CN102611393B - 一种具有波段切换的射频功放系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有波段切换的射频功放系统，包括：直流升压电源模块；射频功率放大器，输入端放大射频信号，并与所述直流升压电源模块连接；多通路滤波模块，用于选择不同的通路进行滤波并输出射频信号，分别与所述直流升压电源模块和射频功率放大器连接；定向耦合及检波模块，分别与所述直流升压电源模块和多通路滤波模块连接；通信控制模块，由所述直流升压电源模块供电，并分别与所述射频功率放大器、多通路滤波模块和定向耦合及检波模块相连接。本发明能够提供功率大，频带宽的射频功放系统，在此基础上，还需要保证高速通信和高速数据处理，实现对射频信号参数的配置和优化，体积小。

Description

一种具有波段切换的射频功放系统

技术领域

本发明涉及一种射频功放系统，尤其涉及一种具有波段切换的射频功放系统。

背景技术

目前，射频功放系统广泛应用于通信、雷达以及仪器仪表等行业，对于这类产品，难度主要体现在大功率超宽带射频放大器指标上，即对于500MHz到2500MHz的超宽频率范围，其频率范围的增益波动和功率都是难以克服的难题。现有的射频功放系统普遍做法是：采用独立的波段切换；不带有高速处理数据的通信接口功能并不带有射频信号耦合口检测和控制功能，该种功放系统存在如下问题：采用独立的波段切换做法，对于现在要多波段切换的产品来说，其应用较为复杂，并且不利于产品小型化发展；不带有高速处理数据的通信接口，那么，就无法满足对射频信号的多种参数进行配置和优化，灵活性差；不带有射频信号耦合口检测和控制，则无法满足对射频功率放大器移植新型技术。除此之外，对于生产来讲，对各种不同的器件生产工艺、指标和性能表现出来不一致性，都是对此类射频功放系统量产的考验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种功率大，频带宽的射频功放系统，在此基础上，还需要保证高速通信。

对此，本发明提供一种具有波段切换的射频功放系统，包括：

直流升压电源模块；

射频功率放大器，输入待放大射频信号，并与所述直流升压电源模块连接；

多通路滤波模块，用于选择不同的通路进行滤波并输出射频信号，分别与所述直流升压电源模块和射频功率放大器连接；

定向耦合及检波模块，分别与所述直流升压电源模块和多通路滤波模块连接；

通信控制模块，由所述直流升压电源模块供电，并分别与所述射频功率放大器、多通路滤波模块和定向耦合及检波模块相连接。

其中，所述直流升压电源模块是一个DC-DC升压的电源模块；所述功率放大器包括大功率超宽带的射频功率放大器，即500MHz-2500MHz的射频功率放大器；所述多通路滤波模块采用低通滤波器实现了多路滤波通道；所述定向耦合及检波模块包括射频信号耦合口检测和控制，能够实现对射频功率放大器移植数字预失真处理和使用Doherty增强射频功率放大器的效率，增强对应用环境的适应，便于更新换代；所述通信控制模块包括带有高速处理数据的SPI通信接口，即串行外设通信接口，能够对射频信号的多种参数进行配置和优化，可以与其他组件进行通信，简化了系统的控制和检测模式。

现有技术中，对于500MHz到2500MHz的超宽频率范围，其频率范围的增益波动和功率都是难以克服的难题，除此之外，对于多波段切换的产品来说，其切换较为复杂，并且，基于通信速度的限制，也无法灵活实现对射频信号参数的设备，也就更加谈不上优化了，产品的升级和更新换代也将面临更多的问题，体积大。

当所述具有波段切换的射频功放系统处于要发射某个波段的射频信号时，通过所述通信控制模块实现指令的控制，首先采用多通路滤波模块对这个波段状态量进行设置，并自动切换至不同的滤波通路进行滤波；然后启动射频功率放大器，所述射频功率放大器的功放启动时间小于5us，外接TX_IN接口产生所需的待放大射频信号，产生的射频信号特性通过通信控制模块对射频功率放大器的数控衰减器、功放管栅压和信号功率大小等参数来进行配置和优化；当所述具有波段切换的射频功放系统处于要接收某个波段信号时，通过所述通信控制模块首先对多通路滤波模块进行这个波段状态量的设置，接收射频信号并选择波段，进行信号处理。

与现有技术相比，本发明能够提供一种大功率超宽带的具有波段切换的射频功放系统，能够实现对射频功率放大器移植数字预失真处理并增强射频功率放大器的效率，增强对应用环境的适应，在此基础上，还能够实现高速通信和高速处理数据，实现对射频信号参数的配置和优化，可以与其他组件进行通信，简化了本发明的控制和检测模式，体积小，易于升级。

优选的，所述定向耦合及检波模块包括40dB定向耦合器。

对于生产来讲，各种不同的器件的生产工艺、指标和性能都会表现出来一定的差异，尤其是在量产的时候，出现的问题会更多，因此，本发明对生产工艺和器件的筛选要求都需要很严格。

本发明进一步采用上述技术特征，其优点在于，提供了一种大功率超宽带的具有波段切换的射频功放系统，能够实现高速通信和高速处理数据，实现对射频信号参数的配置和优化，可以与其他组件进行通信，简化了本发明的控制和检测模式，在此基础上，所述定向耦合及检波模块包括40dB定向耦合器，更进一步实现对射频功率放大器移植数字预失真处理，大大增强了射频功率放大器的效率和对应用环境的适应性，减小了其体积。

优选的，所述多通路滤波模块包括依次连接的第一切换开关、滤波器、第二切换开关和收发开关。

本发明进一步采用上述技术特征，其优点在于，提供了一种大功率超宽带的具有波段切换的射频功放系统，能够实现对射频功率放大器移植数字预失真处理，实现高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述多通路滤波模块包括依次连接的第一切换开关、滤波器、第二切换开关和收发开关，所述第一切换开关、第二切换开关和收发开关采用二极管，所述滤波器可以采用体型较小的LC滤波器，在实现波段切换的同时，控制了成本，便于实现。

优选的，所述多通路滤波模块包括5路滤波通路。

本发明进一步采用上述技术特征，其优点在于，提供了一种大功率超宽带的具有波段切换的射频功放系统，能够实现对射频功率放大器移植数字预失真处理，实现高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述多通路滤波模块包括5路滤波通路，能够采用5个波段集成波段切换方式，每一个波段均可包含结构小型化的LC滤波器，提高了本发明的完整性和小型化，简化了本发明电路特性，降低故障率。

优选的，所述多通路滤波模块包括开关切换矩阵，所述开关切换矩阵采用PIN二极管。

本发明进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提供了一种大功率超宽带的具有波段切换的射频功放系统，能够实现对射频功率放大器移植数字预失真处理，实现高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述多通路滤波模块包括开关切换矩阵，所述开关切换矩阵采用PIN二极管，该开关切换矩阵进行波段状态量的设置切换时间小于10us，并且能形成高隔离，因此，本发明能够再进一步实现高速通信和高速数据处理，低插损。

优选的，所述待放大射频信号的平均功率为10W，峰值功率为50W。

本发明进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够实现波段自动切换的大功率超宽带射频功放系统，加强对射频功率放大器移植数字预失真处理，保证了高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述待放大射频信号的平均功率为10W，峰值功率为50W，保证了外接TX_IN接口输入的待放大射频信号源，提高本发明的稳定性。

优选的，所述射频功率放大器采用氮化镓射频功率放大器。

现有技术中，对于大功率和工作频带宽的射频功放系统，射频功率放大器的放大管匹配是个难点。

本发明进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够实现波段自动切换的大功率超宽带射频功放系统，加强对射频功率放大器移植数字预失真处理，保证了高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述射频功率放大器采用氮化镓射频功率放大器，采用宽带馈环来对射频功率放大器的放大管进行匹配，提高效率，保证质量。

优选的，所述多通路滤波模块采用容性滤波器。

其中，所述容性滤波器为采用了腔体加漆包线绕成的电感两者结合的滤波器，具备电容特性。

本发明进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够实现波段自动切换的大功率超宽带射频功放系统，加强对射频功率放大器移植数字预失真处理，保证了高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述多通路滤波模块采用容性滤波器，更进一步增强了多通路滤波效果。

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1所示，本例提供一种具有波段切换的射频功放系统，包括：

直流升压电源模块；

射频功率放大器，输入待放大射频信号，并与所述直流升压电源模块连接；

多通路滤波模块，用于选择不同的通路进行滤波并输出射频信号，分别与所述直流升压电源模块和射频功率放大器连接；

定向耦合及检波模块，分别与所述直流升压电源模块和多通路滤波模块连接；

通信控制模块，由所述直流升压电源模块供电，并分别与所述射频功率放大器、多通路滤波模块和定向耦合及检波模块相连接。

其中，所述直流升压电源模块是一个DC-DC升压的电源模块；所述功率放大器包括大功率超宽带的射频功率放大器，即500MHz-2500MHz的射频功率放大器；所述多通路滤波模块采用低通滤波器实现了多路滤波通道；所述定向耦合及检波模块包括射频信号耦合口检测和控制，能够实现对射频功率放大器移植数字预失真处理和使用Doherty增强射频功率放大器的效率，增强对应用环境的适应，便于更新换代；所述通信控制模块包括带有高速处理数据的SPI通信接口，即串行外设通信接口，能够对射频信号的多种参数进行配置和优化，可以与其他组件进行通信，简化了系统的控制和检测模式。

图1中，COUPLER为与所述定向耦合及检波模块连接的联接输出端；ANT是天线接口，实现双向的通信；RX_OUT是与TX_IN接口相对应的接口单元，用于输出信号。

现有技术中，对于500MHz到2500MHz的超宽频率范围，其频率范围的增益波动和功率都是难以克服的难题，除此之外，对于多波段切换的产品来说，其切换较为复杂，并且，基于通信速度的限制，也无法灵活实现对射频信号参数的设备，也就更加谈不上优化了，产品的升级和更新换代也将面临更多的问题，体积大。

当所述具有波段切换的射频功放系统处于发射要某个波段的射频信号时，通过所述通信控制模块实现指令的控制，首先采用多通路滤波模块对这个波段状态量进行设置，并自动切换至不同的滤波通路进行滤波；然后启动射频功率放大器，所述射频功率放大器的功放启动时间小于5us，外接TX_IN接口产生所需的待放大射频信号，产生的射频信号特性通过通信控制模块对射频功率放大器的数控衰减器、功放管栅压和信号功率大小等参数来进行配置和优化；当所述具有波段切换的射频功放系统处于要接收某个波段信号时，通过所述通信控制模块首先对多通路滤波模块进行这个波段状态量的设置，接收射频信号并选择波段，进行信号处理。

与现有技术相比，本例能够提供一种大功率超宽带的具有波段切换的射频功放系统，能够实现对射频功率放大器移植数字预失真处理并增强射频功率放大器的效率，增强对应用环境的适应，在此基础上，还能够实现高速通信和高速处理数据，实现对射频信号参数的配置和优化，可以与其他组件进行通信，简化了本例的控制和检测模式，体积小，易于升级。

实施例2：

与实施例1不同的是，本例所述定向耦合及检波模块包括40dB定向耦合器。

对于生产来讲，各种不同的器件的生产工艺、指标和性能都会表现出来一定的差异，尤其是在量产的时候，出现的问题会更多，因此，本例对生产工艺和器件的筛选要求都需要很严格。

本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，提供了一种大功率超宽带的具有波段切换的射频功放系统，能够实现高速通信和高速处理数据，实现对射频信号参数的配置和优化，可以与其他组件进行通信，简化了本例的控制和检测模式，在此基础上，所述定向耦合及检波模块包括40dB定向耦合器，更进一步实现对射频功率放大器移植数字预失真处理，大大增强了射频功率放大器的效率和对应用环境的适应性，减小了其体积。

实施例3：

与实施例1不同的是，本例所述多通路滤波模块包括依次连接的第一切换开关、滤波器、第二切换开关和收发开关。

本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，提供了一种大功率超宽带的具有波段切换的射频功放系统，能够实现对射频功率放大器移植数字预失真处理，实现高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述多通路滤波模块包括依次连接的第一切换开关、滤波器、第二切换开关和收发开关，所述第一切换开关、第二切换开关和收发开关采用二极管，所述滤波器可以采用体型较小的LC滤波器，在实现波段切换的同时，控制了成本，便于实现。

实施例4：

与实施例3不同的是，本例所述多通路滤波模块包括5路滤波通路。

如图1所示，所述5路滤波通路分别采用滤波器，具体包括第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第四滤波器和第五滤波器。

本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，提供了一种大功率超宽带的具有波段切换的射频功放系统，能够实现对射频功率放大器移植数字预失真处理，实现高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述多通路滤波模块包括5路滤波通路，能够采用5个波段集成波段切换方式，每一个波段均可包含结构小型化的LC滤波器，提高了本例的完整性和小型化，简化了本例电路特性，降低故障率。

实施例5：

如图1所示，与实施例4不同的是，本例所述多通路滤波模块包括开关切换矩阵，所述开关切换矩阵采用PIN二极管。

本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够提供了一种大功率超宽带的具有波段切换的射频功放系统，能够实现对射频功率放大器移植数字预失真处理，实现高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述多通路滤波模块包括开关切换矩阵，所述开关切换矩阵采用PIN二极管，该开关切换矩阵进行波段状态量的设置切换时间小于10us，并且能形成高隔离，因此，本例能够再进一步实现高速通信和高速数据处理，低插损。

实施例6：

与实施例5不同的是，本例所述待放大射频信号的平均功率为10W，峰值功率为50W。

本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够实现波段自动切换的大功率超宽带射频功放系统，加强对射频功率放大器移植数字预失真处理，保证了高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述待放大射频信号的平均功率为10W，峰值功率为50W，保证了外接TX_IN接口输入的待放大射频信号源，提高本例的稳定性。

实施例7：

与实施例1或2不同的是，本例所述射频功率放大器采用氮化镓射频功率放大器。

现有技术中，对于大功率和工作频带宽的射频功放系统，射频功率放大器的放大管匹配是个难点。

本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够实现波段自动切换的大功率超宽带射频功放系统，加强对射频功率放大器移植数字预失真处理，保证了高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述射频功率放大器采用氮化镓射频功率放大器，采用宽带馈环来对射频功率放大器的放大管进行匹配，提高效率，保证质量。

本例所述多通路滤波模块还可以包括开关切换矩阵。

实施例8：

与实施例1或2不同的是，本例所述多通路滤波模块采用容性滤波器。

其中，所述容性滤波器为采用了腔体的加漆包线绕成的电感两者结合的滤波器，具备电容特性。

本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，能够实现波段自动切换的大功率超宽带射频功放系统，加强对射频功率放大器移植数字预失真处理，保证了高速通信和高速处理数据，简化了其控制和检测模式，体积小，在此基础上，所述多通路滤波模块采用容性滤波器，更进一步增强了多通路滤波效果。

本例所述射频功率放大器可以采用氮化镓射频功率放大器。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有波段切换的射频功放系统，其特征在于，包括：

直流升压电源模块；

射频功率放大器，输入待放大射频信号，并与所述直流升压电源模块连接，其包括大功率超宽带的射频功率放大器；

多通路滤波模块，用于选择不同的通路进行滤波并输出射频信号，分别与所述直流升压电源模块和射频功率放大器连接，其包括依次连接的第一切换开关、滤波器、第二切换开关和收发开关；

定向耦合及检波模块，分别与所述直流升压电源模块和多通路滤波模块连接，其包括射频信号耦合口检测和控制；

通信控制模块，由所述直流升压电源模块供电，并分别与所述射频功率放大器、多通路滤波模块和定向耦合及检波模块相连接，其包括带有高速处理数据的SPI通信接口；

当所述具有波段切换的射频功放系统要发射某个波段的射频信号时，通过所述通信控制模块实现指令的控制，首先采用所述多通路滤波模块对这个波段状态量进行设置，并自动切换至不同的滤波通路进行滤波；然后启动所述射频功率放大器，所述射频功率放大器的功放启动时间小于5us，外接TX_IN接口产生所需的待放大射频信号，产生的射频信号特性通过所述通信控制模块对所述射频功率放大器的数控衰减器、功放管栅压和信号功率大小参数来进行配置和优化；当所述具有波段切换的射频功放系统要接收某个波段信号时，通过所述通信控制模块首先对所述多通路滤波模块进行这个波段状态量的设置，接收射频信号并选择波段，进行信号处理。

2.根据权利要求1所述的具有波段切换的射频功放系统，其特征在于，所述定向耦合及检波模块包括40dB定向耦合器。

3.根据权利要求1所述的具有波段切换的射频功放系统，其特征在于，所述多通路滤波模块包括5路滤波通路。

4.根据权利要求3所述的具有波段切换的射频功放系统，其特征在于，所述多通路滤波模块包括开关切换矩阵，所述开关切换矩阵采用PIN二极管，其进行波段状态量的设置切换时间小于10us。

5.根据权利要求4所述的具有波段切换的射频功放系统，其特征在于，所述待放大射频信号的平均功率为10W，峰值功率为50W。

6.根据权利要求1或2所述的具有波段切换的射频功放系统，其特征在于，所述射频功率放大器采用氮化镓射频功率放大器，采用宽带馈环来对所述射频功率放大器的放大管进行匹配。

7.根据权利要求1或2所述的具有波段切换的射频功放系统，其特征在于，所述多通路滤波模块采用容性滤波器，所述容性滤波器为采用了腔体和漆包线绕成的电感两者结合的滤波器。

8.根据权利要求4所述的具有波段切换的射频功放系统，其特征在于，所述射频功率放大器采用氮化镓射频功率放大器。

9.根据权利要求8所述的具有波段切换的射频功放系统，其特征在于，所述多通路滤波模块采用容性滤波器，所述容性滤波器为采用了腔体和漆包线绕成的电感两者结合的滤波器。