超宽带功率电平测量和控制电路制造技术

本发明专利技术公开了超宽带功率电平测量和控制电路，输入信号经过输入耦合组件后向输入检波器，检波器检测输入功率后进行模数转换传入MCU，同时输入检波器连接频率识别电路，频率识别电路对信号进行分频、调幅、整形和频率计数后传入到MCU；MCU根据事先录入的频率、功率、检波电压对应的三维数组表求得功率值，MCU进行数模转换后输出到比较器，同时输出检波器输出电压到比较器，比较器配合衰减调理电路控制电调衰减器的衰减达到控制功率电平从而控制GaN功率放大器，GaN功率放大器经过输出耦合组件进行输出。扩展了GaN功率放大器的应用范围，使其能在超宽带、宽温下实现比较好的指标，为了改善GaN功率放大器线性度，大大缩短了功率电平控制响应时间。

【技术实现步骤摘要】
超宽带功率电平测量和控制电路
本专利技术属于微波功率测量
，涉及超宽带功率电平测量和控制电路。
技术介绍
目前微波功率测量技术主要有热敏电阻、热电偶和二极管检波式三种。热敏电阻检测功率是利用温度随负载功率变化来确定功率值，其测量范围较小、灵敏度不高；热电偶式虽然稳定度好、灵敏度高，但相比于二极管检波式功率测量其动态范围不高；二极管检波式功率测量采用肖特基二极管来实现。二极管检波器特性曲线受温度以及频率影响比较严重，这是由于二极管PN节的固有特性，在温差较大环境中检波特性变化明显，无法确保不同温度环境下相同功率的微波信号对应检波电压的一致性。另外二极管检波方案其输入端匹配网络驻波比在不同的频率信号下有差异，尤其是在频率跨度较大的情况下驻波比差异更大，这就导致了二极管检波器在超宽带下功率和电压对应的特性曲线一致性很差，导致其在超宽带下应用受限。对于微波功率电平功率控制，早期大多是以模拟电路的方式搭建的AGC回路，如图1所示。由于比较器基准电压不方便随时更改调节，一般应用时只能把输出功率稳定在某一点，针对模拟功率电平控制技术中输出功率无法实时调节这一应用限制的缺陷，之后出现了数字功率电平控制技术。数字功率电平控制技术是通过功率检波器测量输入、输出功率电平，功率检波数据传入MCU后配合DAC输出控制链路中电调衰减器的衰减量来实现对增益和输出功率的控制，控制框图如下图2所示。这种数字的功率电平控制方式可以增大对功率电平的动态控制范围，但是由于检波电压采集、功率计算、衰减调节都需要通过MCU串行程序处理，需要一定响应时间，相比纯硬件电路其响应速度会变慢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供了超宽带功率电平测量和控制电路，解决了上述
技术介绍
提到的问题。本专利技术采用的技术方案如下：超宽带功率电平测量和控制电路，包括输入耦合组件、输入检波器、MCU、比较器、输出检波器、频率识别电路、衰减调理电路、电调衰减器、GaN功率放大器和输出耦合组件，其中：输入信号经过输入耦合组件后向输入检波器，所述检波器检测输入功率后进行模数转换传入MCU，同时输入检波器连接频率识别电路，所述频率识别电路对信号进行分频、调幅、整形和频率计数后传入到MCU；所述MCU根据事先录入的频率、功率、检波电压对应的三维数组表求得功率值，所述MCU进行数模转换后输出到比较器，同时输出检波器输出电压到比较器，所述比较器配合衰减调理电路控制电调衰减器的衰减达到控制功率电平从而控制GaN功率放大器，所述GaN功率放大器经过输出耦合组件进行输出。进一步地，所述输入检波器和输出检波器均包括二极管检波电路、检波直流偏置参考电路和温补检波差分电路，所述温补检波差分电路的输入端分别与二极管检波电路和检波直流偏置参考电路连接，所述温补检波差分电路的输出端与MCU连接。进一步地，所述频率识别电路包括分频器、两个放大整形、阀门、门控电路、时基电路和通用计数器，所述分频器连接一个所述放大整形后连接阀门，所述阀门连接一个所述放大整形后连接通用计数器，所述时基电路连接门控电路后与阀门连接。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术与窄带、常温下工作的GaN功率放大器相比，扩展了GaN功率放大器的应用范围，使其能在超宽带、宽温下实现比较好的指标，为了改善GaN功率放大器线性度，现有技术通常是把固态功放应用在其输出饱和功率回退3dB以后，确保其工作在线性区，此种情况就大大浪费了功率资源，通过功率电平控制技术在保证输入、输出线性度以及增益的前提下可以把功放输出功率尽量往上抬，实测一般情况下可以从回退3dB降到回退1dB，比如饱和输出55dBm的某固态功放，在通常情况下应用时为了线性度只能工作在52dBm以下，而加入了功率电平测量和控制电路后可以把输出扩展到54dBm使用，另外此设计利用数模转换输出参考电压，配合比较器和电调衰减调理电路的进行功率电平控制的方式取代了以往输出检波数据需要先AD采集后再经MCU处理、计算对应功率后进行衰减控制这一功率电平控制技术，大大缩短了功率电平控制响应时间。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：图1是现有技术模拟功率电平控制框图；图2是现有技术数字功率电平控制框图；图3是本专利技术微波功率检测与控制框图；图4是本专利技术二极管检波电路图；图5是本专利技术检波直流偏置参考电路图；图6是本专利技术温补检波差分电路图；图7是本专利技术二极管检波电路加入温补前特性曲线；图8是本专利技术二极管检波电路加入温补后特性曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。实施例1本专利技术较佳实施例提供的超宽带功率电平测量和控制电路，包括输入耦合组件、输入检波器、MCU、比较器、输出检波器、频率识别电路、衰减调理电路、电调衰减器、GaN功率放大器和输出耦合组件，其中：输入信号经过输入耦合组件后向输入检波器，所述检波器检测输入功率后进行模数转换传入MCU，同时输入检波器连接频率识别电路，所述频率识别电路对信号进行分频、调幅、整形和频率计数后传入到MCU；所述MCU根据事先录入的频率、功率、检波电压对应的三维数组表求得功率值，所述MCU进行数模转换后输出到比较器，同时输出检波器输出电压到比较器，所述比较器配合衰减调理电路控制电调衰减器的衰减达到控制功率电平从而控制GaN功率放大器，所述GaN功率放大器经过输出耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超宽带功率电平测量和控制电路，其特征在于：包括输入耦合组件、输入检波器、MCU、比较器、输出检波器、频率识别电路、衰减调理电路、电调衰减器、GaN功率放大器和输出耦合组件，其中：/n输入信号经过输入耦合组件后向输入检波器，所述检波器检测输入功率后进行模数转换传入MCU，同时输入检波器连接频率识别电路，所述频率识别电路对信号进行分频、调幅、整形和频率计数后传入到MCU；/n所述MCU根据事先录入的频率、功率、检波电压对应的三维数组表求得功率值，所述MCU进行数模转换后输出到比较器，同时输出检波器输出电压到比较器，所述比较器配合衰减调理电路控制电调衰减器的衰减达到控制功率电平从而控制GaN功率放大器，所述GaN功率放大器经过输出耦合组件进行输出。/n

【技术特征摘要】
1.超宽带功率电平测量和控制电路，其特征在于：包括输入耦合组件、输入检波器、MCU、比较器、输出检波器、频率识别电路、衰减调理电路、电调衰减器、GaN功率放大器和输出耦合组件，其中：
输入信号经过输入耦合组件后向输入检波器，所述检波器检测输入功率后进行模数转换传入MCU，同时输入检波器连接频率识别电路，所述频率识别电路对信号进行分频、调幅、整形和频率计数后传入到MCU；
所述MCU根据事先录入的频率、功率、检波电压对应的三维数组表求得功率值，所述MCU进行数模转换后输出到比较器，同时输出检波器输出电压到比较器，所述比较器配合衰减调理电路控制电调衰减器的衰减达到控制功率电平从而控制GaN功率放大器，所述GaN...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帅，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51