专利名称：模数双环路控制自动电平控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种功率控制技术，特别是涉及一种模数双环路控制自动电平控 制电路。
背景技术：
自动电平控制(ALC)是一种对发射功率(如输出给发射天线的功率)进行自动控 制的技术。现有的ALC通常有两种实现方式，其中一种是模拟ALC电路，另一种是数控ALC 电路。模拟ALC电路由传统的模拟环路组成，附图1示出了模拟ALC电路的一个具体例子。 数控ALC电路通过数字采样、及数字处理等具体过程进行功率控制，附图2示出了数控ALC 电路的一个具体例子。目前，现有的广播电视发射机和转发器等绝大部分采用模拟ALC电路来实现ALC。 少量的是近年来出现的，通过数字采样、处理等过程来实现ALC的数控ALC电路。发明人在实现本发明过程中发现，模拟ALC电路和数控ALC电路中均存在着自身 无法解决的问题，具体的，模拟ALC电路不便于进行各种智能化程序控制，例如开机慢启 动、比例控制功率升降、功率过程处理(如按驻波的大小自动升降功率)、自动定时开关机 且容易出现过冲等瞬态问题、以及各种操作往往需要手动调节等，较难实现键盘以及遥控 调节；而数控ALC电路则存在响应时间慢且数字开关噪音大等问题。有鉴于上述现有的自动电平控制电路存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设 计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设 一种新型结构的自动电平控制电路，能够解决现有的自动电平控制电路存在的问题，使其 更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实 用价值的本实用新型。
发明内容本实用新型的目的在于，克服现有的自动电平控制电路存在的缺陷，而提供一种 新型结构的模数双环路控制自动电平控制电路，所要解决的技术问题是，继承模拟ALC电 路和数控ALC电路各自的优点，并尽可能的避免模拟ALC电路和数控ALC电路各自存在的 问题，从而有效提高自动电平控制电路的性能。本实用新型的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。依据本 实用新型提出的一种自动电平控制电路，包括根据输入的控制电压来控制自身放大增益 的可变增益放大单元；检测可变增益放大单元的输出电平并比例输出电压模拟量的电平检 测电路；将电平检测电路输出电压模拟量转换为数字量，并根据该数字量确定用于控制可 变增益放大单元的控制电压的基准电压的数字处理电路；根据外部输入的基准电压模拟量 或者所述数字处理电路输出的基准电压模拟量更新当前基准电压，并根据当前基准电压和 电平检测电路输出的电压模拟量确定可变增益放大单元的控制电压的电压控制电路。本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。前述的自动电平控制电路，所述自动电平控制电路还包括切换电路，所述数字处理电路通过所述切换电路与所述电压控制电路连接，所述 切换电路向所述电压控制电路提供外部输入的基准电压模拟量或者所述数字处理电路输 出的基准电压模拟量。前述的自动电平控制电路，所述可变增益放大单元包括可变增益放大器、与所述 可变增益放大器连接的功放链路、以及与所述功放链路连接的定向耦合器，输入信号依次 通过所述可变增益放大器、所述功放链路和所述定向耦合器输出。前述的自动电平控制电路，所述电平检测电路包括与所述定向耦合器连接的检 波器、与所述检波器连接的低通滤波器、以及与所述低通滤波器连接的直流放大器。前述的自动电平控制电路，数字处理电路包括与所述直流放大器连接的A/D转换器；与所述A/D转换器连接并确定用于控制自动电平控制电路电压的基准电压数字 量的数字处理器；与所述数字处理器连接的D/A转换器；与所述D/A转换器连接的滤波器，所述滤波器的输出与所述电压控制电路或者所 述切换电路连接。前述的自动电平控制电路，所述电压控制电路包括与所述直流放大器连接的电压比较器；输入端与所述电压比较器连接且输出端与所述可变增益放大器连接的控制电压 形成电路。 借由上述技术方案，本实用新型的模数双环路控制自动电平控制电路至少具有下 列优点及有益效果本实用新型的模数双环路控制自动电平控制电路通过利用数字处理 电路对电压控制电路的基准电压进行控制，并通过利用根据当前基准电压和电平检测电路 放大输出的电压模拟量来确定可变增益放大单元的控制电压的电压控制电路，汲取了模拟 ALC电路和数控ALC电路各自的优点，且有效回避了模拟ALC电路和数控ALC电路各自存在 的问题。综上所述，本实用新型能够有效提高自动电平控制电路的性能。本实用新型在技 术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技 术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征 和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是现有技术的模拟ALC电路示意图；图2是现有技术的数控ALC电路示意图；图3是本实用新型的模数双环路控制自动电平控制电路原理框图；图4是本实用新型的模数双环路控制自动电平控制(ALC)电路的一个具体实施例 示意图；[0028]图5是本实用新型的自动电平控制电路中的可变增益放大器示意图；图6是本实用新型的自动电平控制电路中的电压比较器示意图；图7是本实用新型的自动电平控制电路中的检波器示意图； 图8是本实用新型的自动电平控制电路中的A/D转换器、数字处理器、以及D/A转 换器示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下 结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的模数双环路控制自动电平控制电路其具 体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。图3示出了本实用新型具体实施例的自动电平控制电路原理框图。该原理框图中 的自动电平控制电路包括可变增益放大单元1、电平检测电路2、数字处理电路3、以及电 压控制电路4。该自动电平控制电路还可以可选的包括切换电路5。图3中示出了自动电平控制电路包括切换电路5时，各电路的连接情况；在自动电 平控制电路不包括切换电路5的情况下，数字处理电路3的一端与电平检测电路2连接，数 字处理电路3的另一端与电压控制电路4连接。可变增益放大单元1接收输入信号，可变增益放大单元1自身的放大增益(即放 大倍数)受电压控制电路4输出的控制电压大小控制，从而改变可变增益放大单元1输出 信号电平幅度。可变增益放大单元1提供自动电平控制电路的输出信号，可变增益放大单 元1在提供自动电平控制电路的输出信号的同时，还会为电平检测电路2提供信号，以便由 电平检测电路2检测自动电平控制电路的输出信号的电平。本实用新型中的可变增益放大单元1可以采用现有的模拟ALC电路中的电压调节 电路的具体结构。可变增益放大单元1的一个具体的例子为可变增益放大单元1包括电 压控制器件(如压控的可变增益放大器VGA)、功放链路、以及定向耦合器，可变增益放大器 与功放链路连接，功放链路的另一端与定向耦合器连接，这样，输入信号在依次流经可变增 益放大器、功放链路、以及定向耦合器之后输出。可变增益放大单元1中功放链和定向耦合 器按发射机的不同而另行设计。本实用新型不限制可变增益放大单元1的具体实现方式。电平检测电路2可变增益放大单元1的输出电压模拟量，并将检测到输出电压模 拟量进行放大处理后输出。本实用新型中的电平检测电路2可以采用现有的模拟ALC电路中的电平检测电路 的具体结构。本实用新型中的电平检测电路2的一个具体的例子为电平检测电路2包括 检波器、低通滤波器、以及直流放大器；其中，检波器与可变增益放大单元1连接，如检波器 与可变增益放大单元1中的定向耦合器耦合端连接；低通滤波器的一端与检波器连接，低 通滤波器的另一端与直流放大器连接。本实用新型不限制电平检测电路2的具体实现方 式。数字处理电路3将电平检测电路2放大后的输出电压模拟量转换为数字量，数字 处理电路3根据该数字量计算确定并输出基准电压模拟量，该基准电压模拟量用于可变增 益放大单元1的控制电压。具体的，数字处理电路3在将电平检测电路2放大后的输出电压 模拟量转换为数字量之后，根据该数字量计算出基准电压数字量，再将计算出的基准电压数字量转换为基准电压模拟量，并输出该基准电压模拟量。数字处理电路3可以采用现有 的数控ALC电路的算法来计算基准电压数字量，在此，不再对该现有的算法进行详细说明。本实用新型中的数字处理电路3可以采用现有的数字ALC电路中的数字处理电路 的具体结构。本实用新型中的数字处理电路3的一个具体的例子为数字处理电路3包括 A/D转换器、数字处理器、D/A转换器、以及滤波器；其中，A/D转换器的一端与电平检测电路 2连接，如A/D转换器的一端与电平检测电路2中的直流放大器连接，A/D转换器的另一端 与数字处理器连接；数字处理器的一端与A/D转换器连接，数字处理器的另一端与D/A转换 器连接；D/A转换器的一端与数字处理器连接，D/A转换器的另一端与滤波器连接；滤波器 的一端与D/A转换器连接，滤波器的另一端与电压控制电路4或者切换电路5连接。A/D转 换器用于将电平检测电路2 (如直流放大器)提供的放大后的输出电压模拟量转换为数字 量，数字处理器用于确定基准电压数字量，该基准电压用于控制可变增益放大单元1的控 制电压。D/A转换器用于将数字处理器提供的基准电压数字量转换为基准电压模拟量。滤 波器对D/A转换器输出的基准电压模拟量进行滤波处理，滤波处理后的基准电压模拟量被 提供给电压控制电路4或者切换电路5，从而为电压控制电路4进行电压控制提供基准电 压。本实用新型不限制数字处理电路3的具体实现方式。电压控制电路4中存储有当前基准电压，该当前基准电压会不断的被外部输入的 基准电压模拟量或者数字处理电路3提供的基准电压模拟量刷新，电压控制电路4根据其 存储的当前基准电压和电平检测电路2放大后输出的电压模拟量确定可变增益放大单元1 的控制电压。在自动电平控制电路不包括切换电路5的情况下，上述外部输入的基准电压 模拟量可以是电压控制电路4通过其自身的外部输入接口接收到的；在自动电平控制电路 包括切换电路5的情况下，上述外部输入的基准电压模拟量可以是切换电路5传输给电压 控制电路4的。本实用新型中的电压控制电路4可以采用现有的模拟ALC电路中的电压控制电路 的具体结构。本实用新型中的电压控制电路4的一个具体的例子为电压控制电路4包括 电压比较器和控制电压形成电路；电压比较器的一端与数字处理电路3 (如数字处理电路3 中的滤波器)或者切换电路5连接，电压比较器的另一端与控制电压形成电路连接，控制电 压形成电路的一端与电压比较器连接，控制电压形成电路的另一端与可变增益放大单元1 连接(如与可变增益放大单元1的可变增益放大器连接)。电压比较器用于将电平检测电 路2放大后输出的电压模拟量与其存储的当前基准电压进行比较，并输出比较结果。控制 电压形成电路用于根据电压比较器输出的比较结果产生可变增益放大单元1的控制电压， 并提供给可变增益放大单元1，如控制电压形成电路对电压比较器的输出进行滤波，并将滤 波后的信号提供给可变增益放大单元1中的可变增益放大器。本实用新型不限制电压控制 电路4的具体实现方式。切换电路5可以将数字处理电路3与电压控制电路4连接起来，切换电路5可以控 制自动电平控制电路是工作在模拟ALC方式，还是工作在模数双环路ALC方式，即切换电路 5可以在状态一和状态二之间切换，状态一对应模拟ALC方式，状态二对应模数双环路ALC 方式。在切换电路5处于状态一时，切换电路5可以控制自动电平控制电路工作在模拟ALC 方式下，此时，切换电路5可以仅向电压控制电路4提供外部输入的基准电压模拟量；在切 换电路5处于状态二时，切换电路5可以控制自动电平控制电路工作在模数双环路ALC方式下，此时，切换电路5可以不仅向电压控制电路4提供外部输入的基准电压模拟量，还会 将数字处理电路3输出的基准电压模拟量也提供给电压控制电路4。
以下结合附图4-8对本实用新型的自动电平控制电路的一个具体的例子进行说 明。图4示出的自动电平控制电路包括可变增益放大器11、功放链路12、定向耦合 器13、检波器21、低通滤波器22、直流放大器23、A/D转换器31、数字处理器32、D/A转换器 33、滤波器34、模拟/双环模数切换器(即上述切换电路)5、电压比较器41、以及ALC控制 电压形成电路(即上述控制电压形成电路)42。图4中的可变增益放大器11可以采用N5如芯片ADL5530来实现，ADL5530可以如 附图5所示。芯片ADL5530的压控范围为55dB左右。芯片ADL5530的输入信号由C66接 入，并经由Tl变压器输出。GAIN为压控电压输入端，即ALC控制电压形成电路42输出的信 号由GAIN接收。图示中的芯片ADL5530有多组电源端，以减小来自电源的干扰，且各组电 源端的端口都作了阻容滤波处理。图4中的电压比较器可以采用W2A如芯片UC904来实现，N12A可以接成积分器 的形式。m2A和模拟/双环模式切换电路41可以如附图6所示。直流放大器输出的检波 电压可以传送至“PWR-A”端，“PWR-A”端与“PGC”端的单片机内部D/A产生的基准电压进 行比较，从而可以产生ALC的控制电压，以控制VGA的增益。通过X3和跳线可设成“手 动增益控制”、“模拟环路控制”和“模数双环路控制”三种工作模式。手动增益控制即通过 R65电位器来手动调节输出大小，无ALC功能，主要作调试用。模拟环路控制即模拟ALC环 路，通过R66电位器来调节输出大小，调试ALC环路时可以使用该模式，如数控(即程控) 出现故障时，可切换到模拟环路控制模式，作为应急使用。模数双环路控制中的数控即由单 片机控制电压输出大小和其他各种功能。图4中的检波器可以采用高线性集成检波芯片，例如，检波器可以采用N8和N9来 实现，N8和N9可以为真值检波芯片ADL5501。N8和N9可以如附图7所示。N9检测入射电 平，N8检测反射电平。每路检波电压分别经附2、Nll放大后再分成两路(模、数各一路) 提供给单片机芯片NlO的沈和25脚。另一路检波电压送到单片机WO的沈脚，由内部A/ D采样，并进行数字处理后，再经内部D/A由NlO的1脚送出至W2A的3脚，作为ALC的基 准电压，构成数字ALC环路。R41和R42电位器用来抵消CPU存储值与实际值存在的偏差。图4中的A/D转换器、数字处理器、以及D/A转换器可以采用NlO来实现，NlO可 以为芯片P89LPC936，芯片P89LPC936是内部集成A/D、D/A的多功能的51内核单片机。芯 片P89LPC936支持ISP和ICP多种下载功能。NlO可以如附图8所示。NlO的26脚和NlO 的25脚内部设置为A/D，以便将输入的模拟电压转换成数字电压提供给芯片中的CPU处理。 NlO的沈脚检测入射功率检波电压。NlO的25脚检测反射功率检波电压。NlO的1端口内 部设置为D/A，将CPU处理后数字电压重新转换成模拟电压，该模拟电压作为电压比较器的 基准电压，从而控制输出信号的电平。X9插座为ISP下载口，兼做数据输出口。由上述实施例的描述可知，本实用新型在模拟ALC电路的基础上巧妙地引入了一 个数控环路，模拟ALC电路和数控环路可以共同控制电压调节电路1输出信号的电平(即 电压)大小。本实用新型中的电压比较器的基准端不再提供一个固定的基准电压(对于一 个固定功率电平值来说)，而是由数字环路输出的动态基准电压，该动态基准电压可以是通过与预存的电平值比较，并根据比较结果优化出的基准电压升降曲线中的数值。从而，本实 用新型可以综合模拟ALC电路和数控ALC电路各自的优点，如继承了模拟ALC电路对输入 信号响应快的优点、并继承了数控ALC电路的可控性的优点。本实用新型在应用于转发器时，由于转发器的覆盖环境多变，所以转发器的输出 电平需要大范围调节(如调节幅度> 20dB)，同时，由于转发器的接收环境多变，所以需要 很宽的接收电平范围(如接收电平范围>30dB)。这样，可变增益放大器的调压范围就需 要达到50dB以上。在使用本实用新型后，在上述调压范围内，可以使ALC电路输出信号的 电平变化彡0. Id B，且当ALC电路的输入信号发生突变时，不会发生过冲等瞬态问题。另 外，本实用新型可以实现开机慢启动、比例控制功率升降、功率过程处理(如按驻波的大小 自动升降功率)、自动定时开关机、以及实现线控调节等功能。以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的 限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉 本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作 出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容， 依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属 于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种模数双环路控制自动电平控制电路，其特征在于，包括 根据输入的控制电压来控制自身放大增益的可变增益放大单元；检测可变增益放大单元的输出电平并比例输出电压模拟量的电平检测电路； 将电平检测电路输出电压模拟量转换为数字量，并根据该数字量确定用于控制可变增 益放大单元的控制电压的基准电压的数字处理电路；根据外部输入的基准电压模拟量或者所述数字处理电路输出的基准电压模拟量更新 当前基准电压，并根据当前基准电压和电平检测电路输出的电压模拟量确定可变增益放大 单元的控制电压的电压控制电路。
2.如权利要求1所述的自动电平控制电路，其特征在于，所述自动电平控制电路还包括切换电路，所述数字处理电路通过所述切换电路与所述电压控制电路连接，所述切换 电路向所述电压控制电路提供外部输入的基准电压模拟量或者所述数字处理电路输出的 基准电压模拟量。
3.如权利要求1或2所述的自动电平控制电路，其特征在于，所述可变增益放大单元包 括可变增益放大器、与所述可变增益放大器连接的功放链路、以及与所述功放链路连接的 定向耦合器，输入信号依次通过所述可变增益放大器、所述功放链路和所述定向耦合器输出ο
4.如权利要求3所述的自动电平控制电路，其特征在于，所述电平检测电路包括与所 述定向耦合器连接的检波器、与所述检波器连接的低通滤波器、以及与所述低通滤波器连 接的直流放大器。
5.如权利要求4所述的自动电平控制电路，其特征在于，数字处理电路包括 与所述直流放大器连接的A/D转换器；与所述A/D转换器连接并确定用于控制自动电平控制电路电压的基准电压数字量的 数字处理器；与所述数字处理器连接的D/A转换器；与所述D/A转换器连接的滤波器，所述滤波器的输出与所述电压控制电路或者所述切 换电路连接。
6.如权利要求4所述的自动电平控制电路，其特征在于，所述电压控制电路包括 与所述直流放大器连接的电压比较器；输入端与所述电压比较器连接且输出端与所述可变增益放大器连接的控制电压形成 电路。
专利摘要本实用新型是有关于一种新型结构的模数双环路控制自动电平控制电路，包括根据输入的控制电压来控制自身放大增益的可变增益放大单元；检测可变增益放大单元的输出电平并比例输出电压模拟量的电平检测电路；将电平检测电路输出电压模拟量转换为数字量，并根据该数字量确定用于控制可变增益放大单元的控制电压的基准电压的数字处理电路；根据外部输入的基准电压模拟量或者数字处理电路输出的基准电压模拟量更新当前基准电压，并根据当前基准电压和电平检测电路输出的电压模拟量确定可变增益放大单元的控制电压的电压控制电路。本实用新型能够尽可能的避免模拟和数控ALC电路各自存在的问题，从而提高了自动电平控制电路的性能，非常适于实用。
文档编号H03G3/20GK201904765SQ201020696938
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者杨旭 申请人:北京北广科技股份有限公司