CN117394804A - 一种过驻波保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过驻波保护电路，涉及通信领域，通过定向耦合器对射频功放电路的输出信号及天线的反射信号进行耦合，再将耦合后的输出信号及耦合后的反射信号经过衰减模块的衰减传输至检波模块并转换为对应的正向检波电压及反向检波电压，最后通过驻波运算与控制电路判断正向检波电压及反向检波电压是否满足过驻波条件，如果满足，则向功放偏置开关电路输出相应的驻波保护控制信号，以使功放偏置开关电路控制与自身连接的射频功放电路关闭，实现了当射频功放电路与天线之间阻抗比较大，即射频功放电路的输出信号与天线侧的反射信号之间符合过驻波条件时及时关闭射频功放电路的目的，对射频功放电路进行了有效保护。

Description

一种过驻波保护电路

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种过驻波保护电路。

背景技术

驻波比是用来测量射频电路中阻抗失配度的指标，阻抗失配将导致驻波的产生。当阻抗失配时，射频功放电路的入射波电压与天线的反射波电压相叠加，在射频功放电路到天线的传输路径上将产生电压的最大值V_max和最小值V_min，我们定义V_max/V_min为VSWR(Voltage Standing Wave Ratio，电压驻波比)。驻波比过大会将会影响通信距离，降低信息传输的质量，并且会导致射频功放电路出现一系列问题。位于天线前端的射频功放电路是对驻波恶化最为敏感的部件，反射功率返回到射频功放电路中，情况严重时可致使射频功放电路永久性损坏，我们通常称之为驻波失效。在这种情况出现时，对射频功放电路进行有效的保护十分重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种过驻波保护电路，实现了当射频功放电路与天线之间阻抗比较大，即射频功放电路的输出信号与天线侧的反射信号之间满足过驻波条件时及时关闭射频功放电路的目的，防止因小功率所带来的虚警或误保护的问题，此外驻波保护门限可调，便于根据功放抗驻波能力灵活性设置驻波保护门限值，还具有对过驻波故障状态保持和手动复位功能，便于驻波保护发生后对故障原因开展分析，对射频功放电路进行了有效保护。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种过驻波保护电路，包括：

定向耦合器，所述定向耦合器的主信号输入端与射频功放电路连接，主信号输出端与天线连接，用于接收所述射频功放电路的输出信号并对所述输出信号进行耦合，且接收天线侧的反射信号，并对所述反射信号进行耦合；

衰减模块，所述衰减模块的第一输入端与所述定向耦合器的耦合端连接，第二输入端与所述定向耦合器的隔离端连接，用于衰减耦合后的输出信号及耦合后的反射信号；

检波模块，所述检波模块的第一输入端与所述衰减模块的第一输出端连接，第二输入端与所述衰减模块的第二输出端连接，用于将衰减后的输出信号功率转换为正向检波电压，将衰减后的反射信号功率转换为反向检波电压；

驻波运算与控制电路，所述驻波运算与控制电路的输入端与所述检波模块的第一输出端及第二输出端连接，输出端与功放偏置开关电路连接，用于接收所述正向检波电压及所述反向检波电压，判断所述正向检波电压及所述反向检波电压是否满足过驻波条件，若满足所述过驻波条件，则生成相应的驻波保护控制信号，以使所述功放偏置开关电路在接收到所述驻波保护控制信号时控制与所述功放偏置开关电路连接的所述射频功放电路关闭。

可选的，所述衰减模块，包括：

第一衰减器，所述第一衰减器的输入端与所述定向耦合器的耦合端连接，输出端与所述检波模块的第一输入端连接，用于接收所述耦合后的输出信号，并衰减所述耦合后的输出信号，并将衰减后的输出信号传输至所述检波模块；

第二衰减器，所述第二衰减器的输入端与所述定向耦合器的隔离端连接，输出端与所述检波模块的第二输入端连接，用于接收所述耦合后的反射信号，并衰减所述耦合后的反射信号，并将衰减后的反射信号传输至所述检波模块，所述第一衰减器的衰减量大于所述第二衰减器的衰减量。

可选的，所述检波模块，包括：

正向检波电路，所述正向检波电路的输入端与所述第一衰减器的输出端连接，输出端与所述驻波运算与控制电路的输入端连接，用于当所述衰减后的输出信号的功率不低于所述正向检波电路的阈值功率时将所述衰减后的输出信号的功率转换为与所述衰减后的输出信号的功率成正线性相关的正向检波电压，当所述衰减后的输出信号的功率低于所述正向检波电路的阈值功率时输出预设目标正向检波电压，当所述衰减后的输出信号的功率与所述正向检波电路的阈值功率相等时，所述正向检波电路转换后的正向检波电压与所述预设目标正向检波电压相等；

反向检波电路，所述反向检波电路的输入端与所述第二衰减器的输出端连接，输出端与所述驻波运算与控制电路的输入端连接，用于当所述衰减后的反射信号的功率不低于所述反向检波电路的阈值功率时将所述衰减后的反射信号的功率转换为与所述衰减后的反射信号的功率成正线性相关的反向检波电压，当所述衰减后的反射信号的功率低于所述反向检波电路的阈值功率时输出预设目标反向检波电压，当所述衰减后的反射信号的功率与所述反向检波电路的阈值功率相等时，所述反向检波电路转换后的反向检波电压与所述预设目标反向检波电压相等，所述预设目标正向检波电压与所述预设目标反向检波电压相等。

可选的，还包括：

告警器件，所述告警器件与所述驻波运算与控制电路连接，用于当所述正向检波电压及所述反向检波电压满足所述过驻波条件时发出相应的告警。

可选的，所述驻波运算与控制电路，包括：

判断电路，所述判断电路的输入端分别与所述正向检波电路的输出端及所述反向检波电路的输出端连接，用于当所述正向检波电压与所述反向检波电压满足所述过驻波条件时，输出高电平信号；

D触发器，所述D触发器的CLK引脚与所述判断电路的输出端连接，引脚与电源连接，D引脚及/>引脚均与所述电源连接，/>引脚与所述功放偏置开关电路连接，当所述判断电路的输出的信号由低电平信号转为高电平信号时，所述D触发器的/>引脚输出所述驻波保护控制信号，所述驻波保护控制信号为低电平信号。

可选的，所述判断电路，包括：

驻波运算放大电路，所述驻波运算放大电路的输入端分别与所述正向检波电路的输出端及所述反向检波电路的输出端连接，输出端与可调门限比较电路的正向输入端连接；

所述可调门限比较电路，所述可调门限比较电路的反向输入端与所述保护门限模块连接，输出端与所述D触发器的CLK引脚连接，用于当所述正向检波电压与所述反向检波电压满足所述过驻波条件时，自身正向输入端的电压大于自身反向输入端的电压，输出信号由低电平信号转换为高电平信号，所述D触发器的引脚输出所述驻波保护控制信号，所述驻波保护控制信号为低电平信号；

所述保护门限模块，所述保护门限模块输出的保护门限电压与所述电源的电压呈正相关。

可选的，所述保护门限模块，还包括：

滑动变阻器，所述滑动变阻器的抽头与所述可调门限比较电路的反向输入端连接，第一端与所述电源连接，第二端接地，所述滑动变阻器的抽头电压与所述射频功放电路的最大抗驻波比呈正相关。

可选的，所述驻波运算放大电路，包括：

第一运算放大器，所述第一运算放大器的正向输入端分别与第一电阻的第一端及第二电阻的第一端连接，反向输入端分别与第三电阻的第一端及第四电阻的第一端连接输出端与所述可调门限比较电路的正向输入端连接，用于当所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻的阻值相等时，所述正向检波电压与所述反向检波电压满足所述过驻波条件，则所述反向检波电压与所述电源对应的标准电压的电压和与所述正向检波电压的差大于所述可调门限比较电路的反向输入端的电压；

所述第一电阻，所述第一电阻的第二端与所述反向检波电路的输出端连接；

所述第二电阻，所述第二电阻的第二端与所述电源连接；

所述第三电阻，所述第三电阻的第二端与所述正向检波电路的输出端连接；

所述第四电阻，所述第四电阻的第二端与所述第一运算放大器的输出端连接。

可选的，所述可调门限比较电路，包括：

第二运算放大器，所述第二运算放大器的正向输入端与第五电阻的第一端连接，反向输入端与第六电阻的第一端连接，输出端与所述D触发器的CLK引脚连接，用于当所述驻波运算放大电路输出的电压大于所述保护门限电压时，输出高电平信号；

所述第五电阻，所述第五电阻的第二端与所述驻波运算放大电路的输出端连接；

所述第六电阻，所述第六电阻的第二端与所述保护门限模块连接。

可选的，所述驻波运算与控制电路的控制端与控制器连接，还用于：

接收所述控制器在控制所述射频功放电路工作时传输的高电平的功放使能控制信号；

所述D触发器的引脚与所述控制器连接，还用于：

在所述D触发器的引脚输出所述驻波保护控制信号之后接收到所述低电平的功放使能控制信号时复位；

所述驻波运算与控制电路，还包括：

与门，所述与门的第一输入端与所述D触发器的引脚连接，第二输入端与所述控制器连接，输出端与所述功放偏置开关电路连接，用于当接收到所述功放使能控制信号且接收到所述D触发器的/>引脚输出的低电平信号时，输出所述驻波保护控制信号，所述驻波保护控制信号为低电平信号。

本发明的核心是提供一种过驻波保护电路，现有的过驻波保护电路多是将功放输出端正反向功率的检波电压送入比较器直接进行比较，比较器的输出信号用来控制功放电源偏置开关。由于功率检波器的动态范围有限，在小信号或者无信号输入条件下，检波器的检波电压输出为固定值，这就会导致上述过驻波保护电路的正反向电压极为接近，比较器电路无法分辨当前为小信号状态还是输出端开路状态，从而出现功放输出驻波状况良好的情况下发生误保护或者虚警的问题，影响系统的正常工作。而本发明通过定向耦合器对射频功放电路的输出信号及天线的反射信号进行耦合，再将耦合后的输出信号及耦合后的反射信号经过衰减模块的衰减传输至检波模块并转换为对应的正向检波电压及反向检波电压，最后通过驻波运算与控制电路判断正向检波电压及反向检波电压是否满足过驻波条件，如果不匹配，则向功放偏置开关电路输出相应的驻波保护控制信号，以使功放偏置开关电路控制与自身连接的射频功放电路关闭，实现了当射频功放电路与天线之间阻抗比较大，即射频功放电路的输出信号与天线侧的反射信号之间符合过驻波条件时及时关闭射频功放电路的目的，对射频功放电路进行了有效保护。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种过驻波保护电路的结构示意图；

图2为本发明提供的另一种过驻波保护电路的结构示意图；

图3为本发明提供的驻波运算与控制电路的结构图示意图；

图4为本发明提供的不同过驻波条件下和弱信号条件下驻波运算与放大电路输出特性的示意图；

图5为本发明提供的一种过驻波保护电路调整流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种过驻波保护电路，通过定向耦合器对射频功放电路的输出信号及天线的反射信号进行耦合，再将耦合后的输出信号及耦合后的反射信号经过衰减模块的衰减传输至检波模块并转换为对应的正向检波电压及反向检波电压，最后通过驻波运算与控制电路判断正向检波电压及反向检波电压是否满足过驻波条件，如果满足，则向功放偏置开关电路输出相应的驻波保护控制信号，以使功放偏置开关电路控制与自身连接的射频功放电路关闭，实现了当射频功放电路与天线之间阻抗比较大，即射频功放电路的输出信号与天线侧的反射信号之间符合过驻波条件时及时关闭射频功放电路的目的，对射频功放电路进行了有效保护。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种过驻波保护电路的结构示意图，包括：

定向耦合器1，定向耦合器1的主信号输入端与射频功放电路连接，主信号输出端与天线连接，用于接收射频功放电路的输出信号并对输出信号进行耦合，且接收天线侧的反射信号，并对反射信号进行耦合；

衰减模块2，衰减模块2的第一输入端与定向耦合器1的耦合端连接，第二输入端与定向耦合器1的隔离端连接，用于衰减耦合后的输出信号及耦合后的反射信号；

检波模块3，检波模块3的第一输入端与衰减模块2的第一输出端连接，第二输入端与衰减模块2的第二输出端连接，用于将衰减后的输出信号的功率转换为正向检波电压，将衰减后的反射信号的功率转换为反向检波电压；

驻波运算与控制电路4，驻波运算与控制电路4的输入端与检波模块3的第一输出端及第二输出端连接，输出端与功放偏置开关电路连接，用于接收正向检波电压及反向检波电压，判断正向检波电压及反向检波电压是否满足过驻波条件，若满足过驻波条件，则生成相应的驻波保护控制信号，以使功放偏置开关电路在接收到驻波保护控制信号时控制与功放偏置开关电路连接的射频功放电路关闭。

本发明中，定向耦合器1先接收射频功放电路的输出信号并对输出信号进行耦合，且接收天线侧的反射信号，并对反射信号进行耦合，再将耦合后的输出信号及耦合后的发射信号传输到衰减模块2，衰减模块2会分别对耦合后的输出信号及耦合后的发射信号进行衰减，再将衰减后的输出信号及衰减后的反射信号输出到检波模块3，检波模块3会将衰减后的输出信号的频率转换为正向检波电压，将衰减后的反射信号的频率转换为反向检波电压，最后将正向检波电压及反向检波电压传输到驻波运算与控制电路4，驻波运算与控制电路4会判断正向检波电压及反向检波电压是否满足过驻波条件，若满足过驻波条件，则生成相应的驻波保护控制信号，以使功放偏置开关电路在接收到驻波保护控制信号时控制与功放偏置开关电路连接的射频功放电路关闭，可以及时判断射频功放电路与天线之间阻抗是否比较大，即射频功放电路的输出信号与天线侧的反射信号之间是否符合过驻波条件，当射频功放电路的输出信号与天线侧的反射信号之间符合过驻波条件时及时关闭射频功放电路，对射频功放电路进行了有效保护。

本实施例提供了一种过驻波保护电路，通过定向耦合器1对射频功放电路的输出信号及天线的反射信号进行耦合，再将耦合后的输出信号及耦合后的反射信号经过衰减模块2的衰减传输至检波模块3并转换为对应的正向检波电压及反向检波电压，最后通过驻波运算与控制电路4判断正向检波电压及反向检波电压是否满足过驻波条件，如果满足，则向功放偏置开关电路输出相应的驻波保护控制信号，以使功放偏置开关电路控制与自身连接的射频功放电路关闭，实现了当射频功放电路与天线之间阻抗比较大，即射频功放电路的输出信号与天线侧的反射信号之间符合过驻波条件时及时关闭射频功放电路的目的，对射频功放电路进行了有效保护。

在上述实施例的基础上：

请参照图2，图2为本发明提供的另一种过驻波保护电路的结构示意图作为一种可选的实施例，衰减模块2，包括：

第一衰减器，第一衰减器的输入端与定向耦合器1的耦合端连接，输出端与检波模块3的第一输入端连接，用于接收耦合后的输出信号，并衰减耦合后的输出信号，并将衰减后的输出信号传输至检波模块3；

第二衰减器，第二衰减器的输入端与定向耦合器1的隔离端连接，输出端与检波模块3的第二输入端连接，用于接收耦合后的反射信号，并衰减耦合后的反射信号，并将衰减后的反射信号传输至检波模块3，第一衰减器的衰减量大于第二衰减器的衰减量。

本发明中，衰减模块2包括：第一衰减器和第二衰减器，第一衰减器用于衰减耦合后的输出信号，并将衰减后的输出信号传输至检波模块3，第二衰减器用于衰减耦合后的反射信号，其中，第一衰减器的衰减量大于第二衰减器的衰减量，通过衰减模块2的衰减作用可以保证耦合后的信号的频率满足检波模块3输入信号的频率要求，保证了方案的稳定性。

需要说明的是，本发明中，第一衰减器的衰减量大于第二衰减器的衰减量，可以实现当功放输出端开路时，如果射频功放电路输出的信号为大信号时，会使反向检波电压大于正向剑波电压，避免了因检波器的动态范围有限，小功率或无功率条件下功放输出过驻波保护电路发生虚警或误保护的问题。

作为一种可选的实施例，检波模块3，包括：

正向检波电路，正向检波电路的输入端与第一衰减器的输出端连接，输出端与驻波运算与控制电路4的输入端连接，用于当衰减后的输出信号的功率不低于正向检波电路的阈值功率时将衰减后的输出信号的功率转换为与衰减后的输出信号的功率成正线性相关的正向检波电压，当衰减后的输出信号的功率低于正向检波电路的阈值功率时输出预设目标正向检波电压，当衰减后的输出信号的功率与正向检波电路的阈值功率相等时，正向检波电路转换后的正向检波电压与预设目标正向检波电压相等；

反向检波电路，反向检波电路的输入端与第二衰减器的输出端连接，输出端与驻波运算与控制电路4的输入端连接，用于当衰减后的反射信号的功率不低于反向检波电路的阈值功率时将衰减后的反射信号的功率转换为与衰减后的反射信号的功率成正线性相关的反向检波电压，当衰减后的反射信号的功率低于反向检波电路的阈值功率时输出预设目标反向检波电压，当衰减后的反射信号的功率与反向检波电路的阈值功率相等时，反向检波电路转换后的反向检波电压与预设目标反向检波电压相等，预设目标正向检波电压与预设目标反向检波电压相等。

本发明中，检波模块3包括正向检波电路及反向检波电路，正向检波电路的作用是当衰减后的输出信号的功率不低于正向检波电路的阈值功率时将衰减后的输出信号的功率转换为与衰减后的输出信号的功率成正线性相关的正向检波电压，当衰减后的输出信号的功率低于正向检波电路的阈值功率时输出预设目标正向检波电压，其中当衰减后的输出信号的功率与正向检波电路的阈值功率相等时，正向检波电路转换后的正向检波电压与预设目标正向检波电压相等；相对的，反向检波电路的作用是当衰减后的反射信号的功率不低于反向检波电路的阈值功率时将衰减后的反射信号的功率转换为与衰减后的反射信号的功率成正线性相关的反向检波电压，当衰减后的反射信号的功率低于反向检波电路的阈值功率时输出预设目标反向检波电压，当衰减后的反射信号的功率与反向检波电路的阈值功率相等时，反向检波电路转换后的反向检波电压与预设目标反向检波电压相等，预设目标正向检波电压与预设目标反向检波电压相等，将衰减后的输出信号的功率准确的转换为正向检波电压，将衰减后的反射信号的功率准确的转换为反向检波电压。

作为一种可选的实施例，还包括：

告警器件，告警器件与驻波运算与控制电路4连接，用于当正向检波电压及反向检波电压满足过驻波条件时发出相应的告警。

本发明中，还包括告警器件，当正向检波电压及反向检波电压满足过驻波条件，即射频功放电路的输出信号与天线侧的反射信号之间符合过驻波条件时发出相应的告警，便于操作人员对射频功放电路或天线进行调整，使驻波比正常化。

作为一种可选的实施例，驻波运算与控制电路4，包括：

判断电路，判断电路的输入端分别与正向检波电路的输出端及反向检波电路的输出端连接，用于当正向检波电压与反向检波电压满足过驻波条件时，输出高电平信号；

D触发器，D触发器的CLK引脚与判断电路的输出端连接，引脚与电源连接，D引脚及/>引脚均与电源连接，/>引脚与功放偏置开关电路连接，当判断电路的输出的信号由低电平信号转为高电平信号时，D触发器的/>引脚输出驻波保护控制信号，驻波保护控制信号为低电平信号。

本发明中，驻波运算与控制电路4包括判断电路和D触发器，判断电路会判断正向检波电压及反向检波电压的大小关系，当正向检波电压与反向检波电压满足过驻波条件时，D触发器的CLK引脚会接收到判断电路输出的高电平信号，D触发器的引脚会输出驻波保护控制信号，驻波保护控制信号为低电平信号，进而使得功放偏置开关电路在接收到驻波保护控制信号时控制射频功放电路关闭。

需要说明的是，图3为本发明中驻波运算与控制电路4的结构图，图中VREF1为参考电压，VREF2在经过滑动变阻器调整后的电压值为保护门限电压。

作为一种可选的实施例，判断电路，包括：

驻波运算放大电路，驻波运算放大电路的输入端分别与正向检波电路的输出端及反向检波电路的输出端连接，输出端与可调门限比较电路的正向输入端连接；

可调门限比较电路，可调门限比较电路的反向输入端与保护门限模块连接，输出端与D触发器的CLK引脚连接，用于当正向检波电压与反向检波电压满足过驻波条件时，自身正向输入端的电压大于自身反向输入端的电压，输出信号由低电平信号转换为高电平信号，D触发器的引脚输出驻波保护控制信号，驻波保护控制信号为低电平信号；

保护门限模块，保护门限模块输出的保护门限电压与射频功放电路的最大抗驻波比呈正相关。

本发明中，判断电路包括驻波运算放大电路、可调门限比较电路及保护门限模块，驻波运算放大电路会对正向检波电压及反向检波电压进行运算放大，当正向检波电压与反向检波电压满足过驻波条件时，驻波运算放大电路输出的电压即可调门限比较电路正向输入端的电压就会大于可调门限比较电路反向输入端的电压，可调门限比较电路会输出高电平信号，D触发器的引脚会输出驻波保护控制信号，驻波保护控制信号为低电平信号，而可调门限比较电路反向输入端的电压为保护门限模块输出的保护门限电压，保护门限电压与电源的电压呈正相关，可以准确得到驻波保护控制信号，准确地实现对射频功放电路的控制。

需要说明的是，驻波运算放大电路输出端信号VD与输入端正向检波电压VF、反向检波电压VR、电源电压VREF1之间的关系为:

当R₁＝R₂＝R₃＝R₄时，VD＝VREF1+(VR-VF)。其中，R₁为第三电阻的阻值，R₂为第一电阻的阻值，R₃为第二电阻的阻值，R₄为第四电阻的阻值，R₅为第六电阻的阻值，R₆为第五电阻的阻值。

还需要说明的是，对可能发生的四种情况进行分析：

(1)功放输出端良好匹配时，VF远大于VR，VR-VF为负，此时驻波运算放大器A1输出记为VD1,VD1小于VREF1；

(2)功放无输出信号或输出小信号时，VF＝VR,此时驻波运算放大器A1(第一运算放大器)输出记为VD2,VD2等于VREF1；

(3)功放输出端开路时，射频信号全反射，输出功率等于反射功率，但由于衰减器1的衰减值小于衰减器2的衰减值，因此VR大于VF,此时驻波运算放大器A1输出记为VD3,VD3大于VREF1；

(4)功放输出端驻波较大但未到达开路状态，此时驻波运算放大器A1输出记为VP,VP介于VD2和VD3之间。上述分析结果如图4所示，驻波运算电路的输出电压值随着功放输出驻波的变差而逐渐增大。

还需要说明的是，这里以某一额定功率为40dBm(10W)的功放输出过驻波保护功能实现为例。假设功放的末级功率管的最大抗驻波比为10:1(可通过功率管数据手册获得),为确保功放在输出失配时不会对功率管造成损害，确定在输出端驻波大于6时启动过驻波保护为设计目标。所使用定向耦合器1的耦合度C为20dB；衰减器1(第一衰减器)的衰减值为IL1,衰减器2(第二衰减器)的衰减值为IL2,并且IL1大于IL2；检波器电路为LT5507。

下面对功放输出过驻波保护门限的计算和调整过程进行说明。

根据驻波比VSWR与回波损耗R_L之间的转换公式：

将VSWR＝10代入上述公式，得到R_L＝-1.74dB。末级功率管可承受的最大反射功率为40dBm-1.74dB＝38.26dBm。通常情况下，在输出功率为27dBm时(功率回退10dB以上)输出端开路不会对功放器件造成损害。

LTC5507检波器的线性检测范围为-22dBm～+14dBm，-22dBm以下检波电压近似固定为0.18V，检波特性为Vout＝1.5+0.06×Pi，Pi为检波器输入信号功率，单位为dBm，Vout为检波输出电压，单位为V。

设功放输出正向功率为PF，反射功率为PR,则进入正向检波电路的信号功率为PFD＝PF-C-IL1,进入反向检波电路的信号功率为PRD＝PR-C-IL2。

假定IL1＝20dB，IL2＝10dB，功放输出功率PF为40dBm时，PFD为0dBm，功放输出功率为27dBm输入时，PFD为-13dBm，均在检波器线性动态范围内，可在功放输出27dBm时进行功放输出过驻波保护门限调整。

设定参考电压VREF1＝2.5V。

功放输出端匹配时，无反射功率,因此当PF＝27dBm时,VR-VF＝0.18-0.72V＝-0.54V，那么A1输出为1.96V。

功放输出无信号时，VR-VF＝0V，那么A1输出为2.5V。

功放输出端开路时，VR-VF＝0.6V，那么A1输出为3.1V。

因此，功放输出端驻波为6时，A1输出值在2.5V～3.1V之间。具体调整步骤如下：

1)功放输出端接匹配负载，设置PAEN为高电平，设置功放输出功率为27dBm。

2)功放输出端接驻波为6的失配负载，保持功放输出功率设置不变，测量A1输出电压值，记为VP。

3)调整滑动变阻器RV1中心抽头位置，使抽头位置电压值由高向低缓慢变化，同时测量A2输出电压变化。

4)当A2输出电压由低电平跃升为高电平时，门限调整结束。

过驻波保护功能验证：

1)在功放输出端接匹配负载，设置功放使能控制信号PAEN为高电平，调整功放输出功率为27dBm；

2)设置PAEN为低电平，在功放输出端接驻波为6的失配负载；

3)设置PAEN为高电平，此时功放应立即进入保护状态，测量过驻波保护指示信号VSWR_IND应为高电平。

作为一种可选的实施例，保护门限模块，还包括：

滑动变阻器，滑动变阻器的抽头与可调门限比较电路的反向输入端连接，第一端与电源连接，第二端接地，滑动变阻器的抽头电压与射频功放电路的最大抗驻波比呈正相关。

本发明中，保护门限模块还包括滑动变阻器，滑动变阻器的抽头电压与射频功放电路的最大抗驻波比呈正相关，可以根据射频功放电路的最大抗驻波比随时改变滑动变阻器的抽头电压，进而改变可调门限比较电路反向输入端的电压，更准确的得到驻波保护控制信号。

需要说明的是，采用滑动变阻器后，驻波保护门限可调，便于根据功放抗驻波能力灵活性设置驻波保护门限值。

作为一种可选的实施例，驻波运算放大电路，包括：

第一运算放大器，第一运算放大器的正向输入端分别与第一电阻的第一端及第二电阻的第一端连接，反向输入端分别与第三电阻的第一端及第四电阻的第一端连接输出端与可调门限比较电路的正向输入端连接，用于当第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻的阻值相等时，正向检波电压与反向检波电压满足过驻波条件，则反向检波电压与电源对应的标准电压的电压和与正向检波电压的差大于可调门限比较电路的反向输入端的电压；

第一电阻，第一电阻的第二端与反向检波电路的输出端连接；

第二电阻，第二电阻的第二端与电源连接；

第三电阻，第三电阻的第二端与正向检波电路的输出端连接；

第四电阻，第四电阻的第二端与第一运算放大器的输出端连接。

本发明中，驻波运算放大电路由第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻组成，当第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻的阻值相等时，正向检波电压与反向检波电压满足过驻波条件，即射频功放电路的输出信号与天线侧的发射信号之间符合过驻波条件时，则反向检波电压与电源对应的标准电压的电压和与正向检波电压的差大于可调门限比较电路的反向输入端的电压，此时可调门限比较电路会输出高电平信号，D触发器的引脚会输出驻波保护控制信号，准确的判断正向检波电压及反向检波电压分别对应的输出信号及反射信号是否满足过驻波条件。

作为一种可选的实施例，可调门限比较电路，包括：

第二运算放大器，第二运算放大器的正向输入端与第五电阻的第一端连接，反向输入端与第六电阻的第一端连接，输出端与D触发器的CLK引脚连接，用于当驻波运算放大电路输出的电压大于保护门限电压时，输出高电平信号；

第五电阻，第五电阻的第二端与驻波运算放大电路的输出端连接；

第六电阻，第六电阻的第二端与保护门限模块连接。

本发明中，可调门限比较电路包括第二运算放大器、第五电阻及第六电阻，当驻波运算放大电路输出的电压大于保护门限电压时，第二运算放大器输出高电平信号，此时可调门限比较电路会输出高电平信号，D触发器的引脚会输出驻波保护控制信号，准确地判断正向检波电压及反向检波电压分别对应的输出信号及反射信号是否满足过驻波条件。

作为一种可选的实施例，驻波运算与控制电路4的控制端与控制器连接，还用于：

接收控制器在控制射频功放电路工作时传输的高电平的功放使能控制信号；

D触发器的引脚与控制器连接，还用于：

在D触发器的引脚输出驻波保护控制信号之后接收到低电平的功放使能控制信号时复位；

驻波运算与控制电路4，还包括：

与门，与门的第一输入端与D触发器的引脚连接，第二输入端与控制器连接，输出端与功放偏置开关电路连接，用于当接收到功放使能控制信号且接收到D触发器的/>引脚输出的低电平信号时，输出驻波保护控制信号，驻波保护控制信号为低电平信号。

本发明中，驻波运算与控制电路4的控制端与控制器连接，用于接收控制器在控制射频功放电路工作时传输的高电平的功放使能控制信号，D触发器的引脚与控制器连接，因为D触发器的/>引脚是复位引脚，所以D触发器在D触发器的/>引脚输出驻波保护控制信号之后接收到低电平的功放使能控制信号时复位，避免D触发器的/>引脚一直输出驻波保护控制信号，导致即使射频功放电路或天线的故障被修复了，射频功放电路还是不能正常开启，驻波运算与控制电路4还包括与门，当接收到功放使能控制信号且接收到D触发器的/>引脚输出的低电平信号时，输出驻波保护控制信号，驻波保护控制信号为低电平信号，保证了整个方案的完整性。

需要说明的是，功放使能控制信号为PAEN信号，通过设置与门B1，还能够实现当PAEN信号由高电平切换为低电平时，强制关闭射频功放电路并禁止对过驻波进行响应，同时使D触发器的Q引脚输出的告警信号VSWR_IND信号复位为低电平；当PAEN信号由低电平切换为高电平时，过驻波保护电路恢复对功放输出过驻波正常响应。

还需要说明的是，本发明在加入对控制器输出的功放使能控制信号的响应后，当射频功放电路处于开启状态时，其输出端驻波增大并且超过预设保护门限时，驻波保护控制信号OV_VSWR变为低电平并保持，使功放偏置开关断开，关闭射频功放电路；与此同时，VSWR_IND变为高电平并保持,提示功放发生驻波保护，加入了控制器的控制后，过驻波保护电路还具有对过驻波故障状态保持和手动复位功能，便于驻波保护发生后对故障原因开展分析，而且过驻波保护电路使用通用元器件实现，且器件数量少，制造成本低，实现简便。

还需要说明的是，本发明的整体过驻波保护过程，可以概括为：1、根据功放最大输出功率和最大抗驻波比能力计算最大承受反射功率；2、确定功放过驻波保护启动功率值P1；3、PAEN控制信号置为高电平，设置功放输出功率为P1；4、功放输出端接驻波为6的失配负载，在输出功率P1下测量A1输出电压值VP；5、调整可变电阻(滑动变阻器)RV1抽头位置，使抽头位置电压由高向低变化直至VP，并继续微调；6、同时测量A2输出电压变化，直至A2输出电压由低电平跃升为高电平，停止调整；7、测量VSWR_IND输出应为高电平；8、功放过驻波保护电路调整结束。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种过驻波保护电路，其特征在于，包括：

定向耦合器，所述定向耦合器的主信号输入端与射频功放电路连接，主信号输出端与天线连接，用于接收所述射频功放电路的输出信号并对所述输出信号进行耦合，且接收天线侧的反射信号，并对所述反射信号进行耦合；

衰减模块，所述衰减模块的第一输入端与所述定向耦合器的耦合端连接，第二输入端与所述定向耦合器的隔离端连接，用于衰减耦合后的输出信号及耦合后的反射信号；

检波模块，所述检波模块的第一输入端与所述衰减模块的第一输出端连接，第二输入端与所述衰减模块的第二输出端连接，用于将衰减后的输出信号功率转换为正向检波电压，将衰减后的反射信号功率转换为反向检波电压；

驻波运算与控制电路，所述驻波运算与控制电路的输入端与所述检波模块的第一输出端及第二输出端连接，输出端与功放偏置开关电路连接，用于接收所述正向检波电压及所述反向检波电压，判断所述正向检波电压及所述反向检波电压是否满足过驻波条件，若满足所述过驻波条件，则生成相应的驻波保护控制信号，以使所述功放偏置开关电路在接收到所述驻波保护控制信号时控制与所述功放偏置开关电路连接的所述射频功放电路关闭。

2.如权利要求1所述的过驻波保护电路，其特征在于，所述衰减模块，包括：

第一衰减器，所述第一衰减器的输入端与所述定向耦合器的耦合端连接，输出端与所述检波模块的第一输入端连接，用于接收所述耦合后的输出信号，并衰减所述耦合后的输出信号，并将衰减后的输出信号传输至所述检波模块；

第二衰减器，所述第二衰减器的输入端与所述定向耦合器的隔离端连接，输出端与所述检波模块的第二输入端连接，用于接收所述耦合后的反射信号，并衰减所述耦合后的反射信号，并将衰减后的反射信号传输至所述检波模块，所述第一衰减器的衰减量大于所述第二衰减器的衰减量。

3.如权利要求2所述的过驻波保护电路，其特征在于，所述检波模块，包括：

正向检波电路，所述正向检波电路的输入端与所述第一衰减器的输出端连接，输出端与所述驻波运算与控制电路的输入端连接，用于当所述衰减后的输出信号的功率不低于所述正向检波电路的阈值功率时将所述衰减后的输出信号的功率转换为与所述衰减后的输出信号的功率成正线性相关的正向检波电压，当所述衰减后的输出信号的功率低于所述正向检波电路的阈值功率时输出预设目标正向检波电压，当所述衰减后的输出信号的功率与所述正向检波电路的阈值功率相等时，所述正向检波电路转换后的正向检波电压与所述预设目标正向检波电压相等；

反向检波电路，所述反向检波电路的输入端与所述第二衰减器的输出端连接，输出端与所述驻波运算与控制电路的输入端连接，用于当所述衰减后的反射信号的功率不低于所述反向检波电路的阈值功率时将所述衰减后的反射信号的功率转换为与所述衰减后的反射信号的功率成正线性相关的反向检波电压，当所述衰减后的反射信号的功率低于所述反向检波电路的阈值功率时输出预设目标反向检波电压，当所述衰减后的反射信号的功率与所述反向检波电路的阈值功率相等时，所述反向检波电路转换后的反向检波电压与所述预设目标反向检波电压相等，所述预设目标正向检波电压与所述预设目标反向检波电压相等。

4.如权利要求1所述的过驻波保护电路，其特征在于，还包括：

告警器件，所述告警器件与所述驻波运算与控制电路连接，用于当所述正向检波电压及所述反向检波电压满足所述过驻波条件时发出相应的告警。

5.如权利要求3所述的过驻波保护电路，其特征在于，所述驻波运算与控制电路，包括：

判断电路，所述判断电路的输入端分别与所述正向检波电路的输出端及所述反向检波电路的输出端连接，用于当所述正向检波电压与所述反向检波电压满足所述过驻波条件时，输出高电平信号；

D触发器，所述D触发器的CLK引脚与所述判断电路的输出端连接，引脚与电源连接，D引脚及/>引脚均与所述电源连接，/>引脚与所述功放偏置开关电路连接，当所述判断电路的输出的信号由低电平信号转为高电平信号时，所述D触发器的/>引脚输出所述驻波保护控制信号，所述驻波保护控制信号为低电平信号。

6.如权利要求5所述的过驻波保护电路，其特征在于，所述判断电路，包括：

驻波运算放大电路，所述驻波运算放大电路的输入端分别与所述正向检波电路的输出端及所述反向检波电路的输出端连接，输出端与可调门限比较电路的正向输入端连接；

所述可调门限比较电路，所述可调门限比较电路的反向输入端与所述保护门限模块连接，输出端与所述D触发器的CLK引脚连接，用于当所述正向检波电压与所述反向检波电压满足所述过驻波条件时，自身正向输入端的电压大于自身反向输入端的电压，输出信号由低电平信号转换为高电平信号，所述D触发器的引脚输出所述驻波保护控制信号，所述驻波保护控制信号为低电平信号；

所述保护门限模块，所述保护门限模块输出的保护门限电压与所述电源的电压呈正相关。

7.如权利要求6所述的过驻波保护电路，其特征在于，所述保护门限模块，还包括：

滑动变阻器，所述滑动变阻器的抽头与所述可调门限比较电路的反向输入端连接，第一端与所述电源连接，第二端接地，所述滑动变阻器的抽头电压与所述射频功放电路的最大抗驻波比呈正相关。

8.如权利要求6所述的过驻波保护电路，其特征在于，所述驻波运算放大电路，包括：

第一运算放大器，所述第一运算放大器的正向输入端分别与第一电阻的第一端及第二电阻的第一端连接，反向输入端分别与第三电阻的第一端及第四电阻的第一端连接输出端与所述可调门限比较电路的正向输入端连接，用于当所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻的阻值相等时，所述正向检波电压与所述反向检波电压满足所述过驻波条件，则所述反向检波电压与所述电源对应的标准电压的电压和与所述正向检波电压的差大于所述可调门限比较电路的反向输入端的电压；

所述第一电阻，所述第一电阻的第二端与所述反向检波电路的输出端连接；

所述第二电阻，所述第二电阻的第二端与所述电源连接；

所述第三电阻，所述第三电阻的第二端与所述正向检波电路的输出端连接；

所述第四电阻，所述第四电阻的第二端与所述第一运算放大器的输出端连接。

9.如权利要求6所述的过驻波保护电路，其特征在于，所述可调门限比较电路，包括：

第二运算放大器，所述第二运算放大器的正向输入端与第五电阻的第一端连接，反向输入端与第六电阻的第一端连接，输出端与所述D触发器的CLK引脚连接，用于当所述驻波运算放大电路输出的电压大于所述保护门限电压时，输出高电平信号；

所述第五电阻，所述第五电阻的第二端与所述驻波运算放大电路的输出端连接；

所述第六电阻，所述第六电阻的第二端与所述保护门限模块连接。

10.如权利要求5至9任一项所述的过驻波保护电路，其特征在于，所述驻波运算与控制电路的控制端与控制器连接，还用于：

接收所述控制器在控制所述射频功放电路工作时传输的高电平的功放使能控制信号；

所述D触发器的引脚与所述控制器连接，还用于：

在所述D触发器的引脚输出所述驻波保护控制信号之后接收到所述低电平的功放使能控制信号时复位；

所述驻波运算与控制电路，还包括：

与门，所述与门的第一输入端与所述D触发器的引脚连接，第二输入端与所述控制器连接，输出端与所述功放偏置开关电路连接，用于当接收到所述功放使能控制信号且接收到所述D触发器的/>引脚输出的低电平信号时，输出所述驻波保护控制信号，所述驻波保护控制信号为低电平信号。