CN117240309A - 具有vswr阈值保护的射频前端模块、电子设备及方法 - Google Patents

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CN117240309A CN202311142713.7A CN202311142713A CN117240309A CN 117240309 A CN117240309 A CN 117240309A CN 202311142713 A CN202311142713 A CN 202311142713A CN 117240309 A CN117240309 A CN 117240309A
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Abstract

本发明公开了一种具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块、电子设备及方法。该射频前端模块包括至少一个发射通路,该发射通路包括输入功率检测电路、功率放大器电路、匹配电路、负载检测电路和偏置控制电路;其中,输入功率检测电路检测该发射通路的输入射频信号功率;负载检测电路检测输出端的负载热损耗;偏置控制电路根据接收到的输入功率值通过LUT阈值表,选择相应的负载损耗阈值与接收到的负载热损耗进行对比,并将对比结果产生的控制信号输出至功率放大器电路的偏置电路单元,调整功率放大器电路的工作状态,实现电压驻波比阈值保护功能。

Description

具有VSWR阈值保护的射频前端模块、电子设备及方法
技术领域
本发明涉及一种具有VSWR(电压驻波比)阈值保护的射频前端模块,同时也涉及包括该射频前端模块的电子设备,还涉及该射频前端模块实现电压驻波比阈值保护的控制方法,属于射频集成电路技术领域。
背景技术
在移动通信设备中,根据射频天线的理论设计,射频前端模块的输入输出阻抗均为50Ω,即电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio,简写为VSWR)为1:1。但在实际应用当中,天线负载会随周围环境因素的变化发生明显变化而偏离50Ω,例如,负载异常、温度变化、握持方式等因素变化,均会导致负载阻抗失配,使电压驻波比升高。而射频功率放大器电路的各项指标,诸如增益、功耗、线性度等,通常都是按理论假设阻抗为50Ω的情况下设计的,使得功率放大器电路实际工作性能与理论性能存在偏差。在功率放大器电路的输入功率较高的情况下,当发生负载阻抗严重失配时,电压驻波比升高过大,功率放大器电路的电压或者电流则会增大并接近极限值,从而会发生功率放大器电路元器件被烧坏的现象。因此,电压驻波比升高过大对功率放大器电路工作的可靠性带来致命的威胁。
在现有技术中,一种解决上述问题的方法是在电压驻波比升高过大时,将功率放大器电路的增益减小或者直接将功率放大器电路关断,从而保护功率放大器电路不会因为电压驻波比升高而发生烧元器件的现象。但是这种方法存在两个弊端,一是在功率放大器电路的输入功率较小时,即使电压驻波比升高过大,功率放大器电路也不会被烧坏,此时,功率放大器电路应该保持正常工作;二是无法保证功率放大器电路从保护状态到正常工作状态切换时的安全。
在专利号为ZL 201822139086.2的中国实用新型中,公开了一种具有失配保护功能的功率放大电路。该功率放大电路包括输入匹配单元、输出匹配单元及连接于输入匹配单元和输出匹配单元之间的功率放大器电路管芯,功率放大器电路管芯和GND之间电性连接有稳压二极管,稳压二极管用于在功率放大器电路管芯负载失配时进行失配保护。该技术方案通过在功率放大器电路与GND之间引入稳压二极管,负载失配时稳压二极管能够将功率放大器电路的漏极电压稳定在安全范围内,能够对功率放大电路进行失配保护,提高了功率放大器电路的开路鲁棒性。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括该射频前端模块的电子设备。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种射频前端模块实现电压驻波比阈值保护的控制方法。
为了实现上述目的,本发明采用以下的技术方案:
根据本发明实施例的第一方面,提供一种具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,包括至少一个发射通路,该发射通路包括输入功率检测电路、功率放大器电路、匹配电路、负载检测电路和偏置控制电路;其中,
所述输入功率检测电路用于检测该发射通路的输入射频信号功率,其输入端与射频信号输入端连接,第一输出端与所述功率放大器电路的输入端连接,第二输出端与所述偏置控制电路的第一输入端连接;
所述功率放大器电路用于对输入的射频信号进行功率放大后输出,其输出端与所述匹配电路的输入端连接;
所述匹配电路用于实现阻抗匹配,其输出端与所述负载检测电路的输入端连接;
所述负载检测电路用于检测输出端的负载热损耗,并将检测结果输出至所述偏置控制电路,第一输出端与射频信号输出端连接,第二输出端与所述偏置控制电路的第二输入端连接;
所述偏置控制电路的输出端与所述功率放大器电路的偏置端连接,用于根据接收到的输入功率值通过LUT阈值表,选择相应的负载损耗阈值与接收到的负载热损耗进行对比,并将对比结果产生的控制信号输出至所述功率放大器电路的偏置电路单元,调整功率放大器电路的工作状态。
其中较优地,所述负载检测电路包括损耗单元和热敏单元;其中,
所述损耗单元串联连接在射频信号通路中,其用于在工作状态下产生负载热损耗;
所述热敏单元用于与所述损耗单元产生热量耦合作用,并将热量转化为电参数输出。
其中较优地,所述损耗单元由滤波器实现。
其中较优地,所述损耗单元由第一电阻、第二电阻、第三电阻,以及第一电感、第二电感和第一电容构成;其中,第一电感、第二电感和第一电容的一端相互连接组成T型匹配网络,第一电感的另一端通过第一电阻与所述匹配电路的输出端连接;第二电感的另一端通过第三电阻与射频信号输出端连接;第一电容的另一端通过第二电阻与地电位端连接。
其中较优地,所述热敏单元由第四电阻和电流源构成;其中,第四电阻为正温度系数的热敏电阻,第四电阻的一端与地电位端连接,另一端作为输出端分别与电流源及所述偏置控制电路连接。
其中较优地,所述偏置控制电路包括LUT阈值表单元、第一比较器、第一A/D转换器、第二A/D转换器和第一D/A转换器;其中,
所述输入功率检测电路的第二输出端通过第一A/D转换器与LUT阈值表单元的第一输入端口连接;所述负载检测电路的第二输出端通过第二A/D转换器与LUT阈值表单元的第二输入端口连接;同时,所述负载检测电路的第二输出端还与第一比较器的第一输入端连接;LUT阈值表单元的输出端口通过第一D/A转换器与第一比较器的第二输入端连接,第一比较器的输出端与所述功率放大器电路的偏置电路单元连接。
其中较优地,所述LUT阈值表单元用于根据检测到的输入功率的大小,输出相应的负载损耗阈值;其中,所述LUT阈值表包括电压驻波比为1:1时,不同的输入功率与所对应的负载损耗,以及设置的相应负载损耗阈值。
其中较优地,当所述负载检测电路检测到的负载热损耗大于或等于负载损耗阈值时,所述第一比较器输出高电平的控制信号,控制所述功率放大器电路的偏置电路单元,减小输出的偏置电流或电压,使得功率放大器电路的增益降低或者关断功率放大器电路,实现对功率放大器电路的保护。
其中较优地,当所述负载检测电路检测到的负载热损耗小于负载损耗阈值时,所述第一比较器输出低电平的控制信号,控制所述功率放大器电路的偏置电路单元,偏置电流或电压恢复到正常值,使得功率放大器电路恢复正常工作状态。
其中较优地,所述偏置控制电路输出的控制信号采用控制所述偏置电路单元中的偏置电阻或者供电电源的方式,改变输出偏置电流或电压的大小;
当所述偏置控制电路输出的控制信号为高电平时,调整偏置电路输出的偏置电流或电压降低,使得功率放大器电路的增益减小,此时,功率放大器电路处于保护状态;
当所述偏置控制电路输出的控制信号为低电平时,调整偏置电路输出的偏置电流或电压保持或恢复为正常值,此时,功率放大器电路处于正常工作状态。
根据本发明实施例的第二方面,提供一种电子设备,其中包括上述具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块。
根据本发明实施例的第三方面,提供一种射频前端模块实现电压驻波比阈值保护的控制方法,包括如下步骤:
(1)系统初始化,生成LUT阈值表;
(2)检测发射通路的输入功率,并输入至LUT阈值表处理单元;
(3)LUT阈值表处理单元根据输入功率,输出相应的负载损耗阈值;
(4)检测该发射通路的负载热损耗;
(5)将检测到的负载热损耗与负载损耗阈值相比较;当负载热损耗大于或等于负载损耗阈值时转入步骤(6);当负载热损耗小于负载损耗阈值时输入步骤(7);
(6)调整功率放大器电路的偏置电路,降低功率放大器电路的增益或者关断功率放大器电路,然后转入步骤(2);
(7)保持或调整功率放大器电路的偏置电路,保持或恢复功率放大器电路的正常增益,然后转入步骤(2)。
其中较优地,步骤(1)中包括如下子步骤:
(11)在负载阻抗为固定值时,依次将该发射通路的不同输入功率与所对应负载损耗写入LUT阈值表;
(12)设置不同输入功率下的负载损耗阈值,并分别写入LUT阈值表。
与现有技术相比较,本发明实施例提供的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,通过采用实时检测射频信号的输入功率和代表电压驻波比的负载热损耗,动态调整功率放大器电路增益的技术方案,实现了在输入功率较大、负载阻抗失配严重的恶劣情况下,有效保护功率放大器电路工作的可靠性,同时,在恶劣工作状况得到缓解时功率放大器电路能够顺利恢复到正常工作状态。因此,本发明实施例提供的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块具有结构设计巧妙合理、设计成本较低、工作可靠性高,以及电路性能优异等有益效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块的结构框图;
图2为本发明实施例中,负载检测电路的结构示意图;
图3为本发明实施例中,第一方案中的负载检测电路的电路原理图;
图4为本发明实施例中,第二方案中的负载检测电路的电路原理图;
图5为本发明实施例中,输入功率为-15dBm时,损耗单元产生的热损耗与负载电压驻波比的关系曲线图;
图6为本发明实施例中,输入功率为-10dBm时,,损耗单元产生的热损耗与负载电压驻波比的关系曲线图;
图7为本发明实施例中,偏置控制电路的电路原理图;
图8为本发明实施例中,功率放大器电路中偏置电路单元的电路原理图;
图9为本发明实施例中,射频前端模块实现电压驻波比阈值保护的控制方法流程图;
图10为采用本发明实施例提供的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块的电子设备的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
如图1所示,本发明实施例提供的一种具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,包括至少一个发射通路。该发射通路包括输入功率检测电路101、功率放大器电路102、匹配电路103、负载检测电路104和偏置控制电路105。其中,射频信号输入端TX_in与输入功率检测电路101的输入端连接,输入功率检测电路101的第一输出端与功率放大器电路102的输入端连接,输入功率检测电路101的第二输出端与偏置控制电路105的第一输入端连接,功率放大器电路102的输出端与匹配电路103的输入端连接,匹配电路103的输出端与负载检测电路104的输入端连接,负载检测电路104的第一输出端与射频信号输出端TX_out连接,负载检测电路104的第二输出端与偏置控制电路105的第二输入端连接,偏置控制电路105的输出端与功率放大器电路102的偏置端连接。射频信号输出端TX_out与天线ANT连接。
输入功率检测电路101用于检测该发射通路的输入射频信号功率,并将检测结果输出至偏置控制电路105。输入功率检测电路可以采用定向耦合器和检波器实现。
功率放大器电路102用于对输入的射频信号进行功率放大后输出。功率放大器电路包括功率放大单元和偏置电路单元。
匹配电路103用于实现阻抗匹配,一般由电容、电感等无源网络构成。
负载检测电路104用于检测输出端的负载热损耗,并将检测结果输出至偏置控制电路105。
偏置控制电路105用于根据接收到的输入功率值通过LUT阈值表,选择相应的负载损耗阈值与接收到的负载热损耗进行对比,并将对比结果产生的控制信号输出至功率放大器电路102的偏置电路单元,调整功率放大器电路的工作状态。
如图2所示,在本发明的一个实施例中,负载检测电路104包括损耗单元和热敏单元。其中,损耗单元串联连接在射频信号通路中,其在不同的输入功率下以及不同的电压驻波比下会产生不同的热损耗;热敏单元在物理位置上接近损耗单元布置,其与损耗单元产生热量耦合作用,从而可以检测到损耗单元产生的热量,并将热量转化为电参数输出。在本明发的实施例中,负载检测电路104的具体结构提供以下两种技术方案。
第一方案中的负载检测电路如图3所示,损耗单元由滤波器D1构成,滤波器D1串联连接在射频信号通路中,其在不同的输入功率下以及不同的电压驻波比下会产生不同的热损耗。滤波器D1可以采用声表面波滤波器(surface acoustic wave,简写为SAW)或者体声波滤波器(bulk acoustic wave,简写为BAW)。这两种滤波器通常具有较大的热损耗,当输入功率增大和/或电压驻波比增大时,会产生明显的温度升高变化。
热敏单元由热敏电阻R和电流源构成,热敏电阻R为正温度系数的热敏电阻,其在物理位置上靠近滤波器D1布置,通过热量耦合作用,可以检测到滤波器D1上的热量变化。热敏电阻R的一端与地电位端连接,另一端作为输出端分别与电流源及偏置控制电路105连接。
当天线负载阻抗发生变化偏离50Ω时,电压驻波比增大,滤波器D1上产生的热损耗也发生变化,使其周围的温度随之变化。此时,热敏电阻R的电阻值随温度发生大小变化,通过电流源在输出端产生电压信号输出至偏置控制电路105。
第二方案中的负载检测电路如图4所示,损耗单元由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3,以及第一电感L1、第二电感L2和第一电容C1构成。其中,第一电感L1、第二电感L2和第一电容C1的一端相互连接组成T型匹配网络与前述匹配电路103共同实现负载阻抗匹配;第一电感L1的另一端通过第一电阻R1与匹配电路103的输出端连接;第二电感L2的另一端通过第三电阻R3与射频信号输出端TX_out连接;第一电容C1的另一端通过第二电阻R2与地电位端连接。其中,第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3在不同的输入功率下以及不同的电压驻波比下产生的热损耗也不相同。
热敏单元由第四电阻R4和电流源构成,第四电阻R4为正温度系数的热敏电阻,其在物理位置上靠近第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3布置,通过热量耦合作用,可以检测到第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3上的热量变化。第四电阻R4的一端与地电位端连接,另一端作为输出端分别与电流源及偏置控制电路105连接。
当天线负载阻抗发生变化偏离50Ω时,电压驻波比增大,分别与T型匹配网络串联连接的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3上产生的热损耗也发生变化,使其周围的温度随之变化。此时,第四电阻R4的电阻值随温度发生大小变化,通过电流源在输出端产生电压信号输出至偏置控制电路105。
经测试,当输入功率为-15dBm时,第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3产生的热损耗与负载的电压驻波比的关系如图5所示;当输入功率为-10dBm时,第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3产生的热损耗与负载电压驻波比的关系如图6所示。在图5和图6中,横坐标为负载相位,纵坐标为电阻损耗,图中三条曲线由下而上分别是负载电压驻波比为1:1、5:1、10:1时的情况。从图5和图6中可以看出,当负载电压驻波比由1:1增大到5:1或者10:1时,第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3产生的热损耗在全相位上都随之增大。同时,图5和图6相比较可以看出,当输入功率由-15dBm增大到-10dBm时,在全相位上各负载电压驻波比所对应的电阻热损耗均相应的明显增大。
需要说明的是,负载检测电路中的损耗单元和热敏单元,除了采用上述两种技术方案以外,还可以采用其他电路结构的技术方案,实现对输出端负载热损耗的检测。
如图7所示,在本发明的一个实施例中,偏置控制电路105包括LUT阈值表单元、第一比较器COMP、第一A/D转换器、第二A/D转换器和第一D/A转换器。其中,输入功率检测电路的第二输出端通过第一A/D转换器与LUT阈值表单元的第一输入端口连接;负载检测电路的第二输出端通过第二A/D转换器与LUT阈值表单元的第二输入端口连接;同时,负载检测电路的第二输出端还与第一比较器COMP的第一输入端连接;LUT阈值表单元的输出端口通过第一D/A转换器与第一比较器COMP的第二输入端连接,第一比较器COMP的输出端与功率放大器电路的偏置电路单元连接。
LUT阈值表单元为控制系统的一个处理单元,其用于根据输入的输入功率的大小,输出一个相应的负载损耗阈值,该负载损耗阈值与负载检测电路检测到的负载热损耗通过比较器COMP进行比较,并将比较后产生的控制信号输出至功率放大器电路的偏置电路单元,控制功率放大器电路的增益大小,改变功率放大器电路的工作状态。
LUT阈值表即是负载的电压驻波比VSWR=1:1时的输入功率与负载损耗的对应关系,以及设置的相应负载损耗阈值,该负载损耗阈值即是该输入功率下、保护所限定的某一电压驻波比下对应的负载损耗。LUT阈值表的生成,需要在系统初始化时完成。具体地说,将负载阻抗为固定值(例如50Ω,也可以是其它电阻值,例如25Ω或75Ω等)时,不同的输入功率与所对应负载损耗的关系分别写入系统,并设置不同输入功率下的负载损耗阈值,将此不同的负载损耗阈值也写入系统,生成LUT阈值表。在本发明的一个实施例中,假设系统初始化时,负载阻抗为50Ω,VSWR=1:1,负载检测电路的输出信号通过第二A/D转换器输入至LUT阈值表单元,如图7中的虚线所示,该虚线所示的线路仅用于系统初始化。输入功率检测电路的输出信号通过第一A/D转换器输入至LUT阈值表单元,将不同输入功率与所对应的负载损耗写入LUT阈值表,同时,将设定的每个输入功率所对应的负载损耗阈值也写入表中,建立LUT阈值表。
射频前端模块在实际工作中,LUT阈值表单元根据实时检测的输入功率,输出一个相应的负载损耗阈值,当负载阻抗失配、负载电压驻波比升高到一定值时,负载检测电路检测到的负载热损耗大于或等于该负载损耗阈值时,第一比较器COMP输出高电平的控制信号,控制功率放大器电路的偏置电路单元,减小输出的偏置电流或电压,使得功率放大器电路的增益降低,或者关断功率放大器电路,从而实现对功率放大器电路的保护。当负载电压驻波比降低,负载检测电路检测到的负载热损耗小于负载损耗阈值时,第一比较器COMP输出低电平的控制信号,控制功率放大器电路的偏置电路单元,偏置电流或电压恢复到正常值,使得功率放大器电路恢复正常工作状态。
其中,功率放大器电路中偏置电路单元的电路结构例如图8所示,偏置控制电路输出的控制信号可以采用调节偏置电阻R2或供电电源Vcc的方式,改变输出偏置电流或电压的大小,实现对功率放大器电路增益的调整。
当偏置控制电路输出的控制信号为高电平时,调整偏置电路输出的偏置电流或电压降低,使得功率放大器电路的增益减小,此时,功率放大器电路处于保护状态;当偏置控制电路输出的控制信号为低电平时,保持或调整偏置电路输出的偏置电流或电压保持或恢复为正常值,此时,功率放大器电路处于正常工作状态。
本发明实施例提供的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,其实现电压驻波比阈值保护的控制方法的工作流程如图9所示,具体包括如下步骤:
S1:系统初始化,生成LUT阈值表。
具体地,在负载阻抗为固定值(例如50Ω)时,将发射通路的不同输入功率与所对应负载损耗的关系,以及设置的不同输入功率下的负载损耗阈值分别写入系统,生成LUT阈值表。
S2:检测发射通路的输入功率,并输入LUT阈值表处理单元。
S3:LUT阈值表处理单元根据输入功率,输出相应的负载损耗阈值。
S4:检测该发射通路的负载热损耗。
S5:将检测到的负载热损耗与负载损耗阈值相比较;当检测到的负载热损耗大于或等于负载损耗阈值时转入步骤S6;当检测到的负载热损耗小于负载损耗阈值时输入步骤S7。
S6:调整功率放大器电路的偏置电路,降低功率放大器电路的增益或者关断功率放大器电路。然后转入步骤S2。
S7:保持或调整功率放大器电路的偏置电路,保持或恢复功率放大器电路的正常增益。然后转入步骤S2。
从上述工作原理及工作流程的分析可以看出,本发明实施例提供的技术方案,既可以实现在输入功率较大、负载阻抗失配严重的恶劣情况下有效保护功率放大器电路,也可以实现在恶劣工作状况得到缓解时功率放大器电路顺利恢复到正常工作状态。
本发明实施例还提供一种电子设备,其中包括上述具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,该射频前端模块可以作为通信组件的重要组成部分。这里所说的电子设备是指可以在移动环境中使用,支持GSM、EDGE、CDMA、TD_SCDMA、WCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE、NR等多种通信制式的计算机设备,包括移动电话、笔记本电脑、平板电脑、车载电脑等。此外,本发明所提供的技术方案也适用于其他射频集成电路应用的场合,例如通信基站、智能网联汽车等。
如图10所示,该电子设备至少包括处理器、存储器和通信组件,还可以根据实际需要进一步包括传感器组件、电源组件、多媒体组件及输入/输出接口等。其中,存储器、通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件及输入/输出接口均与该处理器连接。存储器可以是静态随机存取存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(ROM)、磁存储器、快闪存储器等,处理器可以是中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理(DSP)芯片等。其它通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件等均可以采用通用部件实现,在此就不具体说明了。
综上所述,与现有技术相比较,本发明实施例提供的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,通过采用实时检测射频信号的输入功率和代表电压驻波比的负载热损耗,动态调整功率放大器电路增益的技术方案,实现了在输入功率较大、负载阻抗失配严重的恶劣情况下,有效保护功率放大器电路工作的可靠性,同时,在恶劣工作状况得到缓解时功率放大器电路能够顺利恢复到正常工作状态。因此,本发明所提供的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块具有结构设计巧妙合理、设计成本较低、工作可靠性高,以及电路性能优异等有益效果。
需要说明的是,上述多个实施例只是举例,各个实施例的技术方案之间可以进行组合,均在本发明的保护范围内。
另外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
上面对本发明提供的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块、电子设备及方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言,在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动,都将构成对本发明专利权的侵犯,将承担相应的法律责任。

Claims (13)

1.一种具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,其特征在于包括至少一个发射通路,该发射通路包括输入功率检测电路、功率放大器电路、匹配电路、负载检测电路和偏置控制电路;其中,
所述输入功率检测电路用于检测该发射通路的输入射频信号功率,其输入端与射频信号输入端连接,第一输出端与所述功率放大器电路的输入端连接,第二输出端与所述偏置控制电路的第一输入端连接;
所述功率放大器电路用于对输入的射频信号进行功率放大后输出,其输出端与所述匹配电路的输入端连接;
所述匹配电路用于实现阻抗匹配,其输出端与所述负载检测电路的输入端连接;
所述负载检测电路用于检测输出端的负载热损耗,并将检测结果输出至所述偏置控制电路,第一输出端与射频信号输出端连接,第二输出端与所述偏置控制电路的第二输入端连接;
所述偏置控制电路的输出端与所述功率放大器电路的偏置端连接,用于根据接收到的输入功率值通过LUT阈值表,选择相应的负载损耗阈值与接收到的负载热损耗进行对比,并将对比结果产生的控制信号输出至所述功率放大器电路的偏置电路单元,调整功率放大器电路的工作状态。
2.如权利要求1所述的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,其特征在于:
所述负载检测电路包括损耗单元和热敏单元;其中,
所述损耗单元串联连接在射频信号通路中,用于在工作状态下产生负载热损耗;
所述热敏单元用于与所述损耗单元产生热量耦合作用,并将热量转化为电参数输出。
3.如权利要求2所述的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,其特征在于:
所述损耗单元由滤波器实现。
4.如权利要求2所述的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,其特征在于:
所述损耗单元由第一电阻、第二电阻、第三电阻,以及第一电感、第二电感和第一电容构成;其中,第一电感、第二电感和第一电容的一端相互连接组成T型匹配网络,第一电感的另一端通过第一电阻与所述匹配电路的输出端连接;第二电感的另一端通过第三电阻与射频信号输出端连接;第一电容的另一端通过第二电阻与地电位端连接。
5.如权利要求2所述的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,其特征在于:
所述热敏单元由第四电阻和电流源构成;其中,第四电阻为正温度系数的热敏电阻,第四电阻的一端与地电位端连接,另一端作为输出端分别与电流源及所述偏置控制电路连接。
6.如权利要求1所述的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,其特征在于:
所述偏置控制电路包括LUT阈值表单元、第一比较器、第一A/D转换器、第二A/D转换器和第一D/A转换器;其中,
所述输入功率检测电路的第二输出端通过第一A/D转换器与LUT阈值表单元的第一输入端口连接;所述负载检测电路的第二输出端通过第二A/D转换器与LUT阈值表单元的第二输入端口连接;同时,所述负载检测电路的第二输出端还与第一比较器的第一输入端连接;LUT阈值表单元的输出端口通过第一D/A转换器与第一比较器的第二输入端连接,第一比较器的输出端与所述功率放大器电路的偏置电路单元连接。
7.如权利要求6所述的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,其特征在于:
所述LUT阈值表单元用于根据检测到的输入功率的大小,输出相应的负载损耗阈值;其中,所述LUT阈值表包括电压驻波比为1:1时,不同的输入功率与所对应的负载损耗,以及设置的相应负载损耗阈值。
8.如权利要求6所述的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,其特征在于:
当所述负载检测电路检测到的负载热损耗大于或等于负载损耗阈值时,所述第一比较器输出高电平的控制信号,控制所述功率放大器电路的偏置电路单元,减小输出的偏置电流或电压,使得功率放大器电路的增益降低或者关断功率放大器电路,实现对功率放大器电路的保护。
9.如权利要求6所述的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,其特征在于:
当所述负载检测电路检测到的负载热损耗小于负载损耗阈值时,所述第一比较器输出低电平的控制信号,控制所述功率放大器电路的偏置电路单元,偏置电流或电压恢复到正常值,使得功率放大器电路恢复正常工作状态。
10.如权利要求8或9所述的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块,其特征在于:
所述偏置控制电路输出的控制信号采用控制所述偏置电路单元中的偏置电阻或者供电电源的方式,改变输出偏置电流或电压的大小;
当所述偏置控制电路输出的控制信号为高电平时,调整偏置电路输出的偏置电流或电压降低,使得功率放大器电路的增益减小,此时,功率放大器电路处于保护状态;
当所述偏置控制电路输出的控制信号为低电平时,调整偏置电路输出的偏置电流或电压保持或恢复为正常值,此时,功率放大器电路处于正常工作状态。
11.一种电子设备,其特征在于包括权利要求1~10中任意一项所述的具有电压驻波比阈值保护的射频前端模块。
12.一种射频前端模块实现电压驻波比阈值保护的控制方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)系统初始化,生成LUT阈值表;
(2)检测发射通路的输入功率,并输入至LUT阈值表处理单元;
(3)LUT阈值表处理单元根据输入功率,输出相应的负载损耗阈值;
(4)检测该发射通路的负载热损耗;
(5)将检测到的负载热损耗与负载损耗阈值相比较;当负载热损耗大于或等于负载损耗阈值时转入步骤(6);当负载热损耗小于负载损耗阈值时输入步骤(7);
(6)调整功率放大器电路的偏置电路,降低功率放大器电路的增益或者关断功率放大器电路,然后转入步骤(2);
(7)保持或调整功率放大器电路的偏置电路,保持或恢复功率放大器电路的正常增益,然后转入步骤(2)。
13.如权利要求12所述的射频前端模块实现电压驻波比阈值保护的控制方法,其特征在于所述步骤(1)中包括如下子步骤:
(11)在负载阻抗为固定值时,依次将该发射通路的不同输入功率与所对应负载损耗写入LUT阈值表;
(12)设置不同输入功率下的负载损耗阈值,并分别写入LUT阈值表。
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