CN114362769A - 一种超短波发射机发射过冲补偿电路及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超短波发射机发射过冲补偿电路及其工作方法，属于超短波通信技术领域，包括π型电阻衰减匹配网络，并在π型电阻衰减匹配网络引入正向温度系数热敏电阻PTC和反向温度系数热敏电阻NTC两种热敏电阻，以对称性电路结构，设计在发射机通道前级，通过对小信号的衰减量随温度变化进行自动调节。本发明可以减小增益冗余度，稳定通道总增益，从而消除发射瞬间的功率过冲问题，防止信号饱和失真，最终有效提高信号质量。

Description

一种超短波发射机发射过冲补偿电路及其工作方法

技术领域

本发明涉及超短波通信技术领域，更为具体的，涉及一种超短波发射机发射过冲补偿电路及其工作方法。

背景技术

在超短波通信领域，发射机通道通常由三个部分构成,一是中频信号调制和变频处理；二是功率放大；三是功放ALC链路控制。其基本原理是通过大动态增益设计，并结合精确的末端功率检测，以负反馈控制逻辑对功率通道的增益实施动态调整。这种电路结构能够较好实现增益闭环控制，确保在不同温度条件下输出功率的平坦度和稳定性。

在工程应用中，由于工作频率的需要，发射机通道中所使用的都是宽带线性功率放大器，此类放大器优点是工作频段宽，信号的功率动态范围大，缺点则是在高低温条件下增益波动较大，加上发射机通道总增益较大，需要多个宽带线性功率放大器通过级联方式来实现，使得宽带线性功率放大器在功率波动上形成累积，从而加剧了最大增益和最小增益之间的差距。为弥补在高低温条件下功率增益上的损失，就必须增加发射机通道的总增益设计余量，于是进一步抬高了常温条件下发射机通道的总增益水平。

按照ALC链路控制基本逻辑，即便发射机在高低温环境条件下功率波动很大，只要有足够的动态增益保障，通过ALC链路控制，也能保证功率输出的稳定性。但是，这里面忽略了两个细节:一是ALC电路存在基本响应时间，一般在20ms至60ms；二是ALC为负反馈电路，初始增益设置最大。基于上述情况，在发射建立时，瞬间输出功率非常大，处于饱和输出，由此带来三个方面的问题:一是发射瞬间电流消耗过大，可能出现过流保护或将电源拉垮；二是造成AM调制体制信号压缩失真；三是导致数据传输时前端数据包误码率增加。

上述三个方面问题本质上都集中在一点，即发射瞬间功率增益过高并处于失控状态，导致信号失真且功耗过大。对此，如果直接从设计角度将发射机总增益水平降低，又无法保证其在高低温条件下增益指标。于是，就形成了一对矛盾，这正是目前发射机通道设计中所面临的最大问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超短波发射机发射过冲补偿电路及其工作方法，可以在确保超短波发射机全温范围内功率总增益设计指标的前提下，自动随温度变化实施增益适配，以减小增益冗余度，稳定通道总增益，从而消除发射瞬间的功率过冲问题，防止信号饱和失真，最终有效提高信号质量。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种超短波发射机发射过冲补偿电路，包括π型电阻衰减匹配网络，并在π型电阻衰减匹配网络引入正向温度系数热敏电阻PTC和反向温度系数热敏电阻NTC两种热敏电阻，以对称性电路结构，设计在发射机通道前级，通过对小信号的衰减量随温度变化进行自动调节。

进一步地，所述π型电阻衰减匹配网络在输入端连接有电容C1的一端，电容C1的另一端与输入端连接。

进一步地，所述π型电阻衰减匹配网络在输出端连接有电容C2的一端，电容C2的另一端与放大器U1的第1号端口连接，且第1号端口接入RF信号。

进一步地，所述放大器U1的第2号端口与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与输出端连接。

进一步地，所述放大器U1的第3号端口接地，且所述放大器U1的第4号端口与Vcc端连接，Vcc端与电容C4的一端连接，电容C4的另一端接地。

进一步地，所述Vcc端与电容C5的一端连接，电容C5的另一端接地。

进一步地，所述π型电阻衰减匹配网络由两个NTC热敏电阻R1和PTC热敏电阻构成。

一种根据如上所述超短波发射机发射过冲补偿电路的工作方法，包括步骤：

S1，设输入阻抗为Ri，输出阻抗为RL，功率衰减量为Px，并根据射频通道标称阻抗及运算关系，可知：

Ri＝RL＝50Ω；

即Ri＝R1//(R1//RL+R2)＝R1//(R1//50+R2)＝50Ω (1)

Px＝20lg((R1//50+R2)/(R1//50)) (2)

S2，在确定目标衰减量Px之后，通过式(1)和(2)计算获得R1和R2阻值；

S3，在不同温度条件下重复利用步骤S1、S2获取多组相关数据，进而形成对宽带线性功率放大器在不同温度条件下的增益补偿曲线，以及PTC热敏电阻和NTC热敏电阻阻值随温度变化的曲线；

S4，根据步骤S3获得的曲线即可完成对PTC热敏电阻和NTC热敏电阻设计选型。

本发明的有益效果是：

采用了本发明的方案，可以在确保超短波发射机全温范围内功率总增益设计指标的前提下，自动随温度变化实施增益适配，以减小增益冗余度，稳定通道总增益，从而消除发射瞬间的功率过冲问题，防止信号饱和失真，最终有效提高信号质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的超短波发射机发射过冲补偿电路原理图；

图2为本发明实施例的增益补偿曲线。

具体实施方式

本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。

下面根据附图1～图2，对本发明的技术构思、工作原理、功效和工作过程作进一步详细说明。

本发明主要针对引发增益波动的原因及波动规律，通过设计相应的逆向补偿电路，以抵消因增益波动对通道总增益的影响，并在全温条件下保持较为稳定增益水平，同时降低通道总增益余量，从而避免在发射瞬间因增益过高所导致的信号失真和功耗过大的问题。

本发明根据工程经验及对大量工程数据的分析，可以得出两个方面的规律：一是宽带线性功率放大器在高低温条件下的增益不会发生突变，仍呈现线性缓慢变化规律；二是宽带线性功率放大器的增益水平一般随温度的升高而降低，反之升高。基于上述规律，可以利用线性增益调节电路，实施对发射机通道增益预补偿，从而控制发射机通道总增益。

本发明采用π型电阻衰减匹配网络，并引入正向温度系数热敏电阻PTC和反向温度系数热敏电阻NTC两种热敏电阻，以对称性电路结构，设计在发射机通道前级，通过对小信号的衰减量随温度变化进行自动调节，以达到稳定发射机通道总增益并防止信号饱和失真的目的。超短波发射机发射过冲补偿电路原理图见图1。

图1所示的电路中，设定：输入阻抗为Ri，输出阻抗为RL，功率衰减量为Px。两个R1为同规格NTC热敏电阻，同R2(PTC热敏电阻)构成对称的Π型衰减网路。

根据射频通道标称阻抗及运算关系，可知:

Ri＝RL＝50Ω；

即Ri＝R1//(R1//RL+R2)＝R1//(R1//50+R2)＝50Ω (1)

Px＝20lg((R1//50+R2)/(R1//50)) (2)

因此，在确定目标衰减量Px之后，通过式(1)和(2)即可获得R1和R2阻值。照此方法，可在不同温度条件下获取多组相关数据，进而形成对宽带线性功率放大器在不同温度条件下的增益补偿曲线，以及PTC热敏电阻和NTC热敏电阻阻值随温度变化的曲线。根据这些曲线即可完成对PTC热敏电阻和NTC热敏电阻设计选型，增益补偿曲线见图2。

实施例1

一种超短波发射机发射过冲补偿电路，包括π型电阻衰减匹配网络，并在π型电阻衰减匹配网络引入正向温度系数热敏电阻PTC和反向温度系数热敏电阻NTC两种热敏电阻，以对称性电路结构，设计在发射机通道前级，通过对小信号的衰减量随温度变化进行自动调节。

在具体应用时，所述π型电阻衰减匹配网络在输入端连接有电容C1的一端，电容C1的另一端与输入端连接。

在具体应用时，所述π型电阻衰减匹配网络在输出端连接有电容C2的一端，电容C2的另一端与放大器U1的第1号端口连接，且第1号端口接入RF信号。可选的，电容C2的大小为1000p。

在具体应用时，所述放大器U1的第2号端口与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与输出端连接。

在具体应用时，所述放大器U1的第3号端口接地，且所述放大器U1的第4号端口与Vcc端连接，Vcc端与电容C4的一端连接，电容C4的另一端接地。

在具体应用时，所述Vcc端与电容C5的一端连接，电容C5的另一端接地。

在具体应用时，所述π型电阻衰减匹配网络由两个NTC热敏电阻R1和PTC热敏电阻构成。

实施例2

一种基于实施例1中所述超短波发射机发射过冲补偿电路的工作方法，包括步骤：

S1，设输入阻抗为Ri，输出阻抗为RL，功率衰减量为Px，并根据射频通道标称阻抗及运算关系，可知：

Ri＝RL＝50Ω；

即Ri＝R1//(R1//RL+R2)＝R1//(R1//50+R2)＝50Ω (1)

Px＝20lg((R1//50+R2)/(R1//50)) (2)

S2，在确定目标衰减量Px之后，通过式(1)和(2)计算获得R1和R2阻值；

S3，在不同温度条件下重复利用步骤S1、S2获取多组相关数据，进而形成对宽带线性功率放大器在不同温度条件下的增益补偿曲线，以及PTC热敏电阻和NTC热敏电阻阻值随温度变化的曲线；

S4，根据步骤S3获得的曲线即可完成对PTC热敏电阻和NTC热敏电阻设计选型。

本发明功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，在一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)以及相应的软件中执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，进行测试或者实际的数据在程序实现中存在于只读存储器(Random Access Memory，RAM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等。

Claims (8)

1.一种超短波发射机发射过冲补偿电路，其特征在于，包括π型电阻衰减匹配网络，并在π型电阻衰减匹配网络引入正向温度系数热敏电阻PTC和反向温度系数热敏电阻NTC两种热敏电阻，以对称性电路结构，设计在发射机通道前级，通过对小信号的衰减量随温度变化进行自动调节。

2.根据权利要求1所述的超短波发射机发射过冲补偿电路，其特征在于，所述π型电阻衰减匹配网络在输入端连接有电容C1的一端，电容C1的另一端与输入端连接。

3.根据权利要求1所述的超短波发射机发射过冲补偿电路，其特征在于，所述π型电阻衰减匹配网络在输出端连接有电容C2的一端，电容C2的另一端与放大器U1的第1号端口连接，且第1号端口接入RF信号。

4.根据权利要求3所述的超短波发射机发射过冲补偿电路，其特征在于，所述放大器U1的第2号端口与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与输出端连接。

5.根据权利要求4所述的超短波发射机发射过冲补偿电路，其特征在于，所述放大器U1的第3号端口接地，且所述放大器U1的第4号端口与Vcc端连接，Vcc端与电容C4的一端连接，电容C4的另一端接地。

6.根据权利要求5所述的超短波发射机发射过冲补偿电路，其特征在于，所述Vcc端与电容C5的一端连接，电容C5的另一端接地。

7.根据权利要求1～6任一项所述的超短波发射机发射过冲补偿电路，其特征在于，所述π型电阻衰减匹配网络由两个NTC热敏电阻R1和PTC热敏电阻构成。

8.一种基于权利要求7所述超短波发射机发射过冲补偿电路的工作方法，其特征在于，包括步骤：

S1，设输入阻抗为Ri，输出阻抗为RL，功率衰减量为Px，并根据射频通道标称阻抗及运算关系，可知：

Ri＝RL＝50Ω；

即Ri＝R1//(R1//RL+R2)＝R1//(R1//50+R2)＝50Ω (1)

Px＝20lg((R1//50+R2)/(R1//50)) (2)

S2，在确定目标衰减量Px之后，通过式(1)和(2)计算获得R1和R2阻值；

S3，在不同温度条件下重复利用步骤S1、S2获取多组相关数据，进而形成对宽带线性功率放大器在不同温度条件下的增益补偿曲线，以及PTC热敏电阻和NTC热敏电阻阻值随温度变化的曲线；

S4，根据步骤S3获得的曲线即可完成对PTC热敏电阻和NTC热敏电阻设计选型。

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