专利名称:射频信号动态范围压缩电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种射频信号动态范围压缩电路 。 该电路采用信号对消法的设计思想，利用输入信号本身来压缩信号的动态范围，并且综合前馈与反馈电路结构，弥补两种结构电路的弊端，形成一种通用性较强的信号压缩电路。该电路包括两个定向耦合器，还包括移相器、检波电路、增益调节电路、反相器、功率合成电路和放大器，第一定向耦合器连接电路的输入端、移相器和增益调节电路，移相器依次连接第二定向耦合器、检波电路、增益调节电路及反相器，反相器和第二定向耦合器分别连接功率合成电路，功率合成电路连接放大器。通过本电路设计，即实现了弥补两种传统电路结构的缺点，快速精确的控制信号功率，压缩信号的动态范围的目的。
【专利说明】射频信号动态范围压缩电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及射频通信设备，特别涉及一种射频信号动态范围压缩电路。
【背景技术】
[0002]在射频通信领域中，设备可接收信号的动态范围直接决定设备无失真处理信号的能力，也就是设备的线性度指标。随着科学技术的迅猛发展，电磁环境越发复杂，干扰信号的种类和数量繁多，并且干扰信号的幅度动态范围很大。因此，这对射频通信设备正常工作造成很大的压力，因此需要在信号进入设备之前要进行一定的预处理，使得输入信号在设备的正常接收范围之内，并且还要使设备能处在最佳的工作状态。压缩输入信号的动态范围就是一种有效的方法。
[0003]传统的信号动态范围压缩分为前馈型和反馈型两种，前馈型如图1所示，此种类型电路为开环结构，有控制和延迟两条通路，控制通道通过检测输入信号强度，从而产生一个直流控制电平来控制可变增益放大器的增益，延迟通道则起到延迟信号的作用，直到控制通道产生控制电平后，信号才从可变增益放大器通过。此种结构具有建立时间迅速的优点，由于没有反馈回路，因此精度控制度较低。反馈型如图2所示，此种类型电路采用闭环结构，有检测反馈回路，因此电路精度高，但是电路响应时间较长。根据应用场合不同，可选用不同的电路，但是由于电磁环境日益复杂，两种类型电路各自的弊端愈发明显，亟待需要一种通用性较强的解决方案。
【发明内容】
[0004]鉴于上述现有技术存在的问题和缺陷，本实用新型特别提供一种射频信号动态范围压缩电路。该电路采用信号对消法的设计思想，利用输入信号本身来压缩信号的动态范围，并且综合前馈与反馈电路结构，弥补两种结构电路的弊端，形成一种通用性较强的信号压缩电路。
[0005]本实用新型采取的技术方案是:一种射频信号动态范围压缩电路，其特征在于:该电路包括两个定向耦合器，分别为第一定向耦合器和第二定向耦合器，还包括移相器、检波电路、增益调节电路、反相器、功率合成电路和放大器，所述的第一定向耦合器连接模块电路的输入端，同时分别连接移相器和增益调节电路，移相器连接第二定向耦合器，第二定向耦合器连接检波电路，检波电路连接增益调节电路，增益调节电路连接反相器，反相器和第二定向耦合器分别连接功率合成电路，功率合成电路连接放大器。
[0006]本实用新型产生的有益效果是:通过本电路设计，即实现了弥补两种传统电路结构的缺点，快速精确的控制信号功率，压缩信号的动态范围的目的。
【附图说明】
[0007]图1为传统前馈型信号压缩电路结构框图；
[0008]图2为传统反馈型信号压缩电路结构框图；
[0009]图3为本实用新型信号压缩电路结构框图；
[0010]图4为图3中功率合成电路的原理图；
[0011]图5为图3中检波电路的原理图；
[0012]图6为采用前馈电路结构进行控制的对比结果曲线图；
[0013]图7为采用反馈电路结构进行控制的对比结果曲线图；
[0014]图8为采用本电路结构进行控制的对比结果曲线图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0016]如图3所示，本实用新型的移相器采用Min1-Circuits公司的JSPHS-1000移相器实现；两个定向I禹合器都采用的是Min1-CircuitS公司的ADC-10-4实现；反相器也是由移相器JSPHS-1000实现,相位偏移180度；运算放大器采用的是Texas Instrument公司的0PA847实现。增益调节电路为业内公知的普通电路，在此不再赘述。
[0017]如图3所示，输入信号通过定向耦合器分成两路信号，一路信号通过移相器之后，经过另一个定向耦合器，耦合出的信号经过射频检波电路输出控制电压，控制第二路的增益调节电路的增益，直通信号则输入至功率合成电路的一个输入端。另一路信号经过增益调节电路进行信号增益调节，之后经过反相器进行相位反转，输入至功率合成器电路的另一个输入端与前一路信号进行合路，合路之后的信号通过射频放大器进行增益补偿。由于两路信号相位相反，所以合路后能够达到信号对消，防止输出信号过大的目的，压缩了信号的动态范围。
[0018]如图4所示，本实用新型的功率合成电路采用十一个T型微带线、六个弧形微带线和两个带状微带线，其中，T型微带线TEE3的I脚连接该电路的INPUTl输入端，T型微带线TEE3的2脚通过弧形微带线⑶RVEI连接T型微带线TEEl的3脚，T型微带线TEE3的3脚通过电阻R7连接T型微带线TEE9的2脚，T型微带线TEE9的I脚连接该电路的INPUT2输入端，T型微带线TEE9的3脚通过弧形微带线⑶RVE4连接T型微带线TEE7的2脚，T型微带线TEE7的I脚连接T型微带线TEElO的I脚，T型微带线TEElO的3脚通过弧形微带线⑶RVE3连接T型微带线TEE8的2脚，T型微带线TEElO的2脚通过电阻R8连接T型微带线TEE4的3脚，T型微带线TEE4的I脚连接T型微带线TEEl的I脚，T型微带线TEE4的2脚通过弧形微带线⑶RVE2连接T型微带线TEE2的3脚，T型微带线TEE2的I脚连接T型微带线TEE5的I脚，T型微带线TEE5的I脚通过弧形微带线⑶RVE5连接带状微带线TLl的一端，T型微带线TEE5的3脚通过电阻R9连接T型微带线TEEll的2脚，T型微带线TEEll的I脚连接T型微带线TEE8的I脚，T型微带线TEEll的3脚通过弧形微带线⑶RVE6连接带状微带线TL2的一端，带状微带线TL2的另一端连接T型微带线TEE6的2脚，T型微带线TEE6的3脚连接带状微带线TLl的另一端，T型微带线TEE6的I脚为该电路的OUTPUT输出端。
[0019]图中INPUTl和INPUT2是功率合成电路的两个输入端，OUTPUT是功率合成电路的输出端。两路信号分别经过T型微带线TEE3和TEE9之后经过弧形微带线⑶RVEl和弧形微带线⑶RVE4。再经过T型微带线TEEl和T型微带线TEE7之后，分别输入至T型微带线TEE4和T型微带线TEE10，之后分别经过弧形微带线⑶RVE2和弧形微带线⑶RVE3，之后再分别经过T型微带线TEE2和T型微带线TEE8，两路信号分别经过T型微带线TEE5和T型微带线TEE11，之后两路信号分别经过弧形微带线⑶RVE5和弧形微带线⑶RVE6，之后两路信号再分别经过带状微带线TLl和带状微带线TL2，最后两路信号通过T型微带线TEE6合成一路信号输出。功率合成器电路中的电阻R7、电阻R8、电阻R9通过T型微带线并联。电阻R7，电阻R8，电阻R9的功能就是隔离在模块电路中传输的两路信号。
[0020]如图5所示，本实用新型的检波电路采用两个运算放大器，分别为第一级运算放大器Ul和第二级运算放大器U2，第一级运算放大器的4脚通过电阻R4连接信号输入端，电阻R2两端分别连接第一级运算放大器的4脚和二极管Dl的阳极，电阻Rl两端分别连接第一级运算放大器的4脚和二极管D2的阴极，并且通过电阻R5连接至第二级运算放大器U2的4脚，同时第二级运算放大器U2的4脚通过电阻R3又连接至第一级运算放大器Ul的4脚，二极管Dl的阴极与二极管D2的阳极连接，并且连接至第一级运算放大器的I脚，电阻R6和电容Cl并联在第二级运算放大器U2的4脚和I脚，第一级运算放大器Ul的6脚和第二级运算放大器U2的6脚分别接+5V电源，第一级运算放大器Ul的2脚和第二级运算放大器U2的2脚分别接-5V电源，第一级运算放大器Ul的3脚和第二级运算放大器U2的3脚分别接GND端，第二级运算放大器U2的I脚为信号输出端。
[0021 ] 检波电路主要由两极运算放大器组成，第一级运算放大器及其外围的电路主要实现了全波的整流和检波，而第二级运算放大器以及电容Cl和电阻R6实现了一个低通滤波器，输入射频信号的功率变化进行缓冲。
[0022]如图6、图7和图8所示，图中横轴表示时间time,单位为纳秒nsec,纵轴表示功率，单位为dBm，实线是实际的输出功率PIFout，而虚线代表输入功率Pinput，具体说明如下:
[0023]图6、图7和图8分别为采用前馈电路结构、反馈电路结构和本实用新型电路结构进行控制的结果图，图中实线为实际输出的信号功率，虚线为输入信号的功率，目标输出功率为lOdBm，ml点是输出功率稳定点，time表示的是输出功率达到稳定时所用的时间。
[0024]如图6所示,ml点稳定时间time=130nsec,而输出功率PIFout=Il.161,与目标输出功率的偏差为1.161。图7中ml点稳定时间time=190nsec，而输出功率PIFout=9.919，与目标输出功率的偏差是0.081。图8中ml点稳定时间time=140nsec，而输出功率PIFout=9.988，与目标输出功率的偏差为0.012。从这三个图可以得出，输出功率达到稳定所需的时间图6最短，图7最长，而图8则稍逊于图6，但是在控制精度方面上，图8控制所能达到的精度最高，图7的控制精度最低。
[0025]由此可见，本电路达到了弥补两种传统电路结构的缺点，快速精确的控制信号功率，压缩信号的动态范围的目的。
【权利要求】
1.一种射频信号动态范围压缩电路，其特征在于:该电路包括两个定向耦合器，分别为第一定向耦合器和第二定向耦合器，还包括移相器、检波电路、增益调节电路、反相器、功率合成电路和放大器，所述的第一定向耦合器连接模块电路的输入端，同时分别连接移相器和增益调节电路，移相器连接第二定向耦合器，第二定向耦合器连接检波电路，检波电路连接增益调节电路，增益调节电路连接反相器，反相器和第二定向耦合器分别连接功率合成电路，功率合成电路连接放大器。2.根据权利要求1所述的射频信号动态范围压缩电路，其特征在于:功率合成电路采用十一个T型微带线、六个弧形微带线和两个带状微带线，其中，T型微带线TEE3的I脚连接该电路的INPUTl输入端，T型微带线TEE3的2脚通过弧形微带线⑶RVEl连接T型微带线TEEl的3脚，T型微带线TEE3的3脚通过电阻R7连接T型微带线TEE9的2脚，T型微带线TEE9的I脚连接该电路的INPUT2输入端，T型微带线TEE9的3脚通过弧形微带线⑶RVE4连接T型微带线TEE7的2脚，T型微带线TEE7的I脚连接T型微带线TEElO的I脚，T型微带线TEElO的3脚通过弧形微带线⑶RVE3连接T型微带线TEE8的2脚，T型微带线TEElO的2脚通过电阻R8连接T型微带线TEE4的3脚，T型微带线TEE4的I脚连接T型微带线TEEl的I脚，T型微带线TEE4的2脚通过弧形微带线⑶RVE2连接T型微带线TEE2的3脚，T型微带线TEE2的I脚连接T型微带线TEE5的I脚，T型微带线TEE5的I脚通过弧形微带线⑶RVE5连接带状微带线TLl的一端，T型微带线TEE5的3脚通过电阻R9连接T型微带线TEEll的2脚，T型微带线TEEll的I脚连接T型微带线TEE8的I脚，T型微带线TEEll的3脚通过弧形微带线⑶RVE6连接带状微带线TL2的一端，带状微带线TL2的另一端连接T型微带线TEE6的2脚，T型微带线TEE6的3脚连接带状微带线TLl的另一端，T型微带线TEE6的I脚为该电路的OUTPUT输出端。3.根据权利要求1所述的射频信号动态范围压缩电路，其特征在于:检波电路采用两个运算放大器，分别为第一级运算放大器Ul和第二级运算放大器U2，第一级运算放大器的4脚通过电阻R4连接信号输入端，电阻R2两端分别连接第一级运算放大器的4脚和二极管Dl的阳极，电阻Rl两端分别连接第一级运算放大器的4脚和二极管D2的阴极，并且通过电阻R5连接至第二级运算放大器U2的4脚，同时第二级运算放大器U2的4脚通过电阻R3又连接至第一级运算放大器Ul的4脚，二极管Dl的阴极与二极管D2的阳极连接，并且连接至第一级运算放大器的I脚，电阻R6和电容Cl并联在第二级运算放大器U2的4脚和I脚，第一级运算放大器Ul的6脚和第二级运算放大器U2的6脚分别接+5V电源，第一级运算放大器Ul的2脚和第二级运算放大器U2的2脚分别接-5V电源，第一级运算放大器Ul的3脚和第二级运算放大器U2的3脚分别接GND端，第二级运算放大器U2的I脚为信号输出端。
【文档编号】H03G3-20GK204290897SQ201420695586
【发明者】孙毅, 王卫龙, 张睿, 钱瑞杰, 张晓峰, 杨纯璞, 李洋 [申请人]天津光电通信技术有限公司