CN112383283B - 一种双模固态功率放大器的保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及功率放大器的控制保护领域，公开了一种双模固态功率放大器的保护电路，保护电路主要包含三部分：由电压检测电路(1)、射频开关(2)、射频开关(3)组成的通道切换电路；由功分器(5)、包络检测电路(6)、波形整形电路(7)、平均电路(8)、门限比较电路(9)、负载(10)、射频开关(11)组成的过占空比保护电路；增益调整电路(4)和增益调整电路(12)。本发明提供的保护电路解决了双模固态功率放大器在脉冲工作时易因输入信号过占空比导致的热烧毁问题，同时避免连续波工作模式时误保护；同时还解决了在脉冲和连续波两种工作模式下，固态功率放大器增益不一致的问题。

Description

一种双模固态功率放大器的保护电路
技术领域
本发明涉及功率放大器的控制保护领域，具体涉及一种脉冲和连续波双模式工作的固态功率放大器的保护电路。
背景技术
固态功率放大器的热耗随着输入信号占空比的增加而增加。脉冲固态功率放大器由于散热能力的限制，若输入信号占空比超限，将由于热耗升高导致固态功率放大器热烧毁。
双模固态功率放大器通过改变供电电压，使其分别工作于脉冲和连续波模式，其不同的工作模式适应不同的占空比信号输入。当固态功率放大器工作于脉冲模式，需限制输入信号占空比，以避免固态功率放大器因输入信号过占空比而热烧毁。当固态功率放大器工作于连续波模式时，需使得连续波输入信号正常输入至固态功率放大器，避免误保护。为了保护双模固态功率放大器在脉冲工作模式时不因输入信号过占空比而热烧毁，同时在连续波工作模式下能正常工作，需要在固态功率放大器输入端加入保护电路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种双模固态功率放大器的保护电路，本电路解决了双模固态功率放大器在脉冲工作时易因输入信号过占空比导致的热烧毁问题，同时避免连续波工作模式时误保护。
本发明采用的技术方案如下：一种双模固态功率放大器的保护电路，包括通道切换电路和过占空比保护电路，其中，所述过占空比保护电路包括功分器、包络检测电路、波形整形电路、平均电路、门限比较电路、负载和第一射频开关；所述功分器的一路输出连接至包络检测电路，另一路输出连接至第一射频开关，所述包络检测电路、波形整形电路、平均电路、门限比较电路和第一射频开关依次相连，所述第一射频开关的一路输出连接至负载，所述通道切换电路通过对所述放大器进行供电电压采样比较来切换电路的工作模式。
在本技术方案中，通过改变电路的供电电压来实现工作模式切换，供电电压为高电压时，其工作模式为脉冲，供电电压为低电压时，其工作模式为连续波。对双模固态功率放大器供电电压进行采样比较，当检测到供电电压为高电压时，通过通道切换电路切换到脉冲通路，在脉冲通路包含用于调整脉冲工作模式的增益调整电路和由功分器、包络检测电路、波形整形电路、平均电路、门限比较电路、负载、第一射频开关组成的过占空比保护电路；当检测到供电电压为低电压时，通过通道切换电路切换到连续波通路。
进一步的，所述通道切换电路包括电压检测电路、第二射频开关和第三射频开关；所述第二射频开关连接电压检测电路后，再连接至第三射频开关，所述第一射频开关的另一路输出与所述第三射频开关相连。
进一步的，本保护电路中还设有第一增益调整电路和第二增益调整电路，所述第一增益调整电路一端与所述第二射频开关的一路输出相连，另一端与所述功分器相连；所述第二增益调整电路一端与所述第二射频开关的一路输出相连，另一端与所述第三射频开关相连，构成连续波通路。
进一步的，当双模固态功率放大器的供电电压为高电压时，本电路切换至脉冲工作模式，当双模固态功率放大器的供电电压为低电压时，本电路切换至连续波工作模式。
进一步的，当射频信号进入过占空比保护电路后，由功分器分配一部分功率用于检测，采用包络检测电路提取射频信号的包络信息，采用波形整形电路把提取的包络信息整形成固定幅度的方波。
进一步的，所述平均电路和门限比较电路对波形整形电路整形后得到的方波信号进行平均后与门限比较，当包含占空比信息平均值低于门限时，射频信号正常通过后输入到功放中，当平均值高于门限时，通过第一射频开关把射频信号切至负载。这样，可保护工作于脉冲模式的双模固态功率放大器不因占空比超限而导致热烧毁。
进一步的，所述第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关、功分器和包络检测电路都采用满足工作频段的射频芯片及外围电路实现。
进一步的，所述电压检测电路、波形整形电路、平均电路和门限比较电路采用运放及外围电路实现。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明中，电压检测电路的门限可以根据应用场景调节，过占空比保护的门限也可以通过门限比较电路调节，可以适应各种应用场景。
本发明设计的电路适用于P波段、L波段、S波段的双模固态功率放大器的保护。
双模固态功率放大器供电电压为低电压时，电路可以通过连续波，电路增益可以通过第二增益调整电路实现调整。双模固态功率放大器供电电压为高压时，输入信号占空比小于保护门限设置时，电路正常输出脉冲信号，其增益可以通过第一增益调整电路调整；输入信号占空比大于保护电路门限时，信号切至负载，电路无射频信号输出。
附图说明
图1是本发明电路的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示，本发明提供一种双模固态功率放大器的保护电路，本电路主要包含三部分：由电压检测电路(1)、射频开关(2)、射频开关(3)组成的通道切换电路；由功分器(5)、包络检测电路(6)、波形整形电路(7)、平均电路(8)、门限比较电路(9)、负载(10)、射频开关(11)组成的过占空比保护电路；增益调整电路(4)和增益调整电路(12)。
其中，射频开关(2)的一路输出连接至电压检测电路(1)，然后再连接到射频开关(3)上，射频开关(2)的另一路输出连接增益调整电路(12)后，再连到射频开关(3)上，组成连续波通路。
过占空比保护电路由功分器(5)、包络检测电路(6)、波形整形电路(7)、平均电路(8)、门限比较电路(9)、负载(10)、射频开关(11)组成。功分器(5)的一路输出与包络检测电路(6)、波形整形电路(7)、平均电路(8)、门限比较电路(9)和射频开关(11)依次相连，功分器(5)的另一路输出直接连接到射频开关(11)上，射频开关(11)的一路输出连接到负载(10)上，另一路输出与射频开关(3)相连。
射频开关(2)上还连接有增益调整电路(4)，增益调整电路(4)的另一端连接在功分器(5)上。
在本实施例中，本发明针对的双模固态功率放大器通过改变其供电电压来实现工作模式切换，供电电压为高电压时，其工作模式为脉冲，供电电压为低电压时，其工作模式为连续波。对双模固态功率放大器供电电压进行采样比较，当检测到供电电压为高电压时，通过射频开关(2)、射频开关(3)切换到脉冲通路，在脉冲通路包含用于调整脉冲工作模式的增益调整电路(4)和由功分器(5)、包络检测电路(6)、波形整形电路(7)、平均电路(8)、门限比较电路(9)、负载(10)、射频开关(11)组成的过占空比保护电路；当检测到供电电压为低电压时，通过射频开关(2)、射频开关(3)切换到连续波通路，其通路由增益调整电路(12)组成。
射频信号输入过占空比保护电路后，由功分器(5)分配一部分功率用于检测，采用包络检测电路(6)提取信号的包络信息，然后采用波形整形电路(7)把提取的包络信息整形成固定幅度的方波。采用平均电路(8)和门限比较电路(9)对得到的方波信号进行平均后与门限进行比较。当包含占空比信息平均值低于门限时，信号正常通过后输入到功放中。当平均值高于门限时，通过射频开关(11)把信号切至负载，保护工作于脉冲模式的双模固态功率放大器不因占空比超限而导致热烧毁。
本实施例中的射频开关(2)、射频开关(3)、射频开关(11)、功率器(5)、包络检测电路(6)都采用满足此频段的射频芯片及外围电路实现。增益调整电路(4)、增益调整电路(12)根据应用场景调整。电压检测电路(1)、波形整形电路(7)、平均电路(8)、门限比较电路(9)采用运放及外围电路实现。
连续波模式工作时，固态功率放大器工作电压为+24V，电路可以响应连续波输出，在+8dBm输入下，通过设计的调整电路，输出信号幅度为-3dBm。
脉冲模式工作时，固态功率放大器工作电压为+40V，电路的占空比保护门限为20％。在周期为100us，占空比小于20％，幅度为+8dBm时，输出信号幅度为0dBm。在周期为100us，占空比大于20％，幅度为+8dBm时，其输出信号小于-30dBm。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种双模固态功率放大器的保护电路，其特征在于：包括通道切换电路和过占空比保护电路，其中，所述过占空比保护电路包括功分器、包络检测电路、波形整形电路、平均电路、门限比较电路、负载和第一射频开关；所述功分器的一路输出连接至包络检测电路，另一路输出连接至第一射频开关，所述包络检测电路、波形整形电路、平均电路、门限比较电路和第一射频开关依次相连，所述第一射频开关的一路输出连接至负载，所述通道切换电路通过对所述放大器进行供电电压采样比较来切换电路的工作模式；
所述通道切换电路包括电压检测电路、第二射频开关和第三射频开关；所述第二射频开关连接电压检测电路后，再连接至第三射频开关，所述第一射频开关的另一路输出与所述第三射频开关相连；
保护电路中还设有第一增益调整电路和第二增益调整电路，所述第一增益调整电路一端与所述第二射频开关的一路输出相连，另一端与所述功分器相连；所述第二增益调整电路一端与所述第二射频开关的一路输出相连，另一端与所述第三射频开关相连。
2.根据权利要求1所述的一种双模固态功率放大器的保护电路，其特征在于：当双模固态功率放大器的供电电压为高电压时，本电路切换至脉冲工作模式，当双模固态功率放大器的供电电压为低电压时，本电路切换至连续波工作模式。
3.根据权利要求1所述的一种双模固态功率放大器的保护电路，其特征在于：当射频信号进入过占空比保护电路后，由功分器分配一部分功率用于检测，采用包络检测电路提取射频信号的包络信息，采用波形整形电路把提取的包络信息整形成固定幅度的方波。
4.根据权利要求3所述的一种双模固态功率放大器的保护电路，其特征在于：所述平均电路和门限比较电路对波形整形电路整形后得到的方波信号进行平均后与门限比较，当包含占空比信息平均值低于门限时，射频信号正常通过后输入到功放中，当平均值高于门限时，通过第一射频开关把射频信号切至负载。
5.根据权利要求1所述的一种双模固态功率放大器的保护电路，其特征在于：所述第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关、功分器和包络检测电路都采用满足工作频段的射频芯片及外围电路实现。
6.根据权利要求4所述的一种双模固态功率放大器的保护电路，其特征在于：所述电压检测电路、波形整形电路、平均电路和门限比较电路采用运放及外围电路实现。
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