[实用新型]UHF宽频带发射机的功放保护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及数字电视广播和移动通信系统发射机技术，特别适用于UHF宽频带数字广播电视发射机的功放保护装置。

背景技术

在移动通信系统和数字广播通信系统中，特别是数字电视广播通信系统，为满足其覆盖范围大的要求，其发射机射频输出功率都非常大，达到千瓦级。发射机中的射频功放都工作在大电流高功率的状态，而且射频功放的性能直接影响系统的性能和电磁覆盖效果。为了使射频功放安全可靠地工作，在功放电路中需要比较完善的功放保护自动控制电路，比如输入过功率保护、输出过功率保护、机内高温保护、输出驻波比保护、电源故障保护，使发射机的射频功放在保证安全的前提下输出大的射频功率。宽频段发射机功放的工作在很宽的频段内，数字电视广播系统的频率为470～860MHz，功放在这么宽的频段内的工作特性差别很大，实现上述保护需要考虑的因素很多，难度也大大增加。

目前对发射机功放的保护都主要针对窄带通信系统，如GSM、CDMA、WCDMA，采用的方法是直接关闭的方式。例如，当检测到发射机的温度过高时(即发射机的温度超过预先设定的高温门限)，一般直接采用关闭发射机功放的方法进行保护，采用这种方法虽然能保护功放，但发射机的覆盖范围没有了，通信完全中断，影响业务。电视广播向数字化方向的迅猛发展，对发射机的功放保护提出了更高的要求。对于470～860MHz UHF数字电视发射机，它有如下特点：工作频带非常宽，有390MHz，造成发射机在整个频段的增益波动很大，而且发射机末级功放的P1dB压缩点在这个频段内差异也很大；发射的信号采用64QAM调制方式，信号的峰均值比非常高，高达到12dB，功放工作时峰值功率很容易达到P1dB压缩点；发射机输入信号的范围变化比较大，一般要求在发射机功放的输入信号的范围为-10～0dBm，这要求功放在输入信号从-10dBm突然跳跃到0dBm时功放还能正常工作；发射机的输出功率非常大，平均功率达到上千瓦，功放工作时电流都非常大。这些特征都使470～860MHz UHF发射机功放非常容易被烧毁，而且功放设备是发射机中最昂贵的部分。这就要求功放的保护措施要面面俱到，反应灵敏。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种UHF宽频段发射机的功放保护装置，保证发射机功放的性能和质量，降低功放对系统性能的影响。

为解决上述问题本实用新型提出的UHF宽频段发射机的功放保护装置，包括输入过功率保护单元、输出过功率保护和输出驻波比保护单元、功率放大器、输出采样单元、功放控制单元、温度检测、电源检测、控制方法；射频信号首先通过输入过功率保护单元，其次通过输出过功率保护和输出驻波比保护单元，然后进入功率放大器，最后通过输出采样单元；所述的功放控制单元是控制中心用于加载控制程序，它从输入过功率保护单元、输出采样单元、温度检测、电源检测模块得到功放工作状态的各种数据，并分析处理判断这些数据，设定控制输入过功率保护单元、输出过功率保护和输出驻波比保护单元、电源检测。

输入过功率保护单元，主要确定功放的输入信号状态、补偿宽频段功放在整个频段的增益平坦度。它包括耦合器、数控衰减器、射频开关、输入功率检测器、比较器；射频输入信号首先通过耦合器，然后通过数控衰减器，最后通过射频开关；射频信号耦合器的取样，为保证在470～860MHz宽频带范围内输入信号功率检测精度，在整个频带范围内取样平坦度需要小于±0.2dB。R2、R3、R4组成的π型衰减器调整取样射频信号的功率大小，有利于提高检测精度和提高检测的动态范围，这三个电阻的大小需要根据输入信号的功率、耦合器的取样率、输入检测的检测范围等因素来确定。射入功率检测器把调整后的取样射频信号功率转换成可以测量的电压信号。转换后的电压信号分成两路，一路输入到功放控制单元中的A/D采样模块，进行量化分析处理得到输入功率的大小；另外一路进入到比较器，比较器中的输入功率门限设定信号由功放控制单元的A/D模块来设定，设定的门限信号使输入功率在要求的范围内(如-10dBm～0dBm)，比较器的输出是一个高低电平，控制射频开关。如果输入信号在设定的范围内，比较器输出低电平，射频开关闭合，输入信号可以进入到功放；如果输入信号不在设定的范围内，比较器输出高电平，射频开关断开，输入信号不能进入到功放。射频开关在断开的时候要求高隔离度，至少50dB；闭合的时要求低插损。射频通路中的数控衰减器是0.5dB步进、动态范围为30dB、由6位数字信号控制的衰减器，它的衰减量由功放控制单元来控制，在不同频率设置不同的衰减量，补偿功放在470～860MHz范围内的平坦度，具体操作详见控制方法。