CN101013905A - 采用射频开关阵列的td－scdma放大器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用射频开关阵列的TD－SCDMA放大器，其特征在于：包括输入级滤波器与输出级滤波器、输入级环行器与输出级环行器、射频开关阵列、射频放大模块；其特征在于：上行信号链路连接输出级滤波器，连接到输出级环行器，再连接到射频开关阵列中的一组电子开关；下行信号链路连接输入级滤波器，连接到输入级环行器，再连接到射频开关阵列中的另一组电子开关；射频放大模块的输入端连接到射频开关阵列中的一个电子选择开关，电子选择开关的另一端分别与上行信号链路中的一个电子开关以及下行信号链路中的一个电子开关相连接；射频放大模块的输出端连接到射频开关阵列中的另一个电子选择开关，电子选择开关的另一端分别与上行信号链路中的另一个电子开关以及下行信号链路中的另一个电子开关相连接。该装置工作可靠，投入成本低，不仅可简单实现直放站的上下行切换系统同步，并且可以实现上行与下行信号共用同一套射频放大链路。

Description

采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器及其控制方法。
背景技术：
TD-SCDMA是ITU正式发布的第三代移动通信空间接口技术规范之一，它得到了CWTS及3GPP的全面支持，是中国电信百年来第一个完整的通信技术标准，是UTRA-FDD可替代的方案，是集CDMA、TDMA等技术优势于一体、系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强的移动通信技术，它采用了智能天线、联合检测、同步CDMA、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术。
TD-SCDMA的码片速率为1.2Mc/s，载频带宽为1.6MHz，它的下行和上行的信息是在同一频率的不同时隙上进行传送的，图1是TD-SCDMA的帧结构图。帧结构将10ms的无线帧分成两个5ms的子帧，每个子帧中有7个常规时隙和3个特殊时隙，三个特殊时隙分别为下行导频时隙DwPTS，保护时隙GP和上行导频时隙UpPTS。7个常规时隙分别为TS0，TS1，TS2，TS3，TS4，TS5，TS6。其中TS0总是分配给下行链路，而TS1总是分配给上行链路。上行时隙和下行时隙之间由转换点分开。在TD-SCDMA中，每个5ms的子帧有两个转换点：第一个转换点是从下行链路到上行链路，位置在DwPTS和UpPTS之间的GP，第一个转换点相对于每个子帧的开始时间是固定的；第二个转换点是从上行链路到下行链路。位置根据网络的需要在不同的上下行时隙配比关系而定，第二个转换点在系统中是可变的。
在TD-SCDMA系统中，上行链路信号和下行链路信号处于同一频率，通过时分复用的方式来区分上行和下行。因此TD-SCDMA直放站需要获取两个转换点的位置信息与时刻参数，实现其射频链路的上下行切换，从而达到与系统的同步。从原理上来说，上行与下行信号可以共用同一个射频链路进行放大。然而，目前，对于普通意义上的直放站来说，上行信号与下行信号分别由不同的射频链路进行放大，这样对射频硬件资源显然是一种浪费。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器及其控制方法，该装置具有高可靠性，低成本投入等优点，不仅可实现直放站的上下行切换系统同步，并且能共用同一个射频放大链路对上下行信号进行放大。
本发明的TD-SCDMA放大器包括输入级滤波器与输出级滤波器、输入级环行器与输出级环行器、射频开关阵列、射频放大模块；其特征在于：上行信号链路连接输出级滤波器，连接到输出级环行器，再连接到射频开关阵列中的一组电子开关；下行信号链路连接输入级滤波器，连接到输入级环行器，再连接到射频开关阵列中的另一组电子开关；射频放大模块的输入端连接到射频开关阵列中的一个电子选择开关，电子选择开关的另一端分别与上行信号链路中的一个电子开关以及下行信号链路中的一个电子开关相连接；射频放大模块的输出端连接到射频开关阵列中的另一个电子选择开关，电子选择开关的另一端分别与上行信号链路中的另一个电子开关以及下行信号链路中的另一个电子开关相连接。
上述的射频放大模块包括低噪声放大单元，功率放大单元，选频单元，同步单元。
上述放大链路的频段为国家无委规划的TD-SCDMA系统频谱：即(1)、1900-1920MHz(上/下行共用)，2010-2025MHz(上/下行共用)；或(2)、1850-1910MHz(上/下行共用)，1930-1990MHz(上/下行共用)；或(3)、1910-1930MHz(上/下行共用)；(4)、1880-1900MHz(上/下行共用)，2300-2400MHz(上/下行共用)。
上述采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器的控制方法为通过同步单元输出的控制信号，对射频开关阵列进行周期控制，使射频放大模块在不同时间段分别通过上行与下行射频信号。具体步骤如下：
a、通过TD-SCDMA滤波器将输入/输出信号进行滤波，抑制不需要放大的干扰信号；
b、通过环行器将输入信号分支为上行射频信号与下行射频信号，分别输入射频开关阵列；
c、同步单元输出同步控制信号，对射频开关阵列的开关状态进行实时控制；
d、通过对射频开关阵列的开关组合，使射频放大链路在不同的时间段分别放大上行与下行信号；
本发明的关键点在于射频开关阵列的开关组合，在时序上的合理排列，达到物理隔离与时间隔离的理想值，使整个放大链路的高效运行，避免出现整个链路的振荡或串扰现象。
本发明的显著优点在于该装置工作可靠，投入成本低，并可简单实现直放站的上下行切换系统同步，使上行与下行信号共用同一套射频放大链路。
附图说明
图1是TD-SCDMA的帧结构图。
图2是本发明采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器的工作原理示意图。
图3是本发明采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器的结构原理图。
具体实施方式
本发明TD-SCDMA放大器的具体实施方式如图2所示：通过射频开关与双工器的配合使上行和下行信号使用共同的放大器，图中的实线箭头为下行反向，虚线箭头为上行反向。该链路包括输入级滤波器与输出级滤波器、输入级环行器与输出级环行器、射频开关阵列、射频放大模块；其特征在于：上行信号链路连接输出级滤波器，连接到输出级环行器，再连接到射频开关阵列中的一组电子开关；下行信号链路连接输入级滤波器，连接到输入级环行器，再连接到射频开关阵列中的另一组电子开关；射频放大模块的输入端连接到射频开关阵列中的一个电子选择开关，电子选择开关的另一端分别与上行信号链路中的一个电子开关以及下行信号链路中的一个电子开关相连接；射频放大模块的输出端连接到射频开关阵列中的另一个电子选择开关，电子选择开关的另一端分别与上行信号链路中的另一个电子开关以及下行信号链路中的另一个电子开关相连接。
放大下行信号时，射频开关1闭合，射频开关2向射频开关1闭合，射频开关3向射频开关4闭合，射频开关4闭合，同时射频开关5与射频开关6打开。放大上行信号时，射频开关5闭合，射频开关2向射频开关5闭合，射频开关3向射频开关6闭合，同时射频开关1与射频开关4打开。
在射频开关动作前，链路必须达到系统同步。在系统同步搜索过程中，放大器模块处于关闭状态中。在同步保持后，由同步模块输出同步控制信号控制射频开关的动作。
从图2可以看出，射频链路在放大下行信号时(实线箭头方向)，对上行信号方向(虚线箭头方向)的射频开关与环行器的隔离度必须保证链路不自激，同理，射频链路在放大上行信号时(虚线箭头方向)，对下行信号方向(实线箭头方向)的射频开关与环行器的隔离度必须保证链路不自激。
链路放大系数(增益G)为90dB，其中单刀单掷开关(射频开关1，射频开关4，射频开关5，射频开关6)隔离度＞50dB，单刀双掷开关(射频开关2与射频开关3)隔离度＞30dB，双节环行器隔离度＞40dB。这样两条链路间的隔离度达到50+30+40＝120dB，大于链路增益30dB，保证链路不自激。

Claims (5)

1.一种采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器，包括输入级滤波器与输出级滤波器、输入级环行器与输出级环行器、射频开关阵列、射频放大模块；其特征在于：上行信号链路连接输出级滤波器，连接到输出级环行器，再连接到射频开关阵列中的一组电子开关；下行信号链路连接输入级滤波器，连接到输入级环行器，再连接到射频开关阵列中的另一组电子开关；射频放大模块的输入端连接到射频开关阵列中的一个电子选择开关，电子选择开关的另一端分别与上行信号链路中的一个电子开关以及下行信号链路中的一个电子开关相连接；射频放大模块的输出端连接到射频开关阵列中的另一个电子选择开关，电子选择开关的另一端分别与上行信号链路中的另一个电子开关以及下行信号链路中的另一个电子开关相连接。
2.根据权利要求1所述的采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器，其特征在于：该链路的射频放大模块包括低噪声放大单元，功率放大单元，选频单元，同步单元。
3.根据权利要求1或2所述的采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器，其特征在于：该放大链路的频段为国家无委规划的TD-SCDMA系统频谱：即(1)、1900-1920MHz，2010-2025MHz；或(2)、1850-1910MHz，1930-1990MHz；或(3)、1910-1930MHz；(4)、1880-1900MHz，2300-2400MHz。
4.根据权利要求1或2所述的采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器的控制方法，其特征在于：该射频放大链路通过同步单元输出的控制信号，对射频开关阵列进行周期控制，使射频放大模块在不同时间段分别通过上行与下行射频信号。
5.根据权利要求3所述的采用射频开关阵列的TD-SCDMA放大器的控制方法，其特征在于：该射频放大链路通过同步单元输出的控制信号，对射频开关阵列进行周期控制，使射频放大模块在不同时间段分别通过上行与下行射频信号。
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