專利名稱：WiMAX射頻前端駐波檢測系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種WiMAX射頻前端駐波檢測系統(tǒng)及方法。
背景技術：
WiMAX是一項新興的無線通信技術，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接。WiMAX的無線信號傳輸距離最遠可達50公里，其網(wǎng)絡覆蓋面積是3G基站的10倍。有資料顯示，“WiMAX”已經(jīng)成為近期互聯(lián)網(wǎng)上搜索量最大的通信關鍵詞，該項技術以其遠覆蓋和高帶寬特性，成為無線業(yè)界的新寵。WiMAX全稱為 World Interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作系統(tǒng)，是一項基于IEEE 802.16標準的寬帶無線接入城域網(wǎng)(Broadband WirelessAccess Metropolitan Area Network, BWAMAN)技術。WiMAX 亦常被稱為 IEEE WirelessMAN (Metropolitan Area Network),其基本目標是提供一種在城域網(wǎng)一點對多點的多廠商環(huán)境下，可有效地互操作的寬帶無線接入手段。隨著工作時間的延長以及每天早、中、晚溫度狀態(tài)的不同，WiMAX射頻前端功率放大器的功率在不斷發(fā)生變化，這種變化會給基站的正常工作帶來極大的不穩(wěn)定性。駐波比(VSffR)是用來測量射頻電路中阻抗失配度的指標，駐波比過大會將會影響通信距離，降低信息傳輸?shù)馁|(zhì)量，并且會導致射頻電路出現(xiàn)一系列問題，位于天線前端的功率放大器是對駐波惡化最為敏感的部件，反射功率返回到功率放大器中，情況嚴重時可導致高功率放大器造成永久性損壞，我們通常稱之為駐波失效，對高功率放大器進行有效的保護是十分重要的。一般的功率放大器都是由電源和放大電路構成，在不同的環(huán)境溫度下放大電路的放大量是有差別的，這是因為放大管具有非線性特性，它受溫度影響其放大性能的變化包括:在溫度升高時它的放大系數(shù)會增加；當溫度降低時它的放大系數(shù)會減小，在白天正午的時候，環(huán)境溫度較高，這個時候功率放大器的功率輸出就會變得很大，會對供電電源造成較大的壓力，如果過大的功率長期運行，可能出現(xiàn)基站設備被損壞，使基站無法正常工作；在溫度較低時，功率放大器的功率輸出又太低，造成基站信號發(fā)射不足，造成用戶不能正常覆蓋，給用戶通信帶來問題，所以必須對功率放大器進行檢測并做必要的自動調(diào)節(jié)，沿著傳輸線傳輸?shù)碾妷汉碗娏魇峭ㄟ^某特定比值聯(lián)系起來的，這個特定比值稱之為特性阻抗Z0，當功率放大器輸出端接有與傳輸線特性阻抗相等的負載時，射頻能量將全部傳送到負載上，而阻抗失配將導致駐波的產(chǎn)生，當阻抗失配時，入射波電壓與反射波電壓相疊加，在傳輸路徑上將產(chǎn)生電壓的最大值Vmax和最小值Vmin，定義Vmax/Vmin為電壓駐波比VSWR，如果反射系數(shù)已知，就可以計算出駐波比，由此看來，功率放大器駐波比的測量與保護的問題最終可以歸結為功率放大器輸出端正、反向功率檢測，以及使用合適的電路方案實現(xiàn)對功放部件實施保護的問題，目前，常用的功率放大器在線功率和駐波檢測裝置其功放的輸出功率和駐波比檢測的準確度較低，不能及時、準確、有效地對功放輸出負載發(fā)生變化時作出反應,可靠性較低。
傳統(tǒng)的駐波檢測電路是利用二極管半波整流特性實現(xiàn)的，其輸出檢波電壓正比于輸入電壓，與輸入功率成指數(shù)關系，帶有溫度補償?shù)亩O管檢波器在較大的檢波輸入功率條件下(+10 +15dBm)可以具備很好的性能，而當輸入功率降低時，其性能會急劇惡化，因此，在發(fā)送信號的峰值一平均功率比不固定的時候，便難以做到對功率的精確測量，此外，二極管檢波電路工作頻帶相對較窄，在寬帶場合應用時會造成檢波平坦度的惡化，導致全頻帶范圍內(nèi)檢波值的一致性無法滿足要求；傳統(tǒng)設備在工程應用過程中，通常通過相關的測試用儀器對其進行測試，但只能測試各部件的指標是否滿足要求，很難保證各部件系統(tǒng)間的匹配是否良好。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種新型的WiMAX射頻前端駐波檢測系統(tǒng)及方法，通過對功放模塊進行駐波檢測和邏輯運算，能夠實現(xiàn)駐波值的實時讀取和查看，通過對功放模塊的檢測、控制和邏輯運算，可精確地設計功放與天線之間的阻抗匹配，以保證功放模塊輸出駐波檢測的準確性。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的=WiMAX射頻前端駐波檢測系統(tǒng)，它包括放大器PA、定向耦合器OC、衰減器ATT1、衰減器ATT2、正向檢波電路DETl、反向檢波電路DET2、邏輯運算器LC和指示器S0，放大器PA的輸入端連接信號輸入RFin，放大器PA的輸出端通過饋線連接信號輸出RFout ;定向耦合器OC的輸入與饋線連接，定向耦合器OC的一路輸出通過衰減器ATTl與正向檢波電路DETl的輸入連接，定向耦合器OC的另一路輸出通過衰減器ATT2與反向檢波電路DET2的輸入連接，正向檢波電路DETl與反向檢波電路DET2的輸出分別連接邏輯運算器LC，邏輯運算器LC的輸出連接指示器S0。進一步地，所述的正向檢波電路DETl和反向檢波電路DET2均由對數(shù)檢波器構成，對數(shù)檢波器均采用AD8362真功率對數(shù)檢波器。WiMAX射頻前端駐波檢測方法，它包括以下步驟:
51:射頻信號經(jīng)過放大器PA放大后經(jīng)過定向耦合器OC傳輸?shù)教炀€，通過天線把輸出信號RFout福射出去；
52:定向耦合器OC的一部分信號經(jīng)過衰減器ATTl衰減后送到正向檢波電路DETl檢波成穩(wěn)定的直流電平；由于阻抗不完全匹配未輻射出去再反射回來的另一部分信號經(jīng)過衰減器ATT2衰減后送到反向檢波電路DET2檢波作為比較電平；
53:直流電平送入邏輯運算器LC中作為基準電平，比較電平送入邏輯運算器LC ；
54:邏輯運算器LC通過邏輯運算得到準確的駐波值并輸入指示器S0。本發(fā)明的有益效果是:
(1)通過對功放模塊的檢測、控制和邏輯運算，保證了功放模塊輸出駐波檢測的準確
性；
(2)信號由放大器輸出后經(jīng)過定向耦合器傳輸?shù)教炀€，通過定向耦合器的輸入功率而獲得采樣信號，由邏輯運算器對阻抗不完全匹配反射回來的功率采樣值進行比較運算，最后輸出一個穩(wěn)定的直流電壓，進一步保證了功放模塊輸出駐波檢測的準確性；
(3)由定向耦合器隔離功放輸出的信號與由于兩者阻抗不完全匹配而發(fā)射回來的一部分信號，使其相互之間不存在串擾，再一步地提高了駐波檢測的準確性； (4)當天線和功放阻抗匹配超過規(guī)定值時發(fā)出警示，并自動關閉功放，對設備起到保護作用而且提高了 WiMAX射頻前端設備的使用安全；
(5)采用AD8362真功率對數(shù)檢波器，動態(tài)范圍更廣，最高可達IOOdB,其線性和溫度特征也能在這個動態(tài)范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，輸出檢波電壓與輸入信號電平成正比，在駐波比檢測方面有著很好的應用前景。
圖1為本發(fā)明駐波檢測系統(tǒng)的結構示意框 圖2為本發(fā)明駐波檢測方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。如圖1所示，WiMAX射頻前端駐波檢測系統(tǒng)，它包括放大器PA、定向耦合器0C、衰減器ATT1、衰減器ATT2、正向檢波電路DET1、反向檢波電路DET2、邏輯運算器LC和指示器SO，放大器PA的輸入端連接信號輸入RFin，放大器PA的輸出端通過饋線連接信號輸出RFout ；定向耦合器OC的輸入與饋線連接，定向耦合器OC的一路輸出通過衰減器ATTl與正向檢波電路DETI的輸入連接，定向耦合器OC的另一路輸出通過衰減器ATT2與反向檢波電路DET2的輸入連接，正向檢波電路DETl與反向檢波電路DET2的輸出分別連接邏輯運算器LC，邏輯運算器LC的輸出連接指示器S0。進一步地，正向檢波電路DETl和反向檢波電路DET2均由對數(shù)檢波器構成，對數(shù)檢波器均采用AD8362真功率對數(shù)檢波器。進一步地，衰減器ATTl和衰減器ATT2均由PIN 二極管構成。如圖2所示，WiMAX射頻前端駐波檢測方法,它包括以下步驟:
51:射頻信號經(jīng)過放大器PA放大后經(jīng)過定向耦合器OC傳輸?shù)教炀€，通過天線把輸出信號RFout福射出去；
52:定向耦合器OC的一部分信號經(jīng)過衰減器ATTl衰減后送到正向檢波電路DETl檢波成穩(wěn)定的直流電平；由于阻抗不完全匹配未輻射出去再反射回來的另一部分信號經(jīng)過衰減器ATT2衰減后送到反向檢波電路DET2檢波作為比較電平；
53:直流電平送入邏輯運算器LC中作為基準電平，比較電平送入邏輯運算器LC ；
54:邏輯運算器LC通過邏輯運算得到準確的駐波值并輸入指示器S0。
權利要求
1.WiMAX射頻前端駐波檢測系統(tǒng)，其特征在于:它包括放大器PA、定向耦合器0C、衰減器ATT1、衰減器ATT2、正向檢波電路DET1、反向檢波電路DET2、邏輯運算器LC和指示器SO，放大器PA的輸入端連接信號輸入RFin，放大器PA的輸出端通過饋線連接信號輸出RFout ；定向耦合器OC的輸入與饋線連接，定向耦合器OC的一路輸出通過衰減器ATTl與正向檢波電路DETI的輸入連接，定向耦合器OC的另一路輸出通過衰減器ATT2與反向檢波電路DET2的輸入連接，正向檢波電路DETl與反向檢波電路DET2的輸出分別連接邏輯運算器LC，邏輯運算器LC的輸出連接指示器S0。
2.WiMAX射頻前端駐波檢測方法，其特征在于:它包括以下步驟: 51:射頻信號經(jīng)過放大器PA放大后經(jīng)過定向耦合器OC傳輸?shù)教炀€，通過天線把輸出信號RFout福射出去； 52:定向耦合器OC的一部分信號經(jīng)過衰減器ATTl衰減后送到正向檢波電路DETl檢波成穩(wěn)定的直流電平；由于阻抗不完全匹配未輻射出去再反射回來的另一部分信號經(jīng)過衰減器ATT2衰減后送到反向檢波電路DET2檢波作為比較電平； 53:直流電平送入邏輯運算器LC中作為基準電平，比較電平送入邏輯運算器LC ； 54:邏輯運算器LC通過邏輯運算得到準確的駐波值并輸入指示器S0。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種WiMAX射頻前端駐波檢測系統(tǒng)及方法，包括放大器、定向耦合器、衰減器、檢波電路、邏輯運算器和指示器，定向耦合器的一路輸出通過衰減器與正向檢波電路連接，另一路輸出通過衰減器與反向檢波電路連接，檢波電路分別連接邏輯運算器。方法包括射頻信號放大后經(jīng)過定向耦合器傳輸?shù)教炀€；定向耦合器的一部分信號經(jīng)過衰減后送到正向檢波電路檢波成穩(wěn)定直流電平；另一部分信號經(jīng)過衰減后送到反向檢波電路檢波作為比較電平；直流電平送入邏輯運算器中作為基準電平；邏輯運算器通過邏輯運算得到準確的駐波值并輸入指示器。本發(fā)明功放模塊輸出駐波檢測的準確性高；實現(xiàn)了功放模塊的實時監(jiān)測，提高了設備的使用安全和系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。
文檔編號H04B17/00GK103078689SQ201210582570
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者周為, 易建紅 申請人:成都泰格微波技術股份有限公司