一种TDD模式的双向放大器 |
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| 申请号 | CN201610983518.0 | 申请日 | 2016-11-08 | 公开(公告)号 | CN106571850A | 公开(公告)日 | 2017-04-19 |
| 申请人 | 北京澳丰源科技股份有限公司; | 发明人 | 姚建海; 孟剑; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种TDD模式的双向 放大器 ，双向放大器包括 开关 电路 、发射电路、收发隔离电路、接收电路及收发控制电路；所述收发隔离电路包括双环形器，所述发射电路的输出端与所述双环形器的输入端相连接，所述接收电路的输入端与所述双环形器的接收端相连接，所述双环形器的天线端连接天线，所述天线端接收/发送天线 信号 ，所述收发控制电路与所述开关电路、发射电路、接收电路以及所述收发隔离电路相连接，本发明提供了一种基于TDD模式的接收和发射高隔离电路，同时满足了低噪声接收的要求以及线性大功率输出的要求，并能稳定抗干扰的进行工作。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种TDD模式的双向放大器，其特征在于，所述双向放大器包括开关电路、发射电路、收发隔离电路、接收电路及收发控制电路；所述收发隔离电路包括双环形器，所述发射电路的输出端与所述双环形器的输入端相连接，所述接收电路的输入端与所述双环形器的接收端相连接，所述双环形器的天线端连接天线，所述天线端接收/发送天线信号，所述收发控制电路与所述开关电路、发射电路、接收电路以及所述收发隔离电路相连接。 |
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| 说明书全文 | 一种TDD模式的双向放大器技术领域[0001] 本发明涉及通信领域的放大器，具体涉及一种带基于TDD工作模式的双向放大器。 背景技术[0002] 各种通信系统采用的双工通信模式有TDD模式和FDD模式之分。在TDD模式中，基站使用的功率放大器不仅需要输出大功率，而且必须不损坏低噪声接收电路的功能。在工程应用中，为了实现对WLAN信号的拉远，需分别对上、下行信号进行功率放大。目前市场上主要采用的是单输入单输出的双端口结构，如果要应用在上下行分开的信号传输系统中，需要额外增加模块将两路信号合并到一路，施工不便、工程成本高。 [0003] 目前使用TDD模式放大器，一般采用集成单刀双掷开关进行收发电路的切换工作，也有采用无源的铁氧体环形器作收发隔离电路以满足工作模式的切换。前者电路简单，但由于半导体模块功率限制，只能输出很小的线性功率，不能满足基站放大器的输出大功率要求；后者采用的铁氧体环形器使输出的大功率直接接到发射天线，可靠性较高，线性指标好，功率容量大，但由于其本身的隔离度有限，低噪声放大器直接接环形器，会导致低噪声放大器损坏。 发明内容[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供了一种基于TDD模式的双向放大器。 [0005] 具体的，本发明提供了如下技术方案： [0006] 一种TDD模式的双向放大器，双向放大器包括开关电路、发射电路、收发隔离电路、接收电路及收发控制电路；所述收发隔离电路包括双环形器，所述发射电路的输出端与所述双环形器的输入端相连接，所述接收电路的输入端与所述双环形器的接收端相连接，所述双环形器的天线端连接天线，所述天线端接收/发送天线信号，所述收发控制电路与所述开关电路、发射电路、接收电路以及所述收发隔离电路相连接。 [0007] 优选地，发射电路包括依次串联的增益放大电路、隔离器和功率放大器，所述功率放大器的输出端连接所述双环形器的输入端，所述收发控制电路连接所述增益放大电路和功率放大器。 [0008] 优选地，开接收电路包括依次串联的第一低噪放大器、带通滤波器和第二低噪放大器并依次连接，所述双环形器的接收端连接所述第一低噪放大器的输入端，所述收发控制电路连接第一低噪放大器和第二低噪放大器。 [0010] 优选地，开关电路与所述增益放大电路输入端之间连接第一温补衰减器。 [0012] 优选地，双环形器的输入端与第二耦合器相连接，所述第二耦合器连接第二检波器，所述第二检波器设置反向功率检测端口。 [0013] 优选地，第一低噪放大器输入端连接限幅器，所述开关电路与所述第二低噪放大器输出端之间连接第二温补衰减器。 [0014] 优选地，PIN二极管设置于距离所述双环形器的接收端四分之一波长处与所述双环形器相连接。 [0015] 优选地，双环形器由两个环形器连接形成，所述双环形器设置负载端。 [0016] 与现有技术相比，本发明提供的TDD模式的双向放大器，具有以下有益效果： [0017] 1)本发明提供的TDD模式的双向放大器使用双环形器由两个环形器连接而成，可以有效保护发射电路末级放大器，实现稳定的信号的发射，同时具有收发分离、接收天线端的信号到接收电路功能。 [0018] 2)本发明提供的TDD模式的双向放大器通过第一耦合器COP1连接第一检波器D2，第一检波器D2接通正向功率检测信号，第二耦合器COP2连接第二检波器D3，接通反向功率检测信号端口实现反射信号的检测，通过控制电路可以实现驻波检测。 [0019] 3)本发明提供了一种基于TDD模式的接收和发射高隔离电路，同时满足了低噪声接收的要求以及线性大功率输出的要求，并能稳定抗干扰的进行工作，在接收电路采用了内置限幅器，其噪声低、增益高、抗毁性能强的特性显著提高了接收灵敏度，平衡了收发性能。 [0020] 4)本发明提供的TDD模式的双向放大器的双环形器的接收端连接一个PIN二极管D1，当双向放大器处于发射状态时，导通PIN二极管D1，此时PIN二极管D1处为低阻抗，通过四分之一波长的双环形器接收端为高阻抗，当天线端开路或驻波较大时，反射功率传输到双环形器负载端，射频开关SW2切换接通负载，有效保护接收电路不损坏，同时通过第二耦合器COP2连接第二检波器D3，检测反向功率，实现保护。当双向放大器处于接收状态时，截止PIN管，此时PIN管DI处为高阻抗，双环形器接收端为50欧姆，同时射频开关SW2切换接通接收电路，天线端信号通过双环形器接收端到达接收电路。附图说明 [0021] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显： [0022] 图1是本发明实施例的TDD模式的双向放大器的结构示意图； [0023] 图2是本发明实施例的TDD模式的双向放大器的电路原理示意图。 [0024] 在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。 具体实施方式[0025] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0026] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0027] 另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。 [0028] 下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，其中如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。 [0029] 图1是本发明实施例的TDD模式的双向放大器的结构示意图，图2是本发明实施例的TDD模式的双向放大器的电路原理示意图。本发明实施例提供的TDD模式的双向放大器用于对射频输入信号加以放大处理后，输出射频输出信号，并接收射频信号进行放大处理的信号传输系统。 [0030] 双向放大器包括开关电路101、发射电路102、收发隔离电路103、接收电路104及收发控制电路105，收发控制电路105与开关电路101、发射电路102、接收电路104以及收发隔离电路103相连接并进行控制。射频信号发射时，从RFIN端依次接通开关电路、发射电路和收发隔离电路，最后通过天线ANT进行信号的发射，此时接收电路隔离断开；射频信号接收时，通过天线ANT接收射频信号并依次接通收发隔离电路、接收电路和开关电路，此时发射电路处于断开状态。 [0031] 开关电路101采用线性高功率集成的单刀双掷开关SW1，实现了信号接收与发送之间的切换隔离作用，由收发控制电路105发送控制信号进行切换控制。 [0032] 收发隔离电路103包括双环形器1031，发射电路102的输出端与双环形器1031的输入端即双环形器的引脚1相连接，双环形器1031的接收端与接收电路104的输入端相连接，接收电路104的输入端与双环形器1031的接收端即引脚3相连接，双环形器1031的天线端即引脚2连接天线ANT，天线端接收/发送天线信号； [0033] 优选地，收发隔离电路103还包括射频开关电路和隔直电容(图未示)，射频开关电路包括射频开关SW2和PIN二极管D1，接收电路104的输入端连接射频开关SW2及PIN二极管D1阳极，PIN二极管D1阳极连接隔直电容后连接双环形器1031的接收端，PIN二极管D1阴极接地，双环形器1031连接负载端106。优选地，射频开关SW2采用低插损高隔离开关从而提高接收电路隔离度和减小接收链路噪声。本实施例中，PIN二极管设置于距离双环形器1031的接收端即引脚3四分之一波长位置，即MLIN长度为四分之一波长，波长为收发组件频率的波长。 [0034] 射频开关SW2采用单刀双掷开关，切换到接通端时使接收电路104导通，切换到断开端时接收电路104断开并连接负载电阻，负载电阻优选为50欧姆电阻。 [0035] 当双向放大器处于发射状态时，导通PIN二极管D1，此时PIN二极管D1处为低阻抗，双环形器接收端为高阻抗，当天线端开路或驻波较大时，反射功率传输到双环形器1031引脚4的负载端106，射频开关SW2切换到断开端连接50欧姆负载端，有效保护接收电路不损坏，同时通过第二耦合器COP2连接第二检波器D3，检测反向功率，实现保护。 [0036] 当双向放大器处于接收状态时，射频开关SW2切换到接通端接通接收电路104，截止PIN二极管D1，此时PIN二极管D1处为高阻抗。优选地，双环形器的负载端为50欧姆电阻。 [0037] 双环形器1031通过天线端接收或者发送天线信号，收发控制电路105发送控制信号，双环形器1031由两个环形器连接并串联而成，可以有效保护发射电路末级放大器电路，实现稳定的信号发射和接收，具有收发分离、低损耗及大功率的特性。 [0038] 参阅图2，发射信号时，开关电路101的发射端口导通，射频信号通过开关电路101后进入发射电路102，信号依次通过增益放大电路、隔离器IS1和功率放大器PA3，最后功率放大器PA3的输出端连接双环形器1031的输入端即引脚1，通过双环形器1031的天线端通过天线ANT发射信号，此时，收发控制电路105控制PIN二极管D1正向导通，PIN二极管D1处为低阻抗，收发控制电路105控制射频开关SW2断开。增益放大电路可以为两级放大电路，如图2中所示，包括第一放大器PA1和第二放大器PA2。功率放大器PA3将经过隔离器的筛选抗干扰后的信号进行放大。通过两个放大电路串联在一起的形成两级放大电路，可以保证信号放大功率的同时避免失真。收发控制电路105连接开关电路、增益放大电路和功率放大器进行发射控制信号进行调节。 [0039] 接收信号时，开关电路101的接收端导通，天线ANT接收射频信号，通过双环形器1031引脚2的天线端接收射频信号，然后依次通过隔离电容、PIN二极管D1和射频开关，再传输至接收电路104，接收电路104包括第一低噪放大器LNA1、带通滤波器F1和第二低噪放大器LAN2并依次连接后接通开关电路101。此时，收发控制电路105控制PIN二极管D1反向截止，PIN二极管D1处为高阻抗，收发控制电路105控制射频开关SW2导通，同时控制第一低噪放大器LNA1将微弱的电信号进行放大处理，然后经过带通滤波器F1进行滤波，然后通过第二低噪放大器LNA2再次放大后完成信号的接收工作。 [0040] 在一些实施例中，开关电路103输出端与第一放大器PA1的输入端之间连接第一温补衰减器，发射模式下，信号通过第一温补衰减器进行信号衰减，然后顺次连接第二放大器PA1、第二放大器PA2、隔离器IS1和功率放大器PA3，功率放大器PA3输出端连接第一耦合器COP1后接入双环形器1031输入端即引脚1，第二耦合器COP2与双环形器1031耦合连接，最后通过双环形器1031连接的天线端即引脚2实现信号发射，在双环形器1031的引脚4设置有负载端106，本实施例中负载端106可为50欧姆的负载，有效保护了工作电路。 [0041] 第一耦合器COP1另一端口连接第一检波器D2，第一检波器D2通过正功率检测端口实现正功率的检测，第二耦合器COP2连接第二检波器D3，通过反向功率检测端口实现反射信号的检测，第一检波器D2和第二检波器D3由二极管组成。 [0042] 在信号发射的模式下，收发控制电路105连接第一放大器PA1和第二放大器PA2进行放大倍数的调节。 [0043] 反射信号链路为ANT端口-双环形器1031-第二耦合器COP2-50欧姆负载106，有效保护接收电路104的电器件，如射频开关SW2、限幅器XF1和低噪放大器等器件。 [0044] 射频开关SW2的输出端与第一低噪放大器LNA1输入端之间连接限幅器XF1，优选地，限幅器XF1由两个二极管反向并联组成。第二低噪放大器LNA2的输出端连接第二温补衰减器，然后连接开关电路SW1，完成信号的接收工作。 |
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