CN1959421A - 驻波检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信领域的驻波检测领域，公开了一种驻波检测电路，所述电路包括：定向耦合器，环行器，对数检波器，反射功率负载，比较放大器；首先将射频功率信号经过环行器进行分离，前向功率信号输出到定向耦合器进行取样，再送到对数检波器进行检测；反射功率信号经过反射功率取样器取样后送到对数检波器进行功率检测；前反向功率检测数值送到比较放大器进行比较放大后，输出驻波检测信号。采用本发明所述电路，不但可移植性增强，可以灵活的应用于射频功率放大器电路中；而且电路形式简洁，节约成本，还提高了检测的可靠性。

Description

驻波检测电路

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及用来检测发射机与天馈系统接口端的驻波比、并输出一个直流信号，提供给无线系统监控中心，用来作为告警的等级判据的驻波检测电路。

背景技术

在无线通信领域中，基站单元的发射机和基站的天馈系统的匹配，影响着无线信号的接收和发射质量，这一点在实际应用中，为大家所公认。驻波检测技术实际上是针对系统的正、反向功率进行的功率检测，采用的检测电路形式也是多种多样的。

已有技术中公开了一种“驻波检测电路及其检测方法”的驻波检测技术，公开号为CN1368642A，公开日为2002年9月11日。

在该专利中，驻波检测电路包括单片机，双向耦合器，以及由单刀双掷开关、对数检波器及运放组成的射频信号检测放大模块；其工作机理是：在单片机控制下，通过正反向射频功率信号交替通过单刀双掷开关进入对数检波器转换为直流信号，A/D变换为数字信号，进而与设定值进行比较处理，实现分段报警。

该专利不仅所描述的电路形式复杂，使用的器件多，实现的成本高，而且为了进行驻波检测，还需要单独设计一个单元，这样所述检测电路无法灵活应用于射频功率放大器电路中，可移植性差。

发明内容

本发明采用了对数检波电路，即采用对数检波器将射频信号变成一个模拟直流电压信号，再经过一系列的信号处理方法，得到一个实时的驻波比信号，提供给相关的监控系统，以便实现对功放单元的实时监控、告警和保护。

本发明具体是这样实现的：

一种驻波检测电路，其特征在于，包括：

定向耦合器、环行器、对数检波器、反射功率取样器、发射功率负载和比较放大器；

所述定向耦合器：用于对前向输出功率取样；

所述环行器：用于实现前向功率与反向功率的分离；

所述对数检波器：用于进行功率检测，将检测到的功率值转换成为直流电压信号；

所述反射功率取样器：用于对反射功率进行取样；

所述反射功率负载：用于吸收反射功率的能量；

所述比较放大器：用于对前、反向功率检测值进行比较、放大处理。

所述定向耦合器可以采用微带线型耦合器替代。

所述对数检波器，可以采用AD8313、MAX2015，MAX2016器件。

所述反射功率取样器，可以采用定向耦合器实现反射功率的取样；

所述反射功率取样器，还可以采用电阻、电容、电感单独或组合与反射功率负载并联的方式，加在环行器的反射信号输出端口的微带线上，实现反射功率的取样。

所述比较放大器，包括轨对轨运算放大器、电阻、电位器。

所述轨对轨运算放大器可以为AD823、OPA2350、LM158、LM2904器件。

所述电位器，通过调整用于消除对数检波器的离散性。

所述电阻，通过调整用于实现前、反向功率检测信号的同比例放大。

本发明利用了环行器来实现前向、反向信号的分离，增加了前、反向功率信号的隔离度，尽可能的减小了前、反向功率检测的相互干扰，使得驻波检测信号的准确性、稳定性大大提高；前、反向功率检测信号的差值运算，消除了由于器件中温度的差异所带来的检测精度的波动，具有良好的温度特性和一定的精度；同时电路的可移植性高，可以非常方便的应用于各种射频功率放大器的设计中，配合系统完成驻波检测功能；现在已经成功应用于TD-SCDMA系统基站设备中和其他的以TDD工作模式工作的设备中。

另外，可以为实现由于驻波反射系统所要求的其他辅助保护功能，提供参考信号。相对比其他同类检测电路，具有在满足一定的系统的驻波检测精度要求下，简化了设计，降低成本，提高了可靠性。

采用本发明，可以非常方便的实现发射机输出口的驻波检测，判别该接口的连接是否正常，以及所连接的天馈系统是否正常。为系统提供实时的驻波监控信号，以确保系统的正常运行，方便系统的维护。

附图说明

图1是一种前、反向功率检测单元组成原理图；

图2是功率检测单元的误差比较、放大原理图；

图3是另一种前、反向功率检测单元的组成原理图。

具体实施方式

附图1为本发明的各部分组成框图，其各个部分的作用及功能如下：

定向耦合器：用来对前向输出功率取样；

环行器：用来实现前向功率与反向功率的分离；

对数检波器：用来进行功率检测，将检测到的功率值转换成为电压值；

反向功率取样器：用来对反射功率进行取样；

反射功率负载：用来吸收反射功率的能量；

比较放大器：用来对前、反向功率检测值进行比较、放大处理；

本发明的具体工作流程是：

当射频功率信号输入到环行器，再输出到一个定向耦合器，然后输出，部分输出信号经过定向耦合器被取出来，送到一对数检波器，进行前向功率检测；同时，由于驻波反射的原因，有一部分射频功率信号被反射回来，这些被反射的信号先通过环行器的发射端，然后经过反射功率取样器后，被环行器的反射功率负载所吸收。其中，经过反射功率取样器后，部分反射功率被取样，送到一对数检波器，进行反射功率检测；前、反向功率检测出来的数值被送到一个比较放大器里面，进行比较、放大运算后，输出驻波检测信号。

附图2为本发明的比较放大器的原理图。

在该原理图中，使用了一个轨对轨运算放大器，该器件和一些电阻、电位器构成了功率检测信号的比较放大器，功率检测信号在该器件中，完成了差值比较运算和同比例放大，最后输出一个驻波检测信号。

在该原理图中，为了保证前、反向功率检测信号是按照相同的比例进行放大的，以确保两个信号的斜率始终一致，即在该原理图中R7＝R7’，R8＝R8’，R9＝R9’，R10＝R10’，R11＝R11’，RP102＝RP103。

通过调整电位器RP102、RP103中间抽头，可以消除由对数检波器AD8313的器件离散性，带来的静态输出电压差值，使得前、反向功率检波器在系统无信号输出时，各检波器输出的直流电压相等。

从图2中，我们可以得到PDET_OUT与PDET_OUT1之间的关系：即：PDET_OUT＝R8/(R8+R7)*(R10+R9)/R10*PDET_OUT1(公式1)

为了简化公式，我们让R8＝R7，这样公式1简化为公式2：

PDET_OUT＝(R10+R9)/2*R10*PDET_OUT1        (公式2)

采用同样的方法，我们可以得到公式3

BDET_OUT＝(R10’+R9’)/2*R10’*BDET_OUT1  (公式3)

根据公式2、3，可以通过调整电阻：R9/R10、R9’/R10’的比值，可以实现对功率检波信号的检测斜率调整。

其中，检测斜率放大比例为：(1+R9/R10)/2，(1+R9’/R10’)/2。

同样，驻波比检测信号SWR与前反向功率检测信号之间的关系如下：

SWR＝(R10+R9)/2*R10*(BDET_OUT1-PDET_OUT1)    (公式4)

SWR信号即为我们需要的驻波比检测信号。

从公式4中可以看到，SWR信号与前、反向功率大小没有关系，只与前、反向功率的差值有关。

本发明在具体实施过程中，形式多变，可以根据实施者的需求，进行多种变形，如附图3。即为本发明的一个变形，实施者可以利用环行器的端口隔离特性，自行设计微带线型耦合器，以替代本发明中的定向耦合器，这样既可以满足电路的需求，也降低了成本。

环行器、反射功率负载可以根据具体的应用频段，来选择合适的产品；

反射功率取样器，可以利用定向耦合器来实现反射功率的取样，也可以利用电阻、电容、电感单独或组合与反射功率负载并联的方式，加在环行器的反射信号输出端口的微带线上，实现反射功率信号的取样，取样的大小可以根据实施者的需求，通过调节这些电阻、电容、电感的值来实现。

对数检波器可以选择AD8313、MAX2015，MAX2016等器件，这些器件有着非常高的检测精度，以及宽的检测频段和大的检测动态范围，快速的响应时间，同时可以适应较宽的工作电压范围和工作环境温度。

比较放大器，可以选择如：AD823、OPA2350、LM158、LM2904等器件来实现差值比较、放大运算等功能。

对于利用本发明获取的驻波检测信号，由于该信号的大小，就已表明了系统端口的驻波比，我们可以设定一个固定驻波比，用该检测信号和其进行比较，如果系统端口驻波大于该设定值，直接输出告警信号；或者将该驻波检测值反馈到环路控制端，进行环路保护等；也可以直接将该驻波检测信号送给监控系统，这样系统监控中心可以非常轻松的获取有关驻波比的信息，及时处理。

Claims (8)

1、一种驻波检测电路，其特征在于，包括：

定向耦合器、环行器、对数检波器、反射功率取样器、发射功率负载和比较放大器；

所述定向耦合器：用于对前向输出功率取样；

所述环行器：用于实现前向功率与反向功率的分离；

所述对数检波器：用于进行功率检测，将检测到的功率值转换成为直流电压信号；

所述反射功率取样器：用于对反射功率进行取样；

所述反射功率负载：用于吸收反射功率的能量；

所述比较放大器：用于对前、反向功率检测值进行比较、放大处理。

2、如权利要求1所述的驻波检测电路，其特征在于：

所述定向耦合器可以采用微带线型耦合器替代。

3、如权利要求1所述的驻波检测电路，其特征在于：

所述对数检波器，可以采用AD8313、MAX2015，MAX2016器件。

4、如权利要求1所述的驻波检测电路，其特征在于：

所述反射功率取样器，可以采用定向耦合器实现反射功率的取样；

所述反射功率取样器，还可以采用电阻、电容、电感单独或组合与反射功率负载并联的方式，加在环行器的反射信号输出端口的微带线上，实现反射功率的取样。

5、如权利要求1所述的驻波检测电路，其特征在于：

所述比较放大器，包括轨对轨运算放大器、电阻、电位器。

6、如权利要求5所述的驻波检测电路，其特征在于：

所述轨对轨运算放大器可以为AD823、OPA2350、LM158、LM2904器件。

7、如权利要求5所述的驻波检测电路，其特征在于：

所述电位器，通过调整用于消除对数检波器的离散性。

8、如权利要求5所述的驻波检测电路，其特征在于：

所述电阻，通过调整用于实现前、反向功率检测信号的同比例放大。

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