一种功率放大器控制电路的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种功率放大器控制电路，包括：电源管理电路、报警信号处理电路、双通道增益调节电路和内稳幅控制切换电路；报警信号处理电路实时监测放大器的工作状态；双通道增益调节电路实现模拟/数字双通道增益调节；内稳幅控制切换电路，其中第一双刀双掷电子开关和第二双刀双掷电子开关由程控信号控制，实现内稳幅控制切换电路的本地/程控状态切换，功率放大器在未接入程控信号时，通过手动控制双刀双掷机械开关，实现功率放大器内稳幅状态和开环状态之间的切换；若接入程控信号，通过程控信号控制第三双刀双掷电子开关和第四双刀双掷电子开关来实现放大器内稳幅状态和开环状态之间的切换。
【专利说明】
一种功率放大器控制电路
技术领域
[0001 ]本发明涉及微波领域，特别涉及一种功率放大器控制电路。
【背景技术】
[0002]功率放大器控制电路是微波毫米波功率合成技术中的重要组成部分，它的指标好坏对微波毫米波功率合成技术的性能优劣起了决定性的影响。随着雷达、通信、电子对抗、导航和航空航天等应用领域的不断发展，对功率放大器性能也提出了越来越高的要求，不仅要求功率放大器能够具有更高的功率输出，而且要求具有内稳幅功能，即在特定的工作频率范围内输出功率平坦度良好，此外，还要求实现功率放大器开环/内稳幅状态切换功能、本地/程控兼容功能和报警监测功能等，所以高可靠性多功能的功率放大器控制电路的研制也愈发重要。
[0003]微波毫米波功率放大器主要是由电源模块、功放模块和控制电路这三部分组成，其中电源模块和功放模块作为研究热点，在近几年取得了巨大的成就，使得微波毫米波功率放大器朝着百瓦甚至千瓦级别不断迈进。与此同时，为了应对诸如雷达、通信、电子对抗和航空航天等不同应用领域复杂环境下的各种需求，对功率放大器控制电路也提出了更高的要求，不仅要求其能够保证电源模块和功放模块的正常工作，而且还应具有稳幅控制功能、程控兼容功能、报警监测功能等，从而保证整个系统的安全可靠运行。目前国内外在微波毫米波功率放大器的控制电路方面研究相对较少，所遇到的普遍问题是如何通过控制电路提高功率放大器工作的稳定性和可靠性以及实现其功能的多样性。
[0004]目前已有的功率放大器控制电路原理框图如图1所示，该控制电路主要包括电源管理电路、功率显示电路和增益调节电路。其中，电源管理电路将电源模块提供的直流电压转换成所需要的偏置电压值，为驱动放大器、功率合成器和风机供电，功率显示电路能够将定向耦合器正向耦合检波输出的检波电压信号转换为功率信号显示在放大器的功率显示面板上，增益调节电路则是通过将增益调节旋钮的手动调节信号转换为增益调节信号，实现功率放大器输出功率的调节。该电路的优点是原理简单，易于实现，但其功能单一，仅能够满足简单环境下功率放大器的基本使用要求，对于雷达、通信、电子对抗、导航和航空航天等相对复杂的应用环境，该电路的功能已无法满足其使用要求。
[0005]现有的功率放大器控制电路原理简单，功能单一，其缺点主要包括以下几点:
[0006]1.该电路不具有内稳幅功能，从而无法通过电路改善放大器输出功率的平坦度，整个放大器的输出功率平坦度完全取决于功放芯片的性能，因此，对于输出功率平坦度要求较高的环境，该电路不再适用。
[0007]2.该电路不具有程控功能，仅支持放大器的手动调节，不仅增加了使用成本，也无法满足越来越高的设备自动化要求。
[0008]3.该电路不具有异常状态监测功能，一旦功率放大器发生故障，无法通过报警信号来告知用户，更无法进行自动处理，系统运行的稳定性和可靠性难以得到保证。
【发明内容】
[0009]为了解决以上技术问题，本发明设计了一种适用于微波毫米波功率放大器、具有高可靠性、多功能的功率放大器控制电路。
[0010]本发明的技术方案是这样实现的:
[0011]一种功率放大器控制电路，包括:电源管理电路、报警信号处理电路、双通道增益调节电路和内稳幅控制切换电路；
[0012]报警信号处理电路通过读取过温报警信号、风冷报警信号和失配报警信号来实时监测放大器的工作状态，一旦读取到异常状态，则触发警示灯和蜂鸣器电路，提示用户功率放大器工作状态异常；
[0013]双通道增益调节电路实现模拟/数字双通道增益调节；
[0014]内稳幅控制切换电路，其中第一双刀双掷电子开关和第二双刀双掷电子开关由程控信号控制，实现内稳幅控制切换电路的本地/程控状态切换，功率放大器在未接入程控信号时，默认为本地状态，此时通过手动控制双刀双掷机械开关，实现功率放大器内稳幅状态和开环状态之间的切换;若接入程控信号，则双刀双掷机械开关被屏蔽，此时通过程控信号控制第三双刀双掷电子开关和第四双刀双掷电子开关来实现放大器内稳幅状态和开环状态之间的切换。
[0015]可选地，若在预设的时间内未消除异常状态，报警信号处理电路则会通过控制增益调节信号将放大器增益调至最低或者直接关机，从而实现放大器以及整个系统的自我保护。
[0016]可选地，所述双通道增益调节电路，在本地状态下，用户通过手动旋转增益调节旋钮来调节功率放大器的输出功率，实现模拟电压调节;切换到程控状态下，则屏蔽增益调节旋钮，切换到数字信号调节模式，此时用户通过程控软件界面，对功率放大器输出功率进行远程调节。
[0017]可选地，在本地状态或者程控状态下，一旦功率放大器切换到内稳幅状态，由定向耦合器产生的正向检波信号会首先进入双斜率对数放大电路进行处理，然后依次通过第一双刀双掷电子开关、第三双刀双掷电子开关或双刀双掷机械开关、内稳幅积分环路、第四双刀双掷电子开关或双刀双掷机械开关以及第二双刀双掷电子开关，进入功率调制电路，最后产生的增益调节信号通过控制压控衰减器的衰减量来调节输出信号功率的平坦度，从而实现功率放大器的内稳幅。
[0018]本发明的有益效果是:
[0019](I)本发明设计的功率放大器控制电路功能实用多样，原理简单，易于实现，并能够有效提高功率放大器工作的稳定性和可靠性；
[0020](2)该电路设计的内稳幅控制切换电路，通过一个双刀双掷机械开关可以方便地实现功率放大器内稳幅状态和开环状态之间的切换，有效提高了功率放大器输出功率的平坦度；
[0021](3)该电路与功率放大器的程控接口相兼容，能够方便地实现放大器的本地/远程控制切换功能，降低了使用成本，提高了设备的智能化和自动化；
[0022](4)该电路相比于传统电路，实现了模拟/数字双通道增益调节功能，不仅能够通过手动调节增益旋钮的方式调节功率放大器的输出功率，而且可以实现程控状态下的数字信号增益调节；
[0023](5)该电路具有报警信号监测功能，可以实时监测功率放大器的工作状态并以警示灯和蜂鸣器的形式告知用户，一旦功率放大器发生异常能够实现自动处理，极大的提高了放大器的自我保护能力。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为传统放大器控制电路的原理框图；
[0026]图2为本发明的功率放大器控制电路原理框图；
[0027]图3为本发明的内稳幅控制切换电路原理框图。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]本发明设计了一种新型高可靠性多功能功率放大器控制电路，其原理框图如图2所示，该功率放大器控制电路I主要包括电源管理电路11、报警信号处理电路12、双通道增益调节电路13和内稳幅控制切换电路14。
[0030]其中，电源管理电路11为通用电路，主要完成电压转换功能，为风机、驱动放大器和功率合成器提供偏置电压，此处不作赘述。下面结合附图，本发明对报警信号处理电路
12、双通道增益调节电路13和内稳幅控制切换电路14进行详细介绍。
[0031]报警信号处理电路12的原理框图如图2中所示，报警信号处理电路12通过读取过温报警信号、风冷报警信号和失配报警信号来实时监测放大器的工作状态，一旦读取到异常状态，例如温度过高、风机停转、反射信号过大时，则会触发警示灯和蜂鸣器电路15，提示用户功率放大器工作状态异常，若在预设的时间内未消除异常状态，报警信号处理电路12则会通过控制增益调节信号将放大器增益调至最低或者直接关机，从而实现放大器以及整个系统的自我保护。
[0032]通过在电路中设计报警信号监测电路，可以实时监测功率放大器整机的各种报警信号(如过温报警、风冷报警、失配报警)，并可根据报警信号触发警示灯和蜂鸣器，提示用户注意，必要时可以自动采取将放大器增益调至最低或者关机保护等措施，从而极大地提高了功率放大器工作的稳定性和可靠性。
[0033]双通道增益调节电路13的原理框图如图2中所示，该增益调节电路能够兼容两种不同的调节模式，实现模拟/数字双通道增益调节功能。在本地状态下，用户可以通过手动旋转增益调节旋钮来方便的调节功率放大器的输出功率，实现模拟电压调节;而一旦切换到程控状态下，则会自动屏蔽增益调节旋钮，切换到数字信号调节模式，此时用户可以通过程控软件界面，对放大器输出功率进行远程调节。
[0034]功率放大器模拟/数字双通道增益调节电路，在本地状态下，可以通过手动调节增益调节旋钮的方式调节放大器的输出功率，而一旦放大器切换到程控状态下，则放大器增益调节旋钮的功能会被屏蔽，此时可以通过程控数字信号实现对放大器输出功率的调节。
[0035]内稳幅控制切换电路14的原理框图如图3所示，其中第一双刀双掷电子开关122和第二双刀双掷电子开关127由程控信号控制，可以实现内稳幅控制切换电路14的本地/程控状态切换功能，放大器在未接入程控信号时，默认为本地状态，此时可以通过手动控制双刀双掷机械开关125，方便的实现放大器内稳幅状态和开环状态之间的切换；若接入程控信号，则双刀双掷机械开关125会被屏蔽，不再起作用，此时是通过程控信号控制第三双刀双掷电子开关123和第四双刀双掷电子开关126来实现放大器内稳幅状态和开环状态之间的切换。不论是在本地状态还是程控状态下，一旦放大器切换到内稳幅状态，由定向耦合器产生的正向检波信号会首先进入双斜率对数放大电路121进行处理，然后依次通过第一双刀双掷电子开关122、第三双刀双掷电子开关123或双刀双掷机械开关125、内稳幅积分环路124、第四双刀双掷电子开关126或双刀双掷机械开关125以及第二双刀双掷电子开关127，进入功率调制电路128，最后产生的增益调节信号通过控制压控衰减器的衰减量来调节输出信号功率的平坦度，从而实现放大器的内稳幅功能。
[0036]功率放大器内稳幅控制切换电路通过在电路中设计的双刀双掷机械开关和电子开关控制电路，不仅能够实现本地状态下功率放大器在开环/内稳幅状态之间的自由切换，而且可以实现功率放大器的内稳幅电路与整机程控电路相兼容，即在整机程控状态下，也可以实现功率放大器开环/内稳幅状态的远程切换。
[0037]本发明设计的功率放大器控制电路原理简单，易于实现，功能多样且实用。其中，内稳幅控制切换电路大幅提高了功率放大器的输出功率平坦度，程控兼容电路使得功率放大器具有了远程控制功能，报警信号监测电路则实现了功率放大器的工作状态实时监测和自我保护功能，以上功能不仅提高了功率放大器工作的稳定性和可靠性，也实现了其智能化和自动化控制，因此该电路具有巨大的应用潜力和广阔的应用前景。
[0038]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种功率放大器控制电路，其特征在于，包括:电源管理电路、报警信号处理电路、双通道增益调节电路和内稳幅控制切换电路； 报警信号处理电路通过读取过温报警信号、风冷报警信号和失配报警信号来实时监测放大器的工作状态，一旦读取到异常状态，则触发警示灯和蜂鸣器电路，提示用户功率放大器工作状态异常； 双通道增益调节电路实现模拟/数字双通道增益调节； 内稳幅控制切换电路，其中第一双刀双掷电子开关和第二双刀双掷电子开关由程控信号控制，实现内稳幅控制切换电路的本地/程控状态切换，功率放大器在未接入程控信号时，默认为本地状态，此时通过手动控制双刀双掷机械开关，实现功率放大器内稳幅状态和开环状态之间的切换;若接入程控信号，则双刀双掷机械开关被屏蔽，此时通过程控信号控制第三双刀双掷电子开关和第四双刀双掷电子开关来实现放大器内稳幅状态和开环状态之间的切换。2.如权利要求1所述的功率放大器控制电路，其特征在于，若在预设的时间内未消除异常状态，报警信号处理电路则会通过控制增益调节信号将放大器增益调至最低或者直接关机，从而实现放大器以及整个系统的自我保护。3.如权利要求1所述的功率放大器控制电路，其特征在于，所述双通道增益调节电路，在本地状态下，用户通过手动旋转增益调节旋钮来调节功率放大器的输出功率，实现模拟电压调节;切换到程控状态下，则屏蔽增益调节旋钮，切换到数字信号调节模式，此时用户通过程控软件界面，对功率放大器输出功率进行远程调节。4.如权利要求1所述的功率放大器控制电路，其特征在于，在本地状态或者程控状态下，一旦功率放大器切换到内稳幅状态，由定向耦合器产生的正向检波信号会首先进入双斜率对数放大电路进行处理，然后依次通过第一双刀双掷电子开关、第三双刀双掷电子开关或双刀双掷机械开关、内稳幅积分环路、第四双刀双掷电子开关或双刀双掷机械开关以及第二双刀双掷电子开关，进入功率调制电路，最后产生的增益调节信号通过控制压控衰减器的衰减量来调节输出信号功率的平坦度，从而实现功率放大器的内稳幅。
【文档编号】G01K1/02GK106067769SQ201610368879
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月19日 公开号201610368879.4, CN 106067769 A, CN 106067769A, CN 201610368879, CN-A-106067769, CN106067769 A, CN106067769A, CN201610368879, CN201610368879.4
【发明人】王涛, 宁曰民, 刘金现, 赵浩
【申请人】中电科仪器仪表有限公司