CN206756918U - 微波功率放大器的在线调试测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种微波功率放大器的在线调试测试系统，包括输入耦合器、放大器模块、输出耦合器、上位机和控制单元。控制单元包括输入检波器、栅极供电单元、漏极供电与控制单元、输出检波器、栅极电压检测电路、电流检测电路、过压欠压检测电路和单片机单元。在线调试时，控制单元检测放大器模块的状态，并在检测结果出现异常时快速控制关闭所述放大器模块的漏极电压，起到保护放大器模块的作用。该系统在精确测量放大器的同时，更能够全面实时保护功率放大器的调试。

Description

微波功率放大器的在线调试测试系统

技术领域

本实用新型属于测试与测量技术领域，涉及一种针对射频与微波放大器模块的在线调试的测试与测量系统，更具体地涉及一种微波功率放大器的在线调试测试系统。

背景技术

微波功率放大器近年来在通信、制导、雷达、成像、遥感等领域得到了越来越广泛的应用。通常需要测试C波段功率放大器的功率附加效率(PAE)、1dB压缩点、增益、输出功率、输出频谱特性等性能指标，然后对测试数据进行分析。

目前，国内的微波功率放大器通常是直接连接仪器进行调试测试，记录测试结果。针对各个测试项目分别连接相应的仪器与被测设备。这种调试测试很容易由于误操作、自激振荡等损坏放大器模块，造成严重的经济损失。

目前，国内在线调试测试C波段功率放大器的技术有中国实用新型专利CN202949394 U，该实用新型公开了一种微波放大器用功率检测和保护装置，其包括FPGA(现场可编程门阵列)和馈电控制电路，馈电控制电路与FPGA相连，FPGA设有两个检测端口，每个检测端口与一个微波功率检测通道相连接。该装置还设置有RS485接口。FPGA还设有重频输入端口和重频输入接口。

该实用新型CN 202949394 U所公开的装置设置有两个微波功率检测通道，可同时设置两个探头，能同时检测连续波功率和脉冲功率，无需对耦合器等硬件做改动即能兼容连续波功率的检测和脉冲功率的检测；通过馈电控制电路，能在检测的同时及时控制馈电设备断电，保护放大器；以前检测重频也是单独的仪器，现在也整合在该装置上，检测时不用携带重频检测仪。然而，该实用新型只可以用于放大器模块的功率检测和保护装置，不能用于对有加电时序要求的放大器模块(例如，氮化镓(GaN)放大器模块)的加电时序保护、放大器模块的工作方式保护、过压欠压保护以及过流保护。

实用新型内容

针对现有技术不能对功率放大器的在线调试进行全面实时的保护的问题，本实用新型的目的在于提供一种微波功率放大器的在线调试测试系统，其能够快速实现对有加电时序要求的放大器模块(例如，GaN放大器模块)的加电时序保护、放大器模块的工作方式保护、过压欠压保护以及过流保护。该系统在精确测量放大器的同时，更能够全面实时保护功率放大器的调试。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种微波功率放大器的在线调试测试系统，包括输入耦合器、放大器模块、输出耦合器、上位机和控制单元。其中，输入耦合器用于耦合输入信号，包括耦合连续波信号与脉冲信号。放大器模块将输入耦合器检测的输入信号进行放大后作为输出信号进行输出。输出耦合器用于耦合经过放大器模块放大后的输出信号并将输出信号传输到频谱仪、功率计等外部测试设备。上位机用于设置和显示用于工作方式保护的放大器模块的工作方式(连续波、脉冲)、用于过流保护的过流值(即电流阈值，放大器模块的工作电流超过该阈值后启动过流保护)和用于过压欠压保护的漏极电压的上限值及下限值；控制单元用于放大器模块的状态检测及控制，包括对放大器模块过压欠压、过流状态的检测、对放大器模块的工作方式的检测以及对有加电时序要求的放大器模块(例如，GaN放大器模块)的加电时序的检测，并在上述检测结果出现异常时控制关闭放大器模块漏极电压，实现对放大器的保护。上位机与控制单元通过例如RS485进行通信。

优选地，控制单元包括输入检波器、栅极供电单元、漏极供电与控制单元、单片机单元、栅极电压检测电路、电流检测电路和过压欠压检测电路。其中，输入检波器将输入耦合器检测的输入信号(连续波信号或脉冲信号)转换为输入检波信号(直流连续电压或者方波信号)，用于功率放大器的工作方式保护；栅极供电单元向放大器模块加栅极偏置电压；漏极供电与控制单元向放大器模块加漏极电压并在检测到异常时关闭放大器模块漏极电压以实现保护；单片机单元检测输入检波信号、栅极偏置电压检测信号、电流检测信号、电压检测信号并进行保护控制，并通过例如RS485接口与上位机通信；栅极电压检测电路检测放大器模块的栅极是否加电，用于加电时序保护；电流检测电路检测放大器模块的电流，用于过流保护；过压欠压检测电路检测放大器模块的漏极电压，用于过压欠压保护。

本实用新型的有益效果在于：利用根据本实用新型的微波功率放大器的在线调试测试系统可以快速实现对有加电时序要求的放大器模块(例如，GaN放大器模块)的加电时序保护、放大器模块的工作方式保护、过压欠压保护以及过流保护。在精确测量放大器的同时，更能够全面实时保护功率放大器的调试。

附图说明

图1根据本实用新型的微波功率放大器的在线调试测试系统的结构框图；

图2为根据本实用新型的控制单元的内部构件框图。

具体实施方式

下面，参照附图，通过具体实施例对本实用新型做进一步地详细说明。以下实施例仅是示例性的，并且决不旨在限制本实用新型。

图1为根据本实用新型的微波功率放大器的在线调试测试系统的结构框图。微波功率放大器的在线调试测试系统可以与射频信号源、电源、频谱仪或功率计连接。在在线调试测试过程中，射频信号源发射微波信号(射频信号)，该微波信号经过微波功率放大器的在线调试测试系统放大后进入到频谱仪或功率计进行输出功率测试。

根据本实用新型的微波功率放大器的在线调试测试系统包括输入耦合器、放大器模块、输出耦合器、上位机和控制单元。如图1所示，通过电源对微波功率放大器的在线调试测试系统进行供电。上位机与控制单元通过例如RS485进行通信。输入耦合器用于耦合来自射频信号源的输入信号，包括耦合连续波信号与脉冲信号。放大器模块将输入耦合器检测的输入信号进行放大后作为输出信号进行输出。输出耦合器用于耦合经过放大器模块放大后的输出信号并将输出信号传输到频谱仪、功率计等外部测试设备。上位机(例如可以是VB编写的控制程序)用于设置和显示用于放大器模块的工作方式保护的放大器模块的工作方式(连续波、脉冲)、用于过流保护的过流值和用于过压欠压保护的漏极电压的上限值及下限值。控制单元用于放大器模块的状态检测及控制，包括对放大器模块进行过压欠压、过流状态等的检测、对放大器模块的工作方式的检测以及对有加电时序要求的放大器模块(例如，GaN放大器模块)的加电时序的检测，并在上述检测结果出现异常时控制关闭放大器模块的漏极电压，实现对放大器的保护。

作为优选的方案，图2示出了根据本实用新型的控制单元的内部构件及连接关系的框图。如图2所示，控制单元包括输入检波器、栅极供电单元、漏极供电与控制单元、单片机单元、栅极电压检测电路、电流检测电路和过压欠压检测电路。其中，输入检波器将输入耦合器检测的输入信号(连续波信号或脉冲信号)转换为输入检波信号(直流连续电压或者方波信号)，用于放大器模块的工作方式保护。栅极供电单元用于向放大器模块施加栅极偏置电压。漏极供电与控制单元用于向放大器模块加漏极电压并在检测到异常时关闭放大器模块的漏极电压以实现保护。单片机单元检测输入检波信号、栅极偏置电压检测信号、电流检测信号、电压检测信号并进行保护控制。此外，单片机单元还可以包括例如RS485接口(未示出)，并通过RS485接口与上位机通信。栅极电压检测电路检测放大器模块的栅极是否加电，用于加电时序保护。电流检测电路检测放大器模块的电流，用于过流保护。过压欠压检测电路检测放大器模块的电压，用于过压欠压保护。

优选地，如图2所示，根据本实用新型的控制单元还可以包括输出检波器，该输出检波器将输出耦合器检测的输出信号(连续波信号或脉冲信号)转换为输出检波信号(直流连续电压或者方波信号)，用于检测输出功率大小以在上位机中进行显示，以进行调试。

下面，分别对本实用新型实现的各种保护的工作原理进行说明。

加电时序保护

根据本实用新型的微波功率放大器的在线调试测试系统可以针对某些有加电时序要求的放大器模块(例如，GaN放大器模块)进行加电时序保护。本实用新型所述的加电时序要求必须先于放大器模块中的其他部分而对该放大器模块的栅极加电，即，施加栅极偏置电压。当对放大器模块开始供电时，栅极电压检测电路对放大器模块的栅极是否已经加电进行检测，并将与检测结果对应的信号(即，栅极偏置电压检测信号)传入单片机单元，若栅极电压检测电路检测到放大器模块的栅极未加电，则单片机单元依据获取的信号检测到异常，并通过漏极供电与控制单元关闭放大器模块的漏极电压，从而快速实现放大器模块的加电时序保护。

放大器模块的工作方式保护

根据本实用新型的微波功率放大器的在线调试测试系统可以针对连续波信号和脉冲信号两种信号进行调试测试，并在输入信号异常时，对放大器模块进行保护。具体而言，在进行调试测试前，针对要放大的输入信号的类型(连续波信号或脉冲信号)在上位机中设置相应的工作方式。在上位机中设置针对脉冲信号的工作方式的情况下，在在线调试的过程中，如果射频信号源向该系统输入了连续波信号，则该连续波信号先经过输入耦合器耦合，然后经过输入检波器检波后生成输入检波信号传入单片机单元。由于在这种情况下的输入检波信号与连续波的检波信号对应，因此单片机单元检测到输入检波信号与上位机设置的工作方式不一致，确定输入检波信号异常(即输入异常)，并通过漏极供电与控制单元关闭放大器模块的漏极电压，从而快速实现放大器模块的工作方式保护。

过压欠压保护

在进行在线调试测试前，预先在上位机中合理地设置漏极电压的上限值和下限值，例如将下限值设为24V，同时将上限值设为30V。在进行在线调试测试的过程中，本系统的控制单元中的过压欠压检测电路对放大器模块的漏极电压进行实时检测并向单片机单元输出电压检测信号，当过压欠压检测电路检测到的放大器模块的漏极电压的大小超出了在上位机中设置的电压的上限值和下限值所限定的范围时，单片机单元检测到异常，并通过漏极供电与控制单元关闭放大器模块的漏极电压，从而快速实现放大器模块的过压欠压保护。

过流保护

在进行在线调试测试前，预先在上位机中合理地设置过流值。在进行在线调试测试的过程中，本系统的控制单元中的电流检测电路对放大器模块的工作电流进行实时检测并向单片机单元输出电流检测信号，当电流检测电路检测到的放大器模块的工作电流超过在上位机中设置的过流值时，单片机单元检测到异常，并通过漏极供电与控制单元关闭放大器模块的漏极电压，快速实现放大器模块的过流保护。

根据本实用新型的在线调试测试系统可以在调试结束后移除。

虽然参照示例性实施例对本实用新型进行了描述，但是应当理解，本实用新型不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。

Claims (8)

1.一种微波功率放大器的在线调试测试系统，所述在线调试测试系统包括：

放大器模块；

输入耦合器，用于耦合所述放大器模块的输入信号；

输出耦合器，用于耦合所述放大器模块的输出信号；

上位机，用于设置和显示所述在线调试测试系统的参数；

控制单元，用于检测所述放大器模块的状态，并在检测结果出现异常时快速控制关闭所述放大器模块的漏极电压。

2.根据权利要求1所述的微波功率放大器的在线调试测试系统，其中，所述控制单元包括：

输入检波器，用于将所述输入耦合器检测的输入信号转换为输入检波信号；

栅极供电单元，用于向所述放大器模块施加栅极偏置电压；

漏极供电与控制单元，用于向所述放大器模块施加漏极电压并在检测到异常时关闭所述放大器模块的漏极电压；

栅极电压检测电路，用于检测所述放大器模块的栅极偏置电压以判断是否已经对所述放大器模块的栅极加电，并输出栅极偏置电压检测信号；

电流检测电路，用于检测所述放大器模块的电流的大小并输出电流检测信号；

过压欠压检测电路，用于检测所述放大器模块的漏极电压的大小并输出电压检测信号；

单片机单元，用于检测所述输入检波信号、所述栅极偏置电压检测信号、所述电流检测信号、所述电压检测信号中的各个信号，并在所述输入检波信号、所述栅极偏置电压检测信号、所述电流检测信号、所述电压检测信号中的任一信号出现异常时控制所述漏极供电与控制单元关闭所述放大器模块的漏极电压。

3.根据权利要求2所述的微波功率放大器的在线调试测试系统，其中，所述输入检波信号异常是指，在所述上位机中将所述放大器模块的工作方式设置为脉冲工作方式的情况下，所述输入检波信号与连续波的检波信号对应。

4.根据权利要求2所述的微波功率放大器的在线调试测试系统，其中，所述栅极偏置电压检测信号异常是指，在对所述放大器模块有加电时序要求的情况下，当对所述放大器模块开始供电时，所述栅极电压检测电路检测到所述放大器模块的栅极未加电。

5.根据权利要求2所述的微波功率放大器的在线调试测试系统，其中，所述电流检测信号异常是指，由所述电流检测电路检测到的所述放大器模块的电流的大小超过了在所述上位机中设置的过流值。

6.根据权利要求2所述的微波功率放大器的在线调试测试系统，其中，所述电压检测信号异常是指，由所述过压欠压检测电路检测到的放大器模块的漏极电压的大小超出了由在所述上位机中设置的电压的上限值和下限值所限定的范围。

7.根据权利要求2所述的微波功率放大器的在线调试测试系统，其中，所述控制单元还包括输出检波器，所述输出检波器将所述输出耦合器检测的输出信号转换为输出检波信号，用于检测输出功率大小以在所述上位机中显示输出功率。

8.根据权利要求2至7中的任一项所述的微波功率放大器的在线调试测试系统，其中，所述单片机单元还包括RS485接口，所述单片机单元通过所述RS485接口与所述上位机进行通信。