射频固态宽带高功率放大模块

摘要

本发明公开了射频固态宽带高功率放大模块，包括输入分配器、放大模块、输出合成器和保护电路，放大模块为四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路；信号输入端P1经过输入分配器输出四个信号分别与上述的模块的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路输入端相接；放大模块的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路输出端经过输出合成器进行合成输出端P2。本发明能够在部分管于的损坏，只降低了功率的输出，而不至于播出停播正常工作而不会出现停播电视节目现象。由于采用了每块功率放大器有四种保护，即AGC保护，过驱动保护、过流保护和过热保护设置，抗干扰性能良好。

权利要求

1.射频固态宽带高功率放大模块，其特征是包括输入分配器、放大模块、输出合成器和保护电路，放大模块为四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路；信号输入端(P1)经过输入分配器输出四个信号分别与上述的放大模块的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路输入端相接；上述的放大模块的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路输出端经过输出合成器进行合成输出端(P2)；所述的输入分配器，二极管D1、电容C5组成防静电及防雷保护电路，电容C22、C23、C24、分配线圈T1、T2、T3、电阻R22、R23、R24组成输入分配单元，由电容C1、C6、C11、C12分四路输出到所述的放大模块；所述输入分配器的二极管D1接地，另一端接中间电容C5，分配线圈T1中间接电容C22，分配线圈T1和电阻R22并联，分配线圈T2中间接电容C23，分配线圈T2和电阻R23并联，分配线圈T3中间接电容C24，分配线圈T3和电阻R24并联；所述的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路的第一路电路为：信号由二极管VP1、电容C2、进入固态放大V1，边接电容C18构成电源滤波器，分支器VL1的中间接电容C3，输出接电容C4，分支输出接电阻R1接地、电位器R18接电源构成分压电路，并进入放大器U1A的1脚，放大器U1A的2脚输出到VP1组成信号AGC电路；所述的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路的第二路、第三路和第四路电路的连接结构与第一路电路相同。

2.根据权利要求1要求所述的射频固态宽带高功率放大模块，其特征在于所述的输出合成器的电路为：由两路信号电容C4、C10进入到电阻R25和分配线圈T4并联、分配线圈T4中间接电容C25接地、由另两路信号电容C15、C17进入到电阻R27和分配线圈T5并联，分配线圈T5中间接电容C27接地，合成后的两路信号进入到电阻R26和分配线圈T6并联，分配线圈T6中间接电容C26接地组成信号合成单元；由二极管D2接地、中间接电容C28组成防静电及防雷保护电路。

3.根据权利要求1所述的射频固态宽带高功率放大模块，其特征在于所述的保护电路为：电阻R4接电源、电阻R6接地组成分压电路，电阻R7接放大器U2A的3脚，电阻R11接放大器U2A的2脚和放大器U2A组成过流放大电路，电阻R8接电源，电阻R9接地组成分压电路，中间接电阻R10到三极管Q1的基极组成过流保护单元，电容C29接地起电源滤波作用；电阻R3、R5、R13、热敏电阻RT1组成电桥电路，电阻R14接放大器U2B的5脚、电阻R15接放大器的6脚和放大器U2B组成温度放大电路，中间接电阻R16到三极管Q2的基极组成温度保护单元。

4.根据权利要求2所述的射频固态宽带高功率放大模块，其特征在于所述的保护电路为：电阻R4接电源、电阻R6接地组成分压电路，电阻R7接放大器U2A的3脚，电阻R11接放大器U2A的2脚和放大器U2A组成过流放大电路，电阻R8接电源，电阻R9接地组成分压电路，中间接电阻R10到三极管Q1的基极组成过流保护单元，电容C29接地起电源滤波作用；电阻R3、R5、R13、热敏电阻RT1组成电桥电路，电阻R14接放大器U2B的5脚、电阻R15接放大器的6脚和放大器U2B组成温度放大电路，中间接电阻R16到三极管Q2的基极组成温度保护单元。

说明书

射频固态宽带高功率放大模块

技术领域

[0001] 本发明涉及广播电视设备。具体地说是一种有线电视光传输系统设备和有线电视共缆传输系统用户终端使用的。

背景技术

[0002] 一方面，从模拟及混合信号芯片，尤其是放大器类产品发展趋势来看，高集成度、兼顾速度与精度、低功耗、较宽的温度范围，以及软件可控等性能将是放大器的主要发展方向。

[0003] 另一方面，由于在原有“用数个硅和砷化镓(GaAs)放大器组成”技术开发的基础上进行创新改进。用硅材料做的放大器不能做到高增益，用砷化镓材料做的放大器容易受静电和雷击容易损坏，“用数个硅和砷化镓(GaAs)放大器组成”的放大器增益虽然较好，但还是不能做到高增益和高功率的放大器，一旦放大器损坏就无法播放电视节目。

发明内容

[0004] 本发明的目的是利用专用的固态放大集成电路芯片，在输入电路，输出电路进行应用，克服现有有线电视传输中存在的损坏就无法播放电视节目问题，以达到由于各晶体管“独立放大”的工作方式，部分管容易的损坏，只降低了功率的输出，而不至于出现停播，以及频率范围增高的效果。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

[0006] 射频固态宽带高功率放大模块，包括输入分配器、放大模块、输出合成器和保护电路，放大模块为四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路；信号输入端P1经过输入分配器输出四个信号分别与上述的放大模块的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路输入端相接；上述的放大模块的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路输出端经过输出合成器进行合成输出端P2。

[0007] 所述的输入分配器，二极管D1、电容C5组成防静电及防雷保护电路，电容C22、C23、C24、分配线圈T1、T2、T3、电阻R22、R23、R24组成输入分配单元，由电容C1、C6、C11、C12分四路输出到所述的放大模块。

[0008] 所述输入分配器的二极管D1接地，另一端接中间电容C5，分配线圈T1中间接电容C22，分配线圈T1和电阻R22并联，分配线圈T2中间接电容C23，分配线圈T2和电阻R23并联，分配线圈T3中间接电容C24，分配线圈T3和电阻R24并联。

[0009] 所述的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路的第一路电路为：信号由二极管VP1、电容C2、进入固态放大V1，边接电容C18构成电源滤波器，分支器VL1的中间接电容C3，输出接电容C4，分支输出接电阻R1接地、电位器R18接电源构成分压电路，并进入放大器U1A的1脚，放大器U1A的2脚输出到VP1组成信号AGC电路；所述的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路的第二路、第三路和第四路电路的连接结构与第一路电路相同。

[0010] 所述的输出合成器的电路为：由两路信号电容C4、C10进入到电阻R25和分配线圈T4并联、分配线圈T4中间接电容C25接地、由另两路信号电容C15、C17进入到电阻R27和分配线圈T5并联、分配线圈T5中间接电容C27接地，合成后的两路信号进入到电阻R26和分配线圈T6并联、分配线圈T6中间接电容C26接地组成信号合成单元；由二极管D2接地、中间接电容C28组成防静电及防雷保护电路

[0011] 所述的保护电路为：电阻R4接电源、电阻R6接地组成分压电路，电阻R7接放大器U2A的3脚，电阻R11接放大器U2A的2脚和放大器U2A组成过流放大电路，电阻R8接电源，电阻R9接地组成分压电路，中间接电阻R10到三极管Q1的基极组成过流保护单元，电容C29接地起电源滤波作用；电阻R3、R5、R13、热敏电阻RT1组成电桥电路，电阻R14接放大器U2B的5脚、电阻R15接放大器的6脚和放大器U2B组成温度放大电路，中间接电阻R16到三极管Q2的基极组成温度保护单元。

[0012] 射频固态宽带高功率放大器技术体系包括输入分配器技术、放大技术和输出合成器技术。

[0013] (1)输入分配器技术：输入分配器技术由三个分配器组成。

[0014] a、频率范围：输入分配器具有高宽带的频率特性；输入输出阻抗：通信和电视网中的射频各种接口阻抗均应为75欧，以实现阻抗匹配，因此分配器输入端及输出端阻抗均应为75欧；

[0015] b、分配损失：在系统中总希望接入分配器损耗越小越好。分配损失Ls的多少和分配路数n的多少有关，在理想情况下Ls＝10lgn，当n＝2时为二分配器分配损失为3dB。实际上除了等分信号的损失外，还有一部分是由于分配器件本身张衰减，所以总比计算值要大。如二分配器分配损失工程上常取值3.5dB，

[0016] c、相互隔离：相互隔离亦称分配隔离。如果在分配器的某一个输出端加入一个信号，该信号电平与其它输出端该信号电平之差即是相互隔离，一般要求分配器输出端隔离度大于20dB以上。如果驻波比太大，则传输信号就会在分配器的输入端或者输出端产生反射，对图像质量产生不良影响，如重影等。

[0017] (2)放大技术：放大技术由四个射频固态宽带独立放大器组成。

[0018] 功率放大器的原理信号经过3路分离器分成4路信号，通过3db输入耦合系统，去激励2×5db放大模块，再经过输出耦合系统。功率放大器可以利用人工调整增益和相位来补偿本身的泄漏，且每块功率放大器有四种保护，即VSWR保护，过驱动保护、过流保护和过热保护。由于放大器末级选用八个放大管；当这些放大管之一失效时，只有较小的功率损耗，而不影响安全播出。

[0019] (3)安全电路的作用：

[0020] a、利用人工调整增益和相位来补偿功率放大器的泄漏；

[0021] b、通过对Rf信号采样产生相应AGC电压：

[0022] c、功率放大器的四种保护在此实现：

[0023] VSwR保护：当反射电平与标称电平(峰值输出)的比值达到38db时，即VSwR＞2时，安全板将实现VSWR保护。

[0024] 过驱动保护：当输入分离器的功率高于标准功率1db时，即在正常输入时，CW输出达到10db时，出现过驱动，安全板将实现过驱动保护。

[0025] 过流保护：当38db放大器工作电流大于0.5A时，安全板将实现过流保护：

[0026] 过热保护：当晶体管工作温超过70℃时，放大器将停止工作。

[0027] 以上这四种保护，当某一种工作状态超过阀值时，功率放大器将保护，其将增大输入衰减量，来封锁RF放大管的工作。而对于过热保护，只在一旦超过阀值，就会切断信号来保护放大器，必须利用复位命令重新启动，这正体现固态机管理系统的先进性。

[0028] (4)输出合成器技术：输出合成器技术由三个合成器组成。

[0029] 输出功率混合器：它由输出回路安装的3个定向耦合组成，其将2×5db AB类放大器的输出合成峰值功率为36db，还将产生采样信号一部分送至放大器的前端产生AGC采样信号，另外一部分采样信号送至控制回路中，用于保护电路运作的数据阀值。

[0030] 本发明具有下述的积极效果：

[0031] (1)原电路中的“用数个硅和砷化镓(GaAs)放大器组成”的放大器增益虽然较好，但还是不能做到高增益和高功率的放大器，一旦放大器损坏就无法播放电视节目。改进后，由于采用了稳定度很高的射频固态放大器工作元件，从根本上解决了用硅材料做的放大器不能做到高增益，用砷化镓材料做的放大器容易受静电和雷击容易损坏有线电视传输中存在的损坏就无法播放电视节目问题，由于各晶体管“独立放大”的工作方式，部分管于的损坏，只降低了功率的输出，而不至于播出停播，以及频率范围增高的效果。试验表明，该射频固态放大器能够在部分管于的损坏，只降低了功率的输出，而不至于播出停播正常工作而不会出现停播电视节目现象。

[0032] (2)由于采用了每块功率放大器有四种保护，即AGC保护，过驱动保护、过流保护和过热保护设置，抗干扰性能良好。

附图说明

[0033] 图1是本发明实施例的各模块(不包含保护电路部分)的连接示意图。

[0034] 图2是本发明实施例的电路结构图。

[0035] 图3是本发明实施例的原理图。

具体实施方式

[0036] 以下结合实施例及其附图作进一步的说明。

[0037] 如图1中，不包含保护电路部分，信号RF输入经过输入分配器输出四个信号分别与放大器的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路输入端相接；放大模块的四个并联的带AGC的射频固态宽带放大电路输出端经过输出合成器进行合成信号RF输出。

[0038] 图2为本发明的电路原理图，它的创新电路，没有保留原来技术，完全采用了新型材料和新思路的具体方案，对放大电路进行了创新。

[0039] 如图所示，输入分配器，二极管D1、电容C5组成防静电及防雷保护电路，电容C22、C23、C24、分配线圈T1、T2、T3、电阻R22、R23、R24组成输入分配单元，由电容C1、C6、C11、C12分四路输出到所述的放大模块。输入分配器的二极管D1接地，另一端接中间电容C5，分配线圈T1中间接电容C22，分配线圈T1和电阻R22并联，分配线圈T2中间接电容C23，分配线圈T2和电阻R23并联，分配线圈T3中间接电容C24，分配线圈T3和电阻R24并联。

[0040] 由四个射频固态宽带独立放大器组成放大电路。

[0041] 第一路带AGC的射频固态宽带放大电路：信号由VP1、电容C2、进入固态放大V1，边接电容C18构成电源滤波器，分支器VL1的中间接电容C3，输出接电容C4，分支输出接电阻R1接地，电位器R18接电源构成分压电路，并进入放大器U1A的1脚，放大器U1A的2脚输出到VP1组成信号AGC电路。

[0042] 第二路带AGC的射频固态宽带放大电路：信号由VP2、电容C7、进入固态放大V2，边接电容C19构成电源滤波器，分支器VL2的中间接电容C9，输出接电容C10，分支输出接电阻R2接地，电位器R19接电源构成分压电路，并进入放大器U1B的3脚，放大器U1B的4脚输出到VP2组成信号AGC电路。

[0043] 第三路带AGC的射频固态宽带放大电路：信号由VP3、电容C8、进入固态放大V3，边接电容C20构成电源滤波器，分支器VL3的中间接电容C14，输出接电容C15，分支输出接电阻R12接地，电位器R20接电源构成分压电路，并进入放大器U1C的5脚，放大器U1C的6脚输出到VP3组成信号AGC电路。

[0044] 第四路带AGC的射频固态宽带放大电路：信号由VP4、电容C13、进入固态放大V4，边接电容C21构成电源滤波器，分支器VL4的中间接电容C16，输出接电容C17，分支输出接电阻R17接地，电位器R21接电源构成分压电路，并进入放大器U1D的9脚，放大器U1C的8脚输出到VP3组成信号AGC电路。

[0045] 保护电路：电阻R4接电源、电阻R6接地组成分压电路、电阻R7接放大器U2A的3脚、电阻R11接放大器U2A的2脚和放大器U2A组成过流放大电路、电阻R8接电源、电阻R9接地组成分压电路、中间接电阻R10到三极管Q1的基极组成过流保护单元，电容C29接地起电源滤波作用；电阻R3、R5、R13、热敏电阻RT1组成电桥电路、电阻R14接放大器U2B的5脚、电阻R15接放大器的6脚和放大器U2B组成温度放大电路、中间接电阻R16到三极管Q2的基极组成温度保护单元。

[0046] 输出合成电路：由两路信号电容C4、C10进入到电阻R25和分配线圈T4并联，分配线圈T4中间接电容C25接地，由另两路信号电容C15、C17进入到电阻R27和分配线圈T5并联，分配线圈T5中间接电容C27接地，合成后的两路信号进入到电阻R26和分配线圈T6并联、分配线圈T6中间接电容C26接地组成信号合成单元；由二极管D2接地、中间接电容C28组成防静电及防雷保护电路。

[0047] 以下简述放大器的工作过程：

[0048] 射频固态宽带高功率放大器技术体系包括输入分配器技术、放大技术和输出合成器技术。信号进入经过输入分配分出四路信号，由四路信号分别进行放大到输出合成。

[0049] 功率合成就是两个以上的晶体管功率放大器，对输入的信号进行放大后，再进行功率相加，得到一个总的输出功率，我们可根据图3简单分析一下其合成技术：图中标出四个端口，所标数据为各端电流相位关系。功率合成就是在1、2端分别加入放大了的信号，由于1、4端与2、4端相位相同，所以4端输出相加信号，而3端为相减信号，一般接负载吸收。若1、2端加相位相反的两路信号则3端为合成信号，4端接负载。

[0050] 本技术方案与改进前的现有技术性能参数进行比较，测试值如下：

[0051]测试参数 现有技术 本改进技术
工作频率(MHz) 45-860 45-1200
标称增益(dB) 35 36
带内平坦度(dB) ≤±0.5 ≤±0.15
最大输出电平(dB) 106 110
载波复合三次差拍比(dB) 66 68
载波复合二次差拍比(dB) 63 66
阻抗(Ω) 75 75