一种固态功率放大器的功率控制电路及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及功率控制电路领域，尤其是一种固态功率放大器的功率控制电路及方 法。
【背景技术】
[0002] 在通信、导航等发射系统中，要求固态功率放大器在溫度变化和输入功率变化的 条件下保证输出功率保持不变。固态功率放大器输出功率和过激励由输入功率直接决定， 固需要对输入功率进行控制。
[0003] 固态功率放大器在使用过程中，引起输入功率变化因素主要来自Ξ个方面。一是 固态功率放大器的前级模块输出功率随溫度或时间的变化;二是误输入或当功放前端模块 有ALC电路时，在环路稳定之前的过冲;Ξ是固态功放自身的溫度特性造成，在低溫时，放大 链路增益大幅增加，造成输出功率的变化。
[0004] 现有固态功率放大器功率控制的方法主要是采用自动电平控制环路。传统的自动 电平控制环路在射频放大链路后端处进行功率取样，此结构虽然可W补偿射频放大器的溫 度特性，但检波电压极易受到干扰，电磁兼容性能差;传统的自动电平控制环路中电调衰减 器的控制电压由差分放大电路产生，由于放大倍数有限，造成口限值不敏感，调试困难；同 时，ALC电路在锁定过程中，会有短时间的过冲信号输出，并进入射频放大链路的输入端，容 易导致射频放大链路中功率放大器过激励烧毁。
【发明内容】
[000引本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术存在的问题，提供一种固态功率放 大器的功率控制电路及方法。电路采用一个自动电平控制环路、一个限幅器来实现。该电路 实现了固态功率放大器随输入功率变化和溫度变化条件下，保证输出功率恒定不变，同时 实现了自动电平控制环路锁定过程中射频放大链路的输入过激励保护的功能。
[0006]本发明采用的技术方案如下：
[0007 ] -种固态功率放大器的功率控制电路包括：
[0008] 自动电平控制环路，用于当输入信号功率值Pin幅度变化时，将自动电平控制环路 输出功率值P2稳定在自动电平控制环路输出功率设定值当所述自动电平控制环路输出 功率值Ρ2经过限幅器W及射频放大链路后，形成的输出功率Pcut稳定在输出功率设定值 Pout 上；
[0009] 限幅器，用于当自动电平控制环路稳定过程中，自动电平控制环路输出功率P2大 于自动电平控制环路输出功率设定值^时，防止射频放大链路处于过激励输入状态;所述 限幅器的限幅功率值?；·满足阜+ 5dB <尽 < 岳+ lOdB;
[0010] 所述自动电平控制环路包括电调衰减器、3地电桥、检波电路、差动积分器W及溫 补口限电路;所述输入功率值Pin通过电调衰减器进行衰减后，进入3地电桥的第一端口；3化 电桥将衰减信号分为两个幅度相等的功率值P2及P3信号;其中自动电平控制环路输出功率 值P2的信号输出至限幅器，然后通过射频放大链路，形成固态功率放大器的输出功率Pnut信 号；另外一路P3信号通过检波电路后，形成检波信号V+;溫补口限电路对电源进行分压产生 溫补口限信号V-;所述分压信号V+与溫补口限信号V-分别通过差动积分器产生控制信号Vt 后，通过控制信号Vt的大小控制电调衰减器的输出信号，使得当输入信号功率值Pin幅度变 化时，将输出功率Pout稳定在1^;
[0011] 溫度1'°0时，固态功率放大器的输出功率口。。* = 口2+6〇+1*(1'-25°〇，其中6〇为射频放 大链路和限幅器在25°C时的总增益，Μ为射频放大链路增益随溫度的变化系数，单位为地/ 。。当Pin <%时，自动电平控制环路处于开环状态，P〇ut = P2+G〇+M*(T-25°C);当巧。>亞 时，自动电平环路处于闭环状态，
其中?ξ为25°C时自动电平控制环路的输出功率设定值， 为工作溫度范围内固态功率放大器的输出功率额定值。
[0012] 进一步的，所述检波电路包括第一电容C1W及检波器U2;所述3化电桥第Ξ端口通 过第一电容C1与检波器U2输入端口连接;检波器输出端口与差动积分器输入端口连接。
[0013] 进一步的，所述溫补口限电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第Ξ电阻R3、二极管 D1W及电源Vss;所述第一电阻R1的一端与电源Vss相连，另一端与第二电阻R2-端、第Ξ电 阻R3-端连接;第Ξ电阻R3另一端通过二极管D1接地;第二电阻R2另一端接地。电源通过第 一电阻R1、第二电阻R2、第Ξ电阻R3、二极管D1分压形成溫补口限信号V-。
[0014]
其中 Vbr为二极管D1在25°C时反向击穿电压Vbr，Vbr的溫度的变化系数为N，N的单位是V/°C;检波 器在线性检波区的检波系数为Κ，Κ的单位是V/地;要补偿溫度T°C时射频放大链路的增益随 溫度变化量M*(T-25°C)，需调整得到R1、R2、R3的值，使等式
成 立，Μ为射频放大链路增益随溫度的变化系数。
[0015] 进一步的，所述差动积分器包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第屯电阻 R7、第二电容C2、第Ξ电容C3W及运算放大器U1;所述检波器输出端口通过第四电阻R4与第 五电阻R5-端、第六电阻R6-端共点连接;第五电阻R5另一端接地;第六电阻R6另一端接入 运算放大器正极输入端;第二电容C2另一端与运算放大器U1接地端同时接地;第四电阻R4、 第五电阻R5公共端产生分压信号V+;溫补口限信号V-通过第屯电阻R7接入运算放大器U1负 极输入端;所述第二电容跨接在预算放大器正极输入端与接地端之间；第Ξ电容跨接在负 极输入端与运算放大器输出端之间；其中要求第屯电阻R7与第六电阻R6阻值相等，第二电 容C2和第Ξ电容C3容值相等。
[0016] 当Ph 肘，V+<V-，Vt = 〇,自动电平控审师路处于开环状态，电调衰减器的衰 减量为最小值；当Pifl玄^，Vt>〇自动电平环路处于闭环状态，闭环锁定后V+ = V-，电调衰 减器控制电压
I尋不再变化，衰减量恒定，固态功率放大器的输 出功率Puut在输入功率和溫度变化条件小都将稳定在额定值
[0017] -种固态功率放大器的功率控制电方法包括：
[0018] 步骤1:当输入信号功率值Pin幅度变化时，通过自动电平控制环路将自动电平控 制环路输出功率值P2稳定在自动电平控制环路输出功率设定值ζ·;当所述自动电平控制环 路输出功率值Ρ2经过限幅器W及射频放大链路后，形成的输出功率化ut稳定在输出功率设 定值.上；当自动电平控制环路稳定过程中，自动电平控制环路输出电平P2大于自动电 平控制环路输出功率设定值时，通过限幅器防止射频放大链路处于过激励状态;所述限 幅器的限幅功率设定值贾满足這+ 5dB <尽< 5 + lOdB;所述自动电平控制环路包 括电调衰减器、3地电桥、检波电路、差动积分器W及溫补口限电路；
[0019] 步骤2:输入功率值Pin通过电调衰减器进行衰减后，进入3地电桥的第一端口； 3化 电桥将衰减信号分为两个幅度相等的功率值P2及P3信号;其中自动电平控制环路输出功率 值P2的信号输出至限幅器，然后通过射频放大链路，形成固态功率放大器的输出功率Pnut信 号；另外一路P3信号通过检波电路后，形成分压信号V+;溫补口限电路对电源进行分压产生 溫补口限信号V-;所述分压信号V+与溫补口限信号V-分别通过差动积分器产生控制信号Vt 后，通过控制信号Vt的大小控制电调衰减器的输出信号，使得当输入信号功率值Pin幅度变 化时，将输出功率Pout稳定在
[0020] 溫度T°C时，固态功率放大器的输出功率Pout = P2+G0+M*(T-25°C)，其中Go为射频放 大链路和限幅器在25°C时的总增益，Μ为射频放大链路增益随溫度的变化系数，单位为地/ 。。当巧。< %时，自动电平控制环路处于开环状态，P〇ut = P2+G〇+M*(T-25°C);当Pin >帝 时，自动电平环路处于闭环状态
其中运为25°C时自动电平控制环路的输出功率设定值， 为工作溫度范围内固态功率放大器的输出功率额定值。
[0021] 进一步的，所述检波电路包括第一电容C1W及检波器U2;所述3db电桥第Ξ端口通 过第一电容C1与检波器U2输入端口连接;检波器输出端口与差动积分器输入端口连接。
[0022] 进一步的，所述溫补口限电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第Ξ电阻R3、二极管 D1W及电源Vss;所述第一电阻R1的一端与电源Vss相连，另一端与第二电阻R2-端、第Ξ电 阻R3-端连接;第Ξ电阻R3另一端通过二极管D1接地;第二电阻R2另一端接地。电源通过第 一电阻R1、第二电阻R2、第Ξ电阻