CN102170653A - 基站射频系统和功放的保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基站射频系统和功放的保护方法，其中，该系统包括相连的收发信机和功放，所述系统还包括：保护检测电路和保护开关电路，其中：所述保护检测电路，连接在所述收发信机和所述功放之间，用于检测所述收发信机输出的信号，并在所述信号大于预设门限时，向所述保护开关电路发送导通控制信号；所述保护开关电路，连接在所述保护检测电路和所述功放之间，用于接收所述保护检测电路发送的所述导通控制信号，并根据所述导通控制信号控制自身对地导通。采用本发明的技术方案，使得异常的宽谱大信号无法进入功放，从而达到保护功放不被损坏的目的。

Description

基站射频系统和功放的保护方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基站射频系统和功放的保护方法。
背景技术
在无线通信系统中，射频功率放大器（简称功放）是整个基站设备系统的核心模块之一，它将基带和收发信机输出的下行射频信号放大到一定的射频功率电平，通过天线发射出去，实现完整覆盖，从而保证整个小区通信的畅通。
数据分析表明，在整个基站设备里，功放部分的能耗占到了总体能耗的60%左右，射频功率放大器是基站系统中能耗最大的部件，同时也是整个基站中工作环境最为严酷（功率最大、温度最高）的部件。因此，保证其良好的可靠性，在各种系统环境条件下不损坏烧毁是一个成熟产品的必要条件，也是众多功放设计人员面临的难点之一。
目前的无线通信基站系统中，为了保证功放的线性、提高功放的效率，在下行链路中大都应用了DPD（Digital Pre-distortion 数字预失真）技术。
目前在基站系统的上电、初始化、运行、复位、掉电阶段因各种原因收发信机都有可能输出宽频谱的异常大信号，这样的信号如果输入功放，可使功放瞬间进入过载状态，从而烧毁功放管。
解决宽频谱异常大信号造成功放烧毁的问题，一种做法是在数字电路中采取复杂的方法来避免输出宽频谱异常大信号，由于系统中异常信号的产生原因及可产生的地方各种各样，因此，完全避免输出宽频谱异常大信号是不可能的。
发明内容
本发明提供一种基站射频系统和功放的保护方法，以解决现有的宽频谱的异常大信号输入功放，烧毁功放管的问题。
本发明提供了一种基站射频系统，包括相连的收发信机和功放，所述系统还包括：保护检测电路和保护开关电路，其中：
所述保护检测电路，连接在所述收发信机和所述功放之间，用于检测所述收发信机输出的信号，并在所述信号大于预设门限时，向所述保护开关电路发送导通控制信号；
所述保护开关电路，连接在所述保护检测电路和所述功放之间，用于接收所述保护检测电路发送的所述导通控制信号，并根据所述导通控制信号控制自身对地导通。
优选地，所述保护检测电路，还用于在所述信号小于等于所述预设门限时，向所述保护开关电路发送断开控制信号；所述保护开关电路，还用于接收所述保护检测电路发送的所述断开控制信号，并根据所述断开控制信号控制自身对地不导通。
优选地，所述保护检测电路包括耦合器、放大器、第一二级管、第一输出端和第二输出端；
所述耦合器，用于对所述收发信机输出的信号进行取样，输出取样信号至所述放大器，以及通过所述第一输出端输出所述收发信机输出的信号；
所述放大器，用于将所述耦合器取样的信号放大到预设值；
所述第一二极管，用于对所述放大器放大后的信号进行检波，并通过所述第二输出端向所述保护开关电路输出直流电压。
优选地，所述保护开关电路包括第一三极管、第二三极管、第二二极管和第三输出端，其中：
所述第二二极管的正端与所述第一输出端相连，负端与接地端相连；所述第一三极管的基极与所述保护检测电路的第二输出端相连；所述第二三极管的基极与所述第一三极管的集电极相连，且所述第二三级极管的基极与所述第二二极管的负端相连，所述第二三极管的集电极与所述第三输出端相连；
所述第一三极管与所述第二三极管接收所述第二输出端输出的直流电压，并在所述直流电压大于门限电压时均导通；所述第二二极管在所述第一三极管与第二三极管均导通时对地导通。
本发明还提供了一种功放的保护方法，应用于上述基站射频系统中，该方法包括：
所述保护检测电路检测所述收发信机输出的信号，并在所述信号大于预设门限时，向所述保护开关电路发送导通控制信号；以及
所述保护开关电路接收所述保护检测电路发送的所述导通控制信号，并根据所述导通控制信号控制自身对地导通。
优选地，所述方法还包括：
所述保护检测电路在所述信号小于等于所述预设门限时，向所述保护开关电路发送断开控制信号；以及
所述保护开关电路接收所述保护检测电路发送的所述断开控制信号，并根据所述断开控制信号控制自身对地不导通。
优选地，所述保护检测电路包括耦合器、放大器、第一二级管、第一输出端和第二输出端；
所述保护检测电路检测所述收发信机输出的信号，并在所述信号大于预设门限时，向所述保护开关电路发送导通控制信号，包括：
所述耦合器对所述收发信机输出的信号进行取样，输出取样信号至所述放大器，以及通过所述第一输出端输出所述收发信机输出的信号；
所述放大器将所述耦合器取样的信号放大到预设值；
所述第一二极管对所述放大器放大后的信号进行检波，并通过所述第二输出端向所述保护开关电路输出直流电压。
优选地，所述保护开关电路包括第一三极管、第二三极管、第二二极管和第三输出端；所述第二二极管的正端与所述第一输出端相连，负端与接地端相连；所述第一三极管的基极与所述保护检测电路的第二输出端相连；所述第二三极管的基极与所述第一三极管的集电极相连，且所述第二三级极管的基极与所述第二二极管的负端相连，所述第二三极管的集电极与所述第三输出端相连；
所述保护开关电路接收所述保护检测电路发送的所述导通控制信号，并根据所述导通控制信号控制自身对地导通，包括：
所述第一三极管与所述第二三极管接收所述第二输出端输出的直流电压，并在所述直流电压大于门限电压时均导通；所述第二二极管在所述第一三极管与第二三极管均导通时对地导通。
上述基站射频系统和功放的保护方法，使得异常的宽谱大信号无法进入功放，从而达到保护功放不被损坏的目的。
附图说明
图1为本发明的基站射频系统的结构框图；
图2为本发明的PD和PS电路实施例的结构示意图；
图3为本发明的功放保护方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1所示，为本发明的基站射频系统的结构框图，该系统包括收发信机（TRX）11、保护检测电路（PD）12、保护开关电路（PS）13和功放（PA）14，其中，RFout为射频信号输出端口；上述保护检测电路，连接在上述收发信机和上述功放之间，用于检测上述收发信机输出的信号，并在上述信号大于预设门限时，向上述开关电路发送导通控制信号；上述保护开关电路，连接在上述保护检测电路和上述功放之间，用于接收上述保护检测电路发送的上述导通控制信号，并根据上述导通控制信号控制自身对地导通。
该基站射频系统是在功放的输入端口增加一个保护检测电路和保护开关电路，正常情况下，保护开关电路对地不导通。当因各种原因收发信机输出宽频谱的异常大信号时，保护检测电路检测到信号异常，控制开启保护开关电路，将异常大信号对地短路，避免其输入功放，从而避免造成功放烧毁。当信号恢复正常后，保护开关电路重新关闭，系统又恢复正常工作。
上述基站射频系统结构简单、占用面积小、成本低、可靠性高，有效地保护了功放，极大地降低了系统测试、生产、老化及外场应用中功放损坏的机率，提升了系统的可靠性。
基于图1所示的基站射频系统中的PD和PS电路有很多种实现方式，如图2所示，就是一种PD和PS电路的结构示意图，其中：
上述保护检测电路包括耦合器、放大器、第一二级管、第一输出端和第二输出端；上述耦合器，用于对上述收发信机输出的信号进行取样，输出取样信号至上述放大器，以及通过上述第一输出端输出上述收发信机输出的信号；上述放大器，用于将上述耦合器取样的信号放大到预设值；上述第一二极管，用于对上述放大器放大后的信号进行检波，并通过上述第二输出端向上述保护开关电路输出直流电压。
上述保护开关电路包括第一三极管、第二三极管、第二二极管和第三输出端；上述第二二极管的正端与上述第一输出端相连，负端与接地端相连；上述第一三极管的基极与上述保护检测电路的第二输出端相连；上述第二三极管的基极与上述第一三极管的集电极相连，且上述第二三级极管的基极与上述第二二极管的负端相连，上述第二三极管的集电极与上述第三输出端相连；上述第一三极管与上述第二三极管接收上述第二输出端输出的直流电压，并在上述直流电压大于门限电压时均导通；上述第二二极管在上述第一三极管与第二三极管均导通时对地导通。
具体地，耦合器U1对收发信机输出的信号进行取样，放大器NA1将取样信号放大到需要的电平（该值可以根据需要可以进行预设），二极管VD1对取样放大后的信号进行检波，输出直流电压；二极管VD2为射频开关（两端加正向电压时开关导通，否则开关截至），当TRX输出的信号大于预设门限时，VD1输出的直流电压使得三极管VT1和三极管VT2导通（即，VD1输出的直流电压大于两个三极管的门限电压，使得两个三极管导通），从而VD2两端加正向电压，射频开关对地导通，保护了功放不被大信号烧毁；当TRX输出的信号小于等于预设门限时，VD1输出的直流电压使得三极管VT1和三极管VT2不导通，射频开关对地不导通，信号输入至功放。
如图3所示，为本发明的功放保护方法的流程图，该方法应用于如图1所示的系统，该方法包括：
步骤301、保护检测电路检测上述收发信机输出的信号，并在上述信号大于预设门限时，向上述保护开关电路发送导通控制信号；
其中，该预设门限可根据需要动态调整；
步骤302、保护开关电路接收上述保护检测电路发送的上述导通控制信号，并根据上述导通控制信号控制自身对地导通。
另外，该方法还可以包括：上述保护检测电路在上述信号小于等于上述预设门限时，向上述保护开关电路发送断开控制信号；以及上述保护开关电路接收上述保护检测电路发送的上述断开控制信号，并根据上述断开控制信号控制自身对地不导通。
优选地，上述保护检测电路可以包括耦合器、放大器、第一二级管、第一输出端和第二输出端，具体可参见图2；上述保护检测电路检测上述收发信机输出的信号，并在上述信号大于预设门限时，向上述保护开关电路发送导通控制信号，包括：上述耦合器对上述收发信机输出的信号进行取样，输出取样信号至上述放大器，以及通过上述第一输出端输出上述收发信机输出的信号；上述放大器将上述耦合器取样的信号放大到预设值；上述第一二极管对上述放大器放大后的信号进行检波，并通过上述第二输出端向上述保护开关电路输出直流电压。
优选地，上述保护开关电路可以包括第一三极管、第二三极管、第二二极管和第三输出端；上述第二二极管的正端与上述第一输出端相连，负端与接地端相连；上述第一三极管的基极与上述保护检测电路的第二输出端相连；上述第二三极管的基极与上述第一三极管的集电极相连，且上述第二三级极管的基极与上述第二二极管的负端相连，上述第二三极管的集电极与上述第三输出端相连；上述保护开关电路接收上述保护检测电路发送的上述导通控制信号，并根据上述导通控制信号控制自身对地导通，包括：
上述第一三极管与上述第二三极管接收上述第二输出端输出的直流电压，并在上述直流电压大于门限电压时均导通；上述第二二极管在上述第一三极管与第二三极管均导通时对地导通。
上述方法可应用于基站射频系统中，当因各种原因收发信机输出宽频谱的异常大信号时，保护检测电路检测到信号异常，控制开启保护开关电路，将异常大信号对地短路，避免其输入功放，从而避免造成功放烧毁。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，上述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基站射频系统，包括相连的收发信机和功放，其特征在于，所述系统还包括：保护检测电路和保护开关电路，其中：
所述保护检测电路，连接在所述收发信机和所述功放之间，用于检测所述收发信机输出的信号，并在所述信号大于预设门限时，向所述保护开关电路发送导通控制信号；
所述保护开关电路，连接在所述保护检测电路和所述功放之间，用于接收所述保护检测电路发送的所述导通控制信号，并根据所述导通控制信号控制自身对地导通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
所述保护检测电路，还用于在所述信号小于等于所述预设门限时，向所述保护开关电路发送断开控制信号；
所述保护开关电路，还用于接收所述保护检测电路发送的所述断开控制信号，并根据所述断开控制信号控制自身对地不导通。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：
所述保护检测电路包括耦合器、放大器、第一二级管、第一输出端和第二输出端；
所述耦合器，用于对所述收发信机输出的信号进行取样，输出取样信号至所述放大器，以及通过所述第一输出端输出所述收发信机输出的信号；
所述放大器，用于将所述耦合器取样的信号放大到预设值；
所述第一二极管，用于对所述放大器放大后的信号进行检波，并通过所述第二输出端向所述保护开关电路输出直流电压。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：
所述保护开关电路包括第一三极管、第二三极管、第二二极管和第三输出端，其中：
所述第二二极管的正端与所述第一输出端相连，负端与接地端相连；所述第一三极管的基极与所述保护检测电路的第二输出端相连；所述第二三极管的基极与所述第一三极管的集电极相连，且所述第二三级极管的基极与所述第二二极管的负端相连，所述第二三极管的集电极与所述第三输出端相连；
所述第一三极管与所述第二三极管接收所述第二输出端输出的直流电压，并在所述直流电压大于门限电压时均导通；所述第二二极管在所述第一三极管与第二三极管均导通时对地导通。
5.一种功放的保护方法，应用于如权利要求1所述的系统，该方法包括：
所述保护检测电路检测所述收发信机输出的信号，并在所述信号大于预设门限时，向所述保护开关电路发送导通控制信号；以及
所述保护开关电路接收所述保护检测电路发送的所述导通控制信号，并根据所述导通控制信号控制自身对地导通。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述保护检测电路在所述信号小于等于所述预设门限时，向所述保护开关电路发送断开控制信号；以及
所述保护开关电路接收所述保护检测电路发送的所述断开控制信号，并根据所述断开控制信号控制自身对地不导通。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述保护检测电路包括耦合器、放大器、第一二级管、第一输出端和第二输出端；
所述保护检测电路检测所述收发信机输出的信号，并在所述信号大于预设门限时，向所述保护开关电路发送导通控制信号，包括：
所述耦合器对所述收发信机输出的信号进行取样，输出取样信号至所述放大器，以及通过所述第一输出端输出所述收发信机输出的信号；
所述放大器将所述耦合器取样的信号放大到预设值；
所述第一二极管对所述放大器放大后的信号进行检波，并通过所述第二输出端向所述保护开关电路输出直流电压。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述保护开关电路包括第一三极管、第二三极管、第二二极管和第三输出端；
所述第二二极管的正端与所述第一输出端相连，负端与接地端相连；所述第一三极管的基极与所述保护检测电路的第二输出端相连；所述第二三极管的基极与所述第一三极管的集电极相连，且所述第二三级极管的基极与所述第二二极管的负端相连，所述第二三极管的集电极与所述第三输出端相连；
所述保护开关电路接收所述保护检测电路发送的所述导通控制信号，并根据所述导通控制信号控制自身对地导通，包括：
所述第一三极管与所述第二三极管接收所述第二输出端输出的直流电压，并在所述直流电压大于门限电压时均导通；所述第二二极管在所述第一三极管与第二三极管均导通时对地导通。
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