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CN1249080A - 合成的线性功率放大装置和方法 - Google Patents

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Abstract

在防止信号损耗时用于合成一些线性功率放大器输出的装置和方法。合成的线性放大装置包括:一个功率分配器模块(150),具有多条在一个输入端和多个输出端之间分别相连的通道和一些分别与每个输出端相连的开关,它用来将一个RF信号输入的功率分配给功率分配器模块并分别将分配的功率输出到输出端;一个功率合成器模块(300),具有多条在多个输入端和一个输出端之间分别相连的通道和一些分别与每个输入端相连的开关,它用来将一个RF信号输入的功率合成到功率合成器模块并输出该合成功率;以及一些线性功率放大器(200)。它们在功率分配器模块的输出端和功率合成器模块的输入端之间相连,用来将在功率分配器模块中功率分配的RF信号线性放大并因此输出该线性放大信号到功率合成器模块,并且根据线性功率放大器的故障状态的产生,有故障的放大器通过关断在所述功率分配器模块和所述功率合成器模块之间的相应开关从而使受影响的RF信号的通道开路。

Description

合成的线性功率放大装置和方法
本发明涉及一种大功率放大装置和方法，并且特别是涉及一种用于合成多个线性功率放大器的输出并且输出合成的输出的装置及其方法。
通常，大功率放大器(HPA)都包括在数字移动通信系统中用来放大并输出一个传输的RF信号(TX RF信号)。同样，为了将它们的输出放大到一个最大的功率水平，这种HPA一般都运行在它们的饱和区域的邻近部分，该邻近部分具有非线性特征。然而，如果通常被施加了两个以上的载波，即多载波，并由HPA放大的话，那么靠近饱和区域的非线性特征会引入不希望的互调失真信号(IMD)和信号失真和/或损耗的其它形式。
因此，虽然输入的RF信号应该减少一些dB数以便于在线性区域放大，从而减少互调失真部分的噪声，但是存在一个问题，即输出功率可能会降低。在使用线性化电路来补偿靠近大功率放大器饱和区域的非线性特征的情况中，有可能相当大地减少在通常放大饱和区域中多载波时所产生的互调失真信号。如上所述，使用一个线性化电路和功率放大器的放大器被称为线性功率放大器(LPA)。
因此，由于如上所述的互调失真部分导致了传输质量的变坏为一噪声源，就需要用于诸如码分多址系统(CDMA)这样的移动通信系统的线性功率放大器的互调失真信号是工作带宽中所需要的大约-45dBc而在别处则需要大约-60dBc来作为每个乱真标准。按照惯例，当在A类线性功率放大器中输出PldB时，第三互调失真信号(3rdIMD)就变成近似-20dBc。所以，线性功率放大器的输出应该降低大约20dBc从而在上述的A类线性功率放大器中获得大约-60dBc的互调失真信号。同样，当输入多载波时，其输出应该再次降低相对于输出峰值的大约80dBc。即，需要额定输出功率为12瓦特的A类线性功率放大器来提供大约20瓦特的平均输出。由于降低A类线性功率放大器的输出实现起来困难，所以一般希望通过使用带有具有好的功率系数的AB类线性功率放大器的线性化电路来提供具有给定的线性特征的线性功率放大器。
这时，用在上述数字移动通信系统中的线性功率放大器需要大功率放大器具有一个很高的输出。因此，公知的惯用方法是合成多个低功率线性功率放大器的输出来达到将RF信号放大到一个所希望的输出电平。这种功率合成方法公开在“Planar Electrically Symmetricn-way Hybrid Power Combiners” (IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques，vol，MTT-28.No.6，June 1980，pp.555-563)。
在这样一种已有的合成方法中，n通道Winkinson型合成器和n通道径向型合成器是典型的n通道RF功率合成器。在上文中，n通道Winkinson型合成器是由λ0/4传输通道和电阻构成而n通道径向型合成器是由λ0/2-λ0/4传输通道构成。
在上述n通道RF功率合成器合成彼此在幅度和相位上具有相同特性的n个功率源的情况中，输出功率减小得与反常运行(故障)的功率放大器的数目一样。换句话说，当在使用n个功率放大器的大功率放大器中有m个功率放大器发生故障或反常状态时(这里m小于n)，合成和输出的功率放大信号与发生故障的功率放大器的数目大小成比例。并且，发生故障的功率放大器的数目越大，-20log(1-m/n)dB的输出功率减小得越多。在这种情况中，n表示功率放大器的数目而m表示故障的功率放大器的数目。在一个具有少数打算来合成功率的功率放大器的RF放大器的甚至一个功率放大器中发生故障状态时，这样的RF放大器很难获得它希望达到的放大效果。因此，存在一个问题，即上面确定的放大器会不利地变成一个无效率的功率合成器。结果，如上所述，在用小功率RF放大器构成的大功率放大器的情况中，上述的RF放大器必须没有发生故障的放大器。
同样地，当希望通过使用上述n通道功率放大器来合成n个线性放大器的输出时，所接收的RF信号的功率被分成n份，通过n个线性功率放大器来放大这被分为n份的RF信号，并且被放大的信号再次被合成并输出。这时，当在构成功率合成器的任何一个特定的线性功率放大器中发生一个反常状态(故障)时，这个单个故障的放大器会对功率合成器的总输出产生负影响。另外，这样的故障也会对发射机的总输出产生负影响。因此，为了在任何一个这样的放大器中检测这种故障情况，就希望在放大操作之前能够觉察到线性功率放大器的这种状态。
所以，本发明的一个目的是提供用于合成多个线性功率放大器的输出同时防止信号损耗的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一个包括多个线性功率放大器的合成的线性功率放大装置和与之相关的方法，其中在发生与合成线性功率放大装置中的一些线性功率放大器的至少一个有关的故障或反常状态(情况)时，执行以下这些步骤：从运行中去掉至少一个已经经历故障状态的线性放大器；均匀地分配否则将被施加到正常运行的线性功率放大器中的上述至少一个故障的线性功率放大器上的信号的功率；以及稳定地输出功率。
本发明的另一个目的是提供一个合成的线性功率放大装置和与之相关的方法，其中包括：一个功率分配器；一些线性功率放大器，以及一个功率合成器，诊断每个线性功率放大器的各自状态的装置，以及当在至少一个放大器中诊断出反常或故障状态时，产生一个这个相应线性功率放大器的故障指示并将这个指示提供给该装置。
为了达到本发明的这些以及其它目的，本发明的一个合成的线性功率放大装置的实施例包括：一个功率分配器模块，它具有多条在一个输入端和多个输出端之间分别相连的通道和一些分别与每个输出端相连的开关，用来分配一个RF信号输入的功率并分别将分配的功率输出到输出端；一个功率合成器，它具有多条在多个输入端和一个输出端之间分别相连的通道和一些分别与每个输入端相连的开关，它用来合成一个RF信号输入的功率并输出该合成功率；以及一些在功率分配器模块的输出端和功率合成器模块的输入端之间分别相连的线性功率放大器，用来将在功率分配器模块中功率分配的RF信号线性放大并输出该线性放大信号到功率合成器模块，并且当在至少一个线性功率放大器中产生故障状态时，通过关断在所述功率合成器模块和所述功率分配器模块之间的相应开关从而去掉与至少一个有故障的放大器有关的通道。
从随后的结合附图对实施例的详细描述中可以使本发明的这些和其它目的、特征以及效果将变得显著，在附图中，相同的参考符号表示相同或类似的元件。
                        附图简述
图1是显示根据本发明的合成的线性功率放大装置的一个实施例的示意/方框图；
图2是显示根据本发明用于合成四个线性功率放大器的合成的线性功率放大装置的一个实施例的示意/方框图；
图3是显示在图1和2中合成的线性功率放大装置所使用的线性功率放大器的一个实施例的示意/方框图；
图4是显示图3的预矫正电路的一个实施例的示意/方框图；
图5是显示图4的自动电平控制器的一个实施例的示意/方框图；
图6是显示图5的功率检测器一个实施例的示意/方框图；
图7A到7G是显示与根据本发明的一个合成线性功率放大装置的一个实施例的运行有关的信号频谱特性的图形表示。
图8是显示图3的信号检测器的一个实施例的示意/方框图；
图9是显示图3的警报检测器的一个实施例的示意/方框图；
图10是显示图3的控制器的一个实施例的示意/方框图；
图11A到11G是显示根据本发明的一个合成线性功率放大装置的一个实施例的操作处理的流程图；
图12A到12G是显示根据本发明的一个合成线性功率放大装置的另一个实施例的操作处理的流程图。
在下列描述中，阐明了许多诸如元件这样的具体细节来提供对本发明更彻底的理解。然而，对本领域技术人员来说将是明显的，即不需要这些具体细节本发明也可以实现。将避免对公知功能和结构的详细描述，以免不必要的模糊本发明主题。
图1是显示根据本发明的合成的线性功率放大装置的一个实施例的示意/方框图。这个创造性的合成的线性功率放大装置10包括一个用于分配输入的RF信号功率的功率分配器模块100。合成的线性功率放大装置10还包括可操作地与功率分配器模块100耦合的用于放大每个相应的RF信号的线性功率放大器模块200。模块200中的放大器数目对应于被功率分配的RF信号的数目。本发明的放大装置还包括一个可操作地与放大器模块200耦合的用于合成和输出由线性功率放大器200输出的信号输出的功率合成器模块300。
图2是显示用于合成四个线性功率放大器的合成的线性功率放大装置的一个实施例的示意/方框图。这个实施例显示了根据本发明使用四个线性功率放大器LPA1到LPA4的4通道合成的线性功率放大装置的结构。可以理解的是，说明一个4通道装置仅为了举例的目的，因此本发明可以包括n通道合成的线性功率放大装置。
现参考图2的功率分配器模块100的实施例，在本发明放大装置的一个输入端和节点NI之间连接一个传输通道TI1传输通道TI21到TI31串联地连接在节点NI和开关SWI1之间。传输通道TI22到TI32串联地连接在节点NI和开关SWI2之间。传输通道TI23到TI33串联地连接在节点NI和开关SWI3之间。传输通道TI24到TI34串联地连接在节点NI和开关SWI4之间。开关SWI1到SWI4分别与每个相应的线性功率放大器LPA1到LPA4的输入端相连。如同将要解释的那样，通过相应的线性功率放大器LPA1到LPA4来提供开关SWI1到SWI4的开关控制。这里，传输通道TI1的特性阻抗是Z1，与节点NI相连的平行传输通道TI21到TI24的特性阻抗彼此相同都是Z2，传输通道TI31到TI34的特性阻抗彼此相同都是Z3。同样，功率分配器模块100的所有的传输通道TI1、TI21到TI24、TI31到TI34都最好是可以用于使用聚四氟乙烯衬底的微波带状线的大约四分之一波长(λ/4)的通道。同样，功能如同RF开关的开关SWI1到SWI4可以是具有零件号为“MMS-12-F-PC”并且由美国的K&L有限公司制造和销售的RF开关。这些开关SWI1到SWI4可以是一个功率分配器模块的主要部分或与其分开。
现参考图2的功率合成器模块300的实施例，开关SWO1到SWO4在每个相应的线性功率放大器LPA1到LPA4的输出端之间相连，并且如下面将要解释的那样，由相应的LPA1到LPA4来提供开关SWO1到SWO4的开关控制。传输通道TO31和TO21串联地连接在开关SWO1和节点NO之间。传输通道TO32和TO22串联地连接在开关SWO2和节点NO之间。传输通道TO33和TO23串联地连接在开关SWO3和节点NO之间。传输通道TO34和TO24串联地连接在开关SWO4和节点NO之间。传输线TO1连接在本发明的放大装置的一个输出端和节点NO之间。传输线TO1的特性阻抗是Z1，与节点NO相连的平行传输通道TO21到TO24的特性阻抗彼此相同都是Z2，传输通道TO31到TO34的特性阻抗彼此相同都是Z3。同样，功率分配器模块100的所有的传输通道TO1、TO21到TO24、TO31到TO34都最好是可以用于使用聚四氟乙烯衬底的微波带状线的大约四分之一波长(λ/4)的通道。同样，功能如同RF开关的开关SWO1到SWO4可以是具有零件号为“MMS-12-F-PC”并且由美国的K&L有限公司制造和销售的RF开关。这些开关SWO1到SWO4可以是一个功率分配器模块的主要部分或与其分开。
线性功率放大器模块200的线性功率放大器LPA1到LPA4分别连接在开关SWI1到SWI4和SWO1到SWO4之间。可以理解的是，每个线性功率放大器LPA1到LPA4执行一个自检测功能，因而可以在规则的周期检验它们的运行状态，并且如果由放大器LPA1到LPA4中的任一个检测到一个故障状态，则打开相应的输入开关SWIn和输出开关SWOn，因此，可以从运行过程中去掉有故障的放大器通道。也可以由本发明实现去掉一个以上的有故障的放大器通道。
参考如图2所示的合成的线性功率放大装置，实际上，功率分配器模块100和功率合成器模块300彼此有互易的结构和功能。因此，集中在功率分配器模块100上来描述本发明最佳的运行过程。
首先，当开关SWI1到SWI4都接通(闭合)时，穿过传输通道TI1将输入信号RFi施加到节点NI上。这里，由于对于节点NI没有开路的开关存在，所以施加到节点NI上的RFi信号的功率均匀地分配到四个通道上并输入到相应的线性功率放大器LPA1到LPA4。然后，线性功率放大器LPA1到LPA4线性地放大分配的RF信号并分别输出线性放大的信号。然后，功率合成器模块300合成从线性功率放大器LPA1到LPA4放大和输出的RF信号。
但是，如果断开开关SWI1到SWI4之间的任一个开关，即，由于相应的放大器检测到一个故障状态而打开一个开关，则从放大运行过程中去掉相应的通道。因此，例如，如果由LPA1断开开关SWI1，如同将要解释的那样，在节点NI处打开与开关SWI1相连的传输通道TI21到TI31。这样，由于开关SWI1的被断开，因为传输通道TI21到TI31每个分别是(λ/4)的传输通道，所以通道TI21到TI31的合成的传输通道就变成相对于中心频率的半波长(λ/2)通道。因此，当开关SWI1断开，RF信号被全部反射并提供到节点NI，由此因而没有产生RF信号的损耗。
另外，既然开关SWI2到SWI4都接通，则在节点NI处的RF信号的功率都均匀地分配以便于输入到线性功率放大器LPA2到LPA4。这里，如果可能，流过传输通道的RF信号的幅度和相位都被平等地调整。这就是为什么由于每个输入信号的幅度和相位彼此相同，阻抗是无穷大，使得输入端之间的绝缘性可以很好。由于这个原因，功率分配的RF信号可以传输到输出端而防止功率的损耗。可以理解的是，为了满足条件Z2≥Z3≥Z1，根据工作频率的范围和输入信号的数量，传输通道的特性阻抗Z1、Z2和Z3应该被恰当地设置为一些值。
其结果，如果线性功率放大器LPA1到LPA4没有一个觉察到故障状态(反常)，放大器LPA1到LPA4可以使开关SWI1到SWI4以及SWO1到SWO4接通(闭合)。然后，功率分配器模块100将上述的输入信号RFi分配到四个通道并分别将所述的功率分配的信号施加到线性功率放大器LPA1到LPA4。线性功率放大器LPA1到LPA4分别在功率分配的四个通道线性地放大RF信号并将其输出。功率合成器模块300然后合成来自线性功率放大器LPA1到LPA4的放大和输出的RF信号的功率并输出一个最后的放大信号RFo。
所以，由于相对于任何一个或多个线性功率放大器LPAn(其中n是特定放大器的数量)会产生故障状态，相应的线性功率放大器断开功率分配器模块100和功率合成器模块300的相应的RF开关，因而防止该信号的功率被施加到与之相关的相应的线性功率放大器LPAn上。由于功率分配器模块100和功率合成器模块300均匀地分配和合成施加到正常运行(没有检测到的故障)的线性功率放大器LPAn的相应线性功率放大器上的信号功率，由本发明的装置10输出的全部信号的功率保持恒定。
在这里，因为本发明需要可以同时放大一些彼此不同的RF信号的一个多通道放大器，线性功率放大器LPA1到LPA4主要用于数字移动通信系统。这样，为了降低由于放大器的非线性工作特性带来的信号失真和由于在通过使用一个放大器放大各种信号的情况中所产生的互调失真而导致的不必要的波噪声，线性功率放大器可以执行了解和控制线性补偿电路的互调失真噪声的功能。
同样地，由于在执行线性放大操作的状态中产生放大器的故障状态，线性功率放大器LPA1到LPA4了解上述所产生的故障状态，诊断这个故障状态并且，如果了解到不可能执行放大功能，则断开相应的开关SWIn和SWOn。
在下面的描述中，将参考图3到11来给出根据本发明的线性功率放大器对运行和故障状态进行自诊断(即，自检测)的操作的解释。
线性功率放大器LPA1到LPA4可以包括用于通过使用导频音来消除功率放大器输出的互调失真分量的一个线性化系统；用于在输入信号中产生预矫正分量并抑制功率放大器输出的互调失真分量的一个预矫正系统；用于提供互调失真分量的反馈并且抑制包括在功率放大器输出中的互调失真分量的一个负反馈系统；以及用于仅提取互调失真分量并合成带有相反相位的功率放大器的输出以及抑制这个互调失真分量的一个前馈系统。在下文中，假设根据本发明的线性功率放大器LPA1到LPA4使用一个系统来合成预矫正系统和前馈系统。
图3是显示图1和2中合成线性功率放大装置10中的一个线性功率放大器LPAn(LPAn是模块200中的许多线性功率放大器的任何一个)的实施例的示意/框图。在这个具体的实施例中，如上所述，线性功率放大器使用预矫正系统和前馈系统。
谈到图3，第一可变衰减器211经由控制器237输出的一个衰减控制信号ATT1来控制输入到其上的RF信号增益的衰减。耦合来接收第一可变衰减器211的输出的第一可变移相器212经由控制器237输出的相位控制信号PIC1来控制输入到其上的RF信号的相位。
一个预矫正电路213接收RF信号，预先将谐波作为在大功率放大器214中产生的互调失真分量并且产生一个预矫正信号来补偿。这个大功率放大器214将由预矫正电路213输出的RF信号进行功率放大并输出一个功率放大的信号。第二延迟单元215接收由大功率放大器214输出的RF信号，在施加了互调失真信号的时间内延迟并输出所输入的RF信号。把前面所述的结构作为根据本发明最佳实施例的线性功率放大器LPAn的主通道。
功率分配器216分配输入到主通道上的RF信号并输出一个分配了的RF信号。可以使用一个定向耦合器来作为这个功率分配器216。第一延迟器217补偿发生在主通道的预矫正和放大处理中的RF信号的延迟时间。功率分配器218设置在大功率放大器214的一个输出端并且分配从那里输出的大功率放大器214的输出。类似于功率分配器216，可以使用一个定向耦合器来作为功率分配器218。信号消除器219接收由第一延迟器217输出的RF信号和由大功率放大器214输出的放大的RF信号。信号消除器219从大功率放大器214的输出中消除由第一延迟器217输出的RF信号，因而检测在放大功率过程中所导致的互调信号。在本发明的这个实施例中，信号消除器219相当于一个减法器。
第二可变衰减器220接收从信号消除器219输出的互调失真信号并且经由控制器237输出的一个衰减控制信号ATT2来控制互调失真信号的增益。第二可变移相器221接收从第二可变衰减器220输出的互调失真信号并经由控制器237输出的相位控制信号PIC2来控制互调失真信号的相位。一个误差放大器222放大由第二可变移相器221输出的互调失真信号并且输出这个放大的互调失真信号。信号耦合器223将误差放大器222的输出耦合到第二延迟单元215的输出端。可以将一个定向耦合器用作这个信号耦合器223。
上述的实施例对应于产生一个子通道，该子通道产生信号并产生它来抑制由于主通道放大功率而产生的互调失真信号。
在线性功率放大器LPAn的输入端安排的功率分配器231分配输入的RF信号并输出一个第一信号SF1。在大功率放大器214的输出端安排的功率分配器232分配放大的RF信号并输出一个第二信号SF2。在信号消除器219的输出端安排的功率分配器233分配在信号消除器219中检测到的互调失真信号，并输出一个第三信号SF3。在线性功率放大器LPAn的输出端安排的功率分配器234分配输出的RF信号，并输出一个第四信号SF4。功率分配器231到234可以是定向耦合器。信号选择器235接收由功率分配器231到234输出的上述信号SF1到SF4，并有选择地输出通过由控制器237输出的第一选择信号SEL1(开关控制数据)来相应控制的信号SF。
信号检测器236经由控制器237输出的控制数据PCD(PLL控制数据)检测由信号选择器235输出的信号SF的接收信号长度标志(RSSI)，然后输出可以转换为直流的一个RSSI信号。控制器237产生用于选择适合于信号选择器235的信号RF的第一选择信号SEL1和用来确定用于在信号检测器236中所选择信号RF的RSSI的检测的控制数据PCD。
警报检测器238检测线性功率放大器LPAn故障(异常)状态的存在/不存在并输出检测结果。这个警报检测器238由能够检测各种线性功率放大器LPAn的警报状态的检测器所组成，这些警报状态诸如，过功率警报状态(在下文中，被称为OVP)、高温警报状态(在下文中，被称为TEMP)、驻波比警报状态(在下文中，被称为VSWR)、DC故障警报状态(在下文中，被称为DCF)、环路故障警报状态(在下文中，被称为LOP)、低功率警报状态(在下文中，被称为LWP)、风扇故障警报状态(在下文中，被称为FAN)。另外，警报检测器238通过控制器237的第二选择信号SEL2选择一个相应的检测信号ADT并且将显示放大器LPAn故障状态的这个选择的检测信号ADT输出到控制器237。
因此，控制器237控制线性功率放大器LPA的全部操作，诊断线性功率放大器LPAn的状态，并且在检测到有关某个特定线性功率放大器LPAn的故障状态(反常)的基础上去掉施加到这个线性功率放大器LPAn的信号通道。
首先，由于执行对线性功率放大器LPAn的控制操作，控制器237分析由信号检测器236输出的RSSI信号值并产生衰减控制信号ATT1到ATT3和相位控制信号PIC1到PIC3，上述信号控制相应的可变衰减器和相应的可变移相器以便于对应于上述的控制器237的分析结果来调整信号SF的增益和相位。首先，在其中选择大功率放大器214的输出(由功率分配器232输出的)的情况中，控制器237控制信号检测器236，检测输入的RF信号谐波的RSSI，并判断这些RSSI的大小，从而产生分别用来调整由预矫正电路213输出的互调失真信号的衰减和相位的衰减控制信号ATT3和相位控制信号PIC3。其次，当选择信号消除器219的输出(由功率分配器233输出的)时，检测包含在被消除的互调失真信号中的RF信号的RSSI，并判断这些RSSI的大小，从而产生分别用来调整输入到线性功率放大器输入端的RF信号的衰减和相位的衰减控制信号ATT1和相位控制信号PIC1。第三，当选择最后输出的放大信号(由分配器234输出的)时，控制器237控制信号检测器236，检测包括在最后输出信号中的互调失真信号的RSSI，并从而产生分别用来调整在信号消除器219中输出的互调失真信号的衰减和相位的衰减控制信号ATT2和相位控制信号PIC2。
其次，根据线性功率放大器LPAn的诊断和控制操作，控制器237在一个规则的周期将第二选择信号SEL2输出到警报检测器238，顺序输入从警报检测器238中输出的检测信号，检验所输入的检测信号的状态，并检测线性功率放大器LPAn故障状态的存在/不存在。在这种情况中，在其中的故障状态中，控制器237驱动一个相应的警报定时器，并当保持故障状态以设置警报定时器的值为一个设定值时，产生断开功率分配器模块100和功率合成器模块300的RF开关的开关控制信号SWC。这样，就从本发明的放大装置10的操作中去掉了包括检测到故障状态的线性功率放大器的通道。
这里，将描述线性放大在线性功率放大器LPAn输入端接收到的RF信号RFin的操作。如上面的图3所述，根据本发明的一个最佳实施例，线性功率放大器LPAn通过使用预矫正系统和前馈系统消除了在放大处理过程中可能产生的互调失真信号。在上述的本发明实施例中，预矫正电路213首先执行去掉将输出到大功率放大器214上的互调失真信号。为了执行上述功能，预矫正电路213预先估计由于放大而在大功率放大器214中产生的谐波并在该信号进入大功率放大器214之前调整谐波的相位以便于消除实际上由大功率放大器214产生的谐波。
但是，可以理解的是，即使使用上述的预矫正系统，也不可能总是可以完全消除在线性功率放大器中产生的互调失真信号。结果，根据本发明的一个最佳的线性功率放大器，首先抑制在预矫正电路213中的互调失真信号，并且通过采用一个前馈系统而最终抑制互调失真信号。使用前馈系统的这个线性功率放大器消除在大功率放大器214输出的RF信号，提取互调失真信号，并将提取的互调失真信号耦合到信号耦合器223，因此消除了互调失真分量。所以，当使用一个前馈系统时，与互调失真信号相关的包含在放大的信号中(输出的RF)并被提供到线性功率放大器的最后输出端的失真可以被抑制，从而可以单独输出纯粹的放大了的RF信号分量(RFout)。
因此，如上所述的本发明的线性功率放大器LPAn的一个实施例，首先通过使用预矫正电路系统来抑制在大功率放大器214的放大处理中所产生的互调失真信号，其次，通过使用前馈系统来抑制属于大功率放大器214输出的残留的互调失真信号。这里，仅出于便于解释的目的，将可以理解对通过使用前馈系统来抑制互调失真信号操作的解释紧随对通过使用预矫正系统来抑制互调失真信号操作的解释。其结果，实际上，前馈系统的操作先于预矫正操作执行。
图7A到7G是显示对应于如图3所示的根据本发明的线性功率放大装置操作的信号频谱特性图，这是通过两个信号音(tone)的假设来说明的。也就是，图7A描述了RF输入信号，图7B描述了在谐波发生器314(图4)中产生的RF信号的谐波信号，图7C描述了其中可以通过预矫正电路213中的可变衰减器315(图4)来调整谐波大小并且其相位通过可变移相器316(图4)的装置可以调整得能够以大功率放大器214的相反相位输入的信号，图7D描述了通过放大输入到如图7C所示的大功率放大器214的预矫正信号而包含在互调失真信号中的放大的RF信号。同样，图7E描述了通过在信号消除器219中如图7A所示的放大RF信号RF中，消除如图7C所示的信号分量而提取的互调失真信号，图7F描述了具有如图7E所示的调整的互调失真信号的大小和具有如图7D所示的与大功率放大器214的输出相反相位的信号，图7G描述了一个最终输出的信号，该信号如图7D所示通过耦合提取的互调失真信号并且如图7D所示放大彼此具有相反相位的RF信号来抑制互调失真信号。
图4是显示图3的预矫正电路213一个实施例的示意/框图。参考图4，位于输入端的功率分配器312分配RF信号并输出所分配的RF信号。一个自动电平控制器313恒定地保持输入到其上的RF信号以便于产生一个恒定的谐波而不管输入到其上的RF信号的电平的变化。谐波发生器314接收其电平在自动电平控制器313中调整的RF信号，并产生RF信号的第三、第五、第七以及更高次谐波。可变衰减器315接收从谐波发生器314输出的谐波信号并经由控制器237(图3)输出的衰减控制信号ATT3来控制谐波分量的增益。可变移相器316接收从谐波发生器314输出的谐波信号，经从控制器237输出的相位控制信号PIC3来调整谐波分量的相位并输出调整过的相位。当产生预矫正信号时，在一段时间内，第二延迟311延迟经主通道输入的RF信号。信号耦合器317位于第二延迟311的输出端和大功率放大器214的输入端之间，从而可以将预矫正信号耦合到延迟的RF信号上。
参阅图4，用一个信号耦合器和一个肖特基二极管来构成谐波发生器314。在RF信号输入到肖特基二极管时，肖特基二极管根据输入RF信号的电平产生高次谐波。因此，输入到肖特基二极管的RF信号电平应该被设置为能够抑制包括在大功率放大器214输出中的互调失真信号的一个所希望的电平。为了满足这个需要，将自动电平控制器314放置在谐波发生器314之前以便于RF信号可以总是以给定的电平输入。自动电平控制器313控制并输出给定的设置电平的RF信号而不管输入到线性功率放大器的RF信号的电平的变化。
图5是显示图4的自动电平控制器313的一个实施例的示意/框图，在其中，一个可变衰减器412连接在功率分配器312和谐波发生器314之间。另外，功率分配器314放置在谐波发生器414的输入端，该功率分配器分配并输出具有施加到谐波发生器314上的调整过电平的RF信号。另外，功率检测器415将从功率分配器414接收的RF信号转换为DC电压并将转换过的信号输出到电平控制器416。电平控制器416根据提供到功率检测器415上的DC电压来控制可变衰减器412，以便于具有给定信号电平的RF信号能够输入到谐波发生器314。
这里，如同在下文中将要解释的图6那样，功率检测器415应该可以检测RF信号的多载波。即，功率检测器415应该接收多载波的RF信号并将输入的RF信号转换为DC电压。图6是显示图5的功率检测器415的一个实施例的示意/框图，其中，RF变压器451接收RF信号并产生具有彼此相位差为180°的两个信号。从RF变压器451输出的这两个异相信号通过传输线452、453以及肖特基二极管454和455转换为DC电平。然后这个DC电平经(多个电容)一个电容器456和一个电阻457滤波，然后作为一个滤波的DC电压信号从功率检测器415中输出。
参考图5和6有关控制输入RF信号的电平的操作，用于产生具有相位差为180°的信号的RF变压器451通过用半循环或周期来分离输入RF信号来产生并输出这两个信号。另外，肖特基二极管454和455分别将这两个经传输线452和453输入的信号转换为DC电平。因此，多载波的平均功率可以被没有错误地检测，以便于输入到谐波发生器314的RF信号电平可以精确地转换为DC电压。
这时，电平控制器416根据从功率检测器415输出的RF信号的DC电压电平产生一个控制信号并将所产生的控制信号施加到可变衰减器412。自动电平控制器313可以通过使用一个运算放大器来实现。这时，产生从自动电平控制器313输出的控制信号来当DC电压增加时执行更多的衰减控制并在DC电压减少时执行较少的衰减控制。因此，可变衰减器412可变地衰减RF信号来保持给定的电平而不管输入的RF信号的电平并且将衰减的信号输入到谐波发生器314。
然后，当输入的RF信号电平的变化是10dB时，自动电平控制器313的工作范围应该设计成可以控制它的电平为最小10dB以上。此外，自动电平控制器313的RF信号输出电平应该设置为可以最理想地抑制谐波发生器314在大功率放大器214中产生的互调失真信号作为预矫正信号。所以，由于接收自动电平控制器313的输出的谐波发生器314接收给定电平的RF信号，所以可以稳定地产生谐波。并且，因为当在谐波发生器314中输出的谐波通过与RF信号耦合而被输入到大功率放大器214上时，大功率放大器214可以防止在放大RF信号的过程中产生互调失真信号。
同样，在输入到大功率放大器214上时，如上所述产生的谐波应该有调整过的大小和有与能够在放大过程中被产生的谐波相反的相位。如图4所示，可变衰减器315和可变移相器315将所产生的谐波的大小调整得与能够在放大过程中被产生的互调失真信号大小一样，并且调整在相位上相反的相位为具有调整大小的谐波的相位。
控制器237控制信号选择器235，选择从功率分配器232输出的大功率放大器214的输出，控制信号检测器236，并且检测在大功率放大器214中输出的如图7D所示的互调失真信号的RSSI。比较和分析从信号检测器236输出的互调失真信号的RSSI值与以前状态的RSSI值之后，控制器237产生衰减控制信号ATT3和相位控制信号PIC3以便于控制由大功率放大器214平稳执行的对互调失真信号的抑制。
然后，可变衰减器315通过衰减控制信号ATT3调整从谐波发生器315中产生的预矫正信号的大小，可变移相器316调整相位以响应相位控制信号PIC3以便于预矫正信号可以以相反的相位输入到大功率放大器214中。经上述的调整，如图7D所示的从谐波发生器314中产生的谐波信号就有调整的大小和相位，而且信号耦合器317将互调失真信号耦合到大功率放大器214的输入端。这时，如图7A所示，延迟输入的RF信号的延迟单元311延迟RF信号直到预矫正信号耦合到大功率放大器214的输入端。从那以后，可以理解预矫正信号耦合到大功率放大器214的输入端。这里，最好将耦合到RF信号上的如图7C所示的带有相反相位的互调失真信号调整到大功率放大器214的功率晶体管的输入端。
如上所述，预矫正电路213预先处理将在大功率放大器214上产生的互调失真信号从而产生预矫正信号，并控制谐波的相位和衰减以阻止在最大值处产生互调失真信号，从而将控制的衰减和相位输入到大功率放大器214。在这种情况中，预矫正电路213主要消除在能够在大功率放大器214中产生的谐波中带有最高电平的第三谐波。与通过采用前馈系统消除互调失真信号来单独实现相比，通过使用预矫正操作来消除互调失真信号的作用可以更多地减少负载。因此由于前馈系统的调整是很精细和困难的，所以预矫正系统在考虑提高dB数的方面是有利的。
但是，在首先通过预矫正操作来抑制在大功率放大器214中产生的互调失真信号之后，如前所述，即使通过预矫正系统也不可能总能被抑制的互调失真信号然后可以通过前馈系统操作再抑制。在上述的前馈系统中，降低大功率放大器214中的互调失真信号的处理过程可以大体被分成两个步骤。第一步是通过消除输入的RF信号和大功率放大器214的输出来提取纯粹的互调失真信号。另一步是在修正提取的互调失真信号的大小和相位之后消除大功率放大器214输出中的互调失真分量，以便于减少包括在最后在大功率放大器中以无失真方式输出的信号中的互调失真信号。
将给出前馈系统第一步操作的详细解释。在子通道上的功率分配器216在子通道上分配如图7A所示的RF信号，第一延迟单元217在执行预矫正和RF放大操作的这段时间内延迟在功率分配器216中分配的RF信号，从而将延迟的信号施加到信号消除器219。因此，如图7A所示的从第一延迟217输出的RF信号分量与如图7D所示的在功率分配器218中分配的放大信号的RF信号分量相互抵消，以便于提取和输出纯粹的互调失真信号分量。
如前所述，作为前馈系统核心部分的信号消除器219仅检测大功率放大器214中的互调失真信号分量。这个信号消除器219可以构造成一个减法器或加法器。在构造信号消除器219为一减法器的情况中，两个将被输入的RF信号应该被调整以便于彼此具有相同的相位。同样，在构造信号消除器219为一加法器的情况中，两个将被输入的RF信号应该被调整以便于彼此具有相反的相位。在本发明的一个最佳实施例中，信号消除器219为减法器。在这个例子中，这个减法器在其内部有一个信号耦合器，当两个信号彼此有相同相位时，输入将要输入的两个RF信号之一到这个信号耦合器，并且将其另一个信号转换为具有与前述一个信号相位相反的相位，从而将这个转换的信号输入到这个信号耦合器中。当如图7A所示的RF信号和如图7D所示的放大的RF信号都输入到这个体现为减法器的信号消除器219时，具有彼此相同相位的这两个RF信号在信号消除器219的内部被转换为彼此具有相反的相位的信号。之后，在经过信号耦合器(这里，可以使用Wilkinson合成器)时消除RF信号，从而留下纯的互调失真信号分量。
这时，输入到信号消除器219中的这两个RF信号的电平和相位可以正好彼此相同。为了满足这个需要，由主通道的大功率放大器214输出的放大的RF信号和经子通道输入的RF信号应该在通频带的组延迟中精确地一致，并且延迟的平滑特性应该是正的(positive)。也就是，最好是，应该最大限度地阻止希望消除的RF信号的相位失真的产生。
如上所述，当在第一延迟217中输出的RF信号的电平与相位和大功率放大器214的输出彼此不正好一致时，RF信号分量就不能精确地在信号消除器219中被消除。为了消除上述的问题，图3的第一可变衰减器211通过由控制器237输出的衰减控制信号ATT1来调整输入的RF信号的电平，并且第二可变移相器212通过从控制器237输出的相位控制信号PIC1来调整输入的RF信号的相位。因此，第一可变衰减器211和第二可变移相器212分别将子通道的RF信号的相位和电平调整得与主通道的RF信号的相位和电平一致。这样，信号消除器219可以消除彼此具有相同电平和相位的两个输入的RF信号。
如前所述，为了控制这两个RF信号的相位和电平，控制器237将用于选择第三信号SF3的第一选择信号SEL1输出到信号选择器235并且输出用于在信号检测器236中检测这个第三信号SF3的RF信号分量的RSSI的控制数据PCD。作为结果，信号选择器235有选择地输入作为信号消除器219的输出的第三信号SF3，这个信号选择器219的输出在功率分配器233中被分配，信号检测器236产生将第三信号SF3的RF信号分量转换为DC电压的RSSI。然后，控制器237在比较和分析RF信号分量的RSSI与以前RF信号的RSSI之后，产生用于信号消除器219中的RF信号分量衰减的衰减控制信号ATT1和相位控制信号PICI。
然后，第一可变衰减器211通过经由衰减控制信号ATT1来确定衰减率从而衰减输入的输入RF信号，第一可变移相器212通过相位控制信号PIC1来调整输入RF信号的相位。这里，由于在比较和分析在信号消除器219中将要输出的RF信号的RSSI和以前RF信号的RSSI之后，产生衰减控制信号ATT1和相位控制信号PIC1，所以第一可变衰减器211和第一可变移相器212控制如图7D和7A所示的两个RF信号以使上述的RF信号最后可以有相同的相位和电平。
如上所述，在信号消除器219中消除RF信号失真的理由是为了通过大大地抑制RF信号并且单独提取互调失真信号分量从而使对位于后端的误差放大器222没有影响。即，如果信号消除器219的输出变化并且因此不能有效地消除RF信号，具有相对大电平的RF信号输入到误差放大器222中会因此而导致对误差放大器222的损害。
其次，将在下文中给出对前馈操作的第二步骤的详细解释。在其中，如上所述，从信号消除器219中输出的互调失真信号的相位和电平通过第二可变衰减器220、第二可变移相器221以及误差放大器222被调整，并且包含在大功率放大器214输出中的互调失真信号分量通过被输入到主通道上而被移走。这时，由信号耦合器223耦合的互调失真信号应该在相位上与放大和输出的信号相反。
这里，为了修正在信号消除器219中检测到的互调失真信号使其电平等于包括在主通道中的大功率放大器214输出中的互调失真信号的电平并且使其有一个与包括在那里的互调失真信号相反的相位，控制器237产生用于选择作为在功率分配器234中被分配的最后输出信号的第四信号SF4的第一选择信号SEL1，并输出用来检测作为第四信号SF4的互调失真信号的谐波的RSSI的控制数据PCD。这样，信号选择器235通过第一选择信号SEL1有选择地输出从功率分配器234输出的第四信号SF4，信号检测器236通过控制数据PCD检测第四信号SF4的谐波的RSSI并将检测到的RSSI施加到控制器237上。控制器237比较和分析包括在最后输出信号中的互调失真信号的RSSI与以前的互调失真信号的RSSI，以便于根据上述的分析结果来产生用于抑制包括在最后输出信号中的互调失真信号的衰减控制信号ATT2和相位控制信号PIC2。
所以，接收信号消除器219输出的第二可变衰减器220通过衰减控制信号ATT2调整互调失真信号的电平，接收第二可变衰减器220输出信号的第二可变移相器221调整响应相位控制信号PIC2而输入的互调失真信号的相位。此时，控制第二可变移相器221使其能够通过相位控制信号PIC2使互调失真信号在信号耦合器223中具有一个相反相位。这样，连接在第二可变移相器221和信号耦合器223之间的误差放大器222放大并输出具有上述电平和调整相位的互调失真信号。
如上所讨论的，根据本发明的线性放大装置10使用前馈系统和预矫正系统来抑制属于放大信号的互调失真信号。为了抑制这个互调失真信号，通过使用预矫正系统来预先抑制可以在大功率放大器214中产生的这个互调失真信号并且然后通过使用前馈系统来检测包括在大功率放大器214输出中的互调失真信号，因而，将上述检测信号耦合到最后输出信号中并以一种顺序的方式移走这个互调失真信号。在仅使用前馈系统来消除互调失真信号的情况中，由于设计和构造大功率放大器214和误差放大器222是困难的并且大功率放大器214和误差放大器222的准确转换也是困难的，所以，通过预矫正电路213首先抑制给定大小的互调失真信号，然后通过前馈系统消除其余的互调失真信号。这样，线性功率放大器的设计和构造可以很容易。
其次，将描述通过使用前馈系统和预矫正系统来抑制互调失真信号的处理过程，这集中在控制器237上。
图8是显示根据本发明的图3的信号检测器236的一个实施例的示意/框图。关于图8，衰减器711衰减并输出从信号选择器235输出的RF信号。作用相当于一个宽的带通滤波器的滤波器712将传输通频带的信号滤波。锁相环(PLL)713和振荡器714通过由控制器237输出的控制数据PCD产生一个相应的本振频率LF1。使用上述的本振频率LF1来确定检测所选SF信号的RSSI的频率。混频器715混合在滤波器712中输出的信号和本振频率LF1并由此产生一个中频IF。作为一个中频滤波器的滤波器716将在混频器715输出中的两个频率的差信号|SF-LF1|滤波，由此产生作为中频IF1的滤波信号。中频放大器717放大并输出这个中频。振荡器719产生固定的本振频率LF2。混频器718混合从中频放大器717中输出的中频IF1和本振频率LF2从而产生中频IF2。滤波器720将在混频器718输出中的两个频率的差信号|IF-LF2|滤波并输出作为本振频率IF2的滤波信号。对数放大器712将在滤波器720中输出的中频IF2转换为一个DC电压并产生作为RSSI信号的转换电压。
关于图8的信号检测器236的操作，信号选择器235通过控制器237的第一选择信号SEL1有选择地将第一信号SF1中的相应的RF信号输出到第四信号SF4。这样，信号检测器236的滤波器712将信号SR滤波并将滤波信号SF施加到混频器715上。并且因此，PLL713和振荡器714产生用于选择RF信号或通过控制器237的控制数据PCD所选的信号谐波的本振频率LF1。因此，混频器715混合地输出信号SF和本振频率LF1，滤波器716滤波对应于两个信号之差的频率并输出作为中频IF1的滤波频率。如上所述的结构确定了用于检测所选信号SF中RSSI的频率并同时执行第一步骤中的频率下降转换。
混频器715将在振荡器719中输出的本振频率LF2与中频IF1混频，滤波器720将对应于混频信号的中频IF1和本振频率LF2之差的频率滤波并输出作为中频IF2的滤波频率。通过上述结构来执行第二步骤的频率降低转换。对数放大器721输入中频IF2，将输入的中频IF2转换为将要输出的DC电压。这里，输出的信号变成RSSI。
图9是显示图3的警报检测器的一个实施例的示意/框图，这个警报检测器用来检测根据本发明的线性功率放大器LPAn的警报(故障或反常)状态。在图9中，一个过功率状态检测器811输入在功率分配器234中分配的线性功率放大器LPAn的最后输出。还有，过功率状态检测器811将上述最后输出的RF信号的功率和一个设定的参考值进行比较，并且，在上述最后输出的RF信号大于设定值时，检测器811设定一个过功率状态检测信号OVP。高温状态检测器812由一个温度检测器组成，该温度检测器被设置在误差放大器222的附近。这个高温状态检测器812检测线性功率放大器LPAn的内部温度并且，如果检测的温度超过一个设定温度，检测器812就设定一个高温状态检测信号TEMP。驻波比状态检测器813与功率分配器234相连，比较和分析由线性功率放大器LPAn输出的电压和反射电压之差，并且，在该驻波比超过一个预定比的情况中，检测器813设置一个驻波比值状态检测信号VSWR。
电源故障状态检测器814检测在电源单元(在下文中，被称为PSU)中产生的电源，并且在产生线性功率放大器LPAn的故障反常状态的情况中设置一个电源状态检测信号DCF。与功率分配器233相连的环路故障状态检测器815检测信号消除器219的输出，并当检测到具有其值超过一个预定值的RF信号时设置一个环路故障状态信号LOP。低功率状态检测器816输入功率分配器231和234的输出，并在输入的RF信号和输出的RF信号之间的功率差低于一个预定值的情况中，设置一个低功率状态检测信号LWP。风扇故障状态检测器817检测安排在线性功率放大器LPAn背面的风扇的驱动状态，并且在线性功率放大器LPAn的故障状态产生的基础上产生一个风扇故障状态信号FAN。
警报状态选择器818输入上述检测器更准确地说是过功率状态检测器811、高温状态检测器812、驻波比状态检测器813、电源故障状态检测器814、环路故障状态检测器815、低功率状态检测器816以及风扇状态检测器817的输出，并且有选择地输出相应的检测信号以响应由控制器237输出的第二选择信号SEL2。
图10是显示图3控制器237的一个实施例的示意/框图，该控制器包括一个模拟到数字的转换器914(ADC)，用于将由信号检测器236输出的RSSI转换为数字信号输出；一个只读存储器912(ROM)，用于存储用来根据本发明的实施例来控制衰减和相位的一个程序；一个中央处理单元911(CPU)，用于产生用于频率选择的控制数据PCD来选择所选择信号SF中所希望的RSSI和用于根据ROM912中的程序来选择信号SF的第一选择信号SEL1，并在将由ADC输出的RSSI彼此比较和分析之后产生衰减控制信号ATT和相位控制信号PIC；一个随机访问存储器913(RAM)，用于暂时存储在执行程序的处理过程中所产生的数据；一个数字到模拟的转换器915(DAC)，用于将由CPU911输出的衰减控制数据和相位控制数据转换为模拟数据并将转换的数据作为衰减控制信号ATT和相位控制信号PIC输出；一个在CPU916长时间控制下执行与线性功率放大装置进行通信的功能的通信装置916。在下文中，CPU911在一个固定时间范围内还输出第二选择信号SEL2到警报检测器238，以顺序的方式输入从警报检测器238输出的检测信号，检测这些检测信号的状态，并因此，如果在一个预定的时间范围内存在故障状态，则CPU911产生断开功率分配器模块100和功率合成器模块300的RF开关的开关控制信号SWC。在将线性功率放大器LPAn安装到功率分配器模块100和功率合成器模块300上面时，一个安装传感器917接收来自功率分配器模块100和功率合成器模块300的输出信号，从而产生一个安装感测信号。这个安装传感器917可以由一个连接器所组成，并且在本发明实施例中假设，在安装线性功率放大器LPAn时，安装传感器917与功率分配器模块100和功率合成器模块300的接地端相连。因此，安装感测信号变成地信号。另外，当线性功率放大器LPAn不与功率分配器模块100和功率合成器模块300相连时，安装传感器917产生一个“打开”信号。
图11B到11G是显示根据本发明第一实施例的合成的线性功率放大装置的操作过程的流程图。在本发明的上述实施例中，控制器237在第一设定的时间周期检验检测器811到817的输出，检测故障状态的产生的存在/不存在，并设置一个对应于故障状态产生的警报标记。另外，控制器237检验导致设置警报标记的相应的警报是否持续了设定的第二时间周期，并且如果这样，即，如果在设定的第二时间周期设置了该警报标记，控制器237就打开与线性功率放大器LPAn相连的RF开关并且停止线性功率放大器LPAn的操作。在这之后，当第三设定的时间周期进入其中停止线性功率放大器LPAn操作(由于打开RF开关)的状态时，控制器237闭合RF开关并重新启动相应的线性功率放大器LPAn的操作。控制器237重复地执行上述操作，并且在给定的第一时间周期内又保持警报状态时，再次完全地停止线性功率放大器LPAn的驱动。
参考图11A，在步骤1001中，CPU911通过检查安装传感器917的输出来检验线性功率放大器LPAn是否安装在功率分配器模块100和功率合成器模块300中。这时，如果安装传感器917产生一个没有安装的感测信号，则CPU911在步骤1003打开开关SW1和SW0，然后在步骤1005重新设定一个安装标记。但是，如果安装传感器917产生一个安装感测信号，则CPU911在步骤1007检验该线性功率放大器LPAn第一次是否被安装上。如果是这样，则CPU911在步骤1009合上于功率分配器模块100相连的RF开关SW1和与功率合成器模块300相连的RF开关SW0，然后在步骤1011设置安装标记。之后，CPU911进行到步骤1101来检验是否检测到警报。此外，在设置安装标记时，CPU911进入到步骤1101因此，在安装线性功率放大器LPAn时，CPU911合上RF开关SW1和SW0并执行一个通常的线性功率放大功能。
现在，将描述检验线性功率放大器LPAn的操作状态的处理过程。在步骤1101，CPU911检验第一设定时间是否是从内部定时器设置的，并且因此，当检验到第一设定时间是从那里设置时，在步骤1103检验是否设置了一个开关断开标记。此时，当检验到没有设置开关断开标记时，线性功率放大器LPAn执行它的正常的运行。由于这个原因，控制器237选择检测器811到817的输出并且执行检验故障状态存在/不存在的操作。
首先，在步骤1113，CPU911输出用于选择过功率状态检测器811的输出OVP的第二选择信号SEL2，警报选择器818选择过功率状态检测器811的输出OVP并将所选择的输出OVP输出到CPU911上。在这种情况中，过功率状态检测器811输入由功率分配器234输出的线性功率放大器LPAn最后的输出信号，比较最后输出的RF信号的功率与设定的功率值，并且在RF信号的功率超过设定的功率值时设定OVP信号。
紧接着，在上述步骤1113中选择OVP信号之后，CPU911检验OVP信号的状态。在步骤1115中，CPU911检验输出的RF信号是否是处于过功率状态，如果是这样，即，如果检验到输出的RF信号是处于过功率状态，则进到步骤1117。这样，CPU911在步骤1117中检验是否设置了OVP标记。这时，当检验到没有设置OVP标记时，CPU911在步骤1119中了解RF信号的输出是第一次处于过电压状态并设置OVP标记。在此之后，CPU911在步骤1121启动OVP计数器来累计用于检测过电压状态的时间。但是，当在上述步骤1117中检验到设置了OVP标记时，CPU911了解以前的状态是过电压状态，则在步骤1123增加VOP计数器值并累计用于保持过电压状态的时间值。
另一方面，当在上述步骤1115中检验到输出的RF信号没有处于过电压状态并且没有设置OVP信号时，CPU911就了解到线性功率放大器LPAn的输出不是处于过电压状态。因此，CPU911在步骤1125中清除OVP计数器值并在步骤1127中清除OVP计数器。
作为结果，根据如图11B所示的步骤1113到1127，CPU911检测由线性功率放大器LPAn最后输出的RF信号的输出功率，检测在上述输出的功率超过设定的功率值的情况中RF信号的过电压状态，累计地存储以过电压状态输出信号的时间，并且最后清除OVP标记和用于累计地存储被作为在将RF信号保持为通常功率范围输出的RF信号的情况中的过电压状态保存的时间值的VOP计数器。
另外，在第二段时间，CPU911在图11B的步骤1131输出用于选择高温状态检测器812的输出TEMP的第二选择信号SEL2，警报选择器818选择高温状态检测器811的输出TEMP以响应第二选择信号SEL2并将所选择的输出输出到CPU911。在这种情况中，位于误差放大器222附近的高温检测器812检测线性功率放大器LPAn的内部温度并在检测的温度超过设定温度时设置TEMP信号。
这里，CPU911有选择地输入TEMP信号并检验输入的TEMP信号的存在/不存在。此时，当已经设置了TEMP信号时，CPU911在步骤1133检测线性功率放大器LPAn的内部温度是否是处于高温状态，并且如果是，即，如果其内部温度是高温状态，则在步骤1135检验是否设置了TEMP标记。这里，当在上述步骤1135中检验没有设置TEMP标记时，CPU911意识到线性功率放大器LPAn的内部温度是第一次处于高温状态，并在步骤1137设置TEMP标记，并且在步骤1139启动用于累计检测线性功率放大器处于高温状态的时间的TEMP计数器。在此期间，当在上述步骤1135中检验到设置了TEMP标记时，CPU911意识到在已经设置TEMP标记的情况中以前的状态是处于高温状态，于是在步骤1141中增加TEMP计数器值，由此，当线性功率放大器LPAn的内部温度被保持在高温状态时累计时间值。
但是，当在前面步骤1133中没有设置TEMP信号时，CPU911了解到线性功率放大器LPAn不是处于高温状态，就在步骤1143中清除TEMP标记并在步骤1145中清除TEMP计数器。
此外，注意上面确定的如图11B中所示的步骤1131到1145，CPU911检测线性功率放大器LPAn的内部温度，检验所检测的内部温度是否处于高温状态(大于预定温度)，累计地存储检测到的内部温度处于比预定温度高的时间，并且清除用于在将温度保持为具有通常范围温度的过程中累计地存储保持为高温状态的时间值的TEMP计数器。
在第三段时间，CPU911在如图11D所示的步骤1151中输出第二选择信号SEL2来选择驻波比检测器813的输出VSWR，警报选择器818通过第二选择信号SEL2选择驻波比检测器813的输出VSWR并将所选的输出VSWR输出到CPU911。此时，驻波比检测器813接收由功率分配器234最后输出的RF信号，检测输出电压与在输入和输出端反射的电压之差，并当其差超过设定的电压值时设置VSWR信号。
下面，在分析VSWR信号的状态的过程中设置VSWR信号时，CPU911在步骤1153辨别线性功率放大器LPAn输出中的驻波比是否处于异常状态并且如果是，即，如果检验到其中的驻波比是处于异常状态，则在步骤1155中检验是否设置了VSWR标记。在此时，当检验到没有设置VSWR标记时，CPU911意识到在上述步骤1155中线性功率放大器LPAn的驻波比是第一次处于故障状态(反常)，并在步骤1157设置VSWR标记，以及在步骤1159启动用于累计作为驻波比反常状态输出的时间。然而，当在上述步骤1155中检验到设置了VSWR标记时，在认识到VSWR的以前状态已经是反常状态之后，在步骤1161，CPU911增加VSWR计数器值并累计用于输出作为故障状态的驻波比的时间值。
此时，当在上述步骤1153中检验到其中的驻波比不是处于故障状态时，在了解到线性功率放大器LPAn的驻波比不是处于正常状态之后，CPU911在步骤1163清除VSWR标记并在步骤1165中清除VSWR计数器值。
总之，在观察如图11D所示上述的步骤1151到1165的操作时，CPU911检测线性功率放大器LPAn的驻波比，检验该驻波比是否超过通常的范围，检测在驻波比超过通常范围时驻波比的反常状态，累计存储作为驻波比反常状态输出的时间，并且在线性功率放大器LPAn的驻波比没有超过通常范围的情况中清除VSWR计数器。
在第四段时间，CPU911在步骤1171输出用于选择电源故障检测器814的输出DCF的第二选择信号SEL2，警报选择器181选择电源故障检测器814的输出DCF并且将所选择的输出输出到CPU911。在这个例子中，电源故障检测器814检测从电源单元PSU输出的线性功率放大器LPAn的电源并且当检测的电源超过设定电源时设置DCF信号。
此后，由于在分析DCF信号的状态时设置DCF信号，所以CPU911在步骤1171检测到提供给线性功率放大器LPAn的电源是处于故障状态，并且在步骤1175检验DCF标记是否已经设置。这里，当检验到没有设置DCF标记时，CPU911在上面步骤1175中了解提供给线性功率放大器LPAn的电源是处于故障状态，则在步骤1177设置DCF标记，并当提供故障电源时在步骤1179启动用于累计时间值的DCF计数器。但是，当在上述步骤1175中检验到设置了DCF标记时，CPU911意识到在以前状态中的电源是处于故障状态，则在步骤1181重新设置DCF计数器值并累计在电源的故障状态时所提供的时间值。
另一方面，当在步骤1173检验到没有设置DCF标记时，CPU911了解到提供给线性功率放大器LPAn的电源是处于正常状态，则在步骤1183清除DCF标记，并在步骤1185清除DCF计数器值。
因此，考虑如图11D所示的前述步骤1171到1185，CPU911检验提供给线性功率放大器LPAn的电源是否超过了设定范围，并且在所提供的电源超过设定范围时，CPU911检验上述电源是处于故障状态并累计地存储提供不稳定电源的时间，并且如果提供的线性功率放大器LPAn的电源在正常范围内，则清除DCF计数器的值。
在第五段时间，CPU911在步骤1191输出用于选择环路故障状态检测器815的输出LOP的第二选择信号SEL2，警报选择器818响应第二选择信号SEL2选择环路故障状态检测器815的输出LOP并输出所选择的输出到CPU911。在这种情况中，环路故障状态检测器815输入在功率分配器233中分配的信号消除器219的输出，检测包含在信号消除器219中没有被消除的RF信号的大小，并当超过RF信号的设定范围时设置LOP信号以显示环路故障状态。
此后，由于在分析LOP信号的状态时已经设置了LOP信号，所以CPU911在步骤1193检验RF信号是否在信号消除器219中被消除。这样，当检验到RF信号在那里被消除时，CPU911前进到步骤1195，并检验是否已经设置了LOP标记。然后，当检验到没有设置LOP标记时，CPU911意识到是第一次产生LOP故障状态并进入到下个步骤1197和1199，并因而在步骤1197设置LOP标记并当存在环路增益状态时在步骤1199启动用于累计时间值的LOP计数器。但是，当在上述步骤1195中检验到设置了LOP标记时，CPU911认识到以前的状态是环路故障状态，因而当保持环路故障状态时，(重新设置)增加LOP计数器值并累计时间值。
同时，当在上述步骤1193中检验到RF信号没有在信号消除器219中被消除，则CPU911了解到该环路正常工作，因而在步骤1203清除LOP标记并在步骤1205清除LOP计数器。
另外，关于如图11E所示的上述步骤1191到1205的操作中，CPU911检测信号消除器219的输出，检验是否正常消除了RF信号，判断在RF信号的消除偏离设定范围情况中的环路故障，累计地存储环路故障持续时间，在RF信号被正常消除时认识到该环路是处于正常状态，并且清除LOP计数器。
在第六时间段，CPU911在步骤1211输出用于选择低功率状态检测器816的输出LWP的第二选择信号SEL2，警报选择器181通过第二选择信号SEL2选择低功率状态检测器816的输出LWP并输出所检测的输出LWP到CPU911。这时，低功率状态检测器816检测输入的RF信号和输出的RF信号的电压差，这两个输入和输出RF信号在功率分配器231和234中被分配，并且如果它们之间的电压差不是属于设定范围的值则设置LWP信号来体现线性功率放大器LPAn的增益是处于故障状态这个事实。
此后，由于在分析LWP信号的状态过程中设置LWP信号，CPU911在步骤1213中检验线性功率放大器LPAn的总输出增益是否反常，并且在其总输出增益是反常的情况中，CPU911在步骤1215中检验是否设置了LWP标记。此时，当检验到没有设置LWP标记时，CPU911了解第一次产生线性功率放大器LPAn的增益故障状态，因而进入下个步骤1217和1219，然后设置LWP标记并在产生线性功率放大器LPAn的增益故障状态时启动用于累计时间值的LWP计数器。但是，如果在步骤1215中检验设置了LWP标记时，CPU911了解到以前的状态已经是故障状态，则在步骤1221增加LWP计数器来累计故障状态存在的时间值。
另一方面，在上述步骤1213中总输出增益不是反常状态的情况中，CPU911认为线性功率放大器LPAn的增益保持在正常状态，因而在步骤1223清除LWP标记并在步骤1225清除LWP计数器。
根据上述步骤1211到1225的操作，CPU911分析线性功率放大器LPAn的输入RF信号和输出RF信号之间的电压差，在当它们之间的电压差超过设定范围的情况中检测到线性功率放大器LPAn的总增益的 故障状态时，累计地存储增益故障存在的时间，并且判断在上述RF信号之间的电压差没有超过设定范围的情况中线性功率放大器LPAn的总增益是处于正常状态，因而清除LWP计数器。
在第七时间段，CPU911在步骤1231输出用于选择风扇故障状态检测器817的输出FAN的第二选择信号SEL2，警报选择器181通过第二选择信号SEL2选择风扇故障状态检测器817的输出FAN并输出所选择的输出FAN到CPU911。这里，风扇故障状态检测器817输入设置在线性功率放大器LPAn上的风扇驱动信号，检验该风扇驱动信号的状态，并在确定没有正常执行风扇驱动的基础上设置FAN信号。
此后，由于在分析FAN信号的状态过程中设置FAN信号，CPU911在步骤1233中检验风扇驱动是否反常。然后，在风扇驱动是反常状态的基础上，CPU911进入步骤1235来检验是否设置了FAN标记。此时当检验到没有设置FAN标记时，CPU911了解第一次产生风扇驱动增益的故障状态，因而进入下个步骤1237和1239，然后设置FAN标记并当风扇反常驱动时启动用于累计时间值的FAN计数器。但是，如果在步骤1235中检验设置了FAN标记时，CPU911了解到以前的状态中的风扇驱动已经是故障状态，则在步骤1241增加FAN计数器来累计FAN驱动存在的时间值。
但是，在上述步骤1233中风扇驱动不是反常状态的情况中，CPU911认为风扇是正常驱动的，因而在步骤1243清除FAN标记并在步骤1245清除FAN计数器。
根据如图11E所示的上述步骤1231至1245的操作，CPU911分析用于冷却线性功率放大器LPAn的风扇的驱动信号，在FAN驱动于反常状态时累计地存储风扇驱动处于反常状态的时间，并且当风扇正常驱动时清除FAN计数器。
在如上所述的合成线性功率放大装置10的操作中所使用的每个线性功率放大器LPAn在每个首次设定的时间顺序地在相应的单元内检测所产生的过功率、高温、驻波比故障状态、电源故障状态、环路故障状态、总增益故障状态和风扇驱动故障状态等的存在/不存在。以这种方式，当设定相应的故障标记来体现对应于所产生的故障状态的项目时，CPU911在相应的警报计数器中累计地存储故障状态存在的时间，并清除相应于正常状态的标记和计数器。
如上所述，线性功率放大器LPAn检测和处理所产生的故障状态的存在/不存在，检验每个标记和(定时器)计数器，并执行用于闭合/断开功率分配器模块100和功率合成器模块300的相应的RF开关的功能。
观察上述步骤，CPU911在步骤1251读出表示故障状态存在/不存在的标记，从而分析在执行前述步骤1111到1245时所获得的结果。在这种情况中，首先，随着读出OVP标记，CPU911在步骤1253检验是否设置了OVP标记。这里当检验到没有设置OVP标记时，CPU911在步骤1255检验当前读出的标记是否是最终的标记。此时，当在这里检验到当前读出的标记不是最终的标记时，CPU911进到步骤1257来读出下一个标记，并返回到上述步骤1253来执行相应的操作。所以，CPU911在以如前所述的方法顺序地从第一到最后读出OVP标记时检验该标记的状态。
这里，在检验到表示如上所述操作中的故障状态的所设置的标记时，CPU911在步骤1253中认识到设置了OCP标记并进入到连续步骤1259，因而读出对应于相应标记的计数器值。在这种情况中，计数器是处于如前所述的状态：即累计地存储具有相应的存在的故障状态的时间值。读出计数器值之后，CPU911在步骤1261检验对应于表示故障状态的标记的计数器值是否等于或大于第二设置的时间值。这里，该第二设置时间值是用于停止线性功率放大器LPAn操作的，在本发明的一个最佳实施例中该值被设置为大约7秒钟。然后，当保持的累计并存储在故障状态的计数器中的时间少于7秒钟时，CPU911进入到上述步骤1255来检验当前读出的标记是否是最终标记。
但是，当在上述步骤1261中检验到对应于表示故障状态的标记的计数器值是等于或大于第二设置的时间值时，CPU911进入到步骤1263，以便于可以产生包括开关断开信号的开关控制信号SWC从而去掉输入到相应线性功率放大器LPA的RF信号并将产生的警报信息输入到通信装置916。这里，从通信装置916输出的警报信息被施加到一个外部操作器来进行处理。根据产生的开关控制信号SWC，功率分配器模块100的相应RF开关SWIn断开，并且功率合成器模块300的相应RF开关SWOn断开。所以，在发生故障状态时，线性功率放大器LPAn由于RF信号的传输通道现在打开所以自动地停止它的放大操作。此时，如图2所示，由于与反常操作的线性功率放大器LPAn耦合的输出端被断开，功率分配器模块100平均分配输入的RF信号的功率并且将其施加到节点NI从而使线性功率放大器LPAn的余下部分不经历故障或反常状态。同样，由于与反常操作的线性功率放大器LPAn耦合的输入端被断开，功率合成器模块300隔离反常操作的线性功率放大器的输出信号，并且仅合成并输出从正常运行的线性功率放大器LPAn输入的信号。其结果，如上所述，如果在合成的线性功率放大装置10中使用的任何一个线性功率放大器中产生故障状态，那么相应的线性功率放大器LPAn会自动地隔离与之相连的RF通道，并且在最后将RF信号的功率分配到正常运行的线性功率放大器之后，合成的线性功率放大装置执行线性放大操作，并合成和输出这个放大的信号。既然在分配和合成信号的步骤中所发生的RF放大信号没有信号功率的损耗，那么从上述可以看出合成的线性功率放大装置可以放大和输出一个设定大小的RF信号。
如上所述，随着开关控制信号SWC的启动，CPU911在步骤1265设置体现开关控制信号SWC被断开从而阻挡当前的RF信号的开关断开标记，并在步骤1267启动开关断开定时器，其中开关断开标记是显示RF信号的通道被阻挡并且在当前线性功率放大器LPAn处于故障状态的通道中停止放大操作。开关断开定时器是用于累计地存储在故障状态放大器中放大操作停止的时间。在RF开关重新闭合(SWC闭合)的情况中，CPU911分别在步骤1269和1271中清零所有的标记和定时器，上述标记表示OVP、TEMP、VSWR、DCF、LOP、LWP和FAN的故障状态并且上述定时器累计地存储故障状态存在的时间。
在第一设定时间内检验每种状态后特定的故障状态持续第二设定时间的情况中，即在上述如图11E所示的步骤1251到1271中，CPU911断开RF开关，停止相应线性功率放大器的操作，设置开关断开标记来显示故障状态的产生，并且最后驱动开关断开定时器来累计RF信号在相应的通道中被阻挡的时间。在那种情况中，在其中产生故障状态的线性功率放大器LPAn在经过了设定时间的情况中被再次驱动，以便于检验是否暂时产生了以前的故障状态。因此，开关断开定时器确定在打开RF开关之后再次驱动(闭合)RF开关的那个点。另外，如上所述，在打开RF信号之后，为了在重新驱动RF开关时正常地检验故障状态的存在/不存在这个原因，清零每个标记和定时器。
另一方面，当在前述的图11C的步骤1103中检验到设置了开关断开标记，则断开在功率分配器模块100和功率合成器模块300中相应的线性功率放大器LPAn的RF开关。在这种情况中，CPU911检验开关SWI和SWO的断开时间是否超过第三设定时间。即在停止线性功率放大器LPAn的驱动之后，通过在已经超过给定的时间后再次启动对线性功率放大器LPAn的驱动来检验线性功率放大器LPAn的故障状态是否暂时(非致命地)产生或永久地(致命)产生。其结果，如图11G所示，CPU911在步骤1285读出开关断开定时器的值，并在步骤1287检验开关断开定时器的值是否等于或大于第三设定时间。然后，在开关断开定时器的值不等于或大于第三设定时间的情况中，CPU911进入到步骤1289，再次设置开关断开定时器的值并再次返回图11C的上述步骤1101。
如上所述，一旦设置了开关断开标记，CPU911断开开关SWI和SWO直到开关断开定时器的值达到第三设定时间的值。此时，当在步骤1287中检验到开关断开定时器的值等于或大于第三设定时间时，CPU911在步骤1291读出开关断开计数器值。这里，开关断开计数器是用于累计地存储开关断开次数，并且如果开关次数大于设定数，则相应的线性功率放大器LPAn是处于致命的故障状态。由于这个原因，线性功率放大器LPAn终止它的进一步运行。这样，CPU911在步骤1293检验开关断开计数器的值是否超过或等于设定数N。并且，如上所述，当检验到开关断开计数器的值超过或等于设定数N时，CPU911进入到步骤1305，设置终止线性功率放大器LPAn的运行并且控制通信装置916使其通知外部操作者线性功率放大器LPAn产生故障状态。
但是，当在上述步骤1293中检验到开关断开计数器的值没有超过或不等于设定数N时，则CPU911在步骤1295闭合开关控制信号SWC，并经通信装置916产生相应警报的解除信息。所以，外部操作者可以通过经通信装置916自动输出的合成线性功率放大器的故障状态和解除状态信息来识别系统的故障状态。另外，当闭合开关控制信号SWC时，在经过通过了解线性功率放大器LPAn的故障状态而终止运行的状态中的第三设定时间之后，CPU911重新启动线性功率放大器LPAn的操作。在这种情况中，通过开关控制信号SWC来闭合功率分配器模块100和功率合成器模块300的RF开关SWO和SWI，并由此在相应的线性功率放大器LPAn中形成可以输入和输出RF信号的通道。下面，CPU911在步骤1297清零开关断开标记，并且在步骤1299清零开关断开定时器，由此增加了开关断开定时器的值并准备下一个状态。更进一步，CPU911在步骤1301重新设置开关闭合标记，并且在步骤1307启动开关闭合定时器，从而返回上述的图11F的步骤1231。
同样地，当在上述图11C的步骤1101中检验到没有输入第一设定时间时，CPU911在步骤1311读出开关断开计数器值，并如图11G所述在步骤1313检验开关断开计数器值是否存在。此时，当在这里检验到开关断开计数器值是“0”时，这意味着终止了处于以前状态中的线性功率放大器LPAn的运行。在这种情况中，如果在给定时间内开关闭合定时器持续，则可以清零开关断开计数器的值。简而言之，即使在累计开关断开次数并将其存储在开关断开计数器中的状态中再次恢复正常运行，开关断开计数器也保持其中在开关断开计数器中连续存储相应次数的状态。因此，在本发明的实施例中，一旦在第四设定时间内线性功率放大器LPAn保持反常/正常状态，既然判断出相应的线性功率放大器是正常运行，则CPU911清除开关断开计数器值。在这种情况中，将第四设定时间设置得大于第三设定时间。所以，当在上述步骤1313中检验到开关断开计数器值不是“0”，则CPU911进到步骤1315，重新设置开关闭合定时器的值，并在步骤1317检验开关闭合定时器的值是否大于或等于第四设定时间的值。然后，当检验到开关闭合定时器的值是大于或等于第四设定时间的值时，CPU911在步骤1319清除开关断开计数器的值，并返回上述图11G中的步骤1101。
从下列表1中将可以看出如上所述构成的警报检测器238的运行。
(表1)
  警报的种类        产生的状态    检验和防止方法
  OVP过功率警报  在线性功率放大器的功率是过功率的情况下产生的  检验输入信号的电平并在将其电平降低到低于正常值之后初始化输入信号的电平
 TEMP高温警报  在线性功率放大器的内部温度超过82℃±5℃情况下产生的  检验风扇是否正常工作
 VSWRVSWR警报  在VSWR超过3∶1(-6dB±2dB)的情况下产生的  检验输出端是否打开
 DCFDC故障警报  在DC/DC PSU中电源是反常状态的情况下产生的  检验在线性功率放大器的PSU中输出的DC功率
 LOP环路故障警报  在信号消除器的输出中没有正常地消除RF信号时所产生的  测量信号消除器的增益
 LWP环路功率警报  线性功率放大器内部的反常状态的增益超过+2dB+0/-1dB时所产生的  测量线性功率放大器的总增益
 FAN风扇故障警报  在风扇不能正常驱动时产生的  用新风扇代替旧风扇
如上所述，根据本发明的合成线性功率放大装置在第一设定时间检验上述表1中所述的检测器的输出，根据显示任何一个特定检测器中表示故障状态的信号的产生来设置相应检测器的标记并且启动用于存储这个故障状态持续时间的定时器。重复上述步骤，合成线性功率放大装置检验每个检测器的输出并顺序地检验这些标记的状态。这时，当在上述检验步骤中没有设置标记时，线性功率放大器LPAn就执行它的正常操作，由此在返回之后执行待机操作到第一设定时间。并且，在检测操作的待机状态中，线性功率放大器LPAn构成用于将RF信号输入和输出到功率分配器模块100和功率合成器模块300上的通道。从而，功率分配器模块100根据线性功率放大器LPAn的数量对输入的RF信号进行功率分配并且输出经功率分配的信号，每个线性功率放大器LPAn线性地放大功率分配过的输入信号并且输出这个线性放大的信号。然后，功率合成器模块300合成并输出在每个线性功率放大器LPAn中输出和放大的RF信号。
但是，当在检验步骤中检验到在检测器标记中设置了任何一种标记时，CPU911就顺序地读出相应检测器定时器的值并检验是否经过了第二设定时间。这时，当检验到没有经过第二设定时间时，CPU911就重新设置定时器的值并进入待机状态直到达到第一设定时间。同样，当检验到检测器定时器的值超过第一设定时间时，就检测到这个线性功率放大器LPAn是处于严重反常状态。因此，那时，相应的线性功率放大器LPAn就断开与之相连的功率分配器模块100和功率合成器模块300的开关SWIn和SWOn。然后，功率分配器模块100就在与相应的线性功率放大器LPAn相连的RF信号的输入端被断开的情况下分配输入到相应的线性功率放大器LPAn中的RF信号的功率，并且将分配的功率输入到正常运行的线性功率放大器LPAn中。另外，当在其上产生反常状态并与线性功率放大器LPAn相连的输入端断开时，功率合成器模块300功率合成在正常线性功率放大器LPAn中输出和放大的RF信号并输出这个功率合成的信号。这里，由于RF信号的通道打开，在线性功率放大器模块200中反常状态的线性功率放大器LPAn就终止它的线性放大功能，并且正常的线性功率放大器LPAn通过功率分配器模块100输入较高电平的RF信号，并且最后线性放大作为具有较大增益的RF信号的输入信号并且输出这个线性放大的信号。其结果，在功率合成器模块300中合成和输出的最终的RF信号的功率具有与在正常状态中的RF信号相同的值。
在由于故障状态的产生而终止线性功率放大器LPAn的操作时，相应的线性功率放大器就在第三设定时间内停止操作，断开功率分配器模块100和功率合成器模块300的开关SWI和SWO，并且如上所述再次执行检测操作，也就是检验线性功率放大器的故障状态的产生是暂时的还是致命的(永久的)。总之，线性功率放大器LPAn再一次执行检测操作并检测故障状态产生的存在/不存在。这样，当保持的故障状态超过第二设定时间时，线性功率放大器LPAn的RF信号的输入/输出通道就再次打开并且待机直到经历第三设定时间。上述操作重复执行N次，并且当故障状态持续直到第N次重复执行过程时，线性功率放大器LPAn就停止进一步的检测操作并且将检测结果通知外部。
另一方面，当在检测步骤中检验到每个检测器都是正常状态时，线性功率放大器LPAn检测计数器的值并且检验线性功率放大器LPAn的操作在以前状态中是否被停止过。这里，当该操作被停止过时，线性功率放大器LPAn就检测该线性功率放大器正常操作的时间，并且一旦经过第四设定时间，就清除计数器值，由此再次从放大通道返回到正常运行状态。
这里，第一设定时间使用一个在正常周期重复产生的定时器中断信号，并且可以在第四设定时间＞第三设定时间＞第二设定时间＞第一设定时间的情况下设置这些设定时间。同样，可以在本发明的一个最佳实施例中假设第二设定时间可以设置为大约7秒而第三设定时间可以设置为大约1分钟。
图12A到12C是显示根据本发明的合成线性功率放大装置的另一个实施例的操作过程的流程图。参考图12A到12C，CPU911在步骤1402通过检查安装传感器917的输出来检验相应的线性功率放大器LPAn是否安装在功率分配器模块100和功率合成器模块300中。如果安装传感器917产生没有安装信号，则CPU911在步骤1402断开分别与功率分配器模块100和功率合成器模块300相连的开关SWI和SWO，然后返回步骤1402。但是，如果在步骤1402产生安装信号，则CPU911在步骤1406检验线性功率放大器LPAn是否是首次安装的。如果是，则CPU911在步骤1408闭合与功率分配器模块100相连的RF开关SWI以及与功率合成器模块300相连的RF开关SWO，然后进到步骤1410来检验线性功率放大器LPAn的操作状态。但是，如果在步骤1406检验该线性功率放大器LPAn不是首次安装时，CPU911就直接进入到步骤1410来检验线性功率放大器LPAn的操作状态。
在一个特定周期执行用于检验线性功率放大器LPAn操作状态的处理。所以，CPU911在步骤1410检验它是否是一个用于警报检测周期的时间。如果是，则CPU911在步骤1412初始化警报检测时间，并顺序地选择警报检测器238的输出来检验故障状态。这里，如果这个警报检测周期是例如200毫秒，则CPU911在这个200毫秒周期内重复图12A到12C的处理。
组成这个合成线性功率放大装置的线性功率放大器LPAn连续地接收具有图9所示结构的警报检测器238的输出，并且检测故障状态的存在/不存在。在步骤1422到1428中，CPU911选择过功率状态检测器811的一个输出来检测相应线性功率放大器LPAn的过功率状态。在步骤1432到1438，CPU911选择高温检测器812的一个输出来检测相应线性功率放大器LPAn的高温状态。在步骤1442到1448，CPU911选择驻波比检测器813的一个输出来检测相应线性功率放大器LPAn故障状态中的驻波比。在步骤1452到1458，CPU911选择电源故障检测器814的一个输出来检测相应线性功率放大器LPAn的电源故障状态。在步骤1462到1468，CPU911选择环路故障状态检测器815的一个输出来检测相应线性功率放大器LPAn的环路故障状态。在步骤1472到1478，CPU911选择低功率状态检测器816的一个输出来检测相应线性功率放大器LPAn的低传输功率状态。在步骤1482到1488，CPU911选择风扇故障状态检测器817的一个输出来检测相应线性功率放大器LPAn的风扇故障状态。
如果在检验相应检测器811-817输出的处理过程中检测到一个反常信号，CPU911就闭合对应于产生反常信号的检测器的警报，并且启动相应的警报计数器。如果该警报状态在警报计数器已经启动的状态中连续地保持，那么CPU911维持相应的警报计数器的驱动以累计警报发生时间。这是在图12A和12B的相应的警报处理步骤1426、1436、1446、1456、1466、1476和1486中完成的，与在图11C到11G中的相应的警报处理步骤相同。
如果在检测检测器811-817输出的处理中将相应检测器的输出恢复到正常状态，则CPU911初始化相应的警报计数器值。这是在相应的警报处理步骤1428、1438、1448、1458、1468、1478和1488中完成的，与在图11C到11G中的相应的警报解除处理步骤相同。
如上所述，一旦从这些检测器中接收到一个反常信号，CPU911就启动相应的计数器来计数并且累计反常状态的维持时间。在这个过渡时期中，如果相应的检测器恢复到正常状态，CPU911就初始化相应的警报计数器来清除累计到目前的时间。
在检测所有检测器811-817的状态之后，CPU911在步骤1492检验所有检测器811-817的输出是否正常。如果正常，则CPU911在步骤1492初始化所有的警报计数器，然后闭合分别将线性功率放大器LPAn连接到功率分配器模块100和功率合成器模块300的开关SWI和SWO。此后，CPU911返回步骤1402。
但是，如果在步骤1492中检测到来自检测器811-817中任何一个的输出是反常状态时，CPU911在步骤1502读出反常状态中警报计数器的值，然后在步骤1504比较读出的警报计数器值与一个参考时间值。这里，这个参考时间是在警报发生时间超过一个特定时间时断开开关SWI和SWO的时间。最好是，这个参考时间应该设置为7秒，与本发明的第一实施例中的相同。如果在步骤1504中这个警报计数器值小于参考时间值，则CPU911进到步骤1506来看是否有另一个检测器也处于反常状态。如果存在另一个检测器也是反常状态，CPU911返回步骤1502来重复比较警报计数器值与该参考时间值，并且如果没有检测器处于反常状态，则CPU911返回步骤1402来等待下一个检测周期。
但是，在步骤1504中如果警报计数器值大于参考时间值，这意味着相应的线性功率放大器LPAn有一个致命的错误，该错误的错误状态超过设定时间。在这种情况中，CPU911在步骤1508通过控制通信装置916立即将反常状态的警报传送给操作者。然后，CPU911在步骤1510初始化所有的警报计数器值并且断开与功率分配器模块100和功率合成器模块300相连的开关SWI和SWO，使其与相应的线性功率放大器LPAn不连接，从而完成这个程序。
在这种情况中，线性功率放大器LPAn是与合成线性放大装置分离的，以便于功率分配器模块100可以均分正常运行的线性功率放大器LPAn的输出。正常运行的线性功率放大器放大具有较高电平的分配信号，并且功率合成器模块300合成从正常运行的线性功率放大器LPAn中产生的信号。因此，即使某个线性功率放大器LPAn意外地出现故障，合成线性功率放大装置还是可以保持稳定的功率放大功能。
总的来说，如果警报维持一个特定时间，根据本发明第一实施例的合成线性功率放大装置可以临时停止相应的线性功率放大器的操作，并且可以重复相同的操作过程一个特定的次数。虽然如此，如果这个故障状态继续，合成线性功率放大装置将完全停止这个线性功率放大器的操作。但是，根据本发明第二个实施例的合成线性功率放大装置在如果警报维持一个特定时间的情况下仅停止相应的线性功率放大器的操作。这里，第二个实施例可以使用一个单个计数器而不是分离的一些计数器来累计相应反常状态的持续时间。也就是，在线性功率放大器中同时产生各种反常状态是很少有的。所以，第二实施例的装置简单地检测产生警报的存在/不存在并使用一个单个计数器来累计警报产生时间。当然，可能同时产生两个或更多的警报，但是这种情况非常少见，以至于在实际中可能与第二个实施例一样通过使用一种简单的方式来检测线性功率放大器的故障状态。
从上面的描述可以看出，根据本发明实施例的合成线性功率放大装置周期性地进行自检，一旦在通道中检测到故障状态就打开那个输入/输出通道，并且当确定相应的线性功率放大器断开时，功率分配器模块和功率合成器模块就分别分配和合成RF信号的功率。同样地，尽管在合成线性功率放大装置中的任一个线性功率放大器中发生故障状态，具有相同功率电平的RF信号还是可以被合成和放大好象不存在出故障的放大器。最后，本发明在以下方面是有利的：用线性功率放大器构成能够自诊断其状态的合成线性功率放大装置、根据诊断出的状态来进行线性放大功能、并且进一步通知外部操作者有关该线性功率放大器的状态。
尽管已经参考附图描述了本发明的带有说明性的实施例，可以理解本发明并不局限于那些精确的实施例，并且在不脱离本发明范围和实质的情况下，可以由本领域的技术人员做出各种其他改变和变形。

Claims (25)

1.一种合成线性功率放大装置，包括：
一个功率分配器模块，具有多条分别连接于一个输入端和多个输出端之间的通道和多个分别连接于每个所述输出端的开关，该模块用于分配输入到所述功率分配器模块上的RF信号的功率并且分别将所述分配的功率输出到所述输出端；
一个功率合成器模块，具有多条分别连接于多个输入端和一个输出端之间的通道和多个分别连接于每个所述输入端的开关，该模块用于合成输入到所述功率合成器模块上的RF信号的功率并且输出所述合成的功率；并且
连接在所述功率分配器模块的所述输出端和所述功率合成器模块的所述输入端之间的多个线性功率放大器，用于线性地放大在所述功率分配器模块中分配的所述RF信号功率并由此将所述线性放大的信号输出到所述功率合成器模块，并且一旦在其中一个线性功率放大器中检测到故障状态，所述故障放大器通过断开在所述功率分配器模块和所述功率合成器模块中相应的开关来打开与之相连的通道。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述功率分配器模块包括：
连接在所述装置的一个输入端和一个公共输入节点之间的第一输入通道，这个第一输入通道具有一个第一特性阻抗(Z1)；
并联地与所述公共输入节点相连的多个第二输入通道，具有相应的第二特性阻抗(Z2)；
串联地分别与所述第二输入通道相连的多个第三输入通道，具有相应的第三特性阻抗(Z3)；
其中所述RF开关分别连接在所述第三输入通道和所述线性功率放大器之间并且通过所述线性功率放大器控制开关，另外，其中所述第一到第三输入通道在长度上分别是λ/4以便于当其中一个所述RF开关断开时，相应的分配的RF信号被反射回所述的公共输入节点。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述的功率合成器模块包括：
与所述功率合成器模块的所述相应的RF开关相连的第一输出通道，具有等效于功率分配器模块的第三输入通道阻抗(Z3)的相应的特性阻抗；
分别并联连接于一个公共输出节点和所述相应的第一通道之间的第二输出通道，具有与功率分配器模块的第二输入通道的阻抗(Z2)相同的一个相应的特性阻抗；并且
与所述公共输出通道相连的一个第三输出通道，具有与功率分配器模块的第一通道的阻抗(Z1)相同的一个相应的特性阻抗；
其中所述的第一到第三输入通道在长度上分别是λ/4以便于当其中一个所述RF开关断开时，相应的RF信号被反射回所述的公共输出节点。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于使用前馈操作的所述线性功率放大器包括一些用于检测其中故障状态的检测器，并响应其检测结果断开所述功率分配器模块和所述功率合成器模块的所述RF开关。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述检测器包括一个过功率检测器，它用于输入所述线性功率放大器的输出，比较所述输出功率与一个设定的输出功率，并且检测过功率故障状态。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述检测器包括一个含有一个温度传感器的高温检测器，用于比较一个设定温度和从所述温度传感器中检测到的所述线性功率放大器的一个内部温度，并且检测一个高温故障状态。
7.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述检测器包括一个驻波比检测器，用于输入所述线性功率放大器的输出，检测所述线性功率放大器的一个输出电压与一个反射电压之差，并且检测一个驻波比故障状态。
8.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述检测器包括一个电源故障检测器，用于输入所述线性功率放大器的电源，检测所述电源并且在所述检测到的电源超过一个设定功率范围时检测电源故障状态。
9.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述检测器包括一个环路故障检测器，用于输入RF信号消除器的输出并在由所述RF信号消除器输出的所述RF信号超过一个设定时间时检测环路故障状态。
10.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述检测器包括一个低功率检测器，用于输入所述线性功率放大器的输入和输出信号，检测所述两个信号功率之间的差值，并当所述功率降低低于一个设定值时检测低功率故障状态。
11.如权利要求3所述的装置，其特征在于每个通道的特性阻抗都设置在Z3＞Z2＞Z1的条件中。
12.一种合成线性功率放大装置，包括：
一个功率分配器模块，具有一个输入端和多个输出端，用于分配一个RF信号的功率；
一个功率合成器模块，具有多个输入端和一个输出端，用于合成RF信号的功率；
一些线性功率放大器，相应地连接在所述功率分配器模块的所述每个输出端和所述功率合成器模块的每个所述输入端之间；并且
一些RF开关分别与所述线性功率放大器的输入和输出端相连，其中所述线性功率放大器自己诊断它们的操作状态并响应故障状态的产生打开某个所述的RF开关。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述线性功率放大器包括一个过功率检测器，它用于输入所述线性功率放大器的输出，比较所述输出功率与一个设定的输出功率，并且检测过功率故障状态。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述线性功率放大器包括一个含有一个温度传感器的高温检测器，用于比较一个设定温度和从所述温度传感器中检测到的所述线性功率放大器的一个内部温度，并且检测一个高温故障状态。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述线性功率放大器包括一个驻波比检测器，用于输入所述线性功率放大器的输出，检测所述线性功率放大器的一个输出电压与一个反射电压之差，并且检测一个驻波比故障状态。
16.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述线性功率放大器包括一个电源故障检测器，用于输入所述线性功率放大器的电源，检测所述电源并且检测所述检测到的电源超过一个设定功率范围时的电源故障状态。
17.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述线性功率放大器包括一个环路故障检测器，用于输入RF信号消除器的输出并检测由所述RF信号消除器输出的所述RF信号超过一个设定时间时的环路故障状态。
18.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述线性功率放大器包括一个低功率检测器，用于输入所述线性功率放大器的输入和输出信号，检测所述两个信号功率之间的差值，并检测其中所述功率的降低低于一个设定值的低功率故障状态。
19.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述功率分配器模块包括：
连接在所述装置的一个输入端和一个公共输入节点之间的第一输入通道，这个第一输入通道具有一个第一特性阻抗(Z1)；
并联地与所述公共输入节点相连的多个第二输入通道，具有相应的第二特性阻抗(Z2)；
串联地分别与所述第二输入通道相连的多个第三输入通道，具有相应的第三特性阻抗(Z3)；
其中所述RF开关分别连接在所述第三输入通道和所述线性功率放大器之间并且通过所述线性功率放大器控制开关，另外，其中所述第一到第三输入通道在长度上分别是λ/4以便于当其中一个所述RF开关断开时，相应的分配的RF信号被反射回所述的公共输入节点。
20.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述功率合成器模块包括：
与所述功率合成器模块的所述相应的RF开关相连的第一输出通道，具有等效于功率分配器模块的第三输入通道阻抗(Z3)的相应的特性阻抗；
分别并联地连接于一个公共输出节点和所述相应的第一通道之间的第二输出通道，具有与功率分配器模块的第二输入通道的阻抗(Z2)相同的一个相应的特性阻抗；并且
与所述公共输出通道相连的一个第三输出通道，具有与功率分配器模块的第一通道的阻抗(Z1)相同的一个相应的特性阻抗；
其中所述的第一到第三输入通道在长度上分别是λ/4以便于当其中一个所述RF开关断开时，相应的RF信号被反射回所述的公共输出节点。
21.一种控制具有用于分配RF信号功率的一个功率分配器模块和用于其功率合成的一个功率合成器模块的合成线性功率放大装置的方法，其中线性功率放大器与分别和所述功率分配器模块的输出端以及所述功率合成器模块的输入端相连的RF开关相连，该方法包括这些步骤：
通过所述线性功率放大器进行：自己诊断线性放大操作，在检测到反常状态时断开所述的相应的RF开关，并且均匀地分配所述RF信号的功率并在所述输入的RF信号功率分配后通过打开RF开关将其输入到正常运行的线性功率放大器的一个输入端。
22.一种控制具有用于分配RF信号功率的一个功率分配器模块和用于其功率合成的一个功率合成器模块的合成线性功率放大装置的方法，其中线性功率放大器与分别和所述功率分配器模块的输出端以及所述功率合成器模块的输入端相连的RF开关相连，该方法包括这些步骤：
在一个设定时间内顺序地检验所述线性功率放大器的内部操作状态，显示在所述检验步骤中产生反常状态的检测信号，累计地存储其中产生反常状态的时间，一旦反常状态的产生时间和持续时间超过设定时间就断开所述RF开关，并且停止所述线性功率放大器的RF输入/输出通道。
23.一种用于控制合成线性功率放大装置的方法，包括这些步骤：
根据输出端数目均匀地分配RF信号的功率；
将功率分配的RF信号施加到一些线性功率放大器上，其中每个所述的线性功率放大器检测自己的状态，以便于在检测到反常状态时就断开一条输入/输出通道，从而停用处于反常状态的线性功率放大器；并且
合成从正常工作的线性功率放大器中产生的RF信号的功率。
24.如权利要求23所述的方法，进一步包括这些步骤：
检验线性功率放大器在第一设定时间的正常周期是否正常运行，一旦检测到反常状态就累计反常状态的维持时间，并且在检测到正常状态时就初始化所累计的时间；
检验反常状态的所述维持时间是否超过第二设定时间；
如果所述的维持时间超过第二设定时间，增加停用线性功率放大器的数量，并且断开该线性功率放大器的输入/输出通道从而停用所述线性功率放大器达到第三设定时间；并且
比较停用数与一个设定数；
如果所述的停用数高于设定数，则完全停用所述线性功率放大器的操作。
25.如权利要求23所述的方法，进一步包括这些步骤：
检验线性功率放大器在第一设定时间的正常周期是否正常运行，一旦检测到反常状态就累计反常状态的维持时间，并且在检测到正常状态时就初始化所累计的时间；并且
检验反常状态的所述维持时间是否超过第二设定时间；
如果所述的维持时间超过第二设定时间，增加停用线性功率放大器的数量，并且断开该线性功率放大器的输入/输出通道从而停用所述线性功率放大器达到第三设定时间。
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