采用定向耦合器和RF對數(shù)放大器實現(xiàn)VSWR的檢測和保護(08-100)

　　圖5 ADL5519：從一個RF通道的輸入到另一RF通道的輸出的隔離度

　　許多其它的放大器使用外部電壓控制功率(如數(shù)字控制功率)。對于由外部電壓控制的情況，當VSWR大于預(yù)定的參考指標時，可以調(diào)節(jié)引腳上的電壓。所提出的保護方案應(yīng)能靈活的設(shè)置參考值，這在選擇放大器時更為方便。

　　實驗室中搭建的原型電路

　　這一VSWR保護機制用于在嚴重失配的條件下保護GSM的功放。定向耦合器和雙通道檢波器用于檢測反射系數(shù)。當VSWR大于安全極限時，保護電路觸發(fā)，通過改變其功率控制引腳上的電壓來調(diào)節(jié)放大器的輸出功率。

　　如圖6所示，VSWR檢測電路由一個定向耦合器、一個雙通道對數(shù)檢波器和一個箝位電路構(gòu)成。HPA和負載之間的定向耦合器將入射波和反射波的采樣結(jié)果耦合到耦合端口和反射端口，然后將其饋送到雙通道對數(shù)檢波器，如ADL5519或AD8302。在900 MHz頻段具有30 dB耦合因子和大于15 dB方向性的定向耦合器使耦合信號和反射信號處于檢波器的檢測范圍內(nèi)。

　　圖6 VSWR檢測和保護電路裝置使用定向耦合器和雙通道對數(shù)檢波器(如ADL5519或AD8302)

　　定向耦合器反射端口的功率(PD)與VSWR成正比，被饋送到檢波器的一個輸入通道。而耦合端口的功率(PC)與VSWR無關(guān)，被饋送到另一輸入通道。如式3所示，雙通道對數(shù)檢波器計算這兩個信號的對數(shù)減法結(jié)果，獲得差分輸出VDIFF，其與反射系數(shù)成正比，而反射系數(shù)等于反射信號和耦合信號的比。

　　上式對于具有高方向性(>40 dB)的耦合器是成立的。如果方向性較低，則測得的VDIFF輸出將是VSWR相位的函數(shù)。15 dB的方向性已足夠用于區(qū)別1.5和3.0的VSWR，而不必擔心VSWR的相位。

　　當對數(shù)檢測器的差分輸出(VDIFF)的增加量等于預(yù)先設(shè)定的電壓(VREF)時，運算放大器的箝位電路觸發(fā)，指示高VSWR條件。一旦檢測到高VSWR條件，則通過HPA的功率控制電壓端口(VAPC)，降低HPA功率以使其進入安全工作模式。在確定VREF時，應(yīng)考慮功率放大器的POUT vs. VAPC特性。在這個電路模型里，VREF被設(shè)定在檢測到VSWR大于1.5時觸發(fā)箝位電路。