[发明专利]一种实现开环功控射频系统宽范围输出功率的系统及方法

说明书

本发明公开了一种实现开环功控射频系统宽范围输出功率的系统及方法，包括依次相连的发射机、PA、功率选择模块、低通滤波器和ANT。方法：在射频信号发射电路中构建功率选择模块；将功率输出范围划分为高功率和低功率两个区域；PA根据需求功率进行射频信号输出；功率选择模块进行导通链路选择；对功率选择模块输出信号进行处理并输出。上述技术方案通过在两个射频开关之间构建两条射频链路，分别由微带线和电阻衰减器构成，利用低成本的电阻衰减器巧妙的解决了集成PA在低温、小信号时的增益恶化问题，使得发射机在‑40—85℃温度范围内均能工作稳定，而且相比闭环功控系统在成本、设计复杂度等方面具有明显优势。

技术领域

本发明涉及射频信号技术领域，尤其涉及一种实现开环功控射频系统宽范围输出功率的系统及方法。

背景技术

在射频发射机系统中，发射功率是最为重要的参数之一，因为其直接影响无线通信系统的链路预算，继而决定通信距离。然而，在满足通信距离需求的情况下，对发射功率的要求是越小越好，原因是：一、减少本设备对环境中其他设备的干扰，二、降低发射机的电流消耗，三、满足一些国家或地区对于无线电设备的规范要求。这样一来，射频系统的发射功率在设计之初只能按照一定的范围来规划，以满足最终应用场景下对发射功率大小的各种需求。

有资料显示，目前，针对发射机宽范围发射功率的需求，主要有两种实现方案：一、采用射频闭环控制系统，即在发射机PA的输出端设计有功率耦合器，耦合器与功率检测器连接，产生与输出功率相关的电压，这个电压输入至误差放大器与基带产生的Vramp电压进行比较，继而通过调整PA的电源电压或偏置电压实现调整PA的输出功率，这样便实现了对发射机发射功率的闭环控制，这种方案在手机射频系统中应用较为普遍；二、发射机的输出端采用开环方式，针对宽范围的发射功率，分别使用两路功率放大链路，一路是小功率级别PA、另一路是大增益高输出功率的PA。

以上提到的两种现有技术方案，虽说在效果上都能实现对宽范围输出功率的控制并能准确的控制功率误差范围，但都有其固有的劣势。方案一架构较为复杂，设计难度及开发成本较大，对于在成本及开发周期方面都提出较高要求的物联网无线通信领域，该方案几乎无被采用的可能；方案二由于采用了两路不增益的功率放大，成本无疑也被提升了上去，实现方式也稍有复杂。

中国专利文献CN103346675A公开了一种“大功率电压宽范围连续可调的级联电磁发射机系统”。包括N个发电机组、N个三相不控制整流桥逆变器、N个高频逆变桥、N个高频升压变压器、N个单相整流桥、1个发射H桥、1个弱电控制系统；该系统的特点是由N个发电机组发出的三相电分别输入到N个发射机模块，在N个发射机模块输出端口进行串联或者并联的功率合成，并且通过弱电控制系统控制逆变电路实现大功率、电压连续可调的恒压或恒流发射。上述技术方案在其工作温度范围内特别是低温下，会出现增益不稳定的现象，此时想要实现宽范围的发射功率便较为困难。

发明内容

本发明主要解决原有的技术方案不同温度时增益不稳定的技术问题，提供一种实现开环功控射频系统宽范围输出功率的系统及方法，通过在两个射频开关之间构建两条射频链路，分别由微带线和电阻衰减器构成，利用低成本的电阻衰减器巧妙的解决了集成PA在低温、小信号时的增益恶化问题，使得发射机在-40—85℃温度范围内均能工作稳定，有效实现开环射频功控系统中宽范围发射功率的目标，而且相比闭环功控系统在成本、设计复杂度等方面具有明显优势。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括：发射机，用于发射射频信号，与PA输入端相连；发射机包括了射频基带和部分射频前端，而且有些芯片厂商也将发射机和接收机各部件集成在一颗IC内部，集成度相当高，例如用于短距离无线通信技术(SDR，可以是Zigbee、Bluetooth、Sub1G无线通信技术等)的一些RFIC，而且这里指的发射机多是发射功率在20dBm以内。