基于ADuC7026實(shí)現(xiàn)功率放大器監(jiān)控的參考設(shè)計(jì)

　　電壓駐波比(VSWR)監(jiān)測(cè): VSWR是天線系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它反映天線系統(tǒng)中元件之間的匹配程度。反向功率影響PA的輸出功率，反向功率過大會(huì)導(dǎo)致發(fā)射出去的信號(hào)產(chǎn)生失真。因而，有必要監(jiān)測(cè)VSWR使基站具有最優(yōu)性能。

　　圖5給出了VSWR監(jiān)測(cè)器的功能框圖。該系統(tǒng)使用雙向耦合器和AD8364雙通道TruPwr™檢測(cè)器來測(cè)量前向和反向功率。AD8364雙通道有效值RF功率測(cè)量子系統(tǒng)可精確地測(cè)量和控制信號(hào)的功率。AD8364靈活性強(qiáng)，可方便地對(duì)RF功率放大器、無線電收發(fā)器AGC電路和其它通訊系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測(cè)和控制，其輸出可用于計(jì)算VSWR和監(jiān)測(cè)傳輸線的匹配度。較大的VSWR值表明天線出現(xiàn)故障，操作人員應(yīng)通過調(diào)整PA增益或電源電壓對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

　　圖5：VSWR監(jiān)測(cè)器功能框圖。自動(dòng)功率控制 ：根據(jù)通信系統(tǒng)的要求，發(fā)射機(jī)必須確保功率放大器能滿足發(fā)射的需要，調(diào)整基站發(fā)射功率保持在精準(zhǔn)值，控制輸出功率在覆蓋允許范圍內(nèi)，不至過小無法滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)的覆蓋距離要求，而減少小區(qū)覆蓋范圍，又不會(huì)產(chǎn)生過強(qiáng)的輸出信號(hào)對(duì)相鄰基站造成干擾。由于過功率會(huì)引起功率放大器飽和并使信號(hào)發(fā)生非線性失真，系統(tǒng)應(yīng)提供過功率保護(hù)功能，保證功率放大器不工作在過功率條件下。基于上述原因，必須對(duì)輸出功率進(jìn)行測(cè)量和控制以使之保持穩(wěn)定。

　　圖6給出了自動(dòng)功率控制回路的功能框圖，該回路包含雙向耦合器、TruPwr檢測(cè)器、微控制器和可變電壓衰減器。雙向耦合器把前向功率傳送到TruPwr檢測(cè)器，檢測(cè)器跟蹤信號(hào)幅度的變化。ADuC7026的片上ADC對(duì)檢測(cè)器的輸出采樣。微控制器比較輸出功率的實(shí)際值與期望值，并使用PID算法來調(diào)整控制電壓偏差，使功率放大器工作在性能最佳的工作點(diǎn)上。

　　圖6：自動(dòng)功率控制回路的功能框圖。

　　圖7給出了PID算法的流程圖。首先，該程序設(shè)定初始控制參數(shù)Kp、Ki和Kd并設(shè)定輸出功率的期望值。然后，ADC對(duì)AD8364的輸出采樣，采樣得到的數(shù)據(jù)經(jīng)濾波后轉(zhuǎn)換成功率。程序根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)計(jì)算出輸出功率的期望值與實(shí)際值之差，以及下一個(gè)期望采樣值和控制電壓，并對(duì)DAC寄存器進(jìn)行配置。這樣就完成了一個(gè)采樣和控制過程周期，這個(gè)過程不斷循環(huán)。

　　圖7：PID算法的流程圖。