CN208479631U - 一种具有天线口负载失配保护功能的微波收发前端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有天线口负载失配保护功能的微波收发前端，涉及射频技术领域，该微波收发前端包括发射通道、接收通道、发射功率检测单元、驻波功率检测单元、控制单元以及双工器，发射通道的发射端连接发射功率检测单元的第一端，发射功率检测单元的第二端连接驻波功率检测单元的第一端，驻波功率检测单元的第二端连接双工器，发射功率检测单元的第三端和驻波功率检测单元的第三端分别连接控制单元的输入端，控制单元的输出端连接发射通道，接收通道的接收端连接双工器，双工器用于连接天线口；该微波收发前端可以对天线口负载状态进行实时监测和保护，防止微波收发前端中的功率放大器被烧毁，保证整个微波射频设备的通信质量。

Description

一种具有天线口负载失配保护功能的微波收发前端

技术领域

本实用新型涉及射频技术领域，尤其是一种具有天线口负载失配保护功能的微波收发前端。

背景技术

目前，伴随着现代无线通信的快速发展，各种微波射频设备也快速发展，请参考图1，微波射频设备的微波收发前端主要包括发射通道、接收通道和双工器，发射通道的发射端连接双工器，接收通道的接收端连接双工器，双工器用于与天线口双向通信。其中，发射通道主要包括微波功率放大器和各类滤波器等，接收通道主要包括低噪声放大器和各类滤波器等，其中，微波功率放大器是发射通道中的重要组成部件，其性能优劣在很大程度上影响着整个微波射频设备的通信质量。

但在微波射频设备的使用过程中，经常会出现连接器损坏、使用不当及开路等情况，这会导致微波收发前端天线口会出现负载失配现象，导致发射通道输出端驻波太大，使发射通道输出功率的大部分被反射，反射信号经过双工器回到发射通道中，而发射通道末级的微波功率放大器无法承受反射信号的功率，就会导致微波功率放大器芯片烧毁，致使整个微波射频设备不能继续使用。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种具有天线口负载失配保护功能的微波收发前端，该微波收发前端可以对天线口负载状态进行实时监测和保护，防止微波收发前端中的功率放大器被烧毁，保证整个微波射频设备的通信质量。

本实用新型的技术方案如下：

一种具有天线口负载失配保护功能的微波收发前端，该微波收发前端包括发射通道、接收通道、发射功率检测单元、驻波功率检测单元、控制单元以及双工器，发射通道的发射端连接发射功率检测单元的第一端，发射功率检测单元的第二端连接驻波功率检测单元的第一端，驻波功率检测单元的第二端连接双工器，发射功率检测单元的第三端和驻波功率检测单元的第三端分别连接控制单元的输入端，控制单元的输出端连接发射通道，接收通道的接收端连接双工器，双工器用于连接天线口；发射功率检测单元包括第一耦合器、第一检波器和第一模数转换器，第一耦合器的第一端作为发射功率检测单元的第一端，第一耦合器的第二端作为发射功率检测单元的第二端，第一耦合器的第三端连接第一检波器的输入端，第一检波器的输出端连接第一模数转换器的输入端，第一模数转换器的输出端连接发射功率检测单元的第三端；驻波功率检测单元包括第二耦合器、第二检波器和第二模数转换器，第二耦合器的第一端作为驻波功率检测单元的第一端，第二耦合器的第二端作为驻波功率检测单元的第二端，第二耦合器的第三端连接第二检波器的输入端，第二检波器的输出端连接第二模数转换器的输入端，第二模数转换器的输出端连接驻波功率检测单元的第三端；控制单元用于根据发射功率检测单元检测到的功率电压以及驻波功率检测单元检测到的驻波电压确定天线口的负载状态，并在检测到天线口负载状态异常时向发射通道输出保护响应。

其进一步的技术方案为，第一检波器和第二检波器的型号均为AD8317。

其进一步的技术方案为，控制单元采用FPGA实现。

本实用新型的有益技术效果是：

1、本申请公开了一种具有天线口负载失配保护功能的微波收发前端，其在发射通道和双工器之间增加发射功率检测单元和驻波功率检测单元，利用控制单元根据发射功率检测单元和驻波功率检测单元输出的电压对天线口负载状态进行实时监测和保护，防止微波收发前端中的功率放大器被烧毁，保证通信质量，由于是在线实时监测，因此状态回报及时，控制单元响应快，可有效防止功率放大器烧毁，减少不必要的损失。

2、另外发射功率检测单元和驻波功率检测单元分开，对两种功率的监测更准确，彼此互不影响，不会出现虚警。

3、电路结构简洁，应用的都是常用器件，稳定性较好、检测精度高、体积小、成本低、易于实施，建设、维护和能耗成本较低且适用频率范围广，适用于多种微波射频设备的负载失配保护，具有广阔的应用和推广前景。其对应的软件实现也非常简单，控制单元只需根据两个功率检测单元的回传电压进行逻辑判断即可，无需增加开关，不用进行回波损耗等复杂运算。

附图说明

图1是现有的微波收发前端的结构示意图。

图2是本申请公开的具有天线口负载失配保护功能的微波收发前端的结构示意图。

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。

本申请公开了一种具有天线口负载失配保护功能的微波收发前端，请参考图2，该微波收发前端包括发射通道、接收通道、发射功率检测单元、驻波功率检测单元、控制单元以及双工器，相对于现有的微波收发前端增加了发射功率检测单元、驻波功率检测单元和控制单元。发射通道的输出端连接发射功率检测单元的第一端，发射功率检测单元的第二端连接驻波功率检测单元的第一端，驻波功率检测单元的第二端连接双工器，发射功率检测单元的第三端和驻波功率检测单元的第三端分别连接控制单元的输入端，控制单元的输出端连接发射通道，本申请中的控制单元采用FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)实现。接收通道的输入端连接双工器，双工器用于连接天线口。

具体的，发射功率检测单元包括第一耦合器、第一检波器和第一模数转换器，第一耦合器的第一端作为发射功率检测单元的第一端，第一耦合器的第二端作为发射功率检测单元的第二端，第一耦合器的第三端连接第一检波器的输入端，第一检波器的输出端连接第一模数转换器的输入端，第一模数转换器的输出端连接发射功率检测单元的第三端。驻波功率检测单元包括第二耦合器、第二检波器和第二模数转换器，第二耦合器的第一端作为驻波功率检测单元的第一端，第二耦合器的第二端作为驻波功率检测单元的第二端，第二耦合器的第三端连接第二检波器的输入端，第二检波器的输出端连接第二模数转换器的输入端，第二模数转换器的输出端连接驻波功率检测单元的第三端。本申请中的第一耦合器、第一检波器、第一模数转换器、第二耦合器、第二检波器和第二模数转换器都可以采用现有的市售的器件实现，比如本申请中的第一检波器和第二检波器采用型号为AD8317的检波器实现，本申请对实际各个器件采用的型号不做限定。

发射功率检测单元和驻波功率检测单元的结构类似，工作过程也类似：信号经过第一耦合器后达到第一检波器的输入端，经过第一检波器转化成电压信号，再通过第一模数转换器转化成对应的数字信号，即为发射功率检测单元检测到的功率电压。同理，信号经过第二耦合器后达到第二检波器的输入端，经过第二检波器转化成电压信号，再通过第二模数转换器转化成对应的数字信号，即为驻波功率检测单元检测到的驻波电压。

微波收发前端在通信时，射频信号输入发射通道，经过发射通道放大输出后依次经过发射功率检测单元、驻波功率检测单元、双工器后输出至天线口；所产生的反射信号依次经过双工器、驻波功率检测单元和发射功率检测单元后返回至发射通道；在此过程中，发射功率检测单元和驻波功率检测单元都会检测到信号并输出对应的电压，但当天线口的负载状态不同时，功率电压V1和驻波电压V2的大小关系是不同的，具体的：

当天线口正常带载时，微波收发前端与天线口的阻抗匹配良好，射频信号大部分被天线口辐射出去，很小部分被反射回来，反射损耗很小，故发射功率明显大于驻波功率，根据检波器AD8317的输入输出特性可知，此时功率电压V1小于驻波电压V2，也即V1＜V2。

当天线口负载失配时，驻波很大，射频信号小部分被天线口辐射出去，大部分被反射回来，故发射功率小于驻波功率，根据检波器AD8317的输入输出特性可知，此时功率电压V1大于驻波电压V2，也即V1＞V2。

当天线口开路时，驻波为无穷大，射频信号没有被辐射出去，完全被反射回来，故发射功率明显小于驻波功率，根据检波器AD8317的输入输出特性可知，此时功率电压V1大于驻波电压V2，也即V1＞V2。

因此，控制单元可以根据功率电压V1和驻波电压V2的关系确定天线口的负载状态，也即控制单元检测到V1＜V2时，确定天线口负载状态正常，此时控制单元不作保护响应。控制单元检测到V1＞V2时，确定天线口负载状态异常，天线口处于负载失配或开路状态，此时控制单元向发射通道输出保护响应，具体的，可以作出功率放大器断电、无功率状态切换及系统不工作等保护措施，从而保护发射通道的功率放大器不被烧毁。V1＝V2的情况通常不会出现，本申请不做介绍，出现时可以按天线口负载状态异常处理。

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 (3)

1.一种具有天线口负载失配保护功能的微波收发前端，其特征在于，所述微波收发前端包括发射通道、接收通道、发射功率检测单元、驻波功率检测单元、控制单元以及双工器，所述发射通道的发射端连接所述发射功率检测单元的第一端，所述发射功率检测单元的第二端连接所述驻波功率检测单元的第一端，所述驻波功率检测单元的第二端连接所述双工器，所述发射功率检测单元的第三端和所述驻波功率检测单元的第三端分别连接所述控制单元的输入端，所述控制单元的输出端连接所述发射通道，所述接收通道的接收端连接所述双工器，所述双工器用于连接天线口；所述发射功率检测单元包括第一耦合器、第一检波器和第一模数转换器，所述第一耦合器的第一端作为所述发射功率检测单元的第一端，所述第一耦合器的第二端作为所述发射功率检测单元的第二端，所述第一耦合器的第三端连接所述第一检波器的输入端，所述第一检波器的输出端连接所述第一模数转换器的输入端，所述第一模数转换器的输出端连接所述发射功率检测单元的第三端；所述驻波功率检测单元包括第二耦合器、第二检波器和第二模数转换器，所述第二耦合器的第一端作为所述驻波功率检测单元的第一端，所述第二耦合器的第二端作为所述驻波功率检测单元的第二端，所述第二耦合器的第三端连接所述第二检波器的输入端，所述第二检波器的输出端连接所述第二模数转换器的输入端，所述第二模数转换器的输出端连接所述驻波功率检测单元的第三端；所述控制单元用于根据所述发射功率检测单元检测到的功率电压以及所述驻波功率检测单元检测到的驻波电压确定所述天线口的负载状态，并在检测到所述天线口负载状态异常时向所述发射通道输出保护响应。

2.根据权利要求1所述的微波收发前端，其特征在于，所述第一检波器和所述第二检波器的型号均为AD8317。

3.根据权利要求1所述的微波收发前端，其特征在于，所述控制单元采用现场可编程门阵列FPGA实现。