专利名称：检测放大器电路故障的装置及功率放大器电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及功率放大器技术领域，尤其是涉及一种检测放大器电路故障的装置，和一种多赫带Doherty功率放大器电路。
背景技术：
随着移动通信技术的发展，移动通信网络的覆盖规模也越来越大，对直放站和基站中的功率放大器(PA，Power Amplifier)提出了“多载波、高线性、高效率、低碳环保”的要求。因此具有高效率的多赫带(Doherty)技术被广泛应用，如图I所示,为Doherty放大器电路原理的基本结构图，Doherty放大器电路主要由功分器101和两个分支电路组成，其中，载波功率放大器(Carrier Amplified) 102连接功分器101的一个输出端,在载波功率放大器102的输出端串联有具有阻抗变换作用的第一微带线103，从而构成第一分支电路，也可称之为载波(Carrier)路。其中功分器101的另一个输出端连接有具有 相位平衡作用的第二微带线104，第二微带线104连接有至少一个峰值功率放大器(PeakAmplified) 105，从而构成第二分支电路，又称之为峰值(Peak)路。第一分支电路和第二分支电路并行连接之后串联具有负载牵引作用的第三微带线106。其中，第一微带线103、第二微带线104和第三微带线106的取值可以是\ /4，A的值可以根据放大器电路工作频段的中心频点信息确定。基于图I所示的Doherty放大器电路的硬件组成结构，Doherty放大器电路的工作原理为信号输入以后，当Carrier路的载波功率放大器102接近饱和时，Peak路的峰值功率放大器105开始工作，输出电流。在Peak路的峰值功率放大器105工作时，能够将Carrier路的阻抗减�。笴arrier路的载波功率放大器102达到功率饱和时能够输出更大的电流，同时保证在Peak路工作时，峰值功率放大器105后面的第三微带线106连接的有源负载107阻抗变低。在整个Doherty电路处于正常工作状态下时，Carrier路的载波功率放大器102工作在AB类，Peak路的峰值功率放大器105工作在C类。由于Peak路峰值功率放大器105和Carrier路的载波功率放大器102都是采用LDMOS管，但工作状态不一样，为了能够可靠地监控整个电路的工作状态，LDMOS管的故障状态监控成为目前行业内关注的重点。现有技术一般采用增益告警电路或者栅极电压告警电路来监控Doherty放大器电路的故障状态。但是，由于Doherty放大器电路的特殊性，Peak路和Carrier路的LDMOS管分别失效后表征出来的特性是不一样的如果采用增益告警电路来监控Doherty放大器电路的故障状态，当Peak路的LDMOS管(即峰值功率放大器105)出现故障以后(即LDMOS管失效)，整个Doherty放大器电路增益(Gain)变化也很小,而且在不同设计方式的Doherty放大器电路中，Gain变化也不相同，所以采用Gain告警电路来实现监控Doherty放大器电路的故障，容易出现误告警，进而降低了整个Doherty放大器电路的稳定性；而采用栅极电压告警电路来监控Doherty放大器电路的故障状态，由于Peak路的LDMOS管(即峰值功率放大器105)的栅极电压比较�。ぜ缪垢婢缏肺薹嗫氐较嘤Φ牡缪怪担砸参薹ú捎谜ぜ缪垢婢缏防醋既肥迪旨嗫谼oherty放大器的电路故障。
实用新型内容本实用新型实施例提供了一种检测放大器故障的电路，以提高Doherty放大器电路故障监控的准确性，进而提高整个Doherty放大器电路工作的稳定性。相应地，本实用新型还提供了一种多赫带Doherty功率放大器电路。本实用新型实施例提供的技术方案如下—种检测放大器电路故障的装置，包括连接在放大器电路中包含的功率放大器上的负载；对流经所述功率放大器和所述负载的电流进行检测、并根据检测得到的电流值与所述负载的大小确定检测电压值的电流检测器；将所述电流检测器确定的检测电压值与预设电压值进行比较，并根据比较结果确定是否发出所述放大器电路出现故障的报警的比较装置；其中，所述预设电压值根据所述功率放大器能够承受的最大电流值与所述负载的大小确定。 一种多赫带Doherty功率放大器电路，包括连接信号输入端的功分器，分别与功分器不同输出端连接的载波路和峰值路，其中所述载波路包含依次连接的载波功率放大器和第一微带线，所述峰值路包含依次连接的第二微带线和峰值功率放大器，和分别与第一微带线和峰值功率放大器连接的第三微带线，所述第三微带线连接信号输出端，所述载波功率放大器和/或峰值功率放大器的信号输出端连接有上述提出的检测放大器电路故障的装置。采用上述技术方案，在放大器电路中，能够有效检测出出现故障的功率放大器，尤其在Doherty放大器电路中，当载波功率放大器和/或峰值功率放大器出现故障时，能够有效检测出出现故障的功率放大器，并根据检测到的结果，发出报警，从而提高Doherty放大器电路故障监控的准确性，进而提高整个Doherty放大器电路工作的稳定性。
图I为本实用新型实施例一中，提出的Doherty放大器电路的原理结构图；图2为本实用新型实施例一中，提出的检测放大器电路故障的装置结构组成图；图3a为本实用新型实施例二中，提出的Doherty功率放大器电路中的功率放大器在中功率输入的工作状态示意图；图3b为本实用新型实施例二中，提出的Doherty功率放大器电路中的功率放大器在高功率输入的工作状态示意图图4为本实用新型实施例二中，提出的Doherty功率放大器电路理想状态下效率曲线示意图；图5为本实用新型实施例二中，提出的检测放大器电路故障的装置结构组成图；图6为本实用新型实施例三中，提出的检测放大器电路故障的装置结构组成图。
具体实施方式
针对现有技术中检测功率放大器故障的方法存在的准确性较低，经常发生误告警，并且在Doherty放大器电路中，由于载波功率放大器和峰值功率放大器正常工作时，所处的状态不一样，所以无法准确监控到出现故障的功率放大器，进而影响整个Doherty放大器电路工作的稳定性的问题，本实用新型这里提出一种检测放大器电路故障的装置，包括连接在放大器电路中包含的功率放大器上的负载，以及对流经该被监测功率放大器和负载的电流进行检测、并根据检测结果确定检测电压值的电流检测器，以及根据电流检测器确定的检测电压值与预设电压值进行比较，并根据比较结果确定是否发出该放大器电路出现故障的报警的比较装置，能够有效检测出出现故障的功率放大器，并且将该放大器电路故障检测装置应用在Doherty放大器电路中，能够较好地确定出出现故障的放大器，提高Doherty放大器电路故障监控的准确性,进而提高整个Doherty放大器电路工作的稳定性。下面将结合各个附图对本实用新型实施例技术方案的主要实现原理具体实施方式
及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。需要说明的是，每个电子元器件在出厂时，都有与其对应的额定电压值或者额定电流值，即规定了每个电子元器件在长时间工作时，所适用的最佳电压值或者最佳电流值。
在该电子元器件正常工作时，流经该元器件的电压值或者电流值如果超出规定的额定电压值或者额定电流值，容易将该电子元器件烧坏，如果低于规定的额定电压值或者额定电流值，该电子元器件可能不会正常工作。但是在电子电路设计的过程中，流经每个电子元器件的电流值是不完全相同的，为了能够准确测量出某个元器件在电子电路中，正常工作时所对应的电压值，同时避免对其它元器件造成干扰，在电子电路设计的过程中，可以设置一个负载，该负载可以与被测量的电子元器件串联，检测流经该设置的负载的电流值，将得到的电流值和该负载的大小相乘，能够得到该电子元器件正常工作时的电压值。其中，设置的负载的大小根据该被测量的元器件的额定电压值以及在电子电路中，该被测量的元器件在正常工作时流经该元器件的电流值大小来确定。实施例一本实用新型实施例一这里提出的一种检测放大器电路故障的装置，其具体结构组成如图2所示,包括包含至少一个功率放大器的放大器电路，连接在放大器电路中包含的功率放大器201上的负载202，对流经功率放大器201和负载202的电流进行检测、并根据检测得到的电流值与负载202的大小确定检测电压值的电流检测器203，连接在功率放大器201上的负载202和电流检测器203 —起构成电流检测电路。以及将电流检测器203确定出的检测电压值与预设电压值进行比较，并根据比较结果确定是否发出被检测的放大器电路出现故障的报警的比较装置204。其中，预设电压值可以根据功率放大器201能够承受的最大电流值与负载202的大小确定，也可以根据被检测的功率放大器201的额定电压值确定。其中，连接在被检测的功率放大器201上的负载202可以但不限于是电阻，较佳地，本实用新型实施例这里采用精密电阻作为负载，连接在被检测的功率放大器201上。具体地，电流检测器203连接在负载202的两端，即电流检测器203与负载202并联在电流检测电路中。比较装置204可以但不限于是连接在电流检测器203输出端的比较器 2041。其中，本实用新型实施例一这里提出的电流检测电路，可以对功率放大器电路中的功率放大器201的运行状态实时的监测，也可以间断性的对功率放大器201的运行状态进行监控。一种较佳的实现方式，为了减小电子元器件间的电磁干扰，同时也可以增加电流检测电路的使用寿命，本实用新型实施例一上述提出的装置，还包括对功率放大器201的电压值进行监测，并根据监测结果控制电流检测器203的开启/关闭状态的MCU芯片2042。更为具体地，本实用新型实施例一这里提出的检测放大器电路故障的装置，比较装置204还可以是连接在电流检测器输出端的MCU芯片2042。实施例二在现有技术中的Doherty功率放大器电路(可参见图I)，在处于正常工作状态时，Doherty功率放大器电路中的功率放大器分 别工作在三种不同的工作状态，分别是低功率状态、中功率状态(如图3a)以及大功率状态(如图3b)。低功率状态下，Doherty功率放大器电路中的峰值路不工作，输出端阻抗(参见图I所示的第三微带线)处于开路状态，此时，Doherty功率放大器电路中只有载波路工作。其中，Doherty功率放大器电路中包含的载波功率放大器可以但不限于是LDMOS管，其工作状态为AB类。中功率状态时，峰值路开始工作，随着输入功率的不断增大，在大功率状态，峰值路达到峰值饱和输出点，此时，峰值路和载波路都以最佳匹配的阻抗输出，并且，Doherty功率放大器电路中的载波功率放大器和峰值功率放大器达到高效率和高功率状态。如图4所示的Doherty功率放大器电路处于理想工作状态时的效率曲线图。其中，峰值路包含的峰值功率放大器采用的也可以是LDMOS管，其工作状态为C类。由上述可知，当Doherty功率放大器电路工作在低功率状态和中功率状态时，峰值路中的峰值功率放大器的漏极直流电流几乎为0(在中功率状态时，峰值路的峰值功率放大器才开启工作)，在峰值电压未到来时，峰值路的峰值功率放大器是不工作的。基于此，本实用新型实施例二这里在上述实施例一的基础之上，提出一种Doherty功率放大器电路，如图5所示,包括连接信号输入端的功分器101，分别与功分器101不同输出端连接的载波路和峰值路，其中载波路包含依次连接的载波功率放大器102和第一微带线103，峰值路包含依次连接的第二微带线104和峰值功率放大器105，和分别与第一微带线103和峰值功率放大器105连接的第三微带线106，第三微带线106连接信号输出端，在载波功率放大器102和/或峰值功率放大器105的信号输出端连接上述实施一中提出的检测放大器电路故障的装置。其中，第一微带线103、第二微带线104和第三微带线106的取值可以但不限于是入/4，其中，A可以但不限于根据Doherty功率放大器电路的工作频段的中心频点值确定。载波功率放大器102和峰值功率放大器105均可以采用LDMOS管。需要说明的是，本实用新型实施例二这里提出的Doherty功率放大器电路，可以只在载波功率放大器102的信号输出端连接本实用新型实施例一上述提出的检测放大器电路故障的装置，也可以只在峰值功率放大器105的信号输出端连接本实用新型实施例一上述提出的检测放大器电路故障的装置。为了保证能够准确的监测到Doherty功率放大器电路中的所有功率放大器的故障状态，一种较佳的实现方式，本实用新型实施例二这里，在每个功率放大器的信号输出端都连接有本实用新型实施例一上述提出的检测放大器电路故障的装置。其中，在载波功率放大器102的信号输出端,连接第一电阻311,与第一电阻两端连接的第一电流检测器305，第一电流检测器305和第一电阻311构成第一电流检测电路301。与第一电流检测器305连接的第一比较装置303。具体地，第一电阻311的阻值的设定可以但不限于采用下述两种方式第一种方式根据被检测的载波功率放大器的额定电压值以及在载波功率放大器处于正常工作状态时(即LDMOS管处于AB类时)，流经该放大器的电流值来确定。第二种方式由电路设计人员根据经验，选择合适的第一电阻。其中，与第一电阻311两端连接的第一电流检测器305，用于对流经载波功率放大器102和第一电阻311的电流进行检测，并根据检测得到的电流值与第一电阻311的阻值，确定检测电压值。第一比较器装置303可以是连接在第一电流检测器305信号输出端的第一比较器306。第一比较器306获得第一电流检测器305确定的检测电压值，然后将获得的检测电压值与预设的第一电压阈值进行比较，并根据比较结果确定是否发出载波功率放大器102出现故障的报警信息。其中，预设第一电压阈值可以根据载波功率放大器102能够承受的最大电流值与第一电阻311的阻值确定。在获得的检测电压值大于预设的第一电压阈值时，确定载波功率放大器102出现故障，此时发故障报警信息。在获得的检测电压值小于预设的第一电压阈值时，确定被监测的载波功率放大器102处于正常工作状态。上述详细阐述了本实用新型实施例二这里提出的Doherty功率放大器电路载波路的具体工作原理，进一步地，对于Doherty功率放大器电路中的峰值路，在峰值功率放大器105的信号输出端，连接第二电阻308，与第二电阻308两端连接的第二电流检测器309，和与第二电流检测器309连接的第二比较装置304。其中，第二电阻308和第二电流检测器309并列连接构成第二电流检测电路302。具体地，第二电阻308的阻值的设定可以但不限于采用下述两种方式第一种方式根据被检测的峰值功率放大器105的额定电压值以及在峰值功率放大器105处于正常工作状态时(即LDMOS管处于C类时)，流经该放大器的电流值来确定。第二种方式由电路设计人员根据经验，选择合适的第二电阻308。其中，在Doherty功率放大器电路的峰值路中，与第二电阻308两端连接的第二电流检测器309，用于对流经峰值功率放大器105和第二电阻308的电流进行检测，并根据检测得到的电流值与第二电阻308的阻值，确定检测电压值。具体地，第二电阻308和第二电流检测器309构成第二电流检测电路302。具体地，第二比较器装置304可以是连接在第二电流检测器309信号输出端的第二比较器310。第二比较器310获得第二电流检测器309确定的检测电压值，然后将获得的检测电压值与预设的第二电压阈值进行比较，并根据比较结果确定是否发出该峰值功率放大器出现故障的报警信息。具体地，预设第二电压阈值可以但不限于是根据峰值功率放大器105能够承受的最大电流值与第二电阻308的阻值确定，或者根据峰值功率放大器105处于正常工作状态时(LDM0S管工作状态为C类)的额定电压值来确定。在获得的检测电压值大于预设的第二电压阈值时，确定峰值功率放大器105出现故障，此时发故障报警信息。在获得的检测电压值小于预设的第二电压阈值时，确定被监测的峰值功率放大器105处于正常工作状态。—种较佳地实现方式，在本实用新型实施例二这里提出的Doherty功率放大器电路中，还包括连接在功分器101两个输出端的MCU芯片307，MCU芯片307用于对功分器101输出端的电压进行检测，根据检测得到的电压值，来控制在Doherty功率放大器电路中，分别设置在载波路和峰值路，用于检测载波功率放大器102和峰值功率放大器105故障的装置开启或者关闭的状态。实施例三本实用新型实施例三这里在上述实施例一和实施例二的基础之上，进一步地，提出了一种Doherty功率放大器电路,如图6所示,包括连接信号输入端的功分器101，分别与功分器101不同输出端连接的载波路和峰值路，其中载波路包含依次连接的载波功率放大器102和第一微带线103，峰值路包含依次连接的第二微带线104和峰值功率放大器105，和分别与第一微带线103和峰值功率放大器105连接的第三微带线106，第三微带线106连接信号输出端，在载波功率放大器102和/或峰值功率放大器105的信号输出端连接上述实施一中提出的检测放大器电路故障的装置。其中，第一微带线103、第二微带线104和第三微带线106的取值可以但不限于是入/4，其中，X根据Doherty功率放大器电路的工作频段的中心频点值确定。较佳地，本实·用新型实施例三这里，载波功率放大器102和峰值功率放大器105均采用LDMOS管。需要说明的是，本实用新型实施例三这里提出的Doherty功率放大器电路，可以只在载波功率放大器102的信号输出端连接本实用新型实施例一上述提出的检测放大器电路故障的装置，也可以只在峰值功率放大器105的信号输出端连接本实用新型实施例一上述提出的检测放大器电路故障的装置。为了保证能够准确的监测到Doherty功率放大器电路中的所有功率放大器的故障状态，一种较佳的实现方式，本实用新型实施例三这里，在每个功率放大器的信号输出端都连接有本实用新型实施例一上述提出的检测放大器电路故障的装置。其中，在载波功率放大器102的信号输出端,连接第一电阻303,与第一电阻303两端连接的第一电流检测器304，和与第一电流检测器304连接的比较装置401。其中，第一电阻303和第一电流检测器304并列连接构成第一电流检测电路302。具体地，第一电阻303的阻值的设定方法请参见上述实施例二中的详细阐述，这里不再赘述。具体地，与第一电阻303两端连接的第一电流检测器304，用于对流经载波功率放大器102和第一电阻303的电流进行检测，并根据检测得到的电流值与第一电阻303的阻值，确定检测电压值。与第一电流检测器304信号输出端连接的比较装置401，根据第一电流检测器确定出的检测电压值和预设的电压阈值，对被监测的载波功率放大器的故障状态做出判断。进一步地,对于Doherty功率放大器电路的峰值路，在峰值功率放大器105的信号输出端，连接第二电阻305，与第二电阻305两端连接的第二电流检测器306，和与第二电流检测器306信号输出端连接的比较装置401。其中，第二电阻305与第二电流检测器306并列连接构成第二电流检测电路301。具体地，第二电阻308的阻值的设定方法请参见上述实施例二中详细阐述，这里不再赘述。其中，在Doherty功率放大器电路的峰值路中，与第二电阻305两端连接的第二电流检测器306，用于对流经峰值功率放大器105和第二电阻305的电流进行检测，并根据检测得到的电流值与第二电阻305的阻值，确定检测电压值。与第二电流检测器306信号输出端连接的比较装置401，根据第二电流检测器306确定出的检测电压值和预设的电压阈值，对被监测的峰值功率放大器的故障状态做出判断。[0054]在本实用新型实施例三这里提出的Doherty功率放大器电路中，比较装置401可以采用MCU芯片，MCU芯片分别与第一电流检测器304和第二电流检测器306的信号输出端连接。用于获得第一电流检测器304和第二电流检测器306确定的检测电压值，然后将获得的检测电压值与预设的电压阈值进行比较，并根据比较结果确定是否发出该峰值功率放大器出现故障的报警信息。在Doherty功率放大器电路中，当峰值路的峰值功率放大器出现故障时(例如漏极击穿而对地短路或者栅极击穿)，峰值功率放大器的漏极电流会出现过大或者没有电流的现象，使得整个Doherty功率放大器电路的增益降低I 3dB。基于此，MCU在设置电压阈值时，可以分别为载波路和峰值路设置两 个不同的电压阈值，较佳地，为峰值路设置的电压阈值可以大于为载波路设置的电压阈值。一种较佳地实现方式，在本实用新型实施例二这里提出的Doherty功率放大器电路中，MCU还与功分器101两个输出端连接，MCU芯片还用于对功分器101输出端的电压进行检测，根据检测得到的电压值，来控制在Doherty功率放大器电路中，分别设置在载波路和峰值路中，用于检测载波功率放大器和峰值功率放大器故障的装置开启或者关闭的状态。更为具体地，在Doherty功率放大器电路处于正常工作状态时，由于载波路的载波功率放大器一直工作在AB类，可以直接采用功率放大器电路故障检测装置对其进行检测，以及根据检测结果和预设的电压阈值进行比较。不需要通过MCU芯片为和载波功率放大器连接的功率放大器电路故障检测装置设置开启/关闭状态的阈值。而对于峰值路，由于峰值路中的峰值功率放大器，在Doherty功率放大器电路处于中功率工作状态时，峰值功率放大器才开启工作，因为，为了保证监控的准确性，可以通过MCU为峰值功率放大器连接的功率放大器电路故障检测装置设置开启/关闭状态的阈值。并且，为峰值功率放大器连接的功率放大器电路故障检测装置设置开启/关闭状态的阈值要小于为峰值功率放大器设置的故障报警的电压阈值。这样，Doherty功率放大器电路处于中功率或者低功率工作状态时，对Doherty功率放大器电路中的峰值功率放大器的故障状态不会出现误判，从而保证Doherty功率放大器电路工作的稳定性。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种检测放大器电路故障的装置，其特征在于，包括 连接在放大器电路中包含的功率放大器上的负载； 对流经所述功率放大器和所述负载的电流进行检测、并根据检测得到的电流值与所述负载的大小确定检测电压值的电流检测器； 将所述电流检测器确定的检测电压值与预设电压值进行比较，并根据比较结果确定是否发出所述放大器电路出现故障的报警的比较装置； 其中，所述预设电压值根据所述功率放大器能够承受的最大电流值与所述负载的大小确定。
2.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述电流检测器连接在所述负载的两端。
3.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述比较装置为连接在电流检测器输出端的比较器。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括 对所述功率放大器的电压值进行监测，并根据监测结果控制所述电流检测器的开启/关闭状态的微控制器MCU芯片。
5.如权利要求I所述的装置，其特征在于，所述比较装置为连接在电流检测器输出端的微控制器MCU芯片。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述MCU芯片还对所述功率放大器的电压值进行监测，并根据监测结果控制所述电流检测器的开启/关闭状态。
7.—种多赫带Doherty功率放大器电路，其特征在于，包括信号输入端和信号输出端，连接信号输入端的功分器，分别与功分器不同输出端连接的载波路和峰值路，其中所述载波路包含依次连接的载波功率放大器和第一微带线，所述峰值路包含依次连接的第二微带线和峰值功率放大器，和分别与第一微带线和峰值功率放大器连接的第三微带线，所述第三微带线连接所述信号输出端，其特征在于 所述载波功率放大器和/或峰值功率放大器的信号输出端连接有I 6任一权利要求所述的检测放大器电路故障的装置。
8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第一微带线、第二微带线和第三微带线的取值为X/4，其中，\根据Doherty功率放大器电路的工作频段的中心频点值确定。
9.如权利要求7 8任一所述的电路，其特征在于，所述载波功率放大器和峰值功率放大器均为LDMOS管。
专利摘要本实用新型公开了一种检测放大器电路故障的装置及功率放大器电路，包括连接在放大器电路中包含的功率放大器上的负载；对流经所述功率放大器和所述负载的电流进行检测、并根据检测得到的电流值与所述负载的大小确定检测电压值的电流检测器；将所述电流检测器确定的检测电压值与预设电压值进行比较，并根据比较结果确定是否发出所述放大器电路出现故障的报警的比较装置；其中，所述预设电压值根据所述功率放大器能够承受的最大电流值与所述负载的大小确定。采用本实用新型提出的技术方案，能够有效检测出出现故障的功率放大器，并根据检测到的结果，发出报警，从而提高了放大器电路故障监控的准确性，进而提高整个放大器电路工作的稳定性。
文档编号G01R19/165GK202471912SQ201220112308
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月22日 优先权日2012年3月22日
发明者张磊, 李合理 申请人:京信通信系统(中国)有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
