Устройство и способ объединенного линейного усиления мощности

 

Изобретения относятся к усилению высокого уровня мощности множества линейных усилителей мощности. Устройство объединенного линейного усиления мощности (ОЛУМ) содержит модуль 100 делителя мощности, который имеет каналы, выполненные на микрополосковых (МП) линиях и подсоединенные соответственно между одним входным выводом и множеством выходных выводов, и радиочастотные (РЧ) коммутаторы, соединенные соответственно с каждым выходным выводом, для деления мощности входного РЧ сигнала и выдачи разделенной мощности на выходные выводы, модуль 300 сумматора мощности, который имеет каналы, выполненные на МП линиях и подсоединенные соответственно между множеством входных выводов и одним выходным выводом, и РЧ коммутаторы, соединенные соответственно с каждым входным выводом, для объединения мощности входного РЧ сигнала и выдачи суммарной мощности; и множество линейных усилителей мощности (ЛУМ) 200 с системой линеаризации в виде предыскажения и прямой связи, которые соответственно подсоединены между выходными выводами модуля 100 и входными выводами модуля 300 для линейного усиления мощности РЧ сигнала, разделенной в модуле 100 и для выдачи линейно усиленного сигнала на модуль 300. После возникновения отказа по меньшей мере в одном из ЛУМ, для отключения канала, связанного с указанным по меньшей мере одним из ЛУМ, выключают РЧ коммутатор, связанный с ним, в модуле 100 и модуле 300, при этом соответствующий РЧ сигнал отражается назад к общей выходной для модуля 300 и общей входной для модуля 100 точкам. Технический результат: уменьшение потери мощности усиливаемых сигналов. 3 с. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к усилителям и способам усиления высокого уровня мощности, в частности к устройству, обеспечивающему возможность объединения выходных сигналов множества линейных усилителей мощности и выдачи объединенных выходных сигналов, а также к соответствующему способу.

Предшествующий уровень техники В общем случае усилители высокой мощности (УВМ) должны вводиться в цифровые мобильные системы связи для усиления и передачи радиочастотного (РЧ) сигнала. Для того чтобы усиливать их выходные сигналы до максимального уровня мощности, такие УВМ в типовом случае работают вблизи их области насыщения, которая имеет нелинейные характеристики. Однако если более двух несущих колебаний, т.е. колебания на множестве несущих, подаются и усиливаются с помощью УВМ, то нелинейные характеристики вблизи области насыщения приводят к нежелательным сигналам интермодуляционных искажений (ИМИ) и иным формам искажений сигналов и/или потерь.

Таким образом, хотя входной РЧ сигнал может быть снижен на несколько дБ для обеспечения усиления в линейной области, тем самым снижая уровень шума или составляющих ИМИ, одновременно возникает проблема снижения выходной мощности. В случае, когда в УВМ для компенсации нелинейных характеристик вблизи области насыщения используется линеаризатор, то можно существенно снизить сигнал ИМИ, который при обычных условиях генерировался бы при усилении колебания на множестве несущих в области насыщения. Усилитель, который использует линеаризатор в усилителе мощности, как описано выше, называется линейным усилителем мощности (ЛУМ).

Таким образом, поскольку составляющая интермодуляционных искажений, как указано выше, вызывает снижение качества передачи, являясь источником шума, сигнал ИМИ линейного усилителя мощности, используемого для мобильной системы связи, например системы множественного доступа с кодовым разделением (МДКР) каналов, должен быть около -45 дБ по шкале С шумомера (дБс) в рабочей полосе и -60 дБс вне ее. Обычно при выходной мощности линейного усилителя мощности класса А, равной 1 дБ, сигнал ИМИ 3-го порядка становится равным примерно -20 дБс. Следовательно, выходной сигнал линейного усилителя мощности должен быть уменьшен примерно на 20 дБс для получения сигнала ИМИ около -60 дБс в линейном усилителе мощности класса А. При подаче на него входного сигнала с множеством несущих, выходной сигнал должен быть снижен примерно на 80 дБс с учетом максимального значения на выходе. Т.е. линейный усилитель мощности класса А, рассчитанный на выходную мощность 12 Вт, должен вырабатывать среднюю выходную мощность около 20 Вт. Поскольку затруднительно осуществить снижение выходной мощности линейного усилителя мощности, то обычно желательно обеспечить линейный усилитель мощности с заданными линейными характеристиками за счет использования линеаризатора с линейным усилителем мощности класса AB, имеющим высокий кпд по мощности.

В настоящее время линейный усилитель, используемый для вышеупомянутых цифровых мобильных систем связи, требует, чтобы УВМ имел очень высокую выходную мощность. Соответственно, широко известен обычный способ объединения выходов множества линейных усилителей низкого уровня мощности для усиления РЧ сигналов до требуемого выходного уровня (см., например, "Planar Electrically Symmetric n-way Hybrid Power Dividers/Combiners", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol.MTT-28, No.6, June 1980, PP.555-563).

При таком обычном способе объединения в качестве n-канальных сумматоров РЧ мощности используют n-канальные сумматоры Уинкинсона и n-канальные сумматоры радиального типа. Обычно n-канальные сумматоры Уинкинсона выполняются на четвертьволновых отрезках линии передачи и резисторах, а n-канальные сумматоры радиального типа выполняются на полуволновых и четвертьволновых отрезках линии передачи.

В случае, когда вышеуказанные n-канальные сумматоры РЧ мощности объединяют n источников мощности, имеющих одни и те же характеристики по амплитуде и по фазе, выходная мощность снижается соответственно числу вышедших из строя усилителей мощности. Иными словами, в случае отказа m усилителей мощности в УВМ, использующем n усилителей мощности (где m меньше, чем n), мощность суммарного усиленного сигнала, полученного на выходе, пропорциональна числу вышедших из строя усилителей мощности. Чем больше число вышедших из строя усилителей мощности, тем значительнее снижается выходная мощность, определяемая как - 20(log(l-m/n) дБ. В данном случае n обозначает число усилителей мощности, a m обозначает число вышедших из строя усилителей мощности. При отказе даже одного усилителя мощности в РЧ УВМ, имеющем малое число усилителей мощности, предназначенных для суммирования их мощностей, в таком РЧ УВМ возникнут проблемы в обеспечении его кпд усиления. Таким образом, возникает проблема, состоящая в том, что такой усилитель становится весьма неэффективным сумматором мощности. В результате в случае, когда РЧ УВМ выполняется на РЧ усилителях низкого уровня мощности, то такой УВМ не должен иметь неисправных усилителей.

Аналогичным образом, когда желательно объединить выходы n линейных усилителей путем использования вышеуказанного n-канального усилителя мощности, мощность принимаемого РЧ сигнала делится на n, разделенная мощность усиливается соответственно n линейными усилителями мощности, и усиленные сигналы вновь объединяются и выдаются на выход. В этом случае при возникновении отказа в любом линейном усилителе мощности, входящем в состав сумматора мощности, такой отказавший усилитель мощности отрицательно влияет на общий выходной сигнал сумматора мощности. Кроме того, такой отказ отрицательно влияет на общий выходной сигнал передатчика. Соответственно, было бы желательным иметь возможность определять состояние линейных усилителей мощности до начала операции усиления, чтобы обнаруживать состояние отказа любого из таких усилителей.

Сущность изобретения Задачей настоящего изобретения является создание устройств и способов для объединения выходов множества линейных усилителей мощности и предотвращения потери сигналов.

Также задачей настоящего изобретения является создание объединенного линейного устройства усиления мощности, включающего в себя множество линейных усилителей мощности, и соответствующего способа, в соответствии с которыми после возникновения состояния отказа по меньшей мере для одного из множества линейных усилителей мощности (ЛУМ) в объединенном линейном устройстве усиления мощности выполняются следующие этапы: отключение по меньшей мере одного линейного усилителя, для которого обнаружено состояние отказа; равномерное разделение мощности сигнала, которая в противном случае подавалась бы на вышедший из строя линейный усилитель мощности, среди нормально работающих линейных усилителей мощности; и выдача стабильной мощности с этих усилителей.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание объединенного линейного устройства усиления мощности, включающего в себя делитель мощности, множество линейных усилителей мощности и сумматор мощности, устройство для диагностики индивидуального состояния каждого из линейных усилителей мощности и, после обнаружения состояния отказа по меньшей мере одного усилителя, для генерирования индикации отказа соответствующего линейного усилителя мощности и обеспечения индикации, внешней для устройства.

Для достижения указанных результатов настоящего изобретения один из вариантов осуществления устройства объединенного линейного усиления мощности согласно изобретению содержит: модуль делителя мощности, который имеет каналы, подсоединенные соответственно между одним входным выводом и множеством выходных выводов, и коммутаторы, соединенные соответственно с каждым выходным выводом, для деления мощности входного РЧ сигнала и выдачи разделенной мощности на выходные выводы; модуль сумматора мощности, который имеет каналы, подсоединенные соответственно между множеством входных выводов и одним выходным выводом, и коммутаторы, соединенные соответственно с каждым входным выводом, для объединения мощности входного РЧ сигнала и выдачи суммарной мощности: и множество линейных усилителей мощности, которые соответственно подсоединены между выходными выводами модуля делителя мощности и входными выводами модуля сумматора мощности, для линейного усиления мощности РЧ сигнала, разделенной в модуле делителя мощности, и для выдачи линейно усиленного сигнала на модуль сумматора мощности, а после возникновения отказа по меньшей мере в одном из линейных усилителей мощности отключение канала, связанного с указанным по меньшей мере одним из линейных усилителей мощности, путем отключения коммутатора, связанного с ним, в модуле сумматора мощности и в модуле делителя мощности.

Эти и иные задачи, признаки и преимущества изобретения поясняются в последующем детальном описании вариантов осуществления изобретения, иллюстрируемых чертежами, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые или сходные компоненты.

Краткое описание чертежей Фиг. 1 - блок-схема возможного варианта осуществления объединенного устройства линейного усиления мощности, соответствующего изобретению; Фиг. 2 - блок-схема возможного варианта осуществления объединенного устройства линейного усиления мощности для суммирования выходов четырех линейных усилителей мощности соответственно изобретению; Фиг. 3 - блок-схема возможного варианта осуществления линейного усилителя мощности для использования в объединенном устройстве линейного усиления мощности по фиг. 1 или 2; Фиг. 4 - блок-схема возможного варианта осуществления блока предыскажения, показанного на фиг.3; Фиг. 5 - блок-схема возможного варианта осуществления блока автоматического управления уровнем, показанного на фиг. 4; Фиг. 6 - блок-схема возможного варианта осуществления блока определения мощности, показанного на фиг. 5; Фиг. 7A - 7g - графическое представление характеристик спектра сигнала, иллюстрирующее работу варианта осуществления объединенного устройства линейного усиления мощности согласно изобретению;
Фиг. 8 - блок-схема возможного варианта осуществления детектора сигнала по фиг. 3;
Фиг. 9 - блок-схема возможного варианта осуществления детектора сигнализации по фиг. 3;
Фиг. 10 - блок-схема возможного варианта осуществления контроллера по фиг. 3;
Фиг. 11A - 11g - блок-схемы алгоритма работы объединенного устройства линейного усиления мощности согласно изобретению;
Фиг. 12A -12G - блок-схемы алгоритма работы другого варианта объединенного устройства линейного усиления мощности согласно изобретению.

Детальное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
В последующем описании приведены детальные сведения для пояснения изобретения. Однако специалисту в данной области техники должно быть ясно, что изобретение может быть реализовано без таких конкретных деталей. Детальное описание известных функций и устройств опущено в целях обеспечения большей наглядности в описании сущности изобретения.

На фиг. 1 представлена блок-схема возможного варианта осуществления объединенного устройства линейного усиления мощности, соответствующего изобретению. Объединенное устройство 10 линейного усиления мощности, соответствующее изобретению, содержит модуль 100 делителя мощности, предназначенный для деления мощности вводимых РЧ сигналов. Объединенное устройство 10 линейного усиления мощности, соответствующее изобретению, также содержит модуль 200 линейных усилителей мощности (ЛУМ), связанный с модулем 100 делителя мощности, для усиления каждого из соответствующих РЧ сигналов. Число усилителей в модуле 200 соответствует числу разделенных РЧ сигналов. Устройство усиления, соответствующее изобретению, также содержит модуль 300 сумматора мощности, связанный с модулем 200 усилителей, для суммирования и выдачи на выход выходных сигналов модуля 200 ЛУМ.

На фиг. 2 представлена блок-схема возможного варианта осуществления объединенного устройства линейного усиления мощности для суммирования выходов четырех линейных усилителей мощности соответственно изобретению. Данный вариант имеет структуру 4-канального объединенного устройства линейного усиления мощности, использующего четыре ЛУМ, от ЛУМ1 до ЛУМ 4, соответственно настоящему изобретению. Следует иметь в виду, что 4-канальное устройство показано только для примера, и в объем изобретения входят n-канальные объединенные устройства линейного усиления мощности.

Как показано на фиг.2, канал передачи TI1 подсоединен между входным выводом устройства усиления, соответствующего изобретению, и точкой NI. Каналы передачи TI21 - TI31 подсоединены последовательно между точкой NI и коммутатором SWI1. Каналы передачи TI22 - TI32 подсоединены последовательно между точкой NI и коммутатором SWI2. Каналы передачи TI23 - TI33 подсоединены последовательно между точкой NI и коммутатором SWI3. Каналы передачи NI24 - TI34 подсоединены последовательно между точкой NI и коммутатором SWI4. Коммутаторы SWI1 - SWI4 соответственно соединены с входными выводами соответствующих ЛУМ1- ЛУМ4. Управление переключением коммутаторов SWI1 - SWI4 обеспечивается соответствующими ЛУМ1-ЛУМ4, как будет пояснено ниже. Характеристический импеданс канала передачи TI1 равен Z1, характеристические импедансы каналов передачи TI21- TI24, соединенных параллельно точке NI, равны друг другу и равны Z1, а характеристические импедансы каналов передачи TI31- TI34 равны друг другу и равны Z3. Кроме того, все каналы передачи TIl, TI21- TI24, TI31- TI34 модуля 100 делителя мощности предпочтительно являются четвертьволновыми (λ /4) и могут быть выполнены как микрополосковые линии на тефлоновой подложке. Коммутаторы SWI1 - SWI4, функционирующие как РЧ переключатели, могут представлять собой коммутаторы модели "MMS-12-F-PC", выпускаемые компанией К & L Co., Ltd (США). Коммутаторы SWI1 - SWI4, могут представлять собой составную часть модуля делителя мощности или быть отдельными от нее.

Что касается модуля 200 сумматора мощности, показанного на фиг. 2, то ЛУМ1 - ЛУМ 4 этого модуля подсоединены между коммутаторами SWI1 - SWI4 и коммутаторами SWO1 - SWO4. Каналы передачи ТO31 и ТO21 подсоединены последовательно между коммутатором SWO1 и точкой NO. Каналы передачи ТO32 и ТO22 подсоединены последовательно между коммутатором SWO2 и точкой NO. Каналы передачи TО33 - TO23 подсоединены последовательно между коммутатором SWO3 и точкой NO. Каналы передачи ТO34 - ТO24 подсоединены последовательно между коммутатором SWO4 и точкой NO. Линия передачи ТO1 соединена с выходным выводом устройства усиления, соответствующего изобретению, и с точкой NO. Характеристический импеданс линии передачи ТO1 равен Z1, характеристические импедансы каналов передачи ТO21 - ТO24, соединенных параллельно точке NO, равны друг другу и равны Z1, а характеристические импедансы каналов передачи ТO31 - ТO34 равны друг другу и равны Z3. Кроме того, все каналы передачи TO1, ТO21 - ТO24, ТO31 - ТO34 модуля 300 делителя мощности предпочтительно являются четвертьволновыми (λ /4) и могут быть выполнены как микрополосковые линии на тефлоновой подложке. Коммутаторы SWO1 - SWO4, функционирующие как РЧ переключатели, могут представлять собой коммутаторы модели "MMS-12-F-PC", выпускаемые компанией К & L Co., Ltd (США). Коммутаторы SWO1 - SWO4, могут представлять собой составную часть модуля делителя мощности или быть отдельными от нее.

Что касается модуля 200 сумматора мощности, показанного на фиг. 2, то ЛУМ1 - ЛУМ4 этого модуля подсоединены между коммутаторами SWI1 - SWI4 и коммутаторами SWO1 - SWO4. Каждый из ЛУМ1-ЛУМ4 выполняет функцию самокалибровки, при которой проверяется их рабочее состояние с регулярными интервалами, и если обнаружен отказ в одном из ЛУМ1-ЛУМ4, то соответствующий входной коммутатор SWI_n и выходной коммутатор SWO_n размыкается. Отключение более чем одного вышедшего из строя усилителя также входит в объем настоящего изобретения.

В варианте осуществления объединенного устройства линейного усиления мощности по фиг. 2 модуль 100 делителя мощности и модуль 300 сумматора мощности имеют взаимно обратную структуру и функцию. Таким образом, предпочтительный режим осуществления изобретения будет рассмотрен на примере модуля 100 делителя мощности.

Сначала, когда коммутаторы SWI1 - SWI4 включены (замкнуты), входной РЧ сигнал Rf₁ подается в точку NI, поступая по линии передачи TI1. В данном случае, поскольку нет коммутаторов, разомкнутых относительно точки NI, то мощность входного РЧ сигнала, прикладываемая к точке NI, равномерно делится между четырьмя каналами и подается на соответствующие ЛУМ1 - ЛУМ 4. ЛУМ1 - ЛУМ 4 линейно усиливают разделенные РЧ сигналы и соответственно выдают усиленные выходные сигналы. Затем модуль 300 суммирования мощности суммирует РЧ сигналы, усиливаемые и выдаваемые с линейных усилителей ЛУМ1 - ЛУМ4.

Однако если какой-либо из коммутаторов SWI1 - SWI4 размыкается вследствие обнаруженного состояния отказа какого-либо из усилителей, то соответствующий канал исключается из операции усиления. Например, если коммутатор SWI1 отключен усилителем ЛУМ1, как будет пояснено ниже, то каналы передачи TI21-TI31, соединенные с коммутатором SWI1, размыкаются по отношению к точке NI. Таким образом, общая длина каналов передачи TI21-TI31 становится равной половине длины волны на центральной частоте, после того как коммутатор SWI1 будет разомкнут, поскольку каналы передачи TI21-TI31 являются четвертьволновыми. Поэтому при отключении коммутатора SWI1 радиочастотный сигнал полностью отражается и возвращается к точке NI, не обуславливая никаких потерь РЧ сигнала.

Пусть коммутаторы SWI1 - SWI4 включены, мощность РЧ сигнала в точке NI равномерно разделена и подана на ЛУМ1-ЛУМ4. Амплитуда и фаза РЧ сигналов, проходящих через каналы передачи, должна регулироваться, если возможно, одинаковым образом. Поэтому импеданс является бесконечным при условии, что амплитуда и фаза каждого введенного сигнала соответственно равны между собой, так что между входными выводами обеспечена хорошая развязка. По этой причине разделенные по мощности сигналы могут быть переданы на выходные выводы без потерь мощности. Следует иметь в виду, что значения характеристического импеданса каналов передачи Z1, Z2, Z3 должны быть установлены надлежащим образом на значения, зависящие от рабочей частоты и числа введенных сигналов, чтобы удовлетворялось условие Z1 ≥ Z2 ≥ Z3.

В результате, если ни один из ЛУМ1-ЛУМ4 не воспринимает состояния отказа, то они обеспечивают замкнутое состояние коммутаторов SWI1 - SWI4 и SWO1 - SWO4. При этом модуль 100 делителя мощности делит мощность входного РЧ сигнала RFi на четыре канала и подает разделенные сигналы мощности на ЛУМ1-ЛУМ4. ЛУМ1-ЛУМ4 линейно усиливают РЧ сигналы, соответственно поданные в четыре канала, и выдают их на выходе. Модуль 300 сумматора мощности объединяет мощность сигналов, усиленных и выданных на выходы ЛУМ1-ЛУМ4 и выдает конечный усиленный сигнал RF_o.

Поэтому после генерирования состояния отказа для любого одного или нескольких линейных усилителей мощности ЛУМ_n (где n - число отдельных ЛУМ), соответствующие ЛУМ размыкают соответствующие коммутаторы модуля 100 делителя мощности и модуля 300 сумматора мощности, препятствуя подаче сигнала на соответствующий связанный с ними усилитель. Поскольку модуль 100 делителя мощности и модуль 300 сумматора мощности равномерно делят и суммируют мощность сигнала, подаваемую на соответствующий ЛУМ из n ЛУМ, которые работают нормально (без обнаружения отказа), мощность выходного сигнала устройства 10, соответствующего изобретению, поддерживается постоянной.

Здесь, поскольку настоящее изобретение требует использования многоканального усилителя для одновременного усиления множества РЧ сигналов, которые могут отличаться один от другого, ЛУМ1-ЛУМ4 главным образом используются в цифровой мобильной системе связи. Таким образом, ЛУМ выполняет функцию восприятия и контроля шумов интермодуляционных искажений линейной схемы компенсации, чтобы снизить искажение сигнала из-за нелинейной рабочей характеристики усилителя и шумов паразитных сигналов, обусловленных интермодуляционными искажениями, формируемыми при усилении различных сигналов с использованием одного усилителя.

Аналогичным образом после генерирования сигнала состояния отказа усилителя при выполнении операции линейного усиления ЛУМ1-ЛУМ4 воспринимают указанный генерированный сигнал, диагностируют состояние отказа и, при определении невозможности выполнения функции усиления, отключают соответствующие коммутаторы SWI_n и SWO_n.

В последующем описании пояснение операции самодиагностики (самотестирования) рабочего состояния и состояния отказа ЛУМ будет осуществлено со ссылками на фиг. 3-11.

ЛУМ1-ЛУМ4 могут содержать систему линеаризации для исключения составляющих интермодуляционных искажений в выходном сигнале усилителя мощности с использованием пилот-сигнала; систему предыскажения для генерирования составляющей предыскажения во входном сигнале и подавления составляющей интермодуляционного искажения в выходном сигнале усилителя мощности; систему отрицательной обратной связи для обеспечения обратной связи по составляющей интермодуляционного искажения и подавления составляющей интермодуляционного искажения в выходном сигнале усилителя мощности; и систему прямой связи для выделения только составляющей интермодуляционного искажения, суммирования выходного сигнала усилителя мощности с противоположной фазой и подавления составляющей интермодуляционного искажения. Далее предполагается, что ЛУМ1- ЛУМ4, согласно изобретению, используют систему, объединяющую в себе систему предыскажения и систему прямой связи.

На фиг. 3 представлена блок-схема возможного варианта осуществления линейного усилителя мощности (одного из множества ЛУМ модуля 200) для использования в объединенном устройстве линейного усиления мощности по фиг. 1 или 2. В этом варианте ЛУМ использует систему предыскажения и систему прямой связи, как отмечено выше.

Согласно фиг. 3, первый переменный аттенюатор 211 управляет ослаблением усиления подаваемого на него РЧ сигнала посредством сигнала управления ослаблением ATT1, выдаваемого контроллером 237. Первый переменный фазовращатель 212, подсоединенный для приема выходного сигнала первого переменного аттенюатора 211, управляет фазой подаваемого на него РЧ сигнала посредством сигнала управления фазой PIC1 с выхода контроллера 237.

Блок предыскажения 213 принимает РЧ сигнал, определяет вероятные гармоники как составляющую интермодуляционного искажения, которая должна генерироваться в УВМ 214, и генерирует сигнал предыскажения для компенсации составляющей интермодуляционного искажения. УВМ 214 усиливает РЧ сигнал с выхода блока предыскажения 213 и выдает усиленный сигнал мощности. Второй блок задержки 215 получает сигнал с УВМ 214, задерживает его и выдает входной РЧ сигнал в момент времени, когда прикладывается сигнал составляющей интермодуляционного искажения. Вышеописанная структура образует основной канал линейного усилителя мощности ЛУМ_n согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.

Делитель мощности 216 делит РЧ сигнал, подаваемый в основной канал, и выдает разделенный РЧ сигнал. В качестве делителя мощности 216 можно использовать направленный ответвитель. Первый блок задержки 217 компенсирует время задержки РЧ сигнала, которое возникает в процессе предыскажения и усиления в основном канале. Делитель мощности 218 размещен на выходном выводе УВМ 214 и делит выходной сигнал УВМ 214. Подобно делителю мощности 215, в качестве делителя мощности 218 можно использовать направленлый ответвитель. Компенсатор 219 сигнала получает РЧ сигнал с выхода первого блока задержки 217 и усиленный РЧ сигнал с выхода УВМ 214. Компенсатор 219 сигнала вычитает РЧ сигнал с выхода первого блока задержки 217 из усиленного РЧ сигнала с выхода УВМ 214, тем самым получая сигнал интермодуляции, формируемый в процессе усиления мощности. В данном варианте осуществления изобретения компенсатор 219 сигнала выполнен как блок вычитания.

Второй переменный аттенюатор 220 получает сигнал составляющей интермодуляционного искажения с выхода блока 219 компенсации и регулирует усиление в сигнале интермодуляционного искажения с помощью сигнала ATT2 регулировки ослабления, выдаваемого контроллером 237. Второй фазовращатель 221, подсоединенный для приема выходного сигнала первого переменного аттенюатора 220, управляет фазой подаваемого на него сигнала интермодуляционного искажения посредством сигнала управления фазой PIC2 с выхода контроллера 237. Усилитель сигнала ошибки 222 усиливает сигнал интермодуляционного искажения с выхода второго фазовращателя 221 и выдает усиленный сигнал интермодуляционного искажения. Ответвитель 223 ответвляет выходной сигнал усилителя сигнала ошибки 222 на выходной вывод второго блока задержки 215. Направленный ответвитель может быть использован в качестве ответвителя 223 сигнала.

В варианте, описанном выше, во вспомогательном канале генерируется сигнал, предназначенный для подавления сигнала интермодуляционного искажения, генерируемого в процессе усиления мощности в основном канале.

Делитель мощности 231, расположенный у входного вывода ЛУМ_n, делит входной РЧ сигнал и выдает первый сигнал SF1. Делитель мощности 232, расположенный у выходного вывода УВМ 214, делит усиленный выходной РЧ сигнал и выдает второй сигнал SF2. Делитель мощности 233, расположенный у выходного вывода компенсатора сигнала 219, делит сигнал интермодуляционного искажения, полученный в компенсаторе сигнала 219, и выдает третий сигнал SF3. Делитель мощности 234, расположенный у выходного вывода ЛУМ_n, делит выходной РЧ сигнал и выдает четвертый сигнал SF4. Делители мощности 231 - 234 могут представлять собой направленные ответвители. Селектор сигнала 235 получает вышеуказанные сигналы SF1-SF4 с выходов делителей мощности 231-234 и селективно выдает сигнал SF, который соответственно отрегулирован первым сигналом селекции SEL1 (данные управления переключением) с выхода контроллера 237.

Детектор сигнала 236 определяет индикацию интенсивности принятого сигнала (ИИПС) для сигнала SF с выхода селектора сигнала 235 посредством данных управления PCD, которые выдаются контроллером 237, и выдает сигнал ИИПС, который преобразуется в постоянный ток. Контроллер 237 генерирует первый сигнал селекции SEL1 для селекции сигнала SF, относящегося к селектору сигнала 235, и данные управления PCD для определения частоты для определения сигнала ИИПС для сигнала SF, выделенного детектором сигнала 236.

Детектор тревоги 238 обнаруживает состояние наличия/отсутствия состояния отказа ЛУМ_n и выдает обнаруженный результат. Детектор тревоги 238 содержит детекторы, обеспечивающие обнаружение различных состояний тревоги, например состояние переоценки потребляемой мощности (ППМ), состояние высокой температуры (ТЕМП), состояние коэффициента стоячей волны (КСВ), состояние отказа источника питания по постоянному току (ОИП), состояние отказа контура (ОК), состояние пониженной мощности питания (ПМП), состояние отказа вентилятора (ВЕНТ) линейного усилителя мощности ЛУМ_n. Кроме того, детектор тревоги 238 выбирает соответствующий сигнал детектирования ADT посредством второго сигнала селекции SEL2 контроллера 237 и выдает выбранный сигнал детектирования ADT, указывающий состояние отказа ЛУМ_n, на контроллер 237.

Соответственно, контролер 237 управляет всеми операциями ЛУМ, диагностирует состояние ЛУМ и отключает канал сигнала, подаваемого на ЛУМ_n, после обнаружения состояния отказа для данного конкретного ЛУМ_n.

В связи с операцией выполнения функции управления линейным усилителем мощности (ЛУМ_n), контроллер 237 анализирует значение сигнала ИИПС, выданного детектором сигнала 236, и генерирует сигналы управления ослаблением ATT1 - ATT3, а также сигналы управления фазой PIC1 - PIC3. Указанные сигналы осуществляют управление соответствующими переменными аттенюаторами и соответствующим переменными фазовращателями для регулировки усиления и фазы сигнала SF соответственно результату анализа контроллера 237. Во-первых, если выбран выходной сигнал УВМ 214 (выходной сигнал делителя мощности 232), то контроллер 237 контролирует сигнал детектора 236, определяет сигналы ИИПС гармоник входного РЧ сигнала и принимает решение о величине сигналов ИИПС, генерируя при этом сигнал управления ослаблением ATT3 и сигнал управления фазой PIC3, причем каждый сигнал предназначен соответственно для регулировки ослабления и фазы сигнала интермодуляционного искажения с выхода блока предыскажения 213. Во-вторых, если выбран выходной сигнал компенсатора сигнала 219 (выходной сигнал делителя мощности 233), то контроллер 237 контролирует детектор сигнала 236, определяет сигналы ИИПС РЧ сигнала, содержащегося в скомпенсированном сигнале интермодуляционного искажения, и принимает решение о величине сигналов ИИПС, генерируя при этом сигнал управления ослаблением ATT1 и сигнал управления фазой PIC1, причем каждый сигнал предназначен соответственно для регулировки ослабления и фазы РЧ сигнала, поданного на входной вывод ЛУМ. В-третьих, когда выбран конечный усиленный сигнал (выходной сигнал в делителе 234), то контроллер 237 контролирует детектор сигнала 236, определяет сигналы ИИПС для сигналов интермодуляционных искажений, содержащихся в конечном выходном сигнале, и принимает решение о величине сигналов ИИПС, генерируя при этом сигнал управления ослаблением ATT2 и сигнал управления фазой PIC2, причем каждый сигнал предназначен соответственно для регулировки ослабления и фазы РЧ сигнала интермодуляционного искажения, выданного компенсатором сигнала 219.

Что касается операции диагностики и контроля состояния ЛУМ_n, контроллер 237 выдает второй сигнал селекции SEL2 с регулярными интервалами на детектор тревоги 238, последовательно вводит продетектированные сигналы в детектор тревоги 238, проверяет состояние введенных продетектированных сигналов и обнаруживает наличие/отсутствие состояния отказа ЛУМ_n. В этот момент при наличии отказа контроллер 237 запускает соответствующий таймер тревоги и генерирует сигнал управления переключением SWC для отключения РЧ коммутаторов модуля 100 делителя мощности и модуля 300 сумматора мощности и при устранении отказа устанавливает значение таймера тревоги на соответствующее время установки. Таким образом, канал, содержащий ЛУМ, для которого обнаружено состояние отказа, отключается и не участвует в работе устройства 10 усиления, соответствующего изобретению.

Ниже поясняется операция линейного усиления РЧ входного сигнала RF_i, принимаемого на входе ЛУМ_n. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, как показано на фиг. 3, ЛУМ_n исключает сигнал интермодуляционного искажения, который может возникнуть в процессе усиления, посредством использования системы предыскажения и системы прямой связи. В вышеописанном варианте осуществления изобретения блок предыскажений 213 сначала выполняет функцию удаления сигнала интермодуляционного искажения, который выдается на УВМ 214. Чтобы выполнить эту функцию, блок предыскажений 213 определяет гармоники, которые могут генерироваться при усилении в УВМ 214, и таким образом подстраивает фазу гармоник перед вводом сигнала в УВМ 214, чтобы гармоники, реально генерируемые в УВМ 214, компенсировались. Т.е. блок предыскажения генерирует гармоники в противофазе к ожидаемым для генерирования в усилителе 214, так что при подаче на усилитель 214 гармоники компенсируются.

Однако следует иметь в виду, что даже при использовании системы предыскажения, описанной выше, не всегда возможно полностью исключить сигнал интермодуляционных искажений, генерируемый в ЛУМ. В результате ЛУМ, соответствующий изобретению, сначала подавляет сигнал интермодуляционных искажений в блоке предыскажения 213, а затем подавляет сигнал интермодуляционного искажения путем адаптации системы прямой связи. ЛУМ, использующий систему прямой связи, компенсирует РЧ сигнал на выходе УВМ 214, выделяет сигнал интермодуляционного искажения и ответвляет выделенный сигнал интермодуляционного искажения в ответвитель 233, компенсируя тем самым составляющую сигнал интермодуляционного искажения. Поэтому при использовании такой системы прямой связи искажение, связанное с сигналом интермодуляционного искажения, содержащимся в сигнале (RF_out), усиленном и поданном на выходной вывод ЛУМ, может быть подавлено, так что на выходе может быть получен чистый усиленный РЧ сигнал (RF_out).

Соответственно в одном из вариантов осуществления ЛУМ_n согласно изобретению сначала осуществляется подавление сигнала интермодуляционного искажения, генерируемого в процессе усиления в УВМ 214, с использованием системы предыскажения, а потом подавляется остаточный сигнал интермодуляционного искажения, проходящий на выход УВМ 214, за счет использования системы прямой связи. Здесь следует иметь в виду, что приведенное пояснение операции подавления сигнала интермодуляционного искажения за счет использования системы прямой связи, как осуществляемой после операции подавления сигнала интермодуляционного искажения с использованием системы предыскажения является одним из возможных вариантов осуществления. Реально операция с использованием системы прямой связи может быть выполнена перед операцией системы предыскажения.

На фиг. 7A-7G показаны характеристики спектров сигнала, поясняющие работу устройства линейного усиления мощности согласно изобретению, показанного на фиг. 3, причем для примера используются две частоты. На фиг. 7A показан входной РЧ сигнал. На фиг. 7B показаны гармоники РЧ сигнала, генерируемые в генераторе гармоник 314 (фиг. 4). На фиг. 7C показан сигнал, величина гармоник которого может подстраиваться с помощью переменного аттенюатора 315 (фиг. 4) в блоке предыскажения 213, а фаза которого может регулироваться для обеспечения противофазности при подаче на вход УВМ 214 с помощью фазовращателя 316 (фиг. 4). На фиг. 7D показан усиленный РЧ сигнал, содержащий сигнал интермодуляционного искажения, полученный усилением сигнала предыскажения по фиг. 7C, поданного на УВМ 214. На фиг. 7E показан сигнал интермодуляционного искажения, выделенный путем компенсации сигнальной составляющей, как иллюстрируется фиг. 7C, при усилении РЧ сигнала по фиг. 7A, в компенсаторе сигнала 219. Фиг. 7F иллюстрирует сигнал, в котором величина сигнала интермодуляционного искажения по фиг. 7Е регулируется, а фаза противоположна фазе выходного сигнала УВМ 214 по фиг. 7D. На фиг. 7G показан конечный выходной сигнал, в котором подавлен сигнал интермодуляционного искажения за счет объединения выделенного сигнала интермодуляционного искажения, как показано на фиг. 7D, и усиленного РЧ сигнала, как показано на фиг. 7D, в противофазе друг к другу.

На фиг. 4 показана блок-схема блока предыскажения 213 по фиг. 3. Как показано на фиг. 4, делитель мощности 312, включенный на входе, делит РЧ сигнал и выдает разделенный РЧ сигнал. Блок автоматического регулирования уровня (БАРУ) 313 постоянно поддерживает уровень своего входного РЧ сигнала для генерирования постоянных гармоник независимо от вариаций уровня входного РЧ сигнала. Генератор гармоник 314 получает РЧ сигнал, уровень которого регулируется в БАРУ 313, и генерирует третью, четвертую, седьмую и более высокие гармоники РЧ сигнала. Переменный аттенюатор 315 получает выходной сигнал гармоник с генератора гармоник 314 и регулирует усиление содержимого гармоник с помощью сигнала управления ослаблением ATT 3, выдаваемого контроллером 237 (фиг. 3). Переменный фазовращатель 316 получает выходной сигнал гармоник с генератора гармоник 314 и настраивает фазу содержимого гармоник с помощью сигнала PUC3 управления фазой, выдаваемого контроллером 237, и выдает отрегулированную фазу. Второй блок задержки 311 задерживает РЧ сигнал, поданный в основной канал, на интервал времени формирования сигнала предыскажения. Ответвитель 317 включен между выходом второго блока задержки 311 и входом УВМ 214, обеспечивая тем самым подачу сигнала предыскажения в задержанный РЧ сигнал.

Показанный на фиг. 4 генератор гармоник 314 выполняется с ответвителем сигналов и диодом Шотки. При этом когда входной сигнал подается на диод Шотки, последний генерирует высшие гармоники в соответствии с уровнем входного РЧ сигнала. Следовательно, уровень РЧ сигнала, вводимого в диод Шотки, должен устанавливаться на желательный уровень, обеспечивающий подавление сигнала интермодуляционного искажения, имеющегося на выходе УВМ214.

Для удовлетворения этого требования перед генератором гармоник 314 включен блок автоматической регулировки уровня (БАРУ) 313, так что РЧ сигнал всегда может вводиться с заданным уровнем. БАРУ 313 осуществляет регулировку и выдает РЧ сигнал заданного уровня, устанавливаемого независимо от вариаций уровня РЧ сигнала, подаваемого на вход ЛУМ.

На фиг. 5 представлена блок-схема варианта осуществления БАРУ 313 по фиг. 4, где переменный аттенюатор 412 подсоединен между делителем мощности 312 и генератором гармоник 314. Кроме того, делитель мощности 414 размещен на входе генератора гармоник 314 и обеспечивает деление и выдачу РЧ сигнала с отрегулированным уровнем, подаваемого на генератор гармоник 314. Детектор мощности 415 преобразует РЧ сигнал, принятый от делителя мощности 414, в постоянное напряжение и выдает преобразованный сигнал в контроллер уровня 416. Контролер уровня 416 управляет переменным аттенюатором 412 в соответствии с постоянным напряжением, подаваемым на детектор мощности 415, так что в генератор гармоник 314 всегда может подаваться сигнал с заданным уровнем.

Здесь детектор мощности 415, как поясняется со ссылками на фиг. 6, должен воспринимать РЧ сигнал с множеством несущих. А именно, детектор мощности 415 должен принимать РЧ сигнал с множеством несущих и преобразовывать входной РЧ сигнал в постоянное напряжение. На фиг. 6 показана блок-схема варианта выполнения детектора мощности 415 по фиг. 5, где РЧ преобразователь 451 принимает РЧ сигнал и генерирует два сигнала, имеющие разность фаз 180^o по отношению друг к другу. Эти два противофазных сигнала с выхода РЧ преобразователя 451 преобразуются линиями передачи 452 и 453 и диодами Шотки 454 и 455 в уровень напряжения постоянного тока. Сигнал напряжения постоянного тока фильтруется с помощью конденсатора 456 и резистора 457 и затем выдается на выход детектора мощности 415 как отфильтрованный сигнал напряжения постоянного тока.

Как показано на фиг. 5 и 6, с учетом операции регулировки уровня входного РЧ сигнала, РЧ преобразователь 451 для генерирования двух противофазных сигналов генерирует и выдает два сигнала путем разделения входного РЧ сигнала половиной периода. Кроме того, диоды Шотки 454 и 455 преобразуют два сигнала, введенных посредством линий передачи 454 и 455, в напряжение постоянного тока. Соответственно, средняя мощность сигнала с множеством несущих может быть определена без ошибок, так что уровень РЧ входного сигнала генератора гармоник 314 может быть с высокой точностью преобразован в напряжение постоянного тока.

Контролер уровня 416 генерирует сигнал управления, зависящий от уровня напряжения постоянного тока РЧ сигнала с выхода детектора мощности 415, и подает сформированный сигнал управления на переменный аттенюатор 412. БАРУ 313 может быть реализован с использованием операционного усилителя. Сигнал управления с выхода БАРУ 313 генерируется для внесения большего ослабления, когда напряжение постоянного тока возрастает, и для внесения меньшего ослабления, когда напряжение постоянного тока снижается. Таким образом, переменный аттенюатор 412 переменным образом ослабляет РЧ сигнал для поддержания заданного уровня независимо от уровня входного РЧ сигнала и выдает ослабленный сигнал на генератор гармоник 314.

Если вариации уровня входного РЧ сигнала составляют 10 дБ, то рабочий диапазон БАРУ 313 должен быть установлен для осуществления регулировки этого уровня на величину порядка 10 дБ, как минимум. Кроме того, выходной уровень РЧ сигнала БАРУ 313 должен устанавливаться для оптимального подавления сигнала интермодуляционного искажения, который генератор гармоник 314 генерирует в УВМ 214, как сигнал предыскажения. Поэтому, поскольку генератор гармоник 314, который принимает выходной сигнал БАРУ 313, получает РЧ сигнал заданного уровня, гармоники могут формироваться со стабильным уровнем. Кроме того, поскольку выходной сигнал гармоник генератора гармоник 314 подается в УВМ 214 во взаимосвязи с РЧ сигналом, то УВМ 214 может исключить генерирование сигнала интермодуляционного искажения в процессе усиления РЧ сигнала.

Аналогичным образом после ввода в УВМ 214 гармоники, генерированные, как показано выше, должны иметь регулируемую величину и противоположную фазу по отношению к гармоникам, которые должны генерироваться в процессе усиления. Переменный аттенюатор 315 и переменный фазовращатель 315, как показано на фиг. 4, регулируют величину формируемых гармоник, а также величину сигнала интермодуляционных искажений, который генерируется в процессе усиления, и настраивают фазу на значение, противоположное фазе гармоник регулируемой величины.

Контроллер 237 управляет селектором сигналов 235, выбирает выходной сигнал УВМ 214, который выдается с делителя мощности 232, управляет детектором сигнала 236 и определяет ИИПС для сигнала интермодуляционного искажения на выходе УВМ 214, как показано на фиг. 7D. После сравнения и анализа значения ИИПС для сигнала интермодуляционного искажения, полученного на выходе детектора сигнала 236 с предварительно установленным значением ИИПС, контроллер 237 генерирует сигнал управления ослаблением ATT3 и сигнал управления фазой PIC3, чтобы осуществлять управление подавлением сигнала интермодуляционного искажения, плавно выполняемым в УВМ 214.

Затем переменный аттенюатор 315 регулирует величину сигнала интермодуляционного искажения, генерируемого генератором гармоник 315, с помощью сигнала управления ослаблением ATT3, а переменный фазовращатель 316 регулирует фазу в ответ на сигнал управления фазой PIC3, так чтобы сигнал предыскажения мог быть введен с противоположной фазой в УВМ 214. Как пояснено выше, сигнал гармоник, показанный на фиг. 7D, генерируемый генератором гармоник 314, имеет отрегулированные величину и фазу, и ответвитель 317 ответвляет сигнал интермодуляционного искажения на входной вывод УВМ 214. При этом, как показано на фиг. 7А, блок задержки 311, предназначенный для задержки введенного РЧ сигнала, задерживает РЧ сигнал до тех пор, пока сигнал предыскажения не будет подан на входной вывод УВМ 214. Ясно, что после этого сигнал предыскажения будет подан на входной вывод УВМ 214. Предпочтительно его подстроить до получения значения фазы, противоположной фазе сигнала интермодуляционного искажения, вводимого в РЧ сигнал, как показано на фиг. 7C на входе мощного транзистора УВМ 214.

Блок предыскажения 213 определяет возможный сигнал интермодуляционного искажения, который должен генерироваться в УВМ 214, чтобы генерировать сигнал предыскажения, и управляет фазой и ослаблением интермодуляционного искажения гармоник, чтобы предотвратить возможность генерирования сигнала с максимальным значением, вводя при этом контролируемые значения ослабления и фазы в УВМ 214. При этом блок предыскажения 213 главным образом исключает третьи гармоники, генерируемые с максимальным уровнем, среди гармоник, которые могут генерироваться в УВМ 214. Эффект исключения сигнала интермодуляционного искажения за счет использования операции предыскажения может снизить нагрузку в большей степени, чем это можно было обеспечить только с применением исключения сигнала интермодуляционного искажения путем адаптации операции прямой связи. Поскольку регулировка системы прямой связи весьма тонкая и трудная, то систему предыскажения выгодно использовать для получения выигрыша в несколько дБ.

Однако после первого подавления сигнала интермодуляционного искажения, генерируемого в УВМ 214, с помощью операции предыскажения, оставшийся неподавленным сигнал интермодуляционного искажения может затем подавляться в операции, осуществляемой системой прямой связи. В этой операции процесс снижения сигнала интермодуляционного искажения УВМ 214 подразделяется на два этапа. На первом этапе выделяется чистый сигнал интермодуляционного искажения путем компенсации входного РЧ сигнала на выходе УВМ 214. На втором этапе осуществляется компенсация составляющей интермодуляционного искажения на выходе УВМ 214 после коррекции величины и фазы выделенного сигнала интермодуляционного искажения, так чтобы уменьшить этот сигнал искажения в составе сигнала, окончательно полученного на выходе УВМ.

Ниже описывается первый этап операции прямой связи. Делитель мощности 216 в субканале делит РЧ сигнал, введенный, как показано на фиг. 7A, в субканал, и первый блок задержки 217 задерживает РЧ сигнал, разделенный в делителе мощности 216 на время выполнения предыскажения и усиления на РЧ, и прикладывает задержанный сигнал к компенсатору сигнала 219. При этом РЧ сигнал, показанный на фиг. 7A, выданный с блока задержки 217, компенсируется взаимным образом с составляющей РЧ усиливаемого сигнала, как показано на фиг. 7D, который делится в делителе мощности 218, чтобы выделить и выдать на выход чистую интермодуляционную составляющую сигнала.

Как упомянуто выше, компенсатор сигнала 219 в качестве основного элемента системы прямой связи обнаруживает только составляющую сигнала интермодуляционной составляющей в УВМ 214. Компенсатор сигнала 219 может быть выполнен как вычитатель или сумматор. В случае выполнения компенсатора сигнала 219 в виде вычитателя два подаваемых на него РЧ сигнала должны быть отрегулированы так, чтобы иметь одинаковые фазы. А в случае выполнения компенсатора сигнала 219 в виде сумматора два вводимых РЧ сигнала должны иметь противоположные фазы. В предпочтительном варианте выполнения изобретения компенсатор сигналов 219 выполнен как вычитатель. В этом случае вычитатель имеет в своем составе ответвитель, вводит один из двух РЧ сигналов в ответвитель с той же самой фазой, что и фаза другого сигнала, и преобразует другой сигнал для обеспечения в нем противоположной фазы относительно фазы первого сигнала, и вводит преобразованный сигнал в ответвитель. Если РЧ сигнал, как показано на фиг. 7A, и усиленный РЧ сигнал, как показано на фиг. 7D, подаются на компенсатор сигнала 219, выполненный в виде вычитателя, то два РЧ сигнала с одинаковыми фазами преобразуются для получения противоположных фаз внутри компенсатора сигнала 219. После этого РЧ сигнал компенсируется, проходя ответвитель сигнала (в данном случае может использоваться сумматор Уилкинсона), сохраняя на выходе чистую составляющую сигнала интермодуляционного искажения.

В данный момент каждое из значений уровней и фаз двух РЧ сигналов, введенных в компенсатор сигналов 219, может быть равно одно другому. Для удовлетворения этого требования усиленный РЧ сигнал, выдаваемый УВМ 214 главного канала, и РЧ сигнал, вводимый через субканал, должны быть точно согласованы друг с другом по групповой задержке полосы пропускания, а кроме того, характеристика равномерности задержки должна быть положительной. Т.е. предпочтительно, чтобы фазовое искажение РЧ сигнала, который желательно скомпенсировать, должно быть в максимальной степени устранено.

Как описано выше, если уровень и фаза РЧ сигнала, выданного первым блоком задержки 217, и выходного сигнала УВМ 214 не точно согласованы друге другом, то составляющая РЧ сигнала не точно компенсируется в компенсаторе сигнала 219. Для исключения этого первый переменный аттенюатор 211 (фиг. 3) регулирует уровень РЧ сигнала, вводимого сигналом управления ослаблением ATT1 с выхода контроллера 237, а второй переменный фазовращатель 212 регулирует фазу РЧ сигнала, вводимого сигналом управления фазой PIC1 с контроллера 237. Соответственно, первый переменный аттенюатор 211 и второй переменный фазовращатель 212 соответственно регулируют для обеспечения согласования фазу и уровень РЧ сигнала в субканале с соответствующими параметрами РЧ сигнала основного канала. Таким образом, компенсатор сигнала 219 компенсирует два вводимых РЧ сигнала, имеющих одинаковые уровни и фазы.

Как упомянуто выше, для управления фазами и уровнями двух РЧ сигналов контроллер 237 выдает первый сигнал селекции SEL1 на селектор сигнала 235 для селекции третьего сигнала SF3 и выдает данные управления PCD для детектирования ИИПС для составляющей РЧ сигнала третьего сигнала SF3 в детекторе сигнала 236. Вследствие этого детектор сигнала 235 селективно вводит третий сигнал SF3 как выходной сигнал компенсатора сигнала 219, причем выходной сигнал компенсатора сигнала 219 делится в делителе мощности 233, и детектор сигнала 236 генерирует ИИПС, которая преобразует РЧ составляющую третьего сигнала SF3 в напряжение постоянного тока. Затем контроллер 237 генерирует сигнал управления ослаблением ATT1 и сигнал управления фазой PIC1 для внесения ослабления составляющей РЧ сигнала в компенсаторе сигнала 219 после сравнения и анализа ИИПС составляющей РЧ сигнала с ИИПС предыдущего РЧ сигнала.

И затем первый переменный аттенюатор 211 ослабляет входной РЧ сигнал с помощью сигнала ATT1 управления ослаблением, а первый переменный фазовращатель 212 регулирует фазу входного РЧ сигнала с помощью сигнала PIC1 управления фазой. Поскольку оба сигнала ATT1 и PIC1 генерируются после сравнения и анализа ИИПС РЧ сигнала, выдаваемого компенсатором сигнала 219, и ИИПС предыдущего РЧ сигнала друг с другом, первый переменный аттенюатор 211 и первый переменный фазовращатель 212 управляют двумя РЧ сигналами, как показано на фиг. 7D и 7A, так что вышеуказанные РЧ сигналы в конечном счете могут иметь одинаковые фазы и уровни.

Причина компенсации искажения РЧ сигнала в компенсаторе сигнала 219 состоит в том, чтобы не оказывать влияния на усилитель ошибки 222, включенный на обратном выводе, за счет существенного подавления РЧ сигнала и выделения
только составляющей сигнала интермодуляционного искажения. А именно, если выходной сигнал компенсатора сигнала 219 изменяется и, следовательно, РЧ сигнал не может быть эффективно исключен, то РЧ сигнал, имеющий относительно большой уровень, вводится в усилитель сигнала ошибки 22, что может вызвать отказ усилителя сигнала ошибки 222.

Ниже приводится описание второго этапа операции прямой связи. На данном этапе фаза и уровень сигнала интермодуляционного искажения, выдаваемого с компенсатора сигнала 219, регулируются с помощью второго переменного аттенюатора 220, второго переменного фазовращателя 221 и усилителя сигнала ошибки 222, и составляющая сигнала интермодуляционного искажения в выходном сигнале УВМ 214 удаляется путем ввода в основной канал. В данном случае сигнал интермодуляционного искажения, ответвленный с помощью ответвителя 223, должен быть в противофазе с усиливаемым выходным сигналом.

Для коррекции сигнала интермодуляционного искажения, продетектированного в компенсаторе сигнала 219 так, чтобы его уровень был равен уровню сигнала интермодуляционного искажения в выходном сигнале УВМ 214 в основном канале, а фаза была противоположной, контролер 237 генерирует первый сигнал селекции SEL1 для селекции четвертого сигнала SF4 в качестве окончательно выдаваемого сигнала, который делится в делителе мощности 234, и выдает данные управления PCD для детектирования ИИПС гармоник в качестве сигнала интермодуляционного искажения четвертого сигнала SF4. Таким образом, селектор сигнала 235 селективно выдает четвертый сигнал SF4, выдаваемый с выхода делителя мощности 234 посредством первого сигнала селекции SEL1, и детектор сигнала 236 детектирует ИИПС гармоник четвертого сигнала SF4 с помощью данных управления PCD и подает продетектированное значение ИИПС на контроллер 237. Контроллер 237 сравнивает и анализирует ИИПС сигнала интермодуляционного искажения, включенный в окончательно сформированный выходной сигнал, с ИИПС предыдущего сигнала интермодуляционного искажения, так что сигнал ATT2 управления ослаблением и сигнал PIC2 управления фазой, обеспечивающие подавление сигнала интермодуляционного искажения в окончательно сформированном сигнале, могут быть сформированы в зависимости от результатов вышеуказанного анализа.

Для этого второй переменный аттенюатор 220, получающий выходной сигнал компенсатора сигнала 219, регулирует уровень сигнала интермодуляционного искажения с помощью сигнала ATT2 управления ослаблением, а второй переменный фазовращатель 220 регулирует фазу сигнала интермодуляционного искажения, который вводится в ответ на сигнал PIC2 управления фазой. В этот момент второй переменный фазовращатель 221 управляется так, чтобы обеспечить противофазность сигнала интермодуляционного искажения в ответвителе 223 с помощью сигнала PIC2 управления фазой. В результате усилитель сигнала ошибки 222, подсоединенный между вторым переменным фазовращателем 221 и ответвителем 223 сигнала, усиливает и выдает на выходе сигнал интермодуляционного искажения, который имеет уровень и фазу, отрегулированные, как описано выше.

Таким образом, устройство 10 линейного усиления мощности, соответствующее изобретению, использует систему прямой связи и систему предыскажения для подавления сигнала интермодуляционного искажения, относящегося к усиливаемому сигналу. Для подавления сигнала интермодуляционного искажения этот сигнал, генерируемый в УВМ 214, сначала подавляется с использованием системы предыскажения, а затем сигнал интермодуляционной составляющей, имеющийся в выходном сигнале УВМ 214, детектируется с использованием системы прямой связи, подается в окончательно сформированный на выходе сигнал, после чего сигнал интермодуляционного искажения удаляется последовательным образом. В случае исключения сигнала интермодуляционного искажения с использованием только системы прямой связи, ввиду проблем в проектировании и конструировании УВМ 214 и усилителя сигнала ошибки 222, а также в реализации поворота УВМ 214 и усилителя сигнала ошибки 222, сигнал интермодуляционного искажения определенной величины сначала подавляется с использованием блока предыскажения 213, а затем остаток сигнала интермодуляционного искажения исключается с использованием системы прямой связи. Вследствие этого проектирование и конструирование линейного усилителя мощности может быть упрощено.

Ниже будет описана процедура подавления сигнала интермодуляционного искажения с использованием системы прямой связи и системы предыскажения с точки зрения использования контроллера 237.

На фиг. 8 представлена блок-схема варианта осуществления детектора сигнала 236 по фиг. 3 согласно настоящему изобретению. Согласно фиг. 8 аттенюатор 811 ослабляет и выдает на выходе сигнал SF, поданный с выхода селектора сигнала 235. Фильтр 712, функционирующий как полосовой фильтр с широкой полосой пропускания, отфильтровывает сигнал в полосе передачи. Цепь фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) 713 и генератор 714 генерируют соответствующую местную частоту LF1 с помощью выходного сигнала PCD данных управления с контроллера 237. Вышеуказанная местная частота LF1 используется для определения частоты для детектирования ИИПС выбранного сигнала SF. Смеситель 715 смешивает выходной сигнал фильтра 712 с местной частотой LF1 и генерирует промежуточную частоту IF. Фильтр 716 в качестве фильтра промежуточной частоты отфильтровывает сигнал, полученный вычитанием двух частот |SF-LF1| на выходе смесителя 715, генерируя при этом отфильтрованный сигнал в виде промежуточной частоты IF1. Усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 712 усиливает и выдает на выходе промежуточную частоту IF1. Генератор 719 генерирует постоянную местную частоту LF2. Смеситель 718 смешивает промежуточную частоту IF1 с УПЧ 717 и местную частоту LF2 для генерирования промежуточной частоты IF2. Фильтр 720 отфильтровывает сигнал вычитания |IF-LF2| двух частот на выходе смесителя 718 и выдает отфильтрованный сигнал в виде местной частоты LF2. Логарифмический усилитель 712 преобразует промежуточную частоту IF2 с выхода фильтра 720 в напряжение постоянного тока и генерирует преобразованное напряжение в виде сигнала ИИПС.

В процессе работы детектора сигнала 236 по фиг. 8 селектор сигнала 235 селективно выдает на выход соответствующий РЧ сигнал, один из SF1 - SF4, с помощью первого сигнала селекции SEL1 с контроллера 237. Фильтр 712 детектора сигнала 236 фильтрует сигнал SF и подает отфильтрованный сигнал SF на смеситель 715. И затем контур ФАПЧ 713 и генератор 714 генерируют местную частоту LF1 для селекции РЧ сигнал или гармоник сигнала, селектированного данными управления PCD контроллера 237. Затем смеситель 715 выдает на выход продукты смешения сигналов SF и местной частоты LF1, а фильтр 716 отфильтровывает частоту, соответствующую вычитанию указанных двух сигналов, и выдает отфильтрованную частоту в качестве промежуточной частоты, IF1. Устройство, описанное выше, определяет частоту для детектирования ИИПС в выделенном сигнале SF и одновременно выполняет функцию понижающего преобразования частоты на первом этапе.

Смеситель 715 смешивает местную частоту LF2, выданную генератором 719, и промежуточную частоту IF1, а фильтр 720 отфильтровывает частоту, соответствующую вычитанию между промежуточной частотой IF1 и местной частотой LF2 смешанных сигналов, выдавая отфильтрованную частоту в качестве промежуточной частоты IF2. Вышеописанная схема реализует понижающее преобразование частоты на втором этапе. Логарифмический усилитель 721 получает на входе сигнал промежуточной частоты IF2, преобразует введенную промежуточную частоту IF2 в напряжение постоянного тока, выдаваемое на выход. Выданный на выход сигнал представляет собой ИИПС.

На фиг. 9 представлена блок-схема, иллюстрирующая выполнение детектора сигнала тревоги по фиг. 3, который предназначен для обнаружения состояния тревоги (отказ или отклонение от нормального состояния) линейного усилителя мощности ЛУМ_n, соответствующего настоящему изобретению. Как показано на фиг. 9, детектор 811 переоценки потребляемой мощности получает на входе выходной сигнал ЛУМ_n, разделенный в делителе мощности 234. Детектор 811 сравнивает мощность полученного на выходе РЧ сигнала с установленным опорным значением, и если выходной РЧ сигнал больше, чем указанное предварительно установленное опорное значение, то детектор 811 устанавливает сигнал обнаружения состояния переоценки потребляемой мощности (ППМ). Детектор 812 условия высокой температуры образован датчиком температуры, который располагается в непосредственной близости от усилителя 222 сигнала ошибки. Детектор 812 условия высокой температуры воспринимает внутреннюю температуру ЛУМ_n, и если воспринятая температура больше, чем установленная температура, то детектор 812 устанавливает сигнал обнаружения состояния условия высокой температуры (ТЕМП). Детектор 813 состояния коэффициента стоячей волны по напряжению (KCBH) соединен с делителем мощности 234, сравнивает и анализирует разность между напряжениями прямого и отраженного сигнала с выхода ЛУМ_n и, в случае, если KCBH больше, чем предварительно установленное значение, то детектор 813 устанавливает сигнал обнаружения состояния KCBH.

Детектор 814 условия отказа источника питания определяет мощность питания, генерируемую в блоке питания (БП), и устанавливает сигнал определения состояния источника питания при отказе источника питания (ОИП) линейного усилителя мощности ЛУМ_n. Детектор 815 состояния отказа контура компенсации, связанный с делителем мощности 233, детектирует выходной сигнал компенсатора сигнала 219 и устанавливает сигнал состояния отказа контура (ОК), если обнаружен РЧ сигнал, имеющий значение выше предварительно установленной величины. Детектор 816 состояния пониженной мощности питания получает на входе выходной сигнал делителей мощности 231 и 234 и устанавливает сигнал обнаружения состояния пониженной мощности питания (ПМП) в случае, когда разность по мощности между входным РЧ сигналом и выходным РЧ сигналом ниже предварительно определенного значения. Детектор 817 состояния отказа вентилятора определяет состояние вентилятора, расположенного у задней поверхности ЛУМ_n и генерирует сигнал отказа вентилятора (ВЕНТ) после генерации состояния отказа ЛУМ_n.

Селектор 818 состояния тревоги получает на входе выходные сигналы вышеуказанных детекторов, в частности детектора 811 переоценки потребляемой мощности, детектора 812 состояния высокой температуры, детектора KCB 813, детектора 814 состояния отказа источника питания, детектора 815 состояния отказа контура компенсации, детектора 816 состояния пониженной мощности, и детектора 817 состояния отказа вентилятора, и селективно выдает на выходе соответствующий сигнал детектирования в ответ на второй сигнал селекции SEL2, выданный контроллером 237.

На фиг. 10 представлена блок-схема варианта осуществления контроллера 237 по фиг. 3, включающего в себя аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 914 для преобразования ИИПС с выхода детектора сигнала 236 в цифровые данные, ПЗУ 912 для хранения программы управления ослаблением и фазой в соответствии с конкретным вариантом осуществления изобретения, центральный процессорный блок(ЦПБ)911 для генерирования данных управления PGD для выбора частоты для селекции требуемого ИИПС в выбранном сигнале SF, первого сигнала селекции SELI для выбора сигнала SF в зависимости от программы в ПЗУ 912 и сигналов управления ослаблением ATT и сигналов управления фазой PIC после сравнения и анализа ИИПС с выхода АЦП 914; ОЗУ 913 для временного хранения данных, генерируемых в процессе выполнения программы; цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 915 для преобразования данных управления ослаблением и фазой с выхода ЦПБ 911 в аналоговые данные и выдачи преобразованных данных в виде сигналов управления ослаблением ATT и управления фазой PIC; и коммуникатор 916, выполняющий функцию обмена данными с устройством линейного усиления мощности при управлении от ЦПБ 916 в течение длительного времени. ЦПБ 911 также выдает второй сигнал селекции SEL2 на детектор тревоги 238 с регулярными периодами времени, водит сигналы с детектора тревоги 238 последовательным способом, обнаруживает состояние сигналов детектирования и, при наличии состояния отказа в течение предварительно определенного времени, генерирует сигнал управления переключением (СУП) для отключения РЧ коммутаторов модуля 100 делителя мощности и модуля 300 сумматора мощности. После инсталляции ЛУМ_n по отношению к модулю 100 делителя мощности и модулю 300 сумматора мощности датчик 917 инсталляции принимает выходные сигналы с модуля 100 делителя мощности и модуля 300 сумматора мощности для генерации сигнала восприятия инсталляции. Датчик 917 инсталляции может содержать соединитель, и в данном варианте осуществления предполагается, что после инсталляции ЛУМ датчик 917 соединяется с выводами заземления модуля 100 делителя мощности и модуля 300 сумматора мощности. Поэтому сигнал восприятия инсталляции становится сигналом заземления. Кроме того, датчик 917 инсталляции генерирует сигнал "разомкнуто", если ЛУМ_n не соединен с модулем 100 делителя мощности и модулем 300 сумматора мощности.

На фиг. 11B-11G представлены блок-схемы алгоритмов, иллюстрирующие процедуры работы устройства комбинированного линейного усиления мощности, выполненного согласно первому варианту осуществления изобретения. В приведенном варианте контроллер 237 проверяет выходы детекторов 811-817 в течение первого установленного периода времени, обнаруживает наличие или отсутствие состояния отказа и устанавливает флаг тревоги соответственно состоянию отказа. Кроме того, контроллер 237 проверяет, продолжается ли соответствующее состояние, обусловившее установку флага, в течение второго установленного периода времени, и если это так, то есть флаг установлен на второй период времени, то контроллер 237 размыкает РЧ коммутаторы, соединенные с ЛУМ_n, и прекращает работу ЛУМ_n. После этого, когда проходит третий установленный период времени в состоянии, когда работа ЛУМ_n завершена, (ввиду размыкания РЧ коммутаторов), контроллер 237 замыкает РЧ коммутаторы и возобновляет работу соответствующего ЛУМ_n. Контроллер 237 периодически выполняет вышеуказанные операции и вновь останавливает работу ЛУМ_n после обнаружения сохранения состояния тревоги в течение предварительно определенного периода времени.

Как показано на фиг. 11A, ЦПБ 911 проверяет, на этапе 1001, установлен ли ЛУМ_n в модуле 100 делителя мощности и в модуле 300 сумматора мощности, путем анализа выхода датчика инсталляции 917. Если датчик 917 инсталляции генерирует сигнал отсутствия инсталляции, ЦПБ 911 размыкает коммутаторы SWI и SWO на этапе 1003 и затем сбрасывает флаг инсталляции на этапе 1005. Однако если датчик 917 инсталляции генерирует сигнал восприятия инсталляции, ЦПБ 911 на этапе 1007 проверяет, инсталлирован ли ЛУМ_n в первый раз или нет. Если да, то ЦПБ 911 включает РЧ коммутатор SWI, соединенный с модулем 100 делителя мощности и РЧ коммутатор SWO, соединенный с модулем 300 сумматора мощности на этапе 1009 и затем устанавливает флаг инсталляции на этапе 1011. Затем ЦПБ 91 переходит на этап 1101 для проверки того, обнаружен ли сигнал тревоги или нет. Кроме того, после установки флага инсталляции ЦПБ 9121 переходит к этапу 1101. Затем после инсталляции ЛУМ_n ЦАБ 911 включает РЧ коммутаторы SWI и SWO и выполняет обычную функцию линейного усиления мощности.

Ниже приведено описание процедуры проверки операционного состояния ЛУМ_n. ЦПБ 911 проверяет на этапе 1101, установлено ли от внутреннего таймера первое время установки, и если оно установлено, то проверяет на этапе 1103, установлен ли флаг отключения. Если флаг отключения не установлен, то ЛУМ_n выполняет свою обычную работу. По этой причине контроллер 237 выбирает выходной сигнал детекторов 811 - 817 и выполняет операцию проверки наличия/отсутствия состояния отказа.

На этапе 1113 ЦПБ 911 выдает второй сигнал селекции SEL2 для селекции выходного сигнала ППМ детектора 811 переоценки потребляемой мощности, и селектор тревоги 818 селектирует выходной сигнал ППМ детектора 811 и выдает отселектированный выходной сигнал ППМ на ЦПБ 911. В этом случае детектор 811 состояния переоценки потребляемой мощности вводит окончательно сформированный сигнал ЛУМ_n, выданный делителем мощности 234, сравнивает мощность этого окончательно сформированного РЧ сигнала с установленным значением мощности и устанавливает сигнал ППМ, если мощность РЧ сигнала выше установленного значения мощности.

После селекции сигнала ППМ на этапе 1113 ЦПБ 91 1 проверяет состояние сигнала ППМ. Т.е. ЦПБ 911 проверяет на этапе 1115, находится ли выходной РЧ сигнал в состоянии избыточного напряжения, и если это так, то обработка переходит к этапу 1117. ЦПБ 911 на этапе 1117 проверяет, установлен ли флаг ППМ. Если флаг ППМ не был установлен, то ЦПБ 911 определяет, что выходной РЧ сигнал в первый раз находится в состоянии ППМ и устанавливает флаг ППМ на этапе 1119. После того как ЦПБ 91 1 на этапе 1121 активизирует счетчик ППМ для накопления количества раз обнаружения состояния ППМ. Если же на этапе 1117 установлено, что флаг ППМ был установлен, то ЦПБ 911 воспринимает, что предыдущее состояние представляло собой состояние избыточного напряжения, дает приращение содержимому счетчика состояний избыточного напряжения и на этапе 1123 накапливает значение времени для технического обслуживания в состоянии избыточного напряжения.

Если на этапе 1115 обнаружено, что выходной РЧ сигнал не находится в состоянии избыточного напряжения, и сигнал ППМ не был установлен, то ЦПБ 911 определяет, что на выходе ЛУМ_n не имеет место состояние избыточного напряжения. Поэтому ЦПБ 911 на этапе 1125 очищает флаг ППМ и на этапе 1127 - значение состояния избыточного напряжения в счетчике.

Таким образом, в терминах предыдущих этапов 1113-1127, как показано на фиг. 11B, ЦПБ 911 детектирует выходную мощность РЧ сигнала на выходе ЛУМ_n, детектирует в качестве избыточного напряжения состояние РЧ сигнала, если упомянутый выходной сигнал превышает установленное значение мощности, запоминает с накоплением время, когда сигнал формировался на выходе в состоянии избыточного напряжения, и наконец, очищает флаг избыточного напряжения и счетчик состояний избыточного напряжения для запоминания с накоплением значения времени, соответствующего состоянию избыточного напряжения, при поддержании РЧ сигнала в виде выходного сигнала в нормальном диапазоне мощности.

Во второй момент времени ЦПБ 911 выдает второй сигнал селекции SEL2 для селекции на этапе 1131 (фиг. 11B) выходного состояния температуры детектора 812 состояния повышенной температуры, и селектор тревоги 812 в ответ на второй сигнал селекции SEL2, и выдает выходной сигнал ТЕМП детектора 811 состояния высокой температуры и выводит его на ЦПБ 911. Детектор 812 высокой температуры располагается вблизи усилителя 222 сигнала ошибки, определяет внутреннюю температуру ЛУМ_n и устанавливает сигнал ТЕМП, если полученная температура выше установленной температуры.

ЦПБ 911 селективно выводит сигнал ТЕМП и проверяет наличие или отсутствие входного сигнала ТЕМП. Когда сигнал ТЕМП установлен, ЦПБ 911 воспринимает на этапе 1133, находится ли внутренняя температура линейного усилителя мощности в состоянии высокой температуры, и если это имеет место, то на этапе 1135 проверяется, не установлен ли флаг ТЕМП. Если флаг ТЕМП не установлен, ЦПБ 911 воспринимает то, что внутренняя температура ЛУМ_n находится впервые в состоянии высокой температуры, устанавливает флаг на этапе 1137, активизирует счетчик на этапе 1139 для подсчета моментов обнаружения состояния, при котором ЛУМ находится в состоянии повышенной температуры. Если при проверке на этапе 1135 установлено, что установлен флаг повышенной температуры ТЕМП, то ЦПБ 911 распознает, что предыдущее состояние соответствовало состоянию повышенной температуры в случае, если флаг ТЕМП был уже установлен, и обеспечивает приращение содержимого счетчика на этапе 1141, тем самым увеличивая значение количества раз, когда было обнаружено, что внутренняя температура ЛУМ_n соответствует состоянию высокой температуры.

Но если на этапе 1133 установлено, что флаг ТЕМП не был установлен, то ЦПБ 911 определяет, что внутренняя температура ЛУМ_n не соответствует состоянию высокой температуры, очищает флаг ТЕМП на этапе 1143 и счетчик ТЕМП на этапе 1145.

Из вышеописанных этапов 1131-1145 следует, что ЦПБ 911 определяет внутреннюю температуру ЛУМ_n, проверяет, соответствует ли эта температура состоянию высокой температуры (превышает предварительно определенную температуру), запоминает с накоплением время обнаружения состояния высокой температуры и очищает счетчик ТЕМП, предназначенный для такого накопления, если температура находится в диапазоне нормальных значении.

В третий момент времени ЦПБ 911 на этапе 1151 выдает второй сигнал селекции SEL2 для селекции выходного сигнала KCBH детектора KCBH 813, как показано на фиг. 11D, и селектор тревоги 818 выбирает выходной сигнал KCBH детектора KCBH 813 с помощью указанного сигнала селекции SEL2 и выдает его на ЦПБ 911. При этом детектор KCBH 813 получает РЧ сигнал с делителя мощности 234, обнаруживает разность между выходным напряжением и напряжением, отраженным на входном и выходном выводах, и устанавливает сигнал KCBH, если разность между ними выше предварительно установленного значения напряжения.

Если при анализе состояния KCBH сигнала обнаружено, что сигнал KCBH установлен, то ЦПБ 911 на этапе 1153 определяет, находится ли KCBH на выходе ЛУМ_n в состоянии, отличном от нормального, и если это так, то на этапе 1155 проверяет, установлен ли флаг KCBH. Если определено, что флаг KCB не установлен, то ЦПБ 911 на этапе 1155 распознает, что KCB ЛУМ_n впервые находится в состоянии, отличном от нормального, устанавливает флаг KCB на этапе 1157 и запускает на этапе 1159 счетчик KCBH для накопления времени выдачи состояния KCBH, отличного от нормального. Если же на этапе 1155 определено, что флаг KCBH уже был установлен, после того, как было определено, что предыдущее состояние KCBH было оценено как отличное от нормального, ЦПБ 911 увеличивает содержимое счетчика KCB и на этапе 1161 накапливает значение времени выдачи оценки состояния KCB как отличного от нормального.

Если при проверке на этапе 1153 установлено, что KCB соответствует нормальному состоянию, после того, как было определено, что KCBH ЛУМ_n соответствовал состоянию, отличному от нормального, ЦПБ 911 очищает на этапе 1163 флаг KCBH и значение счетчика KCBH на этапе 1165.

При рассмотрении операций, осуществляемых на этапах 1151- 1165, как показано на фиг. 11D, ЦПБ 911 определяет KCBH ЛУМ_n, проверяет, превышает или нет KCBH диапазон нормальных значений, обнаруживает отклонение KCBH от нормального диапазона, запоминает с накоплением время выдачи значения KCBH как отличного от нормального и очищает счетчик KCBH в случае, если KCBH ЛУМ_n не превышает диапазон нормальных значений.

В четвертый момент времени ЦПБ 911 выдает второй сигнал селекции SEL2 для выбора на этапе 1171 выходного сигнала ОИП детектора 814 отказа источника питания, в селектор тревоги 181 селектирует выходной сигнал DCF детектора 814 отказа источника питания и выдает отселектированное выходное значение на ЦПБ 911. В этом случае детектор 814 отказа источника питания детектирует мощность питания ЛУМ_n на выходе блока источника питания (БИЛ) и устанавливает сигнал ОИП, если продетектированное значение мощности питания превышает установленное значение мощности питания.

После этого, если сигнал ОИП был установлен при анализе состояния сигнала ОИП, ЦПБ 911 на этапе 1171 определяет, что мощность питания, подаваемая на ЛУМ_n, соответствует состоянию отказа, и на этапе 1175 проверяет, был ли установлен флаг ОИП. Если определено, что флаг ОИП не установлен, то ЦПБ 911 на этапе 1175 определяет, что источник питания ЛУМ_n находится в состоянии отказа, устанавливает флаг ОИП на этапе 1177 и активизирует счетчик ОИП на этапе 1179 для накопления значения времени, когда вырабатывалась мощность питания, соответствующая состоянию отказа. Если, однако, ЦПБ 911 распознает, что состояние источника питания на предыдущем этапе соответствовало состоянию отказа, то счетчик значения ОИП переустанавливается и на этапе 1181 накапливается значение времени, соответствующее состоянию отказа источника питания.

С другой стороны, если на этапе 1173 установлено, что сигнал ОИП не был установлен, то ЦПБ 911 воспринимает, что источник питания, питающий ЛУМ_n, находится в нормальном состоянии, очищает флаг ОИП на этапе 1183 и значение счетчика ОИП на этапе 1185.

Соответственно, при осуществлении этапов 1171-1185, как показано на фиг. 11D, ЦПБ 911 проверяет, превышает или нет мощность источника питания, питающего ЛУМ_n, установленный диапазон, и после установления факта превышения указанного диапазона проверяет, находился ли источник питания в состоянии неисправности, и запоминает с накоплением время, в течение которого питание осуществлялось при нестабильном значении питающей мощности, и очищает значение счетчика ОИП, если мощность питания ЛУМ_n находилась в нормальном диапазоне.

В пятый момент времени ЦПБ 911 на этапе 1191 выдает второй сигнал селекции SEL2 для селекции выходного сигнала детектора 815 отказа контура компенсации (ОК), и селектор тревоги 818 селектирует выходной сигнал ОК детектора 815 в ответ на второй сигнал селекции SEL2 и выдает отселектированный выходной сигнал на ЦПБ 911. В этом случае детектор 815 состояния отказа контура получает на входе выходной сигнал компенсатора сигнала 219, разделенный в делителе мощности 233, детектирует величину нескомпенсированного РЧ сигнала в составе выходного сигнала компенсатора сигнала 219 и устанавливает сигнал OK для индикации состояния отказа контура компенсации, когда указанный РЧ сигнал превышает установленный диапазон.

После этого, если при анализе состояния сигнала отказа контура был установлен сигнал ОК, то ЦПБ на этапе 1193 проверяет, скомпенсирован ли РЧ сигнал в компенсаторе сигнала 219. Если установлено, что РЧ сигнал скомпенсирован, то ЦПБ 911 переходит к этапу 1195, проверяя при этом, был ли уже установлен флаг ОК. Если флаг ОК не был установлен, то ЦПБ 911 распознает, что состояние отказа контура компенсации было генерировано впервые, и переходит к следующим этапам 1197 и 1199, устанавливая при этом флаг ОК на этапе 1197 и активизируя счетчик ОК на этапе 1199 для накопления значения времени, когда существует состояние усиления в контуре. Если на этапе 1195 определено, что флаг ОК был установлен, то ЦПБ 911 распознает, что предыдущее состояние соответствовало отказу контура, и увеличивает содержимое счетчика ОК для накопления значения времени, когда сохранялось состояние отказа контура компенсации.

Если на этапе 1193 определено, что РЧ сигнал не был компенсирован в компенсаторе сигнала 219, то ЦПБ 911 определяет, что контур работает нормально, очищая флаг ОК на этапе 1203 и счетчик ОК на этапе 1205.

При осуществлении операций на этапах 1191-1205, как показано на фиг. 11E, ЦПБ 911 детектирует выходной сигнал компенсатора сигнала 219, проверяет, как скомпенсирован РЧ сигнал, и принимает решение об отказе контура в случае, когда компенсация РЧ сигнала отклоняется от установленного диапазона, запоминает с накоплением время, когда имело место состояние отказа контура, распознает, что контур находится в нормальном состоянии, если РЧ сигнал скомпенсирован нормально, и очищает счетчик ОК.

В шестой момент времени ЦПБ 911 на этапе 1211 выдает второй сигнал селекции SEL2 для селекции выходного сигнала пониженной мощности детектора 816 состояния пониженной мощности, и селектор тревоги 181 селектирует выходной сигнал пониженной мощности детектора 816 с помощью второго сигнала селекции SEL2 и выдает продетектированный выходной сигнал пониженной мощности на ЦПБ 911 В этом случае детектор 816 состояния пониженной мощности детектирует разницу в напряжении между входным РЧ сигналом и выходным РЧ сигналом, причем оба эти РЧ сигнала делятся в делителях мощности 231 и 234, и устанавливает сигнал ПМП для индикации того факта, что усиление ЛУМ_n соответствует состоянию отказа, если разность напряжении этих сигналов отличается от значения, принадлежащего к установленному диапазону.

После этого, если при анализе состояния сигнала пониженной мощности установлено наличие сигнала ПМП, ЦПБ 911 на этапе 1213 проверяет, отклоняется ли полное выходное усиление ЛУМ_n от нормального значения, и если это так, то ЦПБ 911 проверяет на этапе 1215, установлен ли флаг ПМП. Если флаг ПМП не установлен, то ЦПБ 911 определяет, что состояние отказа усиления ЛУМп генерировано впервые, и переходит к этапам 1217 и 1219 для установки флага ПМП и активизации счетчика ПМП для накопления значения времени, когда генерировалось состояние отказа усиления ЛУМ_n. После установки флага на этапе 1215 ЦПБ 911 определяет, было ли предшествующее состояние состоянием отказа, чтобы на этапе 1221 можно было дать приращение содержимому счетчика ПМП для накопления значения времени, когда существует состояние отказа.

С другой стороны, если на этапе 1213 установлено, что полное выходное усиление является нормальным, ЦПБ 911 принимает решение, что усиление ЛУМ_n находится в нормальном состоянии, очищая флаг ПМП на этапе 1223 и счетчик ПМП на этапе 1225.

При выполнении операций на этапах 1211-1255 ЦПБ 911 анализирует разность по напряжению между входным РЧ сигналом и выходным РЧ сигналом ЛУМ_n, определяет состояние отказа для общего усиления ЛУМ_n и случай, когда разность по напряжению между ними превышает установленный диапазон, запоминает с накоплением время, когда имеет место отказ усиления, и принимает решение о том, что общее усиление ЛУМ_n находится в нормальном состоянии в случае, если разность по напряжению между вышеуказанными РЧ сигналами не превышает установленный диапазон, очищая при этом счетчик ПМП.

В седьмой момент времени ЦПБ 911 на этапе 1231 выдает второй сигнал селекции SEL2 для селекции выходного сигнала СОВ детектора 817 состояния отказа вентилятора, и селектор тревоги 818 селектирует выходной сигнал отказа вентилятора (ВЕНТ) с помощью указанного сигнала селекции SEL2 и выдает отселектированный выходной сигнал на ЦПБ 911. Детектор 817 состояния отказа вентилятора получает на входе сигнал запуска вентилятора, находящегося в ЛУМ_n, проверяет состояние сигнала запуска вентилятора и устанавливает сигнал ВЕНТ после определения того, что запуск вентилятора не осуществляется надлежащим образом.

После этого, если сигнал ВЕНТ установлен при анализе состояния сигнала ВЕНТ, ЦПБ 911 на этапе 1233 проверяет, нормальный или нет сигнал запуска вентилятора. Затем после установления того, что запуск вентилятора осуществляется нормально, ЦПБ 911 переходит к этапу 1235, чтобы проверить установку флага ВЕНТ. Если определено, что флаг ВЕНТ не установлен, то ЦПБ 911 определяет, что аномальное состояние генерировано впервые, и переходит к следующим этапам 1237, 1239, чтобы установить флаг ВЕНТ и активизировать счетчик ВЕНТ для накопления значения времени, когда запуск вентилятора производился аномальным образом. После установки флага ВЕНТ на этапе 1235 ЦПБ 911 определяет, что запуск вентилятора на предыдущем этапе уже находился в аномальном состоянии, так что счетчик ВЕНТ может получать приращение для накопления на этапе 1241 значения времени, когда существует аномальное состояние вентилятора.

Однако если на этапе 1233 определено, что состояние запуска вентилятора является нормальным, то ЦПБ 911 принимает решение о том, что запуск является нормальным, очищая флаг ВЕНТ на этапе 1243 и счетчик ВЕНТ на этапе 1245.

При осуществлении операций на этапах 1231-1245, как показано на фиг. 11E, ЦПБ 911 анализирует сигнал запуска вентилятора для отвода тепла от ЛУМ_n, запоминает с накоплением время, в течение которого вентилятор находился в аномальном состоянии, и очищает счетчик ВЕНТ в случае, когда вентилятор запускает нормальным образом.

Каждый из ЛУМ_n, используемых в устройстве 10 комбинированного линейного усилительного устройства, работающего, как описано выше, обнаруживает присутствие или отсутствие генерации избыточной мощности, высокой температуры, состояния аномального КСВН, состояния отказа источника питания, состояния отказа контура компенсации, состояния аномального общего усиления, состояния отказа запуска вентилятора и т.д. внутри соответствующего блока при каждом первом установленном времени, последовательным способом. Таким образом, при установке соответствующего флага отказа для индикации состояния, соответствующего элементу устройства, для которого генерируется состояние отказа, ЦПБ 911 запоминает с накоплением в соответствующем счетчике состояния тревоги время, когда имело место состояние отказа, и очищает флаг и счетчик соответствующего состояния при нормальных условиях.

Как отмечено выше, ЛУМ_n обнаруживает и обрабатывает состояние наличия или отсутствия генерирования соответствующих состояний отказа, проверяет каждый из флагов и счетчиков (таймеров), и выполняет функции для включения/выключения соответствующих РЧ коммутаторов модуля 100 делителя мощности и модуля 300 сумматора мощности.

После анализа на вышеописанных этапах обработки ЦПБ 911 на этапе 1251 считывает флаги, представляющие наличие/отсутствие состояния отказа, для анализа результатов, полученных при выполнении предшествующих этапов 1111-1245. В данном случае, сначала, после считывания флага ППМ, ЦПБ 911 на этапе 911 проверяет, является ли текущий считываемый флаг конечным флагом. В этот момент, если установлено, что текущий считанный флаг не является конечным флагом, то ЦПБ 911 переходит к этапу 1257 для считывания следующего флага, возвращаясь к этапу 1253 для выполнения соответствующей операции. Поэтому ЦПБ 911 проверяет состояние флага при последовательном считывании флага ППМ от первого до последнего способом, как описано выше.

Когда проверяется установленный флаг, характеризующий собой состояние отказа, ЦПБ 911 на этапе 1253 распознает, что флаг ППМ установлен, и переходит к последовательному этапу 1259, считывая значение счетчика, соответствующее определенному флагу. В этом случае счетчик находится в состоянии, когда значение времени, соответствующее существующему состоянию отказа, запомнено с накоплением, как упомянуто выше. После считывания значения счетчика ЦПБ 911 на этапе 1261 проверяет, является ли значение счетчика, соответствующее флагу, указывающему состояние отказа, равным или большим, чем второе установленное значение времени. Второе установленное значение времени соответствует окончанию операции ЛУМ_n, установленному в предпочтительном варианте осуществления изобретения на значение примерно 7 секунд. Таким образом, если время, накопленное и запомненное в счетчике состояния отказа, сохраняется менее чем 7 секунд, то ЦПБ 911 переходит к этапу 1255, чтобы проверить, не является ли текущий флаг считывания конечным флагом.

Однако если при проверке на этапе 1261 оказалось, что значение счетчика, соответствующее флагу, указывающему состояние отказа, равно или меньше, чем второе установленное значение времени, то ЦПБ 911 переходит к этапу 1263, так что может генерироваться сигнал управления переключением SWC для отключения соответствующего входного РЧ сигнала от подачи на вход соответствующего ЛУМ и для выдачи информации тревоги на коммуникатор 916. Информация тревоги с коммуникатора 916 подается к внешнему оператору для обработки. После генерирования сигнала управления переключением SWC соответствующий РЧ коммутатор SWI_n модуля 100 делителя мощности отключается, и соответствующий РЧ коммутатор SWO_n модуля 300 сумматора мощности также отключается. Поэтому ЛУМ_n, где возникло состояние отказа, автоматически завершает свою операцию усиления, поскольку канал передачи РЧ сигнала разомкнут. При этом, как показано на фиг. 2, поскольку выходной терминал, связанный с аномально работающим ЛУМ_n, отключен, модуль 100 делителя мощности равномерно делит и подает мощность РЧ сигнала в точку NI к остальным ЛУМ_n, не испытывающим аномального состояния. Также, поскольку входной вывод, связанный с аномально работающим ЛУМ_n также разомкнут, модуль 300 сумматора мощности обеспечивает развязку выходного сигнала относительно аномально работающего ЛУМ и суммирование только выходных сигналов, полученных в результате усиления входных сигналов ЛУМ_n, работающих нормально. В результате, как описано выше, если состояние отказа генерируется в любом ЛУМ_n, используемом в устройстве 10 объединенного линейного усиления, то соответствующий ЛУМ_n автоматически изолирует РЧ канал, связанный с ним, и обеспечивает равномерное деление мощности РЧ сигнала среди нормально работающих ЛУМ, причем устройство объединенного линейного усиления мощности автоматически изолирует РЧ канал, связанный с ним, и после этого равномерно делит мощность РЧ сигнала среди нормально работающими ЛУМ, при этом устройство объединенного линейного усиления мощности выполняет операцию линейного усиления и объединяет и выдает на выход усиленный сигнал. Поскольку РЧ усиленный сигнал формируется без потерь мощности сигнала на этапах деления и суммирования сигнала, можно видеть, что устройство объединенного линейного усиления мощности может усиливать и выдавать на выходе РЧ сигнал установленной величины.

После активизации сигнала управления переключением SWC, как описано выше, ЦПБ 911 устанавливает флаг отключения, указывающий, что сигнал управления переключением SWC обеспечивает отключение, чтобы блокировать текущий РЧ сигнал на этапе 1265, и запускает таймер отключения на этапе 1267, причем флаг отключения должен указывать, что канал распространения РЧ сигнала блокирован, и операция усиления завершена в канале, где ЛУМ_n находится в состоянии отказа. Таймер отключения запоминает с накоплением значение времени, в течение которого в неисправном усилителе операция усиления прекращена. И затем в случае, когда РЧ коммутатор повторно замыкается (сигнал SWC обеспечивает включение), ЦПБ 911 соответственно очищает все флаги и таймеры на этапах 1269 и 1271, причем вышеупомянутые флаги указывают состояние отказа ППМ, ТЕМП, КСВН, ОИП, ОК, ПМП и ВЕНТ, а вышеупомянутые таймеры запоминают с накоплением время, в течение которого существует состояние отказа.

В случае, когда конкретное состояние отказа продолжается в течение второго установленного времени после проверки каждого из состояний в первый установленный период времени на этапах 1251-1271, как показано на фиг. 11E, ЦПБ 911 отключает РЧ коммутатор, завершает операцию соответствующего ЛУМ, устанавливает флаг отключения для индикации состояния отказа и запускает таймер отключения для накопления времени, в течение которого РЧ сигнал блокируется в соответствующем канале. В этом случае ЛУМ_n, в котором генерируется состояние отказа, вновь перезапускается после того, как установленное время прошло, для проверки того, не является ли ранее зафиксированное состояние отказа временным. Соответственно таймер отключения определяет момент повторного включения (замыкания) РЧ коммутаторов после их размыкания. Кроме того, после размыкания канала РЧ сигнала, как пояснено выше, каждый из флагов и таймеров очищается для того, чтобы обычным образом детектировать наличие или отсутствие состояния отказа после повторного замыкания РЧ коммутаторов.

С другой стороны, после проверки на этапе 11-3 (фиг. 11C), что флаг отключения установлен, РЧ коммутаторы соответствующего ЛУМ_n в модуле 100 делителя мощности и в модуле 300 сумматора мощности выключаются. В этом случае ЦПБ 911 проверяется, прошло ли время отключения коммутаторов SWI и SWO третье установленное время. Это делается для проверки того, не является ли состояние отказа ЛУМ_n временным (устранимым) или постоянным (неустранимым), путем повторного перезапуска ЛУМ_n спустя определенное время после прекращения работы ЛУМ_n. В результате, как показано на фиг. 11G, ЦПБ 911 считывает значение таймера отключения на этапе 1285 и проверяет на этапе 1287, не равно ли значение таймера отключения или не превышает ли оно третье установленное время. Затем, если значение таймера отключения не равно и не превышает третье установленное время, ЦПБ 911 переходит к этапу 1289, тем самым сбрасывая значение таймера отключения и возвращаясь к этапу 1001 на фиг. 11A.

Как описано выше, если флаг отключения установлен, то ЦПБ 911 отключает коммутаторы SWI и SWO до тех пор, пока значение таймера отключения не достигнет значения третьего установленного времени. В этот момент, при проверке на этапе 1287, что значение таймера отключения равно или превышает третье установленное время, ЦПБ 911 считывает значение счетчика отключения на этапе 1291. Счетчик отключения обеспечивает запоминание с накоплением числа раз, когда коммутатор был отключен, и если оно больше установленного числа, то принимается решение, что ЛУМ_n находится в неустранимом состоянии отказа. По этой причине ЛУМ_n завершает свою работу. Таким образом, на этапе 1293 ЦАБ 911I проверяет, превышает или равно значение счетчика отключения установленному числу N. И если при проверке определено, что значение счетчика отключения превышает или равно установленному числу N, то ЦПБ 911 переходит к этапу 1305, при этом обеспечивая прекращение работы ЛУМ_n и управляя коммуникатором 916 для информирования внешнего оператора о генерации состояния отказа ЛУМ.

Однако если при проверке на этапе 1293 установлено, что значение счетчика отключения не превышает и не равно установленному числу N, то ЦПБ 911 на этапе 1295 включает сигнал управления переключением SWC и генерирует информацию отключения соответствующей тревоги посредством коммуникатора 916. Поэтому внешний оператор может различить состояние отказа системы путем выдачи информации о состоянии отказа и состоянии освобождения для ЛУМ посредством коммуникатора 916. Кроме того, если сигнал управления коммутацией SWC включается, то ЦПБ 911 перезапускает ЛУМ_n по прошествии третьего установленного времени в состоянии, когда работа была прекращена в результате определения состояния отказа ЛУМ_n. В этом случае РЧ коммутаторы SWI и SWO модуля 100 делителя мощности и модуля 300 сумматора мощности включаются с помощью сигнала управления коммутацией SWC, при этом формируется канал ввода и вывода РЧ сигнала в соответствующем ЛУМ_n. После этого ЦПБ 911 на этапе 1297 очищает таймер отключения и на этапе 1299 очищает флаг отключения, при этом увеличивая значение счетчика отключения и подготавливая следующее состояние. Кроме того, ЦПБ 911 на этапе 1301 сбрасывает значение счетчика отключения и на этапе 1307 активизирует таймер включения, возвращаясь при этом к этапу 1001 на фиг. 11A.

Аналогичным образом, при проверке на этапе 1001 (фиг. 11C), что первое установленное время не было введено, ЦПБ 911 на этапе 1311 считывает значение счетчика отключения и на этапе 1313 проверяет, имеется ли значение счетчика отключения, как показано на фиг. IIG. При этом если при проверке установлено, что значение счетчика отключения не равно "0", то это означает что работа ЛУМ_n в предыдущем состоянии прекращена. В этом случае, если отсчет таймера включения продолжался в течение заданного времени, то значение счетчика отключения может быть очищено. То есть, если даже нормальная работа затем восстановлена в состоянии, когда число отключений накоплено и запомнено в счетчике отключения, счетчик отключения поддерживает состояние, при котором соответствующее число продолжает храниться в счетчике отключения.

Соответственно, после того как ЛУМ_n сохраняет аномальное или нормальное состояние в течение четвертого установленного времени в одном из вариантов осуществления изобретения, поскольку принимается решение, что соответствующий ЛУМ работает нормально, ЦПБ 911 очищает значение счетчика отключения. В этом случае четвертое установленное время определяется как превышающее третье установленное время. Поэтому если при проверке на этапе 1313 установлено, что значение счетчика отключения не равно "0", то ЦПБ 911 переходит к этапу 1315, сбрасывая значение таймера включения, и проверяет на этапе 1317, является ли значение таймера включения большим или равным четвертому установленному времени. Затем, если установлено, что значение таймера включения больше, чем четвертое установленное значение, ЦПБ 911 на этапе 1319 очищает значение счетчика отключения и возвращается к этапу 1001 на этапе 11A.

Операции детектора тревоги 238, выполненного согласно изобретению, представлены в таблице в конце описания.

Устройство объединенного линейного усиления мощности, соответствующее настоящему изобретению, проверяет выходные сигналы детекторов, как показано в таблице, в первый установленный период времени, устанавливает флаг соответствующего детектора после генерирования сигнала, указывающего состояние отказа конкретного детектора, и активизирует таймер для запоминания времени нахождения в состоянии отказа.

С учетом вышеприведенных операций устройство объединенного линейного усиления мощности проверяет выходные сигналы каждого детектора и последовательно проверяет состояние каждого флага. Если флаг не установлен, то ЛУМ_n выполняет свою обычную работу, выполняя при этом операцию в дежурном режиме до первого установленного времени. В дежурном состоянии операции детектирования ЛУМ_n формирует канал для ввода и вывода РЧ сигнала на модуль 100 делителя мощности и на модуль 300 сумматора мощности. Следовательно, модуль 100 делителя мощности делит по мощности входной РЧ сигнал в соответствии с числом ЛУМ_n и выдает разделенный по мощности, а каждый из ЛУМ_n линейно усиливает разделенный по мощности входной РЧ сигнал и выдает линейно усиленный сигнал. Затем модуль 300 сумматора мощности суммирует и выдает на выходе РЧ сигналы, выданные и усиленные в каждом из ЛУМ_n.

Однако если установлено, что один из флагов детекторов установлен, то ЦПБ последовательно считывает значение таймера соответствующих детекторов и проверяет, не прошло ли второе установленное время. В этом случае, если второе установленное время не прошло, то ЦПБ 911 сбрасывает значение таймера и переходит в дежурный режим до достижения первого установленного времени. А если установлено, что значение таймера детектора превышает первое установленное время, то определяется, что ЛУМ_n имеет серьезные отклонения от нормального состояния. В этом случае соответствующий ЛУМ_n отключает коммутаторы SWI и SWO в модуле 100 делителя мощности и в модуле 300 сумматора мощности, связанные с ними. Затем модуль 100 делителя мощности делит мощность РЧ сигнала, которая должна вводиться в соответствующий ЛУМ_n, в случае, когда входной вывод для РЧ сигнала, соединенного с соответствующим линейным усилителем мощности, отключен, и вводит разделенную мощность в нормально работающие линейные усилители мощности. Кроме того, если входной вывод, соединенный с ЛУМ_n, где генерируется аномальное состояние, отключен, то модуль 300 сумматора мощности суммирует мощность РЧ сигнала, выданного и усиленного нормально работающими ЛУМ, и выдает сигнал суммарной мощности. Таким образом, ЛУМ_n с аномальным состоянием в модуле 200 ЛУМ прекращает выполнять свою функцию линейного усиления, поскольку канал РЧ сигнала разомкнут, и нормально работающие ЛУМ вводят РЧ сигнал с более высоким уровнем мощности посредством модуля 100 делителя мощности, при этом линейно усиливая введенный сигнал в качестве РЧ сигнала с более высоким усилением и выдавая на выход линейно усиленный сигнал. В результате мощность окончательно сформированного суммарного РЧ сигнала в модуле 300 сумматора мощности имеет то же самое значение, что и мощность РЧ сигнала в нормальном состоянии.

После того как работа ЛУМ прервана путем генерирования сигнала отказа, соответствующий линейный усилитель прекращает свою работу на третье установленное время, отключает коммутаторы SWI и SWO модуля 100 делителя мощности и модуля 300 сумматора мощности и вновь выполняет операцию детектирования, как описано выше, т.е. для проверки того, является ли состояние отказа ЛУМ временным или неустранимым (постоянным). В заключение ЛУМ_n еще раз выполняет операцию детектирования и детектирует наличие/отсутствие генерации состояния отказа. Таким образом, если состояние отказа сохраняется в течение второго установленного времени, то канал ввода/вывода РЧ сигнала ЛУМ_n вновь размыкается и остается в дежурном состоянии, пока не пройдет третье установленное время. Вышеуказанные операции периодически выполняются N раз и, если состояние отказа продолжается до N' раз, то ЛУМ_n прекращает последующую операцию детектирования и информирует о результате детектирования внешнему оператору.

С другой стороны, если на этапе детектирования определено, что каждый из детекторов находится в нормальном состоянии, то ЛУМ_n детектирует значение счетчика и проверяет, не прервана ли работа ЛУМ_n в предыдущем состоянии. При этом, если работа была прервана, то ЛУМ_n определяет время, когда ЛУМ_n был нормально активизирован, и после того, как прошло четвертое установленное время, очищает значение счетчика, возвращая тем самым усилительный канал в нормальное рабочее состояние.

Здесь первое установленное время использует сигнал прерывания таймера, периодически генерируемый с регулярными интервалами, и установленные значения времени могут удовлетворять следующему соотношению: четвертое установленное время > третье установленное время > второе установленное время > первое установленное время. Предполагается, что второе установленное время может быть установлено равным 7 секунд, а третье установленное время - около 1 минуты в предпочтительном варианте осуществления изобретения.

На фиг. 12A-12C показаны блок-схемы алгоритмов, иллюстрирующие процедуры, реализуемые в другом варианте осуществления устройства объединенного линейного усиления, соответствующего изобретению. В данном варианте ЦПБ 911 на этапе 1402 проверяет, установлен ли соответствующий линейный усилитель мощности ЛУМ_n в модуле 100 делителя мощности и в модуле 300 сумматора мощности, путем анализа выходного сигнала датчика инсталляции 917. Если датчик 917 генерирует сигнал, указывающий на отсутствие инсталляции, то ЦПБ 911 на этапе 1402 отключает коммутаторы SWI и SWO, соединенные соответственно с модулем 100 делителя мощности и с модулем 300 сумматора мощности, и затем возвращается на этап 1402. Однако если на этапе 1402 генерируется сигнал инсталляции, то на этапе 1406 ЦПБ 911 проверяет, инсталлирован ли ЛУМ_n впервые или нет. Если да, то на этапе 1408 ЦПБ 911 включает РЧ коммутатор SWI, соединенный с модулем 100 делителя мощности, и РЧ коммутатор SWO, соединенный с модулем 300 сумматора мощности, и затем переходит к этапу 1410 для проверки рабочего состояния ЛУМ_n. Однако если ЛУМ_n не инсталлирован на этапе 1406, то ЦПБ 911 непосредственно переходит к этапу 1410 для проверки рабочего состояния ЛУМ_n.

Процесс проверки рабочего состояния ЛУМ выполняется в определенный период. Поэтому на этапе 1410 ЦПЮ 911 проверяет, имеет ли место время, соответствующее периоду проверки. Если это так, то ЦПБ 911 на этапе 1412 инициализирует время детектирования сигнала тревоги и последовательно селектирует выходные сигналы детектора тревоги 238 для проверки состояния отказа. Если период детектирования сигнала тревоги равен, например, 200 мс, то ЦПБ 911 повторяет процесс, показанный на фиг. 12A-12C с периодом 200 мс.

ЛУМ_n, входящий в состав устройства объединенного линейного усиления мощности, последовательно принимает выходные сигналы детектора тревоги 238, выполненного согласно фиг. 9, и обнаруживает наличие/отсутствие состояния отказа. На этапах 1422- 1428 ЦПБ 911 селектирует выходной сигнал детектора 811 переоценки мощности питания для определения состояния переоценки мощности питания соответствующего ЛУМ_n. На этапах 1432-1438 ЦПБ 911 селектирует выходной сигнал детектора 812 высокой температуры для обнаружения состояния повышенной температуры соответствующего ЛУМ_n. На этапах 1442-1448 ЦПБ 911 селектирует выходной сигнал детектора 813 КСВН для определения КСВН, соответствующего неисправному состоянию ЛУМ_n. На этапах 1452-1458 ЦПБ 911 селектирует выходной сигнал детектора 814 отказа источника питания для определения состояния отказа источника питания соответствующего ЛУМ_n. На этапах 1462-1468 ЦПБ 911 селектирует выходной сигнал детектора 815 отказа контура компенсации для определения состояния отказа контура соответствующего ЛУМ_n. На этапах 1472-1478 ЦПБ 911 селектирует выходной сигнал детектора 816 состояния низкой мощности питания для определения состояния низкой передаваемой мощности соответствующего ЛУМ_n. На этапах 1482-1488 ЦПБ 911 селектирует выходной сигнал детектора 817 состояния отказа вентилятора для обнаружения состояния отказа вентилятора соответствующего ЛУМ_n.

Если в процессе проверки выходов соответствующих детекторов 811-817 обнаружен аномальный сигнал, то ЦПБ 911 включает сигнал тревоги, соответствующий детектору, от которого получен указанный аномальный сигнал, и активизирующий соответствующий счетчик сигнала тревоги. Если состояние тревоги непрерывно поддерживается в состоянии, в котором он был уже активизирован, то ЦПБ 911 поддерживает активизацию соответствующего счетчика тревоги для накопления времени генерирования сигнала тревоги. Это осуществляется на соответствующих этапах обработки 1426, 1436, 1446, 1456, 1466, 1486 на фиг. 12A и 12B, подобно соответствующей обработке сигналов тревоги на фиг. 11C-11G.

Если выходной сигнал соответствующего детектора восстанавливается в нормальное состояние в процессе детектирования выходных сигналов детекторов 811-817, ЦПБ 911 инициализирует соответствующий счетчик сигнала тревоги. Это делается на соответствующих этапах обработки сигнала тревоги 1428, 1438, 1448, 1468, 1478 и 148, аналогично соответствующей процедуре обработки по снятию (разъединению) состояния тревоги по фиг. 11C-11G.

Как упомянуто выше, после приема от детекторов аномального сигнала ЦПБ 911 активизирует соответствующий счетчик сигнала тревоги для отсчета и накопления времени нахождения в аномальном состоянии. Если соответствующий детектор возвращается в нормальное состояние, то ЦПБ 911 инициализирует соответствующий счетчик сигналов тревоги для очистки времени, накопленного до настоящего времени.

После определения всех детекторов 811-879 ЦПБ 911 проверяет на этапе 1492, являются ли выходные сигналы всех детекторов 811-817 нормальными. Если это так, то ЦПБ 911 на этапе 1492 инициализирует все счетчики тревоги и затем включает коммутаторы SWI и SWO для соответствующего соединения ЛУМ с модулем 100 делителя мощности и модулем 300 делителя мощности. После этого ЦПБ 911 возвращается к этапу 1402.

Однако если на этапе 1492 обнаружено, что выходной сигнал любого из детекторов 811-817 аномален, то ЦПБ 911 на этапе 1502 считывает значение счетчика тревоги и на этапе 1504 сравнивает считанное значение счетчика тревоги с опорным значением времени. Здесь опорное время представляет собой время для выключения коммутаторов SWI и SWO, когда продолжительность генерирования сигнала тревоги превышает конкретную величину. Предпочтительно опорное время должно устанавливаться на 7 секунд, как и в первом варианте осуществления. Если значение счетчика меньше, чем опорное значение времени на этапе 1504, то ЦПБ 911 переходит к этапу 1506, чтобы проверить, нет ли еще одного детектора в аномальном состоянии. Если имеется еще один детектор в аномальном состоянии, то ЦПБ 911 возвращается к этапу 1502 для периодического сравнения значения счетчика тревоги с опорным значением времени, а если нет детектора в аномальном состоянии, ЦПБ 911 возвращается к этапу 1402 и ожидает следующего периода детектирования.

Однако если на этапе 1504 установлено, что значение счетчика тревоги больше, чем опорное значение времени, то это означает, что соответствующий ЛУМ_n имеет неустранимую ошибку, причем состояние ошибки превышает установленное значение. В этом случае ЦПБ 911 на этапе 1508 немедленно передает оператору предупреждение об аномальном состоянии путем управления коммуникатором 916. Затем ЦПБ 911 на этапе 1510 инициализирует все значения счетчика тревоги и выключает коммутаторы SWI и SWO, соединенные с модулем 100 делителя мощности и с модулем 300 сумматора мощности, для разъединения входа/выхода соответствующего ЛУМ_n и завершения программы.

В этом случае ЛУМ_n отделяется от устройства объединенного линейного усиления мощности, так что модуль 100 делителя мощности может равномерным образом распределить его выходной сигнал среди других ЛУМ_n, которые работают нормально. ЛУМ_n усиливают распределенные сигналы, имеющие более высокий уровень, и модуль 300 сумматора мощности объединяет сигналы, генерируемые этими ЛУМ_n, работающими нормально. Соответственно, хотя некоторые ЛУМ_n выходят из строя неожиданно, однако устройство объединенного линейного усиления мощности может поддерживать стабильную функцию усиления мощности.

Таким образом, устройство объединенного линейного усиления мощности, соответствующее первому варианту осуществления изобретения, временно останавливает работу соответствующего линейного усилителя мощности, если состояние тревоги поддерживается в течение определенного времени, и повторяет ту же самую операцию определенное число раз. И если аномальное состояние продолжает сохраняться, то устройство объединенного линейного усиления мощности полностью останавливает работу линейного усилителя мощности. Однако устройство объединенного линейного усиления мощности, соответствующее второму варианту осуществления изобретения, останавливает только работу соответствующего линейного усилителя мощности. Второй вариант может использовать один счетчик, не требуя применения отдельных счетчиков для накопления времени сохранения соответствующих аномальных состояний. При этом имеется в виду, что весьма маловероятно, что аномальные состояния разных типов будут одновременно генерироваться в линейном усилителе мощности. Поэтому устройство, соответствующее второму варианту осуществления, просто обнаруживает наличие/отсутствие генерации тревоги и накапливает время генерации тревоги с использованием одного счетчика. Разумеется, могут генерироваться два или более сигнала тревоги, однако данный случай маловероятен, так что на практике имеется возможность детектирования состояния отказа линейного усилителя мощности с использованием простого способа, соответствующего второму варианту.

Как следует из описанного выше, устройство объединенного линейного усиления мощности, соответствующее настоящему изобретению, периодически выполняет самотестирование, размыкает канал ввода/вывода после обнаружения состояния отказа в этом канале, при этом модуль делителя мощности и модуль сумматора мощности соответственно делят и суммируют мощность РЧ сигнала, если определено, что соответствующий линейный усилитель мощности отключен. Хотя состояние отказа возникает в произвольном линейном усилителе мощности в составе устройства объединенного линейного усиления мощности, РЧ сигнал с эквивалентным уровнем мощности может быть просуммирован и усилен, как если бы отказ какого-либо из усилителей не имел места. Наконец, настоящее изобретение обеспечивает преимущество, состоящее в том, что линейные усилители мощности, используемые в составе устройства объединенного линейного усиления мощности, осуществляют самодиагностику своего состояния, выполняют функцию линейного усиления в зависимости от диагностированного состояния и информируют внешнего оператора о состоянии соответствующего линейного усилителя мощности.

Хотя выше были описаны конкретные варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи, однако следует иметь в виду, что изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления и что специалистами в данной области техники могут быть осуществлены различные модификации без изменения объема и сущности изобретения.

Формула изобретения

1. Устройство объединенного линейного усиления мощности, содержащее модуль делителя мощности для деления мощности входного радиочастотного (РЧ) сигнала, вводимого на один входной вывод, и выдачи разделенной мощности на выходные выводы модуля делителя мощности, имеющего каналы передачи, выполненные на микрополосковых линиях и включенные между одним входным выводом и множеством выходных выводов каналов передачи, и РЧ коммутаторы, соединенные соответственно с каждым выходным выводом канала передачи, модуль сумматора мощности, имеющий каналы передачи, выполненные на микрополосковых линиях, включенные между множеством входных выводов и одним выходным выводом для объединения мощности РЧ сигнала и выдачи суммарной мощности, и имеющий РЧ коммутаторы, включенные соответственно между каждым входным выводом модуля сумматора мощности и множеством входных выводов каналов передачи, и множество линейных усилителей мощности, которые включены соответственно между выходными выводами модуля делителя мощности и входными выводами модуля сумматора мощности и выполнены с системой линеаризации в виде предыскажения и прямой связи, а также содержат детекторы для обнаружения состояния отказа и обеспечивают управление переключением РЧ коммутаторов в модуле делителя мощности и модуле сумматора мощности после обнаружения состояния отказа, отличающееся тем, что каналы передачи модуля делителя мощности содержат первую входную микрополосковую линию, включенную между входным выводом ввода РЧ сигнала и общей входной точкой, причем первая микрополосковая линия имеет первый характеристический импеданс Z1, вторые входные микрополосковые линии, включенные параллельно к общей входной точке, равные друг другу и имеющие соответствующий второй характеристический импеданс Z2, третьи входные микрополосковые линии, соединенные последовательно с вторыми входными микрополосковыми линиями, равные друг другу и имеющие соответствующий третий характеристический импеданс Z3, причем упомянутые с первого по третью входные микрополосковые линии имеют такую длину, что если один из РЧ коммутаторов выключается, то соответствующий разделенный РЧ сигнал отражается назад к общей входной точке, каналы передачи модуля сумматора мощности содержат первые выходные микрополосковые линии, подключенные к соответствующим РЧ коммутаторам модуля сумматора мощности и имеющие равный друг другу характеристический импеданс, эквивалентный импедансу Z3 третьих входных микрополосковых линий модуля делителя мощности, вторые выходные микрополосковые линии, включенные параллельно общей выходной точке и соединенные с соответствующими первыми выходными микрополосковыми линиями, а также равные друг другу и имеющие соответствующий характеристический импеданс, эквивалентный импедансу Z2 вторых входных микрополосковых линий модуля делителя мощности, и третью выходную микрополосковую линию, соединенную с общей выходной точкой и выходным выводом модуля сумматора мощности и имеющую характеристический импеданс, эквивалентный импедансу Z1 первой входной микрополосковой линии модуля делителя мощности, причем упомянутые с первой по третью выходные микрополосковые линии имеют такую длину, что если один из РЧ коммутаторов выключается, то соответствующий РЧ сигнал отражается назад к общей выходной точке.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что характеристические импедансы каждой микрополосковой линии установлены в соответствии с соотношением Z3 ≥ Z2 ≥ Z1.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что детекторы включают в себя детектор высокой температуры, включающий в себя датчик температуры, для сравнения установленной температуры с внутренней температурой линейных усилителей мощности, воспринимаемой датчиком температуры, и обнаружения состояния отказа, обусловленного высокой температурой.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что детекторы включают в себя детектор коэффициента стоячей волны (КСВ) для получения на входе выходных сигналов линейных усилителей мощности, определения разности между выходным напряжением линейного усилителя мощности и отраженным напряжением и обнаружения состояния отказа, связанного с полученным значением КСВ.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что детекторы включают в себя детектор отказа источника питания для получения на входе мощности питания линейных усилителей мощности, детектирования мощности питания и обнаружения состояния отказа источника питания, если продетектированная мощность питания превышает установленный диапазон мощности.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что детекторы включают в себя детектор отказа контура компенсации для получения на входе выходного сигнала компенсатора РЧ сигнала и детектирования состояния отказа контура, если РЧ сигнал с выхода компенсатора РЧ сигнала имеет повышенное значение в установленное время.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что детекторы включают в себя детектор пониженной мощности для получения входных и выходных сигналов линейных усилителей мощности, определения разности между мощностью двух сигналов и обнаружения состояния отказа, связанного с пониженной мощностью, если указанная мощность падает ниже установленного значения.

8. Способ управления устройством объединенного линейного усиления мощности, которое содержит модуль делителя мощности для деления мощности РЧ сигнала, модуль сумматора мощности для суммирования его мощности и линейные усилители мощности, соединенные с РЧ коммутаторами, соответственно соединенными с выходными выводами модуля делителя мощности и входными выводами модуля сумматора мощности, включающий этапы последовательной проверки внутреннего рабочего состояния линейных усилителей мощности за установленный период, отображения сигнала детектирования, указывающего на то, что на этапе проверки генерирован сигнал аномального состояния, запоминания с накоплением времени генерирования сигнала аномального состояния, размыкания РЧ коммутатора спустя указанное время, если аномальное состояние генерировалось и продолжалось в течение установленного времени, и прерывания входного и выходного РЧ каналов указанных линейных усилителей мощности.

9. Способ управления устройством объединенного линейного усиления мощности, содержащего делитель мощности, имеющий микрополосковые линии, подсоединенные соответственно между одним входным выводом и множеством выходных выводов, и РЧ коммутаторы, соединенные соответственно с каждым выходным выводом микрополосковых линий, для деления мощности входного РЧ сигнала и выдачи разделенной мощности на выходные выводы, и сумматор мощности, имеющий микрополосковые линии, подсоединенные соответственно между множеством входных выводов и одним выходным выводом, и РЧ коммутаторы, соединенные соответственно с каждым входным выводом, для объединения мощности входного РЧ сигнала и выдачи суммарной мощности, причем способ включает этапы равномерного деления мощности РЧ сигнала в соответствии с числом выходных выводов, подачи разделенного по мощности РЧ сигнала на множество линейных усилителей мощности, причем каждый из линейных усилителей мощности детектирует свое собственное состояние для разъединения входного и выходного каналов после обнаружения аномального состояния, чтобы перевести в неактивное состояние линейный усилитель мощности, находящийся в аномальном состоянии, суммирования мощностей РЧ сигналов, полученных от линейных усилителей мощности, находящихся в нормальном состоянии, проверки того, работают ли линейные усилители мощности нормально, с регулярными периодами первого установленного времени, чтобы накопить время, когда имеет место аномальное состояние, после обнаружения аномального состояния, и для инициализации накопленного времени после обнаружения нормального состояния, проверки того, не превышает ли накопленное время сохранения аномального состояния второе установленное время, если указанное накопленное время превышает второе установленное время, то увеличения числа переводов в неактивное состояние линейного усилителя мощности, и разъединения входного и выходного каналов линейного усилителя мощности, чтобы перевести в неактивное состояние линейный усилитель мощности.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно включает следующие этапы: если указанное накопленное время превышает второе установленное время, то увеличение числа переводов в неактивное состояние линейного усилителя мощности и разъединение входного и выходного каналов линейного усилителя мощности, чтобы перевести в неактивное состояние линейный усилитель мощности на третье установленное время, сравнение числа переводов в неактивное состояние с установленным числом и перевод в полностью неактивное состояние линейного усилителя мощности, если указанное число переводов в неактивное состояние превышает установленное число.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24