CN109979178A - 一种遥测射频功率和频率控制器及其运行方法 - Google Patents

一种遥测射频功率和频率控制器及其运行方法 Download PDF

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杜晓蒙
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Abstract

本发明公开了一种遥测射频功率和频率控制器，包括FPGA芯片、控制开关、接口芯片、电源芯片、晶振和底座；其中接口芯片、FPGA芯片和晶振均连接电源芯片；接口芯片连接FPGA芯片，接口芯片与FPGA芯片双向通信；FPGA芯片连接晶振；FPGA芯片还连接拨码开关、功率切换开关、确认设置开关以及LED指示灯；本发明可用于需要改变发射功率大小和发射频率的遥测产品；能大大简化控制的步骤，在对发射功率和频点进行控制时，只需将控制器的拨码开关调整到自己所需要的值，无需记住相关的控制指令，防止指令发送错误或者串口软件设置错误而导致发射功率和频点控制不成功；控制器体积小方便携带，在对遥测产品进行发射功率和频点的控制时只需要携带控制器和相关电缆即可。

Description

一种遥测射频功率和频率控制器及其运行方法
技术领域
本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种遥测射频功率和频率控制器及其运行方法。
背景技术
在遥测产品中，很多时候需要测试调试人员对遥测微波模块的射频发射功率和发射频点按照需求进行控制。通常使用台式计算机或便携式计算机，通过相应的串口调试软件，给遥测模块发送相关的控制指令来进行相关发射功率和频点的控制。这种方式存在以下缺点：同时每次对发射功率和频点的控制还需要测试调试人员在计算机串口调试软件中录入相关的发送指令，比较繁琐。当需要控制的频点较多时，由于不同频点的控制指令也不相同，较容易出错。并且在一些特殊应用场所如涉密的场所是不允许使用计算机的，导致无法对遥测微波模块的射频发射功率和发射频点进行控制。
发明内容
为了解决了现有技术中存在的问题，本发明提供了一种便携的遥测射频功率和频点控制器及其运行方法，由控制板，结构，指示灯和相应的控制开关组成，体积较小，操作简单；不需要使用台式计算机或便携式计算机即可对遥测组合的射频发射功率和发射频点进行控制。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种遥测射频功率和频率控制器，包括FPGA芯片、控制开关、接口芯片、晶振和底座；其中接口芯片和晶振连接FPGA芯片，接口芯片与FPGA芯片双向通信；晶振用于向FPGA芯片提供时钟信号；FPGA芯片还连接拨码开关、功率切换开关、确认设置开关以及LED指示灯，LED指示灯用于显示控制器所处状态，拨码开关用于调节频率，并将调节的频率传输至FPGA芯片，确认设置开关用于打开和关闭参数设置模式，并将设置信号传输至FPGA芯片，FPGA芯片用于对确认设置开关、晶振、接口芯片以及功率切换开关传输来的信息进行判断，进而控制LED指示灯显示控制器的状态。
接口芯片采用串口422芯片，还包括一15针的接插件，通过所述接插件以及相适应的电缆与遥测设备连接。
8421拨码开关设置有三个，每个8421拨码开关有四个管脚提供高低电平用于判断8421拨码开关的数值。
还包括用于转换电压的电源芯片；接口芯片、FPGA芯片、控制开关和晶振均连接电源芯片，电源芯片输出3.3V和1.2V电压。
LED指示灯包括工作指示灯、设置指示灯、完成指示灯以及备用指示灯。
晶振提供的时钟信号为50M，50M时钟信号从晶振的管脚3引出后经过一33Ω的电阻接入FPGA的P56管脚。
8421拨码开关、四个LED指示灯、功率切换开关和确认设置开关通过沃尔特连接器与FPGA所在的控制板相连。
一种遥测射频功率和频率控制器的运行方法，控制器包括时钟模块、LED指示灯控制模块、小功率控制模块、频点控制模块以及串口模块；
打开电源，电源指示灯常亮，当确认设置按钮按下后，若设置LED指示灯不亮，则认为设置按钮没有按下，若设置LED指示灯亮，则同时通过切换开关改变功率大小模式，通过拨码开关调节控制频率；由大小功率控制模块和频点控制模块对控制信号进行判断，如果相应的控制信号为高电平，则大小功率控制模块对功率切换开关的信号进行处理，频点控制模块对8421拨码开关的信号进行信号处理，将功率切换开关和8421拨码开关送入FPGA的高/低电平信号进行逻辑判断，输出控制指令，将控制指令传输到串口模块准备发送；控制指令经由串口模块发送至遥测设备，遥测设备向串口模块返回值，由于返回值为一组固定的数值，因此对返回值进行判断是否正确，如果正确，则完成LED指示灯亮，否则完成LED指示灯不亮。
完成LED指示灯不亮时，检测串口模块与遥测组合之间的传输链路是否正常，如果所述传输链路正常，则重新设定频率。
LED指示灯控制模块对设置LED指示灯和完成LED指示灯进行控制，LED指示灯控制信号由大小功率控制模块调节功率，频点控制模块和通过串口422模块传送至LED指示灯，通过时钟模块计时设置LED指示灯至少持续亮0.3秒。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明的结构设计以简便，体积小从而便于携带，控制板有FPGA芯片，接口芯片，电源芯片，电阻电容和晶振；拨码开关，指示灯，功率切换开关和确认设置开关安装在结构的上表面，便于使用者进行频点和功率的设置，以及方便观察设备的工作状态；使用拨码开关进行发射频点的控制，使用功率切换开关进行发射功率大小的切换，使用确认设置开关进行设置确认控制，使用指示灯能够明确地显示控制器的工作状态，控制器通过一根电缆与遥测组合的采编模块进行连接，控制器给遥测组合的采编模块发送的控制指令在电缆中传输，同时控制器的供电既可以通过电缆由遥测组合提供也可以由外部电源提供；
本发明可用于需要改变发射功率大小和发射频率的遥测产品；
使用遥测射频功率和频率控制器可以大大简化控制的步骤，在对发射功率和频点进行控制时，只需要将控制器的拨码开关调整到自己所需要的值，按下设置确认按钮即可，而不需要记住相关的控制指令，防止指令发送错误或者串口软件设置错误而导致发射功率和频点控制不成功；控制器体积小方便携带，在对遥测产品进行发射功率和频点的控制时只需要携带控制器和相关电缆即可，而不需要携带笔记本电脑和安装相关的串口软件。
遥测射频功率和频率控制器的成本也较低。
进一步的，50M时钟信号从晶振的管脚3引出后经过一33Ω的电阻接入FPGA的P56管脚，所述电阻用于防止浪涌。
附图说明
图1是本发明的安装示意图；
图2是本发明的整体框图；
图3是本发明的结构上表面示意图图；
图4是本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的结构设计以简便体积小从而便于携带，本发明所述遥测射频功率和频率控制器的控制板包括FPGA芯片、控制开关、接口芯片、电源芯片、晶振和底座；其中接口芯片、FPGA芯片、控制开关和晶振均连接有电源芯片，电源芯片用于转换电压；接口芯片和晶振连接FPGA芯片，接口芯片与FPGA芯片双向通信；晶振用于向FPGA芯片提供时钟信号；FPGA芯片还连接拨码开关、功率切换开关、确认设置开关以及LED指示灯，拨码开关用于调节频率，确认设置开关用于打开和关闭参数设置模式，LED指示灯用于显示控制器所处状态。
拨码开关，指示灯，功率切换开关和确认设置开关安装在结构的上表面，便于使用者进行频点和功率的设置，以及方便观察设备的工作状态。
使用拨码开关进行发射频点的控制，使用功率切换开关进行发射功率大小的切换，使用确认设置开关进行设置确认控制，使用LED指示灯来显示控制器的工作状态。
控制器通过一根电缆与遥测组合的采编模块进行连接，控制器给遥测组合的采编模块发送的控制指令在电缆中传输，同时控制器的供电既可以通过电缆由遥测组合提供也可以由外部电源提供。由图1所示，控制器的J30J-9ZKWP通过一根线缆与遥测组合的J30J-21ZKSP相连接。
控制器包括时钟模块、指示灯控制模块、大小功率控制模块、频点控制模块以及控制指令模块。时钟模块将晶振给到FPGA的时钟通过使用锁相环进行输出；指示灯控制模块来控制四个指示灯的亮灭。
工作指示灯在控制器通电后就长亮，设置指示灯是在按下确认设置开关时亮，完成指示灯是在成功发送控制指令给遥测采编模块，且收到遥测采编模块的返回值并判断无误后亮，备用指示灯设置是在当时钟在锁相环锁定后长亮；大小功率控制模块为当确认设置开关按下时，对功率控制开关的引脚电平进行判断，高电平为大功率状态，低电平为小功率状态，然后将控制指令送到控制指令模块中；频点控制模块用于在确认设置开关按下后，对拨码开关传输至FPGA的信号进行判断，对信号处理完成后将控制指令送入控制指令模块；控制指令模块将控制指令按照通信协议组成数据包通过电缆传输到遥测采编模块，遥测采编模块收到控制指令后发送返回值给遥测射频功率和频率控制器，遥测射频功率和频率控制器会对接收到的返回值进行判断；对控制指令进行累加，取控制指令累加和的低八位为所述控制指令数据包中的校验值，自动添加到控制指令数据包的最后一个字节，而无需手动计算校验值，再发送控制指令，还能避免因为手动计算错误导致控制指令发送错误。
(1)硬件部分主要有FPGA芯片、控制开关、串口422芯片或者串口232芯片、电源芯片、晶振和JTAG底座；FPGA芯片提供逻辑运算以及对其他芯片进行控制；控制开关将控制信号通过高低电平送入FPGA芯片，通过逻辑运算后将控制指令发送给遥测数字板模块；串口422芯片将FPGA发送过来的控制指令按照通信协议通过电缆发送给遥测数字板模块，同时将遥测数字板反馈过来的返回值送入FPGA芯片；电源芯片进行电压的转换，给其他芯片进行供电，提供3.3V和1.2V电压；晶振给FPGA提供50M的时钟信号；JTAG底座能够连接仿真器。由图2所示，为控制器的整体框图。
(2)遥测射频发射功率和频点控制器的封装结构上有一个15针的接插件，15针的接插件，通过所述接插件以及相适应的电缆与遥测设备连接；15针的接插件的1-6管脚与SN74AVC4T245PWR相连接；7管脚为地，9和10管脚均为+5.0V，为遥测射频功率和频率控制器提供供电；12-15管脚与RS422芯片相连接，实现遥测射频功率和频率控制器与遥测组合的通信；8和11管脚悬空通过一根电缆与遥测设备连接，控制器的供电由遥测设备通过此电缆提供；控制指令也由此电缆进行传送，电缆的实际长度可由需要确定；同时8421拨码开关，四个LED指示灯，功率切换开关和确认设置开关都安装在控制器结构的上表面，通过沃尔特连接器与控制板相连。
当功率切换开关切换到大功率时，FPGA管脚P12为高电平，切换到小功率时P12为低电平；控制器有三个8421拨码开关，每个8421拨码开关有四个管脚提供高低电平从而判断8421拨码开关的数值；四个LED指示灯由FPGA提供高低电平控制亮灭，从而显示控制板的工作状态；由图3所示，我们可以直观的看到控制器上表面示意图。
(3)如图4所示，控制器包括五个模块：时钟模块，LED指示灯控制模块，大小功率控制模块，频点控制模块，串口422模块。
打开电源，指示灯常亮，当确认设置按钮按下后，首先对进入FPGA芯片的控制信号进行消抖处理，取上升沿，大小功率控制模块和频点控制模块对控制信号进行判断，如果为高电平，则两模块分别开始对功率切换开关和8421拨码开关的信号进行信号处理，将功率切换开关和8421拨码开关传输至FPGA的高低电平信号，进行逻辑判断，输出控制指令，然后将控制指令传输到串口422模块准备发送；控制指令经由串口422模块发送至遥测设备，遥测设备向串口422模块返回值，由于返回值为一组固定的数值，因此对返回值进行判断是否正确，如果返回值正确，则完成LED指示灯亮；LED指示灯控制模块对设置LED指示灯和完成LED指示灯进行控制，控制信号由大小功率控制模块，频点控制模块和串口422模块提供，通过时钟模块计时控制设置LED指示灯持续亮0.3秒以上，确保指示灯亮的时间足以使操作者观察到。

Claims (10)

1.一种遥测射频功率和频率控制器，其特征在于，包括FPGA芯片、控制开关、接口芯片、晶振和底座；其中接口芯片和晶振连接FPGA芯片，接口芯片与FPGA芯片双向通信；晶振用于向FPGA芯片提供时钟信号；FPGA芯片还连接拨码开关、功率切换开关、确认设置开关以及LED指示灯，LED指示灯用于显示控制器所处状态，拨码开关用于调节频率，并将调节的频率传输至FPGA芯片，确认设置开关用于打开和关闭参数设置模式，并将设置信号传输至FPGA芯片，FPGA芯片用于对确认设置开关、晶振、接口芯片以及功率切换开关传输来的信进行判断，进而控制LED指示灯显示控制器的状态。
2.根据权利要求1所述的遥测射频功率和频率控制器，其特征在于，接口芯片采用串口422芯片，还包括一15针的接插件，通过所述接插件以及相适应的电缆与遥测设备连接。
3.根据权利要求1所述的遥测射频功率和频率控制器，其特征在于，8421拨码开关设置有三个，每个8421拨码开关有四个管脚提供高低电平用于判断8421拨码开关的数值。
4.根据权利要求1所述的遥测射频功率和频率控制器，其特征在于，还包括用于转换电压的电源芯片；接口芯片、FPGA芯片、控制开关和晶振均连接电源芯片，电源芯片输出3.3V和1.2V电压。
5.根据权利要求1所述的遥测射频功率和频率控制器，其特征在于，LED指示灯包括工作指示灯、设置指示灯、完成指示灯以及备用指示灯。
6.根据权利要求1所述的遥测射频功率和频率控制器，其特征在于，晶振提供的时钟信号为50M，50M时钟信号从晶振的管脚3引出后经过一33Ω的电阻接入FPGA的P56管脚。
7.根据权利要求1所述的遥测射频功率和频率控制器，其特征在于，8421拨码开关、四个LED指示灯、功率切换开关和确认设置开关通过沃尔特连接器与FPGA所在的控制板相连。
8.一种如权利要求1所述遥测射频功率和频率控制器的运行方法，其特征在于，控制器包括时钟模块、LED指示灯控制模块、小功率控制模块、频点控制模块以及串口模块；
打开电源，电源指示灯常亮，当确认设置按钮按下后，若设置LED指示灯不亮，则认为设置按钮没有按下，若设置LED指示灯亮，则同时通过切换开关改变功率大小模式，通过拨码开关调节控制频率；由大小功率控制模块和频点控制模块对控制信号进行判断，如果相应的控制信号为高电平，则大小功率控制模块对功率切换开关的信号进行处理，频点控制模块对8421拨码开关的信号进行信号处理，将功率切换开关和8421拨码开关送入FPGA的高/低电平信号进行逻辑判断，输出控制指令，将控制指令传输到串口模块准备发送；控制指令经由串口模块发送至遥测设备，遥测设备向串口模块返回值，由于返回值为一组固定的数值，因此对返回值进行判断是否正确，如果正确，则完成LED指示灯亮，否则完成LED指示灯不亮。
9.根据权利要求8所述遥测射频功率和频率控制器的运行方法，其特征在于，完成LED指示灯不亮时，检测串口模块与遥测组合之间的传输链路是否正常，如果所述传输链路正常，则重新设定频率。
10.根据权利要求8所述遥测射频功率和频率控制器的运行方法，其特征在于，LED指示灯控制模块对设置LED指示灯和完成LED指示灯进行控制，LED指示灯控制信号由大小功率控制模块调节功率，频点控制模块和通过串口422模块传送至LED指示灯，通过时钟模块计时设置LED指示灯至少持续亮0.3秒。
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