用于功率放大器控制和保护的方法和设备技术

一种方法(600)包括：测量(660)功率放大器输出处的反射功率和正向功率；确定(664)所述反射功率是否等于或超过第一电平；如果所述反射功率等于或超过第一电平，则减小(668)功率放大器输入信号的功率电平；确定(670)所述功率放大器输出处的驻波比是否等于或超过第二电平；如果所述功率放大器输出处的驻波比等于或超过所述第二电平，则减小(672)所述功率电平和/或发送警报；确定(674)功率放大器输出功率是否等于或超过第三电平；以及如果从功率放大器输出的功率等于或超过第三电平，则减小(676)所述功率电平直到此功率电平小于或等于所述第三电平，和/或发送警报。和/或发送警报。和/或发送警报。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于功率放大器控制和保护的方法和设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2018年9月24日提交的美国专利申请序列号62/735,509的权益；前述专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中，如同整体阐述一般。

技术介绍

[0003]发射器用于诸如基站和分布式天线系统的通信系统中。发射器通常采用功率放大器来增强发射信号的功率。
[0004]在功率放大器与诸如同向双工器(diplexer)、双工器(duplexer)或天线的后续部件之间的阻抗匹配的情况下，反射能量可能损坏功率放大器。为了保护功率放大器，可以在功率放大器之后插入诸如铁氧体隔离器的隔离器。隔离器将反射能量终止到负载中，而不是终止到功率放大器的输出中。因此，隔离器防止功率放大器被过度反射能量损坏。
[0005]然而，隔离器成本高、体积大并且具有插入损耗。隔离器插入损耗降低了发射器的功率放大器的有效功率附加效率。因此，需要一种用于保护功率放大器免受过度反射功率影响的替代技术。

技术实现思路

[0006]提供了一种方法。该方法包括：在功率放大器的输出处测量反射功率和正向功率；确定所述反射功率是否等于或超过第一阈值电平；如果所述反射功率等于或超过所述第一阈值电平，则减小所述功率放大器的输入处的信号的功率电平；确定所述功率放大器的输出处的驻波比是否等于或超过第二阈值电平；如果所述功率放大器的输出处的驻波比等于或超过第二阈值电平，则执行以下各项操作中的至少一项：(a)减小所述功率放大器的输入处的信号的功率电平，以及(b)发送警报；确定从所述功率放大器输出的功率是否等于或超过第三阈值电平；并且如果从所述功率放大器输出的功率等于或超过所述第三阈值电平，则执行以下操作中的至少一个项：(a)减少功率放大器的输入处的信号的功率电平，直到此功率电平小于或等于所述第三阈值，以及(b)发送警报。
附图说明
[0007]应理解，附图仅描述了示范性实施例，并且因此不应被认为是对范围的限制，将通过使用附图以附加的特性和细节来描述示范性实施例，在附图中：
[0008]图1示出了包括具有自动限制控制和保护免受反射能量的功率放大器的发射器前端的一个实施例的框图；
[0009]图2示出了功率控制处理电路的一个实施例的框图；
[0010]图3示出了延迟电路的一个实施例的示意图；
[0011]图4A示出了在其中实施功率放大器控制和保护技术的分布式天线系统的一个实施例的框图；
[0012]图4B示出了在其中实施功率放大器限制和保护技术的远程天线单元的一个实施
例的框图；
[0013]图5示出了在其中实施功率放大器限制和保护技术的单节点中继器的一个实施例的框图；以及
[0014]图6示出了功率放大器限制和保护方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
[0015]在以下详细描述中，参考了形成其一部分的附图，并且在附图中通过举例说明示出了具体的说明性实施例。然而，应当理解，可以利用其他实施例，并且可以作出结构、机械和电气改变。此外，附图和说明书中提出的方法不应被理解为限制可执行各个步骤的顺序。因此，以下详细描述不应被视为限制性的。
[0016]通过消除对隔离器的需求，下文描述的实施例提供了用于降低包括功率放大器的发射器的成本和大小并增强发射器的功率附加效率的技术。此类发射器可以用于包括通信系统的任何系统中，例如用于无线电和电视的广播发射器、蜂窝基站、分布式天线系统和有线中继器。
[0017]图1示出了包括具有自动限制控制和保护免受反射能量的功率放大器的发射器前端(具有功率放大器限制和保护系统的发射器前端或“TX FE”)100的一个实施例的框图。在一个实施例中，具有功率放大器限制和保护系统的发射器前端100共享公共部件以实现限制和保护功能，并且因此消除了对隔离器的需求。
[0018]自动限制控制通过调整功率放大器的输入处的信号的功率电平，使得其不等于或超过阈值电平，从而减少功率放大器中的畸变。如果功率电平等于或超过阈值电平，那么该功率电平将驱动功率放大器进入饱和状态，并且产生包括畸变产物的非线性放大。因此，功率放大器将不再作为线性功率放大器工作。
[0019]具有功率放大器限制和保护系统的发射器前端100被配置成具有耦合到发射器的输出的第一输入和耦合到负载的输出。负载可以是天线。同向双工器、双工器或发射接收开关可以耦合在至少一个耦合器106的输出端口与天线之间。
[0020]具有功率放大器限制和保护系统的发射器前端100包括功率控制系统102、功率放大器(PA)104、至少一个耦合器(一个或多个耦合器)106、功率检测器电路108和功率控制处理电路110。在一个实施例中，至少一个耦合器106是双向耦合器。任选地，具有功率放大器限制和保护系统的发射器前端100包括至少一个传感器(一个或多个传感器)116。
[0021]功率放大器104具有耦合到功率控制系统102的输出的输入，以及耦合到至少一个耦合器106的输入端口的输出。功率控制系统102被配置成改变输入到功率放大器104中的信号的功率电平。功率控制系统102可以是可变衰减器和/或可变增益放大器。
[0022]功率控制系统102的输入耦合到发射器的输出。定向耦合器106的输出端口耦合到负载。
[0023]至少一个耦合器106将入射在其输入端口处的功率(“正向功率”)的一部分耦合到正向耦合端口。在正向耦合端口处提供的功率量由输入端口与正向耦合端口之间的正向耦合因子确定。至少一个耦合器106将入射在输出端口上的功率(“反向功率”或“反射功率”)(例如，从负载反射)的一部分耦合到反向耦合端口。在反向耦合端口处提供的功率量由输出端口与反向耦合端口之间的输出耦合因子确定。每个耦合因子取决于耦合器设计的设
计。正向耦合端口处的信号应被称为耦合正向功率信号103，且其功率电平与正向功率电平成(例如，线性或对数)比例。反向耦合端口处的信号应被称为耦合反向功率信号105，且其功率电平与反向功率电平成(例如，线性或对数)比例。
[0024]至少一个耦合器106的正向耦合端口和反向耦合端口耦合到功率检测器电路108的输入。因此，功率检测器电路108的输入被配置成接收耦合反向功率信号105和耦合正向功率信号103。
[0025]任选地，将例如具有高衰减状态和低衰减状态的可变衰减器插入正向耦合端口与功率检测器电路108的对应输入之间和/或反向耦合端口与功率检测器电路108的对应输入之间。可变衰减器各自具有耦合到功率控制处理电路110的输入。根据需要，功率控制处理电路110发送信号以改变(多个)衰减器的衰减水平，例如对其进行抖动处理(dither)，从而扩展功率检测器电路108的动态范围。
[0026]任选地，功率检测器电路108检测均方根功率。在一个实施例中，利用Analog Devices公司的LTC5583匹配双通道功率检测器实现功率检测器电路108。然而，可以其他方式实现功率检测器电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】以下为示范性权利要求。权利要求并非意在穷举或限制。申请人保留对涉及本申请启用的主题提出其他权利要求的权利。1.一种方法，所述方法包括：测量功率放大器的输出处的反射功率和正向功率；确定所述反射功率是否等于或超过第一阈值电平；如果所述反射功率等于或超过所述第一阈值电平，则减小所述功率放大器的输入处的信号的功率电平；确定所述功率放大器的输出处的驻波比是否等于或超过第二阈值电平；如果所述功率放大器的输出处的驻波比等于或超过所述第二阈值电平，则执行以下操作中的至少一项：(a)降低所述功率放大器的输入处的信号的功率电平，以及(b)发送警报；确定从所述功率放大器输出的功率是否等于或超过第三阈值电平；以及如果从所述功率放大器输出的功率等于或超过所述第三阈值电平，则执行以下操作中的至少一项：(a)减小所述功率放大器的输入处的信号的功率电平直到此功率电平小于或等于所述第三阈值，以及(b)发送警报。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在将DC功率供应到所述功率放大器之后的第一时间段内，在所述功率放大器的输入处增加衰减或减小增益。3.根据权利要求1所述的方法，还包括基于至少一个测量的参数确定以下中的至少一个：第一阈值电平、第二电平和第三电平。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定所述功率放大器的输入处的信号的功率电平是否已经由于高反射功率而减小；如果所述功率放大器的输入处的信号的功率电平已经由于高反射功率而减小，则延迟执行以下操作中的至少一项：(a)确定所述功率放大器的输出处的驻波比是否等于或超过所述第二阈值电平，以及(b)由于所述驻波比等于或超过所述第二阈值电平而减小所述功率放大器的输入处的信号的功率电平。5.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述功率放大器的输入处提供噪声以确定所述驻波比。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述警报包括以下中的至少一者：(a)发送至网络运营商的消息或信号；以及(b)具有功率放大器限制和保护系统的对应发射器前端中的指示器。7.一种系统，所述系统包括：功率控制系统，所述功率控制系统具有输入和输出；至少一个耦合器，所述至少一个耦合器具有输入端口、输出端口、正向耦合端口和反向耦合端口；功率放大器，所述功率放大器具有耦合到所述功率控制系统的输出的输入，以及耦合到所述至少一个耦合器的输入端口的输出；功率检测器电路，所述功率检测器电路具有耦合到所述正向耦合端口和所述反向耦合端口的至少一个输入，以及至少一个输出；功率控制处理电路，所述功率控制处理电路具有耦合到所述功率检测器电路的至少一个输出的至少一个输入，以及耦合到所述功率控制系统的输入的输出；并且
其中，所述功率控制处理电路被配置成：确定反射功率是否等于或超过第一阈值电平；如果所述反射功率等于或超过所述第一阈值电平，则使所述功率控制系统减小所述功率放大器的输入处的信号的功率电平；确定所述功率放大器的输出处的驻波比是否等于或超过第二阈值电平；如果所述功率放大器的输出处的驻波比等于或超过所述第二阈值电平，则执行以下操作中的至少一项：(a)使所述功率控制系统减小所述功率放大器的输入处的信号的功率电平，以及(b)发送警报；确定从所述功率放大器输出的功率是否等于或超过第三阈值电平；以及如果从所述功率放大器输出的功率等于或超过所述第三阈值电平，则执行以下操作中的至少一项：(a)使所述功率控制系统减小所述功率放大器的输入处的信号的功率电平直到此功率电平小于或等于所述第三阈值，以及(b)发送警报。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述功率控制处理电路还被配置成在将DC功率供应到所述功率放大器之后的第一时间段内，在所述功率控制系统中增加衰减或减小增益。9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述功率控制处理电路还被配置成基于至少一个测量的参数确定第一阈值电平、第二电平和第三电平中的至少一个。10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述功率控制处理电路还被配置成延迟以下操作中的至少一项：(a)确定所述功率放大器的输出处的驻波比是否等于或超过所述第二阈值电平，以及(b)由于所述驻波比等于或超过所述第二阈值电平而减小所述功率放大器的输入处的信号的功率电平。11.根据权利要求7所述的系统，还包括耦合到所述功率控制处理电路的至少一个传感器。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述至少一个传感器中的至少一个是温度传感器。13.根据权利要求7所述的系统，其中，所述功率控制处理电路还被配置成当在所述功率放大器的输入处仅提供噪声时确定所述驻波比。14.根据权利要求7所述的系统，其中，所述警报包括以下中的至少一者：(a)发送至网络运营商的消息或信...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：安德鲁无线系统有限公司，
类型：发明
国别省市：