[发明专利]一种幅频均衡功率放大器

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种电力电子变换装置，具体地说是一种数字幅频均衡功率放大器。 

(二)背景技术

数字幅频均衡是当今信号、通信领域非常热门的话题，尤其在复杂环境中的通信，利用数字均衡技术对系统起着重要的补偿作用。而传输的信号往往只有几十毫伏，通过功率放大器，将小信号变成大功率信号驱动负载，使系统用途更加广泛。 

现有一些功率放大器采用FFT快速傅里叶变换法，对AD采集的数据实时监测，构造一个传递函数使其为滤波电路传递函数的倒数，这样级联后的卷积为单位增益。对传递函数进行离散的傅里叶逆变换，是两个离散数列的卷极为1，从而实现了数字幅频均衡的目的。这种方案的优点是：保证了系统在逻辑上的连续性，缺点是：要求主控芯片的数据处理速度和存储空间足够大，且不便于用扫频的方法进行数据测试。 

测频法实现数字幅频均衡。其方法是可以将AD采集进来的数据进行频率测量，计算出具有足以恢复衰减的相应增益，制成数字上的幅频恢复列表，入主控制芯片中。此种方法具有减少计算量和提高运算速度的特点，但主控制芯片的数据处理能力也影响实时的数据采集测频。 

本发明设计的幅频均衡功率放大器采用幅度补偿法。在FPGA内部构建一个ROM，用于存放幅度补偿的系数，频率计采集输入信号的频率，并与查表得到相应的系数相乘，实现幅度的均衡。 

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、紧凑，利用幅度补偿法实现数字幅频均衡的功率放大器。 

前置放大电路由AD623、AD603和AD817三级放大构成，实现了毫伏级小信号400倍放大。制作带阻网络对输出信号进行滤波，满足题目所要求的指标。数字幅频均衡部分以FPGACycloneII EP2C8Q208为处理核心，前端16位模数转换器ads 8509完成数据采集，中间数字信号处理部分使用FIR滤波器对输入波形进行幅频特性修正，后端16位数模转换器max541将信号输出，实现了数字幅频均衡。低频功放电路由大功率MOS晶体管构成，FPGA输出PWM信号，驱动MOS管，实现了功率的放大，输出电压波形无明显失真。系统性能指标达到的设计要求，工作可靠。 

本发明的工作原理如下： 

采用三级放大：一级放大采用高性能仪表放大器，由于AD623在仪表放大器中性能优良且价格较低，我们采用AD623，将输入正弦信号放大50倍；二级放大我们采用宽频带、低噪声、低畸变、高增益精度的压控VGA芯片AD603，90MHz带宽时增益范围为□11dB至+31dB，实现4倍的放大；三级放大采用AD817，由于放大电路后存在带阻网络，其含 有一定数目的电容，一般预防不易驱动容性负载，然而AD817对外部容性负载进行自动调节的能力，因此我们采用AD817作为最后一级运放驱动容性负载，完成2倍的放大。最终放大倍数超过400。 

(四)附图说明

图1是本发明的总体方案示意图。 

图2是幅度补偿法的示意图。 

图3是前置放大电路图。 

图4为功率放大电路图。 

图5为数字幅频均衡结构图。 

图6为前置放大电路电路原理图。 

图7为AD信号采集电路的电路原理图。 

图8为DA信号输出电路的电路原理图。 

图9为系统工作流程图。 

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述： 

本发明可以分为四大部分，前置放大电路、带阻网络、数字幅频均衡电路、低频功放电路四大部分组成，如图1所示。 

幅度补偿法指在FPGA内部构建一个ROM，用于存放幅度补偿的系数，频率计采集输入信号的频率，并与查表得到相应的系数相乘，实现幅度的均衡，如图2所示。 

采用三级放大：一级放大采用高性能仪表放大器，由于ad623在仪表放大器中性能优良且价格较低，我们采用AD623，将输入正弦信号放大50倍；二级放大我们采用宽频带、低噪声、低畸变、高增益精度的压控VGA芯片ad603，90MHz带宽时增益范围为□11dB至+31dB，实现4倍的放大；三级放大采用AD817，由于放大电路后存在带阻网络，其含有一定数目的电容，一般运放不易驱动容性负载，然而AD817对外部容性负载进行自动调节的能力，因此我们采用AD817作为最后一级运放驱动容性负载，完成2倍的放大。 

如图3所示。 

使用PWM信号直接驱动MOS管，如图4所示。