CN106253998B - 用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路 - Google Patents

用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路 Download PDF

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Abstract

本发明的用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路涉及设置于射频传输路径并进行射频监控的无线通信用无电源混合集成电路，包括定向耦合器和射频检波电路部。定向耦合器以可进行信号连接的方式设置于射频输入端和射频输出端之间，用于将从上述射频输入端接收的射频信号分为第一路径和第二路径来输出，上述第一路径用于向上述射频输出端输出上述射频信号，上述第二路径与上述第一路径不同。射频检波电路部利用二极管和电容器，将通过从上述定向耦合器分支的上述第二路径接收的射频信号变换为电压，并利用变换的上述电压驱动发光二极管。根据本发明，无需外部电源的供给也可通过发光二极管直观、持续地确认射频信号是否正常发射。

Description

用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路
技术领域
本发明设计用于射频(RF)发射监控的无线通信用无电源混合集成电路(IC，Integrated Circuit)，更详细的涉及，无需单独的外部电源的供给而通过发光二极管能够直观且持续地确认是否正常发射规定功率以上的射频信号的用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路。
背景技术
通常，在无线通信系统或无线通信模块中，为了确认信号是否正常发射，而主要利用如下方法，即，利用定向耦合器(directional coupler)将部分输出信号耦合到系统设备或模块的纵端后，利用通过单独的端口与其相连接的外部的信号检测设备来进行确认。作为另一种方法，在适用于系统设备或模块的通信端口连接安装有程序的笔记本电脑或单独的纵端，通过图形用户界面(GUI，Graphic User Interface)确认输出信号的正常与否。
然而，如上所述的方法必须携带并连接检测设备、笔记本电脑或单独的纵端而繁琐。并且，系统设备或模块设置在现场的情况下，根据设置环境或情况，时常会发生难以连接检测设备或纵端来直接确认的情况。
因此，无需单独的检测设备或纵端也能够直观地确认射频信号是否正常发射的研究受到瞩目。
另一方面，韩国公开特许公报第10-2005-0108972公开了具有耦合端子的分配器，上述分配器具有耦合端子，耦合信号与耦合端子相连接，在该耦合端子连接单独的检测设备来进行检测，从而当检查网络时，无需拆装分配器也能够检测各个部件的信号，并且，设置基于输入线路引起的信号点亮的发光二极管电路元件，由此能够直观地掌握输入线路中是否有正常的信号流动。
然而，上述现有技术虽然具有能够通过发光二极管直观确认电波是否正常流动的优点，然而存在只能用于分配器的缺陷。即，分配器是主要用于中转网络的装置，接收单一信号并将其分离成多个信号后输出，将信号分配并传输到多个装置的设备，上述现有技术只能用于这种分配器，因此，存在难以适用于除了分配器以外的无线通信装置、设备或模块的问题。
并且，在上述现有技术中，关于利用电模信号点亮发光二极管，仅公开了单纯利用“发光二极管电路元件”，并未详细公开具体利用何种方法和结构来利用电波信号驱动发光二极管，因此，实现可能性存在疑问。
并且，上述现有技术的分配器在壳体的内部设置印刷电路板(PCB)，在上述印刷电路板上适用各种输出输入线路、耦合电路、分配电路、发光二极管电路元件等，最终导致不仅产品的大小大而且所需要的制作费用也多的问题。
现有技术文献
专利文献
(专利文献0001)韩国公开专利公报第10-2005-0108972号(2005年11月17日公开)
发明内容
本发明是用于解决如上所述的问题而提出的，本发明的目的在于提供如下的用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路，即，适用于利用射频信号的所有无线通信设备及模块，并且，无需外部的电源也可通过发光二极管直观地掌握并监控射频信号是否正常发射，并且，在设计无线通信设备及模块时，更加紧凑地设计并实现的用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路。
为了达成上述目的，本发明的用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路涉及设置于射频传输路径并进行射频监控的无线通信用无电源混合集成电路，包括：定向耦合器，以可进行信号连接的方式设置于射频输入端和射频输出端之间，用于将从上述射频输入端接收的射频信号分为第一路径和第二路径来输出，上述第一路径用于向上述射频输出端输出上述射频信号，上述第二路径与上述第一路径不同；射频检波电路部，利用二极管和电容器，将通过从上述定向耦合器分支的上述第二路径接收的射频信号变换为电压，并利用变换的上述电压驱动发光二极管。
并且，本发明的用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路还包括：分配器，以可与上述定向耦合器进行信号连接的方式设置；射频监控端口，与外部信号检测设备相连接，
其中，上述分配器将通过上述第二路径接收的射频信号分配给第三路径和与上述第三路径不同的第四路径来输出。
上述射频检波电路部包括：第一电容器，与射频输入端相连接；第一二极管，连接在上述第一电容器和接地端子之间；第二二极管，与上述第一电容器相连接，以与上述第一二极管串联连接；以及第二电容器，连接在上述第二二极管和接地端子之间，并利用充电的电压驱动上述发光二极管。
根据本发明，上述发光二极管直接设置于上述无线通信用无电源混合集成电路的内部来驱动，或者与设置于上述无线通信用无电源混合集成电路的发光二极管端子相连接而被驱动。
根据本发明，无需外部电源的供给而通过发光二极管可直观、持续地确认射频信号是否正常发射，与以往的利用耦合器的监控端口方式或利用单独的通信端口的方式相比，可解决必须直接连接单独的检测设备或纵端才能确认的繁琐的问题，最终，可带来维持修理的方便性以及节俭费用的效果。
并且，将以往的监控方式中必须使用的耦合器直接设置在本发明的集成电路中，在设计无线通信设备及模块时，可更加紧凑地设计并实现，最终，可确保节俭费用以及适用的多样性及简易性的效果。
并且，利用射频信号的所有无线通信产品(设备或模块)中适用集成电路，即，适用为一个部件，由此，无需单独的电源的供给也可利用发光二极管直观地进行监控，从而可以极大地节俭费用并确保产品的可靠性。
附图说明
图1为本发明的一实施例的用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路的框图。
图2为本发明的另一实施例的用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路的框图。
图3为本发明的实施例的射频检波电路部的电路图。
图4分别为示出图3的射频检波电路部的电路图中，当射频信号为负(Negative)时(左侧)的等效电路图以及当射频信号为正(Positive)时的等效电路图。
附图标记的说明：
100：无线通信用无电源混合集成电路
120：定向耦合器
140：分配器
150：射频监控端口
160：射频检波电路部
170：发光二极管端口
180：发光二极管
200：外部信号检测设备
具体实施方式
参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，如上所述的目的、特征以及其他优点将会更加明确。以下，参照附图对本发明的实施例的用于射频发射监控的线通信用混合无电源集成电路进行详细的说明。
本发明的实施例的用于射频(Radio Frequency)监控的无线通信用混合无电源集成电路100设置在射频传输路径并用于执行射频发射监控，参照图1，其包括定向耦合器120、分配器140、射频检波电路部160。
本发明的无线通信用无电源混合集成电路100可以理解为适用于所有的无线通信用射频产品(设备或模块)的电子产品的概念，即，能够以无需单独的电源的方式适用于中继站、基站、各种广播及通信设备、扩增器、天线、各种射频模块及射频手动(passive)元件等射频产品，监控射频是否正常发射。
定向耦合器(directional coupler)120以可进行信号连接的方式设置于射频输入端和射频输出端之间，用于将从射频输入端接收的射频信号分为第一路径和第二路径来输出，上述第一路径用于向射频输出端输出射频信号，上述第二路径用于向分配器140输出射频信号。
其中，“路径”可以理解为射频信号的线路。并且，射频输入端和射频输出端起到射频信号向本发明的无线通信用无电源混合集成电路100输入或从本发明的无线通信用无电源混合集成电路100输出的通道作用，可以理解为端子、端口或接入点。
定向耦合器120的功能及结构属于本技术领域的普通技术人员公知的事项，省略对其的详细说明。
分配器140将由定向耦合器120耦合的信号分配为向射频检波电路部160输出的第三路径和向输出的射频监控端口150输出的第四路径。分配器的功能及结构也属于本技术领域的普通技术人员公知的事项，省略对其的详细说明。
射频检波电路部160利用二极管，将在分配器140分配并通过第三路径接收的射频信号变换为电压，并利用变换的电压驱动发光二极管180。因此，在射频信号正常发射的情况下，发光二极管会被点亮，否则发光二极管会被熄灯。
另一方面，如图1所示，在上述射频检波电路部160中基于变换的电压点亮的发光二极管180可通过形成在无线通信用无电源混合集成电路100的外部一侧的发光二极管端子170而相连接并驱动，或者，如图2所示，发光二极管180直接设置在无线通信用无电源混合集成电路100的内部而被驱动。
图3示出射频检波电路部160的详细电路图，图4分别示出在图3的射频检波电路部的电路图中，当射频信号为负(Negative)时(左侧)的等效电路图以及当射频信号为正(Positive)时的等效电路图。
基本上，射频检波电路部160由两个二极管D1、D2及两个电容器C1、C2构成。两个二极管串联连接，顺方向的电流从射频输入端流向输出端Vout。第一电容器C1防止直流电流流入电路，并可使射频信号流动。第二电容器C2充电流向输出电压Vout的电荷。基本上，在本电路中，作为电荷泵(Charge Pump)结构，第一电容器C1和第一二极管D1起到DC电平转换(DC-Level shifter)的作用，第二电容器C2和第二二极管D2起到峰值检波器(PeakDetector)的作用。
在射频信号为负(Negative)且大于第一二极管D1的接通(Turn-on)电压的情况下，电流的流动从接地通过第一二极管D1流动，电荷充电至第一电容器C1。相当于射频信号的负的部分的等效电路如图4的左侧所示。在负的峰值施加的电压大小为第一电容器C1的负的峰值电压和二极管的接通(Turn-on)电压的相差。结果，向峰值检波器(第二电容器C2和第二二极管D2)施加的信号的直流电平为负的最大电压和二极管的接通(Turn-on)电压之差，如以下数学式1所示。
数学式1
Vshifter＝Vpk-Von
上述数学式中，
Vshifter：直流电平电压；
Vpk：峰值电压；
Von：二极管接通电压。
在射频信号为正(Positive)的信号且大于第二二极管D2的接通(Turn-on)电压的情况下，第二二极管D2会被接通(Turn-on)，且第一二极管D1会被切断(Turn-off)。因此，通过第一电容器C1的电流通过第二二极管D2充电至第二电容器C2。相当于射频循环的正的部分的等效电路如图4的右侧所示，结果，对驱动发光二极管的第二电容器C2施加的输出电压由以下数学式2计算。
数学式2
Vout＝Vshifter+(Vpk-Von)＝2(Vpk-Von)
上述数学式中，
Vout：输出电压。
根据如上所述的本发明，存在如下优点，借助射频检波电路部160，将射频信号变换为电压而驱动发光二极管，无需单独的外部电源的供给，也可痛过上述发光二极管持续、直观、方便地确认射频信号是否正常发射。
射频监控端口150与外部的信号检测设备200相连接，从而可以检测射频信号的强度等。
在本发明的实施例中，以分配器140设置在定向耦合器120和射频检波电路部160之间的情况为例进行说明，然而，本发明的范围并不局限于此。即，可以省略分配器140，射频检波电路部160可从定向耦合器120直接接收耦合的射频信号并驱动发光二极管180。
然而，除了直观且方便地确认射频信号的发射，还需检测射频信号的强度，因此，优选地，如本发明的实施例所示地设置分配器140。
如上所述的结构的本发明的信号的路径为如下。
首先，射频信号的传输路径从射频输入端经过定向耦合器120直接向射频输出端传输。因此，射频信号的传输线路最小化，最终，具有可使传输线路损失最小化的优点。
另一方面，在发光二极管监控路径的情况下，以射频输入端、定向耦合器120、分配器140、射频检波电路部160及发光二极管顺序进行传输。
并且，在射频信号检测监控路径的情况下，以射频输入端、定向耦合器120、分配器140及射频监控端口150顺序进行传输。
像这样，根据本发明的无线通信用无电源混合集成电路，利用耦合器分离并输出射频信号，将耦合的射频信号分配为两个路径，在一个路径实现利用二极管和电容器的射频检波电路部，将射频信号变换为电压并利用该变换的电压驱动发光二极管，在另一路径实现射频监控端口，可利用外部的信号检测设备确认射频信号的输出强度。
因此，可以解决以往为了确认射频信号是否正常发射而利用以往的耦合器的监控端口方式或利用单独的通信端口的方式需要直接连接检测设备才能确认的繁琐，最终，可以带来维持修理的方便性以及维持修理所需费用节俭的效果。
并且，将以往的监控方式中必须使用的耦合器直接设置在本发明的集成电路中，在设计无线通信设备及模块时，可更加紧凑地设计并实现，最终，可以确保节俭费用以及适用的多样性及简易性的效果。
并且，利用射频信号的所有无线通信产品(设备或模块)中适用为一个部件，由此，无需单独的电源的供给也能够利用发光二极管直观地进行监控，从而能够极大地节俭费用并确保产品的可靠性。
如上所述，对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明并不局限于上述特定实施例。即，在不脱离所附的发明要求保护范围的思想及范涛的情况下，只要是本发明所属领域普通技术人员就能够对本发明进行多种变更及修改，并且，这种所有适当的变更及修改的等同物也均属于本发明的范围。

Claims (2)

1.一种用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路，设置于射频传输路径，其特征在于，
包括：
定向耦合器，以能够进行信号连接的方式设置于射频输入端和射频输出端之间，用于将从上述射频输入端接收的射频信号分为第一路径和第二路径来输出，上述第一路径用于向上述射频输出端输出上述射频信号，上述第二路径与上述第一路径不同；
分配器，以能够与上述定向耦合器进行信号连接的方式设置，用于将通过上述第二路径接收的射频信号分配给第三路径和与上述第三路径不同的第四路径来输出；
射频检波电路部，利用二极管和电容器，将通过从上述分配器分支的上述第三路径接收的射频信号变换为电压，并利用变换的上述电压驱动发光二极管；以及
射频监控端口，与外部信号检测设备相连接，上述射频监控端口通过从上述分配器分支的上述第四路径接收射频信号，
上述射频检波电路部包括：
第一电容器，与射频输入端相连接；
第一二极管，连接在上述第一电容器和接地端子之间；
第二二极管，与上述第一电容器相连接，以与上述第一二极管串联连接；以及
第二电容器，连接在上述第二二极管和接地端子之间，并利用充电的电压驱动上述发光二极管;
其中，第一二极管的阴极和第二二极管的阳极连接，第二电容器是连接在第二二极管的阴极端和地之间；在上述射频检波电路部未设置用于限制向上述发光二极管施加的电流的电阻。
2.根据权利要求1所述的用于射频发射监控的无线通信用无电源混合集成电路，其特征在于，上述发光二极管直接设置于上述无线通信用无电源混合集成电路的内部来驱动，或者与设置于上述无线通信用无电源混合集成电路的发光二极管端子相连接来驱动。
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