专利名称：一种射频放大电路失配保护装置及方法
技术领域：
本发明涉及射频放大电路，特别是一种射频放大电路失配保护系统及方法。
背景技术：
现有射频功放解决方案一般都会考虑过压保护、过流保护、过激励保护、热保护和 失配保护等。大功率无线通信发送设备中，为了对射频功率放大器实施有效的输出驻波比 检测和保护，系统通常要求当功率放大器输出驻波小于等于3时，功率放大器正常工作； 当输出驻波稍大时(约3— 5之间)时输出功率应相应降低；当输出驻波大于5 (或6)时立 即关闭功放以对功放实施保护。目前失配保护电路较好的解决方案是利用对数检波器实现 失配检测电路，执行保护的装置(实现结构原理框图如图1所示)主要有如下几类
(1)开关器件类用在射频功率放大器的开关主要包括直流开关、射频开关，其作用是 通过切断直流电流或射频激励达到保护的目的；
(2)参量限制器件类用在射频功率放大器的参量限制，主要有限幅器件和限流器件。 该类器件是通过限制激励的幅度或者电流强度来达到保护的目；
(3)参量调整器件类用在射频功率放大器的参量调整类器件，有电调衰减器、数字衰 减器、可变增益放大器。使用该类器件能够将过激励部分调整回安全状态；
(4)组合类器件将保护执行部分跟功率放大器的其他电路集成在一起，形成一个多功 能组合器件。现有技术存在的问题
现有技术的射频功率放大器的失配保护装置需持续检测功率，如功放一旦保护则无射 频功率可检测，无法实现自动恢复功能；或者出现严重失配时无法完全关断功放功率，只是 相应调低射频输出功率，特别是对于甲类高功率放大器，仍然会持续工作于高功耗状态，不 利于节能、电源寿命甚至不利于整个通信系统。射频功率放大器(RF high-power amplifier)，包括短波宽带功率放大器、超短波 功率放大器、UHF功率放大器、调频广播、航空/中继、电视信号放大器和其他射频通信系统 的功率放大器，因大功率而极易损坏，特别是负载开路、短路或失配使功放输出端呈现比较 高的驻波分布，使射频能量不能有效地传输出去，大部分能量转换成热，造成热积累，一方 面降低了功放效率，另一方面，将造成功放热烧毁。工程维护中，有关射频功率放大器的常见故障情况如下
A、功放管烧毁或功率通路烧毁。该类故障是由于开短路无保护、保护门限过高、功率控 制故障或电路功率余量设计不足。B、功放保护无功率输出，重新开电故障解除。该故障属于外部事件(台风、打雷、振 动、干扰等)造成短暂失配使功放保护，电路有开短路保护功能但无自启动功能。C、功放保护无功率输出，更换天线或连接同轴电缆等天馈系统部件，故障解除。检 查测量原天馈系统，只是驻波比稍大，仍可使用，该故障原因属于射频功放保护门限过低， 过度灵敏。
上述3种故障情况需要大量工程技术和维修人员的现场维护和后续设备维修工 作，造成上述故障的主要原因是失配保护电路设计不满足实际使用要求。 功率放大 器的状态监测是功放保护设计的一个非常重要的环节，能否正确、有效、及时检测出状态变 化，是能否有效进行保护的关键。现有技术的射频功率放大器的失陪保护装置的失配保护 考虑得过于简单或理想化(如打雷或阵风造成的暂时失配、恶劣天气使天线或电缆内部水 气冷凝造成暂时失配因素常常会忽略)，容易造成上述三种故障的出现，或者真正出现失配 时只调低功率，不利于节能、电源寿命甚至不利于整个通信系统。
发明内容
本发明的第一个发明目的在于提供一种射频放大电路失配保护系统，以解决现有 技术的射频放大电路失配保护系统不能正确及时检测状态变化，从而无法对射频放大电路 起到有效保护的技术问题。为了实现本发明的第一个发明目的，采用的技术方案如下
一种射频放大电路失配保护装置，所述保护装置与射频放大电路连接，所述射频放大 电路包括与输入端连接的放大模块，放大模块与输出端的天馈系统连接，所述保护装置包 括用于检测输出端输出参数的运算放大门限比较模块、用于控制射频放大电路的放大模块 的输出控制模块，运算放大门限比较模块与输出控制模块连接，输出控制模块包括功率控 制子模块和供电控制子模块，当输出参数达到或超过第一门限值，功率控制子模块降低放 大模块的输出功率，当输出参数超过第二门限值，供电控制子模块关闭放大模块的供电。作为一种优选方案，当输出参数超过第一门限值时，功率控制子模块降低放大模 块的输出功率的幅度与输出参数的增加幅度成一定比例关系。作为进一步的优选方案，所述输出参数为放大模块的输出驻波比。作为再进一步的优选方案，第一门限值为3，第二门限值为6。作为更进一步的优选方案，所述一定比例关系为 当输出驻波比为3时，降低放大模块的输出功率4dB ； 当输出驻波比为4时，降低放大模块的输出功率6dB ； 当输出驻波比为5时，降低放大模块的输出功率SdB ； 当输出驻波比为6时，降低放大模块的输出功率IOdB ； 当输出驻波比大于6时，关闭放大模块的供电。作为一种优选方案，所述放大模块包括依次连接的激励放大子模块和功率放大子 模块，功率控制子模块与功率放大子模块连接，控制功率放大子模块的功率输出，供电控制 子模块与激励放大子模块和功率放大子模块的供电部分连接，控制供电部分的开启和关 闭。作为一种优选方案，所述保护装置还包括与输出控制模块连接的时延控制模块， 所述时延控制模块在输出控制模块关闭放大模块的供电后经过第一时延控制输出控制模 块开启放大模块的供电。作为进一步的优选方案，所述第一时延为3-5分钟。本发明的第二个发明目的，在于提供一种射频放大电路失配保护方法，以应用本 发明第一个发明目的所提供的一种射频放大电路失配保护装置。
为了实现本发明的第二个发明目的，采用的方案如下
一种射频放大电路失配保护方法，采用本发明第一个发明目的所提供的失配保护装 置，所述方法包括
运算放大门限比较模块检测输出参数，如果输出参数达到或超过第一门限值，则功率 控制子模块降低放大模块的输出功率，功率控制子模块降低放大模块的输出功率的幅度与 输出参数的增加幅度成一定比例关系，如果输出参数超过第二门限值，则供电控制子模块 关闭放大模块的供电。作为一种优选方案，所述方法还包括
当供电控制子模块关闭放大模块的供电后，时延控制模块经过第一时延后，控制供电 控制子模块启动放大模块的供电，运算放大门限比较模块检测输出参数，如果输出参数超 过第二门限值，则供电控制子模块关闭放大模块的供电。本发明提供的射频放大电路失配保护装置彻底解决射频功率放大器失配保护的 技术问题，达到降低功率放大器故障和减少工程技术人员及维修人员工作量的目的。
图1是现有技术解决方案的结构原理框图； 图2是本发明实施例的结构原理框图3是本发明实施例的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。射频功率放大器的失配保护装置的设计主要为解决上述现有技术存在的问题中 的三个射频功率放大器的工程问题
失配保护装置的设计要满足以下4点
A、天馈系统天线开短路或其它严重失配时，功率放大器要关闭，停止工作。B、台风、打雷、振动、干扰等造成的暂时性严重失配，功率放大器要关闭功放或激 励供电；功率放大器失配情况恢复正常后要打开，恢复工作。C、功率放大器轻度失配时，功率放大器正常工作
D、功率放大器中度失配(驻波比3 — 6)时，功率放大器自动降低功率4一 10dB。其中，C和D是一对矛盾，通过参数调节解决。A和B是一对矛盾，如设计一个严重 失配保护电路，A问题解决，B问题无法解决；如设计一个严重失配保护电路和自恢复启动 电路，B问题可以解决，但在A情况时会变得更差，功率放大器会工作一下开一下关的振荡 状态，会严重损害整机设备寿命。本实施例除了设计了上述电路，还额外引入了消除振荡状 态的时间概念和自服务概念当台风、打雷、振动、干扰等造成的暂时性严重失配，功率放大 器要关闭功放或激励供电，3分钟或5分钟(时间长度可设置)后模拟人工打开功率放大器 功放或激励的供电，恢复功率放大器正常工作；当检测到仍然失配，在50mS内迅速再切断 功率放大器功放或激励的供电。本发明实施例对保护装置的设计如下首先设计正反向检测电路、运算放大门限 电路，根据射频功率放大器的线性和动态范围控制等要求，可选择传统的检波电路或真有
5效值对数检波器电路(传统的检波电路是利用二极管半波整流特性实现的，其输出检波电 压正比于输入电压，与输入功率成指数关系。带有温度补偿的二极管检波器在较大的检波 输入功率条件下可以具备很好的性能，而当检波输入功率降低时，其性能会急剧恶化；相比 较而言，真有效值对数检波器的动态范围更宽，最高的可以达到IOOdB,输出检波电压与输 入信号电平成正比，具有对数响应特性)，再按表1设置功放轻、中度失配和严重失配时功率 放大器的功率控制参数，其中包括功率调节控制和严重失配保护电路。当功放输出轻、中度 失配时调整功率控制，当功放输出严重失配时切断功率放大器功放或激励的供电。
权利要求
1.一种射频放大电路失配保护装置，所述保护装置与射频放大电路连接，所述射频放 大电路包括与输入端连接的放大模块，放大模块与输出端的天馈系统连接，其特征在于，所 述保护装置包括用于检测输出端输出参数的运算放大门限比较模块、用于控制射频放大电 路的放大模块的输出控制模块，运算放大门限比较模块与输出控制模块连接，输出控制模 块包括功率控制子模块和供电控制子模块，当输出参数达到或超过第一门限值，功率控制 子模块降低放大模块的输出功率，当输出参数超过第二门限值，供电控制子模块关闭放大 模块的供电。
2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，当输出参数超过第一门限值时，功率 控制子模块降低放大模块的输出功率的幅度与输出参数的增加幅度成一定比例关系。
3.根据权利要求1或2所述的保护装置，其特征在于，所述输出参数为放大模块的输出 驻波比。
4.根据权利要求3所述的保护装置，其特征在于，第一门限值为3，第二门限值为6。
5.根据权利要求4所述的保护装置，其特征在于，所述一定比例关系为当输出驻波比为3时，降低放大模块的输出功率4dB ；当输出驻波比为4时，降低放大模块的输出功率6dB ；当输出驻波比为5时，降低放大模块的输出功率SdB ；当输出驻波比为6时，降低放大模块的输出功率IOdB ；当输出驻波比大于6时，关闭放大模块的供电。
6.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述放大模块包括依次连接的激励 放大子模块和功率放大子模块，功率控制子模块与功率放大子模块连接，控制功率放大子 模块的功率输出，供电控制子模块与激励放大子模块和功率放大子模块的供电部分连接， 控制供电部分的开启和关闭。
7.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括与输出控制模 块连接的时延控制模块，所述时延控制模块在输出控制模块关闭放大模块的供电后经过第 一时延控制输出控制模块开启放大模块的供电。
8.根据权利要求7所述的保护装置，其特征在于，所述第一时延为3-5分钟。
9.一种射频放大电路失配保护方法，采用权利要求1-7任一项所述的失配保护装置， 其特征在于，所述方法包括运算放大门限比较模块检测输出参数，如果输出参数达到或超过第一门限值，则功率 控制子模块降低放大模块的输出功率，功率控制子模块降低放大模块的输出功率的幅度与 输出参数的增加幅度成一定比例关系，如果输出参数超过第二门限值，则供电控制子模块 关闭放大模块的供电。
10.根据权利要求9所述的保护方法，其特征在于，所述方法还包括当供电控制子模块关闭放大模块的供电后，时延控制模块经过第一时延后，控制供电 控制子模块启动放大模块的供电，运算放大门限比较模块检测输出参数，如果输出参数超 过第二门限值，则供电控制子模块再次关闭放大模块的供电。
全文摘要
本发明涉及射频放大电路，特别是一种射频放大电路失配保护装置及方法，所述保护装置与射频放大电路连接，包括用于检测输出端输出参数的运算放大门限比较模块、用于控制射频放大电路的放大模块的输出控制模块，运算放大门限比较模块与输出控制模块连接，输出控制模块包括功率控制子模块和供电控制子模块，当输出参数达到或超过第一门限值，功率控制子模块降低放大模块的输出功率，当输出参数超过第二门限值，供电控制子模块关闭放大模块的供电。本发明提供的射频放大电路失配保护装置彻底解决射频功率放大器失配保护的技术问题，达到降低功率放大器故障和减少工程技术人员及维修人员工作量的目的。
文档编号H03F1/52GK102098007SQ20101059791
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者王东林 申请人:广州杰赛科技股份有限公司