Dpd系统中射频功率放大器的保护装置及发射的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种DPD系统中射频功率放大器的保护装置，包括带外宽带杂散抑制电路和工作频带内保护电路；所述带外宽带杂散抑制电路包括DGS微带滤波器，所述DGS微带滤波器的输入端连接输入的射频信号，其输出端连接工作频带内保护电路的输入端，所述工作频带内保护电路的输出端连接射频功率放大器的输入端。本实用新型还提供一种发射机，包括上述的射频电路功率放大器保护装置；本实用新型能够对于瞬时的大脉冲或高峰值信号做出快速的反应，同时对于工作频带外的宽带杂散信号以及本振泄露等做到较好的抑制。
【专利说明】DPD系统中射频功率放大器的保护装置及发射机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线通信【技术领域】，特别是涉及一种DPD (DigitalPre-Distortion，数字预失真)系统中射频功率放大器的保护装置，以及一种发射机。
【背景技术】
[0002]随着通信技术的高速发展，数字与射频相结合的技术越来越多的应用到移动通信【技术领域】。Dro技术与射频技术相结合的应用在移动通信领域越来越广泛。伴随着数字DPD技术越来越广泛的应用，对于作为系统发射链路末端的功率放大器的要求也越来越高，特别是数字Dro技术与大功率放大器的结合使用，由于数字系统的特点，对于功率放大器的保护电路的要求比以往更加严格。
[0003]LDMOS管是专为射频功放放大管设计的改进型N沟道M0SFET，其特点为有较高的饱和功率，目前为射频功放中应用最为广泛的放大管。虽然LDMOS管有较高的饱和功率，但是如果驱动功率过大，超出LDMOS管的饱和功率范围，则极易造成LDMOS管损坏，且该损坏为不可逆的。由于LDMOS管为功放系统中最重要的核心部分，所以LDMOS管的损坏会导致整个系统的瘫痪。所以功放保护电路在整个系统中占有十分重要的位置。
[0004]由于目前在功放系统中数字Dro技术越来越多的被使用，而数字系统在配置等过程中很容易自身产生瞬时的大的脉冲信号或超宽带的杂散信号，由于数字的本振失锁、DAC时序错乱以及数字芯片的溢出等原因都会使数字板的输出信号出现瞬间的工作带内大脉冲信号以及工作带外的宽带杂散信号的出现，同时本振的泄露问题对于功放射频通路的可靠性也有很重大的影响。这些信号对于功放射频通路，特别是功放射频通路中的LDMOS管都有可能造成严重的、不可逆的损坏。所以对于功放的射频保护电路的要求就更加严格，目前常用的功放保护电路，大多为采用均值或包络检波装置对于射频信号进行检波，然后通过比较器输出的高低电平来控制射频通路上的二极管的导通状态，从而达到保护功放系统的作用。但是这种电路对于瞬时的脉冲信号以及高宽带信号很难做出控制，且整个电路的反应周期过长，电路保护的反应周期一般为ms级，所以在DH)功放系统中很难达到所要求的保护效果。
实用新型内容
[0005]基于此，本实用新型提供一种Dro系统中射频功率放大器的保护装置和发射机，其能够对于瞬时的大脉冲或高峰值信号做出快速的反应，同时对于工作频带外的宽带杂散信号以及本振泄露等做到较好的抑制。
[0006]一种Dro系统中射频功率放大器的保护装置，包括带外宽带杂散抑制电路和工作频带内保护电路；
[0007]所述带外宽带杂散抑制电路包括DGS(Defected Ground Structure)微带滤波器，所述DGS微带滤波器的输入端连接输入的射频信号，其输出端连接工作频带内保护电路的输入端，所述工作频带内保护电路的输出端连接射频功率放大器的输入端。[0008]一种发射机，包括上述的射频电路功率放大器保护装置。
[0009]上述Dro系统中射频功率放大器的保护装置和发射机，带外宽带杂散抑制电路包括DGS微带滤波器，其特点是在工作频带有很小的差损和较好的增益波动，在工作频带以外则有较大的抑制，既可以保证工作频带内的信号得到有效的放大和输出，又可以使工作频带外的宽带杂散得到较好的抑制；采用DGS技术的微带滤波器，可以对设计工作频段以外的信号造成20dB以上的抑制，有效地保护功放射频通路免受带外宽带杂散信号的影响；工作频带内保护电路则是对瞬间带内大信号可以起到限幅作用，保证射频链路在瞬时大脉冲下不被损坏。本实用新型克服了以往射频保护电路反应时间长，对瞬时脉冲信号保护功能差，对于带外宽带杂散信号和数字本振泄露无保护功能的缺点，在所有通信射频链路中，特别是针对数字与射频相结合的大功率功放中，都可以有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型一种Dro系统中射频功率放大器的保护装置在一实施例中的结构示意图。
[0011]图2为图1中工作频带内高速峰值保护电路图的结构示意图。
[0012]图3为工作频带内高速峰值保护电路图的电路示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0014]如图1所示，是本实用新型Dro系统中射频功率放大器的保护装置在一实施例中的结构示意图，该装置包括外宽带杂散抑制电路11和工作频带内保护电路12 ；
[0015]所述带外宽带杂散抑制电路11包括DGS微带滤波器，所述DGS微带滤波器的输入端连接输入的射频信号，其输出端连接工作频带内保护电路的输入端，所述工作频带内保护电路的输出端连接射频功率放大器的输入端；
[0016]带外宽带杂散抑制电路11包括DGS微带滤波器，其特点是在工作频带有很小的差损和较好的增益波动，在工作频带以外则有较大的抑制，既可以保证工作频带内的信号得到有效的放大和输出，又可以使工作频带外的宽带杂散得到较好的抑制；采用DGS技术的微带滤波器，可以对设计工作频段以外的信号造成20dB以上的抑制，有效地保护功放射频通路免受带外宽带杂散信号的影响；
[0017]工作频带内保护电路12则是对瞬间带内大信号可以起到限幅作用，保证射频链路在瞬时大脉冲下不被损坏；
[0018]本实用新型带外宽带杂散抑制电路11使用的微带滤波器电路采用DGS技术，可以大大提高微带滤波电路的带外抑制效果，保证了功放射频通路不被带外大功率宽带杂散信号损坏，可以有效对于射频功放进行保护，采用DGS技术的微带滤波器电路提高了其电路的一致性；并且通过工作频带内保护电路起到限幅作用，保证射频链路在瞬时大脉冲下不被损坏。
[0019]在一较佳实施例中，如图2所示，所述工作频带内保护电路12为工作频带内高速峰值保护电路，包括峰值检波器21、分别与峰值检波器21连接的微控制器22和开关切换电路23，所述峰值检波器21的输入端连接所述DGS微带滤波器的输出端，所述开关切换电路23的输出端连接所述射频功率放大器的输入端；
[0020]本实施例中工作频带内高速峰值保护电路，其峰值检波器21、开关切换电路23可采用高速模拟器件构成，整个电路的保护反应时间小于50ns，保证了射频链路在瞬时大脉冲下不被损坏。
[0021]进一步地，所述开关切换电路23可包括二极管，两个MOS管以及射频开关；所述峰值检波器依次连接所述二极管、两个所述MOS管和射频开关，所述射频开关还连接所述功率放大器的输入端；
[0022]所述射频开关的两个输入端分别连接两个所述MOS管的输出端；
[0023]本实施例中，峰值检波器21接收微带滤波器耦合后的射频信号，根据射频信号的功率将其转换成对应的模拟电压值，与由微控制器22输出的参考电平信号进行比较，当检测到的输入功率转换成的模拟电压值大于微控制器22提供的参考电压值时,峰值检波器21的输出将由低电平变为高电平,并将该高电平传送到开关切换电路的输入端,使输入端的二极管与MOS管导通，从而使开关切换电路23输出端的射频开关的控制电平发生偏转，使射频开关关闭原来的射频通路，导通高衰减通路，从而减少射频输入功率，达到保护射频链路的功能。
[0024]如图3所示，是工作频带内高速峰值保护电路在一实施例中的电路示意图；微控制器中设置的射频信号输入端RFIN连接微带滤波器的输出端，其模数转换口 DAC与峰值检波器的VM脚连接；峰值检波器的输出端VOUT连接至所述开关切换电路的二极管C260，二极管C260通过电阻R760与MOS管Ql连接，MOS管Ql通过电阻R145和MOS管Q2连接；二极管C260与电阻R760之间还分别通过电容接地，以及通过电阻接地；M0S管Q2还通过电阻R144接入电源VCC，电源VCC与电阻R144之间通过电容C358接地，电源VCC还连接到MOS管Ql与电阻R145之间；
[0025]MOS管Ql连接射频开关的一个输入端VI，MOS管Q2连接射频开关的另一个输入端V2 ；
[0026]当输入功率转换成的模拟电压小于参考电压时，峰值检波器输出低电平，将低电平发送给开关切换电路前端的二极管，二极管处于截止状态，所以MOS管Ql处于截止状态，MOS管Q2处于导通状态，此时发送给射频开关的控制电压Vl为高电平，V2为低电平；此时射频开关的通路I为导通状态，通路为关闭状态。
[0027]当输入功率增大时，峰值检波器将输入功率转换成的模拟电压也随之增大，当该模拟电压大于MCU微控制器传送给峰值检波器的参考模拟电压时,峰值检波器的输出将由低电平变成高电平，当峰值检波器将高电平发送给二极管时，二极管由原来的截止状态变成导通状态，MOS管Ql导通，MOS管Q2截止；
[0028]此时控制电平发生偏转，Vl由高电平变为低电平，V2由低电平变为高电平。由V1、V2控制的射频开关由于控制电平发生偏转，通路I关闭，通路2导通。通路I为原射频通路，通路2为高衰减通路。当输入功率较大，大于所设参考时，整个射频链路为高衰减通路，从而达到保护射频通路的作用。
[0029]在一较佳实施例中，所述工作频带内保护电路也可为限幅器电路，所述限幅器电路包括限幅管，所述限幅管的输入端与所述微带滤波器的输出端连接，其输出端与所述射频功率放大器的输入端连接；采用限幅器电路作为工作频带内保护电路替代工作频带内高速峰值保护电路，限幅器的限幅作用也能对瞬间带内大信号可以起到很好的限幅作用，并且限幅器电路结构简单、成本较低。
[0030]本实用新型还提供一种发射机，包括如上述实施例所述的Dro系统中射频功率放大器的保护装置，该发射机中的功率放大器的带外抑制效果好，其功放射频通路不会被带外大功率宽带杂散信号损坏，射频链路在瞬时大脉冲下不会被损坏。
[0031]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Dro系统中射频功率放大器的保护装置，其特征在于，包括带外宽带杂散抑制电路和工作频带内保护电路； 所述带外宽带杂散抑制电路包括DGS微带滤波器，所述DGS微带滤波器的输入端连接输入的射频信号，其输出端连接工作频带内保护电路的输入端，所述工作频带内保护电路的输出端连接射频功率放大器的输入端。
2.根据权利要求1所述的DH)系统中射频功率放大器的保护装置，其特征在于，所述工作频带内保护电路为工作频带内高速峰值保护电路，包括峰值检波器、分别与峰值检波器连接的微控制器和开关切换电路，所述峰值检波器的输入端连接所述DGS微带滤波器的输出端，所述开关切换电路的输出端连接所述射频功率放大器的输入端。
3.根据权利要求2所述的DH)系统中射频功率放大器的保护装置，其特征在于，所述开关切换电路包括二极管，两个MOS管以及射频开关；所述峰值检波器依次连接所述二极管、两个所述MOS管和射频开关，所述射频开关还连接所述功率放大器的输入端。
4.根据权利要求3所述的DH)系统中射频功率放大器的保护装置，其特征在于，所述射频开关的两个输入端分别连接两个所述MOS管的输出端。
5.根据权利要求3或4所述的DH)系统中射频功率放大器的保护装置，其特征在于，所述二极管通过第一电阻与第一 MOS管连接，第一 MOS管通过第二电阻和第二 MOS管连接；所述二极管与第一电阻之间还分别通过一电容接地，以及通过一电阻接地；第二 MOS管还通过第三电阻接入电源，电源与第三电阻之间通过一电容接地，电源还连接到第一 MOS管Ql与第二电阻之间。
6.根据权利要求2所述的DH)系统中射频功率放大器的保护装置，其特征在于，所述微控制器通过模数转换口连接所述峰值检波器的VM接口。
7.根据权利要求1所述的Dro系统中射频功率放大器的保护装置，其特征在于，所述工作频带内保护电路为限幅器电路，所述限幅器电路包括限幅管，所述限幅管的输入端与所述微带滤波器的输出端连接，其输出端与所述射频功率放大器的输入端连接。
8.一种发射机，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的射频电路功率放大器保护装置。
【文档编号】H04B1/04GK203788246SQ201420120439
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】张磊, 李合理 申请人:京信通信系统（中国）有限公司