专利名称：模拟自动功率控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线通信领域，特别涉及一种模拟自动功率控制电路。
背景技术：
在无线通信领域中，保持功率放大器恒定功率输出具有很重要的意义。在发射电路中，若功率放大器的输出功率过大会直接烧毁与其相连的后继电路；同时，保持输出功率的恒定会使功率放大器组件具有更好的温度适应性。所以功率放大器在一定范围内保持恒定功率输出是大多数功率放大器设计过程中必须考虑的一个问题。所谓功率放大器在一定范围内保持恒定输出功率，是指假使某功率放大器电路的增益为G(dB)，且功率放大器的额定输出功率为Poe (dBm)，那么与Poe对应的输入功率应为Pie(dBm) =Poe (dBm)-G (dB)。功率放大器的输出功率在一定范围内保持恒定，应该实现这样的功能即当输入功率在Pie的基础上再增加O到APi (dBm)时，输出功率不随输入功率的增加而增加，而是恒定保持在Poe (dBm)。目前实现功率恒定比较通用的方案是先对功率放大器电路的输出功率进行数据采集，将采集数据保存到功率放大器电路模块的存贮器当中，然后利用可编程器件对功率放大器电路进行实时控制。但是这种方法要需耗费较多的人力、物力，增加了产品的开发成本。
实用新型内容(一)要解决的技术问题本实用新型要解决的技术问题是如何提供一种模拟自动功率控制电路，以较少的人力、物力、财力为代价实现功率放大器在一定范围内保持恒定的输出功率。( 二)技术方案为解决上述技术问题，本实用新型提供一种模拟自动功率控制电路1，其包括成环形依次连接的模拟衰减器101、功率放大器102、检波器103、电压调节器104和滤波器 105 ；所述检波器103，用于将所述功率放大器102的输出功率转换为检波电压后输出给所述电压调节器104 ；所述电压调节器104，用于接收所述检波电压，对其进行运算处理后得到调节电压，并将所述调节电压输出给所述滤波器105 ；所述滤波器105，用于接收所述调节电压，对其进行滤波后得到滤波电压，并将所述滤波电压输出给所述模拟衰减器101 ；所述模拟衰减器101，用于接收所述滤波电压和外部输入功率，并根据所述滤波电压对所述外部输入功率进行衰减处理后发送给所述功率放大器102。优选地，所述电压调节器104包括第一放大器电路1041、第二放大器电路1043、 第一减法器电路1042、第二减法器电路1044、比较器电路1045和场效应管1046 ；[0014]所述第一放大器电路1041的正向输入端与所述检波器103的输出端相连；所述第一减法器电路1042的负向输入端连接所述第一放大器电路1041的输出端，正向输入端输入设定电压；所述第二放大器电路1043的正向输入端与所述第一减法器电路1042的输出端相连；所述第二减法器电路1044的负向输入端接所述第二放大器电路1043的输出端， 正向输入端输入所述设定电压，输出端与所述滤波器105相连；所述比较器电路1045的正向输入端与所述检波器103的输出端相连，负向输入端输入参考电压，输出端与所述场效应管1046的基极相连；所述场效应管1046的漏级与所述第二放大器电路1043的输出端相连，源极接地。优选地，所述检波器为对数检波器。优选地，所述滤波器为RC —阶低通滤波器。(三)有益效果本实用新型的模拟自动功率控制电路，采用自动功率控制的方式保持功率放大器的输出功率恒定。其避免了传统方案繁琐的处理过程造成的人力、物力、财力上的浪费。
图1是本实用新型实施例所述的模拟自动功率控制电路结构图；图2是本实用新型实施例所述电压调节器的电路结构图；图3是本实用新型实施例所述检波器输入功率Pd和其输出的检波电压Vd的对比关系图；图4是本实用新型实施例所述模拟衰减器的输入滤波电压Vc和其模拟衰减量A 之间的对应关系图；图5是本实用新型实施例所述第一放大器电路结构图；图6是本实用新型实施例所述第一减法器电路结构图；图7是本实用新型实施例所述比较器电路结构图；图8是本实用新型实施例所述滤波器的电路结构图。下面对图1至图8中的附图标记说明如下1-模拟自动功率控制电路；101-模拟衰减器；102-功率放大器；103-检波器； 104-电压调节器；105-滤波器；1041-第一放大器电路；1042-第一减法器电路；1043-第二放大器电路；1044-第二减法器电路；1045-比较强电路；1046-场效应管。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。图1是本实用新型实施例所述的模拟自动功率控制电路结构图，如图1所示，该模拟自动功率控制电路1包括成环形依次连接的模拟衰减器101、功率放大器102、检波器 103、电压调节器104和滤波器105。所述检波器103，用于将所述功率放大器102的输出功率Po转换为检波电压Vd后输出给所述电压调节器104。图3是本实用新型实施例所述检波器103的输入功率Pd和其输出的检波电压Vd的对比关系图。如图3所示，输入功率Pd和其输出的检波电压Vd在虚线所围区域内近似成线性的反比例关系。所述电压调节器104，用于接收所述检波电压Vd，对其进行运算处理后得到调节电压，并将所述调节电压输出给所述滤波器105。所述滤波器105，用于接收所述调节电压，对其进行滤波后得到滤波电压Vc，并将所述滤波电压Vc输出给所述模拟衰减器101。图8是本实用新型实施例所述滤波器105的电路结构图，其为RC—阶低通滤波器。在环路中设置所述滤波器105，可以有效避免自激。所述模拟衰减器101，用于接收所述滤波电压Vc和外部输入功率，并根据所述滤波电压Vc对所述外部输入功率进行衰减处理后发送给所述功率放大器102。图4是本实用新型实施例所述模拟衰减器101的输入滤波电压Vc和其模拟衰减量A之间的对应关系图。 如图4所示，滤波电压Vc和模拟衰减量A，在滤波电压Vc由图中Vx增加至Vy过程中也近似成线性的反比例关系。由于滤波前后，电压无变化，因此调节电压与模拟衰减量A之间的对应关系也近似如图4所示。所述衰减处理是指，所述模拟衰减器101将所述外部输入功率与所述模拟衰减量A进行叠加。对比图3和图4可以知道通过合理控制两图中的检波电压Vd与滤波电压Vc的对应关系，就可以实现功率放大器输出功率的相对恒定。这一合理的对应关系是通过所述电压调节器104来实现的。图2是本实用新型实施例所述电压调节器104的电路结构图。如图2所示，所述电压调节器104包括第一放大器电路1041、第二放大器电路1043、第一减法器电路1042、 第二减法器电路1044、比较器电路1045和场效应管1046。所述第一放大器电路1041为经典正向输入运算放大电路，其正向输入端接所述检波电压Vd。图5是本实用新型实施例所述第一放大器电路结构图。如图5所示，其运算关系为Vo= (l+Rf/Ri)*Vi。其中Vi为所述第一放大器电路1041的正向输入电压，即检波电压Vd，Vo为其输出电压，Ri为输入电阻，Rf为反馈电阻，Re为平衡电阻。所述第一减法器电路1042为经典减法器电路，其负向输入端接所述第一放大器电路1041的输出端，其正向输入端接设定电压Vy。图6是本实用新型实施例所述第一减法器电路结构图。如图6所示，其运算关系为Vo’ = Rf’ /Ri' (V+-VJ，其中Vo’为所述第一减法器电路1042的输出电压，V+为正向输入电压，V_为负向输入电压，Rf’为反馈电阻， Ri，为输入电阻。所述第二放大器电路1043为经典正向输入运算放大电路，其正向输入端接所述第一减法器电路1042的输出端。所述第二放大器电路1043的电路结构图与所述第一放大器电路1041相同。所述第二减法器电路1044为经典减法器电路，其负向输入端接所述第二放大器电路1043的输出端，其正向输入端接所述设定电压，其输出端接所述滤波器105。所述第二减法器电路1044的电路结构图与所述第一减法器电路1042相同。所述第一放大器电路1041、第二放大器电路1043、第一减法器电路1042和第二减法器电路1044(以下合称四级自动控制电路)的工作原理如下在功率放大器102的输出功率Po增加到最低起控点Pomin，也就是额定功率Poe之前，滤波电压Vc的值应该保持在它的最高点Vcmax，它等于图4中的Vy点。这样就使得模拟衰减器101的模拟衰减量A在自动控制电路起控前保持最小。在功率放大器102的输出功率Po从最低起控点Pomin上升到最高控制点Pomax的过程中，检波电压Vd从它的最大值Vdmax降低到Vdmin。相应得，四级自动控制电路中第一放大器电路1041的输出电压从Vlmax降低到Vlmin ；第一减法器电路1042的输出电压从V2min上升到V2max ；第二放大器电路1043的输出电压从V;3min上升到V3max ；第二减法器电路1044的输出电压，也就是滤波电压Vc (滤波电压Vc等于调节电压)，从Vcmax (即Vy)降低到Vcmin (比如说图4中的Vz)。根据图4所示的对应关系，模拟衰减器的衰减量在这一过程中也逐渐加大。电压 Vz的值选取合适时，即滤波电压Vc的变化范围选取合适时，就可以实现外部输入功率的增加量与模拟衰减器101的模拟衰减量A相等，从而使功率放大器102的输出功率保持恒定。 这里假设Vz至Vy范围是滤波电压Vc合适的变化范围，所述滤波电压Vc合适的变化范围可以通过下面的方案来实现。通常情况下，检波器103输出的检波电压Vd的值较小(不足1伏)，而且变化范围也较小，而模拟衰减器101接收的滤波电压Vc的值较大(十几伏)而且变化范围也较大。四级自动控制电路的功能就是实现检波电压Vd与滤波电压Vc之间的匹配。第一放大器电路1041的作用就是将检波电压Vd的值放大，其放大标准是使它的输出电压的最大值 Vlmax达到设定电压Vy。第一减法器电路1042的作用是用设定电压Vy，减去第一放大器电路1041的输出电压。由于第一放大器电路1041输出电压的最大值是Vy，所以当第一放大器电路1041的输出电压从Vy降低到0时，第一减法器电路1042的输出电压从0上升到 V2max,即Vy。第二放大器电路1043的作用是将第一减法器电路1042输出电压的变化范围放大，其放大标准是使它的输出电压的最大值V3maX达到Vy-Vz。当然在此过程中，其输出电压的最小值始终保持在0。第二减法器电路1044的作用是用外部提供的设定电压Vy，减去第二放大器电路1043的输出电压，这样就可以使第二减法器电路1044的输出电压，即调节电压，也即滤波电压Vc，在所述合适的变化范围Vy至Vz之间变化。所述比较器电路1045，其正向输入端接所述检波电压Vd，其负向输入端接参考电压Vr，其输出端接所述场效应管1046的基极。图7是本实用新型实施例所述比较器电路结构图。如图7所示，其运算关系为当V+’大于V_’，Vo”输出高电平；当V+’小于V_’，Vo” 输出低电平。所述场效应管1046，其漏级接所述第二放大器电路1043的输出端，其源极接地。所述场效应管1046的工作原理如下当功率放大器102输出功率小于额定输出功率Poe时，检波器103输出的检波电压Vd大于起控参考电压Vr，比较器电路1045输出为高电平，场效应管1046打开，漏极与地短路，此时检波器103输出检波电压Vd虽然经第一放大器电路1041、第一减法器电路1042、第二放大器电路1043的处理，但是第二放大器电路 1043的输出被场效应管1046直接短路到地。因此，第二减法器电路1044的负向输入电压为0V，其输出电压为设定电压Vy减去0V，这样就使其输出电压恒定保持在Vy。当功率放大器102输出功率超过额定输出功率Poe时，检波器103输出检波电压Vd小于起控参考电压 Vr,比较器电路1045输出为低电平，此时场效应管1046关闭，第二放大器电路1043的输出不再受场效应管1046的影响，电压调节器104起效。本实用新型实施例，采用上述模拟自动功率控制电路可以使功率放大器的输出功率在一定范围内保持相对的恒定。在以工作频率为400MHz、增益为40dB的功率放大器电路实验中，在外部输入功率增加IOdB的过程中，功率放大器在本实用新型实施例所述模拟自动功率控制电路的作用下，输出功率只增加了 0. 66dB，基本保持不变。电路完全满足应用要求。优选地，所述检波器103为通用对数检波器；所述滤波器105为RC —阶低通滤波器；所述模拟衰减器101为通用II型衰减器。以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求1.一种模拟自动功率控制电路，其特征在于，该电路包括成环形依次连接的模拟衰减器(101)、功率放大器(102)、检波器(103)、电压调节器(104)和滤波器(105)；所述检波器(103)，用于将所述功率放大器(102)的输出功率转换为检波电压后输出给所述电压调节器(104)；所述电压调节器(104)，用于接收所述检波电压，对其进行运算处理后得到调节电压， 并将所述调节电压输出给所述滤波器(105)；所述滤波器(105)，用于接收所述调节电压，对其进行滤波后得到滤波电压，并将所述滤波电压输出给所述模拟衰减器(101)；所述模拟衰减器(101)，用于接收所述滤波电压和外部输入功率，并根据所述滤波电压对所述外部输入功率进行衰减处理后发送给所述功率放大器(102)。
2.如权利要求1所述的模拟自动功率控制电路，其特征在于，所述电压调节器(104)包括第一放大器电路(1041)、第二放大器电路(1043)、第一减法器电路(1042)、第二减法器电路(1044)、比较器电路(1045)和场效应管(1046)；所述第一放大器电路(1041)的正向输入端与所述检波器(10 的输出端相连； 所述第一减法器电路(104 的负向输入端连接所述第一放大器电路(1041)的输出端，正向输入端输入设定电压；所述第二放大器电路(104 的正向输入端与所述第一减法器电路(104 的输出端相连；所述第二减法器电路(1044)的负向输入端接所述第二放大器电路(104 的输出端， 正向输入端输入所述设定电压，输出端与所述滤波器(10 相连；所述比较器电路(104 的正向输入端与所述检波器(10 的输出端相连，负向输入端输入参考电压，输出端与所述场效应管(1046)的基极相连；所述场效应管(1046)的漏级与所述第二放大器电路(104 的输出端相连，源极接地。
3.如权利要求1所述的模拟自动功率控制电路，其特征在于，所述检波器为对数检波器。
4.如权利要求1所述的模拟自动功率控制电路，其特征在于，所述滤波器为RC—阶低通滤波器。
专利摘要本实用新型公开了一种模拟自动功率控制电路，主要涉及无线通信领域。该电路包括成环形依次连接的模拟衰减器、功率放大器、检波器、电压调节器和滤波器；所述检波器，用于将所述功率放大器的输出功率转换为检波电压后输出给所述电压调节器；所述电压调节器，用于接收所述检波电压，运算处理后得到调节电压后输出给所述滤波器；所述滤波器，用于接收所述调节电压，对其进行滤波后得到滤波电压后输出给所述模拟衰减器；所述模拟衰减器，用于接收所述滤波电压和外部输入功率，进行衰减处理后发送给所述功率放大器。该模拟自动功率控制电路，采用自动功率控制的方式保持功率放大器的输出功率恒定，避免了传统方案造成的人力、物力、财力上的浪费。
文档编号H03G3/20GK201985821SQ20112004112
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者吴雷, 马晓刚 申请人:北京七星华创电子股份有限公司