CN117240226A - 一种基于闭环调制的大功率功放系统及数字防过冲方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于闭环调制的大功率功放系统及数字防过冲方法，该系统包括数字控制单元、耦合反馈单元、收发控制单元和射频放大单元；所述数字控制单元包括数字衰减器和实时控制模块，所述实时控制模块用于实现对功放前端激励输入的数字衰减器配置；时控制模块在系统从接收态转变为发射态时，通过采用阶梯衰减的方法控制激励信号衰减器，可以有效的减少功放发射瞬间过冲幅度，减少了功率管能量的积累，有效解决了大功率功放在闭环调制时，从接收态转为发射态时，功放输出信号从建立到稳定形成闭环时，功放输出信号过冲的问题，保证了功率管的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及大功率功放系统，尤其涉及一种基于闭环调制的大功率功放系统及数字防过冲方法。
背景技术
目前，随着通信系统的不断发展，无线设备的种类越来越多，电磁环境越来越复杂。为了提高通信质量与距离，大功率功放使用也越来越多。大功率功放一般采用开环与闭环两种方式，采用闭环方式的功放可以更好的解决温度漂移和频响问题，但是采用闭环调制方式的大功率功放一直面临着发射瞬间功率过冲的问题。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种基于闭环调制的大功率功放系统及数字防过冲方法，解决了功放输出信号过冲的问题，保证了功率管的可靠性，提高了设备稳定性。
实现本发明的技术解决方案为：
一种基于闭环调制的大功率功放系统，包括数字控制单元、耦合反馈单元、收发控制单元和射频放大单元，其中，
所述数字控制单元用于实现系统收发控制切换检测，数字衰减的控制以及反馈电压的采集；
所述耦合反馈单元用于功放无线信号输出时的耦合反馈；
所述收发控制单元用于功放放大电路的收发控制，包括功率管驱动电路的开启与关闭，收发射频通道的切换；
所述射频放大单元用于射频信号的放大。
进一步地，所述数字控制单元包括数字衰减器和实时控制模块，所述实时控制模块用于实现对功放前端激励输入的数字衰减器配置。
进一步地，所述实时控制模块采用阶梯衰减的方法控制数字衰减器。
进一步地，所述实时控制模块采用阶梯衰减的方法控制数字衰减器具体包括：实时控制模块通过计数器和定时器，按照周期T，不断将数字衰减器的数值Val进行调整，从初始值Vstart不断调整为Vstop。
进一步地，所述实时控制模块采用MCU、DSP或FPGA芯片。
进一步地，所述耦合反馈单元对功放末端信号进行耦合检测，然后反馈给前级驱动。
一种基于闭环调制的大功率功放系统的数字防过冲方法，包括步骤：
S1、功放上电，初始时系统处于接收状态；
S2、关闭功率管驱动电路，关闭射频通路；
S3、设置数字衰减器的初始值Vstart；
S4、检测系统的收发状态；
S5、判断是否初次启动，若是进入步骤S7，若不是进入步骤S6；
S6、判断系统收发状态是否变化，若系统从接收状态切换为发射状态进入步骤S7，若从发射状态切换为接收状态进入步骤S10，若不变化进入步骤S4；
S7、收发控制单元配置为发射状态，功率管驱动电路开启，射频通道切换为发射通道，射频放大电路工作；
S8、实时控制模块响应系统收发状态的切换，控制功放状态为发射；
S9、实时控制模块将数字衰减器的值置为初始值Vstart，同时采用阶梯衰减的方法不断减小衰减器的值，当数字衰减器的值减小为设定的停止值Vstop，执行步骤12；
S10、将收发控制单元配置为接收状态，功率管驱动电路关闭，射频通道切换为接收通道，射频放大电路关闭；
S11、实时控制模块响应系统收发状态的切换，将数字衰减器的值置为Vstop；
S12、继续执行步骤S4。
进一步地，所述步骤S9中采用阶梯衰减的方法不断减小数字衰减器的值具体包括：通过计数器和定时器，按照周期T，不断将数字衰减器的数值Val进行调整，从初始值Vstart不断调整为Vstop。
进一步地，所述周期T＝(2/3)*TC，其中TC为功放闭环调制功率由建立到稳定的时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明实时控制模块在系统从接收态转变为发射态时，通过采用阶梯衰减的方法控制激励信号衰减器，可以有效的减少功放发射瞬间过冲幅度，减少了功率管能量的积累，有效解决了大功率功放在闭环调制时，从接收态转为发射态时，功放输出信号从建立到稳定形成闭环时，功放输出信号过冲的问题，保证了功率管的可靠性。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是本发明的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种大功率功放系统，为采用闭环调制的大功率功放；主要有数字控制单元，耦合反馈单元，收发控制单元和射频放大单元；
所述数字控制单元用于实现收发控制切换检测，数字衰减的控制，反馈电压的采集；
所述耦合反馈单元主要用于功放无线信号输出时的耦合反馈；
所述收发控制单元主要用于功放放大电路的收发控制。
本发明的功放在工时，当功放从接收态转为发射态时，通过阶梯式衰减的方法，减少了功率管过冲幅度，提高了功放的可靠性。
所述数字控制单元主要由数字衰减器模块，实时控制模块构成。实时控制模块主要实现对功放前端激励输入的数字衰减器配置的功能，可以由MCU、DSP或FPGA构成。
所述收发控制单元主要根据系统收发状态，完成功率管驱动电路的开启与关闭，收发射频通道的切换。
结合图2，一种基于闭环调制的大功率功放系统及数字防过冲方法，包括以下步骤：
S1、功放上电，初始处于接收状态；
S2、功放初始关闭功率管驱动电路，关闭射频通路；
S3、实时控制模块将衰减器的值置为最大Vmax；
S4、功放检测系统收发状态；
S5、功放若初次启动，进入步骤S7；
S6、功放判断系统收发状态是否变化，变化了进入步骤S7或S11，不变化进入步骤S4；
S7、功放若检测到系统为发射状态，收发控制单元配置为发射状态，功率管驱动电路开启，射频通道切换为发射通道；
S8、实时控制模块响应系统收发状态的切换，控制功放状态为发射；
S9、实时控制单元将衰减器的值置为初始值Vstart，同时按照周期T进行阶梯衰减，不断不断减小衰减值；
S10、当衰减器的值减小为Vstop，实时控制单元停止阶梯衰减的动作,执行步骤S4；
S11、若系统从发射状态切换为接收状态；
S12、功放若检测到系统为接收状态，将收发控制单元配置为接收状态，功率管驱动电路关闭，射频通道切换为接收通道；
S13、实时控制单元响应系统收发状态的切换，将衰减器的值置为Vstop；
S14、继续执行步骤S4；
以上的检测控制过程是一个不断循环的过程。每次执行阶梯衰减的动作均发生在功放从接收态转变为发射态之后。
系统初始上电后，功放默认配置为接收状态，功率管关闭，保证功放在初始化之前功放系统的稳定状态，不会有大信号输出；
衰减器初始置为Vmax同样是通过增大信号衰减，作为功放初始化之前的双保险。
初始化完成后，因为功放为首次启动，需要检查系统的收发状态并及时响应相应的参数配置与动作。在后续的检测中，不断检测系统收发状态，检测是否发生变化。
若系统从接收态转变为发射态，首先将收发控制单元配置为发射状态，然后开启功放功率管驱动电路，配置射频通道为发射通道，将数字控制单元切换为发射状态，由于发射瞬间功放会出现发射过冲问题，执行阶梯衰减的方法，当阶梯衰减结束后，衰减器置为稳定工作时的值Vstop；
若系统从发射态转变为接收态，首先将收发控制单元配置为接收状态，然后关闭功放功率管驱动电路，数字控制单元切换为接收状态，由于接收态功放会出现发射过冲问题，不需要执行阶梯衰减的方法，衰减器置为Vstop。
步骤S9中，实时控制模块通过采用阶梯衰减的方法控制激励信号衰减器，有效解决了大功率功放在闭环调制时，从接收态转为发射态时，功放输出信号从建立到稳定形成闭环时，功放输出信号过冲的问题。
具体的阶梯衰减方法通过计数器C1和定时器T1，按照周期T，不断将数字衰减器的数值Val进行调整，从初始值Vstart，不断调整为Vstop；
本发明在大功率收发从接收转变为发射状态时，通过阶梯式衰减的方法，可以有效的减少功放发射瞬间过冲幅度，减少了功率管能量的积累，保证了功率管的可靠性。
对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：
(1)本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；
(2)在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；
以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基于闭环调制的大功率功放系统，其特征在于，包括数字控制单元、耦合反馈单元、收发控制单元和射频放大单元，其中，
所述数字控制单元用于实现系统收发控制切换检测，数字衰减的控制以及反馈电压的采集；
所述耦合反馈单元用于功放无线信号输出时的耦合反馈；
所述收发控制单元用于功放放大电路的收发控制，包括功率管驱动电路的开启与关闭，收发射频通道的切换；
所述射频放大单元用于射频信号的放大。
2.根据权利要求1所述的一种基于闭环调制的大功率功放系统，其特征在于，所述数字控制单元包括数字衰减器和实时控制模块，所述实时控制模块用于实现对功放前端激励输入的数字衰减器配置。
3.根据权利要求2所述的一种基于闭环调制的大功率功放系统，其特征在于，所述实时控制模块采用阶梯衰减的方法控制数字衰减器。
4.根据权利要求3所述的一种基于闭环调制的大功率功放系统，其特征在于，所述实时控制模块采用阶梯衰减的方法控制数字衰减器具体包括：实时控制模块通过计数器和定时器，按照周期T，不断将数字衰减器的数值Val进行调整，从初始值Vstart不断调整为Vstop。
5.根据权利要求2-4任一所述的一种基于闭环调制的大功率功放系统，其特征在于，所述实时控制模块采用MCU、DSP或FPGA芯片。
6.根据权利要求1所述的一种基于闭环调制的大功率功放系统，其特征在于，所述耦合反馈单元对功放末端信号进行耦合检测，然后反馈给前级驱动。
7.一种基于闭环调制的大功率功放系统的数字防过冲方法，其特征在于，包括步骤：
S1、功放上电，初始时系统处于接收状态；
S2、关闭功率管驱动电路，关闭射频通路；
S3、设置数字衰减器的初始值Vstart；
S4、检测系统的收发状态；
S5、判断是否初次启动，若是进入步骤S7，若不是进入步骤S6；
S6、判断系统收发状态是否变化，若系统从接收状态切换为发射状态进入步骤S7，若从发射状态切换为接收状态进入步骤S10，若不变化进入步骤S4；
S7、收发控制单元配置为发射状态，功率管驱动电路开启，射频通道切换为发射通道，射频放大电路工作；
S8、实时控制模块响应系统收发状态的切换，控制功放状态为发射；
S9、实时控制模块将数字衰减器的值置为初始值Vstart，同时采用阶梯衰减的方法不断减小衰减器的值，当数字衰减器的值减小为设定的停止值Vstop，执行步骤S4；
S10、将收发控制单元配置为接收状态，功率管驱动电路关闭，射频通道切换为接收通道，射频放大电路关闭；
S11、实时控制模块响应系统收发状态的切换，将数字衰减器的值置为Vstop,继续执行步骤S4。
8.基于权利要求7所述的一种基于闭环调制的大功率功放系统的数字防过冲方法，其特征在于，所述步骤S9中采用阶梯衰减的方法不断减小数字衰减器的值具体包括：通过计数器和定时器，按照周期T，不断将数字衰减器的数值Val进行调整，从初始值Vstart不断调整为Vstop。
9.基于权利要求8所述的一种基于闭环调制的大功率功放系统的数字防过冲方法，其特征在于，所述周期T＝(2/3)*TC，其中TC为功放闭环调制功率由建立到稳定的时间。
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