一种非线性功率放大器幅度数字控制设备及控制方法.pdf

本发明涉及微波控制领域，特涉及一种非线性功率放大器幅度数字控制设备及控制方法，应用于通信产品和雷达领域。本发明通过在非线性功率放大器中增加一条反馈链路，采用数字基准信号与幅度检测信号对比进而控制功率放大管的漏极电压，从而对放大器输出幅度的数字调节。本发明使非线性功率放大器幅度控制不再受衰减器衰减范围、精度和插入损耗限制的影响，实现大衰减范围和高衰减精度的调节，并且没有衰减器带来的插入损耗。

权利要求书1.  一种非线性功率放大器幅度数字控制设备，包括非线性功率放大器、耦 合器、隔离器，非线性功率放大器、耦合器、隔离器顺序连接，其特征在于： 它还包括峰值检波器、D/A模块、比较器和带TRIM功能的DC/DC模块，峰值 检波器与耦合器相连接，并采集幅度检测信号，作为比较器的负反馈输入，输 入的数字基准通过D/A模块转化后作为比较器的正反馈输入，比较器输出信号 调节DC/DC模块的TRIM电压，从而调整非线性功率放大管完成输出幅度控制。 2.  如权利要求1所述的非线性功率放大器幅度数字控制设备，其特征在于： 所述的非线性功率放大器的输出功率由漏极电压控制，通过调整非线性功率放 大管的漏极电压完成输出幅度控制。 3.  一种非线性功率放大器幅度数字控制方法，包括由非线性功率放大器、 耦合器、隔离器顺序连接功率放大电路；其特征在于： 还包括峰值检波器通过耦合器检测幅度检测信号，并作为比较器的负反馈； 输入的数字基准通过D/A模块作为比较器的正反馈； 比较器输出信号控制DC/DC模块的TRIM电压，从而调整非线性功率放大 管完成输出幅度控制。 4.  如权利要求3所述的非线性功率放大器幅度数字控制方法，其特征在于： 所述的非线性功率放大器的输出功率由漏极电压控制，通过调整非线性功率放 大管的漏极电压完成输出幅度控制。

说明书一种非线性功率放大器幅度数字控制设备及控制方法
技术领域
本发明涉及微波控制领域，特涉及一种非线性功率放大器幅度数字控 制设备及控制方法，应用于通信产品和雷达领域。
背景技术
一般的幅度控制技术在A类，AB类等线性或近线性的放大器中实 现，其电路原理框图如图1所示，其幅度控制是在放大器前的小信号进行， 但这类放大器效率均很低。
C类、D类等非线性高效率放大器的幅度控制，其电路原理框如图2 所示。幅度在放大器输出后级控制。在此类放大器中幅度控制的实现受器 件水平的限制、特别是衰减器受衰减范围、精度和插入损耗限制，大衰减 范围、高衰减精度和低插入损耗的需求之间互相制约。并且在大功率情况 下带来散热困难、效率降低等一些列问题，所以一般只在小功率非线性放 大器中实现。
发明内容
针对背景技术的不足，本发明通过在非线性功率放大器中增加一条反 馈链路，采用数字基准信号与幅度检测信号对比进而控制功率放大管的漏 极电压，从而对放大器输出幅度的数字调节。本发明使非线性功率放大器 幅度控制不再受衰减器衰减范围、精度和插入损耗限制的影响，实现大衰 减范围和高衰减精度的调节，并且没有衰减器带来的插入损耗。
本发明的技术方案为：一种非线性功率放大器幅度数字控制设备，包 括非线性功率放大器、耦合器、隔离器，非线性功率放大器、耦合器、隔 离器顺序连接，其特征在于：它还包括峰值检波器、D/A模块、比较器和 带TRIM功能的DC/DC模块，峰值检波器与耦合器相连接，并采集幅度 检测信号，作为比较器的负反馈输入，输入的数字基准通过D/A模块转化 后作为比较器的正反馈输入，比较器输出信号调节DC/DC模块的TRIM 电压，从而调整非线性功率放大管完成输出幅度控制。其有益效果是：取 消了放大器幅度控制中的衰减器。不再受衰减器的衰减范围、精度和插入 损耗限制。可对非线性放大器幅度进行数字控制。
如上所述的非线性功率放大器幅度数字控制设备，其特征在于：所述 的非线性功率放大器的输出功率由漏极电压控制，通过调整非线性功率放 大管的漏极电压完成输出幅度控制。
本发明还公开了一种非线性功率放大器幅度数字控制方法，包括由非 线性功率放大器、耦合器、隔离器顺序连接功率放大电路；其特征在于：
还包括峰值检波器通过耦合器检测幅度检测信号，并作为比较器的负 反馈；
输入的数字基准通过D/A模块作为比较器的正反馈；
比较器输出信号控制DC/DC模块的TRIM电压，从而调整非线性功 率放大管完成输出幅度控制。其有益效果是：取消了放大器幅度控制中的 衰减器。不再受衰减器的衰减范围、精度和插入损耗限制。可对非线性放 大器幅度进行数字控制。
如上所述的非线性功率放大器幅度数字控制方法，其特征在于：所述 的非线性功率放大器的输出功率由漏极电压控制，通过调整非线性功率放 大管的漏极电压完成输出幅度控制。
附图说明
图1线性放大器幅度控制电路原理框图；
图2一般非线性放大器幅度控制电路原理框图；
图3非线性放大器幅度数字控制电路原理框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图3是本发明的实现电路原理框图。图中输入信号输入到功率放大管 进行放大，大部分功率经耦合器和隔离器后输出，耦合器耦合出很小一部 分功率作幅度检测信号。幅度检测信号经过峰值检波器与D/A模块输出的 模拟基准进行比较，由比较器输出调节DC/DC模块的TRIM电压，从而 调整功率放大管的漏极电压完成输出幅度控制。耦合器、峰值检波器的作 用是对实际输出幅度进行检测。D/A模块作用是将数字基准转换为模拟基 准。带TRIM功能的DC/DC模块通过调节输出至功率放大管的漏极电压 完成幅度调节。
本发明的数字基准可以由DSP芯片、FPGA芯片等组成的数字电路产 生，由于耦合器、隔离器等器件的平坦度对幅度控制有较大的影响，可以 将可调电源直接连接功率放大管漏极，调节电源电压并记录输出功率数值 及此时峰值检波器的输出电压幅值，将对应数值进行存储，在要求输出对 应功率时，查表输出数字基准即可完成输出功率误差补偿。
为了提升控制的幅度范围，需要比较器输入电平范围、DC/DC模块输 出电压调节范围和峰值检波器线性区范围都协同提升。
为了提升控制的幅度精度，需要较高的D/A位数，普通的数控衰减器 一般为5位，而一般的D/A在14位，远远高于数控衰减器的控制精度。
峰值检波器的输出需适应比较器的输入范围，通常峰值检波器的输出 只有数百毫伏，需进行电压提升以适应比较器输入范围。
以下以工作频率为1.2GHz，输入功率5W，功率放大管漏极电压为标 准工作电压时，输出功率不小于100W的数字幅度控制放大器为例，对本 发明进一步进行说明。
按图3进行系统设计，功率放大管、耦合器、隔离器、峰值检波器均 能在1.2GHz频带有较好的技术性能。输入放大器1.2GHz的5W信号经过 功率放大管和-30dB耦合器后通过隔离器输出。当要求输出功率为100W 时，可以得出输出功率稳定后耦合器耦合输出为0.1W，经峰值检波器输 出为2.6V，数字基准控制D/A输出的幅值为2.6V就能使输出功率稳定在 100W。当要求输出功率为25W时，改变数字基准使D/A输出为1.3V即 可。
本发明中，输出功率P随功率放大管漏极电压V的变化关系为△P＝P 【1-(△V*|△V|)/V2】，其中△P为输出功率P的变化值、△V为功率放大 管漏极电压V的变化值，V为DC/DC模块输出给功率放大管的电压。
本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发 明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是 采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入 本发明保护的范围。