用于控制脉冲功率放大器中的偏压的系统技术方案

用于自动控制脉冲功率放大器中的偏压的系统和方法包括用于测量放大器中的电流、将测量值与期望值相比较、修改偏压并且控制施加给功率放大器的偏压的部件。测量电路将测量的电流转换成电压，并且比较器将测量的电压与参考电压比较来持续指示放大器电流是否小于期望静态值。电路控制脉冲期间栅偏压(Vg)的水平，例如用脉宽调制器。在启用偏压之后但在信号脉冲之前登记放大器电流的测量。驱动控制逻辑实现控制算法以用于在脉冲中间且及时调整栅值以用于下一个脉冲。

A System for Controlling Bias in Pulse Power Amplifiers

Systems and methods for automatic control of bias in pulse power amplifiers include components for measuring current in amplifiers, comparing measured values with expected values, modifying bias and controlling bias applied to power amplifiers. The measuring circuit converts the measured current into voltage, and the comparator compares the measured voltage with the reference voltage to continuously indicate whether the amplifier current is less than the expected static value. The circuit controls the level of gate bias (Vg) during the pulse, such as using a pulse width modulator. Register amplifier current measurements after bias is enabled but before signal pulses. The driving control logic implements the control algorithm to be used in the middle of the pulse and to adjust the gate value in time for the next pulse.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制脉冲功率放大器中的偏压的系统相关申请的交叉引用该申请要求2015年9月11日提交且题为“AUTOMATICBIASCONTROLLERFORAPULSEDPOWERAMPLIFIER”的美国临时专利申请号62/217,548的权益和优先权，其通过引用作为整体合并于此。
本申请大体涉及用于脉冲功率放大器的偏压控制电路，并且更特定地涉及在例如雷达、声纳和电子计数器测量应用等远程感测系统中使用的脉冲功率放大器的偏压点校正。
技术介绍
例如雷达、声纳、激光雷达和/或其他测距感测系统等远程感测系统通常用于通过产生移动结构周围的环境的数据和/或影像(例如代表对水体上的船只的导航来说关键的表面上和/或表面下特征)来帮助导航。在操作中，感测系统可以通过测量作为一系列脉冲传送的射频(RF)能量的短脉冲串与反射回声返回之间的时间来计算到目标的距离。所传送的RF脉冲典型地使用脉冲放大器来生成。一般，放大器的操作偏压点设置成这样的值，其在效率与失真之间提供折中。各种操作模式以及它们的对应偏压点在例如A、B、C&D类放大器的文献中描述。放大器操作所处的类别很大程度上由放大器中的DC静态电流(非施加的信号)来确定。在连续操作放大器中，信号电流和偏压电流可以通过在频率上使它们分开来控制。在脉冲放大器中，由于效率原因，在脉冲之间施加静态偏压是不可取的，因为它浪费能量并且对设备加热。因此，偏压和操作信号都是脉冲并且设备电流都波动。不断需要有用于设置和校正脉冲功率放大器的偏压点的改进系统和方法。
技术实现思路
用于控制脉冲功率放大器中的偏压的系统和方法在各种实施例中包括用于测量放大器中的电流的系统、将测量值与期望值相比较的比较电路、使用算法来确定如何修改偏压的电路和控制偏压的电路。电流测量电路可以使用电流互感器来将测量的的电流转换成电压。比较器可以将测量的电压与参考电压比较并且测量电路输出逻辑信号(ID_低(ID_LOW))，其持续指示放大器电流是否小于期望静态值。可以提供用于在脉冲期间控制栅偏压水平(Vg)的电路，例如脉宽调制器(PA_PWM)。可以提供用于在脉冲期间对放大器启用栅脉冲(BIAS_ON)并且对其定时的电路和用于在测量时登记信号ID_LOW是低还是高的电路。放大器电流的测量可以在启用偏压之后但在信号脉冲之前登记。PA驱动控制逻辑实现用于调整PA_PWM的值的控制算法。在该脉冲期间可能未对PA_PWM做出改变但在脉冲中间且将要用于下一个脉冲的时候做出改变。一种用于控制脉冲功率放大器中的偏压的系统，所述系统包括：功率放大器，其特征在于关联的静态电流值；测量电路，所述测量电路被配置成测量供应给所述功率放大器的电流；比较电路，所述比较电路被配置成将测量的电流与所述静态电流值相比较；以及偏压控制器，所述偏压控制器耦合于所述比较电路，所述偏压控制器被配置成基于比较调整提供给所述功率放大器的偏压信号，其中，所述偏压信号在脉冲之间被调整以与下一个脉冲一起使用。在各种实施例中，自动偏压控制系统包括具有关联静态电流值的功率放大器、配置成测量供应给功率放大器的电流的测量电路、配置成将测量的电流与静态电流值相比较的比较电路、耦合于比较电路的偏压控制器和用于对提供给功率放大器的栅脉冲定时的偏压控制电路，该偏压控制器配置成使用比较来调整偏压。测量电路可以包括耦合于功率放大器供应的电流互感器，该电流互感器被配置成将测量的电流转换成测量的电压。比较电路可以包括：参考信号发生器，其提供具有静态电流值的参考信号；和比较器，其耦合于测量电路来接收测量的电压，其中比较器输出逻辑信号(ID_LOW)，其指示测量的电压是否小于静态电流值。在一些实施例中，偏压控制器可以包括：脉宽调制器，其配置成产生脉宽调制信号(PA_PWM)以供应给功率放大器；和功率放大器驱动控制逻辑，其配置成参考ID_LOW的值来调整PA_PWM。在一些实施例中，功率放大器驱动控制逻辑进一步被配置成如果ID_LOW为真则使PA_PWM递增，并且如果ID_LOW为假则使PA_PWM递减。功率放大器驱动控制逻辑可以进一步配置成如果ID_LOW为真则使PA_PWM递增一，并且如果ID_LOW为假则使PA_PWM递减一。在各种实施例中，系统可以进一步包括向功率放大器提供脉冲波形信号的波形发生器，和配置成传送经放大的脉冲波形信号的传送器。在一些实施例中，所述偏压控制器包括现场可编程门阵列。在一些实施例中，经传送的信号是远程传感器信号。在一些实施例中，所述远程传感器信号是雷达信号或声纳信号中的至少一个。一种用于控制脉冲功率放大器中的偏压的系统，所述系统包括：功率放大器，所述功率放大器具有相关联的静态电流值；测量电路，所述测量电路被配置成测量供应给所述功率放大器的电流；比较电路，所述比较电路被配置成将测量的电流与所述静态电流值相比较；数字电路，所述数字电路耦合于所述比较电路并且被配置成使用所述比较电路的输出来调整施加给所述功率放大器的偏压；以及栅极控制电路，所述栅极控制电路用于向所述功率放大器提供偏压调整驱动信号。在一些实施例中，所述数字电路包括：脉宽调制器，所述脉宽调制器被配置成产生脉宽调制信号(PA_PWM)；以及功率放大器驱动控制逻辑，所述功率放大器驱动控制逻辑被配置成使用所述比较电路的输出来调整所述PA_PWM；其中，所述PA_PWM在脉冲之间且及时地被调整以用于与下一个脉冲一起使用。在一些实施例中，所述功率放大器驱动控制逻辑进一步被配置成：如果ID_LOW为真则使所述PA_PWM递增一，并且如果ID_LOW为假则使所述PA_PWM递减一。在一些实施例中，所述数字电路进一步包括：微控制器，用于控制所述数字电路的操作，所述微控制器包括执行所述功率放大器驱动控制逻辑。在一些实施例中，所述系统进一步包括：低通滤波器，所述低通滤波器耦合于所述数字电路来接收所述PA_PWM；以及功率放大器栅极控制电路，所述功率放大器栅极控制电路耦合于所述低通滤波器的输出并且被配置成在脉冲期间向所述功率放大器提供功率放大器栅极驱动信号。在各种实施例中，自动偏压控制方法包括确定功率放大器的静态电流值、测量供应给功率放大器的电流、将测量的电流与静态电流值相比较以及使用比较来调整功率放大器的偏压。调整偏压可以进一步包括使用用于对提供给功率放大器的栅脉冲定时的控制电路来控制施加给功率放大器的偏压。测量可以进一步包括使用电流互感器将功率放大器供应的测量的电流转换成测量的电压。比较可以进一步包括提供具有静态电流值的参考信号、接收测量的电压以及设置逻辑信号(ID_LOW)的值来指示测量的电压是否小于静态电流值。在各种实施例中，调整偏压可以包括产生脉宽调制信号(PA_PWM)以供应给功率放大器，以及基于ID_LOW的值通过如果ID_LOW为真则使PA_PWM递增一、如果ID_LOW为假则使PA_PWM递减一来调整PA_PWM。本技术的范围由权利要求定义，这些权利要求通过引用并入该章节内。通过考虑下面对一个或多个实施例的详细描述，将会向本领域技术人员提供对本技术的实施例的更加完整的理解以及其额外优势的实现。下面将参考首先将简要描述的附图。附图说明图1A图示根据本公开的实施例的远程感测系统的框图；图1B图示根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制脉冲功率放大器中的偏压的系统，所述系统包括：功率放大器，其特征在于关联的静态电流值；测量电路，所述测量电路被配置成测量供应给所述功率放大器的电流；比较电路，所述比较电路被配置成将测量的电流与所述静态电流值相比较；以及偏压控制器，所述偏压控制器耦合于所述比较电路，所述偏压控制器被配置成基于比较调整提供给所述功率放大器的偏压信号，其中，所述偏压信号在脉冲之间被调整以与下一个脉冲一起使用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 US 62/217,5481.一种用于控制脉冲功率放大器中的偏压的系统，所述系统包括：功率放大器，其特征在于关联的静态电流值；测量电路，所述测量电路被配置成测量供应给所述功率放大器的电流；比较电路，所述比较电路被配置成将测量的电流与所述静态电流值相比较；以及偏压控制器，所述偏压控制器耦合于所述比较电路，所述偏压控制器被配置成基于比较调整提供给所述功率放大器的偏压信号，其中，所述偏压信号在脉冲之间被调整以与下一个脉冲一起使用。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量电路包括：电流互感器，所述电流互感器耦合于功率放大器供应，所述电流互感器被配置成将测量的电流转换成测量的电压。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述比较电路包括：参考信号发生器，所述参考信号发生器提供具有所述静态电流值的参考信号；以及比较器，所述比较器耦合于所述测量电路来接收所述测量的电压，其中，所述比较器输出逻辑信号ID_LOW，所述逻辑信号指示所述测量的电压是否小于所述静态电流值。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述偏压控制器包括：脉宽调制器，所述脉宽调制器被配置成产生脉宽调制信号PA_PWM并且将所述PA_PWM供应给所述功率放大器；以及功率放大器驱动控制逻辑，所述功率放大器驱动控制逻辑被配置成基于所述比较电路的输出来调整所述PA_PWM。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述功率放大器驱动控制逻辑进一步被配置成如果ID_LOW为真则使PA_PWM递增，并且如果ID_LOW为假则使PA_PWM递减。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述偏压控制器包括现场可编程门阵列，其中：所述功率放大器被配置为接收脉冲波形并且生成相对应的经放大的脉冲波形；所述测量电路被配置为测量由功率放大器供应提供到所述功率放大器的电源电流；以及所述偏压控制器被配置为控制定时和偏压信号的水平，所述偏压信号的水平被配置为控制提供给所述功率放大器的所述电源电流。7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：波形发生器，所述波形发生器向所述功率放大器提供脉冲波形信号；以及传送器，所述传送...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·雅利斯，
申请(专利权)人：菲力尔系统公司，
类型：新型
国别省市：美国,US