一种高功率功放的反向功率保护方法技术

本发明专利技术涉及通信电路领域，且公开了一种高功率功放的反向功率保护方法，包括以下步骤：S1：发射设备会发射出射频信号源的信号，将该信号源的中反向输入信号进行抽取一部分信号功率，作为采样作业；S2：将采样的信号功率转化为直流电压信号；S3：将直流电压信号通过运算放大器放大；S4：将放大后的电压信号与初始设置的门限电压进行对比判断，如果放大的直流电压信号超过门限电压，则控制串联于传输线中的开关单元断开射频信号产生电路和输出端子之间的连接，否则控制开关单元导通射频信号产生电路和输出端子之间的连接，可以减少现有过流保护装置对射频信号输出的影响，并且适合高频射频输出设备具有很快的响应速度，避免射频输出设备由于大功率的反向输入信号造成器件的损毁。损毁。损毁。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率功放的反向功率保护方法


[0001]本专利技术涉及通信电路领域，具体为一种高功率功放的反向功率保护方法。

技术介绍

[0002]在无线通信系统，高功放（HPA）是发信电路重要组成部份，通常它由多级放大器构成，其输出端是发射链路最高电平点，它经双工器与发射天线连接，高功放主要作用，是在发射频率上，将低电平信号放大到远距离传输所要求的高功率电平，因频段、传输距离、天线增益、信号调制方式等因素，不同发射机HPA输出功率差异甚大，通用的功率放大器保护电路设计对前向输出功率用功率检测器输出的模拟电压进行采样并平均，由MCU判断功率值，用数字衰减器来控制输出功率，使得功率输出恒定。对反向反射功率则采用环形器加射频负载的方式来隔离反射功率，将反射功率吸收至负载转化为热消耗，发射设备是给出所需要的信号，而设备本身不进行信号分析，如射频信号源等；接收设备指的是本身没有信号输出，通过接收外界送入的信号，做出各种分析，如频谱分析仪、示波器等均为接收设备，对于发射设备来说在其输出端可能会存在反向输入的信号，如果反向输入的信号功率过大会损坏发射设备的电路元器，为此我们提出了一种高功率功放的反向功率保护方法。

技术实现思路

[0003]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高功率功放的反向功率保护方法，解决了上述的问题。
[0004]（二）技术方案为实现上述所述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高功率功放的反向功率保护方法，包括以下步骤：S1：发射设备会发射出射频信号源的信号，将该信号源的中反向输入信号进行抽取一部分信号功率，作为采样作业；S2：将采样的信号功率转化为直流电压信号；S3：将所述直流电压信号通过运算放大器放大；S4：将放大后的所述电压信号与初始设置的门限电压进行对比判断。
[0005]优选的，所述S1中抽取信号源传送的射频信号功率包括以下步骤：S21：通过矢量矢量网络分析仪扫描得出衰减器的频率响应，所述衰减器的频率响应即衰减器在工作频段内各个频点处的功率衰减值；S22：再将功率放大器的输出端接衰减器，将衰减器接到功率计上，将功率计的通信端口接入FPGA；S23：设定信号源的输入频率f，控制信号源在输入频率f下向功率放大器产生输入信号，实时读取功率计的接收功率Pout，建立发射信号的输入频率f、接收功率Pout和输出功率P的第一拟合函数，所述输入频率f为工作频段内的频率，所述输出功率P为输入功率Pi
按照功率放大器的额定增益放大后的功率，所述输入功率Pi为输入信号的功率。
[0006]优选的，所述S23中建立发射信号的输入频率f、接收功率Pout和输出功率P的第一拟合函数包括以下步骤：S31：在输入频率f所在频点处选两个邻近的频点f
’
、f”，根据衰减器的频率响应得到频点f
’
、f”的衰减值a(f
’
)、a(f”)，将(f
’
，a(f
’
))、(f”，a(f”))进行线性拟合，得到公式a(f)＝k*f＋b；所述输入频率f为发射信号的频率，所述发射信号为信号源发出的工作频段内的信号；S32：读取功率计的接收功率Pout，将发射信号的输入频率f、接收功率Pout和输出功率P形成第一拟合函数P＝Pout＋(k*f＋b)。
[0007]优选的，所述S2中信号功率转换为直流电压信号包括以下步骤：S41：建立输入功率Pi、正向检波电压V+、采样频点和输出功率P的第一对应关系表；S42：建立输入功率Pi、反向检波电压V
‑
、输入频率f和输出功率P的第二对应关系表；S43：根据第一对应关系表计算输入频率f，输出功率P下的正向检波电压V+；S44：根据第二对应关系表计算输入频率f，输出功率P下驻波保护时的反向检波电压V
‑
H以及正向检波电压的偏差范围；S45：根据第一对应关系表计算输入频率f，输出功率P下的输入功率Pi；S46：当功率放大器的输出功率为P时，实时读取正向检波电压和反向检波电压，若实时读取的正向检波电压不在（V+L，V+H）范围内，或实时读取的反向检波电压大于V
‑
H，FPGA控制截断功率放大器的工作电流。
[0008]优选的，所述S4中将放大的直流电压信号与预定的门限电压相比较中还包括，调节门限电压，从而控制比较结果。
[0009]优选的，所述S4中将放大的直流电压信号与预定的门限电压相比较包括以下步骤：S61：所述前向功率检测器检测功放电路的前向输出功率，输出电压模拟量给MCU进行采样计算输出功率值；S62：所述反向功率检测器检测所述功放电路的反向反射功率，输出电压模拟量给MCU进行采样计算反向功率值；S63：所述反向功率电压比较控制电路比较MCU输出的电压模拟量和反向功率检测器输出的电压模拟量，当反向功率检测器输出的电压模拟量高于MCU输出的电压模拟量时，将反向反射功率控制在要求门限。
[0010]优选的，所述所述反电压比较控制电路包括：反向功率电压比较电路和PIN二极管衰减器，将反向功率电压比较控制电路比较MCU输出的电压模拟量和反向功率检测器输出的电压模拟量。
[0011]优选的，所述当反向功率检测器输出的电压模拟量高于MCU输出的电压模拟量时，将反向反射功率控制在要求门限的步骤包括：S81：将反向功率电压比较电路比较MCU输出的电压模拟量和反向功率检测器输出的电压模拟量，当反向功率检测器输出的电压模拟量高于MCU输出的电压模拟量时，电压控
制PIN二极管衰减器快速起控，将反向反射功率控制在要求门限。
[0012]（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种高功率功放的反向功率保护方法，具备以下有益效果：1、该高功率功放的反向功率保护方法，通过反向功率电压比较控制电路比较MCU输出的电压模拟量和反向功率检测器输出的电压模拟量，当反向功率检测器输出的电压模拟量高于MCU输出的电压模拟量时，将反向反射功率控制在要求门限，由此采用模拟电路实现了前向功率和反向射频功率的比较和增益控制，省去了MCU对模拟信号采样并进行算法判断再通过数字衰减器控制功率的过程，可使得射频功放前向输出功率精准快速控制，反向链路可减低对环形器和负载要求甚至取消环形器和负载，降低成本并实现精准快速反向功率保护，确保功率管不受到过大的反射功率冲击导致损坏。
[0013]2、该高功率功放的反向功率保护方法，通过功率放大器的输出功率为P时，实时读取正向检波电压和反向检波电压，若实时读取的正向检波电压不在（V+L，V+H）范围内，或实时读取的反向检波电压大于V
‑
H，FPGA控制截断功率放大器的工作电流，在对功率放大器施加激励后，FPGA在任一输入频率下，实时对功率放大器进行高速、精准的驻波比保护。
[0014]3、该高功率功放的反向功率保护方法，通过放大的直流电压信号与预定的门限电压相比较，如果放大的直流电压信号超过门限电压，则控制串联于传输线中的开关单元断开射频信号产生电路和输出端子之间的连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率功放的反向功率保护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：发射设备会发射出射频信号源的信号，将该信号源的中反向输入信号进行抽取一部分信号功率，作为采样作业；S2：将所述采样的信号功率转化为直流电压信号；S3：将所述直流电压信号通过运算放大器放大；S4：将放大后的所述电压信号与初始设置的门限电压进行对比判断。2.根据权利要求1所述的一种高功率功放的反向功率保护方法，其特征在于：所述S1中抽取信号源传送的射频信号功率包括以下步骤：S21：通过矢量矢量网络分析仪扫描得出衰减器的频率响应，所述衰减器的频率响应即衰减器在工作频段内各个频点处的功率衰减值；S22：再将功率放大器的输出端接衰减器，将衰减器接到功率计上，将功率计的通信端口接入FPGA；S23：设定信号源的输入频率f，控制信号源在输入频率f下向功率放大器产生输入信号，实时读取功率计的接收功率Pout，建立发射信号的输入频率f、接收功率Pout和输出功率P的第一拟合函数，所述输入频率f为工作频段内的频率，所述输出功率P为输入功率Pi按照功率放大器的额定增益放大后的功率，所述输入功率Pi为输入信号的功率。3.根据权利要求2所述的一种高功率功放的反向功率保护方法，其特征在于：所述S23中建立发射信号的输入频率f、接收功率Pout和输出功率P的第一拟合函数包括以下步骤：S31：在输入频率f所在频点处选两个邻近的频点f
’
、f”，根据衰减器的频率响应得到频点f
’
、f”的衰减值a(f
’
)、a(f”)，将(f
’
，a(f
’
))、(f”，a(f”))进行线性拟合，得到公式a(f)＝k*f＋b；所述输入频率f为发射信号的频率，所述发射信号为信号源发出的工作频段内的信号；S32：读取功率计的接收功率Pout，将发射信号的输入频率f、接收功率Pout和输出功率P形成第一拟合函数P＝Pout＋(k*f＋b)。4.根据权利要求2所述的一种高功率功放的反向功率保护方法，其特征在于：所述S2中信号功率转换为直流电压信号包括以下步骤：S41：建立输入功率Pi、正向检波电压V+、采样频点和输出功率P的第一对应关系表；S42：建立输入功率Pi、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彪，周二风，冯博，刘永华，
申请(专利权)人：深圳天宇星通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：