CN117439031A - 射频电源保护电路及无线通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种射频电源保护电路及无线通信设备，所述射频电源保护电路包括射频电源模块、电源保护模块和外部设备；电源保护模块包括保护模块和控制模块，保护模块和控制模块连接；以及，射频电源模块与保护模块、控制模块、外部设备连接；射频电源模块用于将直流电流转换为射频交流信号；向外部设备输出射频交流信号；保护模块用于当检测到电流偏移角度大于预设角度时，向控制模块输出第一比较结果；控制模块用于当检测到第一比较结果时，针对直流电压执行降压操作以降低射频电源模块的反射功率。本申请通过检测电流偏移角度来对射频电源的直流电压进行限制以使得反射功率处于预设范围，实现射频电源的保护，提高无线通信的稳定性。

Description

射频电源保护电路及无线通信设备

技术领域

本申请属于互联网产业的无线通信网络技术领域，具体涉及一种射频电源保护电路及无线通信设备。

背景技术

目前，随着信息社会日益增长的需求，射频通信（RF communication）作为一种通过无线电波进行信息传输的通信方式，在现代社会中得到了广泛应用，如无线电广播、无线通信网络、移动通信等领域。其中，在射频通信中，射频电源通常应用于网络通信设备的供电上。

但是，在射频电源的使用过程中，射频电源会产生反射功率，若反射功率太大,电源部分会失控,从而造成电路的损坏,进而影响整个系统的正常运行。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是针对上述的现有技术中存在的不足，公开了一种射频电源保护电路及无线通信设备，通过检测射频电源模块中电流的偏移角度来对射频电源的直流电压进行限制以使得反射功率处于预设范围，实现射频电源的保护，提高无线通信的稳定性。

第一方面，本申请提供了一种射频电源保护电路，包括：射频电源模块、电源保护模块和外部设备；

所述电源保护模块，包括保护模块和控制模块，所述保护模块和所述控制模块连接；以及，所述射频电源模块与所述保护模块、所述控制模块、所述外部设备连接；

所述射频电源模块，用于将输入的直流电流转换为射频交流信号；以及，向所述外部设备输出所述射频交流信号；

所述保护模块，用于当检测到所述射频电源模块中电流的偏移角度大于预设角度时，向所述控制模块输出第一比较结果；

所述控制模块，用于当接收到所述第一比较结果时，针对所述射频电源模块中的直流电压执行降压操作以降低所述射频电源模块的反射功率。

在一个可能的实施例中，所述保护模块包括第一电阻、阻抗器件以及比较器；所述第一电阻和所述阻抗器件并联连接，所述第一电阻的第一端和所述阻抗器件的第一端与所述射频电源模块连接，所述第一电阻的第二端与所述比较器的输入端负极连接，所述阻抗器件的第二端与所述比较器的输入端正极连接，所述比较器的输出端与所述控制模块连接。

在一个可能的实施例中，所述比较器，用于采集所述第一电阻对应的参考电压值和所述阻抗器件对应的参考电流值；以及，根据所述参考电压值和所述参考电流值确定所述偏移角度；以及，当所述偏移角度大于所述预设角度时，输出所述第一比较结果。

在一个可能的实施例中，所述保护模块还包括第二电阻和第三电阻；所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端、所述比较器的输入端负极连接，所述第二电阻的第二端与地线连接；所述第三电阻的第一端与所述阻抗器件的第二端连接、所述比较器的输入端正极连接，所述第三电阻的第二端与地线连接。

在一个可能的实施例中，所述阻抗器件为第一电感或者第四电阻。

在一个可能的实施例中，所述射频电源模块包括射频模块、直流电源、第二电感、第五电阻；所述直流电源的正极连接所述射频模块的第一端，所述射频模块的第二端连接所述电源保护模块的第一端和所述外部设备的输入端，所述电源保护模块的第二端连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述直流电源的负极。

在一个可能的实施例中，所述控制模块包括反射功率检测电路和电压调节模块；所述电压调节模块包括控制器和电压调节电路；所述反射功率检测电路的第一端与所述保护模块连接，所述反射功率检测电路的第二端与所述控制器的第一端连接，所述控制器的第二端与所述电压调节电路的受控端连接，所述电压调节电路的输入端与所述直流电源的正极连接，所述电压调节电路的输出端与所述射频模块的第一端连接。

在一个可能的实施例中，所述反射功率检测电路，用于检测所述射频电源模块的反射功率；所述控制器，用于响应所述第一比较结果，根据所述反射功率与预设功率，确定功率差值；以及，根据所述功率差值确定电压下降值；以及，根据所述电压下降值，输出所述控制指令；所述电压调节电路，用于响应所述控制指令，以根据所述电压下降值和当前电压值调节所述直流电压。

在一个可能的实施例中，当所述保护模块检测到所述电流的偏移角度小于或等于所述预设角度时，向所述控制模块输出第二比较结果；以及，当所述控制模块接收到所述保护模块发送的所述第二比较结果时，不输出所述控制指令。

第二方面，本申请提供了一种无线通信设备，包括本申请第一方面公开的射频电源保护电路。

可以看出，上述射频电源保护电路及无线通信设备，通过在射频电源模块的基础上增设保护模块和控制模块，通过保护模块检测射频电源模块中电流的偏移角度，在偏移角度过大时，启动控制模块以降低射频电源模块中直流电压以避免反射功率过大导致的电源损坏，提高了射频电源保护电路进行无线通信的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种射频电源保护电路原理图；

图2是本申请实施例提供的一种保护模块的结构框图；

图3是本申请实施例提供的另一种保护模块的结构框图；

图4是本申请实施例提供的一种射频电源模块的结构框图；

图5是本申请实施例提供的一种控制模块的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请实施例中的“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示如下三种情况：单独存在A；同时存在A和B；单独存在B。其中，A、B可以是单数或者复数。

本申请实施例中，符号“/”可以表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，符号“/”也可以表示除号，即执行除法运算。例如，A/B，可以表示A除以B。

本申请实施例中的“至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合，是指一个或多个，多个指的是两个或两个以上。例如，a、b或c中的至少一项(个)，可以表示如下七种情况：a，b，c，a和b，a和c，b和c，a、b和c。其中，a、b、c中的每一个可以是元素，也可以是包含一个或多个元素的集合。

本申请实施例中的“等于”可以与大于连用，适用于大于时所采用的技术方案，也可以与小于连用，适用于小于时所采用的技术方案。当等于与大于连用时，不与小于连用；当等于与小于连用时，不与大于连用。

下面结合附图对本申请的实施例进行描述。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种射频电源保护电路原理图，如图1所示，所述射频电源保护电路10包括射频电源模块110、电源保护模块120和外部设备130；

所述电源保护模块120，包括保护模块121和控制模块122，所述保护模块121和所述控制模块122连接；以及，所述射频电源模块110与所述保护模块121、所述控制模块122、所述外部设备130连接；

所述射频电源模块110，用于将输入的直流电流转换为射频交流信号；以及，向所述外部设备130输出所述射频交流信号；

所述保护模块121，用于当检测到所述射频电源模块110中电流的偏移角度大于预设角度时，向所述控制模块122输出第一比较结果；

所述控制模块122，用于当接收到所述第一比较结果时，针对所述射频电源模块110中的直流电压执行降压操作以降低所述射频电源模块110的反射功率。

其中，可以看出，在基础的射频电源模块上，本申请增加了电源保护模块，即保护模块和控制模块。其中，保护模块可以在射频电源模块处于工作状态下，检测其电路中电流的偏移角度，若存在偏移角度大于预设角度时，则说明射频电源模块中的电路的传输功率过大，此时可能会存在反射功率过大的情况，因此需要进行进一步的检测，保护模块则向控制模块输出第一比较结果以表征存在偏移角度大于预设角度的情况。控制模块在检测到第一比较结果后，则会控制射频电源模块的直流电压进行降压操作以降低反射功率，使得射频电源模块的反射功率一直处于预设范围内，从而实现保护射频电源的功能。

在一个可能的实施例中，基于上述的射频电源保护电路原理图，请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种保护模块的结构框图，所述保护模块为上述射频电源保护电路10中的保护模块121，其中包括第一电阻R1、阻抗器件Z以及比较器（Comparator ，CMP）；所述第一电阻R1和所述阻抗器件Z并联连接，所述第一电阻R1的第一端和所述阻抗器件Z的第一端与所述射频电源模块连接，所述第一电阻R1的第二端与所述比较器CMP的输入端负极连接，所述阻抗器件Z的第二端与所述比较器CMP的输入端正极连接，所述比较器CMP的输出端与所述控制模块连接。

其中，电流从射频电源模块流向R1的第一端（即输入端）和Z的第一端（即输入端），之后，电流从R1和Z的输出端流向比较器，其中，R1的第二端与比较器的输入端负极连接，Z的第二端与比较器的输入端正极连接，之后比较器则会向控制模块输出第一比较结果以表征两条支路的电流的偏移角度大于预设角度。

在一个可能的实施例中，基于上述的保护模块的结构框图，所述比较器，用于采集所述第一电阻对应的参考电压值和所述阻抗器件对应的参考电流值；以及，根据所述参考电压值和所述参考电流值确定所述偏移角度；以及，当所述偏移角度大于所述预设角度时，输出所述第一比较结果。

其中，阻抗器件的意思就是具有阻碍“电”（阻抗、容抗、感抗）能力的器件，因此，所述阻抗器件为第一电感或者第四电阻，此处不作限定。

其中，由于射频电源的作用是将输入的直流电能转换为高频交流电能，因此，保护电路中电流均为交流电流，输入的电压均为交流电压。由于R1和Z为并联的器件，因此两端的交流电压相同，且由于交流电压是指电流的方向和大小以一定的频率周期性变化的电压，具体按照以下公式计算：

。

其中，Uo为峰值电压（或称为振幅），w为角频率，t是时间。

同样地，R1和Z的电流，具体按照以下公式计算：

。

其中，Io为峰值电流（或称为振幅），w为角频率，t是时间，为相位角。

其中，比较器通过采集R1的电压U1和Z的电流I2，再根据上述的电压计算公式和电流计算公式，以求得相位角，该相位角的绝对值则为偏移角度，若偏移角度大于预设角度 ₀，则保护模块向控制模块输出第一比较结果。

在一个可能的实施例中，请参阅图3，图3是本申请实施例提供的另一种保护模块的结构框图。如图3所示，所述保护模块还包括第二电阻R2和第三电阻R3；所述第二电阻R2的第一端与所述第一电阻R1的第二端、所述比较器的输入端负极连接，所述第二电阻R2的第二端与地线GND1连接；所述第三电阻R3的第一端与所述阻抗器件Z的第二端连接、所述比较器的输入端正极连接，所述第三电阻R3的第二端与地线GND2连接。

其中，接地是指将电器设备与地面或大地相连接的一种电气连接方式，也是一种重要的安全保护措施。接地的主要作用是保证设备和人员的安全，防止因设备漏电或地电位升高而导致人身危险或设备故障。

其中，第二电阻和第三电阻为接地电阻，由于大地的电阻可达几千欧姆，而漏电电势一般只有数百伏，所以接地电阻的阻值通常很小，一般在1欧姆以下。接地电阻的作用不仅是保证人员和设备的安全，还可以起到以下作用：1、降低接地电流：当设备出现漏电故障时，漏电电流会通过接地线排除，如果漏电电流太大，会对人身危险和设备的正常工作造成影响。接地电阻可以降低接地电流的大小，从而减小对人员和设备的危害。2、控制接地电势上升速率：当漏电电流通过接地线排除时，会产生一个接地电势，如果电势上升过快，会对设备造成冲击，甚至损坏设备。接地电阻可以控制接地电势上升速率，使其缓慢上升，避免对设备产生冲击。3、滤波作用：接地电阻可以起到一定的滤波作用，抑制高频电磁干扰，提高系统的抗干扰能力。

在一个可能的实施例中，请参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种射频电源模块的结构框图。如图4所示，所述射频电源模块包括射频模块、直流电源DC、第二电感L2、第五电阻R5；所述直流电源DC的正极连接所述射频模块的第一端，所述射频模块的第二端连接所述电源保护模块的第一端和所述外部设备的输入端，所述电源保护模块的第二端连接所述第五电阻R5的第一端，所述第五电阻R5的第二端连接所述第二电感L2的第一端，所述第二电感L2的第二端连接所述直流电源DC的负极。

其中，第二电感和第五电阻串联在电路中的作用在于，当电路中存在自然响应时，电感和电阻的串联电路非常适合，电感存储能量的能力使得它能够对自然响应做出反应，以及电阻可以减小电阻对于外部干扰的敏感。以及，由于射频电源的作用是输出高频交流电能，也因此在高频的情况下，RL串联电路可以产生更快的响应，并更好地应对高频干扰。此外，RL串联电路还可以用于调谐电路，当使用适当的电感和电阻组合时，可以使得RL串联电路响应于特定频率区间。

其中，射频电源模块是用于供应射频信号的电源设备。其中，如图4所示的射频电源模块的主要原理是将直流电能转换为射频交流信号，并将其输出到负载（即外部设备）。射频电源的工作原理可以大致分为三个步骤：直流电能转换、射频信号产生和输出调节。

进一步地，直流电能转换是将直流电源输入的直流电能转换为射频交流信号的过程，直流电源负责将输入的直流电能转换为稳定的直流电源，并通过开关电源技术将其转换为高频脉冲信号。射频模块中的射频功率放大器则负责将高频脉冲信号放大为射频交流信号。而射频信号产生是依靠射频模块中的射频振荡器产生射频信号。射频振荡器作为一种能够产生稳定的射频信号的电路，通常是由振荡电路和反馈电路组成。振荡电路负责产生射频信号，而反馈电路则负责将一部分输出信号反馈到振荡电路中，以维持振荡的稳定性。最后，输出调节是通过射频模块中的输出匹配网络将射频信号调节为适合负载（即外部设备）的形式，输出匹配网络负责调节输出信号的抗阻，以使其与负载的阻抗匹配。

在一个可能的实施例中，请参阅图5，图5是本申请实施例提供的一种控制模块的结构框图，如图5所示，所述控制模块122包括反射功率检测电路510和电压调节模块520；所述电压调节模块包括控制器521和电压调节电路522；所述反射功率检测电路510的第一端与所述保护模块连接，所述反射功率检测电路510的第二端与所述控制器521的第一端连接，所述控制器521的第二端与所述电压调节电路522的受控端连接，所述电压调节电路522的输入端与所述直流电源的正极连接，所述电压调节电路522的输出端与所述射频模块的第一端连接。

在一个可能的实施例中，基于上述的控制模块的结构框图，所述反射功率检测电路，用于检测所述射频电源模块的反射功率；所述控制器，用于响应所述第一比较结果，根据所述反射功率与预设功率，确定功率差值；以及，根据所述功率差值确定电压下降值；以及，根据所述电压下降值，输出所述控制指令；所述电压调节电路，用于响应所述控制指令，以根据所述电压下降值和当前电压值调节所述直流电压。

其中，当控制模块接收到保护模块发送的第一比较结果后，就会确定反射功率超过预设范围的部分，并基于此确定需要下降的电压下降值，再通过电压调节电路以响应输出的控制指令来降低射频电源模块所输入的直流电压。

在一个可能的实施例中，当所述保护模块检测到所述电流的偏移角度小于或等于所述预设角度时，向所述控制模块输出第二比较结果；以及，当所述控制模块接收到所述保护模块发送的所述第二比较结果时，不输出所述控制指令。

其中，当射频电源模块中交流电流的偏移角度较小时，即小于或等于预设角度时，说明电路中的射频传输功率并不是很大，说明无需对射频电源模块中输入的直流电压进行降压操作，因此，控制模块在接收到第二比较结果后，无需输出控制指令。

可见，本申请公开的上述任一实施例提供的射频电源保护电路均可以实现通过检测电流的偏移角度来对射频电源的直流电压进行限制以使得反射功率处于预设范围，进而实现射频电源的保护，提高无线通信的稳定性。

在一个可能的实施例中，本申请实施例提供了一种无线通信设备，所述无线通信设备包括上述任一申请实施例提供的射频电源保护电路。

其中，无线通信设备中的射频电源保护电路与上述任一申请实施例中描述的射频电源保护电路相同，在此不再叙述。需要说明的是，对于前述的各申请实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种射频电源保护电路，其特征在于，包括：射频电源模块、电源保护模块和外部设备；

所述电源保护模块，包括保护模块和控制模块，所述保护模块和所述控制模块连接；以及，所述射频电源模块与所述保护模块、所述控制模块、所述外部设备连接；

所述射频电源模块，用于将输入的直流电流转换为射频交流信号；以及，向所述外部设备输出所述射频交流信号；

所述保护模块，用于当检测到所述射频电源模块中电流的偏移角度大于预设角度时，向所述控制模块输出第一比较结果；

所述控制模块，用于当接收到所述第一比较结果时，针对所述射频电源模块中的直流电压执行降压操作以降低所述射频电源模块的反射功率。

2.根据权利要求1所述的射频电源保护电路，其特征在于，所述保护模块包括第一电阻、阻抗器件以及比较器；

所述第一电阻和所述阻抗器件并联连接，所述第一电阻的第一端和所述阻抗器件的第一端与所述射频电源模块连接，所述第一电阻的第二端与所述比较器的输入端负极连接，所述阻抗器件的第二端与所述比较器的输入端正极连接，所述比较器的输出端与所述控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的射频电源保护电路，其特征在于，所述比较器，用于采集所述第一电阻对应的参考电压值和所述阻抗器件对应的参考电流值；以及，根据所述参考电压值和所述参考电流值确定所述偏移角度；以及，当所述偏移角度大于所述预设角度时，输出所述第一比较结果。

4.根据权利要求2所述的射频电源保护电路，其特征在于，所述保护模块还包括第二电阻和第三电阻；

所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第二端、所述比较器的输入端负极连接，所述第二电阻的第二端与地线连接；

所述第三电阻的第一端与所述阻抗器件的第二端连接、所述比较器的输入端正极连接，所述第三电阻的第二端与地线连接。

5.根据权利要求2所述的射频电源保护电路，其特征在于，所述阻抗器件为第一电感或者第四电阻。

6.根据权利要求1所述的射频电源保护电路，其特征在于，所述射频电源模块包括射频模块、直流电源、第二电感、第五电阻；

所述直流电源的正极连接所述射频模块的第一端，所述射频模块的第二端连接所述电源保护模块的第一端和所述外部设备的输入端，所述电源保护模块的第二端连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述直流电源的负极。

7.根据权利要求6所述的射频电源保护电路，其特征在于，所述控制模块包括反射功率检测电路和电压调节模块；

所述电压调节模块包括控制器和电压调节电路；

所述反射功率检测电路的第一端与所述保护模块连接，所述反射功率检测电路的第二端与所述控制器的第一端连接，所述控制器的第二端与所述电压调节电路的受控端连接，所述电压调节电路的输入端与所述直流电源的正极连接，所述电压调节电路的输出端与所述射频模块的第一端连接。

8.根据权利要求7所述的射频电源保护电路，其特征在于，所述反射功率检测电路，用于检测所述射频电源模块的反射功率；

所述控制器，用于响应所述第一比较结果，根据所述反射功率与预设功率，确定功率差值；以及，根据所述功率差值确定电压下降值；以及，根据所述电压下降值，输出控制指令；

所述电压调节电路，用于响应所述控制指令，以根据所述电压下降值和当前电压值调节所述直流电压。

9.根据权利要求8所述的射频电源保护电路，其特征在于，当所述保护模块检测到所述电流的偏移角度小于或等于所述预设角度时，向所述控制模块输出第二比较结果；以及，

当所述控制模块接收到所述保护模块发送的所述第二比较结果时，不输出所述控制指令。

10.一种无线通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的射频电源保护电路。