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1．前言 短波發射主要用于各廣播電臺之間，各核潛艇之間的相互通信。發射機主要由電控邏輯裝置、過荷保護裝置、頻率預置和自動調諧裝置等組成。為了保證發射機能工作在所需的頻率值，必須對高頻回路進行精密調諧；原來的調諧控制單元是由大量電位器、繼電器構成，采用繼電器邏輯控制方式，用繼電器的接點組合成邏輯功能，硬件電路多而復雜，可靠性低。 本設計采用現場可編程門陣列來完成電子系統集成化，以使整個系統達到高可靠性、高集成度、優品質、低成本、微功耗、小體積的目的，以便實現對電臺的遠程監控和管理。 2。系統設計 一般短波發射機具有“手動”、“預置”、“半自動”、“自動”四種調諧方式，本論文主要討論自動調諧方式的設計。 2．1系統的組成及工作原理 自動調諧是指在調諧過程中根據當前發射機的工作頻率，精確地將各個調諧元件調到與該頻率相對應的過程。 整個系統有粗調、細調兩部分構成, 調諧元件均為電感線圈和真空可變電容等，改變其機械轉動圈數即可改變其電氣參量。通過電機帶動被調元件轉動，即可實現被調元件的電氣參量相應改變。而被調元件的位置信息是通過與該元件機械聯動的跟蹤電位器的中心抽頭電壓體現的。在EEPROM中存儲有發射機在不同工作頻率下多路調諧元件所對應的最佳位置信息。調諧過程為：從EPROM中取出該頻率所對應的每一個調諧元件位置信息送給FPGA;FPGA同時從A/D轉換器中讀回各調諧元件當前所處的位置信息，將二者位置信息進行比較，由FPGA的判斷邏輯按其差值的大小和極性來控制步進電機的轉速和方向，直至二者的差值為零，即達到所調頻率的位置。這種自動調諧方式只是粗調，對于精確定位的，還需要進行細調，細調誤差信號由鑒相器和鑒阻器給出。 系統中除A/D (MAX127八路12位轉換器)外，其他所有的功能都集于FPGA中。 2．2 控制單元 在本設計中調節的執行機構選擇的是步進電機，步進電機的角位移量與輸入脈沖嚴格成正比關系，具有良好的開環跟隨性，沒有累計誤差，定位精度高、動態響應、反向快，而且通過驅動器的細分，其性能可以大幅提高。 自動調諧主控單元所采用的FPGA是FLEX10K，其擁有獨特的邏輯實現結構—嵌入式陣列和邏輯陣列，每個嵌入式陣列由EABs組成，這些EABs可以非常靈活地實現ROMs、同步和異步FIFOs、雙口RAM等，并可實現在線重配置。本系統采用自頂向下的設計方法，由多個具有特殊功能的邏輯宏單元構成。 主要模塊如下： (1)時鐘脈沖發生器宏單元：對于輸入為16MHZ的標準工作頻率，通過計數方式使其16、10分頻等，直至產生0.5HZ的標準時鐘脈沖輸出。0.5HZ—1MHZ的時鐘輸出以備適用于不同觸發器的時鐘頻率。 (2)碼制轉換宏單元：對A/D采集的數據進行轉換、送顯示。 (3)工作頻率檢測宏單元：設計它的目的是為了檢測實際工作頻率是否合乎標準。通過八個計數器一秒內累計的脈沖數來檢測實際高頻信號的工作頻率，八個計數器可檢測最高幾十兆的工作頻率。 (4)預置位置宏單元：預置位置宏單元輸出調諧元件的理論位置信息。此外，還有地址輸出宏單元、步進電機正/反轉宏單元和八路選擇自鎖宏單元等。 以下是步進電機控制宏單元的設計：由位置預置值與實際位置值之差來控制電機的正反轉；并可以控制電機的轉速（步進電機采用細分控制），如當預置值和實際值最高八位不等時，控制電機以高檔速度轉動；當最高八位相等而D4—D7四位不等時，控制電機以次高檔速度轉動，以此類推根據不同的比較結果按不同的速度進行快速的調整。其部分VHDL描述語言實現如下： 3．結束語 通過FLEX10K及高速A/D實現的自動調諧系統，可以做到自動運行、自動紀錄、自動開關機、自動報警等，提高了工作效率和工作質量，并可以實現對電臺的遠程監控與管理，達到對電臺的有效監控。 |
