CN102340286A - 一种实现alc控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现ALC控制的方法，所述方法包括以下步骤：将输入的射频信号分成两路信号；将其中一路信号经过检波器、放大器、限流器、分流器、以及射频延时线后，送到与衰减管连接的微带主干线，所述微带主干线通过隔直电容、射频延时网络与另外一路信号连通。本发明的方法能够在低成本的投入的情况下，采用简单的布局，实现更高动态的ALC控制，并且在控制不同时隙的TD信号时，射频信号的EVM等线性指标的恶化程度得到有效的缓解，保持了射频信号更高的线性控制范围。

Description

一种实现ALC控制的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种实现ALC控制的方法。

背景技术

近年来，随着3G网络的大规模建设，为了降低设备投资和运营成本，功率放大器效率的提高越来越成为运营商关注的焦点。功率放大器的核心问题是线性化和高效率，更高的效率不仅能够为运营商节省电费，还能节省电源等配套设施的投资，而且由于生产工艺的简化，降低了整机散热的要求，增加设备的可靠性，使网络性能更稳定。因此，数字预失真(DPD，Digital Predistortion)技术、包络跟踪(Envelope tracking)、Doherty技术、包络消除再生技术(Envelopeelimination restoration)、峰值减小技术(Crest factor reduction)、自适应偏置技术(adaptive bias)、自适应射频预失真技术等提高功率放大器效率和线性的技术都有了不同程度的发展，目前，这些技术在高效率线性功放系统中都得到了广泛的应用。

在大多数高效率线性功放系统以及一些特定设备中，都需要对射频信号功率进行控制，使得射频通路上的某个节点的功率恒定在一定的范围内，满足系统输出的信号功率值恒定，且保持良好的线性的要求。ALC(Automatic LevelControl自动电平控制)电路是整个高效率、高线性系统的关键器件之一，它的功能是根据射频通路上某个节点的输入功率的变化，不断调节该节点的衰减值，使得该节点的输出功率保持恒定。如果它不能保持该节点的输出功率保持恒定，那么，整个系统的性能就会受到影响。比如应用于高效率高线性功放系统输入端的ALC电路，如果它不能保持该节点的输出功率保持恒定，整个功放系统的输出功率就可能偏大或者偏小，而不能达到设计要求，并且功放系统的线性和效率指标就会大大受到影响，甚至造成功放管烧毁而导致整个系统被毁坏。

目前的ALC电路主要有以下几种：

射频信号通过耦合器得到耦合信号，耦合信号经过检波器的检波后，高速运算放大器。经过放大器放大后的信号送到单片机(例如MCU)。单片机根据输入的检波电压，得到输出的串行或者并行数字控制信号。数字控制信号控制通路上的数控衰减器，实现ALC控制的目的。其原理框图如图1所示：该ALC控制电路能比较准确的控制信号的功率，使得某节点的输出功率保持在一定的范围内。但是它成本高，而且需要用到MCU(Micro Control Unit，微控制单元)或者FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)电路，在实现数字控制功能时需要软件算法处理，实现起来比较复杂。

射频信号通过耦合器得到耦合信号，耦合信号经过检波器的检波后，送到高速运算放大器。经过放大器放大后的信号直接控制隔离式衰减器，从而实现自动功率控制的目的。其原理框图如图2所示：该模拟电路实现相对简单，但是应用的器件较多，特别在控制不同时隙、不同载波数的信号时，ALC功率有较大的差异。实践证明，该电路在控制TD信号时，ALC深起控状态会导致EVM(Error Vector Magnitude，误差向量幅度)等线性指标严重恶化，甚至无法解调。

同时，ALC控制电路也存在以上两种形式的类似方式，例如后检波形式等等，但是其特点都是一样的。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺点，本发明提供一种具有高控制范围的ALC控制的方法。

为达上述目的，本发明提供一种实现ALC控制的方法，所述方法包括以下步骤：

将输入的射频信号分成两路信号；

将其中一路信号经过检波器、放大器、限流器、分流器、以及射频延时线后，送到与衰减管连接的微带主干线，所述微带主干线通过隔直电容、射频延时网络与另外一路信号连通。

进一步，所述衰减管负极并连有射频短路器和直流短路器。

进一步，所述直流短路器接地。

进一步，经过检波放大的一路信号与另一路信号在所述衰减管处同步。

进一步，经过检波器的信号在进入所述放大器前，通过射极跟随器，以减小所述放大器对检波器阻抗匹配的影响。

进一步，将输入的射频信号通过功率分配装置分成两路信号。

进一步，所述功率分配装置为3dB电桥、功分器或耦合器。

本发明有益效果如下：

本发明的方法能够在低成本的投入的情况下，采用简单的布局，实现更高动态的ALC控制，并且在控制不同时隙的TD信号时，射频信号的EVM等线性指标的恶化程度得到有效的缓解，保持了射频信号更高的线性控制范围。

附图说明

图1为现有一种ALC电路的结构示意图；

图2为现有另外一种ALC电路的结构示意图；

图3是本发明实施例涉及的一种ALC电路的结构示意；

图4是本发明实施例涉及的一种实现ALC控制的方法。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

图3为本发明实施例涉及的一种新型的ALC控制电路。该新型的ALC控制电路它采用一个功率分配装置，如3dB电桥、功分器、耦合器等，将射频信号分成两路信号；将其中一路信号进行检波后，经过高速运算放大器线性放大；将现行放大的信号直接控制发散式模拟衰减装置。发散式模拟衰减装置通过一定的射频延时线与功率分配装置的另一输出端相连。从而实现了ALC控制的目的。

图3的原理框图中具体包括功率分配装置、检波器、放大器、限流器、分流器、射频断路器、延时器(射频延时网络)、直流短路器、1/4波长变换、隔直电容、衰减管等部分。其工作原理如下：

射频信号通过J1端功率分配装置将射频信号分为两部分，其中一部分经过检波后得到检波信号，然后经运算放大器放大、限流器、射频短路器以及1/4波长线后，送到衰减管所连接的微带线。该微带线通过隔直电容、延时网络等将功率分配器分配所得到的另外一路信号连通。当输入J1端的信号功率增大，经过运算放大器后，送到衰减管的电压增加，射频信号将更多的通过射频短路器发散出去，当J1端增加射频信号时，J2输出端得信号强度都不再增加时，就实现了ALC控制的目的。

如图4所示，本发明实施例涉及一种实现ALC控制的方法，具体包括以下步骤：

步骤1：射频信号经过J1输入端后，进入本发明的ALC控制电路。这些信号可以是WCDMA、CDMA、TD-SCDMA、WLAN等不同制式不同频段的射频信号；

步骤2：射频信号经过步骤1的处理后，进入功率分配装置，功率分配装置可以使3dB电桥、功分器、耦合器等；

步骤3：经过步骤2后的射频信号，分为两路射频信号；

步骤4：步骤3中分路后的其中一路射频信号，通过检波二极管提取射频信号的包络信号；

步骤5：步骤4中的检波二极管前后都需要添加必要的匹配电路，达到阻抗匹配的效果；

步骤6：步骤4中得到的包络信号(与输入功率有关的电压信号)，经过运算放大器后，信号得到幅度放大。在进入运算放大器前，可以将其通过一个射极跟随器，减小后面运算放大器对检波管阻抗匹配的影响；

步骤7：步骤6中输出放大后的包络信号，经过限流器、分流器、射频短路器的调节，将其电流得到合理的控制；

步骤8：步骤7得到的电流通过1/4波长(或1/4波长得奇数倍)线后，送到连有衰减管的微带主干线；

步骤9：步骤8中电流到达主通路的微带线1/4波长处，放置有射频短路器。通过射频短路器和1/4波长线共同作用，限流后的电流通路相对射频主通路视为开路，从而杜绝了对射频通路性能的影响；

步骤10：经过步骤3后得到的另外一路送往延时网络，确保主通路的射频信号在衰减管处与检波放大通路的信号实现同步；

步骤11：在延时网络和信号会合微带之间添加隔直电容，确保检波放大后的电流不会因延时网络而形成短路；

步骤12：在信号会合的通路上，距隔直电容1/4波长(或1/4波长得奇数倍)处，放置衰减管；

步骤13：步骤12所述衰减管的负极并连射频短路器和直流短路器；

步骤14：限流后的电流信号通过步骤12所述的衰减管后，通过直流短路器连接到地；

步骤15：经过步骤14处理后，衰减管处于一定的导通状态，这样部分射频信号将通过衰减管后，由射频短路器发散消耗；

步骤16：通过重复步骤12到步骤15过程，增加ALC的控制范围；

步骤17：经过步骤16后的射频信号已经是功率恒定状态；

步骤18：经过步骤17后，通路上增加隔直电容，确保J2输出端不会影响衰减管的直流偏置状态；

步骤19：经过步骤18后的信号就是所需要的射频信号，它不因J1输入口的信号强度在一定的范围内的增加或减小而改变。

本发明提供了一种实现高控制范围的ALC控制方法。与现有的数字ALC控制电路相比，解决了布线复杂、成本高等缺点；与现有模拟ALC控制方式相比，简化了电路，并优化了控制不同时隙情况下，EVM等线性指标不会得到迅速恶化，不会出现无法解调的问题。

实验证明，本发明的ALC控制电路，能够在低成本的投入的情况下，采用简单的布局，实现更高动态的ALC控制，并且在控制不同时隙的TD信号时，射频信号的EVM等线性指标的恶化程度得到有效的缓解，保持了射频信号更高的线性控制范围。本实施例的ALC控制电路，实现简单，能精准控制每个时隙的射频信号。并且在深起控控制各种时隙信号时，射频信号的EVM等线性指标不会得到迅速恶化，使得ALC控制的信号输入功率范围更大。

因此，本发明涉及的新型的ALC控制电路的装置及实现方法，适合所有需要ALC自动控制的通信设备中，特别是要求布局简单、且对ALC线性和平坦度有一定要求的通信系统中，都可以有良好的应用前景。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种实现ALC控制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将输入的射频信号分成两路信号；

将其中一路信号经过检波器、放大器、限流器、分流器、以及射频延时线后，送到与衰减管连接的微带主干线，所述微带主干线通过隔直电容、射频延时网络与另外一路信号连通。

2.如权利要求1所述的实现ALC控制的方法，其特征在于，所述衰减管负极并连有射频短路器和直流短路器。

3.如权利要求2所述的实现ALC控制的方法，其特征在于，所述直流短路器接地。

4.如权利要求1所述的实现ALC控制的方法，其特征在于，经过检波放大的一路信号与另一路信号在所述衰减管处同步。

5.如权利要求1所述的实现ALC控制的方法，其特征在于，经过检波器的信号在进入所述放大器前，通过射极跟随器，以减小所述放大器对检波器阻抗匹配的影响。

6.如权利要求1所述的实现ALC控制的方法，其特征在于，将输入的射频信号通过功率分配装置，分成两路信号。

7.如权利要求6所述的实现ALC控制的方法，其特征在于，所述功率分配装置为3dB电桥、功分器或耦合器。

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