一种恒功率或恒增益模式可切换的功放控制电路的制作方法

本发明涉及通信领域，更具体地，涉及一种恒功率或恒增益模式可切换的功放控制电路。

背景技术：

1、随着2017年4月12日我国中星16号升空，标志着我国进入高通量卫星移动通信时代，微波通信设备被广泛使用。在卫星通信应用中，微波功放是必不可少的设备。

2、现有微波功放设备普遍是工作中增益固定，用户可修改增益参数。但在某些应用场合，用户希望输入信号强度在一定范围变化时，输出保持恒定功率不变，这就需要应用自动功率控制技术(apc)。而能让微波功放的工作模式在恒增益和恒功率模式下随意切换，以满足用户对信号强度、信号质量的不同需求，成为本领域要研究的方向。

3、除了微波功放的不同工作模式的切换外，如何保护设备功放在恒增益工作模式下，当输入信号持续过激励时，设备功放会进入饱和工作状态甚至深度饱和工作状态。而饱和状态下的功放，其信号的质量会恶化；深度饱和状态下的功放，其不仅信号的恶化会更大，同时会降低设备的可靠性和使用寿命。

4、如何解决上述问题，除了满足微波功放在不同工作模式的切换之外，还具备保护功放设备不会进入饱和或深度饱和状态，以避免其信号质量的恶化，及设备可靠性、使用寿命的降低。

技术实现思路

1、本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种恒功率或恒增益模式可切换的功放控制电路，用于解决微波功放设备需要在恒功率或恒增益不同工作模式下进行切换，以及在输入信号过激励时，设备功放进入深度饱和工作状态，从而导致其信号质量的恶化，以及设备的可靠性和使用寿命降低的问题。

2、本发明采取的技术方案是，一种恒功率或恒增益模式可切换的功放控制电路，其中，包括放大链路和调节电路，所述放大链路包括前置放大级、信号衰减器、驱动放大级、末级功率放大及信号耦合器依次由信号输入端连接至信号输出端，所述调节电路用于发出增益调节信号至所述信号衰减器，并维持所述放大链路的稳定。

3、有利于通过放大链路将信号输入端的微弱信号源放大去驱动负载正常工作；有利于通过调节电路实现设备功放的工作模式的切换，以及保护设备功放在恒增益模式下信号过激励时能不受影响，从而避免设备功放的信号质量的恶化，以及设备可靠性和使用寿命的降低。

4、所述调节电路包括模式切换开关、恒功率调节电路和恒增益调节电路，所述模式切换开关用于切换所述恒增益调节电路或所述恒功率调节电路的连接，所述恒增益调节电路通过所述信号衰减器设定固定衰减值，所述恒功率调节电路通过所述信号衰减器设定修正后的衰减值。

5、有利于通过模式切换开关与不同调节电路的连接，实现恒增益工作模式或恒功率工作模式的切换，满足用户的不同场景的应用灵活性；有利于在输入信号过激励时，避免功放进入深度饱和状态，从而确保信号质量，提高设备可靠性和寿命。

6、所述恒增益调节电路包括固定增益设置端，所述固定增益设置端通过所述模式切换开关连接于所述信号衰减器，并输入与固定增益设置值匹配的衰减设定值。

7、通过固定增益设置值设定后，环路增益固定下来，实现输出功率跟随输入信号的强弱发生变化，输入信号越强输出功率越大的效果。

8、所述恒功率调节电路包括检波放大模块、自动反馈模块和加法模块，所述检波放大模块的输入端连接于所述信号耦合器，并输出功率误差值；所述自动反馈模块连接于所述检波放大模块与所述加法模块之间，并将输入的功率误差值输出为增益调整值；所述加法模块的输出端输出修正后的增益控制值，经过模式切换开关连接于所述信号衰减器；所述信号衰减器用于接收与所述修正后的增益控制值匹配的修正后的衰减值。

9、有利于通过恒功率调节电路对信号衰减器发出的衰减值为修正值，实现在输入信号满足输入范围限定的幅值内波动，输出功率保持不变，放大器不会进入饱和状态的效果；有利于通过检波放大模块实现对输出功率的检波提取，及与输出功率设置值比较后的输出功率误差值进行放大处理，提升响应精准度；有利于通过自动反馈模块将放大的输出功率误差值快速地转化为增益调整值，提升响应速度和稳定性；有利于通过加法模块将增益调整值与固定增益设置值相加后，得到可以维持信号质量的修正后的增益控制值，在确保全输入范围可适配的前提下增强调节电路的稳定性。

10、所述检波放大模块包括输出功率检波器、差分放大器及输出功率设置端，所述输出功率检波器的输入端接收所述信号耦合器的采样输出功率，并输出检波功率值至所述差分放大器；所述差分放大器的输入端同时连接于所述输出功率检波器的输出端及所述输出功率设置端，用于放大检波功率值与所述输出功率设置端的输出功率设置值的差值，输出功率误差值。

11、有利于通过输出功率检波器对输出功率进行识别提取并输出检波功率，通过差分放大器将检波功率与输出功率设置值之间形成的功率误差值进行放大，以提升响应精准度。

12、所述自动反馈模块包括pid电路，所述pid电路的输入端连接于所述差分放大器的输出端，用于调整功率误差信号响应曲线，并输出增益调整值；所述加法模块包括加法器及固定增益设置端，所述加法器模块的输入端同时连接于所述pid电路的输出端及固定增益设置端，用于对输入的增益调整值与所述固定增益设置端的固定增益设置值相加，并输出修正后的增益控制值。

13、有利于通过pid电路实现对功率误差值的调整，使其在调整过程中避免幅度太大或太快造成的输出功率不稳定，并快速地调整到所需的增益控制值；有利于通加法器将功率误差调整值与固定增益设置值进行相加，以减小当输入信号从无到有时，输出功率出现过冲的程度。

14、当所述检波功率大于输出功率设置值时，所述差分放大器输出负电压，经所述pid电路处理后，生成增益调整值，与固定增益设置值相加后，控制所述信号衰减器减小增益；当所述检波功率小于输出功率设置值时，所述差分放大器输出正电压，经所述pid电路处理后，生成增益调整值，与固定增益设置值相加后，控制所述信号衰减器增大增益；所述pid电路用于调整功率误差信号响应曲线并维持增益调整值的稳定。

15、有利于通过差分放大器根据检波功率与输出功率设置值之间的大小不同输出相反方向的电压，经由pid电路生成增益调整值，再与固定增益设置值相加后形成不同的修正后的增益控制值的控制逻辑，使得所述调节电路通过修正的增益控制值，快速地将输出功率拉至与输出功率设置值相等，并维持稳定，从而提升调节电路对放大链路的信号调整的快速性和稳定性。

16、所述调节电路还包括极性调整电路，所述极性调整电路连接于所述模式切换开关和所述信号衰减器之间，用于调整所述模式切换开关输出信号的正负极性，并匹配所述信号衰减器控制电压极性及控制电平范围。

17、有利于通过极性调整电路将固定增益设置值或修正后的增益控制值做极性调整和电平适配，以匹配所述信号衰减器的控制电平范围要求。

18、还包括保护电路，所述保护电路包括最大功率保护模块、增益判别模块和单片机控制器，所述最大功率保护模块与所述增益判别模块并联于所述单片机控制器上，所述单片机控制器跟随所述增益判别模块及所述最大功率保护模块的工作状态发出切换信号至所述模式切换开关，所述模式切换开关接收信号切换为恒功率调节电路或恒增益调节电路。

19、有利于通过保护电路中的单片机控制器实现模式切换开关的自动切换；有利于通过最大功率保护模块判断输入信号是否过激励，并使单片机控制器发出切换信号，将恒增益调节电路切换为恒功率调节电路；有利于通过最大功率保护模块将输出功率设为恒定值，以输出恒定不变的功率，从而维持输出功率在额定功率值，避免过激励输入信号输出过大的功率，造成功放设备进入饱和或深饱和工作状态，实现提高设备功放可靠性、延长设备功放使用寿命的效果。

20、所述增益判别模块包括增益值比较器，所述增益值比较器的输入端同时连接于所述加法器的输出端与所述固定增益设置端，用于判断修正后的增益控制值与固定增益设置值的大小，并输出信号至所述单片机控制器；所述最大功率保护模块包括功率值比较器，所述功率值比较器的输入端同时连接于所述输出功率检波器的输出端与最大功率设置端，用于判断检波功率值与最大功率设置值的大小，并输出信号至所述单片机控制器。

21、有利于通过增益值比较器将加法器输出端的修正后的增益控制值与固定增益设置值进行比较，从而判断输入信号是否过激励；有利于通过功率值比较器将输出功率检波器输出端的检波功率与最大功率设置值进行比较，从而判断输出功率是否过大；有利于通过单片机控制器与模式切换开关、增益值比较器、功率值比较器之间的连接，实现在输入信号过激励时切换为恒功率模式并通过最大功率设置值维持输出功率的稳定，从而保护放大链路的输出功率不会过大，造成信号质量恶化，影响设备功放的可靠性和使用寿命。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：便于用户可以在不同的使用场景下对微波功放设备进行不同工作模式的切换，以及保护设备功放在输入信号过激励时，避免进入深度饱和工作状态，从而避免导致其输出信号质量的恶化，以及提升设备的可靠性和延长使用寿命的效果。