CN111342779A - 一种多通道射频功放组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多通道射频功放组件，其包括依次电连接的限幅器、第一滤波器、第一温补衰减器、第一放大器、第二温补衰减器、第二放大器、第二滤波器、功率模式切换电路、第三放大器、功率放大器和第三滤波器，功率模式切换电路包括第一射频开关、第二射频开关、直通通路和多个衰减器，第一射频开关的不动端电连接第二滤波器，第一射频开关的多个动端分别电连接直通通路和多个衰减器；第二射频开关的不动端电连接第三放大器，第二射频开关的多个动端分别电连接直通通路和多个衰减器；多通道射频功放组件还包括第三射频开关，第三射频开关的多个动端分别电连接多个外接通道接口，通过控制第三射频开关，可以实现多通道之间的切换。

Description

一种多通道射频功放组件
技术领域
本发明属于射频领域，具体涉及一种多通道射频功放组件。
背景技术
射频功率放大器是射频发射系统中的主要部分，具体为，在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大(缓冲级、中间放大级、末级功率放大级)获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。在调制器产生射频信号后，射频已调信号就由射频功率放大器将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线发射出去。如果射频功率放大器出现故障，将会严重影响射频通讯系统的性能。
在现有工程设计中，传统方案要实现功率模式切换功能，一般采用单片机控制数控衰减器来实现，传统方案的功放组件，一般会在末级功率放大器前后各放置一个隔离器来改善级间阻抗匹配，这种方案适用范围较窄，仅适用于工作频率适中，输出功率不高，对产品尺寸要求不高的情况下。当工作频率较低时，隔离器的尺寸将会很大，工作频率较高时，隔离器功率容量较小，当输出功率较高时，采用单个功率放大器的方案，功放芯片的散热压力较大，长时间工作时的可靠性较差，同时，传统方案要实现通道切换选择功能，一般采用多通道设计，这样会增加产品的复杂性和成本。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多通道射频功放组件，其通过设置多个器件及各器件之间的特定连接方式，使得多通道射频功放组件能抑制带外抑制指标恶化、温度急剧变化情况下保持温度和多种输出功率模式的切换。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多通道射频功放组件，其包括依次电连接的限幅器、第一滤波器、第一温补衰减器、第一放大器、第二温补衰减器、第二放大器、第二滤波器、功率模式切换电路、第三放大器、功率放大器和第三滤波器，
功率模式切换电路包括第一射频开关、第二射频开关、直通通路和多个衰减器，第一射频开关包括一个不动端和多个动端，第一射频开关的不动端电连接第二滤波器，第一射频开关的多个动端分别电连接直通通路和多个衰减器；第二射频开关包括一个不动端和多个动端，第二射频开关的不动端电连接第三放大器，第二射频开关的多个动端分别电连接直通通路和多个衰减器；通过外部控制信号实现第二射频开关的动端连接，以实现功率模式切换电路的不同通路连接；
多通道射频功放组件还包括第三射频开关，第三射频开关包括一个不动端和多个动端，第三滤波器电连接第三射频开关的不动端，第三射频开关的多个动端分别电连接多个外接通道接口。
作为本发明的进一步改进，将功率放大器替换为功率合成电路，功率合成电路包括第一电桥、第一功放、第二功放和第二电桥，其中，第一电桥的第一端口电连接第三放大器，第一电桥的第四端口通过50欧姆负载接地，第一功放的两端分别电连接第一电桥的第二端口和第二电桥的第一端口，第二功放的两端分别电连接第一电桥的第三端口和第二电桥的第四端口，第二电桥的第二端口通过50欧姆负载接地，第二电桥的第三端口电连接第三滤波器。
作为本发明的进一步改进，第一电桥和第二电桥为90°混合电桥，第一电桥的第二端口和第三端口的相位差为90°，第二电桥的第一端口和第四端口的相位差为90°。
作为本发明的进一步改进，第一滤波器和第二滤波器设置为介质滤波器。
作为本发明的进一步改进，第三滤波器设置为腔体滤波器。
作为本发明的进一步改进，第三射频开关为大功率PIN二极管射频开关或大功率GaN射频开关。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的一种多通道射频功放组件，其通过设置多个器件及各器件之间的特定连接方式，通过设置限幅器限制射频输入信号强度，可以降低射频输入信号的强度，防止射频放大链路过饱和导致带外抑制指标恶化；通过设置第一温补衰减器和第二温补衰减器，可以补偿放大链路在高、低温情况下的增益，使得链路增益在温度变化情况下能保持稳定；通过第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器滤除带外杂波，以提高射频链路的带外抑制性能，从而更好地提高多个输出功率模式的稳定性；通过功率模式切换电路实现多种输出功率模式的切换，与传统方案相比，具有电路结构简单、成本低廉等优点；
本发明的一种多通道射频功放组件，其将第三射频开关SW3设置为大功率PIN二极管射频开关或大功率GaN射频开关，从而可以更适用于射频大功率的应用场合；
本发明的一种多通道射频功放组件，其通过功率合成电路特定设置方式，使得其输入输出端口驻波较好，从而可以省去级间隔离器，同时采用两个功放管进行功率合成的方案可以减低功放管的散热压力，提升了长时间工作的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例的一种多通道射频功放组件的示意图；
在所有附图中，同样的附图标记用来表示相同的元件或结构，具体为：1-限幅器、2-第一滤波器、3-第一温补衰减器、4-第一放大器、5-第二温补衰减器、6-第二放大器、7-第二滤波器、8-直通通路、9-第一π型衰减器、10-第二π型衰减器、11-第三放大器、12-第一电桥、121-第一电桥第一端口、122-第一电桥第二端口、123-第一电桥第三端口、124-第一电桥第四端口、13-第一功放、14-第二功放、15-第二电桥、151-第二电桥第一端口、152-第二电桥第二端口、153-第二电桥第三端口、154-第二电桥第四端口和16-第三滤波器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
图1是本发明实施例的一种多通道射频功放组件的示意图。如图1所示，一种多通道射频功放组件，其包括依次电连接的限幅器1、第一滤波器2、第一温补衰减器3、第一放大器4、第二温补衰减器5、第二放大器6、第二滤波器7、功率模式切换电路、第三放大器11、功率放大器和第三滤波器16；
功率模式切换电路包括第一射频开关SW1、第二射频开关SW2、直通通路8和多个衰减器(9、10，图1仅为一个示例，衰减器的个数可以依据需求设置为多个)，第一射频开关SW1包括一个不动端和多个动端，第一射频开关SW1的不动端电连接第二滤波器7，第一射频开关SW1的多个动端分别电连接直通通路8和多个衰减器；第二射频开关SW2包括一个不动端和多个动端，第二射频开关SW2的不动端电连接第三放大器11，第二射频开关SW2的多个动端分别电连接直通通路8和多个衰减器；作为一个示例，可以将多个衰减器设置为π型衰减器，当然也可依据应用需求选择其他类型的衰减器；
该多通道射频功放组件还包括第三射频开关SW3，第三射频开关包括一个不动端和多个动端，第三滤波器16电连接第三射频开关的不动端，第三射频开关的多个动端分别电连接多个外接通道接口(TD1、TD2和TD3，图1仅为一个示例，外接通道的个数可以依据需求设置为多个)。
通过设置限幅器1限制射频输入信号强度，可以降低射频输入信号的强度，防止射频放大链路过饱和导致带外抑制指标恶化；
通过设置第一温补衰减器3和第二温补衰减器5，可以补偿放大链路在高、低温情况下的增益，使得链路增益在温度变化情况下能保持稳定；
通过功率模式切换电路实现多种输出功率模式的切换，作为一个示例，通过外部控制信号选择功率模式切换电路多个通路中的任意一路，选择不同的通路时，射频放大链路的增益不同，从而实现多种输出功率模式的切换；
通过第一滤波器2、第二滤波器7和第三滤波器16滤除带外杂波，以提高射频链路的带外抑制性能，从而更好地提高多个输出功率模式的稳定性。
作为一个优选的方案，功率放大器可以替换为功率合成电路，功率合成电路包括第一电桥12、第一功放13、第二功放14和第二电桥15，其中，第一电桥的第一端口121电连接第三放大器11，第一电桥的第四端口124通过50欧姆负载接地，第一功放13的两端分别电连接第一电桥的第二端口122和第二电桥的第一端口151，第二功放13的两端分别电连接第一电桥的第三端口123和第二电桥的第四端口154，第二电桥的第二端口152通过50欧姆负载接地，第二电桥的第三端口153电连接第三滤波器16；
作为进一步的优选，第一电桥12和第二电桥15为90°混合电桥，第一电桥的第二端口和第三端口的相位差为90°，第二电桥的第一端口和第四端口的相位差为90°；
作为进一步地优选，可以将第一滤波器2和第二滤波器7设置为介质滤波器，第三滤波器16设置为腔体滤波器，从而进一步提高射频链路的带外抑制性能。
作为一个优选的方案，第三射频开关SW3为大功率PIN二极管射频开关或大功率GaN射频开关，从而可以更适用于射频大功率的应用场合。
通过第一电桥12可对微波信号进行功分，通过第二电桥15可对微波信号进行合成，具体地，表1本发明实施例的第一电桥和第二电桥的相位分布的示意表，如表1所示，当微波信号由第一电桥的第一端口121输入时，第一电桥的第四端口124为隔离端，其通过50欧姆负载接地，第一电桥的第二端口122和第三端口123输出的微波信号相位分别为∠θ和∠θ-900，第一电桥的第二端口122和第三端口123输出的微波信号分别经过第一功放13和第二功放14进行功率放大后，由第二电桥15进行功率合成，第二电桥15的第一端口151和第四端口154的微波信号相位分别为∠θ和∠θ-900，在第二电桥15的第三端口153形成幅度相等、相位相同的信号，微波信号功率在第二电桥15的第三端口153相互叠加，形成合成端。在第二电桥15的第二端口152形成幅度相等，相位相反的信号，微波信号功率在第二电桥15的第二端口152相互抵消，形成隔离端，通过该方式，可以使得功率合成电路的输入输出端口驻波较好，可以省去级间隔离器，同时采用两个功放管进行功率合成的方案可以减低功放管的散热压力，提升了长时间工作的可靠性。
表1本发明实施例的第一电桥和第二电桥的相位分布的示意表
Figure BDA0002450283530000051
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多通道射频功放组件，其包括依次电连接的限幅器、第一滤波器、第一温补衰减器、第一放大器、第二温补衰减器、第二放大器、第二滤波器、功率模式切换电路、第三放大器、功率放大器和第三滤波器，其特征在于，
所述功率模式切换电路包括第一射频开关、第二射频开关、直通通路和多个衰减器，所述第一射频开关包括一个不动端和多个动端，所述第一射频开关的不动端电连接第二滤波器，所述第一射频开关的多个动端分别电连接直通通路和多个衰减器；所述第二射频开关包括一个不动端和多个动端，所述第二射频开关的不动端电连接第三放大器，所述第二射频开关的多个动端分别电连接直通通路和多个衰减器；通过外部控制信号实现第二射频开关的动端连接，以实现功率模式切换电路的不同通路连接；
所述多通道射频功放组件还包括第三射频开关，所述第三射频开关包括一个不动端和多个动端，所述第三滤波器电连接第三射频开关的不动端，所述第三射频开关的多个动端分别电连接多个外接通道接口。
2.根据权利要求1所述的一种多通道射频功放组件，其特征在于，将所述功率放大器替换为功率合成电路，所述功率合成电路包括第一电桥、第一功放、第二功放和第二电桥，其中，第一电桥的第一端口电连接第三放大器，第一电桥的第四端口通过50欧姆负载接地，第一功放的两端分别电连接第一电桥的第二端口和第二电桥的第一端口，第二功放的两端分别电连接第一电桥的第三端口和第二电桥的第四端口，第二电桥的第二端口通过50欧姆负载接地，第二电桥的第三端口电连接第三滤波器。
3.根据权利要求2所述的一种多通道射频功放组件，其特征在于，所述第一电桥和第二电桥为90°混合电桥，所述第一电桥的第二端口和第三端口的相位差为90°，所述第二电桥的第一端口和第四端口的相位差为90°。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种多通道射频功放组件，其特征在于，所述第一滤波器和第二滤波器设置为介质滤波器。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种多通道射频功放组件，其特征在于，所述第三滤波器设置为腔体滤波器。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种多通道射频功放组件，其特征在于，所述第三射频开关为大功率PIN二极管射频开关或大功率GaN射频开关。
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