一种空载短波电台内置预后选器控制系统
技术领域
本发明属于通信电子电路技术领域，特别涉及了空载短波电台预后选器控制技术。
背景技术
在以往的空载短波电台中，预后选器单元多采用外置的LRU(现场可更换单元)。外置预后选器单元与短波电台收发信机通过1根低频控制电缆、2根射频电缆相连。外置预后选器单元占用较大的物理空间，重量也较大，且互联电缆也会带来重量增加与电磁兼容问题。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种空载短波电台内置预后选器控制系统。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种空载短波电台内置预后选器控制系统，预后选器单元置于短波功放内部，所述控制系统包括功放控制单元、R/E主控单元、射频收发开关单元和功率放大单元；R/E主控单元传送给功放控制单元收发状态、频率信息，功放控制单元将R/E主控单元传送来的信息处理后向预后选器单元设定工作频率、预选/后选控制参数；当处于电台接收状态时，射频收发开关单元将天线接收到的射频信号传送给预后选器单元，预后选器单元为预选状态，预后选器单元对射频收发开关单元传送来的射频信号进行低噪声放大和窄带滤波处理，然后将处理后的信号传送给R/E主控单元，R/E主控单元对预后选器单元传送来的信号进行处理，获得所需的业务信号；当处于电台发射状态时，R/E主控单元根据通信的业务和参数，产生短波发射所需的射频激励信号并传送给预后选器单元，预后选器单元为后选状态，预后选器单元对R/E主控单元传送来的射频激励信号依次进行放大、窄带滤波、再放大处理，并将处理后的信号传送给功率放大单元，功率放大单元将预后选器单元传送来的信号进行功率放大，放大至电台要求的额定功率。
进一步地，所述功放控制单元采用FPGA模块，所述预后选器单元采用MCU模块；所述FPGA模块与R/E主控单元之间通过RS485串口进行信号传输；所述MCU模块与FPGA模块之间通过TTL电平异步串口进行频率控制码的传输。
进一步地，所述MCU模块与FPGA模块之间依次设有调谐带通滤波器、信号强度检测电路和A/D转换器；调谐带通滤波器的射频输入、射频输出信号送往信号强度检测电路,信号强度检测电路将射频输入、射频输出信号的有效值转化为直流电压信号，并经A/D转换器传送给FPGA模块处理，FPGA模块向R/E主控单元报告预后选器单元的射频输入、射频输出信号强度，供自检使用。
进一步地，FPGA模块根据R/E主控单元通过RS485串口传送来的收发状态、频率信息，经处理后产生复位脉冲，用于唤醒MCU模块开始工作，再通过TTL电平异步串口发送频率控制码给MCU模块，MCU模块在接收到频率控制码后，设定好调谐带通滤波器的波段控制信号和调谐回路电容组的控制信号，并将这一频点映射的调谐数据通过SPI接口写入至外接SPI接口的RAM中，供下次复位后的缺省调谐控制数据设定使用，然后MCU模块将接收到的频率控制码通过TTL电平异步串口传送给FPGA模块；FPGA模块在接收到MCU模块返回的频率控制码后进行校验，若返回的数据与发送的数据一致，表明本次通信成功，MCU模块进入休眠模式；若返回的数据与发送的数据不一致，表明本次通信失败，则再次重复地产生复位脉冲，唤醒MCU模块开始工作，并发送频率控制码给MCU模块，若连续3次对返回的数据校验均不正确或接收不到，便判定对预后选器单元控制失败，FPGA模块再通过RS485串口向R/E主控单元报告预后选器单元控制失败的消息。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本发明通过预后选器内置方式的一体化控制设计，减少了短波电台的体积和重量，可以实现短波射频通道内的数字调谐窄带滤波，提高了空载短波电台通信的接收和发射性能指标，进一步提高了电磁兼容指标。
本发明通过内置的一体化设计和实时控制与校验机制，可以实现短波电台预后选器与短波功放、收发转换的功能集成，实现短波电台预后选器和短波功放及接收射频通道协调工作，有效提高了发射杂散抑制和宽带噪声，提升了接收机的抗阻塞性能、带外互调指标以及减少杂散响应等。
本发明采用通用的FPGA作为内置预后选器的主控制方，通用的MCU作为内置预后选器的被控制方。为了避免内置预后选器中的MCU运行时各种时钟信号对短波电台接收机的射频通道造成干扰，采用了MCU复位唤醒与休眠电路，主控制方在控制内置预后选器前，先发送一唤醒脉冲，使被控制方的MCU开始工作，MCU在完成与主控制方通信及完成对调谐滤波器单元控制后，将MCU进入休眠模式，避免了MCU运行时各种时钟信号耦合到短波电台接收机的射频通道。内置预后选器中还设计了射频输入/输出信号强度这2路模拟信号，供主控制方对内置预后选器单元工作是否正常的自检动作使用。
附图说明
图1为本发明的控制系统组成示意图；
图2为本发明的预后选器控制原图图；
图3为本发明中控制流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
在本发明中，预后选器单元置于短波功放内部，与功放底板通过无导线的PCB连接器取代外置的低频电缆，2根射频电缆在机箱内均很短。本发明涉及的一种空载短波电台内置预后选器控制系统，如图1所示，包括功放控制单元、R/E主控单元、射频收发开关单元和功率放大单元。R/E主控单元传送给功放控制单元收发状态、频率信息，功放控制单元将R/E主控单元传送来的信息处理后向预后选器单元设定工作频率、预选/后选控制参数。当处于电台接收状态时，射频收发开关单元将天线接收到的射频信号传送给预后选器单元，预后选器单元为预选状态，预后选器单元对射频收发开关单元传送来的射频信号进行低噪声放大和窄带滤波处理，然后将处理后的信号传送给R/E主控单元，R/E主控单元对预后选器单元传送来的信号进行处理，获得所需的业务信号。当处于电台发射状态时，R/E主控单元根据通信的业务和参数，产生短波发射所需的射频激励信号并传送给预后选器单元，预后选器单元为后选状态，预后选器单元对R/E主控单元传送来的射频激励信号依次进行放大、窄带滤波、再放大处理，并将处理后的信号传送给功率放大单元，功率放大单元将预后选器单元传送来的信号进行功率放大，放大至电台要求的额定功率。
如图2所示，本发明中预后选器控制主要采用FPGA(主控制方)+MCU(被控制方)的硬件架构实现。功放控制单元采用FPGA模块。预后选器单元采用MCU模块。FPGA模块与R/E主控单元之间通过RS485串口进行信号传输。MCU模块与FPGA模块之间通过TTL电平异步串口进行频率控制码的传输。在本实施例中，主控制方FPGA采用EP3C25F256I7。RS485高速串口采用全双工的RS485差分信号，波特率为3.125Mbps。被控制方MCU采用8位的Atmega644系列单片机。TTL电平异步串口为全双工，波特率为115200bps，复位脉冲为1～2ms低电平脉冲。
如图3所示，主控制方FPGA根据R/E主控单元通过RS485高速串口送来的收发状态、频率等信息，经处理后先产生复位脉冲，用于唤醒MCU开始工作，再通过TTL电平异步串口发送分辨率为1kHz的8个字节频率控制码。被控方MCU在接收到频率控制码后，设定好调谐带通滤波器的波段控制信号和调谐回路电容组的控制信号，并将这一频点映射的调谐数据通过SPI接口写入至外接SPI接口的RAM中，供下次复位后的缺省调谐控制数据设定用，然后将接收到的8个字节频率控制码通过TTL电平异步串口送往主控制方FPGA。
主控制方FPGA在接收到被控方MCU返回的8个字节频率控制码后作校验，若返回的数据与发送的数据一致，表明本次通信成功，被控方MCU随后将晶振控制电路断电，进入休眠模式；若返回的数据与发送的数据不一致，表明本次通信失败，则再次重复地产生复位脉冲，唤醒MCU开始工作，并发送频率控制码,若连续3次对返回的数据校验均不正确或接收不到，便判定对预后选器单元控制失败，主控制方FPGA再通过RS485高速串口向R/E主控单元报告预后选器单元控制失败这一消息。
调谐带通滤波器的射频输入、射频输出信号送往信号强度检测电路,信号强度检测电路将射频输入、射频输出信号的有效值转化为直流电压信号，经A/D转换后送往FPGA处理。FPGA再通过RS485高速串口向R/E主控单元报告预后选器单元的射频输入、射频输出信号强度，供自检使用。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
