CN107070427A - 一种功率控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功率控制电路及其控制方法，该控制电路包括射频放大单元，与射频放大单元的输出端连接、用于对射频放大单元输出的射频信号进行检波并输出相应的检波电压信号的功率检测电路；与功率检测电路的输出端连接、用于将功率检测电路输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出的峰值保持电路；与峰值保持电路的输出端连接、用于对峰值保持电路输出的电压信号进行放大滤波和积分处理并输出相应的控制电压的积分电路；分别与积分电路的输出端、射频放大单元的输入端连接、用于根据积分电路输出的控制电压调节衰减量以调整输入到射频放大单元的射频信号大小的电调衰减电路。本发明可实现对时隙信号的输出功率进行控制。

Description

一种功率控制电路及其控制方法

【技术领域】

本发明涉及功率控制技术领域，具体的是涉及一种功率控制电路及其控制方法。

【背景技术】

随着无线电技术，特别是无线通信技术的迅猛发展，功率放大器得到了广泛的应用，在功率放大器中，防止功放输出过载，保证输出功率的稳定是一个影响系统性能的关键指标。所以输出功率控制变得非常重要。

在功率放大器中，因输入信号在不断变化，为了保持输出稳定，就要调整放大链路的增益，使输出功率不超过一个额定功率，就需要用到自动电平控制电路，对输出功率进行控制，我们知道自动电平控制电路是一个负反馈系统，在现有的通信模块功率控制中，分别有模拟电路和数字电路两种类型的自动电平控制电路。负反馈系统的优点是降低了灵敏度，对于一个频分双工系统来说，因为不存在上下时隙区别，下行输出信号是连续的，变化幅度相对较小，所以目前模拟功率控制电路在频分双工系统中大量使用。但对于一个时分双工系统，因信号变化幅度非常大，而反馈又降低了灵敏度，所以需要认真平衡这种特性，目前一般的模拟功率控制电路在时分双工系统中使用效果不佳，存在控制精度差，控制不稳定等情况。

在传统的功率控制的方式中，为了实现时分系统功率的控制，可采用基带数字功率控制的方法，但这种方法需要数字处理技术，作为单独功率放大器几乎没有使用，目前功放的功率控制方法，一般是对经过功率检测的信号采用RC电路进行滤波处理，这种方式在连续波条件下可以很好的满足要求，但在一个时分系统中，特别是TD-LTE(Time DivisionLong Term Evolution分时长期演进)系统中，因时隙功率和调制方式处于不断变化，经RC(相移)电路处理后，信号会平均化，无法真实的反映信号的功率变化情况，因此无法满足对输出功率检测和控制的处理要求。

因此，目前一般的功率检测和控制电路无法实现对时隙信号的功率控制，而如果采用ADC(模数转换)进行采样，则需要较复杂的采样和反馈控制机制。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种可实现对时隙信号的输出功率进行控制的功率控制电路及其控制方法。

本发明的第一方面提供一种功率控制电路，包括射频放大单元，还包括：

与所述射频放大单元的输出端连接、用于对射频放大单元输出的射频信号进行检波并输出相应的检波电压信号的功率检测电路；

与所述功率检测电路的输出端连接、用于将功率检测电路输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出的峰值保持电路；

与所述峰值保持电路的输出端连接、用于对峰值保持电路输出的电压信号进行放大滤波和积分处理并输出相应的控制电压的积分电路；

分别与所述积分电路的输出端、所述射频放大单元的输入端连接、用于根据积分电路输出的控制电压调节衰减量以调整输入到射频放大单元的射频信号大小的电调衰减电路。

进一步地，所述峰值保持电路包括二极管以及与二极管连接的保持电容，所述二极管用于对所述功率检测电路输出的电压信号进行峰值电压信号采集，所述保持电容用于对所述二极管采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。

进一步地，所述峰值保持电路包括依次连接的运算放大器、二极管和保持电容，所述运算放大器用于对所述功率检测电路输出的电压信号进行运算放大，所述二极管用于对所述运算放大器运算放大后的电压信号进行峰值电压信号采集，所述保持电容用于对所述二极管采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。

进一步地，所述积分电路包括依次连接的同相运算放大器、积分运算放大器，所述同相运算放大器用于对所述峰值保持电路输出的按峰值保持的电压信号进行放大、滤波，所述积分运算放大器用于预置基准功率电压、以及用于将所述同相运算放大器输出的电压信号与预置的基准功率电压进行比较、积分处理并输出相应的控制电压。

进一步地，当所述同相运算放大器输出的电压信号大于预置基准功率电压时，所述积分运算放大器输出的控制电压将减小，所述电调衰减电路调大衰减量以调小输入到所述射频放大单元的射频信号；当所述同相运算放大器输出的电压信号小于预置基准功率电压时，所述积分运算放大器输出的控制电压将增大，所述电调衰减电路调小衰减量以调大输入到所述射频放大单元的射频信号。

进一步地，还包括第一输入端和第二输出端，所述电调衰减电路的输入端与所述第一输入端连接，所述射频放大单元的输出端与所述第二输出端连接。

本发明的第二方面提供一种功率控制方法，包括以下步骤：

通过功率检测电路对射频放大单元输出的射频信号进行检波并输出相应的检波电压信号；

通过峰值保持电路将功率检测电路输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出；

通过积分电路对峰值保持电路输出的电压信号进行放大滤波和积分处理并输出相应的控制电压；

通过电调衰减电路根据积分电路输出的控制电压调节衰减量以调整输入到射频放大单元的射频信号的大小。

进一步地，所述峰值保持电路将功率检测电路输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出的方法，包括以下步骤：

通过二极管对功率检测电路输出的电压信号进行峰值电压信号采集；

通过保持电容对二极管采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。

进一步地，所述峰值保持电路将功率检测电路输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出的方法，包括以下步骤：

通过运算放大器对功率检测电路输出的电压信号进行运算放大；

通过二极管对运算放大器运算放大后的电压信号进行峰值电压信号采集；

通过保持电容对二极管采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。

进一步地，所述积分电路对峰值保持电路输出的电压信号进行放大滤波和积分处理并输出相应的控制电压的方法，包括以下步骤：

通过同相运算放大器对峰值保持电路输出的按峰值保持的电压信号进行放大、滤波；

通过积分运算放大器预置基准功率电压；

通过积分运算放大器将所述同相运算放大器输出的电压信号与预置的基准功率电压进行比较、积分处理并输出相应的控制电压。

实施本发明，可实现对功率输出的精确控制，即适用于连续信号的功率控制，又适用于时隙信号的功率控制，具有较普遍的适用性，且结构简单、成本低，满足了市场的需求。

【附图说明】

图1为本发明一种功率控制电路的原理框图；

图2是图1所示功率控制电路的一实施例的峰值保持电路的原理框图；

图3是图1所示功率控制电路的另一实施例的峰值保持电路的原理框图；

图4是图1所示功率控制电路的积分电路的原理框图；

图5是图1所示功率控制电路的控制方法的流程图；

图6是图5所示峰值保持电路将功率检测电路输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出的一实施例的方法的流程图；

图7是图5所示峰值保持电路将功率检测电路输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出的另一实施例的方法的流程图；

图8是图5所示积分电路对峰值保持电路输出的电压信号进行放大滤波和积分处理并输出相应的控制电压的方法的流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

参考图1，本发明提供的一种功率控制电路，不仅能实现对连续信号的功率控制，也能实现对时隙信号的功率控制。实现对时隙信号的功率控制主要适用于TD-LTE(TimeDivision Long Term Evolution分时长期演进)系统中。该功率控制电路包括第一输入端1、第二输出端2、射频放大单元10、功率检测电路20、峰值保持电路30、积分电路40和电调衰减电路50。电调衰减电路50的输入端与第一输入端1连接。射频放大单元10的输出端与第二输出端2连接。

射频放大单元10为一任意射频放大器，用于对输入的射频信号进行放大后输出。可以理解的，射频放大单元10也可以为射频放大链路。

功率检测电路20与射频放大单元10的输出端连接，用于对射频放大单元10输出的射频信号进行检波并输出相应的检波电压信号。功率检测电路20优选为一真有效值功率检测器。

峰值保持电路30与功率检测电路20的输出端连接，用于将功率检测电路20输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出。峰值保持电路30的输入端为波形输入端，峰值保持电路30的输出端为波形输出端，从图1中可以看出，波形输入端的输入波形的峰值起伏较大，波形输出端输出的波形的峰值起伏比较平稳，从而可以较好的反映射频信号最大功率状态。

结合图2所示，峰值保持电路30包括二极管32以及与二极管32连接的保持电容33，二极管32与峰值保持电路30的输入端连接，保持电容33与峰值保持电路30的输出端连接。二极管32用于对功率检测电路20输出的电压信号进行峰值电压信号采集。保持电容33用于对二极管32采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。当对时隙信号的功率控制时，由于峰值保持电路30输出信号受到二极管32、保持电容33的影响，需要根据输入信号的波形时间周期设置时间参数以使时隙信号得到脉冲展宽和保持的效果。例如可以通过设置合适的保持电容33参数，或者在保持电容33上串接放电电阻，通过设置合适的保持电容电容33参数和放电电阻参数，来实现时隙信号的脉冲展宽和保持，可以满足多种条件下的信号峰值保持要求，并具有较快的相应速度、合适的保持时间和释放时间。

结合图3所示，在另外一种替换方案中，峰值保持电路30包括依次连接的运算放大器31、二极管32和保持电容33。运算放大器31用于对功率检测电路20输出的电压信号进行运算放大。二极管32用于对运算放大器31运算放大后的电压信号进行峰值电压信号采集。保持电容33用于对二极管32采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。运算放大器31的设置主要是隔离功率检测电路20与二极管32，可使二极管32采集的峰值电压信号更加精确。

积分电路40与峰值保持电路30的输出端连接，用于对峰值保持电路30输出的电压信号进行放大滤波和积分处理并输出相应的控制电压。积分电路40可对输入的峰值保持电压信号的变化快速感知和实时响应。

结合图4所示，积分电路40包括依次连接的同相运算放大器41、积分运算放大器42。同相运算放大器41为一具有低通滤波的同相运算放大器。同相运算放大器41用于对峰值保持电路30输出的按峰值保持的电压信号进行放大、滤波。积分运算放大器42用于预置基准功率电压(即输出电压的功率门限值)，以及用于将同相运算放大器41输出的电压信号与预置的基准功率电压进行比较、积分处理并输出相应的控制电压。

电调衰减电路50为一PIN二极管衰减器，通过控制实时调整射频放大单元10的输出增益，达到无失真控制输出功率的目的，可保护功率器件不产生失真。电调衰减电路50分别与积分电路40的输出端、射频放大单元10的输入端连接，用于根据积分电路40输出的控制电压调节衰减量以调整输入到射频放大单元10的射频信号大小。可以理解的，电调衰减电路50也可以为一压控可变增益放大器。

本发明的输出功率的控制原理为：射频放大单元10输出射频信号，功率检测电路20实时对射频放大单元10输出的射频信号进行检波并输出相应的检波电压信号，峰值保持电路30将功率检测电路20输出的电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出，积分电路40的同相运算放大器41对峰值保持电路30输出的按峰值保持的电压信号进行放大、滤波，积分运算放大器42将同相运算放大器41输出的电压信号与积分运算放大器42预置的基准功率电压进行比较，当同相运算放大器41输出的电压信号大于预置的基准功率电压时，积分运算放大器42在进行积分处理后输出的控制电压将减小，电调衰减电路50根据减小了的控制电压调大衰减量以调小输入到射频放大单元10的射频信号，使射频放大单元10的输出功率降低。当同相运算放大器41输出的电压信号小于预置的基准功率电压时，积分运算放大器42在进行积分处理后输出的控制电压将增大，电调衰减电路50根据增大了的控制电压调小衰减量以调大输入到射频放大单元10的射频信号，使射频放大单元10的输出功率增加。

本发明结构简单，成本低，可实现对功率输出的精确控制，即适用于连续信号的功率控制，又适用于时隙信号的功率控制，具有较普遍的适用性，满足了市场的需求。

参考图5，本发明还提供了一种功率控制方法，包括以下步骤：

S1、通过功率检测电路20对射频放大单元10输出的射频信号进行检波并输出相应的检波电压信号。

S2、通过峰值保持电路30将功率检测电路20输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出。

S3、通过积分电路40对峰值保持电路30输出的电压信号进行放大滤波和积分处理并输出相应的控制电压。

S4、通过电调衰减电路50根据积分电路40输出的控制电压调节衰减量以调整输入到射频放大单元10的射频信号的大小。

参考图6，本实施例中，峰值保持电路30将功率检测电路20输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出的方法，包括以下步骤：

S10、通过二极管32对功率检测电路20输出的电压信号进行峰值电压信号采集。

S11、通过保持电容33对二极管32采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。

参考图7，在另外一种替换方案中，峰值保持电路30将功率检测电路20输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出的方法，包括以下步骤：

S15、通过运算放大器31对功率检测电路20输出的电压信号进行运算放大。

S16、通过二极管32对运算放大器31运算放大后的电压信号进行峰值电压信号采集。

S17、通过保持电容33对二极管32采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。

参考图8，本实施例中，积分电路40对峰值保持电路30输出的电压信号进行放大滤波和积分处理并输出相应的控制电压的方法，包括以下步骤：

S25、通过同相运算放大器41对峰值保持电路30输出的按峰值保持的电压信号进行放大、滤波.

S26、通过积分运算放大器42预置基准功率电压。

S27、通过积分运算放大器42将同相运算放大器41输出的电压信号与预置的基准功率电压进行比较、积分处理并输出相应的控制电压。具体的，若同相运算放大器41输出的电压信号大于预置的基准功率电压时，积分运算放大器42在进行积分处理后输出的控制电压将减小，电调衰减电路50根据减小了的控制电压调大衰减量以调小输入到射频放大单元10的射频信号；若同相运算放大器41输出的电压信号小于预置的基准功率电压时，积分运算放大器42在进行积分处理后输出的控制电压将增大，电调衰减电路50根据增大了的控制电压调大衰减量以调小输入到射频放大单元10的射频信号。

以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种功率控制电路，包括射频放大单元，其特征在于：还包括：

与所述射频放大单元的输出端连接、用于对射频放大单元输出的射频信号进行检波并输出相应的检波电压信号的功率检测电路；

与所述功率检测电路的输出端连接、用于将功率检测电路输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出的峰值保持电路；

与所述峰值保持电路的输出端连接、用于对峰值保持电路输出的电压信号进行放大滤波和积分处理并输出相应的控制电压的积分电路；

分别与所述积分电路的输出端、所述射频放大单元的输入端连接、用于根据积分电路输出的控制电压调节衰减量以调整输入到射频放大单元的射频信号大小的电调衰减电路。

2.根据权利要求1所述的功率控制电路，其特征在于：所述峰值保持电路包括二极管以及与二极管连接的保持电容，所述二极管用于对所述功率检测电路输出的电压信号进行峰值电压信号采集，所述保持电容用于对所述二极管采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。

3.根据权利要求1所述的功率控制电路，其特征在于：所述峰值保持电路包括依次连接的运算放大器、二极管和保持电容，所述运算放大器用于对所述功率检测电路输出的电压信号进行运算放大，所述二极管用于对所述运算放大器运算放大后的电压信号进行峰值电压信号采集，所述保持电容用于对所述二极管采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。

4.根据权利要求1所述的功率控制电路，其特征在于：所述积分电路包括依次连接的同相运算放大器、积分运算放大器，所述同相运算放大器用于对所述峰值保持电路输出的按峰值保持的电压信号进行放大、滤波，所述积分运算放大器用于预置基准功率电压、以及用于将所述同相运算放大器输出的电压信号与预置的基准功率电压进行比较、积分处理并输出相应的控制电压。

5.根据权利要求4所述的功率控制电路，其特征在于：当所述同相运算放大器输出的电压信号大于预置基准功率电压时，所述积分运算放大器输出的控制电压将减小，所述电调衰减电路调大衰减量以调小输入到所述射频放大单元的射频信号；当所述同相运算放大器输出的电压信号小于预置基准功率电压时，所述积分运算放大器输出的控制电压将增大，所述电调衰减电路调小衰减量以调大输入到所述射频放大单元的射频信号。

6.根据权利要求1所述的功率控制电路，其特征在于：还包括第一输入端和第二输出端，所述电调衰减电路的输入端与所述第一输入端连接，所述射频放大单元的输出端与所述第二输出端连接。

7.一种功率控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

通过功率检测电路对射频放大单元输出的射频信号进行检波并输出相应的检波电压信号；

通过峰值保持电路将功率检测电路输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出；

通过积分电路对峰值保持电路输出的电压信号进行放大滤波和积分处理并输出相应的控制电压；

通过电调衰减电路根据积分电路输出的控制电压调节衰减量以调整输入到射频放大单元的射频信号的大小。

8.根据权利要求7所述的功率控制方法，其特征在于：所述峰值保持电路将功率检测电路输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出的方法，包括以下步骤：

通过二极管对功率检测电路输出的电压信号进行峰值电压信号采集；

通过保持电容对二极管采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。

9.根据权利要求7所述的功率控制方法，其特征在于：所述峰值保持电路将功率检测电路输出的检波电压信号处理成按峰值保持的电压信号并输出的方法，包括以下步骤：

通过运算放大器对功率检测电路输出的电压信号进行运算放大；

通过二极管对运算放大器运算放大后的电压信号进行峰值电压信号采集；

通过保持电容对二极管采集的峰值电压信号进行峰值保持并输出。

10.根据权利要求7所述的功率控制方法，其特征在于：所述积分电路对峰值保持电路输出的电压信号进行放大滤波和积分处理并输出相应的控制电压的方法，包括以下步骤：

通过同相运算放大器对峰值保持电路输出的按峰值保持的电压信号进行放大、滤波；

通过积分运算放大器预置基准功率电压；

通过积分运算放大器将所述同相运算放大器输出的电压信号与预置的基准功率电压进行比较、积分处理并输出相应的控制电压。