專利名稱：一種射頻放大電路失配保護裝置及方法
技術領域：
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系統(tǒng)及方法。
背景技術：
現(xiàn)有射頻功放解決方案一般都會考慮過壓保護、過流保護、過激勵保護、熱保護和 失配保護等。大功率無線通信發(fā)送設備中，為了對射頻功率放大器實施有效的輸出駐波比 檢測和保護，系統(tǒng)通常要求當功率放大器輸出駐波小于等于3時，功率放大器正常工作； 當輸出駐波稍大時(約3— 5之間)時輸出功率應相應降低；當輸出駐波大于5 (或6)時立 即關閉功放以對功放實施保護。目前失配保護電路較好的解決方案是利用對數(shù)檢波器實現(xiàn) 失配檢測電路，執(zhí)行保護的裝置(實現(xiàn)結構原理框圖如圖1所示)主要有如下幾類
(1)開關器件類用在射頻功率放大器的開關主要包括直流開關、射頻開關，其作用是 通過切斷直流電流或射頻激勵達到保護的目的；
(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。 該類器件是通過限制激勵的幅度或者電流強度來達到保護的目；
(3)參量調整器件類用在射頻功率放大器的參量調整類器件，有電調衰減器、數(shù)字衰 減器、可變增益放大器。使用該類器件能夠將過激勵部分調整回安全狀態(tài)；
(4)組合類器件將保護執(zhí)行部分跟功率放大器的其他電路集成在一起，形成一個多功 能組合器件。現(xiàn)有技術存在的問題
現(xiàn)有技術的射頻功率放大器的失配保護裝置需持續(xù)檢測功率，如功放一旦保護則無射 頻功率可檢測，無法實現(xiàn)自動恢復功能；或者出現(xiàn)嚴重失配時無法完全關斷功放功率，只是 相應調低射頻輸出功率，特別是對于甲類高功率放大器，仍然會持續(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、調頻廣播、航空/中繼、電視信號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，特別是負載開路、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。工程維護中，有關射頻功率放大器的常見故障情況如下
A、功放管燒毀或功率通路燒毀。該類故障是由于開短路無保護、保護門限過高、功率控 制故障或電路功率余量設計不足。B、功放保護無功率輸出，重新開電故障解除。該故障屬于外部事件(臺風、打雷、振 動、干擾等)造成短暫失配使功放保護，電路有開短路保護功能但無自啟動功能。C、功放保護無功率輸出，更換天線或連接同軸電纜等天饋系統(tǒng)部件，故障解除。檢 查測量原天饋系統(tǒng)，只是駐波比稍大，仍可使用，該故障原因屬于射頻功放保護門限過低， 過度靈敏。
上述3種故障情況需要大量工程技術和維修人員的現(xiàn)場維護和后續(xù)設備維修工 作，造成上述故障的主要原因是失配保護電路設計不滿足實際使用要求。 功率放大 器的狀態(tài)監(jiān)測是功放保護設計的一個非常重要的環(huán)節(jié)，能否正確、有效、及時檢測出狀態(tài)變 化，是能否有效進行保護的關鍵?，F(xiàn)有技術的射頻功率放大器的失陪保護裝置的失配保護 考慮得過于簡單或理想化(如打雷或陣風造成的暫時失配、惡劣天氣使天線或電纜內(nèi)部水 氣冷凝造成暫時失配因素常常會忽略)，容易造成上述三種故障的出現(xiàn)，或者真正出現(xiàn)失配 時只調低功率，不利于節(jié)能、電源壽命甚至不利于整個通信系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個發(fā)明目的在于提供一種射頻放大電路失配保護系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有 技術的射頻放大電路失配保護系統(tǒng)不能正確及時檢測狀態(tài)變化，從而無法對射頻放大電路 起到有效保護的技術問題。為了實現(xiàn)本發(fā)明的第一個發(fā)明目的，采用的技術方案如下
一種射頻放大電路失配保護裝置，所述保護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，所述保護裝置包 括用于檢測輸出端輸出參數(shù)的運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，當輸出參數(shù)達到或超過第一門限值，功率控制子模塊降低放 大模塊的輸出功率，當輸出參數(shù)超過第二門限值，供電控制子模塊關閉放大模塊的供電。作為一種優(yōu)選方案，當輸出參數(shù)超過第一門限值時，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系。作為進一步的優(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。作為更進一步的優(yōu)選方案，所述一定比例關系為 當輸出駐波比為3時，降低放大模塊的輸出功率4dB ； 當輸出駐波比為4時，降低放大模塊的輸出功率6dB ； 當輸出駐波比為5時，降低放大模塊的輸出功率SdB ； 當輸出駐波比為6時，降低放大模塊的輸出功率IOdB ； 當輸出駐波比大于6時，關閉放大模塊的供電。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，控制供電部分的開啟和關 閉。作為一種優(yōu)選方案，所述保護裝置還包括與輸出控制模塊連接的時延控制模塊， 所述時延控制模塊在輸出控制模塊關閉放大模塊的供電后經(jīng)過第一時延控制輸出控制模 塊開啟放大模塊的供電。作為進一步的優(yōu)選方案，所述第一時延為3-5分鐘。本發(fā)明的第二個發(fā)明目的，在于提供一種射頻放大電路失配保護方法，以應用本 發(fā)明第一個發(fā)明目的所提供的一種射頻放大電路失配保護裝置。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二個發(fā)明目的，采用的方案如下
一種射頻放大電路失配保護方法，采用本發(fā)明第一個發(fā)明目的所提供的失配保護裝 置，所述方法包括
運算放大門限比較模塊檢測輸出參數(shù)，如果輸出參數(shù)達到或超過第一門限值，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系，如果輸出參數(shù)超過第二門限值，則供電控制子模塊 關閉放大模塊的供電。作為一種優(yōu)選方案，所述方法還包括
當供電控制子模塊關閉放大模塊的供電后，時延控制模塊經(jīng)過第一時延后，控制供電 控制子模塊啟動放大模塊的供電，運算放大門限比較模塊檢測輸出參數(shù)，如果輸出參數(shù)超 過第二門限值，則供電控制子模塊關閉放大模塊的供電。本發(fā)明提供的射頻放大電路失配保護裝置徹底解決射頻功率放大器失配保護的 技術問題，達到降低功率放大器故障和減少工程技術人員及維修人員工作量的目的。


圖1是現(xiàn)有技術解決方案的結構原理框圖； 圖2是本發(fā)明實施例的結構原理框圖3是本發(fā)明實施例的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明。射頻功率放大器的失配保護裝置的設計主要為解決上述現(xiàn)有技術存在的問題中 的三個射頻功率放大器的工程問題
失配保護裝置的設計要滿足以下4點
A、天饋系統(tǒng)天線開短路或其它嚴重失配時，功率放大器要關閉，停止工作。B、臺風、打雷、振動、干擾等造成的暫時性嚴重失配，功率放大器要關閉功放或激 勵供電；功率放大器失配情況恢復正常后要打開，恢復工作。C、功率放大器輕度失配時，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，功率放大器自動降低功率4一 10dB。其中，C和D是一對矛盾，通過參數(shù)調節(jié)解決。A和B是一對矛盾，如設計一個嚴重 失配保護電路，A問題解決，B問題無法解決；如設計一個嚴重失配保護電路和自恢復啟動 電路，B問題可以解決，但在A情況時會變得更差，功率放大器會工作一下開一下關的振蕩 狀態(tài)，會嚴重損害整機設備壽命。本實施例除了設計了上述電路，還額外引入了消除振蕩狀 態(tài)的時間概念和自服務概念當臺風、打雷、振動、干擾等造成的暫時性嚴重失配，功率放大 器要關閉功放或激勵供電，3分鐘或5分鐘(時間長度可設置)后模擬人工打開功率放大器 功放或激勵的供電，恢復功率放大器正常工作；當檢測到仍然失配，在50mS內(nèi)迅速再切斷 功率放大器功放或激勵的供電。本發(fā)明實施例對保護裝置的設計如下首先設計正反向檢測電路、運算放大門限 電路，根據(jù)射頻功率放大器的線性和動態(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)關系。帶有溫度補償?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，而當檢波輸入功率降低時，其性能會急劇惡化；相比 較而言，真有效值對數(shù)檢波器的動態(tài)范圍更寬，最高的可以達到IOOdB,輸出檢波電壓與輸 入信號電平成正比，具有對數(shù)響應特性)，再按表1設置功放輕、中度失配和嚴重失配時功率 放大器的功率控制參數(shù)，其中包括功率調節(jié)控制和嚴重失配保護電路。當功放輸出輕、中度 失配時調整功率控制，當功放輸出嚴重失配時切斷功率放大器功放或激勵的供電。
權利要求
1.一種射頻放大電路失配保護裝置，所述保護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 述保護裝置包括用于檢測輸出端輸出參數(shù)的運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，當輸出參數(shù)達到或超過第一門限值，功率控制 子模塊降低放大模塊的輸出功率，當輸出參數(shù)超過第二門限值，供電控制子模塊關閉放大 模塊的供電。
2.根據(jù)權利要求1所述的保護裝置，其特征在于，當輸出參數(shù)超過第一門限值時，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系。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的保護裝置，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)權利要求3所述的保護裝置，其特征在于，第一門限值為3，第二門限值為6。
5.根據(jù)權利要求4所述的保護裝置，其特征在于，所述一定比例關系為當輸出駐波比為3時，降低放大模塊的輸出功率4dB ；當輸出駐波比為4時，降低放大模塊的輸出功率6dB ；當輸出駐波比為5時，降低放大模塊的輸出功率SdB ；當輸出駐波比為6時，降低放大模塊的輸出功率IOdB ；當輸出駐波比大于6時，關閉放大模塊的供電。
6.根據(jù)權利要求1所述的保護裝置，其特征在于，所述放大模塊包括依次連接的激勵 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， 控制供電部分的開啟和關閉。
7.根據(jù)權利要求1所述的保護裝置，其特征在于，所述保護裝置還包括與輸出控制模 塊連接的時延控制模塊，所述時延控制模塊在輸出控制模塊關閉放大模塊的供電后經(jīng)過第 一時延控制輸出控制模塊開啟放大模塊的供電。
8.根據(jù)權利要求7所述的保護裝置，其特征在于，所述第一時延為3-5分鐘。
9.一種射頻放大電路失配保護方法，采用權利要求1-7任一項所述的失配保護裝置， 其特征在于，所述方法包括運算放大門限比較模塊檢測輸出參數(shù)，如果輸出參數(shù)達到或超過第一門限值，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系，如果輸出參數(shù)超過第二門限值，則供電控制子模塊 關閉放大模塊的供電。
10.根據(jù)權利要求9所述的保護方法，其特征在于，所述方法還包括當供電控制子模塊關閉放大模塊的供電后，時延控制模塊經(jīng)過第一時延后，控制供電 控制子模塊啟動放大模塊的供電，運算放大門限比較模塊檢測輸出參數(shù)，如果輸出參數(shù)超 過第二門限值，則供電控制子模塊再次關閉放大模塊的供電。
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裝置及方法，所述保護裝置與射頻放大電路連接，包括用于檢測輸出端輸出參數(shù)的運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，當輸出參數(shù)達到或超過第一門限值，功率控制子模塊降低放大模塊的輸出功率，當輸出參數(shù)超過第二門限值，供電控制子模塊關閉放大模塊的供電。本發(fā)明提供的射頻放大電路失配保護裝置徹底解決射頻功率放大器失配保護的技術問題，達到降低功率放大器故障和減少工程技術人員及維修人員工作量的目的。
文檔編號H03F1/52GK102098007SQ20101059791
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權日2010年12月21日
發(fā)明者王東林 申請人:廣州杰賽科技股份有限公司