CN103107805A

CN103107805A - 一种用于两路射频信号切换选择的电路及实现方法

Info

Publication number: CN103107805A
Application number: CN 201210565988
Authority: CN
Inventors: 王蕾; 张升华; 王运宏; 张志拓
Original assignee: Tianjin 764 Communication and Navigation Technology Corp
Current assignee: Tianjin 764 Communication and Navigation Technology Corp
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2013-05-15

Abstract

本发明涉及一种用于两路射频信号切换选择的电路及实现方法。射频耦合器U1一路通过放大器U03及匹配网络依次与变压器U04、功率检测芯片U05、反相器U06I、反相器U07II连接，另一路通过匹配网络与射频开关U2连接，反相器U06I、反相器U07II分别与射频开关U2连接。因为天线信号是不定时出现的，所以选择检测天线信号做为开关是否切换的判据。天线信号被采样放大后进行功率检测，检测的结果是高电平或者低电平，这个结果电压被两个反相器变为不同高低电平组合，以此来控制微波开关的选通方向。其特点是：本电路对不定时出现的天线射频信号A检测灵敏准确，切换迅速。

Description

一种用于两路射频信号切换选择的电路及实现方法

技术领域

本发明涉及一种用于两路射频信号切换选择的电路及实现方法，是对卫星天线及主机设备两路射频信号进行条件选择切换的电路。

背景技术

在产品设计过程中，需要实现对主机设备产生的射频信号B和外接天线转入设备中的射频信号A进行切换，切换的条件是：在没有天线信号A、或天线信号A的幅度没有达到给定门限值时，主机射频信号B处于输出状态。外接天线射频信号A不定时出现，只有当其幅度大于给定门限值的时候，才能将其切换到输出状态。

在以前产品中，没有相应的成熟电路可供移植使用及借鉴，因此设计了该电路。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于两路射频信号切换选择的电路及实现方法。该电路和方法对外接天线提供的射频信号A进行幅度检测，将检测结果以电压形式输出，对这个电压进行一定处理后用来控制射频开关的切换。

本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：包括射频耦合器U1、射频开关U2、放大器U03、变压器U04、功率检测芯片U05、反相器U06I、反相器U07II，所述射频耦合器U1一路通过放大器U03及匹配网络依次与变压器U04、功率检测芯片U05、反相器U06I、反相器U07II连接，另一路通过匹配网络与射频开关U2连接，所述反相器U06I、反相器U07II分别与射频开关U2连接；

具体电路连接为，射频耦合器U1的1脚通过电容C01接天线信号A，3脚、4脚、7脚、8脚接地，5脚通过电阻R01接地，6脚一路通过电阻R06接地，另一路通过电阻R05接电阻R07的一端、射频开关U2的5脚，电阻R07的另一端接地，10脚通过电容C02接放大器U03的1脚，放大器U03的2脚、3脚、5脚接地，4脚接电感L01、电容C05的一端，电感L01的另一端接电容C03、电容C04的一端、放大器U03的6脚及电源+5V，电容C03、电容C04的另一端接地，电容C05的另一端一路通过接电阻R04接地，另一路通过电阻R02接电阻R03、电容C06的一端，电阻R03的另一端接地，电容C06的另一端接变压器U04初级线圈的4脚，变压器U04初级线圈的5脚接地，变压器U04次级线圈的1脚、3脚分别通过电容C07、电容C08接功率检测芯片U05的4、5脚，功率检测芯片U05的1脚、8脚、10脚、14脚、15脚、16脚接地，3脚、6脚、9脚分别通过电容C09、电容C10、电容C11接地,11脚接电阻R08、电阻R09的一端，电阻R08的另一端接电源+5V，电阻R09的另一端接地，12脚接反相器U06I的2脚，13脚接电容C12、电容C13的一端及电源+5V，电容C12、电容C13的另一端接地，反相器U06I的3脚接地，5脚接电源+5V，4脚接反相器U07II的2脚及射频开关U2的1脚，反相器U07II的3脚接地，5脚接电源+5V，4脚接射频开关U2的2脚，射频开关U2的6脚、7脚相接，8脚通过电容C15接主机射频信号B，3脚通过电容C14接后端接收机。

一种用于两路射频信号切换选择的电路的实现方法，其特征在于：所述实现方法为，

当天线信号幅度小于-45dBm时：天线信号通过射频耦合器U1，耦合出的采样信号经过放大和匹配，恢复为采样前的实际信号幅度，通过变压器U04送入功率检测芯片U05，由于信号幅度低于门限值，因此功率检测其的输出电压为接近0V的低电平，送入两级反相器后，第一级反相器U06I输出为高电平，第二级反相器U07II输出为低电平。这对片选信号送入射频开关U2后，射频开关U2的1脚、2脚为1脚高2脚低，开关切换至8引脚选通，也就是将主机信号选通输出，而将天线信号抑制40dB以上；

当天线信号幅度达到或高于-45dBm时：天线信号通过射频耦合器U1，耦合出的采样信号经过放大和匹配，恢复为采样前的实际信号幅度，通过功率检测芯片U05，由于信号幅度达到或高于于门限值，因此功率检测其的输出电压为接近5V的高电平。送入两级反相器后，第一级反相器U06I输出为低电平，第二级反相器U07II输出为高电平。这对片选信号送入射频开关U2后，射频开关U2的1脚、2脚为1脚低2脚高，射频开关U2换至5引脚选通，也就是将天线信号选通输出，而将主机信号抑制40dB以上。

本发明的特点是：其中一路主机射频信号B为常有状态，另外一路天线射频信号A为不定时出现状态，天线射频信号A信号出现且达到一定幅度时，才会被切换输出。本电路对不定时出现的天线射频信号A检测灵敏准确，切换迅速。

附图说明

图1为本发明的电路连接框图；

图2为本发明的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于两路射频信号切换选择的电路，包括射频耦合器U1、射频开关U2、放大器U03、变压器U04、功率检测芯片U05、反相器U06I、反相器U07II，射频耦合器U1一路通过放大器U03及匹配网络依次与变压器U04、功率检测芯片U05、反相器U06I、反相器U07II连接，另一路通过匹配网络与射频开关U2连接，反相器U06I、反相器U07II分别与射频开关U2连接。因为天线信号是不定时出现的，所以选择检测天线信号做为开关是否切换的判据。天线信号被采样放大后进行功率检测，检测的结果是高电平或者低电平，这个结果电压被两个反相器变为不同高低电平组合，以此来控制微波开关的选通方向。这就是本电路的基本思路和工作流程。

如图2所示，具体电路连接为，射频耦合器U1的1脚通过电容C01接天线信号A，3脚、4脚、7脚、8脚接地，5脚通过电阻R01接地，6脚一路通过电阻R06接地，另一路通过电阻R05接电阻R07的一端、射频开关U2的5脚，电阻R07的另一端接地，10脚通过电容C02接放大器U03的1脚，放大器U03的2脚、3脚、5脚接地，4脚接电感L01、电容C05的一端，电感L01的另一端接电容C03、电容C04的一端、放大器U03的6脚及电源+5V，电容C03、电容C04的另一端接地，电容C05的另一端一路通过接电阻R04接地，另一路通过电阻R02接电阻R03、电容C06的一端，电阻R03的另一端接地，电容C06的另一端接变压器U04初级线圈的4脚，变压器U04初级线圈的5脚接地，变压器U04次级线圈的1脚、3脚分别通过电容C07、电容C08接功率检测芯片U05的4、5脚，功率检测芯片U05的1脚、8脚、10脚、14脚、15脚、16脚接地，3脚、6脚、9脚分别通过电容C09、电容C10、电容C11接地,11脚接电阻R08、电阻R09的一端，电阻R08的另一端接电源+5V，电阻R09的另一端接地，12脚接反相器U06I的2脚，13脚接电容C12、电容C13的一端及电源+5V，电容C12、电容C13的另一端接地，反相器U06I的3脚接地，5脚接电源+5V，4脚接反相器U07II的2脚及射频开关U2的1脚，反相器U07II的3脚接地，5脚接电源+5V，4脚接射频开关U2的2脚，射频开关U2的6脚、7脚相接，8脚通过电容C15接主机射频信号B，3脚通过电容C14接后端接收机。

电路工作机理详解：

首先要选定功率检测芯片U05（功率检测器）的功率检测门限，当采样信号幅度达到这个门限时，射频开关U2（微波开关）切换为输出天线信号。功率检测芯片U05选用的是ANALOG公司的AD8362均方值功率检测器，使用的是该芯片的控制模式。其检测门限是由11引脚的外加电压Vset来设置的，该电压可以在0.5V到3.5V的范围内人为设定：

Vset=(Pin+60dBm)×50mV/dB

相当于检测门限可以设定为从-50dBm到10dBm之间的任何数值。在该模式下，如果功率检测器U05输入端口接收到的信号功率达到门限值以上，则12脚输出的结果电压Vout为约5V；如果功率检测器U05输入端口接收到的信号功率没有到达门限值，则12脚输出的结果电压Vout为约0V。

产品中实际设定的功率门限值为-45dBm，Vset=（-45+60）×0.05=0.75V，电路中是用R08和R09对5V电源进行分压得到的，取R08=30K，R09=10K。

由于功率检测器U05的输入信号必须为差分形式，因此在前端使用了变压器U04（巴伦U04），以达到差分变换的目的。另外，由于使用的是功率检测器的控制模式，而功率检测芯片U05在该模式下两差分输入端的阻抗为200欧姆，因此前端的巴伦还兼有阻抗变换作用，将50欧姆转换为200欧姆，以达到匹配效果。选用的是MACOM公司的ETC1.6-4-2-3，变压比为1：2，相当于阻抗比1：4，可以满足要求。

其次，由于采样信号是使用了射频耦合器U1耦合得到的，因此从耦合器输出的采样信号比实际的天线信号幅度要小，因此在送入巴伦之前，需要用放大器U03和匹配网络将损失的那部分功率补充回来。否则天线信号达到-45dBm时，实际送入功率检测器U05的功率是低于-45dBm的，这会影响对天线信号检测的灵敏度。

实际使用的射频耦合器U1是Mini公司的BDCA-15-25芯片，在本电路的工作频段（1200MHz-1600MHz）的典型耦合损耗为14dB左右。补充这一损耗所使用的放大器为NEC公司的UPC2709，典型增益为23dB。R03、R04和R05组成了匹配网络，其作用在于预留了增益调节的功能，可以根据实际情况对采样信号幅度进行调整。

最后，由于所选用的射频开关U2需要两个片选信号来控制切换，因此需要对功率检测器输出的结果电压进行处理，将其变为一对片选信号。在电路中，这一功能是通过一对反相器U06、U07来实现的。选用的射频开关是Hittite公司的HMC194MS8，切换功能是通过1、2引脚的高低电平信号来控制的，相当于一对片选信号。选用的反相器是Philips的74AHC1G04GW，两个反相器直接级联，第一级的输入信号即为功率检测器U05的输出结果电平，两级反相器的输出即为控制射频开关的一对片选信号。

一种用于两路射频信号切换选择的电路的实现方法为：当天线信号幅度小于-45dBm时：天线信号通过射频耦合器U1，耦合出的采样信号经过放大和匹配，恢复为采样前的实际信号幅度，通过变压器U04（巴伦）送入功率检测芯片U05（功率检测器），由于信号幅度低于门限值，因此功率检测其的输出电压为接近0V的低电平，送入两级反相器后，第一级反相器U06I输出为高电平，第二级反相器U07II输出为低电平。这对片选信号送入射频开关U2后，射频开关U2的1脚、2脚为1脚高2脚低，开关切换至8引脚选通，也就是将主机信号选通输出，而将天线信号抑制40dB以上。

当天线信号幅度达到或高于-45dBm时：天线信号通过射频耦合器U1，耦合出的采样信号经过放大和匹配，恢复为采样前的实际信号幅度，通过功率检测芯片U05（功率检测器），由于信号幅度达到或高于于门限值，因此功率检测其的输出电压为接近5V的高电平。送入两级反相器后，第一级反相器U06I输出为低电平，第二级反相器U07II输出为高电平。这对片选信号送入射频开关U2后，射频开关U2的1脚、2脚为1脚低2脚高，射频开关U2换至5引脚选通，也就是将天线信号选通输出，而将主机信号抑制40dB以上。

Claims

1.一种用于两路射频信号切换选择的电路，其特征在于：包括射频耦合器U1、射频开关U2、放大器U03、变压器U04、功率检测芯片U05、反相器U06I、反相器U07II，所述射频耦合器U1一路通过放大器U03及匹配网络依次与变压器U04、功率检测芯片U05、反相器U06I、反相器U07II连接，另一路通过匹配网络与射频开关U2连接，所述反相器U06I、反相器U07II分别与射频开关U2连接；

2.一种用于两路射频信号切换选择的电路的实现方法，其特征在于：所述实现方法为，

当天线信号幅度小于-45dBm时：天线信号通过射频耦合器U1，耦合出的采样信号经过放大和匹配，恢复为采样前的实际信号幅度，通过变压器U04送入功率检测芯片U05，由于信号幅度低于门限值，因此功率检测其的输出电压为接近0V的低电平，送入两级反相器后，第一级反相器U06I输出为高电平，第二级反相器U07II输出为低电平；

这对片选信号送入射频开关U2后，射频开关U2的1脚、2脚为1脚高2脚低，开关切换至8引脚选通，也就是将主机信号选通输出，而将天线信号抑制40dB以上；

当天线信号幅度达到或高于-45dBm时：天线信号通过射频耦合器U1，耦合出的采样信号经过放大和匹配，恢复为采样前的实际信号幅度，通过功率检测芯片U05，由于信号幅度达到或高于门限值，因此功率检测其的输出电压为接近5V的高电平；

送入两级反相器后，第一级反相器U06I输出为低电平，第二级反相器U07II输出为高电平；

这对片选信号送入射频开关U2后，射频开关U2的1脚、2脚为1脚低2脚高，射频开关U2换至5引脚选通，也就是将天线信号选通输出，而将主机信号抑制40dB以上。