CN210143060U - Alc功率稳定装置 - Google Patents

Abstract

ALC功率稳定装置。本实用新型涉及一种ALC功率稳定装置。无线底面数字电视发射机包括定向耦合器、合成器、功率放大级、分配器、前置放大器、激励器、显示控制单元与电源系统，所述的定向耦合器将RF信号采样传输给取样小盒，所述的定向耦合器将恒定RF信号传输给ALC功率稳定模块，所述的显示控制单元将功率控制电压传输给ALC功率稳定模块，所述的ALC功率稳定模块将动态RF信号传输至前置放大器，所述的ALC功率稳定模块将通讯状态传输至显示控制单元，所述的取样小盒将直流电平传输至显示控制单元。本实用新型有效地避免了无线地面数字电视发射机功率输出降低或升高的弊端。

Description

ALC功率稳定装置

技术领域

本实用新型涉及一种ALC功率稳定装置。

背景技术

无线地面数字电视发射机功率放大器的功放效率受温度影响大，当发射机长期工作时，发射机功放长期保持在高温状态下运行，将导致功率放大器的场效应管输出功率下降，进而导致整个发射机输出功率降低。当发射机机房的环境温度过低时，发射机输出功率增加，可能导致场效应管损坏。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种ALC功率稳定装置，有效地避免了无线地面数字电视发射机功率输出降低或升高的弊端。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种ALC功率稳定装置，无线底面数字电视发射机包括定向耦合器、合成器、功率放大级、分配器、前置放大器、激励器、显示控制单元与电源系统，所述的定向耦合器将RF信号采样传输给取样小盒，所述的定向耦合器将恒定RF信号传输给ALC功率稳定模块，所述的显示控制单元将功率控制电压传输给ALC功率稳定模块，

所述的ALC功率稳定模块将动态RF信号传输至前置放大器，所述的ALC功率稳定模块将通讯状态传输至显示控制单元，所述的取样小盒将直流电平传输至显示控制单元。

进一步的，所述的ALC功率稳定模块与取样小盒组成ALC功率稳定装置，所述的ALC功率稳定装置内包括单片机U1，所述的单片机U1的6号端连接电阻R10的一端，所述的电阻R10的另一端连接发光二极管D1的一端与电阻R11的一端，所述的发光二极管D1的另一端连接工作电压3V3，所述的单片机U1的8号端连接电阻R12的一端，所述的电阻R12的另一端连接发光二极管D2的一端与电阻R15的一端，所述的发光二极管D2的另一端连接工作电压3V3，所述的单片机U1的11号端连接芯片LB184的2号端与3号端，

所述的单片机U1的17号端连接电容C11的一端与晶振Y1的一端，所述的单片机U1的18号端连接电容C14的一端与晶振Y1的另一端，所述的电容C11的另一端接地，所述的电容C14的另一端接地，所述的单片机U1的18号端连接电容C12的一端、电容C13的一端与电感L2的一端，所述的电感L2的另一端连接工作电压3V3，所述的电容C12的另一端连接电容C13的另一端后接地，所述的单片机U1的22号端接地，

所述的单片机U1的24号端连接接口J1的4号端，所述的单片机U1的25号端连接接口J1的3号端，所述的单片机U1的26号端连接接口J1的2号端，所述的接口J1的5号端接地，所述的接口J1的1号端连接工作电压3V3，所述的单片机U1的34号端连接电阻R21的一端与电阻R9的一端。

进一步的，所述的电阻R11的一端连接芯片LB184的1号端，所述的电阻R15的一端连接芯片LB184的4号端，所述的芯片LB184的5号端接地，所述的芯片LB184的6号端连接电阻R14的一端，所述的芯片LB184的7号端连接电阻R13的一端，所述的电阻R14的另一端连接接口J2的2号端，所述的电阻R13的另一端连接接口J2的1号端，所述的芯片LB184的8号端连接工作电压VCC与电容C8的一端，所述的电容C8的另一端接地，

所述的接口J2的4号端连接电容C9的一端与电容C10的一端，所述的电容C9的另一端连接电容C10的另一端后接地。

进一步的，所述的接口J2的5号端连接运放器U2A的3号端，所述的运放器U2A的2号端连接电阻R4的一端与电阻R2的一端，所述的电阻R4的另一端接地，所述的电阻R2的另一端连接电阻R7的一端与运放器弃U2A的输出端，

所述的电阻R7的另一端连接运放器U2B的5号端，所述的运放器U2B的2号端连接电阻R3的一端与电阻R1的一端，所述的电阻R3的另一端接地，所述的电阻R1的另一端连接电阻R5的一端与运放器弃U2B的输出端，所述的电阻R5的另一端连接电阻R8的一端、电阻R6的一端与电感L1的一端，所述的电阻R8的另一端接地，所述的电阻R6的另一端连接电感C1的一端与电阻R21的另一端，所述的电阻R9的另一端接地。

进一步的，所述的电感L1的另一端连接电阻R16的一端、电阻R17的一端、电阻R20的一端、电容C15的一端、三极管Q1的3号端与三极管Q2的3号端，所述的三极管Q1的1号端连接电阻R16的另一端与电容C16的一端，

所述的三极管Q1的2号端连接电容C19的一端与电阻R18的一端，所述的电容C19的另一端接地，所述的电阻R18的另一端连接电容C17的一端，所述的电容C17的另一端连接电容C18的一端与接地端，所述的电容C18的另一端连接电阻R19的一端，所述的电阻R19的另一端连接电容C20的一端、电阻R17的另一端与三极管Q2的1号端，所述的三极管Q2的2号端连接电容C20的另一端、电阻R20的另一端后接地。

有益效果：

本实用新型使无线地面数字电视发射机系统维持正常设置的输出功率，也有效地延长了功率放大器场效应管的使用寿命。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是本实用新型的（a）单片机U1的电路图，（b）接口J1电路图。

附图3是本实用新型的（a）芯片LB184的电路图，（b）接口J2电路图。

附图4是本实用新型的信号进出电路图。

附图5是本实用新型的放大电路图。

附图6是本实用新型的电压转换电路图。

具体实施方式：

一种ALC功率稳定装置，无线底面数字电视发射机包括定向耦合器、合成器、功率放大级、分配器、前置放大器、激励器、显示控制单元与电源系统，所述的定向耦合器将RF信号采样传输给取样小盒，所述的定向耦合器将恒定RF信号传输给ALC功率稳定模块，所述的显示控制单元将功率控制电压传输给ALC功率稳定模块，

所述的ALC功率稳定模块将动态RF信号传输至前置放大器，所述的ALC功率稳定模块将通讯状态传输至显示控制单元，所述的取样小盒将直流电平传输至显示控制单元。

进一步的，所述的ALC功率稳定模块与取样小盒组成ALC功率稳定装置，所述的ALC功率稳定装置内包括单片机U1，所述的单片机U1的6号端连接电阻R10的一端，所述的电阻R10的另一端连接发光二极管D1的一端与电阻R11的一端，所述的发光二极管D1的另一端连接工作电压3V3，所述的单片机U1的8号端连接电阻R12的一端，所述的电阻R12的另一端连接发光二极管D2的一端与电阻R15的一端，所述的发光二极管D2的另一端连接工作电压3V3，所述的单片机U1的11号端连接芯片LB184的2号端与3号端，

所述的单片机U1的17号端连接电容C11的一端与晶振Y1的一端，所述的单片机U1的18号端连接电容C14的一端与晶振Y1的另一端，所述的电容C11的另一端接地，所述的电容C14的另一端接地，所述的单片机U1的18号端连接电容C12的一端、电容C13的一端与电感L2的一端，所述的电感L2的另一端连接工作电压3V3，所述的电容C12的另一端连接电容C13的另一端后接地，所述的单片机U1的22号端接地，

所述的单片机U1的24号端连接接口J1的4号端，所述的单片机U1的25号端连接接口J1的3号端，所述的单片机U1的26号端连接接口J1的2号端，所述的接口J1的5号端接地，所述的接口J1的1号端连接工作电压3V3，所述的单片机U1的34号端连接电阻R21的一端与电阻R9的一端。

进一步的，所述的电阻R11的一端连接芯片LB184的1号端，所述的电阻R15的一端连接芯片LB184的4号端，所述的芯片LB184的5号端接地，所述的芯片LB184的6号端连接电阻R14的一端，所述的芯片LB184的7号端连接电阻R13的一端，所述的电阻R14的另一端连接接口J2的2号端，所述的电阻R13的另一端连接接口J2的1号端，所述的芯片LB184的8号端连接工作电压VCC与电容C8的一端，所述的电容C8的另一端接地，

所述的接口J2的4号端连接电容C9的一端与电容C10的一端，所述的电容C9的另一端连接电容C10的另一端后接地。

进一步的，所述的接口J2的5号端连接运放器U2A的3号端，所述的运放器U2A的2号端连接电阻R4的一端与电阻R2的一端，所述的电阻R4的另一端接地，所述的电阻R2的另一端连接电阻R7的一端与运放器弃U2A的输出端，

所述的电阻R7的另一端连接运放器U2B的5号端，所述的运放器U2B的2号端连接电阻R3的一端与电阻R1的一端，所述的电阻R3的另一端接地，所述的电阻R1的另一端连接电阻R5的一端与运放器弃U2B的输出端，所述的电阻R5的另一端连接电阻R8的一端、电阻R6的一端与电感L1的一端，所述的电阻R8的另一端接地，所述的电阻R6的另一端连接电感C1的一端与电阻R21的另一端，所述的电阻R9的另一端接地。

进一步的，所述的电感L1的另一端连接电阻R16的一端、电阻R17的一端、电阻R20的一端、电容C15的一端、三极管Q1的3号端与三极管Q2的3号端，所述的三极管Q1的1号端连接电阻R16的另一端与电容C16的一端，

所述的三极管Q1的2号端连接电容C19的一端与电阻R18的一端，所述的电容C19的另一端接地，所述的电阻R18的另一端连接电容C17的一端，所述的电容C17的另一端连接电容C18的一端与接地端，所述的电容C18的另一端连接电阻R19的一端，所述的电阻R19的另一端连接电容C20的一端、电阻R17的另一端与三极管Q2的1号端，所述的三极管Q2的2号端连接电容C20的另一端、电阻R20的另一端后接地。

ALC模块安装在无线地面数字电视发射机前置放大器的RF输入端，激励器送来的RF输入信号先进入ALC模块，ALC模块控制功率变化。控制单元实时监测RF输入功率的变化（RF入射功率取样小盒送到控制单元的RF取样信号），当监测到输出功率过低时，ALC模块输出信号将增加，提高了前置放大器的激励信号，使无线地面数字电视发射机整机输出功率提高。当监测到输出功率过高时，ALC模块输出信号将减小，降低了前置放大器的输入信号，是使整个无线地面数字电视发射机输出功率提高。当把无线地面数字电视发射机设定在输出额定功率1kw时，发射机将维持在1kw±20W功率水平上输出。ALC模块与前置放大器，功率放大器，定向耦合器及RF取样小盒形成闭合环路。

取样小盒型号：Zsd-ikwqy。

IN、OUT为信号进出线。

当监测到输出功率过低时，ALC模块输出信号将增加，提高了前置放大器的激励信号，使无线地面数字电视发射机整机输出功率提高。当监测到输出功率过高时，ALC模块输出信号将减小，降低了前置放大器的输入信号，是整个无线地面数字电视发射机输出功率提高。当发射机设定在输出额定功率1kw时，发射机将维持在1kw±20W功率水平上输出。

ALC功率稳定模块的工作原理简述：

ALC功率稳定装置由ALC功率稳定模块和取样小盒两个部分组成。发射机输出的RF信号经定向耦合器采样后通过RF连接线送入取样小盒，取样小盒将RF射频信号检波成直流信号，取样小盒内部的运算放大器将检波后的直流电平放大后送至显示控制单元，显示控制单元依据该直流电平信号计算出当前发射机输出的功率电平。显示控制单元同时依据取样小盒输入的直流电平的大小给ALC功率稳定模块输入一个功率控制电压，这个功率控制电压是一个动态变化的直流功率增益电压，用于控制ALC功率稳定模块输出的RF功率电平。ALC功率稳定模块实质上相当于在原有发射机的激励器和前置放大器之间增加了一个可以控制功率输出的RF放大级。

ALC功率稳定模块的实现功能：

功率放大器的的场效应管BLF888B工作于甲乙类，冷态和热态输出功率变化较大，冷态时效率高，输出功率大；热态时效率低，输出功率下降。引入ALC功率稳定装置的目的就是克服功放级因冷态和热态工作时功率剧烈变化，使发射机的输出功率维持在设定的额定功率上。

激励器输入至ALC功率稳定模块的RF激励信号是恒定的，ALC功率稳定模块输出的是动态变化的RF功率，该功率信号作为前置放大器激励信号，这样前置放大器输出到分配器电路的功率电平也是一个动态变化的RF信号。分配器将前置放大器输入的RF信号平分成4路送功放级的4个功率放大器中进行放大。放大后的RF功率信号经合成器合成一路后经定向耦合器输出至天馈线发射出去。ALC功率稳定装置的取样小盒实时从定向耦合器采集RF输出的功率电平，显示控制单元依据此电平信号判别此时刻发射机输出功率的大小。当采样的功率电平高于额定功率时，降低功率增益电平，使前置放大器输出的功率降低，进而降低整个功放级的输出功率电平，使其维持工作在设定的额定输出功率；当采样的功率电平低于额定功率时，提高功率增益电平，使前置放大器输出的功率提高，增加整个功放级的输出功率电平，使其维持工作在设定的额定输出功率。这样发射机就和ALC功率稳定装置形成了一个B闭合的环路，维持发射机的功率输出恒定。

同时ALC 功率稳定装置通过9针串口与发射机的显示控制单元实时通讯，用于设定ALC功率稳定装置的工作模式和设定功率参数，同时将ALC功率稳定装置的工作状态传输给显示控制单元。

取样小盒RF输入端为L16公头，直接和地面无线数字电视发射机的定向耦合器取样输出端的L16母头插座连接。取样小盒RF输出端为BNC头，通过φ5同轴射频线连接到显控单元的RF取样输入的BNC座上。

ALC功率稳定模块的接口。

ALC模块的RF输出端（RF OUT）为L16公头，前置放大器的RF输入端为L16母头，两者直接连接。ALC模块的RF输入端（RF IN）为L16母头,和激励器的输出端L16母头，通过φ5同轴射频线连接。

ALC功率稳定模块和显示控制单元之间的连接依靠9针RS232串口线。ALC功率稳定模块上的9针串口插座的2,3脚用于和发射机显控单元通讯，5脚接地。4脚输出5V电压作为ALC模块内部的电源。8脚为功率控制电压。

ALC模块内部电路。内部电路包括通讯控制电路和RF放大电路。

通讯控制部分。ALC模块采用单片机STC15F2K60S2，工作电压5V。增内部高可靠复位。内部高精度R/C时钟，±1 %温飘( -40°C~+85°C)，常温下温飘5‰，内部时钟选择11.0592MHz，工作频率范围，5MHz ~ 35MHz， 低功耗设计。 选择掉电模式/停机模式唤醒的资源，利用INT0/P3.2, INT1/P3.3 (INT0/INT1上升沿下降沿中断均可)。用户应用程序空间选择48k字节，大容量片内EEPROM，擦写次数10万次以上。两个完全独立的串口/双串口，分时切换可当4个串口使用：串口1(RxD/P3.0, TxD/P3.1)可以切换到(RxD_2/P1.6, TxD_2/P1.7),还可以切换到(RxD_3/P3.6, TxD_3/P3.7)；串口2(RxD2/P1.0, TxD2/P1.1)可以切换(RxD2_2/P4.6, TxD2_2/P4.7)。封装选择LQFP-44，开发环境选择Keil C（Intel 8052 编译）。单片机的接口电路选择LB184。

直流偏置部分采用运算放大器LM258缓冲放大显控单元送来的功率控制电压。RF功率放大部分。RF部分采用RF功放管BFR17,

RF放大管BFR17的典型工作频率在650MHZ，NPN管，功耗200mw，最大输出电流50mA，集电极-基极最大电压15V，集电极-发射极最大电压15V，基极-发射极最大电压3V。放大系数20倍，封装形式SOT23。

采用SOP8封装形式，单电源工作，电路形式为同相增益放大电路，将显控单元输入的功率控制电压进行放大。 LM258是由两个独立的高增益运算放大器组成。可以是单电源工作，也可以是双电源工作，电源的电流消耗与电源电压大小无关。应用范围包括变频放大器、DC增益部件和所有常规运算放大电路。

（4）取样小盒内部电路。取样小盒内部采用电阻耦合取样的形式从定向耦合器中对发射机射频功率采样。取样电阻为1只150Ω的精密电阻，取样射频电压经过两只1ss86高频检波二极管后变为直流电平信号，在通过3只150Ω表贴电阻构成的π型衰减器后直接送至显控单元。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (1)

1.一种ALC功率稳定装置，其特征是：无线底面数字电视发射机包括定向耦合器、合成器、功率放大级、分配器、前置放大器、激励器、显示控制单元与电源系统，所述的定向耦合器将RF信号采样传输给取样小盒，所述的激励器将恒定RF信号传输给ALC功率稳定模块，所述的显示控制单元将功率控制电压传输给ALC功率稳定模块，所述的ALC功率稳定模块将动态RF信号传输至前置放大器，所述的ALC功率稳定模块将通讯状态传输至显示控制单元，所述的取样小盒将直流电平传输至显示控制单元；具体为：

所述的ALC功率稳定模块与取样小盒组成ALC功率稳定装置，所述的ALC功率稳定装置内包括单片机U1，所述的单片机U1的6号端连接电阻R10的一端，所述的电阻R10的另一端连接发光二极管D1的一端与电阻R11的一端，所述的发光二极管D1的另一端连接工作电压3V3，所述的单片机U1的8号端连接电阻R12的一端，所述的电阻R12的另一端连接发光二极管D2的一端与电阻R15的一端，所述的发光二极管D2的另一端连接工作电压3V3，所述的单片机U1的11号端连接芯片LB184的2号端与3号端，

所述的单片机U1的17号端连接电容C11的一端与晶振Y1的一端，所述的单片机U1的18号端连接电容C14的一端与晶振Y1的另一端，所述的电容C11的另一端接地，所述的电容C14的另一端接地，所述的单片机U1的18号端连接电容C12的一端、电容C13的一端与电感L2的一端，所述的电感L2的另一端连接工作电压3V3，所述的电容C12的另一端连接电容C13的另一端后接地，所述的单片机U1的22号端接地，

所述的单片机U1的24号端连接接口J1的4号端，所述的单片机U1的25号端连接接口J1的3号端，所述的单片机U1的26号端连接接口J1的2号端，所述的接口J1的5号端接地，所述的接口J1的1号端连接工作电压3V3，所述的单片机U1的34号端连接电阻R21的一端与电阻R9的一端，

所述的电阻R11的一端连接芯片LB184的1号端，所述的电阻R15的一端连接芯片LB184的4号端，所述的芯片LB184的5号端接地，所述的芯片LB184的6号端连接电阻R14的一端，所述的芯片LB184的7号端连接电阻R13的一端，所述的电阻R14的另一端连接接口J2的2号端，所述的电阻R13的另一端连接接口J2的1号端，所述的芯片LB184的8号端连接工作电压VCC与电容C8的一端，所述的电容C8的另一端接地，

所述的接口J2的4号端连接电容C9的一端与电容C10的一端，所述的电容C9的另一端连接电容C10的另一端后接地，

所述的接口J2的5号端连接运放器U2A的3号端，所述的运放器U2A的2号端连接电阻R4的一端与电阻R2的一端，所述的电阻R4的另一端接地，所述的电阻R2的另一端连接电阻R7的一端与运放器弃U2A的输出端，

所述的电阻R7的另一端连接运放器U2B的5号端，所述的运放器U2B的2号端连接电阻R3的一端与电阻R1的一端，所述的电阻R3的另一端接地，所述的电阻R1的另一端连接电阻R5的一端与运放器弃U2B的输出端，所述的电阻R5的另一端连接电阻R8的一端、电阻R6的一端与电感L1的一端，所述的电阻R8的另一端接地，所述的电阻R6的另一端连接电感C1的一端与电阻R21的另一端，所述的电阻R9的另一端接地，

所述的电感L1的另一端连接电阻R16的一端、电阻R17的一端、电阻R20的一端、电容C15的一端、三极管Q1的3号端与三极管Q2的3号端，所述的三极管Q1的1号端连接电阻R16的另一端与电容C16的一端，

所述的三极管Q1的2号端连接电容C19的一端与电阻R18的一端，所述的电容C19的另一端接地，所述的电阻R18的另一端连接电容C17的一端，所述的电容C17的另一端连接电容C18的一端与接地端，所述的电容C18的另一端连接电阻R19的一端，所述的电阻R19的另一端连接电容C20的一端、电阻R17的另一端与三极管Q2的1号端，所述的三极管Q2的2号端连接电容C20的另一端、电阻R20的另一端后接地。

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