專利名稱：一種時分雙工系統(tǒng)的線性低噪聲放大裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低噪聲放大裝置，特別涉及一種用于時分雙工系統(tǒng)的線性低噪聲放大裝置。
背景技術：
微波線性低噪聲放大器在現(xiàn)代微波通信系統(tǒng)中的重要性越來越大。特別是在各種通訊體制的移動通信系統(tǒng)中，線性低噪聲放大器已經(jīng)是必不可少的重要部件。隨著現(xiàn)代移動通信技術的不斷發(fā)展，通信系統(tǒng)的傳輸距離越來越遠，同時由模擬體制不斷向數(shù)字化體制過渡，這就對低噪聲放大器的噪聲系數(shù)和動態(tài)等指標提出了越來越高的要求。
低噪聲放大器的主要的功能是將前級的小信號進行放大，使得輸出信號不僅功率能滿足通訊系統(tǒng)的電平要求，同時其放大后輸出信號的信噪比指標同樣要滿足要求，同時對通訊系統(tǒng)的接收通道而言，為了不改變接收到的調(diào)制信號的頻譜形狀，要求整個收信通道保持嚴格的線性，不允許有非線性失真因素存在。否則就會使接收信號產(chǎn)生交互調(diào)干擾以及信號失真，從而使解調(diào)電路產(chǎn)生噪聲或誤碼。
傳統(tǒng)的低噪聲放大器的功能主要是將信號進行線性低噪聲放大，工作是連續(xù)的。為了滿足系統(tǒng)解調(diào)時信號電平的要求，需要將收到的微弱信號放大到合適的電平，因此接收通道增益通常較高，需要采用多級放大器級聯(lián)而成。當TDD(時分雙工)工作方式的基站系統(tǒng)工作在發(fā)射狀態(tài)時，功放的發(fā)射信號將通過射頻收發(fā)開關或空間耦合泄漏到低噪聲放大器的輸入端，經(jīng)過放大鏈路的放大后可能造成多級放大器中某幾級放大器的飽和甚至損壞，如泄漏的信號過大有可能直接損壞低噪聲放大器本身。
為了克服這種情況在以往的設計中對放大鏈路的設計提出了較為嚴格的要求，要求系統(tǒng)的接收和發(fā)射通道必須具有很好的收發(fā)隔離度，在PHS(個人移動通信系統(tǒng)，Personal Handy-phone System)系統(tǒng)中一般要求達到30dB以上，而中功率集成的單級射頻收發(fā)開關在PHS頻率段隔離度滿足不了該指標要求，為此系統(tǒng)中通常需要采用多級射頻收發(fā)開關串接在低噪聲放大電路前面以構成TDD方式工作的低噪聲放大器，這樣一方面降低了系統(tǒng)的接收靈敏度，同時多級射頻收發(fā)開關的使用也使系統(tǒng)的設計更加復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有技術中低噪聲放大裝置中需要采用多級射頻收發(fā)開關串接的方式以提高系統(tǒng)收發(fā)隔離度的問題，提出一種用于時分雙工系統(tǒng)的線性低噪聲放大裝置，以降低對系統(tǒng)收發(fā)隔離度的要求，無需再采用多級射頻收發(fā)開關串接的方式。
本發(fā)明的核心思想是通過對時分雙工線性低噪聲放大器進行電源管理，控制線性低噪聲放大器使其在系統(tǒng)處于發(fā)信狀態(tài)時電源處于關斷狀態(tài)，以增加系統(tǒng)的收發(fā)隔離度。
一種時分雙工系統(tǒng)的線性低噪聲放大裝置，包括線性低噪聲放大模塊101，射頻開關102，輸入射頻信號經(jīng)射頻開關102后再經(jīng)線性低噪聲放大模塊101放大后輸出，基帶控制信號控制射頻開關102的開關；所述裝置還包括一個電源管理控制電路103，所述電源管理控制電路103接受基帶控制信號的控制，輸出信號控制線性低噪聲放大模塊101電源的導通與關斷；當時分雙工系統(tǒng)處于收信狀態(tài)時，基帶控制信號控制射頻開關102導通，并控制電源管理控制電路103輸出信號使低噪聲放大器101的電源導通；當時分雙工系統(tǒng)處于發(fā)信狀態(tài)時，基帶控制信號控制射頻開關102關斷，并控制電源管理控制電路103輸出信號使低噪聲放大器101的電源關斷。
上述線性低噪聲放大模塊101可以由兩級線性低噪聲放大器串連組成。
本發(fā)明提出的技術方案通過對TDD線性低噪聲放大器的電源進行管理，有效地降低了對低噪聲放大器前面串接的射頻收發(fā)開關隔離度的要求。采用本發(fā)明的技術方案，當TDD系統(tǒng)工作在發(fā)信狀態(tài)時，其中的低噪聲放大器電源關斷，放大器停止工作，因此放大器本身不僅不對功放發(fā)射的干擾信號進行放大，而且對其還有較大的衰減，使得低噪聲放大器輸出的功放泄漏信號電平大大降低，因而也降低了后級級聯(lián)放大器的輸入電平，同時對于低噪聲放大器本身，由于放大器本身處于斷電狀態(tài)，其自生的抗大信號燒毀能力也有所提高，又由于減少了一級射頻收發(fā)開關的影響，系統(tǒng)的靈敏度也相應提高了約1dB左右。因此采用本發(fā)明提出的技術方案，不但降低了對系統(tǒng)收發(fā)隔離度的要求，而且提高了系統(tǒng)的接收靈敏度，使得系統(tǒng)的設計更加容易。在實際的應用中，PHS系統(tǒng)的隔離度達到20dB左右，這樣采用一級射頻收發(fā)開關基本可以滿足系統(tǒng)隔離度的要求。另外，在系統(tǒng)中采用本發(fā)明，由于系統(tǒng)在發(fā)信時隙關閉低噪聲放大器的電源，還可以降低整個系統(tǒng)的功耗。


圖1是本發(fā)明提出的線性低噪聲放大裝置的結構示意圖。
圖2是電源管理控制模塊和射頻收發(fā)開關的控制時序圖。
圖3是線性低噪聲放大裝置的具體實施例的電路原理圖。
圖4是具體實施實例的時序圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
圖1是本發(fā)明提出的線性低噪聲放大裝置的結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提出的線性低噪聲放大裝置包括線性低噪聲放大模塊101、射頻開關102和電源管理控制電路103。射頻開關102是用來進行收發(fā)通路的轉換的，主要功能是根據(jù)系統(tǒng)的需要完成收發(fā)通路的時隙轉換以便TDD線性開關低噪聲放大器完成時分雙工功能。線性低噪聲放大模塊101主要是將射頻信號進行線性低噪聲放大，使得輸入的射頻信號經(jīng)過放大后的電平和信噪比能達到系統(tǒng)的要求。線性低噪聲放大模塊101可以由兩級線性低噪聲放大器串連組成。電源管理控制電路103主要是將供給線性低噪聲放大模塊的電源進行實時的開關管理，使得線性低噪聲放大模塊隨系統(tǒng)的收發(fā)時隙進行工作。在發(fā)射時隙，電源管理控制電路將線性低噪聲放大模塊的電源關閉，增加系統(tǒng)的收發(fā)隔離度，在接收時隙，電源管理控制電路打開線性低噪聲放大模塊的電源使其處于正常信號放大工作狀態(tài)，這樣也減少了整個系統(tǒng)的功耗。具體而言當時分雙工系統(tǒng)處于收信狀態(tài)時，基帶控制信號控制射頻開關102導通，并控制電源管理控制電路103輸出信號使線性低噪聲放大模塊101的電源導通；當時分雙工系統(tǒng)處于發(fā)信狀態(tài)時，基帶控制信號控制射頻開關102關斷，并控制電源管理控制電路103輸出信號使線性低噪聲放大模塊101的電源關斷。具體工作過程如下第一步，由基帶控制信號控制射頻開關，使其處于收信狀態(tài)，主要包括如下過程由基帶電路根據(jù)系統(tǒng)時序要求，輸入基帶控制信號，在該控制信號的作用下射頻開關完成狀態(tài)切換，收信通路導通，信號通道處于收信狀態(tài)。
第二步，基帶控制信號通過電源管理控制電路使線性低噪聲放大模塊處于工作狀態(tài)，主要包括如下過程由基帶電路根據(jù)系統(tǒng)時序要求，輸入基帶控制信號，通過電源管理控制電路控制低噪聲放大模塊工作?？刂菩盘柺沟驮肼暦糯竽K電源處于導通狀態(tài)，使得低噪聲放大模塊可以工作。
第三步，低噪聲放大模塊完成正常線性低噪聲放大功能，并完成射頻信號輸出工作，主要包括如下過程當?shù)驮肼暦糯竽K完成上電暫態(tài)過程并處于穩(wěn)定工作狀態(tài)后，輸入需要被放大的射頻信號，此時低噪聲放大模塊處于穩(wěn)定工作狀態(tài)能夠完成正常放大功能，射頻信號經(jīng)過低噪聲放大模塊放大后輸出。
第四步，關斷射頻輸入信號，同時通過開關控制信號切換射頻開關使其處于發(fā)信狀態(tài)，主要包括如下過程
關斷低噪聲放大模塊的射頻輸入信號，基帶控制電路按照系統(tǒng)要求輸出基帶控制信號，射頻開關在該信號的控制下進行切換，完成工作狀態(tài)的轉換，使射頻開關處于發(fā)信或關斷狀態(tài)。
第五步，基帶控制信號通過電源管理控制電路，切斷低噪聲放大模塊電源，完成低噪聲放大模塊的關斷功能，主要包括如下過程基帶控制電路按照系統(tǒng)要求輸出低噪聲放大模塊電源管理控制信號，使低噪聲放大模塊電源處于關斷狀態(tài)，切斷低噪聲放大模塊電源完成低噪聲放大模塊的關斷功能。
圖2是電源管理控制模塊和射頻收發(fā)開關的控制時序圖。如圖2所示，基帶控制信號輸出兩組控制信號，一組控制射頻開關，一組控制電源管理控制電路；當控制射頻開關處于接收期的狀態(tài)時，同時控制電源管理控制電路使線性低噪聲放大模塊101處于工作期；當控制射頻開關處于發(fā)射期的狀態(tài)時，同時控制電源管理控制電路使線性低噪聲放大模塊101處于休止期，即關斷電源。
圖3是線性低噪聲放大裝置的具體實施例的電路原理圖。如圖3所示，在本發(fā)明的實施例中，線性低噪聲放大器LNA1選用SIRENZA公司的SLX-2143，電源管理控制電路主要器件選用大功率P溝道MOS開關SI9934DY和三極管MMBT4401LT1-B，射頻開關選用SKYWORKS公司的射頻集成單片SPDT(單刀雙擲)開關AW002R2-12。其中LNA2是由SGA5486構成的低噪聲放大器的后級放大電路。電源管理控制信號LNAC通過三極管MMBT4401LT1-B控制P溝道MOS開關SI9934DY的通斷，以此來控制低噪聲放大器的電源關斷與導通。射頻開關控制信號T/RC1和T/RC2分別連接在射頻集成單片SPDT開關AW002R2-12的控制管腳V1和V2上。射頻集成單片SPDT開關AW002R2-12的端口J1、J2和J3分別連接天線端口、發(fā)信機輸出端口和收信機(低噪聲放大器)輸入端口，圖中的LNA1VCC和LNA2VCC分別為給低噪聲放大器和后級放大電路供電的電源。
當系統(tǒng)工作在收信狀態(tài)時，基帶部分輸出電源管理控制信號LNAC和射頻開關控制信號T/RC1和T/RC2。此時基帶部分輸出的LNAC為高電平，通過三極管MMBT4401LT1-B的轉換后，加在大功率P溝道MOS開關SI9934DY柵極G1的電平為“低”，MOS管導通，使低噪聲放大器上電。同時T/RC1和T/RC2分別為高電平和低電平，射頻收發(fā)開關在射頻開關控制信號T/RC1和T/RC2作用下完成工作狀態(tài)的切換，AW002R2-12的端口J1和J3導通，使其工作在收信狀態(tài)，經(jīng)過一段時間后低噪聲放大器和射頻開關建立起穩(wěn)定的工作狀態(tài)，由J1端口輸入需要被放大的射頻信號，此時低噪聲放大器已能完成正常的放大功能，放大后的射頻信號輸出到接收通路放大鏈路的后級放大電路中。
當系統(tǒng)完成收信功能將要切換至發(fā)信狀態(tài)時，射頻輸入電路關斷射頻輸入信號，基帶部分輸出的低噪聲放大器電源管理控制信號LNAC為低電平，射頻開關控制信號T/RC1和T/RC2分別為低電平和高電平，在低噪聲放大器電源管理信號LNAC的控制下，SI9934DY關斷，低噪聲放大器電源管理控制電路關斷電源，低噪聲放大器進入非工作狀態(tài)，同時射頻收發(fā)開關在射頻開關控制信號T/RC1和T/RC2作用下完成工作狀態(tài)的切換，AW002R2-12的端口JI和J3斷開，J1和J2導通，使射頻收發(fā)開關處于發(fā)信狀態(tài)。這樣，由低噪聲放大器SLX-2143和SGA5486、三極管MMBT4401LT1-B、P溝道MOS開關SI9934DY以及射頻集成單片SPDT開關AW002R2-12及其外圍電路組成的線性開關低噪聲放大裝置就完成了時分雙工線性開關低噪聲放大功能。
圖4是具體實施實例的時序圖。如圖4所示，低噪聲放大器電源管理信號LNAC的相位與射頻開關控制信號T/RC1同相，在這兩個信號的有效期間(高電平)，SPDT SWITCH(射頻開關)的工作狀態(tài)是收信狀態(tài)，線性低噪聲放大器LNA1處于工作期；低噪聲放大器電源管理信號LNAC的相位與射頻開關控制信號T/RC2反相，當射頻開關控制信號T/RC2有效時(高電平)，SPDT SWITCH(射頻開關)的工作狀態(tài)是發(fā)信狀態(tài)，線性低噪聲放大器LNA1處于休止期。
權利要求
1.一種時分雙工系統(tǒng)的線性低噪聲放大裝置，包括線性低噪聲放大模塊(101)，射頻開關(102)，輸入射頻信號經(jīng)射頻開關(102)后再經(jīng)線性低噪聲放大模塊(101)放大后輸出，基帶控制信號控制射頻開關(102)的開關；其特征在于還包括一個電源管理控制電路(103)，所述電源管理控制電路(103)接受基帶控制信號的控制，輸出信號控制線性低噪聲放大模塊(101)電源的導通與關斷；當時分雙工系統(tǒng)處于收信狀態(tài)時，基帶控制信號控制射頻開關(102)導通，并控制電源管理控制電路(103)輸出信號使線性低噪聲放大模塊(101)的電源導通；當時分雙工系統(tǒng)處于發(fā)信狀態(tài)時，基帶控制信號控制射頻開關(102)關斷，并控制電源管理控制電路(103)輸出信號使線性低噪聲放大模塊(101)的電源關斷。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種時分雙工系統(tǒng)的線性低噪聲放大裝置，其特征在于所述線性低噪聲放大模塊(101)由兩級線性低噪聲放大器串連組成。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種時分雙工系統(tǒng)的線性低噪聲放大裝置，其特征在于所述線性低噪聲放大器是SIRENZA公司的SLX-2143。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種時分雙工系統(tǒng)的線性低噪聲放大裝置，其特征在于所述電源管理控制電路(103)由MOS開關管和控制三極管組成。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種時分雙工系統(tǒng)的線性低噪聲放大裝置，其特征在于所述MOS開關管為大功率P溝道MOS開關管SI9934DY。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種時分雙工系統(tǒng)的線性低噪聲放大裝置，其特征在于所述射頻開關(102)是SKYWORKS公司的射頻集成單片SPDT開關AW002R2-12。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種時分雙工系統(tǒng)的線性低噪聲放大裝置，包括線性低噪聲放大模塊，射頻開關和電源管理控制電路電源管理控制電路接受基帶控制信號的控制，輸出信號控制線性低噪聲放大模塊電源的導通與關斷；當時分雙工系統(tǒng)處于收信狀態(tài)時，基帶控制信號控制射頻開關導通，并控制電源管理控制電路輸出信號使線性低噪聲放大模塊的電源導通；當時分雙工系統(tǒng)處于發(fā)信狀態(tài)時，基帶控制信號控制射頻開關關斷，并控制電源管理控制電路輸出信號使線性低噪聲放大模塊的電源關斷。采用本發(fā)明提出的線性低噪聲放大裝置，不但能夠降低了對系統(tǒng)收發(fā)隔離度的要求，而且提高了系統(tǒng)的接收靈敏度，還可以降低整個系統(tǒng)的功耗。
文檔編號H04B7/005GK1494241SQ0315704
公開日2004年5月5日 申請日期2003年9月12日 優(yōu)先權日2003年9月12日
發(fā)明者余敏德, 楊云濤, 邱煒 申請人:中興通訊股份有限公司