一种输出过功率保护装置及射频系统的制作方法

本实用新型涉及射频技术领域，尤其涉及一种输出过功率保护装置及射频系统。

背景技术：

射频(Radio Frequency：RF)专指具有一定波长可用于无线电通信的电磁波。用来产生射频的高频电路成为射频电路，基本上是由无源元件、有源器件和无源网络组成的。随着通信技术的发展，通信设备所用频率日益提高，射频(RF)在通信系统中广泛应用，射频电路设计领域得到了工业界的特别关注。

在射频领域的有源发射\接收系统及LNA(低噪放)、PA(功放)系统中，其增益及输出功率、驻波比等主要射频特性随着环境温度的改变而改变，尤其在恶劣的室外环境下工作或处于长期发热工作状态的有源系统，其射频特性和稳定性会受到严重影响，甚至不能正常工作。

射频模块是射频系统中的射频功率放大的主要部件，当射频模块的输入功率一定，外界环境变化时，射频模块增益变大，其最大输出功率有可能超出额定最大输出功率，并随着温度的升高，由于散热不良，射频模块内部的功放管的性能变差，极有可能产生与频率相关的热回授，引起低频自激，射频模块的输出功率突然变大，从面影响射频系统的正常工作。

目前，对射频模块所工作的射频系统的保护技术，主要是在射频模块内部电路设计阶段引入射频保护电路，包括一些射频衰减器、峰值限幅器之类的元器件作为保护器件，但是，射频衰减器的衰减量和峰值限幅器的最大承受功率有一定的承受范围，当衰减量超过射频衰减器的最大衰减量或输入功率超过限幅器的最大输出功率时，射频模块的输出功率过大，保护不了整个射频系统，而且上述技术是应用在射频模块内部，无法适用于其他射频模块。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，提供一种输出过功率保护装置及射频系统，能保护射频模块所工作的射频系统，并适用于多种类型的射频模块。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供的一种输出过功率保护装置，包括功分器、功率检测器、处理器、射频开关和功率负载；所述功分器具有射频输入端、第一输出端和第二输出端；所述处理器具有功率检测端和第一控制端；所述射频开关具有开关输入端、输出切换端、负载输出端和射频输出端；

所述功分器的第一输出端通过所述功率检测器与所述处理器的功率检测端连接；所述功分器的第二输出端与所述射频开关的开关输入端连接；所述处理器的第一控制端与所述射频开关的输出切换端连接；所述射频开关的负载输出端与所述功率负载连接。

进一步地，所述功分器为耦合器。所述耦合器具有将射频信号从主干通道中提取出一小部分的信号给所述功率检测器检测的功能。

进一步地，所述射频开关为高隔离射频开关。所述高隔离射频开关用作射频信号传输路径的接收与发射、频段选择的切换，同时能够保证接收与发射链路之间的隔离度。

进一步地，所述输出过功率保护装置还包括告警模块；所述处理器具有第二控制端；所述处理器的第二控制端与所述告警模块连接。

进一步地，所述告警模块包括调制解调器、SIM卡、天线；所述处理器的第二控制端通过调制解调器与所述天线连接；所述调制解调器与所述SIM卡连接。当系统需要进行维护时，所述处理器控制所述调制解调器通过天线发送短信到设备维护人员的手机上，所述SIM卡上存储有设备维护人员的手机接收地址。

进一步地，所述告警模块包括蜂鸣器；所述处理器的第二控制端与所述蜂鸣器连接。当系统需要进行维护时，所述蜂鸣器能发出声音来提醒设备维护人员进行维护。

进一步地，所述告警模块还包括显示控制器和显示器；所述处理器的第二控制端通过所述显示控制器与所述显示器连接。当系统需要进行维护时，所述处理器通过所述显示控制器控制所述显示器显示故障信息，提醒设备维护人员进行系统维护。

同时，本实用新型还提供一种射频系统，包括射频模块、输出过功率保护装置和射频后端模块；所述输出过功率保护装置为以上所述的输出过功率保护装置；所述射频模块通过所述输出过功率保护装置与所述射频后端模块连接。

进一步地，所述射频系统还包括第一射频电缆和第二射频电缆；所述射频模块依次通过所述第一射频电缆、所述输出过功率保护装置、所述第二射频电缆与所述射频后端模块相连接。以上所述射频电缆用于传输所述射频功率信号，并具有损耗小，屏蔽性高的性能。

进一步地，所述射频模块具有第一输出接口，所述功分器的射频输入端具有第一输入接口；所述射频开关的射频输出端具有第二输出接口，所述射频后端模块具有第二输入接口；

所述射频模块的第一输出接口通过所述第一射频电缆与所述功分器的第一输入接口连接；所述射频开关的第二输出接口通过所述第二射频电缆与所述射频后端模块的第二输入接口连接。以上所述的四个接口都是射频连接器，一般优选为SMA头或N头。

相比于现有技术，本实用新型所提供的一种输出过功率保护装置及射频系统的有益效果在于：射频模块通过耦合器输出射频功率信号到射频开关，处理器通过采样功率检测器的输出电压来控制射频开关，当射频模块的输出功率过大时，处理器控制射频开关来断开与射频输出端的通路，同时将射频开关切换到负载输出端，输出射频功率信号到负载电路，从而在物理链路上断开射频模块与射频模块后端设备的连接，保护射频模块所工作的整个射频系统。而且，本实用新型提供的输出过功率保护装置可作为一种模块，独立于射频模块外部，适用于多种类型的射频模块。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种射频系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的一种输出过功率保护装置的结构示意图；

图3是图2中的告警模块的实施方式一的结构示意图；

图4是图2中的告警模块的实施方式二的结构示意图；

图5是图2中的告警模块的实施方式三的结构示意图；

图6是图2中的告警模块的实施方式四的结构示意图；

图7是图2中的告警模块的实施方式五的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图2，其是本实用新型实施例的一种输出过功率保护装置的结构示意图。

所述输出过功率保护装置20包括功分器21、功率检测器22、处理器23、射频开关24和功率负载25；所述耦合器21具有射频输入端、第一输出端和第二输出端；所述处理器23具有功率检测端和第一控制端；所述射频开关24具有开关输入端、输出切换端、负载输出端和射频输出端；

所述功分器21的第一输出端通过所述功率检测器22与所述处理器23的功率检测端连接；所述功分器21的第二输出端与所述射频开关24的开关输入端连接；所述处理器23的第一控制端与所述射频开关24的输出切换端连接；所述射频开关24的负载输出端与所述功率负载25连接。

具体地，所述功分器21接收射频功率信号，并分成两路信号，所述功分器21的第一输出端输出一路检测功率信号到所述功率检测器22，所述功分器21的第二输出端输出一路输出功率信号到所述射频开关24；由于所述功分器21的第二输出端的输出功率信号相对于所述射频功率信号，其损耗相对较小，因而，所述输出功率信号可等效为所述射频功率信号；

所述功率检测器22检测所述检测功率信号并输出与所述检测功率信号相对应的电压；

所述处理器23是一块超大规模的集成电路，包括运算器、控制器、若干个寄存器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线；具体实现时，所述处理器23通过采样所述电压计算得出所述射频功率信号的输出功率，把所述射频功率信号的输出功率与所述射频功率信号的标称最大输出功率做比较，同时统计所述输出功率大于所述标称最大输出功率的次数，并比较所述次数与额定次数的大小，若所述次数大于所述额定次数，所述处理器23的第一控制端输出控制信号到所述射频开关24，否则所述处理器23继续返回采样所述电压；

所述处理器23输出的控制信号控制所述射频开关24断开所述射频输出端的通路并切换到所述负载输出端，所述射频功率信号通过所述射频开关24输出到所述功率负载25，所述功率负载25满足所述射频功率信号的阻抗匹配及所承受功率范围的要求，从而达到保护射频系统的目的。

优选地，所述功分器21为耦合器。所述耦合器具有将射频信号从主干通道中提取出一小部分的信号给所述功率检测器检测的功能。

优选地，所述射频开关24为高隔离射频开关。所述高隔离射频开关用作射频信号传输路径的接收与发射、频段选择的切换，同时能够保证接收与发射链路之间的隔离度。

进一步地，所述输出过功率保护装置20还包括告警模块26；所述处理器23具有第二控制端；所述处理器23的第二控制端与所述告警模块连接。具体地，当所述处理器23的第一控制端控制所述射频开关24切换到所述功率负载25的链路的同时，所述处理器23的第二控制端控制所述告警模块26发出相应的告警信息，提醒设备维护人员进行设备维护。

请参阅图3，其是图2中的告警模块的实施方式一的结构示意图。所述告警模块26包括调制解调器261、SIM卡262、天线263；所述处理器23的第二控制端通过所述调制解器261与所述天线263连接；所述调制解器261与所述SIM卡262连接。具体地，所述调制解调器261具有插入所述SIM卡262的卡槽，所述SIM卡262通过插入所述调制解调器261的卡槽与所述调制解调器261连接。当处理器23的第一控制端控制所述射频开关24断开所述射频输出端的通路并切换到所述负载输出端时，所述处理器23第二控制端控制所述调制解调器261发送警告短信通过所述天线263发射，传送到所述SIM卡262内存储的设备维护人员的手机信号地址，从而及时通知设备维护人员能到现场进行系统维护。

请参阅图4，其是图2中的告警模块的实施方式二的结构示意图。所述告警模块26包括蜂鸣器264；所述处理器23的第二控制端与所述蜂鸣器264连接。具体地，当处理器23第一控制端控制所述射频开关24断开所述射频输出端的通路并切换到所述负载输出端时，所述处理器23的第二控制端控制所述蜂鸣器264发出声音，提醒设备维护人员进行系统维护。

进一步地，所述告警模块还包括显示控制器265和显示器266；所述处理器23的第二控制端通过所述显示控制器265与所述显示器266连接。具体地，当处理器23第一控制端控制所述射频开关24断开所述射频输出端的通路并切换到所述负载输出端时，所述处理器23第二控制端通过所述显示控制器265控制所述显示器266显示相应的故障信息，提醒设备维护人员进行系统维护。

具体实施时，所述显示控制器265和显示器266两者即可作为告警模块，请参阅图5，其是图2中的告警模块的实施方式三的结构示意图。

所述告警模块也可以同时包括所述显示控制器265、所述显示器266和所述调制器261、所述SIM卡262、所述天线263；所述处理器23的第二控制端通过所述显示控制器265与所述显示器266连接，同时，所述处理器23的第二控制端通过调制解器261与所述天线263连接；所述调制解器261与所述SIM卡262连接，具体参阅图6，其是图2中的告警模块的实施方式四的结构示意图。

所述告警模块还可以是同时包括所述显示控制器265、所述显示器266和所述蜂鸣器264；所述显示控制器265与所述显示器266连接后，和所述蜂鸣器264并联连接到所述处理器23的第二控制端，具体参阅图7，其是图2中的告警模块的实施方式五的结构示意图。

参见图1，其是本实用新型实施例的一种射频系统的结构示意图。

同时，本实用新型还保护一种射频系统，包括射频模块10、输出过功率保护装置20和射频后端模块30；所述输出过功率保护装置20为以上所述的输出过功率保护装置；所述射频模块10通过所述输出过功率保护装置20与所述射频后端模块30连接。

进一步地，所述射频系统还包括第一射频电缆40和第二射频电缆50；所述射频模块10依次通过所述第一射频电缆40、所述输出过功率保护装置20、所述第二射频电缆50与所述射频后端模块30相连接。以上所述射频电缆用于传输所述射频功率信号，并具有损耗小，屏蔽性高的性能。

进一步地，所述射频模块10具有第一输出接口，所述功分器21的射频输入端具有第一输入接口；所述射频开关24的射频输出端具有第二输出接口，所述射频后端模块30具有第二输入接口；

所述射频模块10的第一输出接口通过所述第一射频电缆40与所述功分器21的第一输入接口连接；所述射频开关24的第二输出接口通过所述第二射频电缆50与所述射频后端模块30的第二输入接口连接。以上所述的四个接口都是射频连接器，一般优选为SMA头或N头。

相比于现有技术，本实用新型所提供的一种输出过功率保护装置的有益效果在于：可以作为一个保护模块安装在射频模块的输出端口，当射频模块的输出功率过大时，从物理链路上断开射频模块和射频模块后端连接的设备，从而保护射频模块所工作的整个射频系统，并且发出相应的告警信息，提醒设备人员进行设备维护，另外，其可应用于多种类型的射频模块。同时，本实用新型还提供了一种射频系统，包括以上所述的输出过功率保护装置，所述射频系统具有射频输出过功率保护的功能。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制。本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。