射頻功率放大器實時檢測的實現(xiàn)

 廣播電視發(fā)射機是一個綜合的電子系統(tǒng)，它不僅包括無線發(fā)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(shè)計時，它除了必須保證無線通道的技術(shù)指標(biāo)處于正常范圍外，還必須設(shè)計先進(jìn)的取樣檢測和保護(hù)報警等電路，以確保發(fā)射機工作正常，從而實現(xiàn)發(fā)射機在線自動監(jiān)測和控制。近年來，隨著大功率全固態(tài)電視發(fā)射機多路功率合成技術(shù)的發(fā)展，越來越多的廠家采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此單個功率放大器模塊是整個發(fā)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(xiàn)發(fā)射機在線狀態(tài)自動監(jiān)測。

    一、 工作原理

    在功放模塊中，主要檢測和控制參數(shù)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(hù)等，圖1為實現(xiàn)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(xiàn)/V變換，A/D轉(zhuǎn)換，AT89C51，顯示電路和輸出保護(hù)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(yīng)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(shù)轉(zhuǎn)換電路工作，從而導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，顯示數(shù)據(jù)跳動的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)誤動作。這里采用光電耦合器進(jìn)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(shù)字電路完全隔離，保障系統(tǒng)在高電壓、大功率輻射環(huán)境下安全可靠地工作。

    2、LM331頻率電壓轉(zhuǎn)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(chǎn)的性能價格比較高的集成芯片，可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器用。LM331采用了新的溫度補償能隙基準(zhǔn)電路，在整個工作溫度范圍內(nèi)和低到4.0V電源電壓下都有極高的精度。同時它動態(tài)范圍寬，可達(dá)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(shù)字分辨率可達(dá)12位；外接電路簡單，只需接入幾個外部元件就可方便構(gòu)成V/F或F/V等變換電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。　　

    圖2是由LM331組成的電壓頻率變換電路，LM331內(nèi)部由輸入比較器、定時比較器、R－S觸發(fā)器、輸出驅(qū)動、復(fù)零晶體管、能隙基準(zhǔn)電路和電流開關(guān)等部分組成。輸出驅(qū)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(dāng)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(fā)器置位，輸出高電平，輸出驅(qū)動管導(dǎo)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(dāng)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(fā)器復(fù)位，輸出低電平，輸出驅(qū)動管截止，輸出端f0為邏輯高電平，同時，復(fù)零晶體管導(dǎo)通，電容C2通過復(fù)零晶體管迅速放電；電子開關(guān)使電容C3對電阻R3放電。當(dāng)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(fā)器置位，如此反復(fù)循環(huán)，構(gòu)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(xiàn)了電壓－頻率變換。其輸入電壓和輸出頻率的關(guān)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(zhuǎn)換結(jié)果f0，因此對元件的精度要有一定的要求，可根據(jù)轉(zhuǎn)換精度適當(dāng)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(zhuǎn)換精度。

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