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![一种射频功率放大器自动保护装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/a779cbf6a300a6c30c229ff9.png)
专利名称：一种射频功率放大器自动保护装置专利类型：实用新型专利
发明人：胡宗贤,毕丹宏,邹军,孟斌,刘俊
申请号：CN202021452114.7
申请日：20200722
公开号：CN212935852U
公开日：
20210409
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种射频功率放大器自动保护装置，包括包括功率放大器，电流检测电路，温度检测电路以及比较判断电路；所述功率放大器分别与电流检测电路和温度检测电路相连，电流检测电路和温度检测电路与比较判断电路相连，比较判断电路与功率放大器相连。
电流检测电路与功率放大器并联相接，用于监测功率放大器的实时工作电流。
温度检测电路置于功率放大器附近，用于监测功率放大器的实时工作温度。
本实用新型装置相比数字化处理数据的方式，整体硬件电路的数据处理方式能够准确快速的对射频功率放大器的实时电流值和工作温度进行检测，功率放大器出现异常状态时能够及时切断电源以达到自动保护功率放大器的目的。
申请人：中通服咨询设计研究院有限公司
地址：210019 江苏省南京市楠溪江东街58号
国籍：CN
代理机构：江苏圣典律师事务所
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射频实验实验报告射频实验实验报告射频（Radio Frequency，简称RF）技术是一种用于无线通信和无线电广播的重要技术，广泛应用于电视、无线电、卫星通信等领域。
本次实验旨在探索射频技术的基本原理和实际应用，并通过实验验证相关理论。
实验一：射频信号发生器的使用在射频实验中，射频信号发生器是一种常用的设备，用于产生射频信号。
我们首先学习了射频信号发生器的基本操作。
通过调节频率、幅度和波形等参数，我们成功地产生了不同频率的射频信号，并观察到了其在示波器上的波形变化。
实验二：射频功率放大器的性能测试射频功率放大器是射频系统中的重要组成部分，用于放大射频信号的功率。
我们在实验中使用了一款射频功率放大器，并测试了其性能。
通过调节输入信号的频率和幅度，我们测量了输出信号的功率，并绘制了功率-频率和功率-幅度的曲线图。
实验结果表明，射频功率放大器具有较好的线性和功率放大效果。
实验三：射频滤波器的设计与实现射频滤波器是射频系统中的重要组成部分，用于滤除不需要的频率分量，以保证系统的性能。
我们在实验中学习了射频滤波器的设计原理，并使用电路仿真软件进行了滤波器的设计与验证。
通过调整滤波器的参数，我们成功地实现了对特定频率范围的滤波效果，并对滤波器的频率响应进行了分析和评估。
实验四：射频天线的性能测试射频天线是射频通信系统中的关键部件，用于发送和接收射频信号。
我们在实验中使用了一款射频天线，并测试了其性能。
通过调节天线的位置和方向，我们测量了信号的接收强度，并评估了天线的增益和方向性。
实验结果表明，射频天线具有较好的接收性能和方向选择性。
实验五：射频调制与解调技术的应用射频调制与解调技术是射频通信系统中的关键技术，用于将数字信号转换为射频信号进行传输。
我们在实验中学习了射频调制与解调技术的基本原理，并通过实验验证了其应用效果。
通过调节调制信号的参数，我们成功地实现了不同调制方式的射频信号传输，并观察到了解调后的信号波形。
射频放大器的9个主要性能指标RF PA(radio frequency power amplifier)是各种无线发射机的重要组成部分。
在发送机的前级电路中，调制振荡电路产生的射频信号的功率非常小，需要经过一系列放大一缓冲级、中间放大级、最终级的功率放大级，得到足够的射频功率后，提供给天线进行辐射。
为了得到足够大的射频输出功率，射频功率放大器常常扮演着不可或缺的作用。
那么，射频放大器的主要指标有哪些呢？射频放大器结构射频放大器的9个主要性能指标1、输出功率和1dB压缩点(P1dB)输入功率超过一定值时，晶体管的增益开始下降，最终输出功率饱和。
如果放大器的增益偏离常数或低于其他小信号增益1dB，这个点就是1dB压缩点(P1dB)。
放大器的功率容量通常用1dB的压缩点表示。
2、增益工作增益是测量放大器放大能力的主要指标。
增益的定义是放大器输出端口传输到负载的功率与信号源实际传输到放大器输入端口的功率之比。
增益平坦度是在一定温度下放大器增益在整个工作频带内变化的范围，也是放大器的主要指标。
3、工作频率范围一般是指放大器的线性工作频率范围。
当频率从DC开始时，放大器被认为是直流放大器。
4、效率放大器是功率元件，所以需要消耗供电电流。
因此，放大器的效率对整个系统的效率非常重要。
功率效率是放大器的高频输出功率与提供给晶体管的直流功率之比。
NP=RF输出功率/直流输入功率。
5、交条失真(IMD)交条失真是具有不同频率的两个或更多个输入信号通过功率放大器而产生的混合分量。
这是因为放大器的非线性特点。
其中，三阶交条产物特别接近基波信号，影响最大，因此交条失真中最重要的是三阶交，当然，三阶交条产物越低越好。
6、三阶交条截止点(IP3)图2中基波信号的输出功率延长线与三阶交条延长线的交点称为三阶交条截止点，用符号IP3表示。
IP3也是放大器非线性的重要指标。
输出功率一定时，三阶交条截止点的输出功率越大，放大器的线性度越好。
基于射频宽带功放电路特性的改善及其实现赵文刚;钟乐海【摘要】为了加强信息的保密性,这就要求通信产品在变频上要达到一定的速度.而且在宽带放大电路的设计中,往往都是以牺牲功率增益来换取宽频带的功率增益的平坦特性,本设计除了满足增益平坦和效率外,还重点考虑了波段转换的速度以及体积、受环境影响的大小等要求.调试及试用表明,该放大器工作稳定、性能可靠,已成功应用于通讯实践.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2007(030)021【总页数】4页(P34-37)【关键词】功率放大器;功率增益;宽频带;传输线变压器【作者】赵文刚;钟乐海【作者单位】西华师范大学,计算机学院,四川,南充,637002;西华师范大学,计算机学院,四川,南充,637002【正文语种】中文【中图分类】TN92随着现代通信技术的发展，功率放大器已成为无线通信系统中一个不可或缺的部分。
宽频带高速跳转技术、宽频带扩频技术对固态发射机提出了更高的要求，即射频功率放大器宽带化。
宽带大功率产生技术已成为现代通信对抗的关键技术，即使接收机构性能再好，能准确跟踪瞄准目标，但最终干扰效果的实现还须依赖于发出的大功率信号来压制，其重要性不言而喻。
目前，正朝着多载波、大容量、高速度方向迅猛发展的CDMA,LMDS,WLAN等无线通信系统均对功率放大器提出了很高的要求。
以前，我国干扰机的大功率固态功放一直靠进口，但随着技术的进步和器件制造水平的提高，大功率的自制或部分自制成为可能。
应某应用要求，笔者设计了功率≥5 W的射频宽带功率放大器，并成功应用于实践。
1 设计方案1.1 主要技术指标工作频段:30～90 MHz；输出功率：≥5 W(最大输入12 mW)；功率增益：≥40 dB；ALC响应时间：≤8 μs；增益平坦度:≤4 dB；电源电压：+10～+15 V；杂波抑制：≤-52 dBc；接收通道30 MHz高通抑制：≥50 dBc(≤18 MHz处)；波段控制：波段分30～43 MHz,43～62 MHz,62～90 MHz共3段，共3根控制线，选通路控制线加5 V，截止路(另两路)加+35 V (5 V时电流≤150 mA，+35 V时电流≤5 mA)；隔离度≥46 dB；输出检测：5 W时，正向检测值≥1.2 V，带内波动≤0.35 dB；工作温度：-40～+65 ℃。
射频功率放大器实时检测的实现
广播电视发射机是一个综合的电子系统，它不仅包括无线发射视音频通道，而且还包括通道的检测和自动控制电路，因此在设计时，它除了必须保证无线通道的技术指标处于正常范围外，还必须设计先进的取样检测和保护报警等电路，以确保发射机工作正常，从而实现发射机在线自动监测和控制。
近年来，随着大功率全固态电视发射机多路功率合成技术的发展，越来越多的厂家采用模块化结构设计，因此单个功率放大器模块是整个发射机的基本测单元，本文就着重讨论单个模块的检测和控制电路，从而实现发射机在线状态自动监测。
一、工作原理
在功放模块中，主要检测和控制参数为电源电压，各放大管的工作电流，输出功率，反射功率，过温度和过激励保护等，图1为实现上述检测控制功能的方框图，它由取样放大电路，V/F变换，隔离电路，F/V变换，A/D转换，AT89C51，显示电路和输出保护电路等组成。
1、隔离电路
在功放模块中，由于大功率器件的应用，往往单个模块的输出功率都比较大，因而对小信号存在较大的高频干扰，如处理不好，就会影响后级模数转换电路工作，从而导致检测数据不准确，显示数据跳动的现象，甚至出现误动作。
这里采用光电耦合
器进行隔离，由于光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，从而将模拟电路和数字电路完全隔离，保障系统在高电压、大功率辐射环境下安全可靠地工作。
2、LM331频率电压转换器
V/F变换和F/V变换采用集成块LM331，LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器用。
LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。
同时它动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成
V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。
图2是由LM331组成的电压频率变换电路，LM331内部由输入比较器、定时比较器、R－S触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等部分组成。
输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。
当输入端Vi＋输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使R－S触发器置位，输出高电平，输出驱动管导通，输出端f0为逻辑低电平，同时电源Vcc也通过电阻R2对电容C2充电。
当电容C2两端充电电压大于Vcc的2/3时，定时比较器输出一高电平，
使R－S触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容C2通过复零晶体管迅速放电；电子开关使电容C3对电阻R3放电。
当电容C3放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使R－S触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。
输出脉冲频率f0与输入电压Vi成正比，从而实现了电压－频率变换。
其输入电压和输出频率的关系为：fo=(Vin×R4)/(2.09×R3×R2×C2) 由式知电阻R2、R3、R4、和C2直接影响转换结果f0，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。
电阻R1和电容C1组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。
同样，由LM331也可构成频率－电压转换电路。
3、数据处理电路
数据处理电路包括A/D数模转换ADC0809、 AT89C51单片机和显示电路等组成。
ADC0809是采用CMOS工艺制成的八位八通道单片A/D逐次逼近型转换器，逐次逼近型转换器包括1个比较器，1个数模转换控制器，1个逐次逼近寄存器(SAR)和1个逻辑控制单元，转换中的逐次逼近是按对分原理由控制逻辑单元完成的，它原理简单，便于实现，不存在延迟问题。
AT89C51是一个高性能的8位单片机，片内带有4k字节的FLASH可编程可擦除只读存储器，其指令系统与MCS-51完全兼容，因而可方便地应用各种控制领域。
在设计中，P0口作为数据口，P1口作为开关量输入输
出控制，P2作为显示模块和ADC0809的地址控制线，INT0端为键盘中断输入端，由此组成一个简单的单片机测量系统。
经过LM331 F/V变换后的电压信号，送入ADC0809进行数模转换，AT89C51单片机实时读取数模转换后的数据，通过内部软件的计算后，把结果送到显示屏显示，显示内容主要为各功放管的电流，电源电压，输出功率和反射功率等。
