CN107565918A - 一种兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路及其控制方法，包括结构相同的正向信号输入电路和反向信号输入电路；正向信号输入电路和反向信号输入电路均包括第一功分器；第一功分器输出端与第二功分器输入端连接；第二功分器分别与第一检波器和第二检波器连接；第一检波器的输出端与峰值保持器的输入端连接；峰值保持器和第二检波器的输出端均分别与电压比较器和单刀双掷开关电连接；电压比较器的输出端与单刀双掷开关的输入端电连接；单刀双掷开关的输出端与控制处理电路的输入端电连接。

Description

一种兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路及其 控制方法

技术领域

本发明属于驻波保护的技术领域，具体涉及一种兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路及其控制方法。

背景技术

目前国内大功率微波功放均离不开驻波保护电路。而大功率驻波保护电路基本原理都是使用定向耦合器耦合出正反向功率，然后用检波器分别检波检出正、反向功率，通过驻波比计算公式计算出驻波来实现保护，这种保护电路核心电路之一是检波电路。

目前常用的检波器只能适用于特定模式的射频信号：峰值检波器适用于脉冲微波信号检测、连续波检波器适用于连续波功率检测。所以目前大部分微波功放过驻波检测只能对一种特定的模式的射频信号进行过驻波检测及保护，不能同时对脉冲和连续波射频信号进行检测保护。

对于一些需要同时使用连续波和脉冲模式的功放，常用手段是采用两套过驻波保护电路，用户外部选择模式来进行保护，这种方式结构复杂且使用不便，需要外部提前知道输入信号为连续波还是脉冲。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路及其控制方法，以解决现有微波功放过驻波检测只能对一种特定的模式的射频信号进行过驻波检测及保护，不能同时对脉冲和连续波射频信号进行检测保护的问题。

为达到上述目的，本发明采取的一种技术方案是：

提供一种兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路，其包括结构相同的正向信号输入电路和反向信号输入电路；正向信号输入电路包括第一功分器；第一功分器输出端与第二功分器输入端连接；第二功分器分别与第一检波器和第二检波器连接；第一检波器的输出端与峰值保持器的输入端连接；峰值保持器和第二检波器的输出端均分别与电压比较器和单刀双掷开关电连接；电压比较器的输出端与单刀双掷开关的输入端电连接；正向信号输入电路和反向信号输入电路的单刀双掷开关的输出端均与控制处理电路的输入端电连接。

优选地，控制处理电路中的处理器为设于控制电路板上的MC9S12XEQ512单片机；MC9S12XEQ512单片机分别与外围供电电路和时钟电路连接；控制处理电路上还设有对外输出高低电平且带有TTL控制信号的I/O口。

优选地，正向信号输入电路和反向信号输入电路中的第一功分器的输出端均与外部电路连接。

优选地，第一功分器为和第二功分器均为SHX-GF2-2-18功分器。

优选地，峰值保持器的型号为FSDJC-FZBC-A05200。

优选地，电压比较器的型号为AD822AN。

本发明采取的一种技术方案是：

提供一种兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路的控制方法，包括：

S1，将射频信号分为两路相同的信号，并将两路信号均转为相同的脉冲包络电压，其中一路脉冲包络电压转换为V1直流电压并与另一路V2脉冲包络电压进行电压值的比较；

S2，根据V1＝Vpp，V2＝Vpp*η，若V2＜V1，判断输入射频信号为脉冲信号；若V2＝V1，判断输入射频信号为连续波信号，其中，η为脉冲信号占空比，Vpp为脉冲峰值；

S3，分别对应输入的脉冲信号或者连续波信号，采集输入的正向检波电压值和反向检波电压值，计算出其对应的功率值P_正、P_反，根据驻波比当所得的驻波比VSWR超过设定的阈值时，发出告警信号，实现过驻波的保护；

S4，采集通道1电压值V1和通道2电压值V2，根据占空比η＝v2/v1计算出占空比，当所得的占空比的值超过设定的阈值时，发出告警信号，实现占空比保护。

本发明提供的兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路及其控制方法，具有以下有益效果：

射频信号进入正向信号输入电路或反向信号输入电路，通过第二功分器输出两路相同的信号，一路信号经过第一检波器和峰值保持器后转变为电压信号，另一路经过第二检波器一路信号也转变为电压信号，两路电压信号共同进入电压比较器中。电压比较器通过两路电压值大小的比较，检测出输入信号为脉冲信号或者连续波信号。同时，控制处理电路中的单片机采集输入的正向检波电压值和反向检波电压值，计算出相应的正反向功率值P_正和P_反，并根据公式计算出当前驻波值。若计算出的驻波值大小超过设定的阈值时，控制处理电路通过I/O口发出告警信号，外部设备根据该信号做出保护响应，从而实现过驻波保护的功能。同时，控制处理电路采集电压值V1(AD3)和电压值V2(AD4)，根据公式η＝v2/v1即可计算出占空比，当占空比超过设定阈值时，控制电路通过I/O口对外发送告警信号，外部设备根据该信号做出保护响应，从而实现占空比保护的功能。

本发明可用于任何射频功放上，无需用户给定工作模式是脉冲还是连续波，即可自动检测出当前输入射频信号为脉冲信号还是连续波信号，能同时对脉冲和连续波射频信号进行检测并实施过驻波和占空比保护。

附图说明

图1为兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路及其控制方法的结构示意图。

图2为兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路及其控制方法脉冲信号的结构示意图。

图3为兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路及其控制方法的控制处理电路图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，如图1-3所示，本方案的兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路及其控制方法，包括正向信号输入电路和反向信号输入电路，正向信号输入电路和反向信号输入电路电路结构完全相同，可互换，其中正向输入电路用于正向射频信号的输入，反向信号输入电路用于反向射频信号的输入。

正向信号输入电路和反向信号输入电路均包括第一功分器，第一功分器输出端与第二功分器输入端连接，第二功分器分别与第一检波器和第二检波器连接，第一检波器的输出端与峰值保持器的输入端连接，峰值保持器和第二检波器的输出端均分别与电压比较器和单刀双掷开关电连接，电压比较器的输出端与单刀双掷开关的输入端电连接，单刀双掷开关的输出端与控制处理电路的输入端电连接。

其中正向信号输入电路和反向信号输入电路中的第一功分器的输出端与外部电路连接，直接输出供给外部电路。

参考图3，控制处理电路包括MC9S12XEQ512单片机、外围供电电路和时钟电路，其中，单片机的I/O接口用于采集输入的正向检波电压值和反向检波电压值(AD1和AD2)。

其中，第一功分器为和第二功分器均为SHX-GF2-2-18功分器，峰值保持器的型号为FSDJC-FZBC-A05200，电压比较器的型号为AD822AN。

下面对本方案的兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路及其控制方法的工作流程做如下说明：

参考图2，脉冲信号和连续波信号的检测：

以脉冲信号为例，输入信号通过第一功分器分为两路：一路不作任何处理供给外部备用参考射频信号，另外一路输出到第二功分器分别送给通道1和通道2中的检波器。脉冲射频信号经过第一检波器和第二检波器后将输出一个与信号包络相关的电压信号：与脉冲信号相同的电压脉冲信号。经过第一检波器和第二检波器的两路输出相同的脉冲包络电压，两个脉冲电压一个通过峰值保持器后输出变为连续的直流电压，电压值为脉冲的峰值。另外一个脉冲电压不作处理。两个电压分别通入电压比较器中，由于通道2脉冲电压平均值V2＝Vpp*η(η为脉冲信号占空比，Vpp为脉冲峰值)，而通道1经过峰值保持器后的电压平均值V1＝Vpp。而脉冲信号的占空比η小于1，故V2＜V1，电压比较器检测出为脉冲信号，并输出高电平，输出的高电平使单刀双掷开关切换到通道1，并输出。而此时，相应的驻波保护电路工作在脉冲信号的模式，数据处理单元查询脉冲情况下的驻波保护电路工作对应功率-电压表来读出正反向功率值，进而进行驻波比计算，运行驻波保护程序。

以连续波信号为例，此时η＝100％，因此通道1和通道2的电压值相等，此时电压比较器判断为连续波模式，电压比较器将比较结果上报给控制处理电路，同时控制单刀双掷开关切换到通道2输出，控制处理电路读取连续波模式的电压-功率表查询此时的功率，运行驻波保护程序。

过驻波保护，MC9S12XEQ512单片机的I/O接口采集输入的正向检波电压值和反向检波电压值(AD1和AD2)。并根据电压值查阅预先校准的功率表，计算出相应的正反向功率值P_正、P_反。

进而根据公式计算出当前驻波值大小，当计算出的驻波值超过设定的阈值时，控制电路通过I/O口(TTL_OUT1)发出告警信号，外部设备根据该信号做出保护响应，从而实现过驻波保护的功能。

占空比保护，控制电路采集通道1电压值(AD3)V1和通道2电压值V2(AD4)，根据公式η＝v2/v1即可计算出占空比，当占空比超过设定阈值时，控制电路通过I/O口对外发送告警信号，外部设备根据该信号做出保护响应，从而实现占空比保护的功能。

根据本发明的另一个实施例，一种兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路的控制方法，包括：

S1，将射频信号分为两路相同的信号，并将两路信号均转为相同的脉冲包络电压，其中一路脉冲包络电压转换为V1直流电压并与另一路V2脉冲包络电压进行电压值的比较。

S2，根据V1＝Vpp，V2＝Vpp*η，若V2＜V1，判断输入射频信号为脉冲信号；若V2＝V1，判断输入射频信号为连续波信号，其中，η为脉冲信号占空比，Vpp为脉冲峰值。

S3，分别对应输入的脉冲信号或者连续波信号，采集输入的正向检波电压值和反向检波电压值，计算出其对应的功率值P_正、P_反，根据驻波比当所得的驻波比VSWR超过设定的阈值时，发出告警信号，实现过驻波的保护。

S4，采集通道1电压值V1和通道2电压值V2，根据占空比η＝v2/v1计算出占空比，当所得的占空比的值超过设定的阈值时，发出告警信号，实现占空比保护。

本发明可用于任何射频功放上，无需用户给定工作模式是脉冲还是连续波，即可自动检测出当前输入射频信号为脉冲信号还是连续波信号，能同时对脉冲和连续波射频信号进行检测并实施过驻波和占空比保护。

虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路，其特征在于：包括结构相同的正向信号输入电路和反向信号输入电路；所述正向信号输入电路包括第一功分器；所述第一功分器输出端与第二功分器输入端连接；所述第二功分器分别与第一检波器和第二检波器连接；所述第一检波器的输出端与峰值保持器的输入端连接；所述峰值保持器和第二检波器的输出端均分别与电压比较器和单刀双掷开关电连接；所述电压比较器的输出端与单刀双掷开关的输入端电连接；所述正向信号输入电路和反向信号输入电路的单刀双掷开关的输出端均与控制处理电路的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路，其特征在于：所述控制处理电路中的处理器为设于控制电路板上的MC9S12XEQ512单片机；所述MC9S12XEQ512单片机分别与外围供电电路和时钟电路连接；所述控制处理电路上还设有对外输出高低电平且带有TTL控制信号的I/O口。

3.根据权利要求1所述的兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路，其特征在于：所述正向信号输入电路和反向信号输入电路中的第一功分器的输出端均与外部电路连接。

4.根据权利要求1所述的兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路，其特征在于：所述第一功分器为和第二功分器均为SHX-GF2-2-18功分器。

5.根据权利要求1所述的兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路，其特征在于：所述峰值保持器的型号为FSDJC-FZBC-A05200。

6.根据权利要求1所述的兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路，其特征在于：所述电压比较器的型号为AD822AN。

7.一种兼容脉冲与连续波模式的过驻波、占空比保护电路的控制方法，其特征在于，包括：

S1，将射频信号分为两路相同的信号，并将两路信号均转为相同的脉冲包络电压，其中一路脉冲包络电压转换为V1直流电压并与另一路V2脉冲包络电压进行电压值的比较；

S2，根据V1＝Vpp，V2＝Vpp*η，若V2＜V1，判断输入射频信号为脉冲信号；若V2＝V1，判断输入射频信号为连续波信号，其中，η为脉冲信号占空比，Vpp为脉冲峰值；

S3，分别对应输入的脉冲信号或者连续波信号，采集输入的正向检波电压值和反向检波电压值，计算出其对应的功率值P_正、P_反，根据驻波比当所得的驻波比VSWR超过设定的阈值时，发出告警信号，实现过驻波的保护；

S4，采集通道1电压值V1和通道2电压值V2，根据占空比η＝v2/v1计算出占空比，当所得的占空比的值超过设定的阈值时，发出告警信号，实现占空比保护。