CN116566345B - 用于天线系统的增益控制电路及天线系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种用于天线系统的增益控制电路及天线系统。该增益控制电路包括：数控衰减器、功率放大器、耦合器、检波器和单片机；其中，数控衰减器与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出端与耦合器连接；检波器接于耦合器与单片机之间，被配置为将检波结果反馈给单片机；单片机与数控衰减器连接，被配置为基于检波结果调节数控衰减器输出功率。在本申请实施例中，通过耦合器将输出功率耦合至检波器，将射频信号转换为模拟电压值，在单片机内部设置参考值，与检波的电压值进行比较，确定数控衰减器的衰减器量，提高增益控制精确度，提供在高低温环境以及前级输入信号过激励条件下输出功率的稳定性，保证天线适应温度多变的热环境。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种用于天线系统的增益控制电路和天线系统。
背景技术
控制电路作为电子设备的核心电路，在控制电路中包括功率放大器时，功率放大器的稳定性能是控制电路稳定运行的关键，进而保证电子设备的安全稳定运行。然而，功率放大器的功率输出很容易受前级电路信号和温度变化的影响。对于天线而言，放大器是天线控制电路中的重要组成部件，天线处于室外环境时，多存在热环境昼夜温差大的问题，且自身辐射模式亦会造成天线温度的波动，导致信号质量下降。
在实现本申请实施例过程中，发现现有技术至少存在如下问题：天线系统中增益控制电路控制精确度有待提升，以适应温度变化。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于天线系统的增益控制电路及天线系统，以解决如何提升天线系统中增益控制电路控制精确度，以适应温度变化的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种用于天线系统的增益控制电路，包括：数控衰减器、功率放大器、耦合器、检波器和单片机；
其中，所述数控衰减器与所述功率放大器的输入端连接；
所述功率放大器的输出端与所述耦合器连接；
所述检波器接于所述耦合器与所述单片机之间，被配置为将检波结果反馈给单片机；
所述单片机与所述数控衰减器连接，被配置为基于检波结果调节数控衰减器输出功率。
在一种可能的实现方式中，还包括：连接在所述检波器的输出端和输入端的温度补偿电路；
所述温度补偿电路包括：阻值随温度变化的热敏元件和补偿电阻。
在一种可能的实现方式中，所述数控衰减器的衰减范围为0.5dB~31.5dB。
在一种可能的实现方式中，还包括：隔断电容；
所述隔断电容接于所述检波器与所述耦合器之间，用于隔断直流信号，保证所述检波器正常工作。
在一种可能的实现方式中，还包括：光电转换单元；
所述光电转换单元与所述检波器连接，用于将其接收到的光电信号进行转换计算后得到相对应的输出电压信号，并输出至所述检波器。
在一种可能的实现方式中，还包括：运算放大器；
所述运算放大器接于所述光电转换单元与所述检波器之间，用于对所述光电转换单元输出电压信号进行放大。
在一种可能的实现方式中，还包括：温度稳定衬垫；
所述温度稳定衬垫用于减少所述光电转换单元和所述运算放大器的温度漂移。
在一种可能的实现方式中，还包括：低频放大器；
所述低频放大器接于所述检波器与所述单片机之间。
第二方面，本发明实施例提供了一种用于天线系统的增益控制装置，包括如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的用于天线系统的增益控制电路。
第三方面，本发明实施例提供了一种天线系统，包括：发射前端、接收前端和天线单元；其中，所述发射前端包括如上第二方面所述的用于天线系统的增益控制装置。
基于本申请实施例，至少能取得以下有益效果：
通过耦合器将输出功率耦合至检波器，检波器将射频信号转换为模拟电压值，在单片机内部设置参考值，与检波的电压值进行比较，确定数控衰减器的衰减器量，提高增益控制精确度，提供在高低温环境以及前级输入信号过激励条件下输出功率的稳定性，保证天线适应温度多变的热环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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是本发明一实施例提供的用于天线系统的增益控制电路的结构示意图；
图2是本发明另一实施例提供的用于天线系统的增益控制电路的结构示意图；
图3是本发明另一实施例提供的用于天线系统的增益控制电路的结构示意图；
图4是本发明另一实施例提供的用于天线系统的增益控制电路的结构示意图；
图5是本发明另一实施例提供的用于天线系统的增益控制电路的结构示意图；
图6是本发明另一实施例提供的用于天线系统的增益控制电路的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，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，都应当属于本方案保护的范围。
本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。本发明实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。
以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：
图1为本发明一实施例提供的一种用于天线系统的增益控制电路的结构示意图。参照图1，第一方面，本发明实施例提供了一种用于天线系统的增益控制电路，包括：数控衰减器1、功率放大器2、耦合器3、检波器4和单片机5。
其中，数控衰减器1与功率放大器2的输入端连接，用于调整输入功率放大器2信号的大小。
功率放大器2的输出端与耦合器3连接，耦合器3用于实现功率分配。
检波器4接于耦合器3与单片机5之间，被配置为将检波结果反馈给单片机5。单片机5与数控衰减器1连接，被配置为基于检波结果调节数控衰减器1输出功率。其中，检波器4将射频信号转换为模拟电压值，在单片机5内部设置参考值，与检波的电压值进行比较，确定数控衰减器1的衰减器量。
其中，增益控制电路用于天线系统作为天线自动电平控制(auto Level control，ALC)链路，旨在提高增益控制精确度。
具体工作过程中，基于天线所处热环境复杂多变，天线电路中功率放大器2的增益变化较大，例如：外挂在基站室外环境的天线或天线，所处环境昼夜温差大。温度升高后，放大器增益下降，电路输出功率下降，导致信号质量降低。在检波器4检测到功率放大器2输出功率下降至设定下限功率值时，将输出质量下降检波结果反馈给单片机5，单片机5控制数控衰减器1减小衰减量。相反的，在温度降低后，放大器增益上升，电路输出功率升高，导致信号质量增强。在检波器4检测到功率放大器2输出功率升高至设定上限功率值时，将输出质量增强检波结果反馈给单片机5，单片机5控制数控衰减器1增大衰减量。
另外，在功率放大器2前级电路信号存在过激励时，放大器增益下降，电路输出功率下降，导致信号质量降低，相应的，单片机5控制数控衰减器1减小衰减量。相反的，在功率放大器2前级电路信号存在欠激励时，放大器增益上升，电路输出功率升高，导致信号质量增强，相应的，单片机5控制数控衰减器1增大衰减量。
在本实施例中，通过耦合器将输出功率耦合至检波器，检波器将射频信号转换为模拟电压值，在单片机内部设置参考值，与检波的电压值进行比较，确定数控衰减器的衰减器量，提高增益控制精确度，提供在高低温环境以及前级输入信号过激励条件下输出功率的稳定性，保证天线适应温度多变的热环境。另外，通过单片机5对数控衰减器1的软件控制，降低电路连接的复杂度，提高用于天线系统的增益控制电路集成化程度，便于对用于天线系统的增益控制电路的体积进行优化，利于减小天线体积。
图2为本发明一实施例提供的一种用于天线系统的增益控制电路的结构示意图。在一种可能的实现方式中，如图2所示，还包括：连接在检波器4的输出端和输入端的温度补偿电路6；
温度补偿电路6包括：阻值随温度变化的热敏元件和补偿电阻。
对上述热敏电阻需要说明的是，天线不仅外界环境会造成天线温度波动，天线自身辐射模式会造成天线温度的波动，检波器4将射频信号转换为模拟电压值的效率随温度变化而反向改变，造成检波器4输出信号幅度随温度变化而反向改变。此时，温度补偿电路6中热敏电阻实现对检波器4输出幅度增益随温度的正向改变；检波器4将射频信号转换为模拟电压值的效率随温度变化而正向改变，造成检波器4输出信号幅度随温度变化而正向改变。此时，温度补偿电路6中热敏电阻应实现对机芯起振单元输出幅度增益随温度的反向改变；从而保证检波器4输出灵敏度的一致性，提高检波器4灵敏度。
其中，热敏元件可以选择任意阻值随温度变化而变化的热敏元件。热敏电阻可以对检波器4输出的增益进行调节，但是当检波器4输出幅度灵敏度需求高时，由于热敏电阻阻值随温度变化，因此，对热敏电阻的阻值随温度变化的敏感度要求十分严格。基于热敏元件和补偿电阻组成温度补偿电路6，可以合理调节温度补偿电路6的温度补偿力度，实现热敏电阻对检波器4输出增益的进一步优化。当热敏电阻的阻值随温度变化幅度较大或较小时，则可以选择增大和减小电阻与热敏电阻进行串联，以减缓或增强温度补偿电路6阻值的变化幅度。
可选的，补偿电阻的数量为多个。
在一种可能的实现方式中，数控衰减器1的衰减范围为0.5dB~31.5dB。另外，数控衰减器1的步长为0.5dB。
其中，工作过程中，数控衰减器1对应不同的功率档，相应需要不同的衰减量，旨在实现ALC链路的增益调节，以适应多变的温度环境。数控衰减器1的衰减范围在0.5dB~31.5dB能够满足（或覆盖）天线的不同使用环境温度。
图3为本发明一实施例提供的一种用于天线系统的增益控制电路的结构示意图。在一种可能的实现方式中，如图3所示，还包括隔断电容7；隔断电容7接于检波器4与耦合器3之间，用于隔断直流信号，保证检波器4正常工作。
图4为本发明一实施例提供的一种用于天线系统的增益控制电路的结构示意图。在一种可能的实现方式中，如图4所示，还包括光电转换单元8；光电转换单元8与检波器4连接，用于将其接收到的光电信号进行转换计算后得到相对应的输出电压信号，并输出至检波器4。
用于天线系统的增益控制电路包括多个元器件，部分相关元器件性能受温度影响较大，因此最终检测精度受温度影响较大。基于多级电路的形式，各分离元器件均受温度影响，误差产生累积，则多个相关元器件性能受温度影响较大。
另外，当天线为天线或天线表层材料为采光性好材料时，不仅环境温度影响天线灵敏度，光信号接收强度也会影响天线灵敏度，因此，检波器4在对耦合器3输出信号进行检波同时对天线接收光信号强度(和/或接收光功率)进行信号转换为模拟电压值的计算，提高用于天线系统的增益控制电路的可实施效果和可控性，增强天线稳定性。
图5为本发明一实施例提供的一种用于天线系统的增益控制电路的结构示意图。在一种可能的实现方式中，如图5所示，在图4基础上，还包括运算放大器9；
运算放大器9接于光电转换单元8与检波器4之间，用于对光电转换单元8输出电压信号进行放大，从而提高检波器4对光信号的敏感度，优化数控衰减器1的精确控制，提高天线输出功率的稳定，保证天线适应温度多变的热环境。
在一种可能的实现方式中，还包括：温度稳定衬垫；温度稳定衬垫用于减少光电转换单元8和运算放大器9的温度漂移，减低温差急剧变化对光电转换单元8和运算放大器9运行稳定性产生影响。
在一种可能的实现方式中，还包括：低频放大器10；低频放大器10接于检波器4与单片机5之间，用于提高单片机5识别检波器4输出信号的灵敏度。
其中，图4、5和6以图1为基础示出，在其他实施例中，在图2所示结构示意图基础上，还包括光电转换单元8、运算放大器9、温度稳定衬垫和低频放大器10。
本发明实施例还提供了一种用于天线系统的增益控制装置，包括上述任一种可能的实现方式的用于天线系统的增益控制电路。
本发明实施例还提供了一种天线系统，包括：发射前端、接收前端和天线单元；其中，发射前端包括如上任一种可能的实现方式的用于天线系统的增益控制装置。
在其他实施例中，天线系统发射前端包括用于天线系统的增益控制装置，增益控制装置独立设置，便于独立维护，提高维护效率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种用于天线系统的增益控制电路，其特征在于，包括：数控衰减器、功率放大器、耦合器、检波器和单片机；
其中，所述数控衰减器与所述功率放大器的输入端连接；
所述功率放大器的输出端与所述耦合器连接；
所述检波器接于所述耦合器与所述单片机之间，被配置为将检波结果反馈给单片机；
所述单片机与所述数控衰减器连接，被配置为基于检波结果调节数控衰减器输出功率；
所述增益控制电路，还包括：光电转换单元和连接在所述检波器的输出端和输入端的温度补偿电路；
所述光电转换单元与所述检波器连接，用于将其接收到的光电信号进行转换计算后得到相对应的输出电压信号，并输出至所述检波器。
2.根据权利要求1所述的用于天线系统的增益控制电路，其特征在于，所述温度补偿电路包括：阻值随温度变化的热敏元件和补偿电阻。
3.根据权利要求1所述的用于天线系统的增益控制电路，其特征在于，所述数控衰减器的衰减范围为0.5dB～31.5dB。
4.根据权利要求1所述的用于天线系统的增益控制电路，其特征在于，还包括：隔断电容；
所述隔断电容接于所述检波器与所述耦合器之间，用于隔断直流信号，保证所述检波器正常工作。
5.根据权利要求1所述的用于天线系统的增益控制电路，其特征在于，还包括：运算放大器；
所述运算放大器接于所述光电转换单元与所述检波器之间，用于对所述光电转换单元输出电压信号进行放大。
6.根据权利要求5所述的用于天线系统的增益控制电路，其特征在于，还包括：温度稳定衬垫；
所述温度稳定衬垫用于减少所述光电转换单元和所述运算放大器的温度漂移。
7.根据权利要求1所述的用于天线系统的增益控制电路，其特征在于，还包括：低频放大器；
所述低频放大器接于所述检波器与所述单片机之间。
8.一种用于天线系统的增益控制装置，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的用于天线系统的增益控制电路。
9.一种天线系统，其特征在于，包括：发射前端、接收前端和天线单元；其中，所述发射前端包括权利要求1至7任一项所述的用于天线系统的增益控制电路。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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