② LC 調(diào)諧匹配模塊

        當矢量阻抗測量模塊對天線進行測量后，DSP 計算出未知天線的實際阻抗，最后就需要LC 調(diào)諧網(wǎng)絡進行匹配了。通過電路分析理論可知，要使信號源傳送到負載的功率最大，信號源阻抗必須等于負載的共軛阻抗，即：Rs + jXs = RL - jXL 。在這個條件下，從信號源到負載傳輸?shù)哪芰孔畲?。另外，為有效傳輸功率，滿足這個條件可以避免能量從負載反射到信號源，尤其是在諸如視頻傳輸、RF 或微波網(wǎng)絡的高頻應用環(huán)境更是如此。
 

        LC 調(diào)諧匹配模塊設計時，使用T 型匹配網(wǎng)絡進行自動匹配。T 型匹配網(wǎng)絡，主要由一系列的調(diào)配電容、調(diào)配電感和控制繼電器組成

        LC 調(diào)諧匹配模塊的工作原理，DSP56F8323 處理器通過計算得到天線的實際阻抗，計算出天線工作頻率下T 型匹配網(wǎng)絡的調(diào)配電容、調(diào)配電感的匹配數(shù)值，然后通過I/O 端口輸出控制調(diào)配繼電器，一次性完成匹配過程。

③ DSP 處理器模塊

        DSP 處理器使用是Motorola 公司的DSP56F8323 芯片，56F8300 系列被稱為“合成控制器”，其含義是該器件采用的是結合了DSP 與MCU 功能的56800E 內(nèi)核，它以16 位的代碼密度實現(xiàn)了32 位的性能，可以替代傳統(tǒng)MCU 在32 位系統(tǒng)中的應用。DSP56F8323 內(nèi)核在指令集中保留了最常用和最有、用的DSP 和MCU 指令集，簡化了編程難度，允許習慣于MCU 的設計工程師采用C 編譯器進行編程，簡化了其DSP 代碼的編譯。DSP56F8323 內(nèi)部總線結構是一種經(jīng)過改進的哈佛架構，擁有7 條內(nèi)部程序總線和數(shù)據(jù)總線，其中2 條為32位寬；內(nèi)部的數(shù)據(jù)RAM 具有兩個端口，因此可在單個周期中進行兩次存取，這些特性對于處理器的信號處理能力是非常重要。
 

        DSP 處理器模塊主要對矢量阻抗測量模塊的測量數(shù)據(jù)進行處理得到天線的實際阻抗，同時根據(jù)實際阻抗調(diào)配LC 調(diào)諧匹配模塊，使天線和電臺或信號源匹配。

5.系統(tǒng)軟件描述

        系統(tǒng)的軟件主要是由阻抗測量計算和天線匹配兩部分組成。

軟件流程如下：
 

        軟件的核心算法是同步檢波數(shù)字信號處理算法，算法過程說明如下：

        由前面的分析可知，天線阻抗的測試實際上就是反射系數(shù)Γ的測量，最終等效為入射電壓信號和反射電壓信號的矢量電壓的測量。在傳統(tǒng)測試技術中對于矢量電壓比的測量采用模擬同步相位檢波器對矢量電壓、電流進行正交分解測試，如圖所示。
 

        但傳統(tǒng)同步檢波器中的模擬乘法器存在非線性失真和交流干擾，因此對系統(tǒng)測量精度產(chǎn)生較大的影響。

        本系統(tǒng)中使用數(shù)字式同步檢波法算法進行處理，（詳見矢量阻抗測量模塊的硬件構成圖）將雙反射電橋法在激勵信號U1(即入射電壓)和阻抗產(chǎn)生的響應信號U2（即反射電壓）通過同步采樣技術轉(zhuǎn)換成數(shù)值序列，將響應數(shù)值序列U2(n)在由激勵數(shù)值序列U1(n)構成的正交坐標系中分解，得到響應數(shù)值序列的同相分量和正交分量，進而計算出U1 和U2 的幅度比數(shù)值和相位差（即矢量電壓比值,電壓反射系數(shù)Γ），通過公式求出測試阻抗的參數(shù)值。數(shù)字式同步檢波算法,具有獨特的優(yōu)點,不產(chǎn)生原理測量誤差,測量精度高。

數(shù)學原理如下：
 

        A/D 變換將U1、U2 數(shù)值化，采樣速率為信號頻率的N 倍，即每個信號周期采N 個點
 

        數(shù)字式同步檢波法內(nèi)部產(chǎn)生一個與采樣同步的標準離散正交信號，將它分別與測試信號相乘。
 

        當U1(ｎ)和U2(ｎ)為一個周期的數(shù)值序列時(ｎ=0,1,2,…,Ｎ)時,對U1(n)*U2(n)和U1(n)*U2(n+pi/2)在一個周期內(nèi)求和，并由正、余弦信號一個周期內(nèi)整數(shù)倍采樣其和為零則得：
 

        即
 

        因此激勵信號U1 和阻抗產(chǎn)生的響應信號U2，經(jīng)過A/D 采樣量化后，矢量電壓比值為
 

        通過響應數(shù)值序列和由激勵數(shù)值序列求出。

         由以上推導過程可知，數(shù)字式同步檢波法與A/D 的采樣頻率和量化精度有關，不產(chǎn)生原理測量誤差,測量精度高。

6.結論

         采用Motorola 公司的DSP56F8323 處理為核心的嵌入式智能矢量天線調(diào)諧系統(tǒng)，充分利用Motorola DSP56F8323 處理的運算速度快，功能強大，兼有數(shù)據(jù)信號處理和通用微處理器的功能，天線系統(tǒng)的測量和調(diào)配實現(xiàn)了嵌入式、智能化、并將其小型化為一個獨立的測試系統(tǒng)，并可以進一步發(fā)展付諸應用到軟無線電短波電臺的嵌入式模塊化結構中，將對提高各種車載、機載、艦載短波寬帶天線的適應能力，對電臺的使用、維護及提高電臺的工作效率具有重要意義。