基于alc的功放保护系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于ALC的功放保护系统，包括衰减电路、比较电路和电流检测电路，所述电流检测电路检测功放设备消耗的电流、将所述电流转换为检测电压并输出，所述比较电路的第一输入端与所述电流检测电路的输出端连接、第二输入端用于接收参考电压、输出端与所述衰减电路的控制端连接，所述衰减电路通过其控制端接收控制电压或所述检测电压、在所述控制电压的控制下对输入信号进行自动增益控制或在所述检测电压的控制下对所述输入信号进行自动电平控制。实施本实用新型的系统，未固定输出功率，且控制精度高、在高低温下无明显差异，可极大地提高功放设备的可靠性，尤其适用于大功率功放设备。
【专利说明】基于ALC的功放保护系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及移动通信【技术领域】，特别是涉及一种基于ALC的功放保护系统。【背景技术】
[0002]射频功率放大设备在移动通信行业普遍用于增大信号发射功率，扩展信号覆盖范围。随着移动通信制式的发展，应用信号的带宽变得更宽、峰均比也变得更高，工作环境更加复杂和难以预测。因此，需要对射频功率放大设备进行控制和保护的设备。
[0003]目前对射频功率放大设备进行控制和保护的设备，通常为单功能功率检波设备。单功能功率检波设备具有以下缺点:固定输出功率，易导致额定输出功率出现过功耗的器件损坏；控制斜率单位是V/dBm，大功率下控制精度不够，影响大功率设备的可靠性；此外功率检波方式的ALC (Automatic Level Control,自动电平控制)在高低温下会有明显差异，进一步影响大功率设备的可靠性。
实用新型内容
[0004]基于此，有必要针对上述单功能功率检波设备影响大功率设备的可靠性的问题，提供一种基于ALC的功放保护系统。
[0005]一种基于ALC的功放保护系统，包括衰减电路、比较电路和电流检测电路，所述电流检测电路检测功放设备消耗的电流、将所述电流转换为检测电压并输出，所述比较电路的第一输入端与所述电流检测电路的输出端连接、第二输入端用于接收参考电压，输出端与所述衰减电路的控制端连接，所述衰减电路通过其控制端接收控制电压或所述检测电压，在所述控制电压的控制下对输入信号进行自动增益控制或在所述检测电压的控制下对所述输入信号进行自动电平控制。
[0006]上述基于ALC的功放保护系统，通过衰减电路、比较电路和电流检测电路对输入功放设备前的输入信号进行控制，所述电流检测电路用于检测功放设备消耗的电流，并将所述电流转换为用于输入所述比较电路的检测电压，所述比较电路和所述衰减电路基于由功放设备消耗的电流转换而来的检测电压对所述输入信号进行增益控制或自动电平控制，未固定输出功率，而且控制精度高、在高低温下没有明显差异，可极大地提高功放设备的可靠性，尤其适用于大功率功放设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本实用新型基于ALC的功放保护系统第一实施方式的结构示意图；
[0008]图2是本实用新型基于ALC的功放保护系统第二实施方式的结构示意图；
[0009]图3是本实用新型基于ALC的功放保护系统第三实施方式的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]请参阅图1，图1是本实用新型基于ALC的功放保护系统第一实施方式的结构示意图。
[0011]本实施方式的所述基于ALC的功放保护系统包括衰减电路U2、比较电路U7和电流检测电路200，电流检测电路200用于检测功放设备消耗的电流，并将所述电流转换为检测电压V_def输出，比较电路U7的第一输入端与电流检测电路200的输出端连接，用于接收检测电压V_def，第二输入端用于接收参考电压V_ref，输出端与衰减电路U2的控制端连接，衰减电路U2通过其控制端接收控制电压V_alc或检测电压V_def、在控制电压V_alc的控制下对输入信号进行自动增益控制或在检测电压V_def的控制下对所述输入信号进行自动电平控制。
[0012]本实施方式基于ALC的功放保护系统，通过衰减电路、比较电路和电流检测电路对输入功放设备前的输入信号进行控制，所述电流检测电路用于检测功放设备消耗的电流，并将所述电流转换为用于输入所述比较电路的检测电压，所述比较电路和所述衰减电路基于由功放设备消耗的电流转换而来的检测电压对所述输入信号进行增益控制或自动电平控制，未固定输出功率，而且控制精度高、在高低温下没有明显差异，可极大地提高功放设备的可靠性，尤其适用于大功率功放设备。
[0013]优选地，衰减电路U2，可包括压控衰减器，所述压控衰减器的控制端与比较电路U7的输出端连接、输入端用于接收所述输入信号、输出端用于向所述功放设备输出信号。
[0014]比较电路U7可包括比较器，比较器的正端(第一输入端)与电流检测电路200的输出端连接、负端(第二输入端)用于接收参考电压V_ref。比较器用于比较检测电压V_def与参考电压V_ref的大小:
[0015]在检测电压V_def小于参考电压V_ref时，比较电路U7向衰减电路U2发送控制电压V_alc，衰减电路U2在控制电压V_alc的控制下对所述输入信号进行增益控制，并将控制后的信号输出。
[0016]在检测电压V_def不小于参考电压V_ref时，比较电路U7向衰减电路U2发送检测电压V_def，衰减电路U2在检测电压V_def的控制下对所述输入信号进行自动电平控制，并将控制后的信号输出。
[0017]优选地，所述输入信号为射频信号。
[0018]更进一步地，还可包括温补电路，温补电路与比较电路U7连接，参考电压V_ref可以是包含温补信息的参考电压，由温补电路提供。合理的温补参数可以使ALC电路的增益和ALC在整个温度区域保持基本恒定。
[0019]对于电流检测电路200，优选地可包括电流检测芯片U4和精密电阻U5。精密电阻U5可采用0.001 Ω的电阻，电流检测芯片U4优选地可以是型号为INA138的电流检测芯片。所述功放设备的输入电流通过精密电阻U5输入所述功放设备，电流检测芯片U4与所述精密电阻并联。在其他实施方式中也可以是本领域技术人员惯用其他电流检测芯片。
[0020]优选地,所述功放设备可为射频功率放大设备,射频功率放大设备可包括射频输入端、功率放大器U3、输出端隔离器U6和射频输出端，由28V电压供电。其中功率放大器U3为核心部分，可把直流功率转化为射频功率，也是设备最脆弱的部分，需要借助本实用新型的基于ALC的功放保护电路保护才能够可靠工作。
[0021 ] 如图1所示，功率放大器U3消耗的电流可通过精密电阻U5接入功率放大器U3，同时电流检测芯片U4的与精密电阻U5并联，根据已知的电阻和电阻两端的实时电压，可以计算出实时时刻的电流，通过电流检测芯片U4转化成对应的检测电压V_det，直流电流和检测电压V_det间成一一对应的关系，若已知两者的关系，可以反推电流，即实现了电流检测的作用。
[0022]请参阅图2，图2所示是本实用新型基于ALC的功放保护系统第二实施方式的结构示意图。
[0023]本实施方式所述的基于ALC的功放保护系统与第一实施方式的区别在于:还包括与衰减电路U2连接的限幅保护电路300，限幅保护电路300接收用于输入所述功放设备的信号，并将峰值限定后的信号作为所述输入信号发送至衰减电路U2。
[0024]本实施方式的所述基于ALC的功放保护系统，通过限幅保护电路与衰减电路、比较电路和电流检测电路对功放设备进行叠加保护，可进一步提高保护精度、起到过功率保护、规避峰值功率输入对功放设备的影响，使功放设备的可靠性更高。
[0025]对于限幅保护电路300，具体的在所述输入信号的功率小于限幅保护电路300的饱和功率时，直接将所述输入信号传送至衰减电路U2。在所述输入信号的功率不小于所述饱和功率时，将所述输入信号的功率峰值限定在所述饱和功率以下，并将峰值限定后的信号传送至衰减电路U2。
[0026]其中，对于限幅保护电路300，优选地，可包括限幅器U1，所述限幅器可以是型号为SMP1330的二极管限幅器。
[0027]优选地，所述饱和功率为所述限幅保护电路300的功率门限，通过设置所述饱和功率，可使限幅保护电路300在检测电压大于参考电压以后，对输入信号的峰值功率进行限定。
[0028]在所述检测电压小于比较电路U7的参考电压时，限幅保护电路300直接将所述输入信号传送至衰减电路U2，衰减电路U2在所述参考电压的控制下对所述输入信号进行增益控制，并将控制后的信号输出。
[0029]在所述检测电压不小于比较电路U7的参考电压，且所述输入信号的功率小于饱和功率时，限幅保护电路300直接将所述输入信号传送至衰减电路U2，衰减电路U2在所述检测电压的控制下对所述输入信号进行自动电平控制，并将控制后的信号输出。
[0030]在所述检测电压不小于比较电路U7的参考电压，且所述输入信号的功率不小于饱和功率时，限幅保护电路300将所述输入信号的功率峰值限定在所述饱和功率以下，并将峰值限定后的信号传送至衰减电路U2，衰减电路U2对所述峰值限定后的信号进行自动电平控制，并将控制后的信号输出。
[0031]请参阅图3，图3所示是本实用新型基于ALC的功放保护系统第三实施方式的结构示意图。
[0032]本实施方式所述的基于ALC的功放保护系统与第一实施方式的区别在于:可包括射极跟随器500，比较电路U7还可包括ALC电路110和AGC电路120。电流检测电路200还可包括运算放大电路230，用于将电流检测芯片U4转换成的电压进行运算放大，放大预设倍数后形成检测电压VI，然后输入ALC电路110。
[0033]本实施方式的基于ALC的功放保护系统，可实现ALC和AGC —体化。
[0034]优选地，比较电路U7还可包括开关二极管，ALC电路110的第一输入端与电流检测电路200的输出端连接、第二输入端用于接收所述参考电压、输出端与所述开关二极管负端的连接，。AGC电路120的输入端用于接收增益控制电压，输出端与所述开关二极管的正端连接。
[0035]ALC电路110可包括比较器，所述比较器的正端用于接收所述检测电压、负端用于接收所述参考电压、输出端通过所述开关二极管与所述AGC电路连接。
[0036]进一步地，ALC电路110优选地可包括差分积分电路。
[0037]AGC电路120可包括比例加减法电路，比例加减法电路优选地可包括比例加减法器。
[0038]运算放大电路230优选地可与电流检测芯片U4的输出端连接。
[0039]优选地，还可包括温补电路，所述温补电路的输出端与比较电路U7的第二输入端连接，向比较电路U7发送参考电压V2。
[0040]优选地，AGC电路120的第一输入端可接收增益控制电压V6，第二输入端可接收参考电压V5。
[0041]其中，电压V2和V5可均为带有温度信息的参数，由温补电路提供。在具体的保护过程中，采用检测电压Vl作为ALC电路110的控制元素，并配合AGC电路120、温补一体化电路的射频通信装置，该电路在大功率设备及配合线性化技术的功率放大器中优势明显。电流检测电路200检测功率放大设备总电流，电流检测电压经过运算放大到合适的值VI，输入到ALC电路110的负端，正端是带有温补信息的参考电压V2，比较输出的高低电压可通过一个开关二极管和带有温补信息的AGC电路120相连，两种共同控制着衰减电路U2，实现ALC、AGC、温补一体化的作用。
[0042]如图3所示。输入功率很小的时候，检测电压Vl小于预设的参考电压V2，此时射频衰减器主要受AGC电路120的增益控制电压V5控制，整个装置保持增益恒定；随着射频输入信号的增加，功率放大设备消耗的电流不断增加，检测电压Vl不断增加，当达到额定输出电流，此时V1=V2，输入功率继续增大，比较积分电路输出刚好达到跳转，射频衰减器受Vl控制，继续增加输入功率，Vl完全控制射频衰减器，此时输出电流不变，增益不断减小，此时整个设备保持着动态平衡状态。上述的V2和V5，都是带有温度信息的参数，随着设备温度的变化，V2和V5的值也随之变化，合理的温补参数可以使设备的增益和ALC在整个温度区间保持基本恒定，实现了 ALC、AGC (Automatic Gain Control,自动增益控制)、温补一体化的功能。
[0043]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种基于ALC的功放保护系统，其特征在于，包括衰减电路、比较电路和电流检测电路，所述电流检测电路检测功放设备消耗的电流、将所述电流转换为检测电压并输出，所述比较电路的第一输入端与所述电流检测电路的输出端连接，第二输入端用于接收参考电压，输出端与所述衰减电路的控制端连接，所述衰减电路通过其控制端接收控制电压或所述检测电压、在所述控制电压的控制下对输入信号进行自动增益控制或在所述检测电压的控制下对所述输入信号进行自动电平控制。
2.根据权利要求1所述的基于ALC的功放保护系统，其特征在于，所述衰减电路包括压控衰减器，所述压控衰减器的控制端与所述比较电路的输出端连接，输入端用于接收所述输入信号，输出端用于向所述功放设备输出控制后的信号。
3.根据权利要求1所述的基于ALC的功放保护系统，其特征在于，所述比较电路包括ALC电路、AGC电路和开关二极管，所述ALC电路的第一输入端与所述电流检测电路的输出端连接，第二输入端用于接收所述参考电压，输出端与所述开关二极管的负端连接，所述AGC电路的输入端用于接收增益控制电压，输出端与所述开关二极管的正端连接。
4.根据权利要求3所述的基于ALC的功放保护系统，其特征在于，所述ALC电路包括比较器，所述比较器的正端用于接收所述检测电压，负端用于接收所述参考电压，输出端通过所述开关二极管与所述AGC电路连接。
5.根据权利要求1所述的基于ALC的功放保护系统，其特征在于，所述电流检测电路包括电流检测芯片和精密电阻，所述功放设备的输入电流通过所述精密电阻输入所述功放设备，所述电流检测芯片与所述精密电阻并联。
6.根据权利要求1所述的基于ALC的功放保护系统，其特征在于，还包括温补电路，所述温补电路的输出端与所述比较电路的第二输入端连接，向所述比较电路发送所述参考电压。
7.根据权利要求1所述的基于ALC的功放保护系统，其特征在于，所述功放设备包括功率放大器。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的基于ALC的功放保护系统，其特征在于，还包括与衰减电路连接的限幅保护电路，所述限幅保护电路接收用于输入所述功放设备的信号，并将峰值限定后的信号作为所述输入信号发送至所述衰减电路。
9.根据权利要求8所述的基于ALC的功放保护系统，其特征在于，所述限幅保护电路包括限幅器。
10.根据权利要求9所述的基于ALC的功放保护系统，其特征在于，所述限幅器包括二极管限幅器。
【文档编号】H03G3/20GK203788247SQ201420128628
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】王坤, 李洋洋, 李钢, 杨世朝 申请人:京信通信系统（广州）有限公司