一種固態(tài)功率放大器的過激勵保護電路及其實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)功率放大器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種固態(tài)功率放大器的過激勵保護電路及實現(xiàn)方法，在不惡化線性度的前提下，同時解決輸入信號過大導致的過激勵以及自身溫度特性造成的過激勵。
【背景技術(shù)】
[0002]固態(tài)功率放大器的輸出功率隨著輸入功率的增大而逐漸飽和，如果輸入功率繼續(xù)增加(過激勵)，系統(tǒng)的諧波、三階交調(diào)、噪聲系數(shù)等線性度指標將很快惡化，同時固態(tài)功率器件如砷化鎵、氮化鎵微波功率管將可能造成燒毀。
[0003]固態(tài)功率放大器在使用過程中，過激勵主要來自兩個方面。一是輸入端信號過大，如誤輸入或當功放前端模塊有ALC電路時，在環(huán)路穩(wěn)定之前的過沖；二是固態(tài)功放自身的溫度特性造成，在低溫時，放大鏈路增益大幅增加，此時同樣的射頻輸入功率將造成功率放大器的過激勵。
[0004]現(xiàn)有解決固態(tài)功率放大器過激勵的方法主要是在輸入端加限幅器。當輸入功率大于一定值時，通過限幅器的斬波特性，將使輸入功率恒定在某固定值。由于限幅器主要是利用了半導體的非線性特性，將導致發(fā)射系統(tǒng)諧波、三階交調(diào)、噪聲系數(shù)等指標的惡化。且單獨的限幅器不能解決功放自身溫度特性造成的過激勵問題。
[0005]CN 200810239302.9的專利公開了一種過激勵保護電路，由耦合器、功率檢測模塊、電壓比較模塊、開關(guān)/衰減模塊和延時模塊組成。耦合器將輸入的主信號的一部分進行耦合，得到功率信號傳輸給功率檢測模塊；功率檢測模塊將功率信號的幅度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓提供給電壓比較模塊；電壓比較模塊將接收到的電壓與設(shè)置的門限電壓進行比較，以產(chǎn)生控制信號；開關(guān)/衰減模塊根據(jù)控制信號的高低電平控制鏈路的導通和斷開，從而實現(xiàn)對后級設(shè)備的保護。延時模塊，用于根據(jù)耦合器、功率檢測模塊和電壓比較模塊的響應(yīng)時間總和設(shè)置延時時間，防止主信號在控制信號之前到達開關(guān)/衰減模塊。本發(fā)明還公開了一種過激勵保護方法，以達到在過激勵保護時響應(yīng)迅速、穩(wěn)定性高和應(yīng)用靈活的目的。該專利通過開關(guān)/衰減模塊的斷開以及導通來實現(xiàn)過激勵保護，當功率檢測模塊的電壓信號中的電壓值大于門限電壓，則輸出低電平控制開關(guān)/衰減模塊斷開鏈路，通過斷開鏈路的方式來保護后級設(shè)備，即過激勵時簡單斷開鏈路，但這樣的過激勵保護電路無法應(yīng)用在射頻微波固態(tài)功率放大器中，達到微秒級的延時。從該專利的記載來看，該專利延時電路在射頻主鏈路中，主鏈路為射頻微波鏈路，延時電路實現(xiàn)困難，根據(jù)經(jīng)驗，最多只能實現(xiàn)幾納秒的延時，過長的時延無法實現(xiàn)；而其下支路的檢波比較電路的延時一般要達到微秒級，因此要實現(xiàn)延時電路延時量長于下支路的檢波比較電路來控制開關(guān)通斷，沒有可實現(xiàn)性，因此該專利中的過激勵保護電路無法應(yīng)用在射頻微波頻段的固態(tài)功率放大器中。同時該專利中如果輸入過激勵信號一直持續(xù)，開關(guān)不會打開，射頻鏈路將不會工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的過激勵保護電路存在的采用限幅器導致發(fā)射系統(tǒng)諧波、三階交調(diào)、噪聲系數(shù)等指標的惡化以及限幅器不能解決功放自身溫度特性造成的過激勵的技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種固態(tài)功率放大器的過激勵保護電路。本發(fā)明還公開了一種固態(tài)功率放大器的過激勵保護實現(xiàn)方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明公開了一種固態(tài)功率放大器的過激勵保護電路，其具體包括自動電平控制環(huán)路和開關(guān)控制環(huán)路，所述開關(guān)控制環(huán)路用于在自動電平控制環(huán)路起控后，再打開射頻開關(guān)，所述自動電平控制環(huán)路包括耦合器、檢波放大電路、第一比較器、第一門限電路和壓控衰減器，所述壓控衰減器的輸入端連接主信號的輸入，輸出端連接耦合器的輸入端，耦合器的一部分信號輸出給檢波放大電路，一部分信號輸出給開關(guān)控制環(huán)路的射頻開關(guān)；檢波放大電路的輸出分別連接第一比較器和開關(guān)控制環(huán)路的延時電路，第一比較器連接第一門限電路，其比較結(jié)果作為控制信號輸入給壓控衰減器。
[0008]更進一步地，上述開關(guān)控制環(huán)路包括耦合器、檢波放大電路、延時電路、第二比較器、第二門限電路和射頻開關(guān)，所述延時電路連接第二比較器，第二比較器連接第二門限電路，第二比較器的比較結(jié)果作為控制信號輸入給射頻開關(guān)。
[0009]更進一步地，上述過激勵保護電路還包括低溫過激勵保護電路，所述低溫過激勵保護電路采用溫度補償衰減器實現(xiàn)，所述溫度補償衰減器的輸入端連接射頻開關(guān)，輸出端連接射頻放大鏈路。
[0010]本發(fā)明還公開了一種固態(tài)功率放大器的過激勵保護電路的實現(xiàn)方法，其具體包括以下步驟:當輸入給壓控衰減器的輸入信號為過激勵信號時，通過自動電平控制環(huán)路進行控制，將輸出信號從Tl時刻開始進行限幅，同時通過開關(guān)控制環(huán)路中的延時，在T2時刻才導通射頻開關(guān)，其中T 2大于Tl。
[0011 ] 更進一步地，上述方法具體為通過調(diào)整自動電平控制環(huán)路中的第一門限電路的門限電平，來控制自動電平控制環(huán)路的輸出功率。
[0012]更進一步地，上述方法還包括通過調(diào)整開關(guān)控制環(huán)路中的總延時量和過激勵保護門限電平，使得T 2大于Tl。
[0013]更進一步地，上述方法還包括通過溫度補償衰減器解決低溫時射頻放大鏈路的過激勵。
[0014]通過采用以上的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為:本電路未引入非線性器件，射頻鏈路的壓控衰減器、耦合器和射頻開關(guān)均具有良好的線性度。同時固態(tài)功放輸出功率的大小可以由第一門限電路自由調(diào)節(jié)，過激勵的門限可以通過第二門限電路自由調(diào)節(jié)。經(jīng)測試，此電路適用于帶寬小于10%的連續(xù)波固態(tài)功率放大器的過激勵保護。可以實現(xiàn)當輸入功率動態(tài)變化1dB以上，且溫度變化_35°C?+70°C的條件下，保證固態(tài)功率放大器的輸出功率變化小于0.5dB，固態(tài)功率放大器的抗過激勵輸入功率可達20dBm以上。
[0015]本專利中的延時電路在檢波之后，其屬于低頻電路，因此可以實現(xiàn)微秒級的延時。本專利由于加入ALC電路，當過激勵信號一直持續(xù)時，ALC電路將把過激勵信號的幅度降低到額定輸入功率電平，鏈路可以照常工作。本專利由于加入了溫度補償電路，可以防止低溫過激勵問題。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的固態(tài)功率放大器的過激勵保護電路的實現(xiàn)原理圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的信號分析圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合說明書附圖，詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0019]本發(fā)明公開了一種固態(tài)功率放大器的過激勵保護電路，其具體包括自動電平控制環(huán)路和開關(guān)控制環(huán)路，所述開關(guān)控制環(huán)路用于在自動電平控制環(huán)路起控后，再打開射頻開關(guān)，防止起控前的過激勵信號進入射頻放大鏈路，所述自動電平控制環(huán)路包括耦合器11、檢波放大電路12、第一比較器13、第一門限電路22和壓控衰減器14，所述壓控衰減器14的輸入端連接主信號的輸入，輸出端連接耦合器11的輸入端，耦合器11的一部分信號輸出給檢波放大電路12，一部分信號輸出給開關(guān)控制環(huán)路的射頻開關(guān)；檢波放大電路12的輸出分別連接第一比較器13和開關(guān)控制環(huán)路的延時電路，第一比較器13連接第一門限電路22，其比較結(jié)果作為控制信號輸入給壓控衰減器14。本發(fā)明的過激勵保護電路通過設(shè)置自動電平控制環(huán)路和開關(guān)控制環(huán)路，自動電平控制環(huán)路將輸出功率V2穩(wěn)定在某一額定的輸入功率電平，開關(guān)控制環(huán)路用于在自動電平控制環(huán)路起控后，再打開射頻開關(guān)，防止起控前的過激勵信號進入射頻放大鏈路，通過兩個電路的配合使用，在輸入為過激勵信號時，實現(xiàn)對后續(xù)設(shè)備的保護。對輸入的過激勵信號通過自動電平控制環(huán)路