基于变型电桥原理的射频放大器增益自动控制方法

摘要

本发明涉及一种基于变型电桥原理对射频放大器增益自动控制方法，当比较端与参考端之间差分电压的改变量ΔU_bc＝Δk＝0时，射频放大器增益获得高精度稳定，射频增益的改变量和调整量获得完全平衡；当增益的改变量和调整量获得完全平衡时：|ΔK₁(dB)|/K₃(dB)＝|ΔL₂(dB)|/K₄(dB)，式中参数：ΔK₁(dB)为射频增益改变量；ΔL₂(dB)为数控衰减器衰减的改变量；K₃(dB)为自动增益控制电路参考端的信号增益；K₄(dB)为自动增益控制电路比较端的信号增益。本发明采用闭环增益控制方案，电路简单；增益控制精度高，增益控制精度可达到0.2dB；系统结构简单，便于高可靠性设计；研制成本低的，节省大量的实验费用。解决了现有射频放大器增益稳定性差、增益控制电路复杂、系统可靠性低、研制成本高的问题。

主权项

1、一种基于电桥原理演变的变型电桥原理，用于闭环自动增益控制，特别是射频放大器增益自动控制方法，其特征在于，当射频放大器比较端与参考端之间差分电平的改变量ΔU_bc＝Δk＝0时，射频放大器增益获得高精度稳定，射频增益的改变量和调整量获得完全平衡；当增益的改变量和调整量获得完全平衡时，以下公式成立：$\frac{\left|\Delta K_1\left(\mathrm{dB}\right)\right|}{K_3\left(\mathrm{dB}\right)}=\frac{\left|\Delta L_2\left(\mathrm{dB}\right)\right|}{K_4\left(\mathrm{dB}\right)}$上式是变型电桥原理的表达式，式中：ΔK₁(dB)为射频增益改变量；ΔL₂(dB)为数控衰减器衰减的调整量；K₃(dB)为自动增益控制电路参考端的信号增益；K₄(dB)为自动增益控制电路比较端的信号增益；增益控制的步骤如下：步骤1：基于变型电桥原理的射频增益控制电路，计算正常状态射频放大器的总增益为Z_C0(dB)：式中参数K₁为第一增益，L₂为第二增益，是一个数控衰减器，其衰减为L₂，取对数后为L₂(dB)，P_入为射频输入功率，P_出是射频输出功率，dB为取对数；步骤2：当第一增益K₁发生变化，成为K₁(1±Δ)，第二增益L₂不变，Δ_L＝0，(1±Δ_L)＝1，计算第一总增益Z_C的增量为ΔK₁(dB)＝(1±Δ)(dB)，Δ表述第一增益K₁的相对变化量；(1±Δ)(dB)为对改变量(1±Δ)取对数；步骤3：利用第一增益K₁的改变量(1±Δ)，计算并生成动态射频总增益Z_C(dB)的变化量：Z_C(dB)＝Z_C0(dB)+ΔK₁(dB)，使射频输出功率在总增益Z_C变化后的射频输出功率P_出与第一增益K₁(dB)的增量ΔK₁(dB)同方向变化；步骤4：对射频增益控制电路c点的电压U_c取对数U_c(dBmv)，给出变型电桥参考端的对数参考电平；对数参考电平U_c(dBmv)的大小取决于输入功率P_入；步骤5：对射频增益控制电路b点的电压U_b取对数U_b(dBmv)，给出变型电桥比较端的对数电平，比较端的对数电平U_b(dBmv)的大小不仅取决于输入功率P_入，还取决于射频放大器的的总增益Z_C(dB)；Z_C(dB)＝K₁(dB)-L₂(dB)+[ΔK₁(dB)-ΔL₂(dB)]ΔK₁(dB)为射频放大器增益变化量，ΔL₂(dB)为数控衰减器衰减的调整量，U_b(dBmv)与第一增益K₁(dB)的增量ΔK₁(dB)同方向变化，与第二增益L₂的增量ΔL₂(dB)反方向变化；步骤6：计算射频增益控制电路b点对数电平U_b(dBmv)和c点对数电平U_c(dBmv)之间的差分电平k＝U_b(dBmv)-U_c(dBmv)；正常状态下的对数差分值k＝k₀，k₀＝U_b0(dBmv)-U_c0(dBmv)；步骤7：k₀是正常状态下参考支路电平和比较支路电平的对数差分值，k₀可以跟踪系统增益，钳制系统增益在设定值；步骤8：正常状态下的差分电平k₀对应的a点的衰减控制码为M₀，M₀＝k₀/N，N为数控衰减码变化一位对应Δk变化的数字量；当第一增益K₁(dB)变为K₁(dB)+ΔK₁(dB)，b点对数电平U_b(dBmv)也发生变化，使b点和c点之间的对数差分电平也发生变化成为k＝k₀+Δk，a点的动态数控衰减码M＝k/N＝M₀+ΔM，数控衰减码增量ΔM＝Δk/N与Δk同方向变化，即Δk/N与第一增益K₁(dB)的改变量ΔK₁(dB)同方向变化；步骤9：步骤1中第二增益L₂属于总增益Z_C的一部分，使第二增益L₂的衰减调整量ΔL₂(dB)与对数差分电平的增量Δk同方向变化，使输出功率P_出与ΔL₂(dB)反方向变化；步骤10：利用输出功率P_出与ΔL₂(dB)反方向变化，导致比较端对数电平U_b(dBmv)也与ΔL₂(dB)反方向变化，并与第一增益K₁的增量ΔK₁(dB)同方向变化；步骤11：返回到步骤4，周而复始，当自动增益控制达到：|ΔK₁(dB)|＝|ΔL₂(dB)|时，射频放大器动态总增益获得稳定，$=[K_1\left(\mathrm{dB}\right)-L_2\left(\mathrm{dB}\right)]+[{\mathrm{\Delta K}}_1\left(\mathrm{dB}\right)-{\mathrm{\Delta L}}_2\left(\mathrm{dB}\right)]$$=K_1\left(\mathrm{dB}\right)-L_2\left(\mathrm{dB}\right)=Z_{C0}\left(\mathrm{dB}\right)$又回到正常状态的总增益，重新稳定后的系统增益满足变形电桥原理：$\frac{\left|{\mathrm{\Delta K}}_1\left(\mathrm{dB}\right)\right|}{K_3\left(\mathrm{dB}\right)}=\frac{\left|{\mathrm{\Delta L}}_2\left(\mathrm{dB}\right)\right|}{K_4\left(\mathrm{dB}\right)}.$