CN101150359A

CN101150359A - 一种时分双工射频收发信机的实现方法和装置

Info

Publication number: CN101150359A
Application number: CNA2006101275914A
Authority: CN
Inventors: 廖雄斌; 甘鹏
Original assignee: Potevio Institute of Technology Co Ltd
Current assignee: Potevio Institute of Technology Co Ltd
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-03-26

Abstract

本发明公开了一种时分双工射频收发信机的实现方法，包括如下步骤：A.判断时分双工信号当前是否处于上行时隙和下行时隙的转换点，若是，当处于上行时隙到下行时隙的转换点，则执行步骤B，当处于下行时隙到上行时隙的转换点，则执行步骤C；否则继续执行步骤A；B.接收来自空中的射频信号，通过收发共用的链路依次进行射频放大、下变频到中频、中频放大，最后输出中频信号至中频端口，再转至步骤A；C.通过收发共用的链路，将中频端口输入的中频信号依次进行中频放大、上变频到射频、射频放大，最后将射频信号发射到空中，再转至步骤A。本发明还公开了用于实现上述方法的时分双工射频收发信机。本发明可以简化射频收发信机的结构。

Description

一种时分双工射频收发信机的实现方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种时分双工射频收发信机的实现方法和装置。

背景技术

现有的射频收发信机的链路图如图1所示。其中，一条天线对应的射频通道包括接收通道和发射通道，所述接收通道包括天线101、预选滤波器102、功率放大器104、本振泄漏抑制滤波器105、射频(Radio Frequency，RF)放大器106、发射滤波器107、衰减器108、中频放大器109和本振源118；所述发射通道包括衰减器111、抗混叠滤波器112、中频放大器113、RF放大器114、镜频抑制滤波器115、预放大器116、预选滤波器102、天线101和本振源118。从图1中可以看出，接收通道和发射通道各用一套器件、在链路的出口处与入口处分别用单向开关117、单向开关110以及环形器103进行收发合路。

这种射频收发信机的接收通道和发射通道各自独立，各自使用一套器件，使得射频收发信机的成本较高，设备的印刷线路板体积较大，不利于工程安装与使用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种时分双工射频收发信机的实现方法，可以使时分双工射频收发信机的接收通道和发射通道共用一套器件。该方法包括：

A、判断时分双工信号当前是否处于上行时隙和下行时隙的转换点，若是，当处于上行时隙到下行时隙的转换点，则执行步骤B，当处于下行时隙到上行时隙的转换点，则执行步骤C；否则继续执行步骤A；

B、接收来自空中的射频信号，通过收发共用的链路依次进行射频放大、下变频到中频、中频放大，最后输出中频信号至中频端口，再转至步骤A；

C、通过收发共用的链路，将中频端口输入的中频信号依次进行中频放大、上变频到射频、射频放大，最后将射频信号发射到空中，再转至步骤A。

步骤B之前进一步包括：射频放大模块和中频放大模块切换到接收放大模式；

步骤C之前进一步包括：射频放大模块和中频放大模块切换到发射放大模式。

本发明的目的还在于，提出一种时分双工射频收发信机，所述时分双工射频收发信机的接收通道和发射通道共用一套器件。

所述时分双工射频收发信机包括一条收发共用的链路，该链路上包括：

天线模块，用于向空中发射射频信号或者接收来自空中的射频信号；

射频放大模块，包括两个工作模式：接收放大模式和发射放大模式，当天线模块接收射频信号时，切换到接收放大模式，将天线模块所接收的射频信号进行放大，并将放大后的射频信号输出至变频模块；当天线模块发射射频信号时，切换到发射放大模式，将变频模块输出的射频信号放大，并将放大后的射频信号输出至天线模块；

变频模块，用于将来自射频放大模块的射频信号下变频为中频信号，并将所述中频信号发送至中频放大模块；或者将来自中频放大模块的中频信号上变频为射频信号，并将所述射频信号发送至射频放大模块；

中频放大模块，包括接收放大模式和发射放大模式这两个工作模式，当变频模块输入中频信号时，切换到接收放大模式，将变频模块所输入的中频信号进行放大，并将放大后的中频信号从中频端口输出；当中频端口输入中频信号时，切换到发射放大模式，将中频端口所输入的中频信号进行放大，并将放大后的中频信号输出至变频模块。

所述时分双工射频收发信机进一步包括控制模块，用于在时分双工信号的上下行时隙转换点向所述射频放大模块和中频放大模块发射控制信号，控制所述射频放大模块和中频放大模块进行接收放大模式和发射放大模式的切换。

所述天线模块进一步包括腔体滤波器。

所述射频放大模块包括：

至少一个射频放大器组成的接收支路，至少一个射频放大器组成的发射支路，所述接收支路和发射支路的切换装置。

较佳地，所述发射支路进一步包括隔离滤波器。

较佳地，所述接收支路进一步包括接地保护装置。

所述中频放大模块包括：

至少一个中频放大器组成的接收支路，至少一个中频放大器组成的发射支路，所述接收支路和发射支路的切换装置。

所述接收支路或发射支路进一步包括阻尼装置。

所述切换装置为所述接收支路和发射支路两端的双向开关或者单向开关和环路器。

所述变频模块包括射频滤波器、混频器、本振源和中频滤波器。

较佳地，所述射频滤波器为介质滤波器。

较佳地，所述混频器为无源双平衡混频器。

较佳地，所述中频滤波器为声表面波滤波器。

从以上技术方案可以看出，本发明的时分双工射频收发信机采用收发共用的链路，只需一套混频器、中频滤波器和射频滤波器就可以对发射信号和接收信号进行处理，大大简化了射频收发信机的结构，降低了成本。

附图说明

图1为现有技术的射频收发信机链路图；

图2为本发明的时分双工射频收发信机的结构示意图；

图3为本发明实施例实现时分双工射频收发信号的流程图；

图4为本发明实施例的时分双工射频收发信机的链路图；

图5为本发明实施例的时分双工射频收发信机的射频放大模块的结构图；

图6为本发明实施例的时分双工射频收发信机的中频放大模块的结构图。

具体实施方式

本发明对于采用时分双工(Time Division Duplex，TDD)技术的射频收发信机，充分利用时分双工的特点，使得接收通道和发射通道共用一套射频滤波器、混频器和中频滤波器，同时采用收发转换信号在射频滤波器和中频滤波器的两端控制射频单向开关和环形器控制接收通道的放大器与发射通道的放大器之间的切换。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细阐述。

本发明的TDD射频收发信机与现有技术最大的区别就是采用一个通道既作为发射通道，也作为接收通道。本发明的TDD射频收发信机结构如图2所示，包括：

天线模块201，用于向空中发射射频信号或者接收来自空中的射频信号；

射频放大模块202，包括两个工作模式：接收放大模式和发射放大模式，当天线模块201接收射频信号时，切换到接收放大模式，将天线模块201所接收的射频信号进行放大，并将放大后的射频信号输出至变频模块203；当天线模块202发射射频信号时，切换到发射放大模式，将变频模块203输出的射频信号放大，并将放大后的射频信号输出至天线模块201；

变频模块203，用于将来自射频放大模块202的射频信号下变频为中频信号，并将所述中频信号发送至中频放大模块204；或者将来自中频放大模块204的中频信号上变频为射频信号，并将所述射频信号发送至射频放大模块202；

中频放大模块204，与射频放大模块202相似，也包括接收放大模式和发射放大模式这两个工作模式，当变频模块203输入中频信号时，工作于接收放大模式，将变频模块203所输入的中频信号进行放大，并将放大后的中频信号从中频端口输出；当中频端口输入中频信号时，切换到发射放大模式，将中频端口所输入的中频信号进行放大，并将放大后的中频信号输出至变频模块203；

控制模块205，用于根据TDD信号时分双工的特点，控制射频放大模块202和中频放大模块204进行工作模式的切换。

具体来说，TDD信号为如下时隙的循环：TS0、下行导频时隙(DwPTS)、上行导频时隙(UpPTS)、TS1、TS2、TS3、TS4、TS5和TS6，其中时隙UpPTS、TS1、TS2和TS3为上行时隙，TDD射频收发信机在这些时隙应工作于接收状态；时隙TS4、TS5、TS6、TS0和DwPTS为下行时隙，TDD射频收发信机在这些时隙应工作于发射状态。

在上行时隙和下行时隙的切换点，即TS3之后TS4之前，控制模块205向射频放大模块202和中频放大模块204分别发送发射控制信号，使射频放大模块202和中频放大模块204均处于发射放大模式；在下行时隙和上行时隙的切换点，即DwPTS之后UpPTS之前，控制模块205向射频放大模块202和中频放大模块204分别发送接收控制信号，使射频放大模块202和中频放大模块204均处于接收放大模式。

图2所示的TDD射频收发信机的处理流程如图3所示，包括如下步骤：

步骤301：控制模块205判断TDD信号当前是否处于上行时隙和下行时隙的转换点，若是，当处于上行时隙到下行时隙的转换点，则执行步骤302～303，当处于下行时隙到上行时隙的转换点，则执行步骤304至305；否则继续执行步骤301；

步骤302：控制模块205向射频放大模块202和中频放大模块204发送接收控制信号，射频放大模块202和中频放大模块204转换到接收放大状态；

步骤303：接收来自空中的射频信号，依次进行射频放大、下变频到中频、中频放大，最后输出中频信号至中频端口；再转至步骤301；

步骤304：控制模块205向射频放大模块202和中频放大模块204发送发射控制信号，射频放大模块202和中频放大模块204转换到发射放大状态；

步骤305：将中频端口输入的中频信号依次进行中频放大、上变频到射频、射频放大，最后由天线模块201发射到空中；再转至步骤301。

下面结合具体实施例详细说明本发明的TDD收发信机各个模块的组成及其功能

图4为本发明实施例的TDD收发信机的链路图，示出了图2所示结构中除控制模块以外的其他模块。各个模块的具体结构说明如下：

天线模块包括天线、线缆和腔体滤波器，其中天线用于收发射频信号；线缆用于连接腔体滤波器和天线，以便于布置天线；腔体滤波器用于去除射频信号中的杂波，抑制噪声，提高信噪比。

图5为放大显示的图4中的射频放大模块，包括两个支路，射频放大器501和中频放大器502为接收支路，射频放大器503和射频放大器504为发射支路。环路器505、单向开关506和双向开关507作为接收支路和发射支路的切换装置，用于在这两个支路之间切换。当单向开关506闭合、单向开关507接a点接通接收支路时，射频放大模块即处于接收放大模式；当单向开关506断开、双向开关507接b点接通发射支路时，射频放大模块即处于发射放大模式。控制模块控制射频放大模块切换工作模式就是通过控制射频放大模块中的单向开关实现的。正如本领域技术人员所熟知的，环路器505和单向开关506的作用就相当于一个双向开关，因此可用一个双向开关代替，同样双向开关507也可用环路器+单向开关来代替。本实施例中，接收支路和发射支路各包括两个射频放大器，实际应用中射频放大器的数目可不限于此，每个支路可以仅包括一个射频放大器或者更多的射频放大器。

图5所示的射频放大器还包括接地保护装置和一个发射支路中的隔离滤波器508。接地保护装置用于对该模块进行接地保护，隔离滤波器508用于隔离中频信号，均为本领域惯用技术。

图4所示变频模块包括射频滤波器、混频器、本振源和中频滤波器，组成一条收发共用的通路。用于将来自射频放大模块的射频信号下变频为中频信号，并将所述中频信号发送至中频放大模块；者将来自中频放大模块的中频信号上变频为射频信号，并将所述射频信号发送至射频放大模块。本发明的核心发明点就在于变频模块仅采用一套射频滤波器、混频器、本振源和中频滤波器既用于发射信号的上变频又用于接收信号的下变频。较佳地，所述射频滤波器可使用介质滤波器，工作频率范围为2010MHz～2025MHz；所述中频放大器可选用声表面波(SAW)滤波器，工作的频率范围为：93.5MHz～98.5MHz；所述混频器可选用无源双平衡混频器。

如图4所示，频放大模块之间还有一个双向开关用于在工作链路和校正端口之间切换，校正端口用于在收发信机使用前测试和校正该收发信机的链路。校正端口的使用为本领域的惯用技术。

图6为放大显示的图4中的中频放大模块，包括中频放大器601和中频放大器602组成的接收支路和中频放大器603和中频放大器604组成的发射支路。两端的双向开关605和双向开关606用于在这两条支路之间进行切换，双向开关605接c点，双向开关606接e点即接通接收支路；双向开关605接d点，双向开关606接f点即接通发射支路。其中任何一个双向开关都可用环路器+单向开关代替。本实施例中，接收支路和发射支路各包括两个射频放大器，实际应用中射频放大器的数目可不限于此，每个支路可以仅包括一个射频放大器或者更多的射频放大器。

较佳地，中频放大模块的两个支路中分别包括一个阻尼器件，即阻尼器607和阻尼器608，用于抑制噪音，这属于现有技术的内容。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种时分双工射频收发信机的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B之前进一步包括：射频放大模块和中频放大模块切换到接收放大模式；

3.一种时分双工射频收发信机，其特征在于，包括一条收发共用的链路，该链路上包括：

4.根据权利要求3所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述时分双工射频收发信机进一步包括控制模块，用于在时分双工信号的上下行时隙转换点向所述射频放大模块和中频放大模块发射控制信号，控制所述射频放大模块和中频放大模块进行接收放大模式和发射放大模式的切换。

5.根据权利要求3所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述天线模块进一步包括腔体滤波器。

6.根据权利要求3所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述射频放大模块包括：

7.根据权利要求6所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述发射支路进一步包括隔离滤波器。

8.根据权利要求6所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述接收支路进一步包括接地保护装置。

9.根据权利要求3所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述中频放大模块包括：

10.根据权利要求9所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述接收支路或发射支路进一步包括阻尼装置。

11.根据权利要求6至10任一项所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述切换装置为所述接收支路和发射支路两端的双向开关或者单向开关和环路器。

12.根据权利要求3所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述变频模块包括射频滤波器、混频器、本振源和中频滤波器。

13.根据权利要求12所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述射频滤波器为介质滤波器。

14.根据权利要求12所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述混频器为无源双平衡混频器。

15.根据权利要求12所述的时分双工射频收发信机，其特征在于，所述中频滤波器为声表面波滤波器。