励的稳定对发射机的工作状态起着至关重要的作用，系统利用跟随高前屏流、高末栅流和高末帘栅流控制PIN二极管，通过PIN二极管的导通角控制激励，达到稳定发射机的工作状态。1PIN二极管PIN二极管与PN结二极管不同，如图1所示，它在P区和N区之间有一个绝缘层，因此，PIN二极管是一个多区半导体器件，其中绝缘区并非是纯净的半导体绝缘材料，而是由轻度掺杂的N型半导体组成的。由于它的载流子浓度很低不能提供电流，因此被称为本征区。当为PIN二极管提供正向电压时，P区和N区的载流子同时注入到绝缘区。但是由于绝缘区的掺杂浓度比较低，电

4、子和空穴不会像PN结二极管一样立刻进行复合，通常会延迟一段时间。由于这种延迟现象，绝缘区会存在少量的载流子。这样，绝缘区厂_T丁■的电阻率就会很低。射频交流信号可以通过PIN二极管时，实际上可以将它简。．单看作是可调平行板电容器，当改变PIN二极管的正向电压时。改变了射频信号的导通率，以此达到高频衰减器的作用。本系统所使用的射频输入／输出系列偏置射频输入，输出PIN二极管是HSMP一3866，如图2所示，由4个PIN二极管构成，属于宽带、低插人损耗、低电流，在较宽频带300kHz至3GHz范围能具备良好的匹配和平行衰减

5、。2高频衰减器硬件电路图2衰减器的硬件电路如图3所示，系统采用FPGA—XC3SS00E—PQ208作为系统核心控制器，完成激励逻辑运算，并通SPI三线制控制AD5628输出DA量经TL074放大后控制衰减器，在运放输出0V时，Dl、I)2不导通，在分流偏置的作用下，1．2V经过R2、R1和R3、R5分别导通D3、I)4，输入的射频信号通过Cl、D3、C2导通到地；在逐步提高激励控制电压时，D3、D2逐步由截止到导通，D3、D4逐步由导通到截止，射频信号逐步增大输出到2N3866进行放大，针对2N3866系统设置了2个

6、通路，分别是交流通路和直流通路，V1发射极输出端分别设置R9作为直流通路，C8、R10作为交流通路。图33激励控制逻辑激励的开通标志着整机进入射频输出状态，同时在整机出现异常时封锁激励是发射机高周系统中响应速度最快的保护手段。如图4所示，系统按照激励逻辑开通和封锁激励，根据相关模拟量值以及发射机的工作状态控制激励范围。．F、■．图43．1激励输入逻辑系统设置了三种逻辑关系，第一种是开关量输入逻辑，系统一共设置有5个开放式的开关量输入逻辑，可根据发射机的不同需求进行选择，为防止干扰和抖动，针对各开关量输入逻辑系统内部均设

7、有lOOms数字滤波；第二种是保护逻辑，主要是针对发射机上关键的电流电压进行检测，任何部位出现过流、过荷、打火均封锁激励，在故障恢复后，延迟1秒逐步恢复激励，激励在所有控制过程中出封锁时立即将激励关闭外，都是缓慢增加或减小的，避免激励波动过大对发射机造成较大的冲击；第三种是天线到位逻辑。发射机是按照指定的天线进行播音的，首先是天线倒动必须到位，其次是天线号是否属于指定的天线号。3．2激励控制流程激励的控制流程主要是分4个过程进行的，分别是前级调谐阶段、末级调谐阶段、功率控制阶段，各阶段调整激励的核心思想都是在保证高前屏

8、流和高末帘栅流处于正常范围内调整高末栅流。3．2．1前级细调阶段前级调谐阶段主要是把激励由零推到前级细词预设激励。在开关量输入逻辑正常、天线到位后，解除激励封锁控制，逐步将激励由激励低限值增加到预设激励，因PIN二极管的分流偏置断设置有1．2V的反向电压，以保证激励的彻底封锁，在系列偏置段电压超过1．2V后，激励才开始缓慢开通，为