CN101789805B - 放大装置和基于放大装置的信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种放大装置和基于放大装置的信号处理方法，为降低各模块的性能要求及降低各模块的设计难度而发明。所述放大装置，包括至少一个放大模块，所述放大模块包括两个接收支路；其中，第一接收支路在输入信号已经经过前级放大时用于对所述输入信号进行衰减并放大；第二接收支路在输入信号未经过前级放大时用于对所述输入信号进行放大。本发明的实施例还公开了一种基于放大装置的信号处理方法。本发明的实施例可用于通信网络系统中。

Description

放大装置和基于放大装置的信号处理方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种放大装置和基于放大装置的信号处理方法。

背景技术

基站的接收机需要同时支持多种应用场景，包括支持塔放应用，支持互联并柜应用，支持主、分集双通道应用等。为了同时支持以上应用，接收机的前端需要包括支持各个应用的模块，而且各个模块之间还需要彼此匹配，因此，接收机的前端模块数量众多，链路复杂。

塔放应用中的塔放通常指塔顶放大器，是安装在塔顶部紧靠在接收天线之后的一个低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)，在接收信号进入接收机之前可将接收信号放大近12分贝(dB，Decibel)，提高上行链路信号质量，改善通话可靠性和话音质量，同时扩大小区覆盖面积。也就是说，进入接收机的信号根据有无塔放或塔放增益不同会有强弱不同的信号范围。现有技术中，传统的双通道接收机通常采用图1所示的链路架构，采用分离器件组合的方式，实现增益可控和并柜需求。如图1所示，为了支持塔放应用，接收机输入口的最前端，主集通道和分集通道均设有数控衰减器(DSA，Digital Step Attenuator)，这是由于进入接收机的信号根据有无塔放或塔放增益不同，会有强弱不同的信号范围，后面的LNA是无法承受如此大范围的信号的，所以在输入口的最前级，需要首先加入一个DSA，DSA根据接收机前面有无塔放或是塔放的增益进行相应的衰减，使得到达后级LNA的信号电平保持在一个固定的范围内，保证整个接收机的正常工作；为了支持并柜应用，接收机的主集通道通过功分器(PD，Power Divider)实现信号一分为二分路输出的功能，而分集通道通过开关器件(SW，Switch)实现信号二入一出的功能。图2为接收机主集通道的电路示意图，如图2所示，信号进入主集通道后，主集通道通过DSA实现不同配置下输入电平的调整，在LNA之后通过PD来实现两路输出，PD之后的放大器(AMP，Amplifier)用于实现射频输入端口到射频输出端口1的链路增益。

在实现上述接收机支持多种应用的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：DSA的插损较大，直接恶化了接收机前端的噪声系数，对链路的增益系数也有较大影响，LNA后级的PD和SW的插损对噪声系数的影响也不容忽视。因此，为了保证整个接收机的信噪比，LNA必须实现非常低的噪声、较高的增益和很好的线性度。这样来讲，为了保证各应用模块的性能、模块之间的彼此匹配及接收机的性能指标，各模块的噪声、增益和线性度度的指标要求较高，设计难度较大。

发明内容

本发明实施例的一个主要目的在于，提供一种放大装置，能够降低各模块的性能要求，进而降低了各模块的设计难度。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种放大装置，包括至少一个放大模块，所述放大模块包括两个接收支路；其中，第一接收支路在输入信号已经经过前级放大时用于对所述输入信号进行衰减并放大；第二接收支路在输入信号未经过前级放大时用于对所述输入信号进行放大。

采用上述技术方案后，本发明实施例提供的放大装置能够根据输入信号的电平调整需要，选择不同的接收支路进行电平调整，降低了DSA的插损对噪声系数及增益的影响，也就降低了各模块的性能要求，进而降低了设计难度。

本发明实施例的另一主要目的在于，提供一种基于放大装置的信号处理方法，能够降低放大装置各模块的性能要求，进而降低了各模块的设计难度。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种基于放大装置的信号处理的方法，包括：

获取信号；

当所述信号已经经过前级放大处理时，对所述信号进行衰减处理后进行放大；当所述信号未经过前级放大处理时，对所述信号进行不经过衰减的放大。

采用上述技术方案后，本发明实施例提供基于放大装置的信号处理方法，能够根据输入信号的电平调整需要，选择进行电平调整的方式，降低了DSA的插损对噪声系数及增益的影响，也就降低了各模块的性能要求，进而降低了设计难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中双通道接收机的系统架构图；

图2为现有技术中双通道接收机主集通道的电路示意图；

图3为本发明实施例提供的放大装置的结构框图；

图4为本发明实施例一的电路示意图；

图5为本发明实施例二的结构框图；

图6为本发明实施例二的系统架构图；

图7为本发明实施例提供的基于放大装置的信号处理方法的流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的实施例旨在提供一种放大装置和基于放大装置的信号处理方法，能够降低放大装置各模块的性能要求，进而降低了各模块的设计难度。

本发明实施例提供的放大装置，如图3所示，包括至少一个放大模块1，放大模块1包括第一接收支路101和第二接收支路102两个接收支路；

其中，第一接收支路101在输入信号已经经过前级放大时用于对所述输入信号进行衰减并放大；

第二接收支路102在输入信号未经过前级放大时用于对所述输入信号进行放大。

进一步的，本发明实施例提供的放大装置还包括至少一个分路模块2，与至少一个放大模块1相耦合，用于对已经经过放大模块1处理的输入信号进行并柜应用。

进一步的，本发明实施例提供放大装置还包括数字控制模块103，与第一接收支路101和第二接收支路102分别耦合，用于分别控制两个接收支路的开启或关闭，还可用于提供根据放大装置的工作要求和设置提供控制各模块工作的数字信号。

另外、放大模块1、分路模块2和数字控制模块103可集成在一块半导体芯片内。这种集成的形式同分离器件的封装形式相比，不仅可以更加节约成本，而且能够增加装置的可靠性。

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面通过具体实施例并结合附图对本发明实施例提供的放大装置进行详细描述。这里要注意的是，以下的具体实施例只是为了描述本发明，但不限于本发明。

实施例一

本实施例提供的放大装置可置于一种接收机内，所述接收机可以包括但不限于通信塔顶接收机，如图4所示，包括放大模块1，放大模块1包括第一接收支路101和第二接收支路102两个接收支路；其中，第一接收支路101在输入信号已经经过前级放大时用于对所述输入信号进行衰减并放大；第二接收支路102在输入信号未经过前级放大时用于对所述输入信号进行放大。

另外，本实施例提供的放大装置还包括分路模块2，与放大模块1相耦合，用于对已经经过放大模块1处理的输入信号进行并柜应用。

这里要注意的是，本实施例提供放大装置还包括数字控制模块103，与第一接收支路101和第二接收支路102分别耦合，用于分别控制两个接收支路的开启或关闭，还可用于提供控制各模块工作的数字信号。图4仅示意了本实施例的放大模块1和分路模块2的基本功能的实现电路，实际上还包括辅助电路模块等结构，如数字控制模块103等，图中未做显示。

其中，如图4所示，第一接收支路101和第二接收支路102彼此并联；第一接收支路101包括数控衰减器11、与数控衰减器11串联的第一低噪声放大器12，数控衰减器11的输出端与第一低噪声放大器12的输入端相耦合；第二接收支路102包括第二低噪声放大器14；数控衰减器11的输入端与第二低噪声放大器14的输入端相耦合，作为放大模块1的输入端。第一低噪声放大器12的输出端和第二低噪声放大器14的输出端相耦合，作为放大模块1的输出端。

进一步地，第一噪声放大器12并联有开关可控的RC反馈电路13；第二低噪声放大器14并联有开关可控的RC反馈电路15；这是因为第一低噪声放大器12所在的第一接收支路101和第二低噪声放大器14所在的第二接收支路102的输入输出节点是共享的，所以采用了开关可控的RC反馈电路来进行输入输出的匹配，开关SW的作用是防止支路关闭时有输入信号通过RC反馈电路泄漏到输出端。这里注意的是，本实施例采用上述RC反馈电路进行输入输出的匹配，但本发明不限于这种方式，还可有其他进行输入输出的匹配的方式，可根据实际情况设置，这里不做限定。

另外，第二低噪声放大器14和第一低噪声放大器12的输出节点处共享一个负载16。通过两个支路共享的负载16，可以节约相当大的一部分芯片面积。

本实施例应用时，针对前端有无塔放，即有无输入电平的调整需要，选择采用输入分为两个支路的方法来实现输入电平调整功能和降低模块的性能要求。在接收机前面没有塔放时，通过数字控制模块103控制第二低噪声放大器14所在的第二接收支路102打开，第一低噪声放大器12所在的第一接收支路101关闭，信号经过第二低噪声放大器14后进入到后级电路。由于第二低噪声放大器14之前没有数控衰减器，所以对第二低噪声放大器14的噪声要求可以降低很多；而当放大装置前面有塔放时，通过数字控制模块103控制第二低噪声放大器14所在的第二接收支路102关闭，第一低噪声放大器12所在的第一接收支路101打开，通过调整数控衰减器11的衰减挡位以适应不同增益的塔放配置。

进一步地，分路模块2包括分别与前级放大模块1的输出端相耦合的第一放大器22和第二放大器23，用于进行信号并柜。另外，分路模块2还包括缓冲器21，缓冲器21的输入端与放大模块1的输出端相耦合、输出端分别同第一放大器22和第二放大器23的输入端相耦合，用于进行隔离阻抗。针对互联并柜的需求，本实施例的分路模块2是采用第一放大器22和第二放大器23来实现信号一分为二分路输出的功能，这样就规避了现有技术中引入功分器的插损，对第一低噪声放大器12和第二低噪声放大器14的增益和线性度要求可以进一步降低。为了节约功耗，在不需要互联输出时，第二放大器23是需要由数字信号控制开启或关断的，这意味着前级模块在节点N处看到的阻抗是变化的，为了保证前级模块的性能，可在前级的输出端和两个放大器之间插入具有隔离阻抗功能的缓冲器21，这样对于前级的低噪声放大器来说，无论后面的放大器处于导通还是关断状态，从缓冲器21看过去的节点阻抗变化不大，可以保证不同配置下，整个链路的增益波动在指标要求以内。当然，本实施例的分路模块2的信号并柜功能也可采用功分器或其它手段来实现，采用功分器会引入一些插损，但依然能够达到信号并柜目的。本实施例的分路模块2实现的是将信号一分为二的并柜功能，可以理解，分路模块2也可实现信号二入一出的并柜功能，本实施例不作为限定。

目前业界通常采用GaAs(砷化镓集成电路制造工艺)工艺实现塔顶接收机内的放大模块，GaAs工艺的缺点在于产品良率低，静电放电保护性能差，产品的成本高，后期运输、加工的过程中需要特殊的处理；同时，GaAs工艺没有数字电路，为了实现数字控制功能，需要额外封装数字控制芯片。进一步地，本实施例各模块均可采用SiGe(锗硅集成电路制造工艺)工艺实现，可以克服GaAs工艺良率低，成本高，静电防护性能差的缺点，同时SiGe工艺能够用于实现数字电路，这样，整个装置可以集成在一个半导体芯片内，既能节约成本，又增加了装置的可靠性。

本实施例提供的放大装置，能够实现输入信号电平调整和支持互联并柜的功能，但大大降低了对于系统模块的性能要求。

实施例二

本实施例提供的放大装置为主、从集双通道接收机，如图5所示的结构框图和图6所述的系统架构图，本实施例的接收机包括主集放大模块31，与主集放大模块31相耦合的主集分路模块32；还包括从集放大模块41，与从集放大模块41相耦合的从集分路模块42。

其中，主集放大模块31和从集放大模块41均采用实施例一中的放大模块1的功能结构，包括两个接收支路，其中，主集放大模块31的两个接收支路彼此并联；其中一个接收支路包括数控衰减器311和第三低噪声放大器312，用于在输入信号已经经过前级放大时用于对输入信号进行衰减并放大；另一支路包括第四低噪声放大器313，用于在输入信号未经过前级放大时用于对输入信号进行放大；从集放大模块41的两个接收支路彼此并联；其中一个接收支路包括数控衰减器411和第五低噪声放大器412，用于在输入信号已经经过前级放大时用于对输入信号进行衰减并放大；另一接收支路路包括第六低噪声放大器413，用于在输入信号未经过前级放大时用于对输入信号进行放大。主集放大模块31和从集放大模块41的功能结构具体详见实施例一，这里不再赘述。这里注意的是，图6仅为本实施例的系统架构示意图，并不代表实际电路。这样，本实施例提供的放大装置，可以根据前级有无塔放选择不同的支路进行电平调整，降低了数控衰减器的插损对噪声系数及增益的影响，也就降低了各模块的性能要求，进而降低了设计难度。

其中，主集分路模块32采用实施例一中分路模块2的结构，包括缓冲器321、第三放大器322和第四放大器323；缓冲器321的输入端与分路模块32的前级放大模块31的输出端相耦合，缓冲器321的输出端分别同第三放大器322的输入端和第四放大器的输入端323相耦合。主集分路模块通过第三放大器322和第四放大器323实现将信号一分为二的功能，即将信号发送给本机和/或并柜的另一接收机。主集分路模块32规避了引入功分器的插损，对前级低噪声放大器的性能要求进一步降低。当然，本实施例的主集分路模块32的信号并柜功能也可采用功分器或其它手段来实现，采用功分器会引入一些插损，但依然能够达到信号并柜目的。

其中，从集分路模块42包括第五放大器422和第六放大器423，用于进行信号并柜，第五放大器422的输入端与从集放大模块41的输出端相耦合，第六放大器423的输出端与从集放大模块41的输出端相耦合。另外，从集分路模块42还包括缓冲器421，用于进行隔离阻抗，缓冲器421的输入端与从集分路模块42的前级的放大模块41的输出端相耦合，缓冲器421的输出端分别同第五放大器422的输入端和第六放大器的输出端423相耦合。从集分路模块42通过第五放大器422和第六放大器423实现信号二入一出的功能，满足并柜需求，即接收本机或并柜的另一接收机发送的信号并发送给后极模块。从集分路模块42规避了现有技术中引入开关器件的插损，对前级低噪声放大器的性能要求进一步降低。当然，本实施例的分集分路模块42的信号并柜功能也可采用开关或其它手段来实现，采用开关会引入一些插损，但依然能够达到信号并柜目的。

这里注意的是，主从分路模块中，缓冲器的作用与实施例一中的缓冲器21的作用相同，这里不再赘述。

进一步地，本实施例还包括数字控制模块103和其他辅助电路5，数字控制模块103用于分别控制主、从集放大模块的两个接收支路的开启或关闭，还可用于提供根据装置的系统要求和设置提供控制各模块工作的数字信号。

进一步地，本实施例各模块均可采用SiGe工艺实现，可以克服GaAs工艺良率低，成本高，静电防护性能差的缺点，同时SiGe工艺能够用于实现数字电路，这样，整个装置可以集成在一个半导体芯片内，既能节约成本，又增加了装置的可靠性。

本发明实施例提供的放大装置，和现有技术相比，改变了放大装置的系统架构，能够根据输入信号的电平调整需要，选择不同的支路进行电平调整，降低了数控衰减器或开关装置的插损对噪声系数及增益的影响，也就降低了各模块的性能要求，进而降低了各个模块的设计难度。而且，本发明实施例提供的放大装置前端能够采用SiGe工艺上实现，可以克服GaAs工艺良率低，成本高，静电防护性能差的缺点，而且可以将放大装置在一个芯片上实现，相对现有的分离器件的单封装系统的封装方案可以更进一步减少成本，提高可靠性。

相应的，本发明的实施例还提供了一种基于放大装置的信号处理的方法，能够降低放大装置前端各模块的性能要求，进而降低了各模块的设计难度。如图7所示的流程图，本发明实施例提供的基于放大装置的信号处理的方法，包括下列步骤：

S11、获取信号；

S12、当所述信号已经经过前级放大处理时，对所述信号进行衰减处理后进行放大；当所述信号未经过前级放大处理时，对所述信号进行不经过衰减的放大。

通过上述步骤，放大装置实现了支持塔放应用的功能，而且能够根据输入信号的电平调整需要，选择进行电平调整的方式，降低数控衰减器的插损对链路的噪声等性能的影响，降低数控衰减器后级模块的性能要求，降低设计难度。

为了支持并柜应用，本发明实施例提供的信号处理的方法。在S13步骤后，还包括使放大后的一路信号分为两路信号的步骤，该步骤具体可为：使放大后的一路信号分别通过两个放大器放大为两路信号。

这样，采用放大器就规避了引入功分器的插损，对前级低噪声放大器的性能要求进一步降低。当然，本实施例也可采用功分器将放大后的一路信号分为2路，只是这样会引入一些插损。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分流程可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种放大装置，其特征在于， 

包括至少一个放大模块，所述放大模块包括两个接收支路； 

其中，第一接收支路在输入信号已经经过前级放大时用于对所述输入信号进行衰减并放大； 

第二接收支路在输入信号未经过前级放大时用于对所述输入信号进行放大； 

所述放大装置还包括至少一个分路模块，与所述至少一个放大模块相耦合，用于对已经经过所述放大模块处理的输入信号进行并柜应用； 

所述分路模块包括第一放大器和第二放大器，用于进行信号并柜，所述第一放大器和第二放大器的输入端分别与所述放大模块的输出端相耦合。 

2.根据权利要求1所述的放大装置，其特征在于，所述放大装置还包括数字控制模块，与两个所述接收支路分别耦合，用于在输入信号已经经过前级放大时控制所述第一接收支路打开、第二接收支路关闭，在输入信号未经过前级放大时控制所述第二接收支路打开、第一接收支路关闭。 

3.根据权利要求2所述的放大装置，其特征在于，所述放大模块、分路模块和数字控制模块集成在一块半导体芯片内。 

4.根据权利要求1所述的放大装置，其特征在于， 

所述两个接收支路彼此并联； 

所述第一接收支路包括数控衰减器和第一低噪声放大器； 

所述第二接收支路包括第二低噪声放大器； 

所述数控衰减器的输入端与所述第二低噪声放大器的输入端相耦合，所述数控衰减器的输出端与所述第一低噪声放大器的输入端相耦合，所述第一低噪声放大器的输出端和所述第二低噪声放大器的输出端相耦合。 

5.根据权利要求4所述的放大装置，其特征在于， 

所述第一低噪声放大器和所述第二低噪声放大器均并联有开关可控的电阻－电容（RC）反馈电路。 

6.根据权利要求4所述的放大装置，其特征在于，所述第一低噪声放大器的输出端和第二低噪声放大器的输出端共享一个负载。 

7.根据权利要求1所述的放大装置，其特征在于，所述分路模块 还包括缓冲器，用于进行隔离阻抗，所述缓冲器的输入端与所述放大模块的输出端相耦合、所述缓冲器的输出端分别同所述第一放大器和第二放大器的输入端相耦合。 

8.根据权利要求1所述的放大装置，其特征在于，所述分路模块包括第五放大器和第六放大器，用于进行信号并柜，所述第五放大器的输入端与所述放大模块的输出端相耦合，所述第六放大器的输出端与所述放大模块的输出端相耦合。 

9.根据权利要求8所述的放大装置，其特征在于，所述分路模块还包括缓冲器，用于进行隔离阻抗，所述缓冲器的输入端与所述放大模块的输出端相耦合、所述缓冲器的输出端分别同所述第五放大器的输入端和第六放大器的输出端相耦合。 

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