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

　　圖5 ADL5519：從一個(gè)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(dāng)VSWR大于預(yù)定的參考指標(biāo)時(shí)，可以調(diào)節(jié)引腳上的電壓。所提出的保護(hù)方案應(yīng)能靈活的設(shè)置參考值，這在選擇放大器時(shí)更為方便。

　　實(shí)驗(yàn)室中搭建的原型電路

　　這一VSWR保護(hù)機(jī)制用于在嚴(yán)重失配的條件下保護(hù)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(dāng)VSWR大于安全極限時(shí)，保護(hù)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(gè)定向耦合器、一個(gè)雙通道對數(shù)檢波器和一個(gè)箝位電路構(gòu)成。HPA和負(fù)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(hào)和反射信號(hào)處于檢波器的檢測范圍內(nèi)。

　　圖6 VSWR檢測和保護(hù)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(gè)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(jì)算這兩個(gè)信號(hào)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(hào)和耦合信號(hào)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?fù)?dān)心VSWR的相位。

　　當(dāng)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(shí)，運(yùn)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(jìn)入安全工作模式。在確定VREF時(shí)，應(yīng)考慮功率放大器的POUT vs. VAPC特性。在這個(gè)電路模型里，VREF被設(shè)定在檢測到VSWR大于1.5時(shí)觸發(fā)箝位電路。