[發明專利]一種功放穩定性主次備份系統的實現方法

在審

• 申請號: 201710682878.1
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107395147A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 許艷葦
• 申請（專利權）人: 杭州長澤科技有限公司
• 主分類號: H03F3/68
• 分類號: H03F3/68;H03F1/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及雙通道輸出的射頻相位匹配和功率匹配控制領域，主要是一種射頻功率放大器主次備份系統的實現方法。

技術背景

近年來，隨著城市建設的迅速發展，城市立體交通體系日漸完善，下穿隧道逐漸成為城市主干道，對城市隧道進行調頻廣播信號覆蓋，不僅滿足了隧道內車載人群的廣播收聽需求，有效鎖定收聽人群，還使得調頻廣播具備了應急功能。在隧道發生突發事件時，隧道內所有省臺信號可同時轉播應急內容，為隧道管理提供便利的同時進一步開拓了應急廣播體系的建設空間。FM隧道廣播系統是專門為調頻廣播設計的綜合專用移動通信系統。頻段為88-108MHz。

正因為隧道廣播以及應急廣播系統應用環境的特殊性，為了提高系統的可靠性和穩定性，保障通信暢通，其中的不少模塊需要采用雙備份方案，如電源模塊備份、光模塊和光纖備份、射頻功率放大器備份等等。

以往國內的絕大多數廠家都采用射頻功率放大器冷備份，也就是說當一個射頻功率放大器發生故障時，采用射頻開關等方法來接通備用的射頻功率放大器，其間必然會出現通信信號的瞬時中斷。

對于普通的移動通信系統，瞬時的通信信號中斷所造成的損失是可以掌控。但對于FM系統來說，瞬時的通信信號消失可能會造成災難性的后果。所以隨著高速鐵路的飛速發展，射頻功率放大器冷備份系統的局限性日益凸現。

發明內容

本發明正是針對FM射頻功率放大器冷備份系統體現出來的不足，提出一種射頻功率放大器主次備份系統的實現方法。

本發明實現射頻功率放大器主次備份的技術方案：該系統包括功率分配器、相位調節器、射頻功率放大器、定制腔體雙工器、輸出功率檢測器和微控制器，其中定制腔體雙工器中內嵌功率合成/功率分配器和輸出耦合器。

射頻信號輸入功率分配器和相位調節電路，輸出兩路射頻信號。兩個功率放大器分別對兩路射頻信號進行放大。放大后的射頻信號經過定制雙工器內的功率合成/分配器及輸出功率耦合器后，輸出兩路功率為額定功率的射頻信號。輸出耦合器和輸出功率檢測器用于檢測功率合成/分配器的輸出信號。檢測出來的功率信號送到微控制器進行量化分析處理，微控制器的輸出信號用于調節相位調節器中兩路射頻信號之間的相位差，以保證系統的兩路輸出功率基本相等(兩者的差值小于0.2dB)。

輸出耦合器提取部分射頻輸出信號送到輸出功率檢測器，輸出功率檢測器把射頻輸出信號功率轉化為微控制器能測量的模擬直流信號。

相位調節器電路由一個3dB電橋和兩個變容二極管組成。電橋把射頻信號分為兩路，通過變容二極管改變射頻信號的相位后反射到與電橋輸入端對應的隔離端輸出。微控制器通過控制變容二極管的反向電壓，來改變變容二極管的電容值，從而達到改變射頻信號的相位的目的。

設計時將功率合成/分配器處于定制雙工器的輸入前端的原因：兩路射頻信號在雙工器中所經過的路徑不同，所產生的時延也不相等，將率合成/分配器處于定制雙工器的輸入前端可以消除由于時延不同所帶來的不利影響，如增益平坦度變差等。

作為優選，輸出耦合器的耦合系數不能小于40dB，以使輸出耦合器的插入損耗很小，減小功率損耗。

作為優選，微控制器，包括8個通道的10bit A/D轉換器，將模擬電壓信號轉換為數字信號；包換8個通道的10bit D/A轉換器，將數字信號轉換為模擬電壓信號；包括ARM內核，能運行各種算法；包括存儲模塊，用于存儲程序和數據。

微控制器的相位調節采用先粗調后微調算法。剛上電時，系統的兩路輸出功率強度差值可能比較大，此時微控制器采用粗調(即大步進)算法。當兩者的功率強度差值較小(如小于1dB)時，微控制器采用微調(即小步進)算法，直至兩者的功率相等。采用這種算法的好處是，能改善相位調節的效果，上電后能使兩者的功率在較短的時間內達到相等。

本發明的主次備份功能主要體現為如下兩點：

一、在正常情況下，兩個射頻功率放大器同時工作，即同時對輸入其中的射頻信號進行放大。由于電路的離散性和兩路射頻信號所經過的路徑的時延不同，如果沒有相位調節器，則無法保證系統兩路輸出的功率強度相等。微控制器芯片通過比較兩路功率檢測信號，來調整相位調節器的控制電壓，控制電壓的大小用于改變相位調節器中兩路信號之間的相位差，以使系統兩路輸出信號的強度相等。