CN201509192U - 塔顶放大器电流窗告警电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种塔顶放大器电流窗告警电路，包括顺序电连接并形成回路的防雷T型接头、DC/DC电压转换器、低噪声放大器LNA、控制器和负载，由基站收发信台BTS提供10～30V电源，所述负载采用可控恒流源负载。由于将现有的固定大功率负载更改为软件控制的可控恒流源负载，对供电端的电流进行检测，依据低噪声放大器异常状态不同而产生电流不同来设定预先给定的告警电流值，因此本实用新型不仅能够适应宽电压输入，而且还能够适应低噪声放大器异常的不同状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信领域中的塔顶放大器，特别是涉及一种塔顶放大器电流窗告警电路。
背景技术
塔顶放大器TMA(Tower Mounted Amplifier)通过在基站接收系统前端，即在塔顶部紧靠在接收天线之后增加一个低噪声放大器，在接收信号进入馈线之前可将接收信号放大，提高上行链路信号质量，改善通话可靠性和话音质量，同时扩大小区覆盖面积。塔顶放大器位于室外，离基站有一定的距离，连接媒介主要是射频电缆。塔顶放大器主要由三部分构成：低噪声放大器LNA(Low Noise Amplifier)、T形接头和滤波器。低噪声放大器LNA是塔顶放大器的核心部件，一般采用单极平衡式结构。基站需要对低噪声放大器工作状态进行监控，获取的方式一般有2种：(1)电流窗告警方式：这种塔顶放大器不具备通讯功能模块，塔顶放大器改变基站供电的电流大小，告警时的供电电流越过定义好的告警门限，基站供电电流检测电路根据电流的大小来判断塔顶放大器工作状态；(2)AISG协议(Antenna InterfaceStandards Group，天线接口标准组织协议)上报方式：这种塔顶放大器具备有通讯功能模块，可以通过协议上报塔顶放大器的工作状态。早期一些基站是不具备AISG协议通讯的功能，因此电流窗告警方式塔顶放大器依然大量存在。
由于低噪声放大器LNA设计为单极平衡式结构，包括2个放大器，告警分为2种：(1)次要告警：低噪声放大器LNA平衡式结构中任意一个放大器损坏，此时低噪声放大器LNA增益下降6个dB；(2)严重告警：低噪声放大器LNA平衡式结构中2个放大器全部损坏，此时低噪声放大器LNA没有增益。损坏的结果有2种状态：(1)过流状态：放大管的漏源接近短路；(2)欠流状态：放大管的漏源接近开路。电流窗告警方式塔顶放大器在处理2种告警时，根据塔顶放大器正常的工作电流来定义次要告警和严重告警的电流门限值：正常工作电流为100mA，次要告警电流门限值为200mA±15mA，严重告警电流门限值为350mA±15mA。塔顶放大器检测到低噪声放大器LNA异常时，先判断此时低噪声放大器LNA异常属于次要告警还是严重告警，根据不同的告警等级，塔顶放大器供电负载切换到不同的负载来改变供电电流，而目前这个负载一般采用的是大功率电阻，通过开关的切换来导通。
由于基站输出给塔顶放大器的供电电压在10～30V之间，如果低噪声放大器LNA异常属于次要告警，则要在正常电流值上增加100mA电流，按中间电压值20V计算，电阻值为200Ω，如果供电电压10V计算，此时电流为50mA，供电电压30V计算，此时电流为150mA。因此供电电压10V时，低噪声放大器LNA异常属于次要告警时的电流增加值没有越过次要告警电流门限值，所以只能按照10V最低的电压计算，电阻100Ω，电流100mA，这时供电电压30V，电流变为了300mA，则次要告警电流值又越过了严重告警电流门限值。采用固定大功率电阻作为负载的缺陷显而易见，这是由于没有考虑低噪声放大器LNA异常分别在开路和短路情况时电流发生改变。因此有必要设计一种灵活的适应宽电压输入、适应低噪声放大器LNA异常的不同状态的告警电路。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种适应宽电压输入、适应低噪声放大器异常的不同状态的塔顶放大器电流窗告警电路。
本实用新型所涉及的塔顶放大器电流窗告警电路，包括顺序电连接并形成回路的防雷T型接头、DC/DC电压转换器、低噪声放大器LNA、控制器和负载，由基站收发信台BTS提供10～30V电源，所述负载采用可控恒流源负载。
进一步，所述可控恒流源负载包括顺序电连接的单片机、数模转换器D/A、运放负反馈单元、MOSFET管和采样电阻，所述采样电阻还与运放负反馈单元相连。
再进一步，它还包括电流检测单元，所述电流检测单元与防雷T型接头、DC/DC电压转换器、控制器分别相连。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：由于将现有的固定大功率负载更改为软件控制的可控恒流源负载，同时对供电端的电流进行检测，依据低噪声放大器异常状态不同而产生电流不同来设定预先给定的告警电流值，因此本实用新型所涉及的塔顶放大器电流窗告警电路不仅能够适应宽电压输入，而且还能够适应低噪声放大器异常的不同状态。
附图说明
图1为本实用新型塔顶放大器电流窗告警电路示意图；
图2为本实用新型可控恒流源负载的电路示意图；
图3为MOSFET输出曲线及转移特性曲线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。
参见图1所示，本实用新型提供的塔顶放大器电流窗告警电路，包括顺序电连接并形成回路的防雷T型接头、DC/DC电压转换器、低噪声放大器LNA、控制器和负载，由基站收发信台BTS提供10～30V电源，所述负载采用可控恒流源负载；它还包括电流检测单元，所述电流检测单元与防雷T型接头、DC/DC电压转换器、控制器分别相连。参见图2所示，所述可控恒流源负载包括顺序电连接的单片机、数模转换器D/A、运放负反馈单元、MOSFET管和采样电阻，所述采样电阻还与运放负反馈单元相连。输入的电压经过MOSFET的漏源极供给采样电阻R，电阻R乘以流过的电流I得到电压与设定的电压的差值，经放大器闭环负反馈电路得到稳定的MOSFET的VGS电压，那么流过MOSFET漏源之间的电流I就是期望的值，控制器输出的电压值＝期望的电流值I×采样电阻R。
本实用新型的工作原理如下：
本实用新型将现有的固定大功率负载更改为软件控制的可控恒流源负载，同时对供电端的电流进行检测，依据低噪声放大器异常状态不同而产生电流不同来设定预先给定的告警电流值。可控恒流源负载利用了MOSFET的恒流区电压控制电流源的特性，通过可控恒流源负载补偿提高的告警电流精度和准确度，便于基站分辨告警类型。参见图3所示，MOSFET存在着三个区域，可变电阻区、恒流区、击穿区。利用VGS控制电流ID，漏极电流表达式为：
给定VGS即得到恒定的电流ID。
低噪声放大器LNA异常工作状态不同，存在欠流和过流两种状态，电流值大小不同，特别是单极平衡式结构发生严重告警时，2个放大器存在3种状态：(1)一路过流，一路欠流；(2)2路同时欠流；(3)2路同时过流。塔顶放大器输入端电压是10～30V宽电压输入，低噪声放大器供电需要通过DC/DC电压转换器进行转换，因此从DC/DC电压转换器输入端看，电流在严重告警时大小不同，第2种状态电流最小，第3种状态电流最大。由于DC/DC电压转换器的转换，输出端和输入端电流不一样，所以需要在输入端检测端口电流，即DC/DC电压转换器输入端之前。同时塔顶放大器的控制需要分辨每个工作的放大器的状态，依据过流和欠流的门限判别每个放大器，然后统计是一个还是2个放大器异常来定义次要告警和严重告警。
塔顶放大器的控制器监控到低噪声放大器发生异常后，采样端口的输入电流，再根据设定的告警状态的电流门限值减去采样的端口电流值得到需要设定可控恒流源负载的电流值，然后根据电流值换算成可控恒流源负载设定的电压值。控制器输出电压值可以通过PWM产生经滤波后的得到，成本较低，另一种用专用DAC器件完成，成本较高。在实际使用过程中，DAC非线性以及零漂影响，设置的电流与实际电流会有很大偏差。由于告警门限偏差在±15mA，可控恒流源负载做到5mA左右就可以了，例如，采样电阻2欧，控制器输出电压值输出的电压精度在10mV。其中应该还要考虑MOSFET的散热问题，如果设定电流在300mA，输入电压在30V，那么功率＝(30-2×0.3)×0.3＝8.82W。控制器在检测到低噪声放大器异常时，检测端口电流。例如，低噪声放大器发生严重告警，全过流后，检测端口电流假定在200mA，严重告警门限是350mA±15mA，可以通过控制器输出设定电压值＝150mA×采样电阻，由于可控恒流源负载的电流偏差在5mA之内，完全可以满足设计需求。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (3)
1.一种塔顶放大器电流窗告警电路，包括顺序电连接并形成回路的防雷T型接头、DC/DC电压转换器、低噪声放大器LNA、控制器和负载，由基站收发信台BTS提供10～30V电源，其特征在于：所述负载采用可控恒流源负载。
2.如权利要求1所述的塔顶放大器电流窗告警电路，其特征在于：所述可控恒流源负载包括顺序电连接的单片机、数模转换器D/A、运放负反馈单元、MOSFET管和采样电阻，所述采样电阻还与运放负反馈单元相连。
3.如权利要求1所述的塔顶放大器电流窗告警电路，其特征在于：它还包括电流检测单元，所述电流检测单元与防雷T型接头、DC/DC电压转换器、控制器分别相连。
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| CN102394709A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-03-28 | 武汉凡谷电子技术股份有限公司 | 双塔放中低噪声放大器的告警监控方法及装置 |
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