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专利名称 | 一种微波功率放大器开路保护装置 |
申请号 | CN201420633121.5 | 申请日期 | 2014-10-29 |
法律状态 | 授权 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | | 公开/公告号 | |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | H03F1/52 | IPC分类号 | H;0;3;F;1;/;5;2查看分类表>
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申请人 | 石家庄东泰尔通信技术有限公司 | 申请人地址 | 河北省石家庄市高新技术开发区新石北路368号金石工业园软件孵化大厦C区六层
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权利人 | 石家庄东泰尔通信技术有限公司 | 当前权利人 | 石家庄东泰尔通信技术有限公司 |
发明人 | 池彦永;邓学群;张龙;周朝斌;朱松涛 |
代理机构 | 石家庄新世纪专利商标事务所有限公司 | 代理人 | 齐军彩;董金国 |
摘要
本实用新型涉及微波射频设备开路保护技术领域,具体涉及一种微波功率放大器开路保护装置。针对现有微波功率放大器开路保护技术中存在的装置体积和重量较大、插损较大、升温效果明显和电源电能损耗较大等不足,本实用新型提供了一种微波功率放大器开路保护装置。本实用新型包括耦合单元、检波单元、开路信号产生单元、控制单元和电源。微波功率放大器的射频输出信号依次经所述耦合单元、检波单元、开路信号产生单元和控制单元至微波功率放大器各级放大电路的电源端。本实用新型设计简洁,易于实施,建设、维护和能耗成本较低,适用于多种微波射频设备的开路保护,具有广阔的应用和推广前景。
1.一种微波功率放大器开路保护装置,其特征在于其包括耦合单元(1)、检波单元(2)、开路信号产生单元(3)、控制单元(4)和电源(5);微波功率放大器(6)开路时的反射信号依次经所述耦合单元(1)、检波单元(2)、开路信号产生单元(3)和控制单元(4)至微波功率放大器(6)中各级放大电路的电源端;所述电源(5)分别为所述检波单元(2)、开路信号产生单元(3)和控制单元(4)供电。
2.根据权利要求1所述的一种微波功率放大器开路保护装置,其特征在于所述耦合单元(1)包括耦合器U1、电阻R1和微带线W1;所述检波单元(2)包括检波器IC1和检波器IC1的外围电路;所述开路信号产生单元(3)包括比较器IC2、比较器IC2的外围电路、D触发器IC3和D触发器IC3的外围电路;所述控制单元(4)包括三极管T1~T2、PMOS场效应管T3和电阻R7~R11;
所述耦合器U1的输入端接微波功率放大器(6)的射频输出端,所述耦合器U1的输出端接负载,所述电阻R1接在耦合器U1的耦合端和地之间,所述微带线W1是连接耦合器U1和检波器IC1的微带射频传输线,所述检波器IC1的使能端接电源(5);
所述比较器IC2的同相端接检波器IC1的信号输出端,所述比较器IC2的反相端通过比较器IC2的外围电路设置门限电压,所述比较器IC2的电源端分别接电源和地,所述比较器IC2的输出端接所述D触发器IC3的时钟信号输入端,所述D触发器IC3的信号输入端接电源,所述D触发器IC3的使能端接电源(5);
所述电阻R7接在三极管T1的基极和D触发器IC3的同相输出端之间,所述电阻R8接
在三极管T1的集电极和电源之间,所述三极管T1的发射极接地,所述电阻R9接在三极管T1的集电极和三极管T2的基极之间,所述电阻R11和电阻R10串联后接在三极管T2的集电极和电源之间,所述三极管T2的发射极接地,所述三极管T2的集电极接微波功率放大器使能控制端(8);所述PMOS场效应管T3的漏极接微波功率放大器(6)各级放大电路的电源端,所述PMOS场效应管T3的源极接电源(5),所述PMOS场效应管T3的栅极接电阻R11和电阻R10的串联节点。
3.根据权利要求2所述的一种微波功率放大器开路保护装置,其特征在于所述检波器IC1的外围电路包括电阻R2~R3和电容C1,所述电阻R2接在检波器IC1的信号输出端和Vm端之间,所述电阻R3接在检波器IC1的Vm端和地之间,所述电容C1接在检波器IC1的使能端和地之间;
所述比较器IC2的外围电路包括电阻R4~R6和电容C2,所述电阻R4接在比较器IC2的同相端和检波器IC1的信号输出端之间,所述电阻R6和电阻R5串联后接在电源和地之间,所述比较器IC2的反相端接电阻R6和电阻R5的串联节点,所述电容C2接在比较器IC2的使能端和地之间;
所述D触发器IC3的外围电路包括电阻R12和电容C3,所述电阻R12接在电源和D触
发器IC3的PRE端,所述电容C3接在D触发器IC3的使能端和地之间。
一种微波功率放大器开路保护装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及微波射频设备开路保护技术领域,具体涉及一种微波功率放大器开路保护装置。\n背景技术\n[0002] 目前,体积小、重量轻的小型微波功率放大器广泛应用于各种小型通信设备或便捷式通信设备中,微波功率放大器是这些设备中重要的组成部件。在某些情况下,由于某种原因小型通信设备中的微波功率放大器和天线负载断开从而导致微波功率放大器输出端开路,这样微波功率放大器输出功率的大部分将会反射回来,而微波功率放大器末级的功率放大单片无法承受反射功率,导致放大单片烧毁,致使整个通信设备不能继续使用。\n[0003] 一般情况下,为防止微波功率放大器输出端因开路而烧毁,在设计微波功率放大器时,微波功率放大器的输出端常常加装一个隔离器。当微波功率放大器的输出端开路时,输出功率的大部分会反射到隔离器上并被隔离器的负载吸收,从而保护了放大单片不被反射功率烧毁。一般来说,小型通信设备要求设计轻巧并便于携带,应尽可能的减小其体积和重量。隔离器的体积一般较大,微波功率放大器加装隔离器势必会造成微波功率放大器体积的增大,无法满足小型通信设备在体积和重量方面的要求。而且隔离器都会有一定的插损,隔离器加装在微波功率放大器的输出端会造成微波功率放大器的部分输出功率消耗在隔离器上,使微波功率放大器的工作效率降低。当微波功率放大器的输出端开路时,隔离器的负载会吸收大部分的反射功率,这样隔离器负载温度将升高。小型通信设备一般没有空间设置太多的散热装置,温度升高到一定程度时也会使微波功率放大器因温度过高而烧毁。当微波功率放大器输出端开路时,功放一直处于工作状态,大部分的功率能量被隔离器吸收,造成了电池的电能浪费和寿命缩短。\n实用新型内容\n[0004] 针对现有微波功率放大器开路保护技术中存在的装置体积和重量较大、插损较大、升温效果明显和电源电能损耗较大等不足,本实用新型提供了一种微波功率放大器开路保护装置。\n[0005] 为解决以上技术问题,本实用新型的技术方案为:\n[0006] 一种微波功率放大器开路保护装置,包括耦合单元、检波单元、开路信号产生单元、控制单元和电源。微波功率放大器开路时的反射信号依次经所述耦合单元、检波单元、开路信号产生单元和控制单元至微波功率放大器各级放大电路的电源端。电源分别为检波单元、开路信号产生单元和控制单元供电。\n[0007] 具体的,耦合单元包括耦合器U1、电阻R1和微带线W1。检波单元包括检波器IC1和检波器IC1的外围电路。开路信号产生单元包括比较器IC2、比较器IC2的外围电路、D触发器IC3和D触发器IC3的外围电路。控制单元包括三极管T1~T2、PMOS场效应管T3和电阻R7~R11。\n[0008] 具体的,耦合器U1的输入端接微波功率放大器的射频输出端,耦合器U1的输出端接微波功率放大器的负载,电阻R1接在耦合器U1的耦合端和地之间,微带线W1接在耦合器U1的隔离端和检波器IC1的信号输入端之间,检波器IC1的使能端接电源。\n[0009] 具体的,比较器IC2的同相端接检波器IC1的信号输出端,比较器IC2的反相端通过比较器IC2的外围电路设置门限电压,比较器IC2的电源端分别接电源和地,比较器IC2的输出端接所述D触发器IC3的时钟信号输入端,D触发器IC3的信号输入端接电源,D触发器IC3的使能端接电源。\n[0010] 具体的,电阻R7接在三极管T1的基极和D触发器IC3的同相输出端之间,电阻R8接在三极管T1的集电极和电源之间,三极管T1的发射极接地,电阻R9接在三极管T1的集电极和三极管T2的基极之间,电阻R11和电阻R10串联后接在三极管T2的集电极和电源之间,三极管T2的发射极接地,三极管T2的集电极接微波功率放大器使能控制端;PMOS场效应管T3的漏极接微波功率放大器各级放大电路的电源端,PMOS场效应管T3的源极接电源,PMOS场效应管T3的栅极接电阻R11和电阻R10的串联节点。\n[0011] 具体的,检波器IC1的外围电路包括电阻R2~R3和电容C1。电阻R2接在检波器IC1的信号输出端和Vm端之间,电阻R3接在检波器IC1的Vm端和地之间,电容C1接在检波器IC1的使能端和地之间。\n[0012] 具体的,比较器IC2的外围电路包括电阻R4~R6和电容C2。电阻R4接在比较器IC2的同相端和检波器IC1的信号输出端之间,电阻R6和电阻R5串联后接在电源和地之间,比较器IC2的反相端接电阻R6和电阻R5的串联节点,电容C2接在比较器IC2的使能端和地之间。\n[0013] 具体的,D触发器IC3的外围电路包括电阻R12和电容C3。电阻R12接在电源和D触发器IC3的PRE端,电容C3接在D触发器IC3的使能端和地之间。\n[0014] 本实用新型的有益效果:1.由耦合单元、检波单元、开路信号产生单元、控制单元和电源组成的本实用新型的技术方案能够在微波功率放大器与其负载开路的情况下使微波功率放大器的射频放大链路断电,实现微波功率放大器开路保护功能。2.本实用新型体积小、重量轻、功耗低、电路结构简单可靠,省去了体积较大的隔离器,满足了小型通信设备在体积和重量方面的要求。3.本实用新型使用的耦合器U1几乎没有插损,将耦合器U1加装在微波功率放大器的射频信号输出端不会消耗微波功率放大器的输出能量,使微波功率放大器的工作效率提高。4.本实用新型技术方案中不含能够产生大量热能的元器件,避免了工作时因升温给微波功率放大器或小型通信设备造成影响。5.当微波功率放大器与其负载开路时,本实用新型的开路保护装置将使微波功率放大器的射频放大链路自动断电,使电池电能不再大量消耗,提高了电池的使用寿命,节省了电能。\n[0015] 本实用新型设计简洁,易于实施,建设、维护和能耗成本较低,适用于多种微波射频设备的开路保护,具有广阔的应用和推广前景。\n附图说明\n[0016] 图1为本实用新型的组成逻辑框图。\n[0017] 图2为本实用新型的电路原理图。\n[0018] 其中,1耦合单元,2检波单元,3开路信号产生单元,4控制单元,5电源,6微波功率放大器,7负载,8微波功率放大器使能控制端。\n具体实施方式\n[0019] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。\n[0020] 参照图1,实施例的组成包括耦合单元1、检波单元2、开路信号产生单元3、控制单元4和电源5。微波功率放大器6开路时的反射信号经耦合单元1、检波单元2、开路信号产生单元3和控制单元4至微波功率放大器6各级放大电路的电源端。电源5分别为检波单元2、开路信号产生单元3和控制单元4供电。当微波功率放大器6的负载开路时,微波功率放大器6的射频输出端将向耦合单元1发出反射信号,如图1所示。本实用新型是在微波功率放大器的负载开路时,针对反射信号提出的微波功率放大器的开路保护装置。\n[0021] 参照图2,实施例的电路组成包括耦合器U1、微带线W1、检波器IC1、比较器IC2、D触发器IC3、三极管T1~T2、PMOS场效应管T3、电阻R1~R12和电容C1~C3。其中,耦合单元包括耦合器U1、微带线W1和电阻R1。检波单元包括检波器IC1、电阻R2~R3和电容C1。电阻R2~R3和电容C1包括比较器IC2、D触发器IC3、电阻R4~R6、电阻R12和电容C2~C3。控制单元包括三极管T1~T2、PMOS场效应管T3和电阻R7~R11。\n[0022] 耦合单元1中,耦合器U1的输入端接微波功率放大器的射频输出端,耦合器U1的输出端接负载,电阻R1接在耦合器U1的耦合端和地之间,微带线W1接在耦合器U1的隔离端端和检波器IC1的信号输入端之间。需要说明的是,耦合器的四个端口是根据射频信号经过耦合器时的传输方向来定义,四个端口中任何一个端口均可作为输入端,那么其余的端口分别为输出端、耦合端和隔离端。本例中射频信号正常传输时,微带线W1所在端口为隔离端。而射频信号反射时,微带线W1所在端口为耦合端。\n[0023] 检波单元2中,检波器IC1的gnd端和Vos端接地,检波器IC1的使能端接电源5,电阻R2接在检波器IC1的信号输出端和Vm端之间,电阻R3接在检波器IC1的Vm端和地之间,电容C1接在检波器IC1的使能端和地之间。\n[0024] 开路信号产生单元3中,比较器IC2的同相端经电阻R4接检波器IC1的信号输出端,在比较器IC2的反相端设置门限电压,电阻R6和电阻R5串联后接在电源和地之间,比较器IC2的反相端接电阻R6和电阻R5的串联节点,电容C2接在比较器IC2的使能端和地之间,比较器IC2的电源端分别接电源和地,比较器IC2的输出端接D触发器IC3的时钟信号输入端,D触发器IC3的信号输入端接电源,D触发器IC3的使能端接电源5,电阻R12接在电源和D触发器IC3的PRE端,电容C3接在D触发器IC3的使能端和地之间。\n[0025] 控制单元4中,电阻R7接在三极管T1的基极和D触发器IC3的同相输出端之间,电阻R8接在三极管T1的集电极和电源5之间,三极管T1的发射极接地,电阻R9接在三极管T1的集电极和三极管T2的基极之间,电阻R11和电阻R10串联后接在三极管T2的集电极和电源5之间,三极管T2的发射极接地,三极管T2的集电极接微波功率放大器使能控制端8;PMOS场效应管T3的漏极接微波功率放大器各级放大电路的电源端,PMOS场效应管T3的源极接电源5,PMOS场效应管T3的栅极接电阻R11和电阻R10的串联节点。需要说明的是,微波功率放大器使能控制端是设备正常状态下控制微波功率放大器开启与关闭的控制信号。本实施例中,PMOS场效应管T3为耗尽型PMOS场效应管。\n[0026] 参照图2,本实施例的工作过程为:\n[0027] 1.微波功率放大器6与负载7通路时\n[0028] 当微波功率放大器6的天线负载连接正常时,微波功率放大器6的输出功率大部分会传输到天线负载7并发射输出。此时由于微带线W1处于耦合器U1的隔离端,耦合到微带线W1的功率很小,检波器IC1输出至比较器IC2同相端的检波电压小于比较器IC2反相端的门限电压,比较器IC2输出低电平,D触发器IC1的同相输出端无输出也为低电平,三极管T1截止,三极管T2导通,PMOS场效应管T3的栅极电压小于源极电压,PMOS场效应管T3导通,电源5的电压通过PMOS场效应管T3加载到微波功率放大器6的各级放大电路的电源端,微波功率放大器6保持正常工作。\n[0029] 2.微波功率放大器6与负载7开路时\n[0030] 当微波功率放大器6与其负载开路7时,微波功率放大器6的输出功率大部分会反射回来,反射信号的方向与正常输出信号传输方向相反,那么,微带线W1则处于耦合器U1的耦合端,耦合到微带线W1的功率较大。耦合器U1耦合得到的功率通过微带线W1接入检波器IC1,检波器IC1输出的检波电压输入到比较器IC2的同相端。加载至比较器IC2同相端的检波电压大于比较器IC2反相端的门限电压,比较器IC1输出上升沿。比较器IC1输出的上升沿加载至D触发器IC3的时钟信号输入端驱动D触发器IC3触发一个高电平,此高电平使三极管T1导通,三极管T2截止。PMOS场效应管T3的栅极电压大于源极电压,PMOS场效应管T3截止,电源5的电压无法加载到微波功率放大器6的各级放大电路的电源端,微波功率放大器6停止正常工作。D触发器IC3触发高电平后将一直保持直到电源关断。微波功率放大器使能控制端8与三极管T1为相与关系。\n[0031] 当电源5重新上电后,D触发器IC3复位,D触发器IC3的同相输出端输出低电平,三极管T1截止,三极管T2导通,PMOS场效应管T3的栅极电压小于源极电压,PMOS场效应管T3导通,电源5的电压通过PMOS场效应管T3加载到微波功率放大器6的各级放大电路的电源端,微波功率放大器6保持正常工作。\n[0032] 以上所述实施方式仅为本实用新型的优选实施例,而并非本实用新型可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言,在不背离本实用新型原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动,都应当被认为包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有引用任何外部专利数据! |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 1 | | 2015-05-15 | 2015-05-15 | | |
2 | | 2015-05-15 | 2015-05-15 | | |