CN106788488A - 一种功率可调的射频输出电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率可调的射频输出电路，包括射频频率源变压器，射频频率源变压器的一个输出接口连接功率放大模块的栅极，其特征在于，所述射频频率源变压器的另一个输出接口连接有栅极偏置电压控制电路；所述功率放大模块的源极接地；功率放大模块的栅极连接有接地的电阻，功率放大模块的漏极连接有固定电压直流电源，功率放大模块的漏极与射频滤波网络相连，将射频功率通过这个网络往外输出。

Description

一种功率可调的射频输出电路
技术领域
本发明属于电子领域，本发明涉及一种功率可调的射频输出电路。
背景技术
目前，在射频电源领域、广播电视发射领域等等，为了实现射频输出功率大小随使用者的需要而方便的调节，有两种方法：第一种方法，将射频输入信号幅度大小做成可以方便调节；第二种方法，将功率放大模块漏极上面的主供电电压大小做成可以方便调节。
对于第一种方法，它是采用DDS（Direct Digital Synthesizer直接数字频率合成器）来产生射频频率源，对于宽频带射频电源或发射器比较合适。它不能采用带温度补偿的晶体来简单的产生固定的射频频率源，变得复杂，控制成本变得高出很多。
对于第二种方法，它的射频频率源是由带温度补偿的晶体来简单的产生，但供给功率放大模块漏极的主电压大小是要能变化的。但若能将开关电源电压做成固定输出，比做成可变的输出，好控制的多、也容易的多、也稳定的多。
场效应模块是压控元件，也即场效应管的工作状态，受其栅极上所加的控制电压的大小变化而变化。深度的负偏压，能让场效应管停止工作。上一部分提到的两种改变射频输出功率大小的方法中，功率放大模块栅极上的偏置电压是设定在一个固定的经验数值上的（比如2.5VDC、2.8VDC或者3VDC等等）。
发明内容
本发明的目的是提供一种不用改变射频输入信号幅度的大小、不用改变加在功率放大模块漏极上的供电电压大小，只需要改变功率放大管栅极的偏置电压大小，就能实现射频功率输出的大小变化的射频输出电路。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种功率可调的射频输出电路，包括射频频率源变压器，射频频率源变压器的一个输出接口连接功率放大模块的栅极，所述射频频率源变压器的另一个输出接口连接有栅极偏置电压控制电路；所述功率放大模块的源极接地；功率放大模块的栅极连接有接地的电阻，功率放大模块的漏极连接有固定电压直流电源，功率放大模块的漏极还与射频滤波网络相连，将射频功率通过这个网络往外输出。
进一步的改进，所述栅极偏置电压控制电路包括运放模块，运放模块正输入端连接到偏置电压控制网络，运放模块的输出端连接有互锁电路控制的继电器；所述继电器的常开触点与运放模块的输出端连接，继电器的常闭触点连接负偏置电压电路；继电器的动触点连接有交流隔离变压器，交流隔离变压器连接射频频率源变压器。
进一步的改进，所述运放模块包括运算放大器，运算放大器的负输入端通过178千欧电阻连接10V电源；负输入端还通过1千欧电阻接地，运算放大器输出端通过150千欧电阻与负输入端反馈连接；运算放大器的正输入端连接到偏置电压控制网络，运算放大器的输出端连接继电器。
进一步的改进，所述继电器并联有二极管,二极管起保护继电器的作用；继电器通过稳压电路连接到互锁电路，互锁电路为继电器供电并提供一个内部互锁信号；所述稳压电路由稳压管和电阻组成。
进一步的改进，所述栅极偏置电压控制电路上设有滤波电容。
进一步的改进，所述滤波电容为两个，其中一个滤波电容与运放模块输出端连接，另一个滤波电容与继电器动触点连接。
进一步的改进，所述交流隔离变压器与射频频率源变压器之间设有滤波电容。
进一步的改进，所述交流隔离变压器与射频频率源变压器之间设有保护器，所述保护器由两个稳压管组成。
进一步的改进，所述交流隔离变压器、射频频率源变压器和功率放大模块安装在射频功率放大电路板上，交流隔离变压器通过一个3pin连接器与栅极偏置电压控制电路连接。
进一步的改进，所述固定电压输出的直流电源由开关电源提供。。
本发明的有益效果是：
1.省掉复杂的DDS相关控制电路与软件，节省开发时间与成本；
2.使用的开关电源是固定输出的，控制环节少、电源工作稳定、使用寿命长；
3.提供了一种控制射频功率输出大小的新方法，使整个设备的相应环节变得简单、便于维护、工作稳定可靠、更适合24小时连续工作。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为本发明的电路示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明的原理框图如图1所示，射频频率源采用带温度补偿的晶体来产生，功率放大模块漏极上的主供电电压固定不变，改变功率放大模块栅极上的偏置电压大小来实现射频输出功率大小的变化。
如图2所示的具体电路中，Q为由场效应管构成的功率放大模块，起功率放大作用，它的Vgs（“g”代表模块的栅极，“s”代表模块的源极，Vgs表示加在栅极和源极之间的电压）极限值为±30V。T2为射频频率源变压器，将来自驱动模块的幅度恒定的射频信号，经过耦合、变压之后，作为输入信号提供给功率放大模块的栅极。R7、R8为Q的栅极提供偏置电阻，并联使用便于选择适当的阻值，并增大耐受功率；L1起扼流圈的作用，并参与匹配、滤波网络；D3、D4为稳压管，起幅度保护作用（其数值的选择取决于模块的Vgs）；C3起滤波和为T2的次级提供交流地。
交流隔离变压器T1向功率放大模块的栅极提供直流偏置电压，通过改变直流偏置电压的大小可实现对射频输出功率的调节。具体的栅极偏置电压控制电路如图2左半部分所示：运放模块2，包括高速运算放大器，高速运算放大器U1：A及周边电阻R1、R2、R3形成一个比较、放大、隔离电路，其输出随着偏置电压控制网络的输出变化而变化；运放模块2连接继电器K1的常开触点，继电器的动触点连接交流隔离变压器T1。电容C1、C2起滤波作用，滤除继电器动作时产生的杂散信号以及偏置电压上面的交流和杂波信号；高速运算放大器和C1、C2一起还组成隔离电路，防止交流隔离变压器T1未完全隔离的交流信号影响“偏置电压控制网络”。
如图2所示，交流隔离变压器、射频频率源变压器和功率放大模块可安装在一块射频功率放大电路板（图2中的虚线框1）上，交流隔离变压器通过一个3pin连接器与偏置电压控制电路连接。
继电器由互锁电路供电，电阻R4、二极管D1组成稳压电路，提供一个高电平（5.1V）的“内部互锁”信号；二极管D2与继电器的线圈并联，保护继电器；“内部互锁”上面同时传送着8V直流电压，如果此互锁出现问题，“内部互锁状态”上面将取不到5.1V的电压，继电器K1的常闭触点将R5和R6连通，这时加在功率放大模块Q栅极上的偏置电压为-12.55V (R5和R6串联，R7和R8并联，组成一个分压电路，此时Q的栅极分压大小为：（1950÷2331）×15)，RF大功率模块处于深度负偏置状态，工作截止。
工作流程：
内部互锁正常的情况下，整机系统正常工作，继电器K1动作吸合，K1的动触点与常开触点连接。系统不加射频功率时，加在Q栅极上面的电压为-8.4V，此时功率放大模块Q仍然处于深度负偏置状态，工作截止，输出射频功率为零。当系统开始加功率时，偏置电压控制网络给出相应的信号，栅极偏置电压控制电路给功率放大模块栅极加上相应的偏置电压。所要加的功率越大，偏置电压控制网络的输出参数也越大，栅极上面所加的偏置电压也越大。如图2所示的电路，使用两个功率放大模块，当加在功率放大模块栅极上的偏置电压为1.305V、1.503V、1.658V、2.084V、2.473V时，两个功率放大模块产生的射频输出功率分别为100W、300W、500W、1000W、1500W。
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种功率可调的射频输出电路，包括射频频率源变压器，射频频率源变压器的一个输出接口连接功率放大模块的栅极，其特征在于，所述射频频率源变压器的另一个输出接口连接有栅极偏置电压控制电路；所述功率放大模块的源极接地；功率放大模块的栅极连接有接地的电阻，功率放大模块的漏极连接有固定电压输出的直流电源，功率放大模块的漏极即输出功率可调的射频电流。
2.如权利要求1所述的一种功率可调的射频输出电路，其特征在于，所述栅极偏置电压控制电路包括运放模块，运放模块正输入端连接到偏置电压控制网络，运放模块的输出端连接有互锁电路控制的继电器；所述继电器的常开触点与运放模块的输出端连接，继电器的常闭触点连接负偏压电路；继电器的动触点连接有交流隔离变压器，交流隔离变压器连接射频频率源变压器。
3.如权利要求2所述的一种功率可调的射频输出电路，其特征在于，所述运放模块包括运算放大器，运算放大器的负输入端通过178千欧电阻连接10V电源；负输入端还通过1千欧电阻接地，运算放大器输出端通过150千欧电阻与负输入端反馈连接；运算放大器的正输入端连接到偏置电压控制网络，运算放大器的输出端连接继电器。
4.如权利要求2所述的一种功率可调的射频输出电路，其特征在于，所述继电器并联有二极管,二极管起保护继电器的作用；继电器通过稳压电路连接到互锁电路，互锁电路为继电器供电并提供一个内部互锁信号；所述稳压电路由稳压管和电阻组成。
5.如权利要求2所述的一种功率可调的射频输出电路，其特征在于，所述栅极偏置电压控制电路上设有滤波电容。
6.如权利要求5所述的一种功率可调的射频输出电路，其特征在于，所述滤波电容为两个，其中一个滤波电容与运放模块输出端连接，另一个滤波电容与继电器动触点连接。
7.如权利要求2所述的一种功率可调的射频输出电路，其特征在于，所述交流隔离变压器与射频频率源变压器之间设有滤波电容。
8.如权利要求2所述的一种功率可调的射频输出电路，其特征在于，所述交流隔离变压器与射频频率源变压器之间设有保护器，所述保护器由两个稳压管组成。
9.如权利要求2所述的一种功率可调的射频输出电路，其特征在于，所述交流隔离变压器、射频频率源变压器和功率放大模块安装在一块射频功率放大电路板上，交流隔离变压器通过一个3pin连接器与偏置电压控制电路连接。
10.如权利要求1所述的一种功率可调的射频输出电路，其特征在于，所述固定电压直流电源由开关电源提供。
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