射频功率放大器系统的制作方法

xiaoxiao2020-9-10  2

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射频功率放大器系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种射频功率放大器系统,包括:射频功率放大器、微处理器、温度检测芯片、第一可调电位器和数控增益放大器。温度检测芯片检测射频功率放大器的当前温度值,并将当前温度值传送给微处理器,微处理器将与当前温度值对应的栅压值和增益值分别与标准栅压值和标准增益值比较,并将栅压差值传送给第一可调电位器,由第一可调电位器对射频功率放大器的栅压值进行调节,将增益差值传送给数控增益放大器,由数控增益放大器对射频功率放大器的增益值进行调节。本实用新型提供的第一可调电位器和数控增益放大器均受控于微处理器,因此对射频功率放大器的栅压和增益的调节可控,满足了对射频功率放大器全温变化范围的栅压和增益的调节。
【专利说明】射频功率放大器系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线通信装置【技术领域】,更具体地说,涉及一种射频功率放大器系统。
【背景技术】
[0002]随着无线通信技术的快速发展,直放站得到大量的应用,对直放站性能的要求也逐渐提高,射频功率放大器作为直放站的重要组成部分,对其通信质量要求也逐渐提供高。射频功率放大器随着长时间工作和散热效果的不同,其温度变化也会相应的不同。温度变化直接导致射频功率放大器增益大小的变化,增益变化直接影响射频功率放大器工作的线性指标;温度变化同时影响射频功率放大器的栅压的大小,栅压的大小决定静态工作电流的大小,静态工作电流的变化直接影响射频功率放大器工作的线性指标。而线性指标决定了射频功率放大器通信质量的好坏,因此,为提高射频功率放大器工作的线性指标,保证射频功率放大器在不同工作环境温度下性能参数一致,需要对射频功率放大器的增益和栅压进行相应的调节。
[0003]现有技术一般利用补偿电路中二极管和三极管的PN结温度变化特性,对射频功率放大器的静态工作电流进行调节,进而对射频功率放大器的栅压和增益进行调节,保证射频功率放大器在不同的工作环境温度下性能参数的一致。
[0004]但是由于二极管和三极管本身的特性,使得对射频功率放大器的增益补偿范围只能为+3dB?-3dB左右,而射频功率放大器的增益全温变化范围为+5dB?-5dB,因此,现有技术对射频功率放大器的增益全温变化范围的补偿不够,导致对射频功率放大器的工作线性指标的调节受限。
实用新型内容
[0005]有鉴于此,本实用新型提供一种射频功率放大器系统,以实现对射频功率放大器的增益在全温变化范围进行补偿,提高射频功率放大器的工作线性指标,保证射频功率放大器在不同工作环境温度下性能参数的一致。
[0006]一种射频功率放大器系统,包括:
[0007]射频功率放大器;
[0008]预存储有所述射频功率放大器的标准温度值,与所述标准温度值对应的所述射频功率放大器的标准栅压值和标准增益值,以及所述射频功率放大器的温度变化区间内各个温度值,和与所述各个温度值对应的所述射频功率放大器的栅压值和增益值的微处理器;
[0009]输出端与所述微处理器的第一输入端连接,检测所述射频功率放大器的当前温度值,并将所述当前温度值传送给所述微处理器的温度检测芯片;
[0010]输入端与所述微处理器的第一输出端连接,输出端与所述射频功率放大器的第一输入端连接,获得所述微处理器输出的第一栅压差值,依据所述第一栅压差值对所述射频功率放大器的栅压值进行调节的第一可调电位器,所述第一栅压差值为所述射频功率放大器当前温度值对应的栅压值与所述标准栅压值的差值;
[0011]第一输入端与所述微处理器的第二输出端连接,输出端与所述射频功率放大器的第二输入端连接,获得所述微处理器输出的增益差值,依据所述增益差值对所述射频功率放大器的增益值进行调节的数控增益放大器,所述增益差值为所述射频功率放大器当前温度值对应的增益值与所述标准增益值的差值。
[0012]优选的,还包括:
[0013]射频驱动放大器和第二可调电位器;
[0014]所述射频驱动放大器设置在所述数控增益放大器和所述射频功率放大器之间,所述射频驱动放大器的第一输入端与所述数控增益放大器的输出端连接,输出端与所述射频功率放大器的所述第二输入端连接,所述射频驱动放大器对所述数控增益放大器输出的频率信号进行第一次放大,并驱动所述射频功率放大器对所述频率信号进行再一次放大;
[0015]所述第二可调电位器的输入端与所述微处理器的第三输出端连接,输出端与所述射频驱动放大器的第二输入端连接,所述第二可调电位器获得所述微处理器输出的第二栅压差值,依据所述第二栅压差值对所述射频驱动放大器的栅压值进行调节,所述第二栅压差值为所述射频驱动放大器当前栅压值与所述微处理器预存储的所述射频驱动放大器的标准栅压值的差值。
[0016]优选的,还包括:射频耦合器和第一功率检测芯片;
[0017]所述射频耦合器的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接,所述射频耦合器的第一输出端与所述第一功率检测芯片的输入端连接,所述第一功率检测芯片的输出端与所述微处理器的第三输入端连接,所述射频耦合器对所述射频功率放大器输出的射频信号进行取样,所述第一功率检测芯片获取所述射频耦合器输出的所述射频功率放大器的输出功率,并将所述输出功率传送给所述微处理器。
[0018]优选的,还包括:压控衰减器和运算放大器;
[0019]所述运算放大器的正输入端与所述第一功率检测芯片的所述输出端连接,负输入端与所述微处理器的第四输出端连接,所述运算放大器将所述输出功率和所述微处理器输出的所述额定输出功率进行比较,并输出功率差值;
[0020]所述压控衰减器设置在所述数控增益放大器和所述射频驱动放大器之间,所述压控衰减器的输入端与所述数控增益放大器的输出端连接,所述压控衰减器的输出端与所述射频驱动放大器的所述第一输入端连接,所述压控衰减器的控制端与所述运算放大器的输出端连接,所述压控衰减器获取所述功率差值,依据所述功率差值对所述数控增益放大器输出的频率信号进行相应的功率衰减。
[0021]优选的,还包括:
[0022]射频隔离器和第二功率检测芯片;
[0023]所述射频隔离器的输入端与所述射频耦合器的第二输出端连接,输出端与所述第二功率检测芯片的输入端连接,所述第二功率检测芯片的输出端与所述微处理器的第四输入端连接,所述第二功率检测芯片获取所述射频隔离器输出的所述射频功率放大器的输出驻波功率,并将所述输出驻波功率传送给所述微处理器。
[0024]优选的,还包括:电流检测芯片;
[0025]所述电流检测芯片的输入端与所述射频功率放大器的漏极连接,所述电流检测芯片的输出端与所述微处理器的第二输入端连接,所述电流检测芯片检测所述射频功率放大器的漏极电流,并将所述漏极电流传送给所述微处理器。
[0026]从上述的技术方案可以看出,本实用新型提供了一种射频功率放大器系统,包括:射频功率放大器、微处理器、温度检测芯片、第一可调电位器和数控增益放大器。温度检测芯片检测射频功率放大器的当前温度值,并将当前温度值传送给微处理器,微处理器将与当前温度值对应的栅压值和增益值分别与标准栅压值和标准增益值比较,并将栅压差值传送给第一可调电位器,由第一可调电位器对射频功率放大器的栅压值进行调节,将增益差值传送给数控增益放大器,由数控增益放大器对射频功率放大器的增益值进行调节。本实用新型提供的第一可调电位器和数控增益放大器均受控于微处理器,因此对射频功率放大器的栅压和增益的调节可控,可以满足对射频功率放大器全温变化范围的栅压和增益的调节。因此,本实用新型提高了射频功率放大器的工作线性指标,保证了射频功率放大器在不同工作环境温度下性能参数的一致。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例,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。
[0028]图1为本实用新型实施例公开的一种射频功率放大系统的结构示意图;
[0029]图2为本实用新型实施例公开的另一种射频功率放大系统的结构示意图;
[0030]图3本实用新型实施例公开的一种射频驱动放大器和射频功率放大器的栅压调节电路的结构示意图;
[0031]图4为本实用新型实施例公开的一种射频功率放大器系统中压控衰减电路部分的结构不意图;
[0032]图5为本实用新型实施例公开的一种射频功率放大器系统中驻波检测支路部分的结构不意图;
[0033]图6为本实用新型实施例公开的一种射频功率放大器系统中电流检测支路部分的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0035]参见图1,本实用新型实施例公开了一种射频功率放大系统的结构示意图,包括:射频功率放大器1、微处理器2、温度检测芯片3、第一可调电位器4和数控增益放大器5 ;
[0036]其中:
[0037]射频功率放大器I可以为甲类放大器或乙类放大器。
[0038]微处理器2中预存储有射频功率放大器I的标准温度值,与所述标准温度值对应的射频功率放大器I的标准栅压值和标准增益值,以及射频功率放大器I的温度变化区间内各个温度值,和与所述各个温度值对应的射频功率放大器I的栅压值和增益值。
[0039]需要说明的一点是,所述标准温度值可以为一个具体的温度值,也可以为某个温度段的值,实践证明,射频功率放大器I静态工作时对应的温度值相差不多,因此,可以将射频功率放大器I静态工作时的温度范围(一般为35V?45°C)作为标准温度值;将射频功率放大器I在标准温度值时对应的栅压值作为标准栅压值;将射频功率放大器I在标准温度值时对应的增益值作为标准增益值。
[0040]因此,可以将射频功率放大器I的温度变化区间按照相同的温度差划分为多个温度段,每个温度段均对应一个射频功率放大器I的栅压值和增益值。
[0041]温度检测芯片3的输出端与微处理器2的第一输入端连接,温度检测芯片3可以检测射频功率放大器I的当前温度,并将所述当前温度传送给微处理器2。
[0042]其中,温度检测芯片3可以采用型号为ADT75的数字温度传感器,ADT75数字温度传感器的测量温度范围为-55°C?+125°C,精度误差为±11:,分辨率为0.06251:。ADI75数字温度传感器可以将获取的温度值转换为12位温度数据,并将所述12位温度数据传送给微处理器2。
[0043]第一可调电位器4的输入端与微处理器2的第一输出端连接,输出端与射频功率放大器I的第一输入端连接,第一可调电位器4获得微处理器2输出的第一栅压值,依据所述第一栅压值对射频功率放大器I的栅压值进行调节,其中,第一栅压值为射频功率放大器I当前温度值对应的栅压值与标准栅压值的差值。
[0044]可以理解的是,当第一栅压值为正值时,表示增加射频功率放大器I的栅压值,相反,当第一栅压值为负值时,表示降低射频功率放大器I的栅压值。
[0045]可见,本实用新型提供的第一可调电位器4受控于微处理器2,并依据微处理器2输出的第一栅压值对射频功率放大器I的栅压值进行调整,从而使射频功率放大器I具有预设的线性度。
[0046]数控增益放大器5的第一输入端与微处理器2的第二输出端连接,输出端与射频功率放大器I的第二输入端连接,数控增益放大器5获得微处理器2输出的增益差值,依据所述增益差值对射频功率放大器I的增益值进行调节,其中,增益差值为射频功率放大器I当前温度值对应的增益值与标准增益值的差值。
[0047]其中,数控增益放大器5上还设置有第二输入端,所述第二输入端可以作为整个射频功率放大器系统的输入端,用于初始射频信号的输入。数控增益放大器5对射频信号具有衰减功能,且对输入射频信号是否衰减受控于微处理器2,当微处理器2输出高电平时,数控增益放大器5衰减有效,相反,当微处理器2输出低电平时,数控增益放大器5衰减无效,即不对射频信号进行衰减。
[0048]数控增益放大器5可以采用型号为HMC625的数控增益放大器,HMC625数控增益放大器的增益调整范围为-13.5dB?18dB,精度误差为±0.25dB。
[0049]综上可以看出,本实用新型提供的第一可调电位器4和数控增益放大器5均受控于微处理器2,因此对射频功率放大器I的栅压和增益的调节可控,可以满足对射频功率放大器I全温变化范围的栅压和增益的调节。而现有技术利用二极管和三极管本身的特性对射频功率放大器调节,会受限于二极管和三极管本身的特性,所以对射频功率放大器I的调节不可控。因此,本实用新型提高了射频功率放大器I的工作线性指标,保证了射频功率放大器I在不同工作环境温度下性能参数的一致。
[0050]在图1所示实施例的基础上,参见图2,本实用新型实施例公开了另一种射频功率放大系统的结构示意图,射频功率放大系统还可以包括:射频驱动放大器6和第二可调电位器7。
[0051]射频驱动放大器6设置在数控增益放大器5和射频功率放大器I之间,射频驱动放大器6的第一输入端与数控增益放大器5的输出端连接,输出端与射频功率放大器I的第二输入端连接,射频驱动放大器6对数控增益放大器5输出的频率信号进行第一次放大,并驱动射频功率放大器I对频率信号进行再一次放大。
[0052]本领域技术人员可以理解的是,在相同温度下,由射频功率放大器I的栅压值,可以获得射频驱动放大器6的栅压值。因此,本实施例中,微处理器2还可以存储有每个温度段对应的射频驱动放大器6的栅压值,以及标准温度值对应的射频驱动放大器6的标准栅压值。
[0053]第二可调电位器7的输入端与微处理器2的第三输出端连接,输出端与射频驱动放大器6的第二输入端连接,第二可调电位器7获得微处理器2输出的第二栅压差值,依据第二栅压差值对射频驱动放大器6的栅压值进行调节,第二栅压差值为射频驱动放大器6当前栅压值与微处理器2预存储的射频驱动放大器6的标准栅压值的差值。
[0054]综上可以看出,第一可调电位器4和第二可调电位器7构成了射频功率放大系统的栅压调节部分。
[0055]具体参见图3,本实用新型提供的射频驱动放大器和射频功率放大器的栅压调节电路的结构示意图,微处理器2输出两路栅压差值,一路经过第一可调电位器4,调节射频功率放大器I的栅压值;一路经过第二可调电位器7,调节射频驱动放大器6的栅压值。微处理器2通过控制第一可调电位器4和第二可调电位器7,可以同时对射频功率放大器I的栅压值和射频驱动放大器6的栅压值进行调节。
[0056]微处理器2依据温度值对射频功率放大器I的栅压值和射频驱动放大器6的栅压值的调节原理为:射频功率放大器I和射频驱动放大器6的温度升高时,其静态工作电流逐渐增大,线性指标逐步变差,此时,通过减小栅压值以减小静态工作电流,从而改善射频功率放大器I的线性指标和射频驱动放大器6的线性指标。反之,射频功率放大器I和射频驱动放大器6的温度降低时,其静态工作电流逐渐减小,线性指标逐步变差,此时,通过增加栅压值以增加静态工作电流,从而改善射频功率放大器I的线性指标和射频驱动放大器6的线性指标。
[0057]本领域技术人员可以理解的是,温度的变化对射频功率放大器I的增益性能和射频驱动放大器6的增益性能都有一定的影响。温度升高时,射频功率放大器I和射频驱动放大器6的增益性能都逐步降低,导致射频功率放大器系统的增益性能降低,此时,通过增加数控增益放大器5的放大倍数来保证射频功率放大器系统的增益不变;反之,温度降低时,射频功率放大器I和射频驱动放大器6的增益性能都逐步提高,导致射频功率放大器系统的增益性能提高,此时,通过降低数控增益放大器5的放大倍数来保证射频功率放大器系统的增益不变。
[0058]本领域技术人员都公知的是,射频功率放大器I的温度变化范围一般为_40°C?100°c,实践证明,可以将35°C~45°C作为射频功率放大器I静态工作时的温度范围,即标准温度值;标准温度值对应的标准增益值作为增益值变化的基准值,也即预设值;标准温度值对应的射频功率放大器I的标准栅压值,作为射频功率放大器I的初始电压值;标准温度值对应的射频驱动放大器6的标准栅压值,作为射频驱动放大器6的初始电压值。
[0059]在-40°C~100°C的温度范围内,按照每5°C划分温度段,每个温度段对应的增益值以0.5dB步进,每个温度段对应的栅压值以IOmv步进,各个温度区间对应的数控增益放大器5、射频驱动放大器6、射频功率放大器I的相关数值参见表1:
[0060]表1
[0061]
【权利要求】
1.一种射频功率放大器系统,其特征在于,包括: 射频功率放大器; 预存储有所述射频功率放大器的标准温度值,与所述标准温度值对应的所述射频功率放大器的标准栅压值和标准增益值,以及所述射频功率放大器的温度变化区间内各个温度值,和与所述各个温度值对应的所述射频功率放大器的栅压值和增益值的微处理器; 输出端与所述微处理器的第一输入端连接,检测所述射频功率放大器的当前温度值,并将所述当前温度值传送给所述微处理器的温度检测芯片; 输入端与所述微处理器的第一输出端连接,输出端与所述射频功率放大器的第一输入端连接,获得所述微处理器输出的第一栅压差值,依据所述第一栅压差值对所述射频功率放大器的栅压值进行调节的第一可调电位器,所述第一栅压差值为所述射频功率放大器当前温度值对应的栅压值与所述标准栅压值的差值; 第一输入端与所述微处理器的第二输出端连接,输出端与所述射频功率放大器的第二输入端连接,获得所述微处理器输出的增益差值,依据所述增益差值对所述射频功率放大器的增益值进行调节的数控增益放大器,所述增益差值为所述射频功率放大器当前温度值对应的增益值与所述标准增益值的差值。
2.根据权利要求1所述的射频功率放大器系统,其特征在于,还包括: 射频驱动放大器和第二可调电位器; 所述射频驱动放大器设置在所述数控增益放大器和所述射频功率放大器之间,所述射频驱动放大器的第一输入端与所述数控增益放大器的输出端连接,输出端与所述射频功率放大器的所述第二输入端连接,所述射频驱动放大器对所述数控增益放大器输出的频率信号进行第一次放大,并驱动所述射频功率放大器对所述频率信号进行再一次放大; 所述第二可调电位器的输入端与所述微处理器的第三输出端连接,输出端与所述射频驱动放大器的第二输入端连接,所述第二可调电位器获得所述微处理器输出的第二栅压差值,依据所述第二栅压差值对所述射频驱动放大器的栅压值进行调节,所述第二栅压差值为所述射频驱动放大器当前栅压值与所述微处理器预存储的所述射频驱动放大器的标准栅压值的差值。
3.根据权利要求2所述的射频功率放大器系统,其特征在于,还包括:射频耦合器和第一功率检测芯片; 所述射频耦合器的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接,所述射频耦合器的第一输出端与所述第一功率检测芯片的输入端连接,所述第一功率检测芯片的输出端与所述微处理器的第三输入端连接,所述射频耦合器对所述射频功率放大器输出的射频信号进行取样,所述第一功率检测芯片获取所述射频耦合器输出的所述射频功率放大器的输出功率,并将所述输出功率传送给所述微处理器。
4.根据权利要求3所述的射频功率放大器系统,其特征在于,还包括:压控衰减器和运算放大器; 所述运算放大器的正输入端与所述第一功率检测芯片的所述输出端连接,负输入端与所述微处理器的第四输出端连接,所述运算放大器将所述输出功率和所述微处理器输出的额定输出功率进行比较,并输出功率差值; 所述压控衰减器设置在所述数控增益放大器和所述射频驱动放大器之间,所述压控衰减器的输入端与所述数控增益放大器的输出端连接,所述压控衰减器的输出端与所述射频驱动放大器的所述第一输入端连接,所述压控衰减器的控制端与所述运算放大器的输出端连接,所述压控衰减器获取所述功率差值,依据所述功率差值对所述数控增益放大器输出的频率信号进行相应的功率衰减。
5.根据权利要求4所述的射频功率放大器系统,其特征在于,还包括: 射频隔离器和第二功率检测芯片; 所述射频隔离器的输入端与所述射频耦合器的第二输出端连接,输出端与所述第二功率检测芯片的输入端连接,所述第二功率检测芯片的输出端与所述微处理器的第四输入端连接,所述第二功率检测芯片获取所述射频隔离器输出的所述射频功率放大器的输出驻波功率,并将所述输出驻波功率传送给所述微处理器。
6.根据权利要求1至5任一项所述的射频功率放大器系统,其特征在于,还包括:电流检测芯片; 所述电流检测芯片的输入端与所述射频功率放大器的漏极连接,所述电流检测芯片的输出端与所述微处理器的第二输入端连接,所述电流检测芯片检测所述射频功率放大器的漏极电流,并将所述漏极电流传送给所述微处理器。
【文档编号】H03F3/20GK203434940SQ201320498993
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】邱剑良 申请人:杭州威力克通信系统有限公司

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