[发明专利]一种快速动态自适应的功率放大器失配保护环路及保护方法

说明书

本发明提出了一种快速动态自适应的功率放大器失配保护环路，包括：压控衰减器、驱动放大器、功率放大器、双定向耦合器和动态自适应失配保护模块；动态自适应失配保护模块包括功率检波模块、功率转换模块、功率显示模块、自适应处理模块和实时监测模块；自适应处理模块根据功率放大器端口匹配情况进行自适应运算，完成压控衰减器和功率放大器偏置电压的调节；实时监测模块通过实时监测的方式来实现功率放大器端口匹配状态的读取，一旦出现端口失配超限的情况，做出应对措施。本发明使用基于高集成化数字电路的软件控制失配保护环路取代原有基于全硬件电路的技术，大大缩小了电路体积，提高了集成度，有利于功率放大器的小型化。

技术领域

本发明涉及功率放大器领域，特别涉及一种快速动态自适应的功率放大器失配保护环路，还涉及一种快速动态自适应的功率放大器失配保护方法。

背景技术

随着雷达、通信、电子对抗和航空航天等应用领域的不断发展，对功率放大器性能也提出了越来越高的要求，不仅要求功率放大器能够具有更高的功率输出，而且要求具有失配保护功能。由于功率放大器的大电流工作状况及非线性输出特性，使得其对使用环境要求相当苛刻。在给定的条件下工作，功放总耗散功率固定，耗散的能量一部分转换为射频功率输出，一部分转化为热能。在功放失配状态下，功放的反射功率和工作电流增大，更多的功率转化为热能，引起功率管温度升高，当温度超过结温时，就会引起功率管击穿，如果失配严重，甚至可能导致系统损坏、工作失效。因此，设计高效可靠的功率放大器失配保护环路，做好放大器输出通路的端口保护，在实际应用中是很有必要的。

目前，国内外市场上很多功率放大器产品均未设计端口失配保护功能，少部分带有此功能的放大器产品，是基于传统的闭环反馈控制技术，该技术的工作原理是将反射功率信号的检波电压与参考电压进行比较，当检波电压超出参考电压时，则自动切断射频信号，并发出报警信号，从而实现端口失配保护功能。基于传统的闭环反馈控制技术使用模拟电路搭建失配保护环路，其原理框图如图1所示，该失配保护环路主要包括射频开关、驱动放大器、功率放大器、定向耦合器、检波器、失配保护环路和报警显示电路等。其中，射频信号依次通过射频开关、驱动放大器以及功率放大器后完成了功率信号的放大，并由定向耦合器的输出端输出，同时定向耦合器的反向耦合端输出的反射功率信号进入检波器，功率信号被转换为模拟电压信号，该电压信号进入失配保护电路的电压比较器，与参考电压进行比较，并将比较结果输出，切断射频开关，同时通过报警显示电路进行端口失配报警，从而实现放大器端口失配保护功能。该技术原理简单，响应时间短，在端口失配的情况下能够有效保护放大器和负载设备，但是由于模拟电路本身集成度不高以及智能化低等限制因素，导致其无法满足现代化电子测量设备高集成化和智能化的发展需求。

传统的端口失配保护技术是采用模拟电路搭建失配保护环路，其缺点主要包括以下几点：

(1)电路集成度不高，功能单一，不利于软件集成和程控操作，大大限制了放大器的小型化和智能化；

(2)由于电路本身功能所限，在端口失配情况得以改善后，放大器无法实现自恢复操作，需重新启动放大器，才能正常工作，大大降低了其可靠性和实用性；

(3)由于功率放大器本身的特殊性，导致其失配保护环路的一致性较差，对于不同型号放大器，通常需要设置不同的参考电压，且需要经过反复调试，才能发挥其最佳效果，生产成本较高。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种快速动态自适应的功率放大器失配保护环路及保护方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种快速动态自适应的功率放大器失配保护环路，包括：

压控衰减器、驱动放大器、功率放大器、双定向耦合器和动态自适应失配保护模块；

压控衰减器是通过模拟电压控制增益的可调衰减器，对输入信号进行衰减；