一种发射机开路故障的检测方法和装置

1.一种发射机开路故障检测装置，其特征在于，包括：
开路故障检测模块，用于检测发射机内功率放大器输出端的对地电参量，若所述对地电参量高于预设的门限值时则输出开路故障告警信号或相应控制信号；
检测模块保护电路，由λ/4微带线、第一电容及第二电容构成，其中所述第一电容一端与环形器的第一端口(7)相连，所述环形器的第二端口(5)与所述功率放大器输出端相连，所述第一电容另一端与所述λ/4微带线的一端相连，所述λ/4微带线的另一端与所述开路故障检测模块的输入端及所述第二电容的一端相连，所述第二电容的另一端接地；
其中，所述环形器的第三端口(6)用于连接射频大功率衰减器或射频负载，所述环形器的信号走向为：第二端口(5)进，第一端口(7)出；第一端口(7)进，第三端口(6)出。
2.如权利要求1所述的发射机开路故障检测装置，其特征在于，还包括：
功率放大器供电控制模块，与所述开路故障检测模块输出端相连，用于根据所述相应控制信号控制功率放大器或发射机的电源。
3.一种发射机，包括天线，功率放大器，其特征在于，还包括：
开路故障检测模块，用于检测发射机内功率放大器输出端的对地电参量，若所述对地电参量高于预设的门限值时则输出开路故障告警信号或相应控制信号；
检测模块保护电路，由λ/4微带线、第一电容及第二电容构成，其中所述第一电容一端与环形器的第一端口(7)相连，所述环形器的第二端口(5)与所述功率放大器输出端相连，所述第一电容另一端与所述λ/4微带线的一端相连，所述λ/4微带线的另一端与所述开路故障检测模块的输入端及所述第二电容的一端相连，所述第二电容的另一端接地；
其中，所述环形器的第三端口(6)用于连接射频大功率衰减器或射频负载，所述环形器的信号走向为：第二端口(5)进，第一端口(7)出；第一端口(7)进，第三端口(6)出。
4.如权利要求3所述的发射机，其特征在于，还包括：
功率放大器供电控制模块，与所述开路故障检测模块输出端相连，用于根据 所述相应控制信号控制功率放大器或发射机的电源。
5.如权利要求4所述的发射机，其特征在于，还包括：
发射模块保护电路，与功率放大器输出端相连，由所述环形器、所述射频大功率衰减器构成，其中：
所述环形器，与所述功率放大器输出端相连，用于引导射频信号的流向；
所述射频大功率衰减器，与所述环形器相连，用于消耗反向射频信号。

一种发射机开路故障的检测方法和装置 \n技术领域\n[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种发射机开路故障的检测方法和装置。 背景技术\n[0002] 在移动通信系统中，射频发射机被用来将射频信号放大并发射至空间中，对其质量及稳定性有着严格的要求，因此其制造成本较高。 \n[0003] 射频发射机通常由上变频、射频小信号放大器、射频大功率放大器、双工器或合路器、天线组成。射频功率放大器与双工器或合路器之间由电缆连接。如果在发射机工作时发生连接电缆脱落或断开故障，本应发射至空间中的大功率射频信号将被连接器反射回发射机，造成发射机烧毁。 \n[0004] 为了避免上述问题的发生，现有技术提供了一种解决方案，如图1所示：功率放大器100与环形器102的端口1相连，其端口3连接射频大功率衰减器110的一端，其端口2连接耦合器104端口a，耦合器端口b与连接器106相连，电缆107将连接器106与双工器\n108连接在一起。射频放大功率衰减器110的另一端与射频检波器1112相连，耦合器104的d端口与检波器2114相连，检波器1112与检波器2114分别连接至比较器116，比较器\n116的端口4负责输出告警信号。 \n[0005] 当电缆107脱落或断开时，前向射频信号被连接器106反射至环形器的端口2，由于环形器中的信号走向为：1端口进，2端口出；2端口进，3端口出。所以反向射频信号由端口2进入环形器102，由端口3输出至射频大功率衰减器。这样就避免了反向射频信号进入功率放大器100而造成其烧毁。为了实现发射机开路故障的告警功能，经射频大功率衰减器110衰减后的反向射频信号进入射频检波器1112进行功率检测，由耦合器104取样的前向射频信号由端口d输出至射频检波器2114进行功率检测，所述两个检波器的检测结果输入到比较器116，比较器116比较前向射频功率和反向射频功率的比值，根据预先设定的功率比值门限判定是否输出告警信号。\n[0006] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术方案中至少存在如下问题： [0007] 现有技术通过检测射频前向功率和射频反向功率，通过比较前向功率和反向功率的大小来确认连接器是否连接好，需要至少一个射频耦合器、两个射频检波器和一个比较器，成本较高，电路复杂，可靠性不高。 \n[0008] 发明内容\n[0009] 本发明的实施例提供了一种发射机开路故障的检测方法、一种发射机开路故障检测装置，一种发射机，以实现发射机开路故障检测的目的。 \n[0010] 本发明的实施例提供了一种发射机开路故障检测装置，包括： [0011] 开路故障检测模块，用于检测发射机内功率放大器输出端的对地电参量，若所述对地电参量高于预设的门限值时则输出开路故障告警信号或相应控制信号；检测模块保护电路，由λ/4微带线、第一电容及第二电容构成，其中所述第一电容一端与环形器的第一端口(7)相连，所述环形器的第二端口(5)与所述功率放大器输出端相连，所述第一电容另一端与所述λ/4微带线的一端相连，所述λ/4微带线的另一端与所述开路故障检测模块的输入端及所述第二电容的一端相连，所述第二电容的另一端接地；其中，所述环形器的第三端口(6)用于连接射频大功率衰减器或射频负载，所述环形器的信号走向为：第二端口(5)进，第一端口(7)出；第一端口(7)进，第三端口(6)出。 \n[0012] 本发明的实施例提供了一种发射机，包括： \n[0013] 开路故障检测模块，用于检测发射机内功率放大器输出端的对地电参量，若所述对地电参量高于预设的门限值时则输出开路故障告警信号或相应控制信号；检测模块保护电路，由λ/4微带线、第一电容及第二电容构成，其中所述第一电容一端与环形器的第一端口(7)相连，所述环形器的第二端口(5)与所述功率放大器输出端相连，所述第一电容另一端与所述λ/4微带线的一端相连，所述λ/4微带线的另一端与所述开路故障检测模块的输入端及所述第二电容的一端相连，所述第二电容的另一端接地；其中，所述环形器的第三端口(6)用于连接射频大功率衰减器或射频负载，所述环形器的信号走向为：第二端口(5)进，第一端口(7)出；第一端口(7)进，第三端口(6)出。 \n[0014] 与现有技术方案相比，本发明的实施例具有以下有益效果：1)电路简单，成本低，无需射频检波、放大和比较电路；2)抗干扰强，无需考虑在合路状态下，另一载波或外界强射频信号干扰的影响。 \n[0015] 附图说明\n[0016] 图1是现有技术中发射机开路故障检测方案示意图； \n[0017] 图2是本发明的实施例一中发射机开路故障的检测方法流程图； [0018] 图3是本发明的实施例二中开路故障检测装置的电路原理图； \n[0019] 图4是本发明实施例二中带有保护电路的发射机开路故障检测装置示意图； [0020] 图5是本发明的实施例三中带有开路故障检测装置的发射机的示意图。 [0021] 具体实施方式\n[0022] 本发明的实施例利用正常状态下发射机内功率放大器输出端(有时也可以是连接器输入端)对地是直流短路或为50欧姆低阻的原理，通过检测发射机中放大器的输出端对地的电参量是否出现异常，以实现当发射机出现开路故障时及时告警。 [0023] 以下将结合具体实施例和附图，对本发明的实施方式作进一步说明。 [0024] 本发明的实施例一中，公开了一种发射机开路故障的检测方法，如图2所示，包括如下步骤： \n[0025] 步骤S101、检测发射机内功率放大器输出端的对地电参量； \n[0026] 上述电参量包括直流电阻值、直流电压值、直流电流值。以检测发射机内功率放大器输出端的对地直流电阻为例，利用电阻检测电路或直流馈电网络检测发射机内功率放大器输出端的对地电阻值。上述电阻检测电路或直流馈电网络可以由NPN或PNP型双极型晶体管、电阻及电容等器件构成，或由任何可以响应电阻值变化的电路或专用集成电路构成。\n上述发射机内功率放大器输出端的对地电阻值，也可以通过检测该功率放大器输出端的直流电压或直流电流等效得到。 \n[0027] 为了使测量值更加准确，同时也为了保护上述电阻检测电路或直流馈电网络，可以设置一个检测模块保护电路，用于隔离直流干扰信号和旁路射频干扰信号，该检测模块保护电路可以由λ/4微带线和电容构成。 \n[0028] 步骤S102、若检测到的电参量高于预设的门限值则确定发射机开路故障。 [0029] 仍然以检测发射机内功率放大器输出端的对地直流电阻为例，在正常工作状态下，发射机内功率放大器输出端对地是直流短路，或50欧姆低阻。当连接器与双工器或合路器之间的连接电缆脱落或断开时，即发射机发生开路故障时，功率放大器输出端(如果该输出端接有保护电路，则可以由发射机连接器输入端检测对地电阻值)对地的直流电阻将大于一个门限值，考虑到器件差异，这个门限值可以根据具体情况设定，通常将这个门限值设定为大于50欧姆。如果是利用检测发射机内功率放大器输出端的直流电压或直流电流的方法，对应的直流电压门限值或直流电流门限值可以由上述门限电阻值得出。 [0030] 若检测到该功率放大器输出端对地的直流电阻值超过预设的门限值，则输出发射机开路故障告警信号，该告警信号可以激发发射机外的报警指示灯进行故障告警，也可以将该告警信号传输至基站控制器或网管系统进行远程故障告警。 \n[0031] 在输出发射机开路故障告警信号的同时，可以关闭发射机或其内功率放大器的供电电源，以防止由发射机连接器反射回的反向射频信号将发射机烧毁。 [0032] 实施例一中采用的是电参量检测的方法，检测电路简单，成本低，可靠性强。 [0033] 本发明的实施例二中，提供了一种发射机开路故障检测装置： [0034] 以检测发射机内功率放大器输出端的对地直流电阻为例，开路故障检测装置可以采用直流馈电网络设计，其内部电路原理图如图3所示： \n[0035] V1为开路故障检测装置的工作电压供电端口，电容C1和电容C2一端连接V1，另一端接地；电阻R1一端接V1，另一端接晶体管T1的基极，电阻R2一端接V1，另一端接晶体管T1的集电极；P1为告警信号输出端，即晶体管T1的集电极，电容C4和电容C5一端与T1的集电极连接，另一端接地；V2为开路故障检测装置的直流信号输入端，亦即开路故障检测装置的检测端口；电阻R3一端与V2相连，另一端与晶体管T1的发射极相连；电容C6一端接晶体管T1的发射极，另一端接地；电容C7一端接V2，另一端接地。晶体管T1为NPN型双极型晶体管。 \n[0036] 当发射机连接器至双工器的电缆连接好时，V2端到地的电阻值较低(例如电阻值小于50欧姆)，晶体管T1导通，告警信号输出端P1输出低电平。当该电缆未连接好时，V2端到地的电阻值较高(例如电阻值大于50欧姆)，晶体管T1管截至，告警信号输出端P1输出高电平。告警门限可以通过选择特定晶体管T1和设置相应的电容电阻参数来自由设定。 [0037] 本实施例所提供的开路故障告警装置的电路设计只是一个优选的实施例，只要是可以测量并响应电参量(包括直流电阻或直流电压或直流电流)变化的电路或集成电路均可以作为该开路故障检测装置的替代电路。 \n[0038] 本实施例还提供了一种带有保护电路的发射机开路故障检测装置，如图4所示： [0039] 该开路故障检测装置由检测模块保护电路200、开路故障检测模块202组成，也可以在上述装置中加入一个功率放大器供电控制模块204，实现在发射机存在开路故障时关闭功率放大器或发射机电源的功能。 \n[0040] 上述发射机开路故障检测装置205有3个端口，端口A1用于连接功率放大器的输出端，端口A2用于连接连接器的输入端，端口A3用于输出功率放大器或发射机的供电电压。\n[0041] 开路故障检测模块202，用于检测发射机内功率放大器输出端(有时也可以是连接器输入端)对地电参量，若该电参量高于预设的门限值则输出发射机开路故障告警信号或相应控制信号。如果测量的电参量是直流电阻时，通常将这个门限值设定为大于50欧姆。 \n[0042] 检测模块保护电路200，连接于开路故障检测模块202的检测端口，用于隔离直流干扰信号和旁路射频干扰信号，使测量值更加准确，并且减小开路故障检测模块202对射频主通道的影响。 \n[0043] 功率放大器供电控制模块204，连接于开路故障检测模块202的输出端。用于根据该端口输出的告警信号或相应控制信号控制功率放大器或发射机的电源。当检测到告警警信号或关闭电源控制信号时，关闭功率放大器或发射机的电源。 \n[0044] 另外，上述告警信号可以激发发射机外的报警指示灯进行故障告警，也可以传输至基站控制器或网管系统进行远程故障告警。 \n[0045] 本实施例中的发射机开路故障检测装置采用直流检测方案，电路的抗干扰强，无需考虑在合路状态下，另一载波或外界强射频信号干扰的影响。 \n[0046] 本发明的实施例三中，提供了一种带有开路故障检测装置的发射机，如图5所示： [0047] 由发射模块322、开路故障检测模块312组成。 \n[0048] 也可以在发射机中加入检测模块保护电路324、发射模块保护电路326、功率放大器供电控制模块310使发射机的开路故障保护功能进一步增强。 \n[0049] 发射模块322，由功率放大器300、连接器306、连接电缆307、双工器或合路器308、馈线318、天线320组成，用于放大并输出射频信号。 \n[0050] 发射模块保护电路326，由环形器302、射频大功率衰减器303组成。位于功率放大器与检测模块保护电路之间，用于防止发射模块在开路故障发生时，被反向射频信号瞬间烧毁。环形器302用于引导射频信号的流向，射频大功率衰减器303用于消耗反向射频信号，上述射频大功率衰减器也可以由射频负载代替。 \n[0051] 开路故障检测模块312，用于检测发射机内功率放大器输出端(有时也可以是连接器输入端)对地的电参量，若该电参量高于预设的门限值则输出发射机开路故障告警信号或相应控制信号，例如有开路故障时输出逻辑电平为“1”的控制信号，无开路故障时，输出逻辑电平为“0”的控制信号。如果测量的电参 量是直流电阻时，通常将这个门限值设为大于50欧姆。 \n[0052] 检测模块保护电路324，由电容304、电容314、λ/4微带线316组成，用于隔离对开路故障检测模块324的干扰信号，电容304用于隔离环形器端口7一侧的直流干扰信号，λ/4微带线316、电容314用于旁路可能进入开路故障检测模块324的部分反向射频干扰信号。 \n[0053] 功率放大器供电控制模块310，连接于开路故障检测模块312的输出端用于根据开路故障检测模块312输出的告警信号或相应控制信号控制功率放大器或发射机的电源。 [0054] 上述模块的具体连接关系如下： \n[0055] 环形器302的端口5与功率放大器300的输出端相连，其端口6连接射频大功率衰减器303，其端口7连接电容304的一端，电容304的另一端与连接器306的输入端9相连，连接器306的输出端10通过电缆307与双工器308的端口14相连，其端口15通过馈线318连接天线320，λ/4微带线316一端与连接器306的输入端9相连，另一端与开路故障检测模块312的端口11相连，电容314一端与端口11相连，另一端接地，开路故障检测模块312的端口8与功率放大器供电控制模块310的端口12相连，功率放大器供电控制模块310的端口13连接功率放大器300的供电端口16。 \n[0056] 当电缆307发生脱落或断开故障时，由发射机输出的射频信号将被连接器306反射回来，这个反向射频信号通过电容304进入环形器302的端口7，由于环形器302中的信号走向为：5端口进，7端口出；7端口进，6端口出。所以反向射频信号进入环形器302后，由端口6输出至射频大功率衰减器303。该射频大功率衰减器303会消耗进入的反向射频信号，将其转化成热能，以防止功率放大器在短时间内被反向射频信号烧毁。 [0057] 开路故障检测模块312测量连接器输入端口9对地的电参量(由于在功率放大器输出端增加了发射模块保护电路及检测模块保护电路，这里认为功率放大器300的输出端即为连接器306的输入端)，若检测到连接器输入端口9对地电参量小于等于设定的门限值时，端口8无告警信号或相应控制信号输出，若检测发现端口9对地电参量大于设定的门限值时，则由端口8输出告警信号或相应控制信号。功率放大器供电控制模块310由端口\n12接收到告警信号或相应控制信号后，关闭功率放大器300的电源，使发射机停止输出射频信号。同时开路故障检测模块的告警信号也可以上报给基站或基站管理器或网管系统，实现 远程告警。 \n[0058] 实施例三提供的射频发射机，具有开路故障检测功能，遇开路故障时，可报警并自动关闭功率放大器电源，避免发射机被烧毁，可靠性高，成本低。 \n[0059] 以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。