基于C5509A的功放闭环数字控制系统

　　引言

　　随着通信系统的发展，要求通信具有更高的传输可靠性、更强的抗干扰能力。在无线信号发射过程中，射频信号必须经功放放大，再经天线发射出去，信号经功放后的幅度和稳定性对通信的可靠性和抗干扰起着关键作用。攻放输出信号的幅度越大通信可靠性越稳定，接收的准确性和可靠性就越高。在发射端，功放输出功率控制一方面需要保证功放的安全可靠，另一方面又要尽可能使功放输出功率最大。因此，对功放的输出功率控制就显得十分重要，早期的功放控制一般采用模拟等方法实现。

　　本文提出一种基于DSP的数字闭环功放控制系统，通过检测正反向功率电压确定输出功率上升或下降的最佳步径，按该步径增加或者减少功放输出功率，并随时检测输出功率是否超过额定输出功率，如超过额定输出功率，根据求出的最大下降步径进行相应的调整，及时将功放输出功率减小到额定功率，这样形成一个闭环控制系统。由于采用DSP为处理核心，处理速度和计算精度都得到保证。这样既能保证功放的安全可靠又可以使功放尽量输出可发射的最大功率。

　　系统硬件结构

　　整个系统由C5509A、AD9857、AD7655组成，系统框图如图1所示。

　　图1 系统结构框图

　　从图1可以看出，DSP是核心控制单元;AD9857用于发射数据，进行上变频，并输出模拟数据到功放，再经过天线发射出去，AD9857的控制信号由DSP的SPI接口实现。AD7655负责采集功放的正向和反向电压值，将电压值回送到DSP，DSP根据电压值进行功放控制。SRAM存储发射的基带数据，以及实时计算发射基带数据的中间变量。Flash保存DSP所需要的程序，供DSP上电调用;DSP和PC之间使用HPI口，使用PCI桥芯片，实现和PC的连接。DSP对AD9857、AD7655、SRAM以及Flash都是经过DSP的EMIF接口连接，EMIF接口是DSP的外部存储器接口(External Memory Interface)，可以方便的和外部Flash、异步SRAM等设备连接。本系统的外部设备数据通信速率均较低，最高数据传输速率为AD9857的48Mb/s，C5509A的EMIF接口适合满足其速度要求。

　　闭环控制算法

　　对发射机功放输出功率的典型控制方法是根据驻波比来调整发射机的输出功率。发射机的正、反向功率检测电压与功放输出功率及驻波比之间的数值关系如下。

　　正向功率检测电压：

(1)

　　反向功率检测电压：

(2)

　　驻波比：

(3)

　　式中，VF_Full表示当功放输出最大额定功率时对应的正向功率检测电压，PFWD表示功放输出的正向功率，PREV表示反向功率，PF_Full表示功放输出的最大额定功率。

　　根据正、反向功率检测电压计算出允许功放输出功率的最大上升或下降步径来控制功放输出功率。