CN220653340U - 一种增益控制射频功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及功率放大器技术领域，尤其涉及一种增益控制射频功率放大器，包括第一功率放大模块，还包括AGC控制模块，所述AGC控制模块包括增益放大电路、第一比较器、第二比较器和数字反馈回路，所述第一功率放大模块的输出端分别连接第一比较器的信号输入端、第二比较器的信号输入端，所述第一比较器的信号输出端连接数字反馈回路，所述第二比较器的信号输出端连接数字反馈回路，所述数字反馈回路连接增益放大电路，所述增益放大电路连接第一功率放大模块的信号输入端，本实用新型通过AGC控制模块中的增益放大电路和比较器，可以不断调整与参考信号的比较结果来控制射频功率放大模块的输出功率。

Description

一种增益控制射频功率放大器

技术领域

本实用新型涉及功率放大器技术领域，尤其涉及一种增益控制射频功率放大器。

背景技术

射频功率放大器是一种用于将射频信号增强到足够大的电平以便传输的设备。在通信系统、雷达系统、无线传感器网络等领域广泛应用。然而，射频功率放大器通常需要能够在较大范围内对增益进行精确控制的机制。传统的增益控制技术，如变压器和可变电容器不能精确控制增益，由于变压器和可变电容器调整增益的精度有限，不能满足一些对增益控制精确度要求较高的应用场景。

实用新型内容

为解决现有技术通过变压器和可变电容器对射频功率放大器进行增益控制，导致增益控制精确度不高，从而造成信号传输质量较低的问题，本实用新型提出一种增益控制射频功率放大器。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种增益控制射频功率放大器，包括第一功率放大模块，还包括AGC控制模块，所述AGC控制模块包括增益放大电路、第一比较器、第二比较器和数字反馈回路，所述第一功率放大模块的输出端分别连接第一比较器的信号输入端、第二比较器的信号输入端，所述第一比较器的信号输出端连接数字反馈回路，所述第二比较器的信号输出端连接数字反馈回路，所述数字反馈回路连接增益放大电路，所述增益放大电路连接第一功率放大模块的信号输入端。

进一步的，所述第一功率放大模块包括电阻R9和运算放大器A1，所述电阻R9一端连接射频信号输入端，电阻R9另一端连接运算放大器A1的信号输入端，运算放大器A1的信号输出端连接AGC控制模块。

进一步的，所述运算放大器A1的信号输出端分别连接第一比较器的信号输入端、第二比较器的信号输入端，所述第一比较器的参考输入端连接第一参考信号端，所述第二比较器的参考输入端连接第二参考信号端，所述第一比较器的信号输出端和所述第二比较器的信号输出端均连接数字反馈回路。

进一步的，所述数字反馈回路包括DSP处理器、数模转换器DAC，所述第一比较器的信号输出端和所述第二比较器的信号输出端均连接DSP的信号输入端，所述DSP的信号输出端连接数模转换器DAC的信号输入端，所述数模转换器DAC的信号输出端连接增益放大电路。

进一步的，所述增益放大电路包括运算放大器A2和N条MOS管开关支路，所述数模转换器DAC的信号输出端分别连接N条MOS管开关支路，所述MOS管开关支路包括P沟道MOS管QN、电阻RN，所述数模转换器DAC的信号输出端连接P沟道MOS管QN的栅极，P沟道MOS管QN的漏极连接运算放大器A2的信号输入端，P沟道MOS管QN的源极连接电阻RN一端，电阻RN另一端分别连接运算放大器A1的信号输出端、运算放大器A2的信号输出端。

进一步的，还包括第二功率放大模块，所述第二功率放大模块包括匹配电路、控制电路、运算放大器A3、运算放大器A4，所述运算放大器A1的信号输出端连接匹配电路，所述匹配电路连接控制电路，所述控制电路分别连接运算放大器A3的信号输入端、运算放大器A4的信号输入端，所述运算放大器A3的信号输出端、运算放大器A4的信号输出端均连接射频信号输出端。

进一步的，所述第一比较器的信号输出端连接第二功率放大器的匹配电路，所述第二比较器的信号输出端第二功率放大器的匹配电路。

进一步的，所述匹配电路包括电阻R11、电容C1、电容C2,所述电阻R11一端连接运算放大器A1的信号输出端，所述电阻R11另一端连接电容C1一端，电容C1另一端分别连接电容C2一端、控制电路，电容C2另一端接地。

进一步的，所述控制电路包括电阻R10、NPN三极管Q9，所述NPN三极管Q9的基极连接电阻R10一端，电阻R10另一端分别连接运算放大器A3的信号输入端、电容C1另一端，所述NPN三极管Q9的集电极分别连接运算放大器A4的信号输入端、电容C3另一端。

本实用新型的有益效果：

本实用新型实现了对射频功率放大器增益的控制，通过AGC控制模块中的增益放大电路和比较器，可以不断调整与参考信号的比较结果来控制射频功率放大模块的输出功率。通过数字反馈回路的作用，能够实现更精确的控制，提高信号放大的稳定性和可靠性，适用于各种射频通信系统和无线电设备中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提出的一种增益控制射频功率放大器的系统框图；

图2为本实用新型实施例提出的一种增益控制射频功率放大器的增益放大电路原理图；

图3为本实用新型实施例提出的一种增益控制射频功率放大器的第一功率放大模块电路原理图；

图4为本实用新型实施例提出的一种增益控制射频功率放大器的第二功率放大模块电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本实施例提出一种增益控制射频功率放大器。

参考图1，一种增益控制射频功率放大器，包括第一功率放大模块和AGC（自动增益控制）控制模块。AGC控制模块包括增益放大电路、第一比较器、第二比较器和数字反馈回路。第一功率放大模块的输出端分别连接第一比较器的信号输入端和第二比较器的信号输入端。第一比较器的信号输出端连接数字反馈回路。第二比较器的信号输出端也连接数字反馈回路。数字反馈回路连接增益放大电路，增益放大电路连接第一功率放大模块的信号输入端。此实施方式通过AGC控制模块，能够实现对射频功率放大器的增益进行控制。

在本发明的实施中，第一功率放大模块由电阻R9和运算放大器A1组成。电阻R9的一端连接射频信号输入端，另一端连接运算放大器A1的信号输入端。运算放大器A1的信号输出端连接AGC控制模块，其中电阻R9用于对射频信号进行匹配以及限定输入电流，电阻R9与射频信号输入端相连，可以调整输入信号的阻抗，使其与后续的运算放大器A1匹配，以保证信号能够正常传输和放大，同时在射频功率放大器中，为了保护运算放大器A1不受到过大的输入电流的影响，电阻R9被用作限流器，可以限制输入电流的大小，保护运算放大器A1的正常工作。

在本发明的实施中，运算放大器A1的信号输出端分别连接第一比较器的信号输入端和第二比较器的信号输入端。第一比较器的参考输入端连接第一参考信号端，第二比较器的参考输入端连接第二参考信号端。第一比较器的信号输出端和第二比较器的信号输出端均连接数字反馈回路。

在本发明的实施中，数字反馈回路包括DSP（数字信号处理器）处理器和数模转换器DAC。第一比较器的信号输出端和第二比较器的信号输出端均连接DSP的信号输入端。DSP的信号输出端连接数模转换器DAC的信号输入端。数模转换器DAC的信号输出端连接增益放大电路。

其中DSP处理器用于对AGC控制模块中的数字信号进行处理和控制，其接收来自第一比较器和第二比较器的信号输出，通过算法和数字信号处理技术对这些信号进行处理，并生成相应的控制信号。这些控制信号用于调整增益放大电路中的增益级别，从而实现对射频功率放大器的增益进行控制。数模转换器DAC用于将经过DSP处理器处理后的数字控制信号转换为模拟电压信号。这些模拟电压信号被传输到增益放大电路中，用于调整增益级别。数模转换器DAC将数字信号转换为模拟信号的过程中，可以根据控制信号的数值精确地生成对应的模拟电压信号，以实现精确的增益控制。

在本发明的实施中，增益放大电路由运算放大器A2和N条MOS管开关支路组成。数模转换器DAC的信号输出端分别连接N条MOS管开关支路。MOS管开关支路包括P沟道MOS管QN和电阻RN。数模转换器DAC的信号输出端连接P沟道MOS管QN的栅极，P沟道MOS管QN的漏极连接运算放大器A2的信号输入端，P沟道MOS管QN的源极连接电阻RN一端，电阻RN另一端分别连接运算放大器A1的信号输出端、运算放大器A2的信号输出端。

具体来说，每个MOS管开关支路由P沟道MOS管QN和电阻RN组成。数模转换器DAC的信号输出端连接P沟道MOS管QN的栅极，通过调整数模转换器DAC输出的模拟电压信号的值，可以控制P沟道MOS管QN的导通与截止。当P沟道MOS管QN导通时，与之相连的电阻RN将会引入相应的电阻值，从而影响信号的增益；当P沟道MOS管QN截止时，与之相连的电阻RN则不对信号进行影响，通过选通不同的MOS管开关支路，可以在增益放大电路中引入不同电阻值，从而实现对射频功率放大器增益的精确控制。这样就可以根据数模转换器DAC生成的不同模拟电压信号，精确选择通不同的MOS管开关支路，实现精确的增益控制。

另外，在本发明的实施中，还包括第二功率放大模块，第二功率放大模块包括匹配电路、控制电路、运算放大器A3和运算放大器A4。运算放大器A1的信号输出端连接匹配电路，匹配电路连接控制电路。控制电路分别连接运算放大器A3的信号输入端和运算放大器A4的信号输入端。运算放大器A3的信号输出端和运算放大器A4的信号输出端均连接射频信号输出端。

第二功率放大模块中的运算放大器A3为主功率放大器，运算放大器A4为辅助功率放大器，配合控制单元的设置，可以在射频信号的功率大于预设值时，启动运算放大器A4辅助运算放大器A3进行功率放大，在射频信号的功率小于或等于预设值时，关闭运算放大器A4，只保持运算放大器A3进行功率放大，进而提升射频功率放大器的效率。

匹配电路由电阻R11、电容C1、电容C2、电容C3和电容C4组成。电阻R11的一端连接运算放大器A1的信号输出端，另一端分别连接电容C1的一端和电容C3的一端。电容C1的另一端分别连接电容C2的一端和控制电路。电容C3的另一端分别连接电容C4的一端和控制电路。电容C2的另一端和电容C4的另一端都接地。

所述的匹配电路用于调整第一功率放大模块和第二功率放大模块之间的阻抗匹配。调整输入信号的阻抗，使其与下一级电路保持良好的匹配。通过阻抗匹配，可以提高信号传输的效率和质量。

控制电路包括电阻R10和NPN三极管Q9。NPN三极管Q9的基极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端分别连接运算放大器A3的信号输入端和电容C1的另一端。NPN三极管Q9的集电极分别连接运算放大器A4的信号输入端和电容C3的另一端。

通过上述实施方式，本发明能够实现对射频功率放大器的增益进行控制，并能够提供稳定的输出信号。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上提出一种增益控制射频功率放大器的增益放大电路。

本发明的实施例中，所述的增益放大电路采用运算放大器A2和4条MOS管开关支路组成，其中包括第一MOS管开关支路、第二MOS管开关支路、第三MOS管开关支路、第四MOS管开关支路，所述第一MOS管开关支路包括P沟道MOS管Q1和电阻R1，其中数模转换器DAC的信号输出端连接P沟道MOS管Q1的栅极，P沟道MOS管Q1的漏极连接运算放大器A2的信号输入端，P沟道MOS管Q1的源极连接电阻RN一端，电阻R1另一端分别连接运算放大器A1的信号输出端、运算放大器A2的信号输出端，所述第二MOS管开关支路包括P沟道MOS管Q2和电阻R2，其中数模转换器DAC的信号输出端连接P沟道MOS管Q2的栅极，P沟道MOS管Q2的漏极连接运算放大器A2的信号输入端，P沟道MOS管Q2的源极连接电阻R2一端，电阻R2另一端分别连接运算放大器A1的信号输出端、运算放大器A2的信号输出端，所述第三MOS管开关支路包括P沟道MOS管Q3和电阻R3，其中数模转换器DAC的信号输出端连接P沟道MOS管Q3的栅极，P沟道MOS管Q3的漏极连接运算放大器A2的信号输入端，P沟道MOS管Q3的源极连接电阻R3一端，电阻R3另一端分别连接运算放大器A1的信号输出端、运算放大器A2的信号输出端，所述第四MOS管开关支路包括P沟道MOS管Q4和电阻R4，其中数模转换器DAC的信号输出端连接P沟道MOS管Q4的栅极，P沟道MOS管Q4的漏极连接运算放大器A2的信号输入端，P沟道MOS管Q4的源极连接电阻R4一端，电阻R4另一端分别连接运算放大器A1的信号输出端、运算放大器A2的信号输出端，所述的电阻R1-电阻R4分别具有不同阻值，通过不同阻值实现的增益也不相同。

需要明确的是，本实施例中MOS管开关支路可以根据具体应用场景添置多条MOS管开关支路，所述的MOS管开关支路均为增益支路。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种增益控制射频功率放大器，包括第一功率放大模块，其特征在于，还包括AGC控制模块，所述AGC控制模块包括增益放大电路、第一比较器、第二比较器和数字反馈回路，所述第一功率放大模块的输出端分别连接第一比较器的信号输入端、第二比较器的信号输入端，所述第一比较器的信号输出端连接数字反馈回路，所述第二比较器的信号输出端连接数字反馈回路，所述数字反馈回路连接增益放大电路，所述增益放大电路连接第一功率放大模块的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的一种增益控制射频功率放大器，其特征在于，所述第一功率放大模块包括电阻R9和运算放大器A1，所述电阻R9一端连接射频信号输入端，电阻R9另一端连接运算放大器A1的信号输入端，运算放大器A1的信号输出端连接AGC控制模块。

3.根据权利要求2所述的一种增益控制射频功率放大器，其特征在于，所述运算放大器A1的信号输出端分别连接第一比较器的信号输入端、第二比较器的信号输入端，所述第一比较器的参考输入端连接第一参考信号端，所述第二比较器的参考输入端连接第二参考信号端，所述第一比较器的信号输出端和所述第二比较器的信号输出端均连接数字反馈回路。

4.根据权利要求3所述的一种增益控制射频功率放大器，其特征在于，所述数字反馈回路包括DSP处理器、数模转换器DAC，所述第一比较器的信号输出端和所述第二比较器的信号输出端均连接DSP的信号输入端，所述DSP的信号输出端连接数模转换器DAC的信号输入端，所述数模转换器DAC的信号输出端连接增益放大电路。

5.根据权利要求4所述的一种增益控制射频功率放大器，其特征在于，所述增益放大电路包括运算放大器A2和N条MOS管开关支路，所述数模转换器DAC的信号输出端分别连接N条MOS管开关支路，所述MOS管开关支路包括P沟道MOS管QN、电阻RN，所述数模转换器DAC的信号输出端连接P沟道MOS管QN的栅极，P沟道MOS管QN的漏极连接运算放大器A2的信号输入端，P沟道MOS管QN的源极连接电阻RN一端，电阻RN另一端分别连接运算放大器A1的信号输出端、运算放大器A2的信号输出端。

6.根据权利要求2所述的一种增益控制射频功率放大器，其特征在于，还包括第二功率放大模块，所述第二功率放大模块包括匹配电路、控制电路、运算放大器A3、运算放大器A4，所述运算放大器A1的信号输出端连接匹配电路，所述匹配电路连接控制电路，所述控制电路分别连接运算放大器A3的信号输入端、运算放大器A4的信号输入端，所述运算放大器A3的信号输出端、运算放大器A4的信号输出端均连接射频信号输出端。

7.根据权利要求6所述的一种增益控制射频功率放大器，其特征在于，所述第一比较器的信号输出端连接第二功率放大器的匹配电路，所述第二比较器的信号输出端第二功率放大器的匹配电路。

8.根据权利要求7所述的一种增益控制射频功率放大器，其特征在于，所述匹配电路包括电阻R11、电容C1、电容C2,所述电阻R11一端连接运算放大器A1的信号输出端，所述电阻R11另一端连接电容C1一端，电容C1另一端分别连接电容C2一端、控制电路，电容C2另一端接地。

9.根据权利要求6所述的一种增益控制射频功率放大器，其特征在于，所述控制电路包括电阻R10、NPN三极管Q9，所述NPN三极管Q9的基极连接电阻R10一端，电阻R10另一端分别连接运算放大器A3的信号输入端、电容C1另一端，所述NPN三极管Q9的集电极分别连接运算放大器A4的信号输入端、电容C3另一端。