專利名稱：一種射頻放大電路失配保護(hù)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻放大電路，特別是一種射頻放大電路失配保護(hù)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有射頻功放解決方案一般都會(huì)考慮過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)激勵(lì)保護(hù)、熱保護(hù)和 失配保護(hù)等。大功率無(wú)線通信發(fā)送設(shè)備中，為了對(duì)射頻功率放大器實(shí)施有效的輸出駐波比 檢測(cè)和保護(hù)，系統(tǒng)通常要求當(dāng)功率放大器輸出駐波小于等于3時(shí)，功率放大器正常工作； 當(dāng)輸出駐波稍大時(shí)(約3— 5之間)時(shí)輸出功率應(yīng)相應(yīng)降低；當(dāng)輸出駐波大于5 (或6)時(shí)立 即關(guān)閉功放以對(duì)功放實(shí)施保護(hù)。目前失配保護(hù)電路較好的解決方案是利用對(duì)數(shù)檢波器實(shí)現(xiàn) 失配檢測(cè)電路，執(zhí)行保護(hù)的裝置(實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)原理框圖如圖1所示)主要有如下幾類
(1)開(kāi)關(guān)器件類用在射頻功率放大器的開(kāi)關(guān)主要包括直流開(kāi)關(guān)、射頻開(kāi)關(guān)，其作用是 通過(guò)切斷直流電流或射頻激勵(lì)達(dá)到保護(hù)的目的；
(2)參量限制器件類用在射頻功率放大器的參量限制，主要有限幅器件和限流器件。 該類器件是通過(guò)限制激勵(lì)的幅度或者電流強(qiáng)度來(lái)達(dá)到保護(hù)的目；
(3)參量調(diào)整器件類用在射頻功率放大器的參量調(diào)整類器件，有電調(diào)衰減器、數(shù)字衰 減器、可變?cè)鲆娣糯笃?。使用該類器件能夠?qū)⑦^(guò)激勵(lì)部分調(diào)整回安全狀態(tài)；
(4)組合類器件將保護(hù)執(zhí)行部分跟功率放大器的其他電路集成在一起，形成一個(gè)多功 能組合器件。現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題
現(xiàn)有技術(shù)的射頻功率放大器的失配保護(hù)裝置需持續(xù)檢測(cè)功率，如功放一旦保護(hù)則無(wú)射 頻功率可檢測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恢復(fù)功能；或者出現(xiàn)嚴(yán)重失配時(shí)無(wú)法完全關(guān)斷功放功率，只是 相應(yīng)調(diào)低射頻輸出功率，特別是對(duì)于甲類高功率放大器，仍然會(huì)持續(xù)工作于高功耗狀態(tài)，不 利于節(jié)能、電源壽命甚至不利于整個(gè)通信系統(tǒng)。射頻功率放大器(RF high-power amplifier)，包括短波寬帶功率放大器、超短波 功率放大器、UHF功率放大器、調(diào)頻廣播、航空/中繼、電視信號(hào)放大器和其他射頻通信系統(tǒng) 的功率放大器，因大功率而極易損壞，特別是負(fù)載開(kāi)路、短路或失配使功放輸出端呈現(xiàn)比較 高的駐波分布，使射頻能量不能有效地傳輸出去，大部分能量轉(zhuǎn)換成熱，造成熱積累，一方 面降低了功放效率，另一方面，將造成功放熱燒毀。工程維護(hù)中，有關(guān)射頻功率放大器的常見(jiàn)故障情況如下
A、功放管燒毀或功率通路燒毀。該類故障是由于開(kāi)短路無(wú)保護(hù)、保護(hù)門限過(guò)高、功率控 制故障或電路功率余量設(shè)計(jì)不足。B、功放保護(hù)無(wú)功率輸出，重新開(kāi)電故障解除。該故障屬于外部事件(臺(tái)風(fēng)、打雷、振 動(dòng)、干擾等)造成短暫失配使功放保護(hù)，電路有開(kāi)短路保護(hù)功能但無(wú)自啟動(dòng)功能。C、功放保護(hù)無(wú)功率輸出，更換天線或連接同軸電纜等天饋系統(tǒng)部件，故障解除。檢 查測(cè)量原天饋系統(tǒng)，只是駐波比稍大，仍可使用，該故障原因?qū)儆谏漕l功放保護(hù)門限過(guò)低， 過(guò)度靈敏。
上述3種故障情況需要大量工程技術(shù)和維修人員的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和后續(xù)設(shè)備維修工 作，造成上述故障的主要原因是失配保護(hù)電路設(shè)計(jì)不滿足實(shí)際使用要求。 功率放大 器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)是功放保護(hù)設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，能否正確、有效、及時(shí)檢測(cè)出狀態(tài)變 化，是能否有效進(jìn)行保護(hù)的關(guān)鍵?，F(xiàn)有技術(shù)的射頻功率放大器的失陪保護(hù)裝置的失配保護(hù) 考慮得過(guò)于簡(jiǎn)單或理想化(如打雷或陣風(fēng)造成的暫時(shí)失配、惡劣天氣使天線或電纜內(nèi)部水 氣冷凝造成暫時(shí)失配因素常常會(huì)忽略)，容易造成上述三種故障的出現(xiàn)，或者真正出現(xiàn)失配 時(shí)只調(diào)低功率，不利于節(jié)能、電源壽命甚至不利于整個(gè)通信系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)發(fā)明目的在于提供一種射頻放大電路失配保護(hù)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有 技術(shù)的射頻放大電路失配保護(hù)系統(tǒng)不能正確及時(shí)檢測(cè)狀態(tài)變化，從而無(wú)法對(duì)射頻放大電路 起到有效保護(hù)的技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案如下
一種射頻放大電路失配保護(hù)裝置，所述保護(hù)裝置與射頻放大電路連接，所述射頻放大 電路包括與輸入端連接的放大模塊，放大模塊與輸出端的天饋系統(tǒng)連接，所述保護(hù)裝置包 括用于檢測(cè)輸出端輸出參數(shù)的運(yùn)算放大門限比較模塊、用于控制射頻放大電路的放大模塊 的輸出控制模塊，運(yùn)算放大門限比較模塊與輸出控制模塊連接，輸出控制模塊包括功率控 制子模塊和供電控制子模塊，當(dāng)輸出參數(shù)達(dá)到或超過(guò)第一門限值，功率控制子模塊降低放 大模塊的輸出功率，當(dāng)輸出參數(shù)超過(guò)第二門限值，供電控制子模塊關(guān)閉放大模塊的供電。作為一種優(yōu)選方案，當(dāng)輸出參數(shù)超過(guò)第一門限值時(shí)，功率控制子模塊降低放大模 塊的輸出功率的幅度與輸出參數(shù)的增加幅度成一定比例關(guān)系。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述輸出參數(shù)為放大模塊的輸出駐波比。作為再進(jìn)一步的優(yōu)選方案，第一門限值為3，第二門限值為6。作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一定比例關(guān)系為 當(dāng)輸出駐波比為3時(shí)，降低放大模塊的輸出功率4dB ； 當(dāng)輸出駐波比為4時(shí)，降低放大模塊的輸出功率6dB ； 當(dāng)輸出駐波比為5時(shí)，降低放大模塊的輸出功率SdB ； 當(dāng)輸出駐波比為6時(shí)，降低放大模塊的輸出功率IOdB ； 當(dāng)輸出駐波比大于6時(shí)，關(guān)閉放大模塊的供電。作為一種優(yōu)選方案，所述放大模塊包括依次連接的激勵(lì)放大子模塊和功率放大子 模塊，功率控制子模塊與功率放大子模塊連接，控制功率放大子模塊的功率輸出，供電控制 子模塊與激勵(lì)放大子模塊和功率放大子模塊的供電部分連接，控制供電部分的開(kāi)啟和關(guān) 閉。作為一種優(yōu)選方案，所述保護(hù)裝置還包括與輸出控制模塊連接的時(shí)延控制模塊， 所述時(shí)延控制模塊在輸出控制模塊關(guān)閉放大模塊的供電后經(jīng)過(guò)第一時(shí)延控制輸出控制模 塊開(kāi)啟放大模塊的供電。作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述第一時(shí)延為3-5分鐘。本發(fā)明的第二個(gè)發(fā)明目的，在于提供一種射頻放大電路失配保護(hù)方法，以應(yīng)用本 發(fā)明第一個(gè)發(fā)明目的所提供的一種射頻放大電路失配保護(hù)裝置。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)發(fā)明目的，采用的方案如下
一種射頻放大電路失配保護(hù)方法，采用本發(fā)明第一個(gè)發(fā)明目的所提供的失配保護(hù)裝 置，所述方法包括
運(yùn)算放大門限比較模塊檢測(cè)輸出參數(shù)，如果輸出參數(shù)達(dá)到或超過(guò)第一門限值，則功率 控制子模塊降低放大模塊的輸出功率，功率控制子模塊降低放大模塊的輸出功率的幅度與 輸出參數(shù)的增加幅度成一定比例關(guān)系，如果輸出參數(shù)超過(guò)第二門限值，則供電控制子模塊 關(guān)閉放大模塊的供電。作為一種優(yōu)選方案，所述方法還包括
當(dāng)供電控制子模塊關(guān)閉放大模塊的供電后，時(shí)延控制模塊經(jīng)過(guò)第一時(shí)延后，控制供電 控制子模塊啟動(dòng)放大模塊的供電，運(yùn)算放大門限比較模塊檢測(cè)輸出參數(shù)，如果輸出參數(shù)超 過(guò)第二門限值，則供電控制子模塊關(guān)閉放大模塊的供電。本發(fā)明提供的射頻放大電路失配保護(hù)裝置徹底解決射頻功率放大器失配保護(hù)的 技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到降低功率放大器故障和減少工程技術(shù)人員及維修人員工作量的目的。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)解決方案的結(jié)構(gòu)原理框圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理框圖3是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。射頻功率放大器的失配保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)主要為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題中 的三個(gè)射頻功率放大器的工程問(wèn)題
失配保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)要滿足以下4點(diǎn)
A、天饋系統(tǒng)天線開(kāi)短路或其它嚴(yán)重失配時(shí)，功率放大器要關(guān)閉，停止工作。B、臺(tái)風(fēng)、打雷、振動(dòng)、干擾等造成的暫時(shí)性嚴(yán)重失配，功率放大器要關(guān)閉功放或激 勵(lì)供電；功率放大器失配情況恢復(fù)正常后要打開(kāi)，恢復(fù)工作。C、功率放大器輕度失配時(shí)，功率放大器正常工作
D、功率放大器中度失配(駐波比3 — 6)時(shí)，功率放大器自動(dòng)降低功率4一 10dB。其中，C和D是一對(duì)矛盾，通過(guò)參數(shù)調(diào)節(jié)解決。A和B是一對(duì)矛盾，如設(shè)計(jì)一個(gè)嚴(yán)重 失配保護(hù)電路，A問(wèn)題解決，B問(wèn)題無(wú)法解決；如設(shè)計(jì)一個(gè)嚴(yán)重失配保護(hù)電路和自恢復(fù)啟動(dòng) 電路，B問(wèn)題可以解決，但在A情況時(shí)會(huì)變得更差，功率放大器會(huì)工作一下開(kāi)一下關(guān)的振蕩 狀態(tài)，會(huì)嚴(yán)重?fù)p害整機(jī)設(shè)備壽命。本實(shí)施例除了設(shè)計(jì)了上述電路，還額外引入了消除振蕩狀 態(tài)的時(shí)間概念和自服務(wù)概念當(dāng)臺(tái)風(fēng)、打雷、振動(dòng)、干擾等造成的暫時(shí)性嚴(yán)重失配，功率放大 器要關(guān)閉功放或激勵(lì)供電，3分鐘或5分鐘(時(shí)間長(zhǎng)度可設(shè)置)后模擬人工打開(kāi)功率放大器 功放或激勵(lì)的供電，恢復(fù)功率放大器正常工作；當(dāng)檢測(cè)到仍然失配，在50mS內(nèi)迅速再切斷 功率放大器功放或激勵(lì)的供電。本發(fā)明實(shí)施例對(duì)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)如下首先設(shè)計(jì)正反向檢測(cè)電路、運(yùn)算放大門限 電路，根據(jù)射頻功率放大器的線性和動(dòng)態(tài)范圍控制等要求，可選擇傳統(tǒng)的檢波電路或真有
5效值對(duì)數(shù)檢波器電路(傳統(tǒng)的檢波電路是利用二極管半波整流特性實(shí)現(xiàn)的，其輸出檢波電 壓正比于輸入電壓，與輸入功率成指數(shù)關(guān)系。帶有溫度補(bǔ)償?shù)亩O管檢波器在較大的檢波 輸入功率條件下可以具備很好的性能，而當(dāng)檢波輸入功率降低時(shí)，其性能會(huì)急劇惡化；相比 較而言，真有效值對(duì)數(shù)檢波器的動(dòng)態(tài)范圍更寬，最高的可以達(dá)到IOOdB,輸出檢波電壓與輸 入信號(hào)電平成正比，具有對(duì)數(shù)響應(yīng)特性)，再按表1設(shè)置功放輕、中度失配和嚴(yán)重失配時(shí)功率 放大器的功率控制參數(shù)，其中包括功率調(diào)節(jié)控制和嚴(yán)重失配保護(hù)電路。當(dāng)功放輸出輕、中度 失配時(shí)調(diào)整功率控制，當(dāng)功放輸出嚴(yán)重失配時(shí)切斷功率放大器功放或激勵(lì)的供電。
權(quán)利要求
1.一種射頻放大電路失配保護(hù)裝置，所述保護(hù)裝置與射頻放大電路連接，所述射頻放 大電路包括與輸入端連接的放大模塊，放大模塊與輸出端的天饋系統(tǒng)連接，其特征在于，所 述保護(hù)裝置包括用于檢測(cè)輸出端輸出參數(shù)的運(yùn)算放大門限比較模塊、用于控制射頻放大電 路的放大模塊的輸出控制模塊，運(yùn)算放大門限比較模塊與輸出控制模塊連接，輸出控制模 塊包括功率控制子模塊和供電控制子模塊，當(dāng)輸出參數(shù)達(dá)到或超過(guò)第一門限值，功率控制 子模塊降低放大模塊的輸出功率，當(dāng)輸出參數(shù)超過(guò)第二門限值，供電控制子模塊關(guān)閉放大 模塊的供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，當(dāng)輸出參數(shù)超過(guò)第一門限值時(shí)，功率 控制子模塊降低放大模塊的輸出功率的幅度與輸出參數(shù)的增加幅度成一定比例關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述輸出參數(shù)為放大模塊的輸出 駐波比。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)裝置，其特征在于，第一門限值為3，第二門限值為6。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述一定比例關(guān)系為當(dāng)輸出駐波比為3時(shí)，降低放大模塊的輸出功率4dB ；當(dāng)輸出駐波比為4時(shí)，降低放大模塊的輸出功率6dB ；當(dāng)輸出駐波比為5時(shí)，降低放大模塊的輸出功率SdB ；當(dāng)輸出駐波比為6時(shí)，降低放大模塊的輸出功率IOdB ；當(dāng)輸出駐波比大于6時(shí)，關(guān)閉放大模塊的供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述放大模塊包括依次連接的激勵(lì) 放大子模塊和功率放大子模塊，功率控制子模塊與功率放大子模塊連接，控制功率放大子 模塊的功率輸出，供電控制子模塊與激勵(lì)放大子模塊和功率放大子模塊的供電部分連接， 控制供電部分的開(kāi)啟和關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述保護(hù)裝置還包括與輸出控制模 塊連接的時(shí)延控制模塊，所述時(shí)延控制模塊在輸出控制模塊關(guān)閉放大模塊的供電后經(jīng)過(guò)第 一時(shí)延控制輸出控制模塊開(kāi)啟放大模塊的供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的保護(hù)裝置，其特征在于，所述第一時(shí)延為3-5分鐘。
9.一種射頻放大電路失配保護(hù)方法，采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的失配保護(hù)裝置， 其特征在于，所述方法包括運(yùn)算放大門限比較模塊檢測(cè)輸出參數(shù)，如果輸出參數(shù)達(dá)到或超過(guò)第一門限值，則功率 控制子模塊降低放大模塊的輸出功率，功率控制子模塊降低放大模塊的輸出功率的幅度與 輸出參數(shù)的增加幅度成一定比例關(guān)系，如果輸出參數(shù)超過(guò)第二門限值，則供電控制子模塊 關(guān)閉放大模塊的供電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的保護(hù)方法，其特征在于，所述方法還包括當(dāng)供電控制子模塊關(guān)閉放大模塊的供電后，時(shí)延控制模塊經(jīng)過(guò)第一時(shí)延后，控制供電 控制子模塊啟動(dòng)放大模塊的供電，運(yùn)算放大門限比較模塊檢測(cè)輸出參數(shù)，如果輸出參數(shù)超 過(guò)第二門限值，則供電控制子模塊再次關(guān)閉放大模塊的供電。
全文摘要
本發(fā)明涉及射頻放大電路，特別是一種射頻放大電路失配保護(hù)裝置及方法，所述保護(hù)裝置與射頻放大電路連接，包括用于檢測(cè)輸出端輸出參數(shù)的運(yùn)算放大門限比較模塊、用于控制射頻放大電路的放大模塊的輸出控制模塊，運(yùn)算放大門限比較模塊與輸出控制模塊連接，輸出控制模塊包括功率控制子模塊和供電控制子模塊，當(dāng)輸出參數(shù)達(dá)到或超過(guò)第一門限值，功率控制子模塊降低放大模塊的輸出功率，當(dāng)輸出參數(shù)超過(guò)第二門限值，供電控制子模塊關(guān)閉放大模塊的供電。本發(fā)明提供的射頻放大電路失配保護(hù)裝置徹底解決射頻功率放大器失配保護(hù)的技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到降低功率放大器故障和減少工程技術(shù)人員及維修人員工作量的目的。
文檔編號(hào)H03F1/52GK102098007SQ20101059791
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者王東林 申請(qǐng)人:廣州杰賽科技股份有限公司