CN2549652Y - 可自动增益控制的线性功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及移动通讯基站中的线性功率放大器，更具体地说，涉及一种可自动增益控制的线性功率放大器，包括电调衰减器301、功率放大器302，还包括输入端分别连接在电调衰减器301输入端、功率放大器302输出端而输出端分别连接输入、输出功率检测器304和308的输入及输出耦合器303和309，在所述输出功率检测器308、输入功率检测器304的输出端口分别连接到减法器305的两个输入端，减法器305的输出端通过带电位器307的积分器306将调节信号送到电调衰减器301。这种线性功率放大器适合于大批量生产、易于调试、增益控制精度高。

Description

可自动增益控制的线性功率放大器

技术领域

本实用新型涉及移动通讯领域，具体涉及移动通讯基站中的线性功率放大器，更具体地说，涉及一种可自动增益控制的线性功率放大器。

背景技术

移动通讯基站中的线性功率放大器对增益的变化量要求很高，一般在1～2分贝之间。然而，由于受温度变化、工作电压波动、信号大小、器件老化等因素的影响，功率放大器增益的变化量远远超过上述期望值。所以，在移动通讯基站中的线性功率放大器基本上都要采用自动增益控制电路。一般常采用查表法，如附图1所示，监控单元104输入有由温度传感器103提供的温度信息、功率放大器102的工作电压信息等，再根据事先由实验数据制作的数据表来设置在当前工作环境下的电调衰减器101的衰减量，据此来控制放大器102的输入电平，这种增益控制方法的最大局限是要求在批量生产时，保证每台功率放大器102的增益变化趋势曲线保持一致，否则，会产生控制误差。另外一个缺点是有些影响增益的因素很难造表，如器件老化等。另一种常用的增益控制方法如附图2所示，在功率放大器的输入和输出端口分别由输入功率检测器204和输出功率检测器207对功率放大器202的输入和输出功率进行检测，监控单元205根据功率检测器204和207的输出电压可计算出功率放大器202目前的增益，对电调衰减器201设置合适的衰减量就能完成对增益变化的自动控制。这种方法有一个明显的缺点，由于在功放输出端的功率很大，为了不至于使功率检测器207饱和或损坏，耦合器206的耦合度很弱，常在60分贝以上，这样弱的耦合在批量生产时耦合度很难调准，因而影响了控制精度。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术中，特别是上述两种自动增益控制技术方案存在的诸多不足，提供一种适合于大批量生产、易于调试、增益控制精度高的可自动增益控制的线性功率放大器。

本实用新型上述技术问题这样解决，构造一种可自动增益控制的线性功率放大器，包括电调衰减器、输入端与所述电调衰减器输出端连接的功率放大器，还包括输入端分别连接在电调衰减器输入端、功率放大器输出端，而输出端分别连接输入功率检测器及输出功率检测器的输入耦合器及输出耦合器，所述输入功率检测器、所述输出功率检测器的输出端口分别连接到减法器的负极性和正极性输入端，所述减法器的输出端通过一个带电位器的积分器将调节信号送到所述电调衰减器。其中，所述电调衰减器的衰减量的调整范围大于功率放大器增益的实际变化量，并有足够余量。

在按照本实用新型提供的功率放大器的自动增益控制装置中，所述输入耦合器为可调电容耦合。

在按照本实用新型提供的可自动增益控制的线性功率放大器中，所述输出耦合器由微带平行耦合器和∏型电阻衰减器组成。

在按照本实用新型提供的可自动增益控制的线性功率放大器中，所述减法器包括一个线性运算放大器。

在按照本实用新型提供的可自动增益控制的线性功率放大器中，所述积分器包括一个基于运算放大器的积分电路。

在按照本实用新型提供的可自动增益控制的线性功率放大器中，所述输入功率检测器和所述输出功率检测器可选用型号相同的大动态范围的对数线性功率检测芯片。

在按照本实用新型提供的可自动增益控制的线性功率放大器中，所述输入功率检测器和所述输出功率检测器均可选用AD公司生产的AD8313。

实施本实用新型提供的可自动增益控制的线性功率放大器，可以生产出各种大动态范围的线性功率放大器，与现有技术相比，有控制方式简单、调试方便、控制精度高等优点，并且适合大批量生产。在功放的整个线性工作区域内，对于无论是温度、工作电压还是器件老化等引起的功放增益的变化都能取得很高的控制精度。

附图说明

附图1是第一种现有技术的原理框图。

附图2是第二种现有技术的原理框图。

附图3是本实用新型可自动增益控制的线性功率放大器的原理框图。

具体实施方式

如图3所示，在本实用新型提供的可自动增益控制的线性功率放大器中，射频输入信号经电调衰减器301后被送至功率放大器302输出射频信号。同时，射频输入信号经输入耦合器303被送至功率检测器304再到减法器305的负端输入，而射频输出信号经输出耦合器309被送至功率检测器308再到减法器305的正端输入。减法器305的输出信号送至积分器306的正端输入，电位器307的中间抽头连接积分器306的负端输入，积分器306的输出控制电调衰减器301的衰减量。在输入耦合器303和输出耦合器309的耦合量、减法器305的放大倍数及功率检测芯片308选定后，减法器305输出电压的大小就代表了目前功放的增益。在功放增益正常时，调节电位器307使积分器306的负端输入电压等于正端输入电压(即减法器305的输出电压)，功放的增益升高时，积分器306的正端输入电压就会高于其负端电压，通过积分过程导致电调衰减器301的控制电压升高，因而使得其衰减量增大(一般控制电压升高时，衰减器的衰减量增大)，降低了功放的增益，由于环路负反馈的作用使积分器306的正端输入电压逐步逼近其负端电压，直到低于负端电压，然后再向相反的方向调整。就这样，积分器306的正端输入电压以阻尼振荡形式最终趋近于负端电压使控制环路锁定，因而保证了功放的增益不变。

下面结合图3对本实用新型技术方案的实施作进一步的详细描述：

1)断开积分器306与电调衰减器301之间的连接，使增益控制环路处于开环状态，给电调衰减器301的控制端加上外部控制电源，调节控制电源使功放增益达到规定值。此控制电压应该设置在电调衰减器301的衰减量为最大衰减量与最小衰减量的中间值附近，这是为了保证增益的双向调整范围，如果满足不了这个要求，需要调节功率放大器302的增益。

2)在增益达到规定值的情况下，调节耦合器303和309的耦合度(耦合器303耦合度的改变可通过调节其中的可调电容来实现；改变耦合器309的∏型电阻衰减器的衰减量可以调整其耦合度)使功率检测器308的输出电压值尽量接近功率检测器304的输出电压值。这样做是因为在同等输入功率电平时，功率检测芯片的输出电压随检测功率大小变化的斜率最接近，这能保证在较大的动态范围内增益控制的精度。耦合度调节好以后，测量减法器305的输出电压，为了保证此电压的双向调节能力，应该选择合适的减法器305的放大倍数使其中的运算放大器不至于饱和，设此电压为Vc。(因为输出功率远大于输入功率，实际情况中此电压一般为正值)。

3)调节电位器307使积分器306的正端输入电压等于Vc。

4)连接电调衰减器301的控制端与积分器306的输出端使控制环路闭环。加电后，积分器306的负端输入电压为正电压Vc，而正端电压为0V，所以积分器306的输出电压为V-，衰减器301的衰减量最小，功放的增益达到最高。输入射频信号后，减法器305的输出电压将大于Vc(因为Vc为正常增益时的减法器305的输出)致使积分器306的输出电压升高，功放增益开始下调，最终减法器305的输出电压以阻尼振荡形式最终趋近于负端电压Vc使控制环路锁定，功放增益达到正常。

5)若控制环路锁定后，功放增益稍有偏差，可微调电位器307(这能改变环路锁定后减法器305的锁定电压，所以可以改变功放的增益)。

实际上，根据实验结果，耦合器303可用固定电容替代无须调整。在批量生产时只需微调电位器307即可。

为了保证增益控制在功放在整个动态范围内达到很高的精度，功率检测器304和308选用型号相同的大动态范围的对数线性功率检测芯片(如AD公司生产的AD8313)。

Claims (7)

1、一种可自动增益控制的线性功率放大器，包括电调衰减器(301)、输入端与所述电调衰减器(301)输出端连接的功率放大器(302)，输入端分别连接在所述电调衰减器(301)输入端、所述功率放大器(302)输出端，而输出端分别连接输入功率检测器(304)及输出功率检测器(308)的输入耦合器(303)及输出耦合器(309)，其特征在于：还包括减法器(305)、积分器(306)以及电位器(307)，所述输入功率检测器(304)、所述输出功率检测器(308)的输出端口分别连接到减法器(305)的负极性和正极性输入端，所述减法器(305)的输出通过积分器(306)将产生的调节信号送到所述电调衰减器(301)。通过调节电位器(307)可改变环路锁定后功放的增益。

2、根据权利要求1所述线性功率放大器，其特征在于，所述电调衰减器(301)的衰减量的调整范围大于功率放大器增益的实际变化量，并有足够余量。

3、根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述输入耦合器(303)为可调电容耦合。

4、根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述输出耦合器(309)由微带平行耦合器和∏型电阻衰减器组成。

5、根据权利要求1所述线性功率放大器，其特征在于，所述减法器(305)包括一个线性运算放大器。

6、根据权利要求1所述线性功率放大器，其特征在于，所述积分器(306)包括一个基于运算放大器的积分电路。

7、根据权利要求1所述线性功率放大器，其特征在于，所述输入功率检测器(304)和所述输出功率检测器(308)选用型号相同的大动态范围的对数线性功率检测芯片。

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