CN201910863U - 多通道射频相位匹配控制装置 - Google Patents
多通道射频相位匹配控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201910863U CN201910863U CN2010206853471U CN201020685347U CN201910863U CN 201910863 U CN201910863 U CN 201910863U CN 2010206853471 U CN2010206853471 U CN 2010206853471U CN 201020685347 U CN201020685347 U CN 201020685347U CN 201910863 U CN201910863 U CN 201910863U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power
- output
- input
- radio
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种多通道射频相位匹配控制装置，包括输入耦合器、多通道功率分配器、相位移位器、功率放大器、多通道大功率合成器、输出耦合器、输入功率检测器、输出功率检测器和微控制器。射频信号经过输入耦合器提取部分输入信号检测输入整个装置的输入功率，接着通过多通道功率分配器把射频信号分成多个支路，每个支路的射频信号都需要通过相位移位器和功率放大器进行相位调整和功率放大，然后所有支路通过多通道大功率合成器，把所有支路的射频功率相加后进入到输出耦合器，输出耦合器用来提取输出信号检测整个装置的输出功率。本实用新型有益的效果是：使各个通道的射频信号在功率合成时的相位一致，减少由于相位误差带来的合成损耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及数字电视多通道射频相位匹配控制领域，主要是一种多通道射频相位匹配控制装置。
背景技术
数字电视广播技术(包括卫星广播、电缆广播及地面广播)是最近十几年发展起来的高新技术。目前已经成为包括我国在内的全球信息产业的重要组成部分。这一技术的发展，引发了广播电视业界的一场技术革命。广播电视从黑白电视、彩色电视，正进入数字化时代。近年来，随着功率合成技术逐步成熟，使得大功率功放模块广泛应用在广播电视发射机上。全固态发射机从小功率的100W、300W逐渐发展到大功率的1KW、3KW甚至5KW以上，其具有高效、稳定、安全及易维护等优点，成为目前广播电视的主流设备。功放模块中，功放器件采用MOS FET/金属-氧化物-半导体场效应管。但是MOS FET单个固态功放单元最大输出功率一般不超过500W，为了达到发射机的额定输出功率，必须采用功率合成技术，将多个各自独立的固态功放单元的输出功率进行合成，以获得足够大的输出功率。
射频功率合成应满足功率相加条件。同级各个放大单元输出的相位相等时，如果每个放大单元供给匹配负载的额定功率为Pi，则n个放大单元输出负载的总功率为nPi。这就要求功率合成时各个通道的相位特性一样。但由于器件的离散性等原因，不可能每个通道的相移量都是一样的，这样在功率合成时必然会有相位误差。相位误差又会影响功率合成的效率。所以需要在每个通道增加相位调整的电路，保证在功率合成时各个通道的相位是一致的。
实用新型内容
本实用新型的目的正是要克服通信系统工作制式为FDD时收发射频链路不能共用的难题，而提供一种多通道射频相位匹配控制装置，特别适应于多路射频大功率合成。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种多通道射频相位匹配控制装置，包括输入耦合器、多通道功率分配器、相位移位器、功率放大器、多通道大功率合成器、输出耦合器、输入功率检测器、输出功率检测器和微控制器。射频信号经过输入耦合器提取部分输入信号检测输入整个装置的输入功率，接着通过多通道功率分配器把射频信号分成多个支路，每个支路的射频信号都需要通过相位移位器和功率放大器进行相位调整和功率放大，然后所有支路通过多通道大功率合成器，把所有支路的射频功率相加后进入到输出耦合器，输出耦合器用来提取输出信号检测整个装置的输出功率。检测出来的输入输出功率信号送入到微控制器进行量化分析处理后，采用输出功率最大化的自适应准则分别控制各个通道的相位移位器，使各个通道的射频信号在功率合成时的相位一致，减少由于相位误差带来的合成损耗。
输入耦合器提取部分输入信号输送到输入功率检测器，把射频输入信号功率转化为控制器能测量的模拟直流信号；
输出耦合器提取部分输出信号输送到输出功率检测器，把射频输出信号功率转化为控制器能测量的模拟直流信号；
多通道功率分配器，用于把射频信号等功率分成至少三个支路，分配的多个通道的射频幅度和相位特性完全一样；
多通道大功率合成器，用于把至少三个支路的射频信号合成在一起，实现多个射频支路信号的功率相加的功能。此合成器必须能承受不少于1000W的平均功率。合成器的输入支路数必须和分配的输出支路数相同；
相位移位器，由一个电桥和两颗变容二极管组成。电桥把射频信号分成两路，通过变容二极管改变射频信号的相位后反射到与电桥输入端对应的隔离端输出；微控制器控制变容二极管的反向电压，改变反向电压的大小改变变容二极管的电容值，从而达到控制射频信号相移量的目的。
功率放大器，由多级射频链路组成，实现射频信号的功率放大，至少输出400W的平均功率。
作为优选，输入耦合器的耦合系数不能小于20dB，这样可以使输入耦合器的插损很小。输出耦合器的耦合系数不能小于40dB，这样可以使输出耦合器的插损很小，减少输出功率损耗。
作为优选，微控制器，包括8个通道的10bit A/D转换器，将模拟的电压信号转换为数字信号；包括8个通道的10bit D/A转换器，将数字信号转化为模拟电压信号；包括ARM内核，能运行各种复杂算法；包括存储模块，用于存储程序和数据。
本实用新型所述的多通道射频相位匹配控制方法，采用相位匹配控制算法，使各个通道的射频信号在到达多通道大功率合成器合成时的相位一致，包括如下步骤：
a.上电后，初始化各个通道内相位移位器的控制电压P1、P2、……、Pn；
b.采样量化输入功率检测器输出的直流信号，记录此时的射频输入功率；
c.依次调整各个通道内相位移位器的控制电压，使输出功率检测器输出的直流信号达到最大值；
d.循环跳转至步骤b。
本实用新型有益的效果是：本实用新型提出一种多通道射频相位匹配控制装置和方法，使各个通道的射频信号在到达合成器合成时的相位，减少由于相位误差带来的合成损耗，提高合成效率。
附图说明
附图1是本实用新型原理框图；
附图2是相位移位器原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及举例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的举例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提出了一种多通道射频相位匹配控制装置，包括输入耦合器、多通道功率分配器、相位移位器、功率放大器、多通道大功率合成器、输出耦合器、输入功率检测器、输出功率检测器和微控制器，实现多通道射频大功率合成的功能。
输入耦合器和输入功率检测器，输入耦合器提取部分输入信号输送到输入功率检测器，把射频输入信号功率转化为控制器可以测量的模拟直流信号。输入耦合器的耦合端用于提取输入的射频信号，耦合系数不能小于20dB，这样可以降低输入耦合器的插损，输入信号低损耗通过输入耦合器，更多的射频功率进入到后面各个通道进行功率放大。输入功率检测器采用真值功率检测器，进入到检测器输入端的射频功率(单位为dBm)和转换后输出的直流电压信号成正比例关系，输入到检测器的信号功率越大，转换后输出的直流信号也越大。采用真值功率检测方式大大可降低输入信号峰均值比(PAR)对检测精度的影响。
输出耦合器和输出功率检测器，输出耦合器提取部分输出信号输送到输出功率检测器，把射频输出信号功率转化为控制器可以测量的模拟直流信号。输出耦合器的耦合端用来提取输出的射频信号，耦合系数不能小于40dB，这样可以使输出耦合器的插损很小，减少输出功率损耗，提高整个系统的效率。输出功率检测器也采用真值功率检测器，进入到检测器输入端的射频功率(单位为dBm)和转换后输出的直流电压信号成正比例关系，输入到检测的信号功率越大，转换后输出的直流信号也越大。
多通道功率分配器，把射频信号等功率分成至少三个支路。分配的多个通道的射频幅度和相位特性完全一样。
多通道大功率合成器，其特征在于：把至少三个支路的射频信号合成在一起，实现多个射频支路信号的功率相加的功能。此合成器必须能承受不少于1000W的平均功率。合成器的输入支路数必须和分配的输出支路数相同。
相位移位器(如附图2所示)，主要由一个3dB电桥CP1和两颗变容二极管D1、D2组成。3dB电桥把射频信号分成两路(电桥CP1的3、4脚)，通过变容二极管改变射频信号的相位后反射到与3dB电桥输入端(电桥CP1的1脚)对应的隔离端(电桥CP1的2脚)输出。变容二极管的反向电压由为控制器控制(PiSet)。改变反向电压的大小可以改变变容二极管的电容值，从而达到控制射频信号相移量的目的。为控制器输出的控制电压在0～12V范围内，相移器的相移在0～105°范围内。
微控制器，包括8个通道的10bit A/D转换器，将模拟的电压信号转换为数字信号；包括8个通道的10bit D/A转换器，将数字信号转化为模拟电压信号；包括ARM内核，能运行各种复杂算法；包括存储模块，用于存储程序和数据。
功率放大器，由多级射频链路组成，实现射频信号的功率放大，末级功率放大器采用LDMOS器件，至少输出400W的平均功率。由于数字电视射频信号的峰均值比(PAR)很高(＞10dB)，这样末级放大器件要有峰值功率4000W，而单个LDMOS没有这个峰值输出能力，所以末级放大采用由4颗LDMOS以平衡放大的结构来实现。目前在这个系统中比较适合的LDMOS器件有MRF6VP3450H。每个通道采用一样的功率放大器，但由于器件的离散性等原因，不可能每个通道的相移量都是一样的，这样在功率合成时必然会有相位误差。相位误差又会影响功率合成的效率。所以需要在每个通道增加相位调整的电路，保证在功率合成时各个通道的相位是一致的。
相位匹配控制算法，使各个通道的射频信号在到达合成器合成时的相位一致，减少由于相位误差带来的合成损耗。在特定输入功率情况下，采用输出功率最大化的准则。主要包括如下步骤：
a.上电后，初始化各个通道内相位移位器的控制电压P1、P2、……、Pn。
b.采样量化输入功率检测器输出的直流信号，记录此时的射频输入功率。
c.依次调整各个通道内相位移位器的控制电压，使输出功率检测器输出的直流信号达到最大值。
d.循环跳转至步骤b，如此循环多次，直到输出功率已最大了。
本实用新型能自适应控制多通道射频功率合成时的相位匹配，保证功率合成时各个通道的相位一致。具有稳定、高效、简捷等特点。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本实用新型的技术方案及实用新型构思加以等同替换或改变都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种多通道射频相位匹配控制装置，其特征是：包括输入耦合器、多通道功率分配器、相位移位器、功率放大器、多通道大功率合成器、输出耦合器、输入功率检测器、输出功率检测器和微控制器，其中，
输入耦合器提取部分输入信号输送到输入功率检测器，把射频输入信号功率转化为控制器能测量的模拟直流信号；
输出耦合器提取部分输出信号输送到输出功率检测器，把射频输出信号功率转化为控制器能测量的模拟直流信号；
多通道功率分配器，用于把射频信号等功率分成至少三个支路，分配的多个通道的射频幅度和相位特性完全一样；
多通道大功率合成器，用于把至少三个支路的射频信号合成在一起，合成器的输入支路数必须和分配的输出支路数相同；
相位移位器，由一个电桥和两颗变容二极管组成。电桥把射频信号分成两路，通过变容二极管改变射频信号的相位后反射到与电桥输入端对应的隔离端输出；微控制器控制变容二极管的反向电压，改变反向电压的大小改变变容二极管的电容值；
功率放大器，由多级射频链路组成，用于实现射频信号的功率放大。
2.根据权利要求1所述的多通道射频相位匹配控制装置，其特征是：输入耦合器的耦合系数不能小于20dB，输出耦合器的耦合系数不能小于40dB。
3.根据权利要求1所述的多通道射频相位匹配控制装置，其特征是：微控制器，包括8个通道的10bit A/D转换器，将模拟的电压信号转换为数字信号；包括8个通道的10bit D/A转换器，将数字信号转化为模拟电压信号；包括ARM内核，能运行各种复杂算法；包括存储模块，用于存储程序和数据。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010206853471U CN201910863U (zh) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | 多通道射频相位匹配控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010206853471U CN201910863U (zh) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | 多通道射频相位匹配控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201910863U true CN201910863U (zh) | 2011-07-27 |
Family
ID=44303060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010206853471U Expired - Lifetime CN201910863U (zh) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | 多通道射频相位匹配控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201910863U (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102075711A (zh) * | 2010-12-17 | 2011-05-25 | 三维通信股份有限公司 | 多通道射频相位匹配控制装置和方法 |
| CN102955486A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-03-06 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种高压大功率变频可调恒压源 |
| CN102957382A (zh) * | 2011-08-16 | 2013-03-06 | 上海贝尔股份有限公司 | 一种功率放大器 |
| CN103050755A (zh) * | 2011-10-13 | 2013-04-17 | 联发科技（新加坡）私人有限公司 | M通道耦合器 |
| CN105281694A (zh) * | 2015-08-07 | 2016-01-27 | 杭州中威电子股份有限公司 | 一种5.8GHz相位自适应功率放大器合路系统及其实现方法 |
| CN105305983A (zh) * | 2014-05-29 | 2016-02-03 | 宏达国际电子股份有限公司 | 无线通讯装置、方法及其功率放大器 |
| CN106877841A (zh) * | 2015-12-11 | 2017-06-20 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种大功率射频功放电路中的多脉冲合成方法 |
| CN107395147A (zh) * | 2017-08-04 | 2017-11-24 | 杭州长泽科技有限公司 | 一种功放稳定性主次备份系统的实现方法 |
| CN109167580A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-08 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种平面四路功率合成放大器 |
-
2010
- 2010-12-17 CN CN2010206853471U patent/CN201910863U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102075711B (zh) * | 2010-12-17 | 2013-01-30 | 三维通信股份有限公司 | 多通道射频相位匹配控制装置和方法 |
| CN102075711A (zh) * | 2010-12-17 | 2011-05-25 | 三维通信股份有限公司 | 多通道射频相位匹配控制装置和方法 |
| CN102957382A (zh) * | 2011-08-16 | 2013-03-06 | 上海贝尔股份有限公司 | 一种功率放大器 |
| CN103050755B (zh) * | 2011-10-13 | 2015-03-25 | 联发科技（新加坡）私人有限公司 | M通道耦合器 |
| CN103050755A (zh) * | 2011-10-13 | 2013-04-17 | 联发科技（新加坡）私人有限公司 | M通道耦合器 |
| CN102955486B (zh) * | 2012-10-24 | 2014-10-22 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种高压大功率变频可调恒压源 |
| CN102955486A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-03-06 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种高压大功率变频可调恒压源 |
| CN105305983A (zh) * | 2014-05-29 | 2016-02-03 | 宏达国际电子股份有限公司 | 无线通讯装置、方法及其功率放大器 |
| CN105281694A (zh) * | 2015-08-07 | 2016-01-27 | 杭州中威电子股份有限公司 | 一种5.8GHz相位自适应功率放大器合路系统及其实现方法 |
| CN106877841A (zh) * | 2015-12-11 | 2017-06-20 | 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 | 一种大功率射频功放电路中的多脉冲合成方法 |
| CN107395147A (zh) * | 2017-08-04 | 2017-11-24 | 杭州长泽科技有限公司 | 一种功放稳定性主次备份系统的实现方法 |
| CN109167580A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-08 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种平面四路功率合成放大器 |
| CN109167580B (zh) * | 2018-10-30 | 2022-06-14 | 北京振兴计量测试研究所 | 一种平面四路功率合成放大器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102075711B (zh) | 多通道射频相位匹配控制装置和方法 | |
| CN201910863U (zh) | 多通道射频相位匹配控制装置 | |
| CN102197584B (zh) | 功率放大器及其放大方法 | |
| CN106452370A (zh) | 一种基于非对称结构的高回退Doherty功率放大器及其实现方法 | |
| CN102332875B (zh) | 一种宽带高效率Doherty功率放大器 | |
| CN102545788A (zh) | 一种多路非对称Doherty放大器 | |
| CN103107778B (zh) | 一种可降低三阶互调的多赫尔蒂功率放大器及其调试方法 | |
| CN103457541A (zh) | 一种拓宽Doherty功率放大器带宽的方法及用该方法改进的Doherty功率放大器 | |
| CN102064774B (zh) | 一种功率放大电路实现方法及功率放大装置 | |
| CN102801387A (zh) | 一种双模双带高效率Doherty功率放大器 | |
| CN106411265B (zh) | 一种拓展带宽的非对称Doherty功率放大器及其实现方法 | |
| CN101106358A (zh) | 线性射频功率放大器电路及其优化方法 | |
| CN105450185A (zh) | 一种可重构高效率高线性宽带功率放大方法及放大器 | |
| CN109951165A (zh) | 一种s波段信号功率放大电路 | |
| CN102868368A (zh) | 基于t型网络和耦合线的双频同步式功放及其设计方法 | |
| CN202551096U (zh) | 一种信号发射机 | |
| CN110011621A (zh) | 一种集成异向与多尔蒂结构的高回退范围射频功率放大器 | |
| CN202424626U (zh) | 一种多路非对称Doherty放大器 | |
| CN102613974B (zh) | 一种数字化核磁共振射频放大器及其实现方法 | |
| CN202535310U (zh) | 一种多级多路Doherty放大器 | |
| CN205304743U (zh) | 一种可重构高效率高线性宽带功率放大器 | |
| CN201699655U (zh) | Uhf数字电视发射机功率放大装置及设备 | |
| CN206524816U (zh) | 一种用于2～6GHz频段的功率放大器 | |
| CN205595433U (zh) | 一种非二进制波导内空间功率合成放大器 | |
| CN103944623A (zh) | 一种基于空间耦合的有源负载调制发射机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20110727 Effective date of abandoning: 20130710 |
|
| RGAV | Abandon patent right to avoid regrant |