CN107635182A - 射频功放控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种射频功放控制电路，包括数字芯片和外围电路，外围电路连接数字芯片，数字芯片包括通信端口、串行接口和数字核单元、数模转换单元、模数转换单元和可编程端口，可编程端口包括模拟信号端口、模拟开关输入端口和模拟开关输出端口。串行接口和数字核单元连接通信端口，串行接口和数字核单元通过数模转换单元连接模拟信号端口，串行接口和数字核单元通过模数转换单元连接模拟信号端口，模拟开关输入端口和模拟开关输出端口均连接串行接口和数字核单元。通过数字芯片便可实现射频功放所需要的数模转换、模数转换以及模拟开关功能，以较低的成本投入即可大幅度减小产品的体积，具有面积小、布线简便且实现灵活的特点，降低了制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及射频通信技术领域，特别是涉及一种射频功放控制电路。
背景技术
在射频通信的TDD(Time Division Duplex，时分双工)制式的功率放大器中，由于传输的信号是脉冲信号，具有时断时续的特点，功率放大器的栅压控制也要按照脉冲信号的时序进行。
传统的功放控制电路包括DAC(Digital to analog converter，数模转换器)和模拟开关电路，模拟开关电路由MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)管、电阻、电容等分离式原件组成。利用DAC对接收的数字信号转换为模拟信号后输送至功率放大器进行放大处理，通过控制模拟开关电路的通断实现对功率放大器的栅压控制。传统的功放控制电路需要使用大量的电子器件，面积大且布线复杂，存在制作成本高的缺点。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可降低制作成本的射频功放控制电路。
一种射频功放控制电路，包括数字芯片和外围电路，所述外围电路连接所述数字芯片，所述数字芯片包括通信端口、串行接口和数字核单元、数模转换单元、模数转换单元和可编程端口，所述可编程端口包括模拟信号端口、模拟开关输入端口和模拟开关输出端口；
所述串行接口和数字核单元连接所述通信端口，所述串行接口和数字核单元通过所述数模转换单元连接所述模拟信号端口，所述串行接口和数字核单元通过所述模数转换单元连接所述模拟信号端口，所述模拟开关输入端口和所述模拟开关输出端口均连接所述串行接口和数字核单元，
所述串行接口和数字核单元用于接收所述通信端口接入的第一数字信号并输送至所述数模转换单元，接收所述模数转换单元输出的第二数字信号并通过所述通信端口输出，以及对所述模拟开关输入端口和所述模拟开关输出端口之间进行模拟开关通断控制；
所述数模转换单元用于对所述第一数字信号进行转换，得到第一模拟信号并通过所述模拟信号端口输出；所述模数转换单元用于对所述模拟信号端口接入的第二模拟信号进行转换，得到所述第二数字信号并发送至所述串行接口和数字核单元。
上述射频功放控制电路，数字芯片的串行接口和数字核单元接收通信端口接入的第一数字信号并输送至数模转换单元；数模转换单元对第一数字信号进行转换，得到第一模拟信号并通过模拟信号端口输出；模数转换单元对模拟信号端口接入的第二模拟信号进行转换，得到第二数字信号并发送至串行接口和数字核单元；串行接口和数字核单元接收模数转换单元输出的第二数字信号并通过通信端口输出，串行接口和数字核单元还对模拟开关输入端口和模拟开关输出端口之间进行模拟开关通断控制。只需要通过数字芯片便可实现射频功放所需要的数模转换、模数转换以及模拟开关功能，以较低的成本投入即可大幅度减小产品的体积，具有面积小、布线简便且实现灵活的特点，降低了制作成本。
附图说明
图1为一实施例中射频功放控制电路的结构图；
图2为一实施例中数字芯片的内部结构图；
图3为一实施例中模拟开关控制原理示意图；
图4一实施例中射频功放控制电路的原理图；
图5为一实施例中数字芯片的配置流程示意图；
图6为一实施例中数字芯片的SPI时序图；
图7-图9为一实施例中数字芯片的寄存器的参数示意图。
具体实施方式
在一个实施例中，一种射频功放控制电路，用于射频功率放大器的信号控制，射频功率放大器具体可以是TD-SCDMA(Synchronous Code Division Multiple Access，同步码分多址)、TD-LTE(Long Term Evolution，长期演进技术)等制式的功放。如图1和图2所示，射频功放控制电路包括数字芯片100和外围电路200，外围电路200连接数字芯片100，数字芯片100包括通信端口、串行接口和数字核单元110、数模转换单元120、模数转换单元130和可编程端口140。可编程端口140包括模拟信号端口、模拟开关输入端口和模拟开关输出端口。
串行接口和数字核单元110连接通信端口，串行接口和数字核单元110通过数模转换单元120连接模拟信号端口，串行接口和数字核单元110通过模数转换单元130连接模拟信号端口，模拟开关输入端口和模拟开关输出端口均连接串行接口和数字核单元110。
串行接口和数字核单元110用于接收通信端口接入的第一数字信号并输送至数模转换单元120，接收模数转换单元130输出的第二数字信号并通过通信端口输出，以及对模拟开关输入端口和所述模拟开关输出端口之间进行模拟开关通断控制；数模转换单元120用于对第一数字信号进行转换，得到第一模拟信号并通过模拟信号端口输出；模数转换单元130用于对模拟信号端口接入的第二模拟信号进行转换，得到第二数字信号并发送至串行接口和数字核单元110。
具体地，外围电路200连接数字芯片100对应的管脚，对数字芯片100的管脚进行设置以确保数字芯片100可靠工作，外围电路200可包括电阻、电容等电子元器件。可以理解，数字芯片100的类型并不是唯一的，而根据数字芯片100的类型不同，外围电路200的具体结构以及与数字芯片100的连接方式也会有所不同。数字芯片100的可编程端口140包括多个管脚，从可编程端口140的多个管脚中分别选取对应管脚作为模拟信号端口、模拟开关输入端口和模拟开关输出端口。其中，可以是选择可编程端口140中的一个管脚作为模拟信号端口同时连接数模转换单元120和模数转换单元130，也可以是选择可编程端口140中的两个管脚都作为模拟信号端口，分别连接数模转换单元120和模数转换单元130。可编程端口140的管脚对应连接串行接口和数字核单元110、数模转换单元120和模数转换单元130，通过对数字芯片100进行参数配置实现各单元与可编程端口140中对应管脚进行通信。
通信端口、串行接口和数字核单元110、数模转换单元120和模拟信号端口实现数字芯片100的数模转换功能。例如，可将通信端口连接外部处理器，接收外部处理器发送的第一数字信号。数模转换单元120通过模拟信号端口连接功率放大器的输入端，将转换得到的第一模拟信号发送至功率放大器进行放大处理。
通信端口、串行接口和数字核单元110、模数转换单元130和模拟信号端口实现数字芯片100的模数转换功能。例如，模数转换单元130通过模拟信号端口连接功率放大器的输出端，对功率放大器放大处理后输出的第二模拟信号进行转换，得到的第二数字信号也可通过通信端口输出至外部处理器，以便进行功率监测。可以理解，在其他实施例中，模数转换单元130也可以是通过模拟信号端口接入功放中的电流、温度等模拟信号，进行模数转换得到对应的数字信号后输出，以便进行电流、温度检测。
串行接口和数字核单元110、模拟开关输入端口和模拟开关输出端口实现数字芯片100的模拟开关功能。例如，可将模拟开关输入端口和模拟开关输出端口直接连接串行接口和数字核单元110，且模拟开关输入端口用于接入控制信号，模拟开关输出端口用于输出控制信号对功率放大器进行栅压控制。串行接口和数字核单元110可根据接收的外部时序进行控制信号的通断控制，以使功率放大器的栅压控制符合相应时序要求，即实现模拟开关的功能。
数模转换单元120和模数转换单元130的具体结构并不唯一，在一个实施例中，继续参照图2，数模转换单120包括数模转换器122和数模转换序列器124，数模转换器122连接串行接口和数字核单元110，并通过数模转换序列器124连接模拟信号端口。进一步地，模数转换单元130可包括模数转换器132和模数转换序列器134，模数转换器132连接串行接口和数字核单元110，并通过模数转换序列器134连接模拟信号端口。
上述射频功放控制电路，只需要通过数字芯片100便可实现射频功放所需要的数模转换、模数转换以及模拟开关功能，以较低的成本投入即可大幅度减小产品的体积，具有面积小、布线简便且实现灵活的特点，降低了制作成本。
通信端口的具体类型并不唯一，可以是SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)端口或I2C((Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)端口等。本实施例中，通信端口为SPI端口，可实现信号双向传输，且传输速度快。
在一个实施例中，模拟开关输入端口和模拟开关输出端口通过GPIO(GeneralPurpose Input Output通用输入/输出)端口连接串行接口和数字核单元110，功耗低且布线简单。具体如图2和图3所示，GPIO端口包括GPI端口和GPO端口，模拟开关输入端口通过GPI端口连接串行接口和数字核单元110，模拟开关输出端口通过GPO端口连接串行接口和数字核单元110。以选择可编程端口140中端口PIXI port[i]和端口PIXI port[i+1]分别作为模拟开关输入端口和模拟开关输出端口为例，串行接口和数字核单元110可根据其他端口接入的外部时序控制端口PIXI port[i]和端口PIXI port[i+1]之间的通断，从而实现模拟开关功能。
在一个实施例中，如图2所示，数字芯片100还包括参考源150，参考源150连接数模转换单元120和模数转换单元130，用于输出参考电压至数模转换单元120和模数转换单元130。
参考源150的具体结构并不唯一，进一步地，在一个实施例中，参考源150包括内部参考源152和参考源选择器154，内部参考源152连接数模转换器120，参考源选择器154连接内部参考源152、模数转换单元130和数字芯片100的外部参考端口。其中，内部参考源152输出2.5V的参考电压至参考源选择器154和数模转换单元120，具体输出至数模转换单元120的数模转换器122。参考源选择器154对内部参考源152输出的参考电压和数字芯片100的外部参考端口接入的参考电压进行选择，并将选择的参考电压输出至模数转换单元130，具体输出至模数转换单元130的模数转换器132。参考源选择器154进行参考电压选择的标准并不唯一，可以是选择较大或较小的电压，也可以是选择波动小的变压等。
在一个实施例中，数字芯片100还包括连接模数转换器130的温度检测单元160。温度检测单元160用于进行温度检测，并将检测得到的温度信号发送至模数转换器130，以供模数转换器130根据检测的温度进行模数转换操作，降低温度对数据转换的影响，提高了数据处理准确性。
具体地，在一个实施例中，温度检测单元160可包括温度传感器162和温度定序器164。温度定序器164连接温度传感器162和模数转换器130，具体连接模数转换器130的模数转换序列器134。温度传感器162的数量并不唯一，本实施例中，温度传感器162包括监测芯片内部结温的内部传感器和监测外部环境温度的外部传感器，内部传感器和外部传感器均连接温度定序器164。
在一个实施例中，数字芯片100为MAX11300芯片，是集ADC(Analog to digitalconverter，模数转换器)(12bit)、DAC(12bit)、模拟开关、GPIO于一体的可编程芯片，可以通过SPI或是I2C进行通信，具有两路温度检测分别监测芯片内部结温和外部环境温度。
具体地，如图2所示，数字芯片100的通信端口为SPI端口，包括管脚AD1_DOUT、管脚AD0_CSB、管脚SCL_SCLK和管脚SDA_DIN。数字芯片100的可编程端口140包括管脚PIXI0-管脚PIXI19。数字芯片100的外部参考端口包括管脚DAC_EXT_REF、管脚ADC_INT_REF_F和管脚ADC_EXT_REF。温度传感器162连接数字芯片100的管脚DIP、管脚DIN、管脚DOP和管脚DON。
如图4所示，外围电路200用于产生ADC、DAC、模拟开关和IO接口。其中，MAX11300芯片的管脚1为数字地，管脚2为数字电源，管脚3-6为SPI接口，管脚7为中断发送管脚，接高电平为禁止发送，管脚9是ADC的内部参考电源，管脚10是ADC的外部参考电源，直接接4.7uF的对地电容即可，管脚11为数字电源参考，接对地电容4.7uF即可，管脚12和13可接差分数字信号，管脚14为模拟电源，管脚15和32为模拟地，管脚16、17、18、21、23、24、25、26、27、28、29、30、31、34、35、36、37、38、39和40分别为可编程的20个端口,管脚22和33为数字电源。可编程端口140用作模拟开关时，必须是选取相邻的两个管脚；例如：选PIXI0和PIXI1、PIXI1和PIXI2。可编程端口140用作DAC输出时，输出端加下拉电阻10kΩ。MAX11300芯片需用到负压时，端口AGND需连接到-10V；如无，则连接到地即可。MAX11300芯片参考电压选择可用内部2.5V作参考，用外部参考时需保证外部电压的误差在1％以内。
对MAX11300芯片进行参数配置流程如图5所示，图6所示为MAX11300芯片的SPI时序图。MAX11300芯片的寄存器介绍如下所示，用户可根据项目需要自由配置所需功能。如图7-图9为寄存器的参数示意图。各寄存器数值分别是：
0x0000，0x0000，0x00c0，0xffff，0x0000，0x0000，0x0000，0x0000，
0x0000，0x0000，0x07ff，0x0800，0x07ff，0x0800，0x07ff，0x0800，
0x0000，0x0000，0x0000，0x1000，0xb803，0xb003，0x5120，0xb803，
0xb003，0x5120，0xb803，0xb003，0x5120，0x0000，0xc000，0x5120，
0x1000，0x1000，0x0000，0x0000，0x0000，0x0000，0x0000，0x0ccc，
0x0000，0x0000，0x0000，0x0000，0x0000，0x0000，0x0000，0x0000，
0x0000，0x0000，0x0000，0x0000，0x0ccc，0x0ccc，0x0000，0x0000
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种射频功放控制电路，其特征在于，包括数字芯片和外围电路，所述外围电路连接所述数字芯片，所述数字芯片包括通信端口、串行接口和数字核单元、数模转换单元、模数转换单元和可编程端口，所述可编程端口包括模拟信号端口、模拟开关输入端口和模拟开关输出端口；
所述串行接口和数字核单元连接所述通信端口，所述串行接口和数字核单元通过所述数模转换单元连接所述模拟信号端口，所述串行接口和数字核单元通过所述模数转换单元连接所述模拟信号端口，所述模拟开关输入端口和所述模拟开关输出端口均连接所述串行接口和数字核单元，
所述串行接口和数字核单元用于接收所述通信端口接入的第一数字信号并输送至所述数模转换单元，接收所述模数转换单元输出的第二数字信号并通过所述通信端口输出，以及对所述模拟开关输入端口和所述模拟开关输出端口之间进行模拟开关通断控制；
所述数模转换单元用于对所述第一数字信号进行转换，得到第一模拟信号并通过所述模拟信号端口输出；所述模数转换单元用于对所述模拟信号端口接入的第二模拟信号进行转换，得到所述第二数字信号并发送至所述串行接口和数字核单元。
2.根据权利要求1所述的射频功放控制电路，其特征在于，所述通信端口为SPI端口。
3.根据权利要求1所述的射频功放控制电路，其特征在于，所述数模转换单元包括数模转换器和数模转换序列器，所述数模转换器连接所述串行接口和数字核单元，并通过所述数模转换序列器连接所述模拟信号端口。
4.根据权利要求1所述的射频功放控制电路，其特征在于，所述模数转换单元包括模数转换器和模数转换序列器，所述模数转换器连接所述串行接口和数字核单元，并通过所述模数转换序列器连接所述模拟信号端口。
5.根据权利要求1所述的射频功放控制电路，其特征在于，所述模拟开关输入端口和所述模拟开关输出端口通过GPIO端口连接所述串行接口和数字核单元。
6.根据权利要求5所述的射频功放控制电路，其特征在于，所述GPIO端口包括GPI端口和GPO端口，所述模拟开关输入端口通过GPI端口连接所述串行接口和数字核单元，所述模拟开关输出端口通过所述GPO端口连接所述串行接口和数字核单元。
7.根据权利要求1所述的射频功放控制电路，其特征在于，所述数字芯片还包括参考源，所述参考源连接所述数模转换单元和所述模数转换单元。
8.根据权利要7所述的射频功放控制电路，其特征在于，所述参考源包括内部参考源和参考源选择器，所述内部参考源连接所述数模转换单元，所述参考源选择器连接所述内部参考源、所述模数转换单元和所述数字芯片的外部参考端口。
9.根据权利要求1所述的射频功放控制电路，其特征在于，所述数字芯片还包括连接所述模数转换器的温度检测单元。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的射频功放控制电路，其特征在于，所述数字芯片为MAX11300芯片。
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