CN208028858U - 一种微波射频系统的射频增益数字式补偿电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微波射频系统的射频增益数字式补偿电路，涉及射频技术领域，该数字式补偿电路包括：衰减补偿电路、控制器、温度传感器和鉴频电路，微波射频系统的射频信号从鉴频电路的输入端输入，鉴频电路的输出端连接控制器的第一输入端，温度传感器设置在微波射频系统的热源处，温度传感器的输出端连接控制器的第二输入端，控制器的输出端连接衰减补偿电路的控制端，衰减补偿电路连接微波射频系统的两级射频放大器之间；该电路可以针对不同温度下、不同频率下的射频增益进行相应的衰减补偿，以优化微波射频系统的高低温增益变化量。

Description

一种微波射频系统的射频增益数字式补偿电路

技术领域

本实用新型涉及射频技术领域，尤其是一种微波射频系统的射频增益数字式补偿电路。

背景技术

随着国内微波技术的发展，其相关设备的技术要求也越来越高。对于微波射频系统来说，其要求的功率增益越高，所需放大器的数量也相应增加，带来的高低温增益变化量也会越大，由此可见，较高的功率增益和较低的高低温增益变化量很难兼顾，面对高要求的高低温增益变化量，即使使用温度补偿衰减器也无法满足其要求。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种微波射频系统的射频增益数字式补偿电路，该电路可以针对不同温度下、不同频率下的射频增益进行相应的衰减补偿，以优化微波射频系统的高低温增益变化量。

本实用新型的技术方案如下：

一种微波射频系统的射频增益数字式补偿电路，该数字式补偿电路包括：衰减补偿电路、控制器、温度传感器和鉴频电路，微波射频系统的射频信号从鉴频电路的输入端输入，鉴频电路的输出端连接控制器的第一输入端，温度传感器设置在微波射频系统的热源处，温度传感器的输出端连接控制器的第二输入端，控制器的输出端连接衰减补偿电路的控制端，衰减补偿电路连接微波射频系统的两级射频放大器之间；鉴频电路用于获取微波射频系统的射频信号的频率信息并发送给控制器，温度传感器用于采集微波射频系统的温度信息并发送给控制器，控制器用于根据频率信息和温度信息控制衰减补偿电路进行衰减补偿。

其进一步的技术方案为，鉴频电路包括混频器、频率电压转换电路、电压放大电路和A/D转换器，频率电压转换电路包括频率电压转换芯片和外围电路，电压放大电路包括同相比例运算放大器和电阻网络；微波射频系统的射频信号以及本振信号分别从混频器的输入端输入，混频器的输出端连接频率电压转换电路的输入端，频率电压转换电路的输出端连接电压放大电路的输入端，电压放大电路的输出端连接A/D转换器，A/D转换器的输出端作为鉴频电路的输出端连接控制器的第一输入端。

其进一步的技术方案为，衰减补偿电路包括依次串联的至少两个开关衰减电路，该串联电路的一端作为衰减补偿电路的输入端、另一端作为衰减补偿电路的输出端，每个开关衰减电路中分别包括第一单刀双掷开关、固定衰减器和第二单刀双掷开关，第一单刀双掷开关的固定端作为开关衰减电路的输入端，第一单刀双掷开关的第一活动端和第二单刀双掷开关的第一活动端分别连接固定衰减器，第一单刀双掷开关的第二活动端连接第二单刀双掷开关的第二活动端，第二单刀双掷开关的固定端作为开关衰减电路的输出端；各个开关衰减电路中的固定衰减器的衰减量均不同；衰减补偿电路的输入端还连接有至少两个衰减网络，每个衰减网络分别包括控制开关和固定电阻，控制开关与固定电阻串联，该串联电路的一端连接衰减补偿电路的输入端、另一端接地；各个衰减网络中的固定电阻的阻值均不同，使得各个衰减网络形成的衰减量均不同；控制器连接并控制衰减补偿电路中的各个单刀双掷开关和控制开关。

其进一步的技术方案为，温度传感器紧贴微波射频系统中的射频放大器或电源稳压器设置。

其进一步的技术方案为，温度传感器为数字温度传感器；或者，温度传感器为模拟温度传感器，则温度传感器与控制器之间还连接有比较器或A/D转换器。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种微波射频系统的射频增益数字式补偿电路，该数字式补偿电路可以根据实际高低温增益变化量的需求和所用射频放大器带来的高低温增益变化，选取合适的衰减精度和衰减位数设计衰减补偿部分，针对不同温度下、不同频段内的射频增益进行相应的衰减补偿，从而优化微波射频系统的高低温增益变化量。

附图说明

图1是本申请公开的射频增益数字式补偿电路的电路结构图。

图2是微波射频系统在不同频率下、不同温度下的射频增益变化量曲线。

图3是本申请中的鉴频电路的电路图。

图4是本申请中的衰减补偿电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种微波射频系统的射频增益数字式补偿电路，请参考图1示出的电路结构示意图，该数字式补偿电路包括：衰减补偿电路、控制器、温度传感器和鉴频电路，本申请中的控制器通常是可编程逻辑器件，微波射频系统的射频信号从鉴频电路的输入端输入，鉴频电路的输出端连接控制器的第一输入端，温度传感器的输出端连接控制器的第二输入端，控制器的输出端连接衰减补偿电路的控制端，衰减补偿电路连接微波射频系统的两级射频放大器之间。

其中，温度传感器设置在微波射频系统的热源处，通常是紧贴微波射频系统中的射频放大器或电源稳压器设置，以便准确、及时地反应放大器所处的温度区间。本申请中的温度传感器为数字温度传感器或模拟温度传感器，它们根据不同的温度分别检测输出数字信号和模拟信号，但后续的可编程逻辑器件的输入要求是数字信号，因此若选用数字温度传感器，则直接将信号送至可编程逻辑器件，再通过可编程逻辑器件进行温区划分和数据处理。若选用模拟温度传感器，则温度传感器与控制器之间还连接有比较器，利用比较器进行温区划分后，再送至可编程逻辑器件进行数据处理；或者，温度传感器与控制器之间还连接有A/D转换器(模数转换器)，经A/D转换器将模拟信号转换为数字信号后，再送至可编程逻辑器件进行温区划分和数据处理。图1以温度传感器为数字温度传感器为例。

微波射频系统的高低温增益变化量主要取决于微波射频系统中的射频放大器本身的性能，环境温度越高，其射频增益越低，环境温度越低，其射频增益越高，整个系统的高低温增益变化量远超实际需求。同时，如图2所示，微波射频系统在不同频率下、不同温度下的射频增益变化量曲线一般是非线性的，因此微波射频系统在不同频率下、不同温度下对于衰减补偿需求是不一致的，因此单靠温补衰减器的衰减补偿无法满足其要求，为此本申请还加入了鉴频电路以针对不同频段内的射频增益进行相应的衰减补偿。

请参考图3，鉴频电路包括混频器、频率电压转换电路、电压放大电路和A/D转换器，频率电压转换电路包括频率电压转换芯片和电阻电容构成的外围电路，电压放大电路包括rail-to-rail同相比例运算放大器和电阻网络所构成的外围电路；微波射频系统的射频信号以及本振信号分别从混频器的输入端输入，混频器的输出端连接频率电压转换电路的输入端，频率电压转换电路的输出端连接电压放大电路的输入端，电压放大电路的输出端连接A/D转换器，A/D转换器的输出端作为鉴频电路的输出端连接控制器的第一输入端。由于频率电压转换芯片所能转换的信号频率很低，大约只有数百千赫兹，因此本申请将高频的射频信号经混频器和本振信号做下变频，转换成相应的低频信号，频率电压转换芯片可以实际情况选用现有市售的芯片实现。图3所示的鉴频电路中，射频信号经混频器转换为低频信号后，由频率电压转换电路转换为相应的电压信号，再由电压放大电路对电压信号进行放大，最后通过A/D转换器将电压信号转换为数字信号，再送至可编程逻辑器件进行频段划分和数据处理，实际实现时，也可以采用比较器代替A/D转换器，比较器进行频段划分后，再送至可编程逻辑器件进行数据处理。

请参考图4，本申请中的衰减补偿电路包括依次串联的至少两个开关衰减电路，该串联电路的一端作为衰减补偿电路的输入端、另一端作为衰减补偿电路的输出端，每个开关衰减电路中分别包括第一单刀双掷开关、固定衰减器和第二单刀双掷开关，第一单刀双掷开关的固定端作为开关衰减电路的输入端，第一单刀双掷开关的第一活动端和第二单刀双掷开关的第一活动端分别连接固定衰减器，第一单刀双掷开关的第二活动端连接第二单刀双掷开关的第二活动端，第二单刀双掷开关的固定端作为开关衰减电路的输出端。各个开关衰减电路中的固定衰减器的衰减量均不同，图4以衰减补偿电路中包括三个开关衰减电路为例，且三个开关衰减电路中的固定衰减器的衰减量分别为4dB、8dB和16dB。衰减补偿电路的输入端还连接有至少两个衰减网络，每个衰减网络是由电阻匹配搭接而成的T型衰减网络，其包括连接在衰减补偿电路的输入端的主路上的两个电阻，以及并联在衰减补偿电路的输入端的控制开关和固定电阻，由于主路上的两个电阻阻值非常小，因此本申请对其忽略不计，因此本申请中的每个衰减网络分别包括控制开关和固定电阻，该控制开关通常实现为FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)开关，控制开关与固定电阻串联，该串联电路的一端连接衰减补偿电路的输入端、另一端接地。当衰减网络中的控制开关关断时，该衰减网络无衰减，当控制开关接通时，该衰减网络形成与固定电阻相对应的衰减量，本申请中各个衰减网络中的固定电阻的阻值均不同，因此使得各个衰减网络所形成的衰减量均不同，图4以衰减补偿电路中包括四个衰减网络为例，四个衰减网络中的固定电阻依次为R1～R4，本申请对R1～R4的具体阻值不作限定，使得四个衰减网络可以形成的衰减量分别为0.25dB、0.5dB、1dB和2dB。控制器连接并控制衰减补偿电路中的各个单刀双掷开关和控制开关的通断，从而调整整个衰减补偿电路的衰减精度和衰减位数。

以直接采用控制器进行温区划分和频段划分为例，本申请公开的射频增益数字式补偿电路的工作原理如下：

根据温度传感器的精度，将微波射频系统的温度划分出合适的温区，温度传感器的精度越高，所划分的温区更细致，可操作范围更大，针对不同温度下射频增益的衰减补偿更容易、精确。假设在某项目中，先划分了温度敏感期和温度不敏感区，在50℃以上和-30℃以下的温区，射频增益变化极小，为温度不敏感区，将其划分为两个温区；而在-30℃至50℃之间，射频增益变化较为明显，为温度敏感区，选取精度为±3℃的温补衰减器将温度敏感区的温度范围划分为十个温区。

根据衰减补偿的精度，将微波射频系统的带宽划分出合适的频段，划分的频段数越多，增益变化量△G越小，可操作范围更大，针对不同频段内射频增益的衰减补偿更容易、精确。与上述划分温区类似。

在微波射频系统的工作过程中，温度传感器采集温度信息，并发送给控制器进行温区划分和数据处理，同时，为了增强抗干扰能力，避免温度传感器传送错误的过冲信号，针对数字温度传感器，需在可编程逻辑器件进行数据采样，如取十次数据，去除最大值和最小值后取平均，所得值为最终处理数据；而对于模拟温度传感器，加合适的电容或平滑电路即可。鉴频电路分辨出射频信号的频率信息，并发送给控制器进行频段划分和数据处理。针对不同温区内、不同频段内的射频增益，控制器控制衰减补偿电路中的各个开关的通断，实现与温度和频率相应的衰减补偿，从而优化微波射频系统的高低温增益变化量。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种微波射频系统的射频增益数字式补偿电路，其特征在于，所述数字式补偿电路包括：衰减补偿电路、控制器、温度传感器和鉴频电路，所述微波射频系统的射频信号从所述鉴频电路的输入端输入，所述鉴频电路的输出端连接所述控制器的第一输入端，所述温度传感器设置在所述微波射频系统的热源处，所述温度传感器的输出端连接所述控制器的第二输入端，所述控制器的输出端连接所述衰减补偿电路的控制端，所述衰减补偿电路连接所述微波射频系统的两级射频放大器之间；所述鉴频电路用于获取所述微波射频系统的射频信号的频率信息并发送给所述控制器，所述温度传感器用于采集所述微波射频系统的温度信息并发送给所述控制器，所述控制器用于根据所述频率信息和所述温度信息控制所述衰减补偿电路进行衰减补偿。

2.根据权利要求1所述的数字式补偿电路，其特征在于，所述鉴频电路包括混频器、频率电压转换电路、电压放大电路和A/D转换器，所述频率电压转换电路包括频率电压转换芯片和外围电路，所述电压放大电路包括同相比例运算放大器和电阻网络；所述微波射频系统的射频信号以及本振信号分别从所述混频器的输入端输入，所述混频器的输出端连接所述频率电压转换电路的输入端，所述频率电压转换电路的输出端连接所述电压放大电路的输入端，所述电压放大电路的输出端连接所述A/D转换器，所述A/D转换器的输出端作为所述鉴频电路的输出端连接所述控制器的第一输入端。

3.根据权利要求1所述的数字式补偿电路，其特征在于，所述衰减补偿电路包括依次串联的至少两个开关衰减电路，该串联电路的一端作为所述衰减补偿电路的输入端、另一端作为所述衰减补偿电路的输出端，每个所述开关衰减电路中分别包括第一单刀双掷开关、固定衰减器和第二单刀双掷开关，所述第一单刀双掷开关的固定端作为所述开关衰减电路的输入端，所述第一单刀双掷开关的第一活动端和所述第二单刀双掷开关的第一活动端分别连接所述固定衰减器，所述第一单刀双掷开关的第二活动端连接所述第二单刀双掷开关的第二活动端，所述第二单刀双掷开关的固定端作为所述开关衰减电路的输出端；各个所述开关衰减电路中的固定衰减器的衰减量均不同；所述衰减补偿电路的输入端还连接有至少两个衰减网络，每个所述衰减网络分别包括控制开关和固定电阻，所述控制开关与所述固定电阻串联，该串联电路的一端连接所述衰减补偿电路的输入端、另一端接地；各个所述衰减网络中的固定电阻的阻值均不同，使得各个所述衰减网络形成的衰减量均不同；所述控制器连接并控制所述衰减补偿电路中的各个单刀双掷开关和控制开关。

4.根据权利要求1至3任一所述的数字式补偿电路，其特征在于，所述温度传感器紧贴所述微波射频系统中的射频放大器或电源稳压器设置。

5.根据权利要求1至3任一所述的数字式补偿电路，其特征在于，

所述温度传感器为数字温度传感器；

或者，所述温度传感器为模拟温度传感器，则所述温度传感器与所述控制器之间还连接有比较器或A/D转换器。