专利名称：功率检测电路、发射机和功率检测方法
技术领域：
本发明涉及一种功率检测电路、发射机和功率检测方法，用于检测电功率。
背景技术：
在用于从天线发送无线信号的发射机中，为了检测异常情况(如，天线发生故障或出现未连接状态)，提出了一种测量从天线反射的反射功率并基于所测量的反射功率的大小来检测异常的技术(参见例如专利文献1)。图1是示出了一种形式的使用常见功率检测电路的无线装置的图。图1所示的无线装置包括发送信号输出部分1000、功率检测电路10和天线4000。发送信号输出部分1000是放大器，向天线4000输出发送信号，使得无线信号从天线4000发送。功率检测电路10检测从天线4000反射的反射信号的反射功率。天线4000发送从发送信号输出部分1000输出的发送信号作为无线信号。进一步地，功率检测电路10由反射功率检测部分3000和比较部分7000配置而成。进一步地，反射功率检测部分3000由耦合器3001和检测器3002配置而成。耦合器3001对从天线4000反射的反射信号进行分路(branch)，以向检测器3002 输出分路信号。检测器3002将从耦合器3001输出的反射信号的反射功率转换为直流电压。进一步地，检测器3002向比较部分7000输出转换的电压。比较部分7000将从检测器3002输出的电压与预先设置的阈值进行比较。进一步地，当比较结果为从检测器3002输出的电压大于预先设置的参考值(阈值)时，比较部分 7000输出警报(ALM)。在以该方式配置的无线装置中，当来自天线4000的返回损耗(反射功率)增加时，耦合器3001取出(分路)的反射功率增加。检测器3002检测到反射功率，接着，在比较部分7000中，将检测到的反射功率与参考值进行比较，以确定是否要发出警报。此处，反射功率与从发送信号输出部分1000输出的发送信号的发送功率成比例。 因此，当发送功率较小时，不可能确定天线4000的异常。在发送功率过大的情况下，甚至当天线4000的返回损耗(反射功率)处于正常范围时，也存在由于反射功率的绝对值较大而将天线4000的状态确定为异常的情况。采用该方式，由于无法根据发送功率的改变做出精确的确定，存在当信号电平连续改变时(如同突发信号的情况)无法进行正确确定的问题。因此，除了图1所示的配置以外，提出了一种技术，其中，还检测从放大器向天线发送的发送功率，从而基于检测到的发送功率和反射功率间的差来检测异常(参见例如专利文献2)。引用列表专利文献
专利文献1 JP2008-085849A专利文献2 JP2003-525455A
发明内容
技术问题然而，在专利文献2所述的技术中，存在当发送功率和反射功率较小时二极管所检测到的电压特性被改变的问题。采用该方式，当检测到的电压被改变时，可能在返回损耗 (反射功率)的计算中引起误差，从而无法做出精确的确定。本发明的目的是提供一种功率检测电路、发射机和功率检测方法，用于解决上述问题。解决问题的技术方案根据本发明的功率检测电路包括发送功率检测部分，检测发送信号的发送功率，为了使无线信号从用于发送所述无线信号的发射机中提供的天线进行发送，所述发送信号被输出至所述天线；反射功率检测部分，检测从所述天线反射的反射信号的反射功率；积分部分，在发送无线信号的前导信号的时间，对发送功率和反射功率间的差进行积分；以及比较部分，将通过所述积分部分执行的积分获得的差值与预定阈值进行比较，并且在比较结果为通过所述积分部分执行的积分获得的差值小于所述预定阈值的情况下输出警报。此外，根据本发明的发射机包括功率检测电路；天线；发送信号输出部分，向天线输出发送信号，以使得无线信号从天线发送。此外，根据本发明的功率检测方法包括检测发送信号的发送功率，为了使无线信号从用于发送所述无线信号的发射机中提供的天线进行发送，所述发送信号被输出至所述天线；检测从所述天线反射的反射信号的反射功率；在发送无线信号的前导信号的时间，对发送功率和反射功率间的差进行积分；将通过所述积分获得的差值与预定阈值进行比较；以及在比较结果为通过所述积分获得的差值小于所述阈值的情况下输出警报。技术效果如上所述，本发明被配置用于检测发送信号的发送功率，为了使无线信号从用于发送所述无线信号的发射机中提供的天线进行发送，所述发送信号被输出至所述天线；检测从所述天线反射的反射信号的反射功率；在发送无线信号的前导信号的时间，对发送功率和反射功率间的差进行积分；将通过所述积分获得的差值与预定阈值进行比较；以及在比较结果为通过所述积分获得的差值小于所述阈值的情况下输出警报。从而，可以与发送功率的大小无关地精确检测天线端口的异常状态。
图1是示出了一种形式的使用常见功率检测电路的无线装置的图。图2是示出了根据本发明的功率检测电路的第一示例实施例的图。图3是示出了图2所示的检测器的电压转换特性的图。图4是示出了由图2所示的对数放大器进行了对数转换的发送功率(反射功率) 相对于检测(直流)电压的特性的图。图5是示出了使用时分双工系统发送的信号的输出(功率)电平随时间变化的图。图6是示出了在图2所示的积分时段产生部分中产生积分时段的状态的图。图7是示出了检测电压在小输入功率的区域内发生改变的特性的图。图8是示出了对数放大的检测电压在小输入功率的区域内发生改变的特性的图。图9是示出了在发送突发信号的情况下FWD(发送)电压、REV(反射)电压以及 FffD电压和REV电压间的差输出随时间变化的图。图10是示出了积分时段t期间选通信号与差信号间的关系的图，所述积分时段t 是在图2所示的积分时段产生部分中产生的。图11是示出了根据本发明的功率检测电路的第二示例实施例的图。图12是示出了根据本发明的功率检测电路的第三示例实施例的图。图13是示出了根据本发明的功率检测电路的第四示例实施例的图。
具体实施例方式以下，将参照附图描述示例实施例。(第一示例实施例)图2是示出了根据本发明的功率检测电路的第一示例实施例的图。如图2所示，示例实施例由发送信号输出部分100、根据本发明的功率检测电路1、 以及天线110配置而成。发送信号输出部分100是放大器，向天线110输出发送信号，致使无线信号从天线 110发送。功率检测电路1检测从发送信号输出部分100向天线110输出的发送信号的发送功率。此外，功率检测电路1检测从天线110反射的反射信号的反射功率。天线110发送从发送信号输出部分100输出的发送信号作为无线信号。进一步地，功率检测电路1由发送功率检测部分200、反射功率检测部分300、差分放大器部分400、积分时段产生部分500、积分部分600和比较部分700配置而成。发送功率检测部分200检测从发送信号输出部分100向天线110输出的发送信号的发送功率。进一步地，发送功率检测部分200由耦合器201、检测器202和对数放大器203配置而成。耦合器201是第一方向性耦合器，用于对从发送信号输出部分100向天线110输出的发送信号进行分路，并向检测器202输出分路的信号。检测器202是第一检测器，用于将从耦合器201输出的发送信号的发送功率转换为第一直流电压。此外，检测器202向对数放大器203输出第一直流电压。对数放大器203是第一对数放大器，用于对从检测器202输出的直流电压进行对数转换，以获得与发送功率相对应的发送电压。此外，对数放大器203向差分放大器部分 400输出发送电压。反射功率检测部分300检测从天线110反射的反射信号的反射功率。进一步地，反射功率检测部分300由耦合器301、检测器302和对数放大器303配置而成。耦合器301是第二方向性耦合器，用于对从天线110反射的反射信号进行分路，并向检测器302输出分路的信号。检测器302是第二检测器，用于将从耦合器301输出的反射信号的反射功率转换为第二直流电压。此外，检测器302向对数放大器303输出第二直流电压。对数放大器303是第二对数放大器，用于对从检测器302输出的第二直流电压进行对数转换，以获得与反射功率相对应的反射电压。此外，对数放大器303向差分放大器部分400输出反射电压。差分放大器部分400获取从对数放大器203输出的发送电压和从对数放大器303 输出的反射电压之间的差，并向积分部分600输出所述差。积分时段产生部分500基于操作时钟和突发定时信号产生积分时段。下文将描述突发定时信号。积分时段产生部分500向积分部分600输出所产生的积分时段。积分部分600在从积分时段产生部分500输出的积分时段期间，对从差分放大器部分400输出的差进行积分。此外，积分部分600向比较部分700输出通过积分获得的积分值。比较部分700将从积分部分600输出的积分值与预先设置的阈值进行比较。进一步地，当比较结果为从积分部分600输出的积分值小于预先设置的阈值时，比较部分700输出警报(ALM)。以下将描述图2所示的配置中的操作。发送信号输出部分100将致使无线信号从天线110发送的发送信号放大为期望的输出，并予以输出。耦合器201对从发送信号输出部分100输出的发送信号进行分路。S卩，耦合器201 提取发送信号的一部分。另一方面，当输出和天线间发生失配时，输入至天线110的发送信号被天线110反射，使得反射信号向发送信号输出部分100返回。耦合器301对反射信号进行分路。即，耦合器301提取反射信号的一部分。此后，耦合器201的耦合端口的输出被输出至检测器202。此外，耦合器301的耦合端口的输出被输出至检测器302。接着，检测器202将从耦合器201输出的发送功率转换(检测)为直流电压。此外，检测器302将从耦合器301输出的反射功率转换(检测)为直流电压。此处，描述检测器202和302的电压转换特性。图3是示出了图2所示的检测器202和302的电压转换特性的图。如图3所示，检测器202和302的电压转换特性是指数函数特性。这是由于，通常在检测器202和302的每一个中使用二极管，并且检测器202和302的电压转换特性依赖于二极管的特性。对数放大器203对通过检测器202的转换得到的直流电压进行对数转换。此外， 对数放大器303对通过检测器302的转换得到的直流电压进行对数转换。图4是示出了由图2所示的对数放大器203和303的每一个进行了对数转换的发送功率(反射功率)相对于检测(直流)电压的特性的图。如图4所示，检测电压相对于发送功率(反射功率)基本上呈现出线性特性。当从对数放大器203输出对数转换的发送电压，并且当从对数放大器303输出对数转换的反射电压时，差分放大器部分400计算从对数放大器203输出的发送电压和从对数放大器303输出的反射电压之间的差。当发生诸如天线110的未连接状态以及至天线的线缆的断开状态等异常状态(换言之，天线端口中的返回损耗的恶化)时，反射电压增大。 分别与发送功率和反射功率成比例的发送电压和反射电压分别从对数放大器203和303输出。因此，当计算发送电压和反射电压之间的差时，可以与发送信号的大小(即发送功率的大小)无关地检测异常状态(换言之，天线端口中的返回损耗的恶化)。在差分放大器部分 400中，计算发送电压和反射电压之间的差，并输出与天线端口的返回损耗成比例的差(电压)。此处，考虑使用时分双工(TDD)系统发送的信号。图5是示出了使用时分双工系统发送的信号的输出(功率)电平随时间变化的图。如图5所示，使用时分双工系统发送的信号被形成为突发型(突发波)信号。此外，信号的输出(功率)电平随时间改变。突发波信号包括用于实现终端的调制解调器的同步的前导信号，因此与前导信号相对应的部分被配置使得确保输出具有固定电平或更高电平的功率的信号。在示例实施例中，并非在所有(时间)时段中检测到天线端口中的返回损耗的恶化，而仅仅在前导信号的时段中检测到天线端口中的返回损耗的恶化。差分放大器部分400的输出被输入至积分部分600，同时积分时段产生部分500确定积分时间(积分时段)。图6是示出了在图2所示的积分时段产生部分500中产生积分时段的状态的图。如图6所示，与突发时段同步的突发定时信号和时钟(CLK)被输入至积分时段产生部分500，从而通过对来自突发定时信号的时钟脉冲进行计数来产生具有预先设置的积分时段(t)的控制信号(选通信号)。在积分部分600中，在与积分时段产生部分500所产生的积分时段相对应的固定时段期间获得积分值。即，在突发波的前导时间期间，由积分部分600获得与发送功率相对应的发送电压和与反射功率相对应的反射电压之间的差值的积分值，并且从积分部分600 输出所获得的积分值。接着，在比较部分70中，将从积分部分600输出的积分值与预先设置的阈值(参考值)进行比较。当比较结果为积分值小于参考值时(当发送电压和反射电压间的差变小 (即，返回损耗恶化)时)，从比较部分700输出警报(ALM)。如果当输出警报(ALM)时发送信号输出部分100的操作被控制为关闭，可以避免发送信号输出部分100在返回损耗恶化时(如，在未连接天线时)遭到破坏。如上所述，在用于从发送信号输出部分100向天线110输出信号的电路中，不仅使用沿反射方向的功率还使用沿传播方向的功率，并且将沿各个方向的功率的检测到的电压的对数值彼此比较，使得可以与发送功率的大小无关地检测到天线端口的异常状态。这基于以下原理由于返回损耗在天线端口的异常状态下恶化，可以通过获得发送功率(电压) 和反射功率(电压)之间的比率来计算返回损耗。此外，当输入功率较小时，检测电压的变化因二极管的特性而增大。图7是示出了检测电压在小输入功率的区域内发生改变的特性的图。图8是示出了对数放大的检测电压在小输入功率的区域内发生改变的特性的图。如图7和图8所示，当信号较小时，检测电压发生改变，因而在返回损耗的计算中可能引起误差，从而无法做出精确的确定。因此，在本发明中，以仅将突发信号的前导时段用于确定并且在返回损耗的计算中不使用小信号部分的方式，来避免不准确的确定。图9是示出了发送突发信号的情况下FWD (发送)电压、REV(反射)电压以及FWD 电压和REV电压之间的差输出随时间变化的图。图9中的上部的图是示出了 FWD(传输)电压随时间变化的图。此外，图9中的中部的图是示出了 REV(反射)电压随时间变化的图。 此外，图9中的下部的图是示出了差输出随时间变化的图。如图9中的下部的图所示，当突发信号的电平为低时，由检测特性的变化引起差电压的如虚线所示的变化。图10是示出了积分时段t期间选通信号与差信号之间的关系的图，所述积分时段 t是在图2所示的积分时段产生部分500中产生的。如图10所示，通过由在积分时段产生部分500中产生的选通信号确定积分时段来估计检测电压的变化的影响。(第二示例实施例)图11是示出了根据本发明的功率检测电路的第二示例实施例的图。如图11所示，在根据示例实施例的功率检测电路2中，在发送功率检测部分200 和天线110之间提供循环器(circulator) 800。此外，在连接至循环器800 —侧的反射功率检测部分310中提供耦合器301和终止器311，循环器800的所述侧被视为天线110的输出端口侧。由于耦合器301能够取出来自天线110的反射信号，可以获得与第一示例实施例相同的效果。(第三示例实施例)图12是示出了根据本发明的功率检测电路的第三示例实施例的图。如图12所示，根据示例实施例的功率检测电路3是一示例，其中，在发送功率检测部分220和反射功率检测部分320中分别使用具有对数特性的LOG检测器221和321，代替第一示例实施例中的检测器202和302以及对数放大器203和303。近年来，使用了许多具有对数特性的器件(IC)。可以通过使用具有对数特性的器件来简化电路。(第四示例实施例)图13是示出了根据本发明的功率检测电路的第四示例实施例的图。如图13所示，根据示例实施例的功率检测电路4是一示例，其中，对数放大器203和303、差分放大器部分400、积分时段产生部分500以及比较部分700的处理是使用CPU 900的固件实现的。通过由在发送功率检测部分230和反射功率检测部分330中分别提供的A/D转换器231和331分别将检测电压转换为数字数据从而被CPU 900取得并且此后通过数值计算进行警报确定的方式，可以获得与第一示例实施例相同的效果。应当注意，本发明特别适用于使用时分双工系统并且发送突发信号的装置，如用于WiMAX(全球微波接入互操作性)系统中使用的基站的发送部分。虽然参照示例实施例描述了本申请的发明，但本申请的发明不限于上述示例实施例。在本申请的发明的范围内，可以对本申请的发明的构成和细节进行各种修改，这些对于本领域普通技术人员来说是清楚的。本申请要求于2008年12月15日在日本提交的日本专利申请No. 2008-318516的优先权的权益，其全部内容据此被并入本申请和本申请的权利要求中作为参考。
权利要求
1.一种功率检测电路，包括发送功率检测部分，检测发送信号的发送功率，为了使无线信号从用于发送所述无线信号的发射机中提供的天线进行发送，所述发送信号被输出至所述天线；反射功率检测部分，检测从所述天线反射的反射信号的反射功率；积分部分，在发送无线信号的前导信号的时间，对发送功率和反射功率之间的差进行积分；以及比较部分，将通过所述积分部分执行的积分获得的差值与预定阈值进行比较，并且在比较结果为通过所述积分部分执行的积分获得的差值小于所述预定阈值的情况下输出警报。
2.根据权利要求1所述的功率检测电路，还包括差分放大器部分，输出发送功率和反射功率之间的差，其中，所述积分部分对由所述差分放大器部分输出的差进行积分。
3.根据权利要求2所述的功率检测电路，其中，所述发送功率检测部分包括第一方向性耦合器，对输出至所述天线的发送信号进行分路，以及其中，所述反射功率检测部分包括第二方向性耦合器，对从所述天线反射的反射信号进行分路。
4.根据权利要求3所述的功率检测电路，其中，所述发送功率检测部分还包括第一检测器，将由所述第一方向性耦合器分路的发送信号的发送功率转换为第一直流电压，其中，所述反射功率检测部分还包括第二检测器，将由所述第二方向性耦合器分路的反射信号的反射功率转换为第二直流电压，以及其中，所述差分放大器部分输出第一直流电压和第二直流电压之间的差。
5.根据权利要求4所述的功率检测电路，其中，所述发送功率检测部分还包括第一对数放大器，对所述第一直流电压进行对数转换，其中，所述反射功率检测部分还包括第二对数放大器，对所述第二直流电压进行对数转换，以及其中，所述差分放大器部分输出由所述第一对数放大器对数转换的第一直流电压和由所述第二对数放大器对数转换的第二直流电压之间的差。
6.一种发射机，包括根据权利要求1至5中任一项所述的功率检测电路；天线；以及发送信号输出部分，将发送信号输出至所述天线，使得无线信号从所述天线发送。
7.根据权利要求6所述的发射机，被配置为使用时分双工系统发送突发型信号，作为所述无线信号。
8.根据权利要求6或7所述的发射机，被配置用于全球微波接入互操作性WiMAX系统。
9.一种功率检测方法，包括检测发送信号的发送功率，为了使无线信号从用于发送所述无线信号的发射机中提供的天线进行发送，所述发送信号被输出至所述天线； 检测从所述天线反射的反射信号的反射功率；在发送无线信号的前导信号的时间，对发送功率和反射功率之间的差进行积分； 将通过所述积分获得的差值与预定阈值进行比较；以及在比较结果为通过所述积分获得的差值小于所述阈值的情况下输出警报。
10.根据权利要求9所述的功率检测方法，还包括 对所述发送信号进行分路；将分路的发送信号的发送功率转换为第一直流电压； 对所述第一直流电压进行对数转换； 对反射信号进行分路；将分路的反射信号的反射功率转换为第二直流电压； 对所述第二直流电压进行对数转换；以及在所述时间，对对数转换的第一直流电压和对数转换的第二直流电压间的差进行积
全文摘要
检测发送信号的发送功率，所述发送信号被输出至天线，以从发送无线信号的发射机中提供的所述天线发送所述无线信号；检测从天线反射的反射信号的反射功率；在发送无线信号的前导信号的时间，对发送功率和反射功率间的差进行积分；将积分后的差值与预定阈值进行比较，并在比较结果指示积分后的差值小于阈值的情况下发出警报。
文档编号H04B1/04GK102246419SQ20098014910
公开日2011年11月16日 申请日期2009年11月2日 优先权日2008年12月15日
发明者桐泽明洋 申请人:日本电气株式会社