一種功率控制電路及其控制方法與流程

2023-10-31 08:55:12 2

【技術領域】

本發明涉及功率控制技術領域，具體的是涉及一種功率控制電路及其控制方法。

背景技術：

隨著無線電技術，特別是無線通信技術的迅猛發展，功率放大器得到了廣泛的應用，在功率放大器中，防止功放輸出過載，保證輸出功率的穩定是一個影響系統性能的關鍵指標。所以輸出功率控制變得非常重要。

在功率放大器中，因輸入信號在不斷變化，為了保持輸出穩定，就要調整放大鏈路的增益，使輸出功率不超過一個額定功率，就需要用到自動電平控制電路，對輸出功率進行控制，我們知道自動電平控制電路是一個負反饋系統，在現有的通信模塊功率控制中，分別有模擬電路和數字電路兩種類型的自動電平控制電路。負反饋系統的優點是降低了靈敏度，對於一個頻分雙工系統來說，因為不存在上下時隙區別，下行輸出信號是連續的，變化幅度相對較小，所以目前模擬功率控制電路在頻分雙工系統中大量使用。但對於一個時分雙工系統，因信號變化幅度非常大，而反饋又降低了靈敏度，所以需要認真平衡這種特性，目前一般的模擬功率控制電路在時分雙工系統中使用效果不佳，存在控制精度差，控制不穩定等情況。

在傳統的功率控制的方式中，為了實現時分系統功率的控制，可採用基帶數字功率控制的方法，但這種方法需要數字處理技術，作為單獨功率放大器幾乎沒有使用，目前功放的功率控制方法，一般是對經過功率檢測的信號採用rc電路進行濾波處理，這種方式在連續波條件下可以很好的滿足要求，但在一個時分系統中，特別是td-lte(timedivisionlongtermevolution分時長期演進)系統中，因時隙功率和調製方式處於不斷變化，經rc(相移)電路處理後，信號會平均化，無法真實的反映信號的功率變化情況，因此無法滿足對輸出功率檢測和控制的處理要求。

因此，目前一般的功率檢測和控制電路無法實現對時隙信號的功率控制，而如果採用adc(模數轉換)進行採樣，則需要較複雜的採樣和反饋控制機制。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述技術的不足，提供一種可實現對時隙信號的輸出功率進行控制的功率控制電路及其控制方法。

本發明的第一方面提供一種功率控制電路，包括射頻放大單元，還包括：

與所述射頻放大單元的輸出端連接、用於對射頻放大單元輸出的射頻信號進行檢波並輸出相應的檢波電壓信號的功率檢測電路；

與所述功率檢測電路的輸出端連接、用於將功率檢測電路輸出的檢波電壓信號處理成按峰值保持的電壓信號並輸出的峰值保持電路；

與所述峰值保持電路的輸出端連接、用於對峰值保持電路輸出的電壓信號進行放大濾波和積分處理並輸出相應的控制電壓的積分電路；

分別與所述積分電路的輸出端、所述射頻放大單元的輸入端連接、用於根據積分電路輸出的控制電壓調節衰減量以調整輸入到射頻放大單元的射頻信號大小的電調衰減電路。

進一步地，所述峰值保持電路包括二極體以及與二極體連接的保持電容，所述二極體用於對所述功率檢測電路輸出的電壓信號進行峰值電壓信號採集，所述保持電容用於對所述二極體採集的峰值電壓信號進行峰值保持並輸出。

進一步地，所述峰值保持電路包括依次連接的運算放大器、二極體和保持電容，所述運算放大器用於對所述功率檢測電路輸出的電壓信號進行運算放大，所述二極體用於對所述運算放大器運算放大後的電壓信號進行峰值電壓信號採集，所述保持電容用於對所述二極體採集的峰值電壓信號進行峰值保持並輸出。

進一步地，所述積分電路包括依次連接的同相運算放大器、積分運算放大器，所述同相運算放大器用於對所述峰值保持電路輸出的按峰值保持的電壓信號進行放大、濾波，所述積分運算放大器用於預置基準功率電壓、以及用於將所述同相運算放大器輸出的電壓信號與預置的基準功率電壓進行比較、積分處理並輸出相應的控制電壓。

進一步地，當所述同相運算放大器輸出的電壓信號大於預置基準功率電壓時，所述積分運算放大器輸出的控制電壓將減小，所述電調衰減電路調大衰減量以調小輸入到所述射頻放大單元的射頻信號；當所述同相運算放大器輸出的電壓信號小於預置基準功率電壓時，所述積分運算放大器輸出的控制電壓將增大，所述電調衰減電路調小衰減量以調大輸入到所述射頻放大單元的射頻信號。

進一步地，還包括第一輸入端和第二輸出端，所述電調衰減電路的輸入端與所述第一輸入端連接，所述射頻放大單元的輸出端與所述第二輸出端連接。

本發明的第二方面提供一種功率控制方法，包括以下步驟：

通過功率檢測電路對射頻放大單元輸出的射頻信號進行檢波並輸出相應的檢波電壓信號；

通過峰值保持電路將功率檢測電路輸出的檢波電壓信號處理成按峰值保持的電壓信號並輸出；

通過積分電路對峰值保持電路輸出的電壓信號進行放大濾波和積分處理並輸出相應的控制電壓；

通過電調衰減電路根據積分電路輸出的控制電壓調節衰減量以調整輸入到射頻放大單元的射頻信號的大小。

進一步地，所述峰值保持電路將功率檢測電路輸出的檢波電壓信號處理成按峰值保持的電壓信號並輸出的方法，包括以下步驟：

通過二極體對功率檢測電路輸出的電壓信號進行峰值電壓信號採集；

通過保持電容對二極體採集的峰值電壓信號進行峰值保持並輸出。

進一步地，所述峰值保持電路將功率檢測電路輸出的檢波電壓信號處理成按峰值保持的電壓信號並輸出的方法，包括以下步驟：

通過運算放大器對功率檢測電路輸出的電壓信號進行運算放大；

通過二極體對運算放大器運算放大後的電壓信號進行峰值電壓信號採集；

通過保持電容對二極體採集的峰值電壓信號進行峰值保持並輸出。

進一步地，所述積分電路對峰值保持電路輸出的電壓信號進行放大濾波和積分處理並輸出相應的控制電壓的方法，包括以下步驟：

通過同相運算放大器對峰值保持電路輸出的按峰值保持的電壓信號進行放大、濾波；

通過積分運算放大器預置基準功率電壓；

通過積分運算放大器將所述同相運算放大器輸出的電壓信號與預置的基準功率電壓進行比較、積分處理並輸出相應的控制電壓。

實施本發明，可實現對功率輸出的精確控制，即適用於連續信號的功率控制，又適用於時隙信號的功率控制，具有較普遍的適用性，且結構簡單、成本低，滿足了市場的需求。

【附圖說明】

圖1為本發明一種功率控制電路的原理框圖；

圖2是圖1所示功率控制電路的一實施例的峰值保持電路的原理框圖；

圖3是圖1所示功率控制電路的另一實施例的峰值保持電路的原理框圖；

圖4是圖1所示功率控制電路的積分電路的原理框圖；

圖5是圖1所示功率控制電路的控制方法的流程圖；

圖6是圖5所示峰值保持電路將功率檢測電路輸出的檢波電壓信號處理成按峰值保持的電壓信號並輸出的一實施例的方法的流程圖；

圖7是圖5所示峰值保持電路將功率檢測電路輸出的檢波電壓信號處理成按峰值保持的電壓信號並輸出的另一實施例的方法的流程圖；

圖8是圖5所示積分電路對峰值保持電路輸出的電壓信號進行放大濾波和積分處理並輸出相應的控制電壓的方法的流程圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。

參考圖1，本發明提供的一種功率控制電路，不僅能實現對連續信號的功率控制，也能實現對時隙信號的功率控制。實現對時隙信號的功率控制主要適用於td-lte(timedivisionlongtermevolution分時長期演進)系統中。該功率控制電路包括第一輸入端1、第二輸出端2、射頻放大單元10、功率檢測電路20、峰值保持電路30、積分電路40和電調衰減電路50。電調衰減電路50的輸入端與第一輸入端1連接。射頻放大單元10的輸出端與第二輸出端2連接。

射頻放大單元10為一任意射頻放大器，用於對輸入的射頻信號進行放大後輸出。可以理解的，射頻放大單元10也可以為射頻放大鏈路。

功率檢測電路20與射頻放大單元10的輸出端連接，用於對射頻放大單元10輸出的射頻信號進行檢波並輸出相應的檢波電壓信號。功率檢測電路20優選為一真有效值功率檢測器。

峰值保持電路30與功率檢測電路20的輸出端連接，用於將功率檢測電路20輸出的檢波電壓信號處理成按峰值保持的電壓信號並輸出。峰值保持電路30的輸入端為波形輸入端，峰值保持電路30的輸出端為波形輸出端，從圖1中可以看出，波形輸入端的輸入波形的峰值起伏較大，波形輸出端輸出的波形的峰值起伏比較平穩，從而可以較好的反映射頻信號最大功率狀態。

結合圖2所示，峰值保持電路30包括二極體32以及與二極體32連接的保持電容33，二極體32與峰值保持電路30的輸入端連接，保持電容33與峰值保持電路30的輸出端連接。二極體32用於對功率檢測電路20輸出的電壓信號進行峰值電壓信號採集。保持電容33用於對二極體32採集的峰值電壓信號進行峰值保持並輸出。當對時隙信號的功率控制時，由於峰值保持電路30輸出信號受到二極體32、保持電容33的影響，需要根據輸入信號的波形時間周期設置時間參數以使時隙信號得到脈衝展寬和保持的效果。例如可以通過設置合適的保持電容33參數，或者在保持電容33上串接放電電阻，通過設置合適的保持電容電容33參數和放電電阻參數，來實現時隙信號的脈衝展寬和保持，可以滿足多種條件下的信號峰值保持要求，並具有較快的相應速度、合適的保持時間和釋放時間。

結合圖3所示，在另外一種替換方案中，峰值保持電路30包括依次連接的運算放大器31、二極體32和保持電容33。運算放大器31用於對功率檢測電路20輸出的電壓信號進行運算放大。二極體32用於對運算放大器31運算放大後的電壓信號進行峰值電壓信號採集。保持電容33用於對二極體32採集的峰值電壓信號進行峰值保持並輸出。運算放大器31的設置主要是隔離功率檢測電路20與二極體32，可使二極體32採集的峰值電壓信號更加精確。

積分電路40與峰值保持電路30的輸出端連接，用於對峰值保持電路30輸出的電壓信號進行放大濾波和積分處理並輸出相應的控制電壓。積分電路40可對輸入的峰值保持電壓信號的變化快速感知和實時響應。

結合圖4所示，積分電路40包括依次連接的同相運算放大器41、積分運算放大器42。同相運算放大器41為一具有低通濾波的同相運算放大器。同相運算放大器41用於對峰值保持電路30輸出的按峰值保持的電壓信號進行放大、濾波。積分運算放大器42用於預置基準功率電壓(即輸出電壓的功率門限值)，以及用於將同相運算放大器41輸出的電壓信號與預置的基準功率電壓進行比較、積分處理並輸出相應的控制電壓。

電調衰減電路50為一pin二極體衰減器，通過控制實時調整射頻放大單元10的輸出增益，達到無失真控制輸出功率的目的，可保護功率器件不產生失真。電調衰減電路50分別與積分電路40的輸出端、射頻放大單元10的輸入端連接，用於根據積分電路40輸出的控制電壓調節衰減量以調整輸入到射頻放大單元10的射頻信號大小。可以理解的，電調衰減電路50也可以為一壓控可變增益放大器。

本發明的輸出功率的控制原理為：射頻放大單元10輸出射頻信號，功率檢測電路20實時對射頻放大單元10輸出的射頻信號進行檢波並輸出相應的檢波電壓信號，峰值保持電路30將功率檢測電路20輸出的電壓信號處理成按峰值保持的電壓信號並輸出，積分電路40的同相運算放大器41對峰值保持電路30輸出的按峰值保持的電壓信號進行放大、濾波，積分運算放大器42將同相運算放大器41輸出的電壓信號與積分運算放大器42預置的基準功率電壓進行比較，當同相運算放大器41輸出的電壓信號大於預置的基準功率電壓時，積分運算放大器42在進行積分處理後輸出的控制電壓將減小，電調衰減電路50根據減小了的控制電壓調大衰減量以調小輸入到射頻放大單元10的射頻信號，使射頻放大單元10的輸出功率降低。當同相運算放大器41輸出的電壓信號小於預置的基準功率電壓時，積分運算放大器42在進行積分處理後輸出的控制電壓將增大，電調衰減電路50根據增大了的控制電壓調小衰減量以調大輸入到射頻放大單元10的射頻信號，使射頻放大單元10的輸出功率增加。

本發明結構簡單，成本低，可實現對功率輸出的精確控制，即適用於連續信號的功率控制，又適用於時隙信號的功率控制，具有較普遍的適用性，滿足了市場的需求。

參考圖5，本發明還提供了一種功率控制方法，包括以下步驟：

s1、通過功率檢測電路20對射頻放大單元10輸出的射頻信號進行檢波並輸出相應的檢波電壓信號。

s2、通過峰值保持電路30將功率檢測電路20輸出的檢波電壓信號處理成按峰值保持的電壓信號並輸出。

s3、通過積分電路40對峰值保持電路30輸出的電壓信號進行放大濾波和積分處理並輸出相應的控制電壓。

s4、通過電調衰減電路50根據積分電路40輸出的控制電壓調節衰減量以調整輸入到射頻放大單元10的射頻信號的大小。

參考圖6，本實施例中，峰值保持電路30將功率檢測電路20輸出的檢波電壓信號處理成按峰值保持的電壓信號並輸出的方法，包括以下步驟：

s10、通過二極體32對功率檢測電路20輸出的電壓信號進行峰值電壓信號採集。

s11、通過保持電容33對二極體32採集的峰值電壓信號進行峰值保持並輸出。

參考圖7，在另外一種替換方案中，峰值保持電路30將功率檢測電路20輸出的檢波電壓信號處理成按峰值保持的電壓信號並輸出的方法，包括以下步驟：

s15、通過運算放大器31對功率檢測電路20輸出的電壓信號進行運算放大。

s16、通過二極體32對運算放大器31運算放大後的電壓信號進行峰值電壓信號採集。

s17、通過保持電容33對二極體32採集的峰值電壓信號進行峰值保持並輸出。

參考圖8，本實施例中，積分電路40對峰值保持電路30輸出的電壓信號進行放大濾波和積分處理並輸出相應的控制電壓的方法，包括以下步驟：

s25、通過同相運算放大器41對峰值保持電路30輸出的按峰值保持的電壓信號進行放大、濾波.

s26、通過積分運算放大器42預置基準功率電壓。

s27、通過積分運算放大器42將同相運算放大器41輸出的電壓信號與預置的基準功率電壓進行比較、積分處理並輸出相應的控制電壓。具體的，若同相運算放大器41輸出的電壓信號大於預置的基準功率電壓時，積分運算放大器42在進行積分處理後輸出的控制電壓將減小，電調衰減電路50根據減小了的控制電壓調大衰減量以調小輸入到射頻放大單元10的射頻信號；若同相運算放大器41輸出的電壓信號小於預置的基準功率電壓時，積分運算放大器42在進行積分處理後輸出的控制電壓將增大，電調衰減電路50根據增大了的控制電壓調大衰減量以調小輸入到射頻放大單元10的射頻信號。

以上實施例僅表達了本發明的優選實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，如對各個實施例中的不同特徵進行組合等，這些都屬於本發明的保護範圍。