CN104702231A - 具有上下行同步控制功能的agc和alc高增益有源电路组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有上下行同步控制功能的AGC和ALC高增益有源电路组件，包括：AGC接收模组和ALC发射模组；AGC接收模组包括第一平衡放大器、第一电调衰减器、第一平衡放大器组件、第一耦合器和第一直流处理电路；ALC发射模组包括第二电调衰减器、第二平衡放大器组件、功率合成器、第二耦合器和第二直流处理电路。该有源电路组件在不增加成本的基础上，利用外部的上下行时隙同步信号实现上下行同步时间控制。

Description

具有上下行同步控制功能的AGC和ALC高增益有源电路组件

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体地，涉及一种具有上下行同步控制功能的AGC和ALC高增益有源电路组件。

背景技术

接收机在接收信号时，其输入端信号电平可能在很大范围内变化，而接收机的输出功率是随外来信号的大小而变化的，因此接收机的输出端会出现强弱非常悬殊的信号功率。若需要在如此宽的范围内保持接收设备线性放大，信号不饱和失真，则需要控制接收机的增益，使输出信号保持适当的电平，以保证接收机正常工作。而通过AGC(Automatic Gain Control，自动增益控制)电路可以使放大电路的增益自动地随信号强度而调整。AGC电路利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。当弱信号输入时，线性放大电路工作，保证输出信号的强度；当输入信号达到一定强度时，启动压缩放大电路，使输出幅度降低。也就是说，AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度。

ALC(Automatic Level Control，自动电平控制)电路，是针对由于器件本身变化，环境引起工作点变化等,在电路中加入的稳定电平的电路。在一定范围内，ALC电路自动纠正偏移的电平回到要求的数值。例如功率ALC电路，要求输出一定功率，由于器件由冷变热导致放大倍数变化，功率偏离要求，ALC电路自动感知这个变化,调整回路的参数，使得功率维持正常数值。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有AGC和ALC电路增益低，体积大，互调差，噪声大，时延大，上下行同步控制衰减量小，电路复杂。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中上下行同步控制衰减量小的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种具有上下行同步控制功能的AGC和ALC高增益有源电路组件。

本发明实施例提供的一种具有上下行同步控制功能的AGC和ALC高增益有源电路组件，包括：AGC接收模组和ALC发射模组；AGC接收模组包括第一平衡放大器、第一电调衰减器、第一平衡放大器组件、第一耦合器和第一直流处理电路；第一平衡放大器组件包括一个或多个串联的平衡放大器；第一平衡放大器的输入端接收外部发送的射频输入信号，输出端与第一电调衰减器的输入端相连；第一电调衰减器的输出端依次通过第一平衡放大器组件后与第一耦合器的输入端相连；第一耦合器的耦合输出端通过第一直流处理电路与第一电调衰减器的控制端相连；

ALC发射模组包括第二电调衰减器、第二平衡放大器组件、功率合成器、第二耦合器和第二直流处理电路；第二平衡放大器组件包括一个或多个串联的平衡放大器；第二电调衰减器的输入端与第一耦合器的主输出端相连，第二电调衰减器的输出端与第二平衡放大器组件的输入端相连；第二平衡放大器组件的输出端与功率合成器的输入端相连，功率合成器的输出端与第二耦合器的输入端相连；第二耦合器的耦合输出端通过第二直流处理电路与第二电调衰减器的控制端相连，第二耦合电路的主输出端用于向外部输出射频输出信号；

第一电调衰减器的控制端和第二电调衰减器的控制端还与外部的手机芯片同步监控模块相连，用于接收手机芯片同步监控模块发送的上行时隙同步信号或下行时隙同步信号。

在上述技术方案中，第一耦合器的耦合输出端通过第一直流处理电路与第一电调衰减器的控制端相连的控制支路中还设有第一开关；

第二耦合器的耦合输出端通过第二直流处理电路与第二电调衰减器的控制端相连的控制支路中还设有第二开关。

在上述技术方案中，功率合成器为四管功率合成器、八管功率合成器或十六管功率合成器。

在上述技术方案中，功率合成器为四管功率合成器时，功率合成器包括：第一功分器、第二功分器、第二平衡放大器和第三平衡放大器；第一功分器的第一子输出端与第二平衡放大器的输入端相连，第二子输出端与第三平衡放大器的输入端相连；第二功分器的第一子输入端与第二平衡放大器的输出端相连，第二子输入端与第三平衡放大器的输出端相连；第一功分器的主输入端为功率合成器的输入端，第二功分器的主输出端为功率合成器的输出端。

在上述技术方案中，第一平衡放大器组件包括两个串联连接的平衡放大器。

在上述技术方案中，当射频输入信号为上行信号时，第一电调衰减器和第二电调衰减器接收手机芯片同步监控模块发送的下行时隙同步信号；当射频输入信号为下行信号时，第一电调衰减器和第二电调衰减器接收手机芯片同步监控模块发送的上行时隙同步信号。

在上述技术方案中，平衡放大器包括：第一3dB正交电桥、第二3dB正交电桥、IC放大器件、第一电阻和第二电阻；第一3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与IC放大器件的两个输入端相连；第二3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与IC放大器件的两个输出端相连；第一3dB正交电桥的隔离端通过第一电阻后接地，第二3dB正交电桥的隔离端通过第二电阻后接地；第一3dB正交电桥的输入端为平衡放大器的输入端，第二3dB正交电桥的输出端为平衡放大器的输出端。

在上述技术方案中，电调衰减器为匹配型PIN二极管电调衰减器；电调衰减器包括：传输线以及传输线引出的偏置线、N个PIN二极管和两个串联电阻；在传输线上间隔四分之一波长的N个节点处分别同向连接一个PIN二极管的正极，且PIN二极管的负极接地；其中，两侧的两个PIN二极管分别串联一个串联电阻后接地；其中，2≤N≤6。

在上述技术方案中，N个PIN二极管为相同的PIN二极管，且N＝5。

在上述技术方案中，AGC接收模组和ALC发射模组均为使用厚膜工艺来实现的分布参数电路。

在上述技术方案中，AGC接收模组和ALC发射模组设置于PCB基板上，且PCB基板的介电常数大于3.5。

本发明实施例提供的AGC和ALC高增益有源电路组件，可以由外部手机芯片同步监控模块提供的TD-LTE上下行时隙同步信号来控制其中的电调衰减器EAT1、EAT2，实现上下行同步时间控制。本发明电调衰减器EAT1、EAT2一方面能实现AGC信号模拟控制，一方面又能在不增加成本的基础上，利用外部的上下行时隙同步信号实现上下行同步时间控制。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中AGC和ALC高增益有源电路组件的第一结构图；

图2为本发明实施例中AGC和ALC高增益有源电路组件的第二结构图；

图3为本发明实施例中八管功率合成器的结构图；

图4为本发明实施例中手机芯片同步监控模块产生的上下行时序信号图；

图5为本发明实施例中电调衰减器的结构图；

图6为本发明实施例中平衡放大器的结构图；

图7为实施例一中下行AGC有源模组同步衰减量示意图；

图8为实施例一中上行AGC有源模组同步衰减量示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

根据本发明实施例，提供了一种具有上下行同步控制功能的AGC和ALC高增益有源电路组件，图1为该有源电路组件的结构图，包括：AGC接收模组10和ALC发送模组20。

具体的，AGC接收模组10包括第一平衡放大器BP1、第一电调衰减器EAT1、第一平衡放大器组件、第一耦合器CP1和第一直流处理电路101。其中，该第一平衡放大器组件包括一个或多个平衡放大器；在本发明实施例中，以第一平衡放大器组件包括两个平衡放大器为例，如图1所示，该第一平衡放大器组件包括平衡放大器BP2和平衡放大器BP3。

第一平衡放大器BP1的输入端接收外部发送的射频输入信号，其输出端与第一电调衰减器EAT1的输入端相连；第一电调衰减器EAT1的输出端依次通过平衡放大器BP2、平衡放大器BP3后与第一耦合器CP1的输入端相连。第一耦合器CP1的耦合输出端通过该第一直流处理电路101与第一电调衰减器EAT1的控制端相连。

ALC发送模组20包括第二电调衰减器EAT2、第二平衡放大器组件、功率合成器201、第二耦合器CP2和第二直流处理电路202；第二平衡放大器组件包括一个或多个串联的平衡放大器，在本发明实施例中，以第二平衡放大器组件包括一个平衡放大器为例，如图1所示，该第二平衡放大器组件包括平衡放大器BP4。

第二电调衰减器EAT2的输入端与第一耦合器CP1的主输出端相连，其输出端与第二平衡放大器组件的输入端相连；第二平衡放大器组件的输出端与功率合成器201的输入端相连，功率合成器201的输出端与第二耦合器CP2的输入端相连。第二耦合器CP2的耦合输出端通过第二直流处理电路202与第二电调衰减器EAT2的控制端相连，第二耦合器CP2的主输出端用于向外输出射频输出信号。

同时，第一电调衰减器EAT1的控制端和第二电调衰减器EAT2的控制端还与外部的手机芯片同步监控装置相连，用于接收手机芯片同步监控装置发送的上行时隙同步信号或下行时隙同步信号。

本发明实施例中，耦合器的主输出端为用于输出主路信号的端子，耦合输出端为用于输出耦合信号的端子。

在本发明实施例中，功率合成器具体可以为四管功率合成器、或者是八管功率合成器，或者是十六管功率合成器。本发明实施例以四管功率合成器为例，参见图2所示，功率合成器201包括第一功分器GF1、第二功分器GF2、第二平衡放大器BP5和第三平衡放大器BP6。其中，第二功分器GF2实质为合路器。

具体的，参见图2所示：第一功分器GF1的第一子输出端与第二平衡放大器BP5的输入端相连，第二子输出端与第三平衡放大器BP6的输入端相连；第二功分器GF2的第一子输入端与第二平衡放大器BP5的输出端相连，第二子输入端与第三平衡放大器BP6的输出端相连；第一功分器GF1的主输入端为功率合成器的输入端，第二功分器GF2的主输出端为功率合成器的输出端。

视频输入信号RF_in经过第一平衡放大器BP1放大后，经过第一电调衰减EAT1，再经过第一平衡放大器组件(即平衡放大器BP2和平衡放大器BP3)输出，上述器件可以构成一个AGC接收模组10。射频信号经第一平衡放大器组件输出后发送至第一耦合器CP1，对该视频信号进行分配：主输出端输出主路信号，主路信号经过第二电调衰减器EAT2，再经过第二平衡放大器组件，最后经过由第二平衡放大器BP5、第三平衡放大器BP6和第一功分器GF1、第二功分器GF2所组成的四管功率合成器201放大信号并输出。也即主路信号经ALC发射模组20输出。第一耦合器CP1的耦合输出端取样耦合出来的耦合信号经过第一直流处理电路101对第一电调衰减器EAT1进行控制，从而可以实现AGC闭环模拟控制功能；同理，第二耦合器CP1的耦合输出端取样耦合出来的耦合信号经过第二直流处理电路202对第二电调衰减器EAT2进行控制，从而也可以实现ALC闭环模拟控制功能。

八管功率合成器的结构参见图3所示，八管功率合成器由三个功分器、三个合路器以及四个平衡放大器组成。十六管功率合成器的结构以此类推，此处不做详述。

优选的，参见图2所示，第一耦合器CP1的耦合输出端通过第一直流处理电路101与第一电调衰减器EAT1的控制端相连的支路还设有第一开关S1；第二耦合器CP2的耦合输出端通过第二直流处理电路202与第二电调衰减器EAT2的控制端相连的支路还设有第二开关S2。通过控制第一开关S1和第二开关S2的关断，可以分别实现AGC和ALC的开环控制和/或闭环控制。

在本发明实施例中，当射频输入信号RF_in为上行信号时，手机芯片同步监控模块向第一电调衰减器EAT1和第二电调衰减器EAT2发送下行时隙同步信号；当射频输入信号RF_in为下行信号时，手机芯片同步监控模块向第一电调衰减器EAT1和第二电调衰减器EAT2发送上行时隙同步信号。

其工作原理具体如下：如图4所示，图4为手机芯片同步监控模块产生的上下行时序信号图。图4中，上面时序信号表示下行时序信号，下面的时序信号表示上行时序信号。当下行信号工作的时候，需要对上行信号抑制，此时用上行时序信号来控制AGC的第一电调衰减器和ACL中的第二电调衰减器。当上行时序信号(即图4下面的时序信号)为高电平时，可以对电调衰减器产生作用，使得上行信号衰减。所以当接收下行信号进行处理时候，用上行时序信号对电调衰减器进行衰减，下行信号正常放大工作，而上行信号被衰减。相反的，上行链路工作的时候，用下行时隙信号对电调衰减器进行衰减。

本发明实施例提供的AGC和ALC高增益有源电路组件，可以由外部手机芯片同步监控模块提供的TD-LTE上下行时隙同步信号来控制其中的电调衰减器EAT1、EAT2，实现上下行同步时间控制。本发明实施例中，下行信号经该AGC和ALC高增益有源电路组件输出时，AGC电路正常控制电调衰减器EAT1进行下行信号增益控制，此时外加上行时隙同步信号来对电调衰减器EAT1、EAT2作用，实现对上行信号的衰减。同样的，上行信号经该AGC和ALC高增益有源电路组件输出时，AGC电路正常控制电调衰减器EAT1进行上行信号增益控制，此时，外加下行时隙同步信号来对电调衰减器EAT1、EAT2控制，实现对下行信号的衰减。通过上述操作就可以实现TD-LTE上下行信号同步工作，实现数字控制功能。本发明电调衰减器EAT1、EAT2一方面能实现AGC信号模拟控制，一方面又能在不增加成本的基础上，利用外部的上下行时隙同步信号实现上下行同步时间控制。这样就可以实现：在链路的工作时间内实现模拟控制，在不工作的时间内实现数字控制。

本发明实施例中，第一电调衰减器EAT1和第二电调衰减器EAT2的结构相同，在本发明实施例中，均采用匹配型PIN二极管电调衰减器，电调衰减器包括：传输线以及传输线引出的偏置线、N个PIN二极管和两个串联电阻；在传输线上间隔四分之一波长的N个节点处分别同向连接一个PIN二极管的正极，且PIN二极管的负极接地；其中，两侧的两个PIN二极管分别串联一个串联电阻后接地。其中，2≤N≤6。

本发明实施例中的图5以N＝5为例，电调衰减器包括5个PIN二极管D1、D2、D3、D4和D5，5个PIN二极管分别于五个节点J1、J2、J3、J4和J5处与传输线MS相连，且位于两侧的两个PIN二极管D1和D5与串联电阻R1和R5串联。其中，图5中的端点A为电调衰减器的输入端，端点B为输出端，端点C为控制端。采用由5个二极管组成的匹配型PIN二极管电调衰减器，只需要采用小电压、小电流就能对该电调衰减器进行控制，可以满足系统60dB高衰减量需要，实现数字控制需要，进而可以保证系统稳定。

此外，本发明实施例中，参见图6所示，平衡放大器包括：第一3dB正交电桥B1、第二3dB正交电桥B2、IC放大器件PA、第一电阻R1和第二电阻R2。

具体的，第一3dB正交电桥B1的耦合端OH和直通端ZT分别与IC放大器件PA的两个输入端S1和S2相连；第二3dB正交电桥B2的耦合端OH和直通端ZT分别与IC放大器件PA的两个输出端C1和C2相连；第一3dB正交电桥B1的隔离端ISO通过第一电阻R1后接地，第二3dB正交电桥B2的隔离端ISO通过第二电阻R2后接地；第一3dB正交电桥B1的输入端in为平衡放大器的输入端，第二3dB正交电桥B2的输出端out为平衡放大器的输出端。

优选的，本发明实施例中，AGC接收模组和ALC发射模组均为使用厚膜工艺来实现的分布参数电路。AGC接收模组和ALC发射模组中的平衡放大器、电调衰减器以及耦合器等电路，除3dB正交电桥之外，其他电路均直接设置在厚膜电路上。通过厚膜工艺将AGC接收模组和ALC发射模组集成在一个基板上，有利于实现小型化，从而缩小该高增益有源电路组件的体积。

此外，AGC接收模组和ALC发射模组设置于PCB基板上，且该PCB基板为高介电常数基板。一般PCB基板的介电常数约为3.5，在本发明实施例中所采用的PCB基板的介电常数大于3.5。

下面通过实施例一详细介绍该有源电路组件的性能。

实施例一

本发明实施例一中，具有上下行同步控制功能的AGC和ALC高增益有源电路组件制作在高介电常数的基板上，该基板的介电常数为10，板材厚度0.64mm，C1铜皮厚度1oz(35微米)。此外，由于系统增益高，为了实现上下行同步数字控制功能，需要提高模拟衰减量，增加衰减曲线的斜率，因此，在实施例一中采用的匹配型PIN电调衰减器为5管PIN电调衰减器，结构如图5所示。

实施例一中，用agilent公司生产的信号源N5182A，频谱仪E4404B，网络分析仪E5071B以及HP公司生产的噪声源N8970B对本发明具有上下行同步功能的AGC有源模组进行测试，测试结果如下表1所示，由表1可知，该AGC和ALC高增益有源电路组件可以实现70dB左右的增益。同时，上/下行AGC和ALC有源模组同步衰减量的测试图参见图7和图8，由图可看出，衰减量≈60dB。

表1

需要说明的是，在本发明实施例中，第一平衡放大器组件和第二平衡放大器均可以包括一个或多个串联的平衡放大器，根据具体应用场合可以通过改变两个组件中平衡放大器的数量来获得合适的增益值；平衡放大器的数量越多，增益越高。实施例一中以第一平衡放大器组件包括两个平衡放大器、第二平衡放大器组件包括一个平衡放大器所进行的测试，通过增加1级平衡放大器，可以获得大于80dB的增益。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图1-图8为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种具有上下行同步控制功能的AGC和ALC高增益有源电路组件，其特征在于，包括：AGC接收模组和ALC发射模组；

所述AGC接收模组包括第一平衡放大器、第一电调衰减器、第一平衡放大器组件、第一耦合器和第一直流处理电路；所述第一平衡放大器组件包括一个或多个串联的平衡放大器；

所述第一平衡放大器的输入端接收外部发送的射频输入信号，输出端与所述第一电调衰减器的输入端相连；所述第一电调衰减器的输出端通过所述第一平衡放大器组件后与所述第一耦合器的输入端相连；所述第一耦合器的耦合输出端通过所述第一直流处理电路与所述第一电调衰减器的控制端相连；

所述ALC发射模组包括第二电调衰减器、第二平衡放大器组件、功率合成器、第二耦合器和第二直流处理电路；所述第二平衡放大器组件包括一个或多个串联的平衡放大器；

所述第二电调衰减器的输入端与所述第一耦合器的主输出端相连，所述第二电调衰减器的输出端与所述第二平衡放大器组件的输入端相连；所述第二平衡放大器组件的输出端与所述功率合成器的输入端相连，所述功率合成器的输出端与所述第二耦合器的输入端相连；所述第二耦合器的耦合输出端通过所述第二直流处理电路与所述第二电调衰减器的控制端相连，所述第二耦合电路的主输出端用于向外部输出射频输出信号；

所述第一电调衰减器的控制端和所述第二电调衰减器的控制端还与外部的手机芯片同步监控模块相连，用于接收所述手机芯片同步监控模块发送的上行时隙同步信号或下行时隙同步信号。

2.根据权利要求1所述的高增益有源电路组件，其特征在于，

所述第一耦合器的耦合输出端通过所述第一直流处理电路与所述第一电调衰减器的控制端相连的控制支路中还设有第一开关；

所述第二耦合器的耦合输出端通过所述第二直流处理电路与所述第二电调衰减器的控制端相连的控制支路中还设有第二开关。

3.根据权利要求1所述的高增益有源电路组件，其特征在于，所述功率合成器为四管功率合成器、八管功率合成器或十六管功率合成器。

4.根据权利要求3所述的高增益有源电路组件，其特征在于，所述功率合成器为四管功率合成器时，所述四管功率合成器包括：第一功分器、第二功分器、第二平衡放大器和第三平衡放大器；

所述第一功分器的第一子输出端与所述第二平衡放大器的输入端相连，第二子输出端与所述第三平衡放大器的输入端相连；

所述第二功分器的第一子输入端与所述第二平衡放大器的输出端相连，第二子输入端与所述第三平衡放大器的输出端相连；

所述第一功分器的主输入端为所述功率合成器的输入端，所述第二功分器的主输出端为所述功率合成器的输出端。

5.根据权利要求1所述的高增益有源电路组件，其特征在于，所述第一平衡放大器组件包括两个串联连接的平衡放大器。

6.根据权利要求1-5任一所述的高增益有源电路组件，其特征在于，

当所述射频输入信号为上行信号时，所述第一电调衰减器和所述第二电调衰减器接收所述手机芯片同步监控模块发送的下行时隙同步信号；

当所述射频输入信号为下行信号时，所述第一电调衰减器和所述第二电调衰减器接收所述手机芯片同步监控模块发送的上行时隙同步信号。

7.根据权利要求1-5任一所述的高增益有源电路组件，其特征在于，所述平衡放大器包括：第一3dB正交电桥、第二3dB正交电桥、IC放大器件、第一电阻和第二电阻；

所述第一3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与所述IC放大器件的两个输入端相连；所述第二3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与所述IC放大器件的两个输出端相连；

所述第一3dB正交电桥的隔离端通过第一电阻后接地，所述第二3dB正交电桥的隔离端通过第二电阻后接地；

所述第一3dB正交电桥的输入端为所述平衡放大器的输入端，所述第二3dB正交电桥的输出端为所述平衡放大器的输出端。

8.根据权利要求1-5任一所述的高增益有源电路组件，其特征在于，所述电调衰减器为匹配型PIN二极管电调衰减器；

所述电调衰减器包括：传输线以及所述传输线引出的偏置线、N个PIN二极管和两个串联电阻；在所述传输线上间隔四分之一波长的N个节点处分别同向连接一个PIN二极管的正极，且PIN二极管的负极接地；其中，两侧的两个PIN二极管分别串联一个所述串联电阻后接地；

其中，2≤N≤6。

9.根据权利要求8所述的高增益有源电路组件，其特征在于，N个所述PIN二极管为相同的PIN二极管，且N＝5。

10.根据权利要求1-5任一所述的高增益有源电路组件，其特征在于，所述AGC接收模组和所述ALC发射模组均为使用厚膜工艺来实现的分布参数电路。

11.根据权利要求10所述的高增益有源电路组件，其特征在于，所述AGC接收模组和所述ALC发射模组设置于PCB基板上，且所述PCB基板的介电常数大于3.5。