CN100431285C - 一种时分双工系统的线性低噪声放大装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时分双工系统的线性低噪声放大装置，包括线性低噪声放大模块，射频开关和电源管理控制电路电源管理控制电路接受基带控制信号的控制，输出信号控制线性低噪声放大模块电源的导通与关断；当时分双工系统处于收信状态时，基带控制信号控制射频开关导通，并控制电源管理控制电路输出信号使线性低噪声放大模块的电源导通；当时分双工系统处于发信状态时，基带控制信号控制射频开关关断，并控制电源管理控制电路输出信号使线性低噪声放大模块的电源关断。采用本发明提出的线性低噪声放大装置，不但能够降低了对系统收发隔离度的要求，而且提高了系统的接收灵敏度，还可以降低整个系统的功耗。

Description

一种时分双工系统的线性低噪声放大装置

技术领域

本发明涉及一种低噪声放大装置，特别涉及一种用于时分双工系统的线性低噪声放大装置。

背景技术

微波线性低噪声放大器在现代微波通信系统中的重要性越来越大。特别是在各种通讯体制的移动通信系统中，线性低噪声放大器已经是必不可少的重要部件。随着现代移动通信技术的不断发展，通信系统的传输距离越来越远，同时由模拟体制不断向数字化体制过渡，这就对低噪声放大器的噪声系数和动态等指标提出了越来越高的要求。

低噪声放大器的主要的功能是将前级的小信号进行放大，使得输出信号不仅功率能满足通讯系统的电平要求，同时其放大后输出信号的信噪比指标同样要满足要求，同时对通讯系统的接收通道而言，为了不改变接收到的调制信号的频谱形状，要求整个收信通道保持严格的线性，不允许有非线性失真因素存在。否则就会使接收信号产生交互调干扰以及信号失真，从而使解调电路产生噪声或误码。

传统的低噪声放大器的功能主要是将信号进行线性低噪声放大，工作是连续的。为了满足系统解调时信号电平的要求，需要将收到的微弱信号放大到合适的电平，因此接收通道增益通常较高，需要采用多级放大器级联而成。当TDD(时分双工)工作方式的基站系统工作在发射状态时，功放的发射信号将通过射频收发开关或空间耦合泄漏到低噪声放大器的输入端，经过放大链路的放大后可能造成多级放大器中某几级放大器的饱和甚至损坏，如泄漏的信号过大有可能直接损坏低噪声放大器本身。

为了克服这种情况在以往的设计中对放大链路的设计提出了较为严格的要求，要求系统的接收和发射通道必须具有很好的收发隔离度，在PHS(个人移动通信系统，Personal Handy-phone System)系统中一般要求达到30dB以上，而中功率集成的单级射频收发开关在PHS频率段隔离度满足不了该指标要求，为此系统中通常需要采用多级射频收发开关串接在低噪声放大电路前面以构成TDD方式工作的低噪声放大器，这样一方面降低了系统的接收灵敏度，同时多级射频收发开关的使用也使系统的设计更加复杂。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术中低噪声放大装置中需要采用多级射频收发开关串接的方式以提高系统收发隔离度的问题，提出一种用于时分双工系统的线性低噪声放大装置，以降低对系统收发隔离度的要求，无需再采用多级射频收发开关串接的方式。

本发明的核心思想是：通过对时分双工线性低噪声放大器进行电源管理，控制线性低噪声放大器使其在系统处于发信状态时电源处于关断状态，以增加系统的收发隔离度。

一种时分双工系统的线性低噪声放大装置，包括线性低噪声放大模块101，射频开关102，输入射频信号经射频开关102后再经线性低噪声放大模块101放大后输出，基带控制信号控制射频开关102的开关；所述装置还包括一个电源管理控制电路103，所述电源管理控制电路103接受基带控制信号的控制，输出信号控制线性低噪声放大模块101电源的导通与关断；当时分双工系统处于收信状态时，基带控制信号控制射频开关102导通，并控制电源管理控制电路103输出信号使低噪声放大器101的电源导通；当时分双工系统处于发信状态时，基带控制信号控制射频开关102关断，并控制电源管理控制电路103输出信号使低噪声放大器101的电源关断。

上述线性低噪声放大模块101可以由两级线性低噪声放大器串连组成。

本发明提出的技术方案通过对TDD线性低噪声放大器的电源进行管理，有效地降低了对低噪声放大器前面串接的射频收发开关隔离度的要求。采用本发明的技术方案，当TDD系统工作在发信状态时，其中的低噪声放大器电源关断，放大器停止工作，因此放大器本身不仅不对功放发射的干扰信号进行放大，而且对其还有较大的衰减，使得低噪声放大器输出的功放泄漏信号电平大大降低，因而也降低了后级级联放大器的输入电平，同时对于低噪声放大器本身，由于放大器本身处于断电状态，其自生的抗大信号烧毁能力也有所提高，又由于减少了一级射频收发开关的影响，系统的灵敏度也相应提高了约1dB左右。因此采用本发明提出的技术方案，不但降低了对系统收发隔离度的要求，而且提高了系统的接收灵敏度，使得系统的设计更加容易。在实际的应用中，PHS系统的隔离度达到20dB左右，这样采用一级射频收发开关基本可以满足系统隔离度的要求。另外，在系统中采用本发明，由于系统在发信时隙关闭低噪声放大器的电源，还可以降低整个系统的功耗。

附图说明

图1是本发明提出的线性低噪声放大装置的结构示意图。

图2是电源管理控制模块和射频收发开关的控制时序图。

图3是线性低噪声放大装置的具体实施例的电路原理图。

图4是具体实施实例的时序图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明提出的线性低噪声放大装置的结构示意图。如图1所示，本发明提出的线性低噪声放大装置包括线性低噪声放大模块101、射频开关102和电源管理控制电路103。射频开关102是用来进行收发通路的转换的，主要功能是根据系统的需要完成收发通路的时隙转换以便TDD线性开关低噪声放大器完成时分双工功能。线性低噪声放大模块101主要是将射频信号进行线性低噪声放大，使得输入的射频信号经过放大后的电平和信噪比能达到系统的要求。线性低噪声放大模块101可以由两级线性低噪声放大器串连组成。电源管理控制电路103主要是将供给线性低噪声放大模块的电源进行实时的开关管理，使得线性低噪声放大模块随系统的收发时隙进行工作。在发射时隙，电源管理控制电路将线性低噪声放大模块的电源关闭，增加系统的收发隔离度，在接收时隙，电源管理控制电路打开线性低噪声放大模块的电源使其处于正常信号放大工作状态，这样也减少了整个系统的功耗。具体而言：当时分双工系统处于收信状态时，基带控制信号控制射频开关102导通，并控制电源管理控制电路103输出信号使线性低噪声放大模块101的电源导通；当时分双工系统处于发信状态时，基带控制信号控制射频开关102关断，并控制电源管理控制电路103输出信号使线性低噪声放大模块101的电源关断。具体工作过程如下：

第一步，由基带控制信号控制射频开关，使其处于收信状态，主要包括如下过程：

由基带电路根据系统时序要求，输入基带控制信号，在该控制信号的作用下射频开关完成状态切换，收信通路导通，信号通道处于收信状态。

第二步，基带控制信号通过电源管理控制电路使线性低噪声放大模块处于工作状态，主要包括如下过程：

由基带电路根据系统时序要求，输入基带控制信号，通过电源管理控制电路控制低噪声放大模块工作。控制信号使低噪声放大模块电源处于导通状态，使得低噪声放大模块可以工作。

第三步，低噪声放大模块完成正常线性低噪声放大功能，并完成射频信号输出工作，主要包括如下过程：

当低噪声放大模块完成上电暂态过程并处于稳定工作状态后，输入需要被放大的射频信号，此时低噪声放大模块处于稳定工作状态能够完成正常放大功能，射频信号经过低噪声放大模块放大后输出。

第四步，关断射频输入信号，同时通过开关控制信号切换射频开关使其处于发信状态，主要包括如下过程：

关断低噪声放大模块的射频输入信号，基带控制电路按照系统要求输出基带控制信号，射频开关在该信号的控制下进行切换，完成工作状态的转换，使射频开关处于发信或关断状态。

第五步，基带控制信号通过电源管理控制电路，切断低噪声放大模块电源，完成低噪声放大模块的关断功能，主要包括如下过程：基带控制电路按照系统要求输出低噪声放大模块电源管理控制信号，使低噪声放大模块电源处于关断状态，切断低噪声放大模块电源完成低噪声放大模块的关断功能。

图2是电源管理控制模块和射频收发开关的控制时序图。如图2所示，基带控制信号输出两组控制信号，一组控制射频开关，一组控制电源管理控制电路；当控制射频开关处于接收期的状态时，同时控制电源管理控制电路使线性低噪声放大模块101处于工作期；当控制射频开关处于发射期的状态时，同时控制电源管理控制电路使线性低噪声放大模块101处于休止期，即关断电源。

图3是线性低噪声放大装置的具体实施例的电路原理图。如图3所示，在本发明的实施例中，线性低噪声放大器LNA1选用SIRENZA公司的SLX-2143，电源管理控制电路主要器件选用大功率P沟道MOS开关SI9934DY和三极管MMBT4401LT1-B，射频开关选用SKYWORKS公司的射频集成单片SPDT(单刀双掷)开关AW002R2-12。其中LNA2是由SGA5486构成的低噪声放大器的后级放大电路。电源管理控制信号LNAC通过三极管MMBT4401LT1-B控制P沟道MOS开关SI9934DY的通断，以此来控制低噪声放大器的电源关断与导通。射频开关控制信号T/RC1和T/RC2分别连接在射频集成单片SPDT开关AW002R2-12的控制管脚V1和V2上。射频集成单片SPDT开关AW002R2-12的端口J1、J2和J3分别连接天线端口、发信机输出端口和收信机(低噪声放大器)输入端口，图中的LNA1VCC和LNA2VCC分别为给低噪声放大器和后级放大电路供电的电源。

当系统工作在收信状态时，基带部分输出电源管理控制信号LNAC和射频开关控制信号T/RC1和T/RC2。此时基带部分输出的LNAC为高电平，通过三极管MMBT4401LT1-B的转换后，加在大功率P沟道MOS开关SI9934DY栅极G1的电平为“低”，MOS管导通，使低噪声放大器上电。同时T/RC1和T/RC2分别为高电平和低电平，射频收发开关在射频开关控制信号T/RC1和T/RC2作用下完成工作状态的切换，AW002R2-12的端口J1和J3导通，使其工作在收信状态，经过一段时间后低噪声放大器和射频开关建立起稳定的工作状态，由J1端口输入需要被放大的射频信号，此时低噪声放大器已能完成正常的放大功能，放大后的射频信号输出到接收通路放大链路的后级放大电路中。

当系统完成收信功能将要切换至发信状态时，射频输入电路关断射频输入信号，基带部分输出的低噪声放大器电源管理控制信号LNAC为低电平，射频开关控制信号T/RC1和T/RC2分别为低电平和高电平，在低噪声放大器电源管理信号LNAC的控制下，SI9934DY关断，低噪声放大器电源管理控制电路关断电源，低噪声放大器进入非工作状态，同时射频收发开关在射频开关控制信号T/RC1和T/RC2作用下完成工作状态的切换，AW002R2-12的端口J1和J3断开，J1和J2导通，使射频收发开关处于发信状态。这样，由低噪声放大器SLX-2143和SGA5486、三极管MMBT4401LT1-B、P沟道MOS开关SI9934DY以及射频集成单片SPDT开关AW002R2-12及其外围电路组成的线性开关低噪声放大装置就完成了时分双工线性开关低噪声放大功能。

图4是具体实施实例的时序图。如图4所示，低噪声放大器电源管理信号LNAC的相位与射频开关控制信号T/RC1同相，在这两个信号的有效期间(高电平)，SPDT SWITCH(射频开关)的工作状态是收信状态，线性低噪声放大器LNA1处于工作期；低噪声放大器电源管理信号LNAC的相位与射频开关控制信号T/RC2反相，当射频开关控制信号T/RC2有效时(高电平)，SPDT SWITCH(射频开关)的工作状态是发信状态，线性低噪声放大器LNA1处于休止期。

Claims (5)

1、一种时分双工系统的线性低噪声放大装置，包括线性低噪声放大模块(101)，射频开关(102)，输入射频信号经射频开关(102)后再经线性低噪声放大模块(101)放大后输出，基带控制信号控制射频开关(102)的开关以及一个电源管理控制电路(103)，所述电源管理控制电路(103)接受基带控制信号的控制，输出信号控制线性低噪声放大模块(101)电源的导通与关断；当时分双工系统处于收信状态时，基带控制信号控制射频开关(102)导通，并控制电源管理控制电路(103)输出信号使线性低噪声放大模块(101)的电源导通；当时分双工系统处于发信状态时，基带控制信号控制射频开关(102)关断，并控制电源管理控制电路(103)输出信号使线性低噪声放大模块(101)的电源关断，其特征在于：所述线性低噪声放大模块由两级线性低噪声放大器串连组成。

2、根据权利要求1所述的一种时分双工系统的线性低噪声放大装置，其特征在于：所述线性低噪声放大器是SIRENZA公司的SLX-2143。

3、根据权利要求1所述的一种时分双工系统的线性低噪声放大装置，其特征在于：所述电源管理控制电路(103)由MOS开关管和控制三极管组成。

4、根据权利要求3所述的一种时分双工系统的线性低噪声放大装置，其特征在于：所述MOS开关管为大功率P沟道MOS开关管SI9934DY。

5、根据权利要求1所述的一种时分双工系统的线性低噪声放大装置，其特征在于：所述射频开关(102)是SKYWORKS公司的射频集成单片SPDT开关AW002R2-12。

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