CN114614772B - 单电源供电脉冲控制高频双向放大电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单电源供电脉冲控制高频双向放大电路。其包括双向放大电路本体，双向放大电路本体包括控制模块、发射放大器模块以及接收放大器模块；控制模块接收脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT，并产生工作状态控制信号，所述工作状态控制信号包括发射控制状态信号、接收控制状态信号以及关断控制状态信号；工作状态控制信号为关断控制状态信号时，控制模块控制发射放大器模块以及接收放大器模块均处于关断状态，以使得双向放大电路本体被配置处于完全关断状态。本发明能有效实现全关断的工作状态，工作频率高，满足K波段的高频工作需求，采用单电源供电，提供供电的简洁性与可靠性，降低供电成本，提高待机驻波的性能。

Description

单电源供电脉冲控制高频双向放大电路

技术领域

本发明涉及一种放大电路，尤其是一种单电源供电脉冲控制高频双向放大电路。

背景技术

近几年，基于GaAs pHEMT工艺的MMIC(单片微波集成电路)技术发展迅速，在有源相控阵雷达组件中大量运用。在有源相控阵雷达中，T/R组件是其基础组成部分，随着技术进步，组件的通道数不断提高，由功分器带来的功率分配损耗越来越大，一般需要在前端增加双向放大器电路来抵消该损耗，提高整体增益。

对用来抵消功率分配损耗的双向放大器，通常由2组SPDT(Single Pole DoubleThrow)开关和两个放大器单元组成，在具有较高线性增益的同时还需要较高的线性度，如满足1dB压缩点。0.25μm GaAs pHEMT工艺的成本相对较低，目前基于该工艺的双向放大器芯片通常工作在X、Ku频段，难以实现20GHz以上的双向放大功能；目前双向放大器工作条件复杂，需要给外部驱动芯片-5V电源供电，以及一个TTL脉冲信号产生一组反相DCFL电平来控制2组SPDT开关。

此外，还需经过两路电源调制实现对双向放大器的+5V脉冲供电，无法实现带电关断。且双向放大器电路只有接收、发射和关断三种工作状态，由于驱动的一组反相DCFL(直接耦合场效应晶体管逻辑)电平存在，无法实现开关的完全关断，更无法实现良好的待机状态，待机驻波很差，难以满足实际的工作需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种单电源供电脉冲控制高频双向放大电路，其能有效实现全关断的工作状态，工作频率高，满足K波段的高频工作需求，采用单电源供电，提供供电的简洁性与可靠性，降低供电成本，提高待机驻波的性能。

按照本发明提供的技术方案，所述单电源供电脉冲控制高频双向放大电路，包括双向放大电路本体，所述双向放大电路本体包括控制模块、用于对发射射频信号放大的发射放大器模块以及用于对接收射频信号放大的接收放大器模块；

所述控制模块接收脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT，并根据接收的脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT产生工作状态控制信号，所述工作状态控制信号包括发射控制状态信号、接收控制状态信号以及关断控制状态信号；

工作状态控制信号为发射控制状态信号且控制模块控制发射放大器模块处于工作状态时，双向放大电路本体被配置处于射频信号发射放大状态，以利用处于工作状态的发射放大器模块对待发射的射频信号进行所需的放大；

工作状态控制信号为接收控制状态信号且控制模块控制接收放大器模块处于工作状态时，双向放大电路本体被配置处于射频信号接收放大状态，利用处于工作状态的接收放大模块对接收的射频信号进行所需的放大；

工作状态控制信号为关断控制状态信号时，控制模块控制发射放大器模块以及接收放大器模块均处于关断状态，以使得双向放大电路本体被配置处于完全关断状态。

所述双向放大电路本体还包括与控制模块适配连接的单刀三掷开关模块以及单刀双掷开关模块；

单刀三掷开关模块，接收控制模块所产生工作状态控制信号中的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，并根据所接收的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，使得所述单刀三掷开关模块分别处于发射状态、接收状态或关断状态；

单刀双掷开关模块，接收控制模块所产生工作状态控制信号中的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，并根据所接收的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，使得所述单刀双掷开关模块处于发射状态、接收状态或关断状态；其中，当单刀双掷开关模块受发射控制状态信号处于发射状态时，单刀三掷开关模块同时受发射控制状态信号处于发射状态；当单刀双掷开关模块受接收控制状态信号处于接收状态时，单刀三掷开关模块同时受接收控制状态信号处于接收状态，单刀三掷开关模块受关断控制状态信号处于关断状态时，单刀双掷开关模块同时受关断控制状态信号处于关断状态；

控制模块产生的射频发射放大控制信号StbyA使得发射放大器模块处于工作状态，且单刀三掷开关模块以及单刀双掷开关模块同时处于发射状态时，双向放大电路本体处于射频信号发射放大状态；

双向放大电路本体处于射频信号发射放大状态时，待发射的射频信号经单刀三掷开关模块送入处于工作状态的发射放大器模块，并经所述发射放大器模块放大后通过单刀双掷开关模块发射；

控制模块产生的射频接收放大控制信号StbyB使得接收放大器模块处于工作状态，且单刀三掷开关模块以及单刀双掷开关模块同时处于接收状态时，双向放大电路本体处于射频信号接收放大状态；

双向放大电路本体处于射频信号接收放大状态时，利用单刀双掷开关模块接收射频信号，经接收放大器模块对接收的射频信号放大后通过单刀三掷开关模块将放大后的射频信号输出。

所述工作状态控制信号还包括待机控制状态信号，控制模块产生的工作状态控制信号为待机控制状态信号时，将所述待机控制状态信号加载到单刀三掷开关模块，以使得单刀三掷开关模块处于待机状态，同时，单刀双掷开关模块、发射放大器模块以及接收放大器模块均处于关断状态。

所述脉冲控制信号ENR、脉冲控制信号ENT为TTL脉冲信号，利用同一电源输出的+5V电压对双向放大电路本体供电。

所述单刀三掷开关模块包括单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路，单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路均连接至单刀三掷开关发射输入端RFin1；

工作状态控制信号为发射控制状态信号时，单刀三掷模块发射支路处于工作状态，单刀三掷模块接收支路与单刀三掷模块待机支路均处于关断状态；工作状态控制信号为接收控制状态信号时，单刀三掷模块接收支路处于工作状态，单刀三掷模块发射支路以及单刀三掷模块待机支路均处于关断状态；工作状态控制信号为待机控制状态信号时，单刀三掷模块待机支路处于工作状态，单刀三掷模块发射支路以及单刀三掷模块接收支路均处于关断状态，工作状态控制信号为关断控制状态信号时，单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路均处于关断状态。

所述单刀三掷模块发射支路包括电容C1，电容C1的一端连接至单刀三掷开关发射输入端RFin1，电容C1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与电阻R9的一端、开关管S5的漏极端以及电感L2的一端连接，电阻R9的另一端接开关控制电压Vt，开关管S5的栅极端通过电阻R5接地，开关管S5的源极端与电容C9的一端以及电阻R11的一端连接，电容C9的另一端接地，电阻R11的另一端与电阻R10的一端以及开关控制电压Vt连接，电阻R10的另一端与开关管S6的源极端以及电容C10的一端连接，电容C10的另一端接地，开关管S6的栅极端通过电阻R6接地，开关管S6的漏极端以及电感L2的另一端相互连接后形成单刀三掷模块发射支路输出端RFout1；

单刀三掷模块接收支路包括电容C2，电容C2的一端连接至单刀三掷开关发射输入端RFin1，电容C2的另一端连接至电感L3的一端，电感L3的另一端与电阻R12的一端、电感L4的一端以及开关管S7的漏极端连接，电阻R12的另一端接开关控制电压Vr，开关管S7的栅极端通过电阻R7接地，开关管S7的源极端与电容C11的一端以及电阻R13的一端连接，电容C11的另一端接地，电阻R13的另一端与电阻R14的一端以及开关控制电压Vr连接，电阻R14的另一端与开关管S8的源极端、电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地，开关管S8的栅极端通过电阻R8接地，电感L4的另一端以及开关管S8的漏极端相互连接后形成单刀三掷模块接收支路输出端RFout2；

单刀三掷模块待机支路包括电容C3，电容C3的一端连接至单刀三掷开关发射输入端RFin1，电容C3的另一端与开关管S1的源极端以及电阻R19的一端连接，开关管S1的漏极端与开关管S2的源极端以及电阻R20的一端连接，开关管S2的漏极端与电阻R21的一端、电阻R22的一端、电容C4的一端以及电容C5的一端连接，开关管S1的栅极端通过电阻R1接地，开关管S2的栅极端通过电阻R2接地，电阻R19的另一端、电阻R20的另一端以及电阻R21的另一端均接开关控制电压Vs；电阻R22的另一端通过电容C8接地；

电容C4的另一端与电阻R15的一端以及开关管S3的源极端连接，开关管S3的漏极端与电阻R16的一端以及电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地，电阻R15的另一端以及电阻R16的另一端均接开关控制电压Vsn，开关管S3的栅极端通过电阻R3接地；

电容C5的另一端与电阻R17的一端以及开关管S4的源极端连接，开关管S4的漏极端与电容C7的一端以及电阻R18的一端连接，电容C7的另一端接地，电阻R17的另一端以及电阻R18的另一端均接开关控制电压Vsn，开关管S4的栅极端通过电阻R4接地。

所述开关管S1～开关管S6均基于0.25μm GaAs pHEMT工艺制备得到，通过开关控制电压Vt与开关控制电压Vr配合形成发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号；通过开关控制电压Vsn以及开关控制电压Vs配合形成待机控制状态信号。

所述发射放大器模块包括电容C20，电容C20的一端形成发射放大器模块的放大输入端RFampin，电容C20的另一端与电感L9的一端以及电容C21的一端连接，电感L9的另一端接地，电容C21的另一端与电感L10的一端连接，电感L10的另一端与电感L11的一端、电容C23的一端以及放大管A1的栅极端连接，电感L11的另一端与电容C22的一端以及电阻R35的一端连接，电阻R35的另一端与电阻R36的一端相互连接后接射频发射放大控制信号StbyA；

电阻R36的另一端与电阻R37的一端以及电阻R38的一端连接，电阻R37的另一端以及放大管A1的源极端均接地；电阻R38的另一端与电感L14的一端、电容C24的一端、电阻R41的一端、电感L18的一端以及电容C29的一端均与+5V电压连接，电容C24的另一端以及电容C29的另一端均接地；

电感L14的另一端与电感L12的一端、电感L15的一端、电感L13的一端连接，电感L13的另一端通过电阻R33与电容C23的另一端连接，电感L12的另一端与放大管A1的漏极端连接，电感L15的另一端与电容C25的一端、电容C26的一端连接，电容C26的另一端与电容C27的一端以及电感L16的一端连接，电容C25的另一端以及电容C27的另一端均接地，电感L16的另一端与电容C30的一端、电感L17的一端以及放大管A2的栅极端连接，电感L17的另一端与电容C28的一端以及电阻R40的一端连接，电容C28的另一端以及放大管A2的源极端均接地；

电阻R40的另一端与电阻R39的一端相互连接后接发射放大控制连接信号StbyA，电阻R39的另一端与电阻R41的另一端以及电阻R42的一端连接，电阻R42的另一端接地，电容C30的另一端通过电阻R34与电感L21的一端连接，电感L21的另一端与电感L19的一端、电感L18的另一端以及电感L20的一端连接，电感L19的另一端与放大管A2的漏极端连接，电感L20的另一端与电容C31的一端以及电容C32的一端连接，电容C32的另一端接地，电容C31的另一端形成放大输出端RFampout；

射频发射放大控制信号StbyA为浮空状态时，发射放大器模块处于工作状态，射频发射放大控制信号StbyA为0V时，发射放大器模块均处于关断状态。

所述控制模块包括收发控制部以及待机控制部；

所述收发控制部包括电阻R43以及电阻R44，电阻R43的一端接脉冲控制信号ENT，电阻R44的一端接脉冲控制信号ENR，电阻R43的另一端与开关管M1的栅极端以及开关管M4的栅极端连接，电阻R44的另一端与开关管M2的栅极端以及开关管M5的栅极端连接，开关管M1的漏极端与电阻R45的一端以及开关管M3的栅极端以及开关管M6的栅极端连接，开关管M1的源极端与开关管M2的漏极端连接，开关管M2的源极端接地；

开关管M3的源极端接地，开关管M3的漏极端与开关管M4的源极端连接，开关管M4的漏极端与电阻R46的一端以及开关管M7的栅极端连接，开关管M5的源极端接地，开关管M5的漏极端与开关管M6的源极端连接，开关管M6的漏极端与电阻R47的一端以及开关管M8的栅极端连接；

开关管M7的源极端接地，开关管M7的漏极端与电阻R48的一端、开关管M9的栅极端、开关管M10的栅极端以及开关管M11的栅极端连接，开关管M9的源极端接地，开关管M9的漏极端输出射频发射放大控制信号StbyA，开关管M10的源极端以及开关管M11的源极端均接地，开关管M10的漏极端与电阻R50的一端以及开关管M12的栅极端连接，电阻R50的另一端以及开关管M12的漏极端均接+5V电压，开关管M11的漏极端与开关管M12的源极端相互连接后输出开关控制电压Vt；

开关管M8的源极端接地，开关管M8的漏极端与电阻R49的一端、开关管M16的栅极端、开关管M15的栅极端以及开关管M14的栅极端连接，开关管M16的源极端接地，开关管M16的漏极端输出射频接收放大控制信号StbyB；开关管M15的源极端以及开关管M14的源极端均接地，开关管M15的漏极端与电阻R51的一端以及开关管M13的栅极端连接，开关管M13的漏极端以及电阻R51的另一端均接+5V电压，开关管M13的源极端以及开关管M14的漏极端相互连接后输出开关控制电压Vr；

电阻R45的另一端、电阻R46的另一端、电阻R47的另一端、电阻R48的另一端以及电阻R49的另一端均接由+5V电压降压后的电压VD。

所述待机控制部包括电阻R52以及电阻R53，其中，电阻R52的一端接脉冲控制信号ENT，电阻R53的一端接脉冲控制信号ENR，电阻R52的另一端接开关管M17的栅极端连接，开关管M17的源极端接地，开关管M17的漏极端与开关管M26漏极端、电阻R54的一端以及开关管M18的栅极端连接，电阻R53的另一端接开关管M26的栅极端，开关管M26的源极端以及开关管M18的源极端均接地；

开关管M18的漏极端与电阻R55的一端、开关管M19的栅极端、开关管M25的栅极端以及开关管M24的栅极端连接，开关管M19的源极端、开关管M24的源极端以及开关管M25的源极端均接地，开关管M19的漏极端与电阻R56的一端、开关管M20的栅极端以及开关管M21的栅极端连接，开关管M20的漏极端与电阻R57的一端以及开关管M22的栅极端连接，开关管M21的源极端接地，开关管M21的漏极端与开关管M22的源极端相互连接后输出开关控制电压Vs；

开关管M25的漏极端与电阻R58的一端以及开关管M23的栅极端连接，开关管M23的源极端与开关管M24的漏极端相互连接后输出开关控制电压Vsn，电阻R57的另一端、电阻R58的另一端、开关管M22的漏极端以及开关管M23的漏极端均接+5V电压，电阻R54的另一端、电阻R55的另一端以及电阻R56的另一端均接电压VD。

本发明的优点：通过+5V电压对控制模块、单刀三掷开关模块、发射放大器模块、单刀双掷开关模块以及接收放大器模块供电，利用控制模块产生的射频发射放大控制信号StbyA控制发射放大器模块处于工作状态或关断状态，利用射频接收放大控制信号StbyB控制接收放大器模块处于工作状态或关断状态，通过对发射放大器模块以及接收放大器模块的关断控制，能实现整个双向放大器处于完全关断状态；单刀三掷开关模块可配置处于待机状态，利用处于待机状态的单刀三掷开关模块能提高双向放大器的待机驻波性能；工作频率高，满足K波段的高频工作需求，提供供电的简洁性与可靠性，降低供电成本。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明单刀三掷开关模块的电路原理图。

图3为本发明单刀双掷开关模块的电路原理图。

图4为本发明发射放大器模块的电路原理图。

图5为本发明收发控制部的电路原理图。

图6为本发明待机控制部的电路原理图。

附图标记说明：1-控制模块、2-单刀三掷开关模块、3-发射放大器模块、4-单刀双掷开关模块以及5-接收放大器模块。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：为了能实现全关断的工作状态，降低工作功耗，提高工作的可靠性，本发明包括双向放大电路本体，所述双向放大电路本体包括控制模块1、用于对发射射频信号放大的发射放大器模块3以及用于对接收射频信号放大的接收放大器模块5；

所述控制模块1接收脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT，并根据接收的脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT产生工作状态控制信号，所述工作状态控制信号包括发射控制状态信号、接收控制状态信号以及关断控制状态信号；

工作状态控制信号为发射控制状态信号且控制模块1控制发射放大器模块3处于工作状态时，双向放大电路本体被配置处于射频信号发射放大状态，以利用处于工作状态的发射放大器模块3对待发射射频信号进行所需的放大；

工作状态控制信号为接收控制状态信号且控制模块1控制接收放大器模块5处于工作状态时，双向放大电路本体被配置处于射频信号接收放大状态，以利用处于工作状态的接收放大模块5对接收的射频信号进行所需的放大；

工作状态控制信号为关断控制状态信号时，控制模块1控制发射放大器模块3以及接收放大器模块5均处于关断状态，以使得双向放大电路本体被配置处于完全关断状态。

具体地，双向放大电路本体一般可以采用现有常用的形式，以能满足对射频信号的双向放大为准，对射频信号的双向放大一般包括对接收射频信号的放大以及对发射射频信号的放大，双向放大的方式以及作用与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。在实现双向放大时，一般需要利用发射放大器模块3对发射射频信号进行所需的放大，利用接收放大器模块5对接收射频信号进行所需的放大，即发射放大器模块3、接收放大器模块5根据实际应用需求进行放大，具体与实际应用等相关，以能满足实际应用需求为准，此处不再赘述。

本发明实施例中，控制模块1接收脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT，在接收到有效的脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT后，根据所接收的脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT产生工作状态控制信号，其中，有效的脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT具体是指能满足脉冲控制为准，此处不再赘述。

具体实施时，工作状态控制信号包括发射控制状态信号、接收控制状态信号以及关断控制状态信号。下面对根据工作状态控制信号确定双向放大电路本体的具体工作过程进行具体说明。

具体地：工作状态控制信号为发射控制状态信号且控制模块1根据发射控制状态信号控制发射放大器模块3处于工作状态时，双向放大电路本体被配置处于射频信号发射放大状态，利用处于工作状态的发射放大器模块3对待发射的射频信号放大；工作状态控制信号为接收控制状态信号且控制模块1根据接收状态控制信号控制接收放大器模块5处于工作状态时，双向放大电路本体被配置处于射频信号接收放大状态，利用处于工作状态的接收放大模块5对接收的射频信号放大；工作状态控制信号为关断控制状态信号时，控制模块1根据关断控制状态信号控制发射放大器模块3以及接收放大器模块5均处于关断状态，以使得双向放大电路本体被配置处于完全关断状态。

综上，本发明实施例中，发射放大器模块3以及接收放大器模块5相应的工作状态均受控制模块1控制，在配置双向放大电路本体的工作状态时，需要同时配置发射放大器模块3以及接收放大器模块5相应的工作状态。当控制发射放大器模块3以及接收放大器模块5处于关闭状态时，根据现有双向放大电路本体的特性可知，即能实现对整个双向放大电路的完全关断，实现双向放大电路处于完全关断状态，降低电路的功耗，提高电路关断时的可靠性。当然，在具体实施时，当双向放大电路本体处于射频信号发射放大状态时，接收放大器模块5则处于关断状态；同理，当双向放大电路本体处于射频信号接收放大状态时，则发射放大器模块3需要处于关断状态，保证发射放大器模块3只工作于射频信号发射放大状态，而接收放大器模块5只工作于射频信号接收放大状态。

进一步地，为了能实现双向放大的工作需要，所述双向放大电路本体还包括与控制模块1适配连接的单刀三掷开关模块2以及单刀双掷开关模块4；

单刀三掷开关模块2，接收控制模块1所产生工作状态控制信号中的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，并根据所接收的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，使得所述单刀三掷开关模块2分别处于发射状态、接收状态或关断状态；

单刀双掷开关模块4，接收控制模块1所产生工作状态控制信号中的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，并根据所接收的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，使得所述单刀双掷开关模块4处于发射状态、接收状态或关断状态；其中，当单刀双掷开关模块4受发射控制状态信号处于发射状态时，单刀三掷开关模块2同时受发射控制状态信号处于发射状态；当单刀双掷开关模块4受接收控制状态信号处于接收状态时，单刀三掷开关模块2同时受接收控制状态信号处于接收状态，单刀三掷开关模块2受关断控制状态信号处于关断状态时，单刀双掷开关模块4同时受关断控制状态信号处于关断状态；

控制模块1产生的射频发射放大控制信号StbyA使得发射放大器模块3处于工作状态，且单刀三掷开关模块2以及单刀双掷开关模块4同时处于发射状态时，双向放大电路本体处于射频信号发射放大状态；

双向放大电路本体处于射频信号发射放大状态时，待发射的射频信号经单刀三掷开关模块2送入处于工作状态的发射放大器模块3内，并经所述发射放大器模块3放大后通过单刀双掷开关模块4发射；

控制模块1产生的射频接收放大控制信号StbyB使得接收放大器模块5处于工作状态，且单刀三掷开关模块2以及单刀双掷开关模块4同时处于接收状态时，双向放大电路本体处于射频信号接收放大状态；

双向放大电路本体处于射频信号接收放大状态时，利用单刀双掷开关模块4接收射频信号，经接收放大器模块5对接收的射频信号放大后通过单刀三掷开关模块2将放大后的射频信号输出。

本发明实施例中，双向放大电路本体内通过单刀三掷开关模块2、单刀双掷开关模块4进行射频信号的收发，其中，单刀三掷开关模块2、单刀双掷开关模块4相应的工作状态受控制模块1控制，即根据控制模块1产生的工作状态控制信号，能调整单刀三掷开关模块2以及单刀双掷开关模块4相应的工作状态，以达到配置双向放大电路本体工作状态的目的。具体地，当单刀双掷开关模块4受发射控制状态信号处于发射状态时，单刀三掷开关模块2同时受发射控制状态信号处于发射状态；当单刀双掷开关模块4受接收控制状态信号处于接收状态时，单刀三掷开关模块2同时受接收控制状态信号处于接收状态，单刀三掷开关模块2受关断控制状态信号处于关断状态时，单刀双掷开关模块4同时受关断控制状态信号处于关断状态。

由上述说明可知，通过为发射控制状态信号的工作状态控制信号使得单刀三掷开关模块2以及单刀双掷开关模块4同时处于发射状态后，控制模块1产生的射频发射放大控制信号StbyA使得发射放大器模块3处于工作状态时，此时，整个双向放大电路本体被配置处于射频信号发射放大状态。当整个双向放大电路本体被配置处于射频信号发射放大状态，具体工作时，双向放大电路本体处于射频信号发射放大状态时，待发射的射频信号经单刀三掷开关模块2送入处于工作状态的发射放大器模块3内，并经所述发射放大器模块3放大后通过单刀双掷开关模块2发射。

通过为接收控制状态信号的工作状态控制信号使得单刀三掷开关模块2以及单刀双掷开关模块4同时处于接收状态后，控制模块1产生的射频接收放大控制信号StbyB使得接收放大器模块5处于工作状态时，此时，整个双向放大电路本体被配置处于射频信号接收放大状态。当整个双向放大电路本体被配置处于射频信号接收放大状态，具体工作时，利用单刀双掷开关模块4接收射频信号，经接收放大器模块5对接收的射频信号放大后通过单刀三掷开关模块2将放大后的射频信号输出。

当然，当工作状态控制信号为关断控制状态信号时，则单刀三掷开关模块2以及单刀双掷开关模块4同时处于关断状态，而射频发射放大控制信号StbyA以及射频接收放大控制信号StbyB均为0V，即使得发射放大器模块3以及接收放大器模块5均处于关断状态，从而使得整个双向放大电路本体处于完全关断状态。

进一步地，为了能提高待机驻波的性能，所述工作状态控制信号还包括待机控制状态信号，控制模块1产生的工作状态控制信号为待机控制状态信号时，将所述待机控制状态信号加载到单刀三掷开关模块2，以使得单刀三掷开关模块2处于待机状态，同时，单刀双掷开关模块4、发射放大器模块3以及接收放大器模块5均处于关断状态。

本发明实施例中，根据脉冲控制信号ENR、脉冲控制信号ENT，工作状态控制信号还可以为待机控制状态信号，当工作状态控制信号为待机控制状态信号时，此时，待机控制状态信号仅控制单刀三掷开关模块2的工作状态，即控制单刀三掷开关模块2处于待机状态，同时，单刀双掷开关模块4、发射放大器模块3以及接收放大器模块5均处于关断状态，利用处于待机状态的单刀三掷开关模块2能提高双向放大电路本体的待机驻波性能。

进一步地，所述脉冲控制信号ENR、脉冲控制信号ENT为TTL脉冲信号，利用同一电源输出的+5V电压对双向放大电路本体供电。

本发明实施例中，脉冲控制信号ENR、脉冲控制信号ENT为TTL脉冲信号，采用TTL脉冲的脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT一般由TR组件里的FPGA等控制类芯片产生，具体产生脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT的方式可根据实际需要选择，以能满足实际需求为准。通过下面的表1，具体说明根据脉冲控制信号ENR、脉冲控制信号ENT，控制模块1产生的工作状态控制信号的具体对应关系。

表1

ENR(TTL)	ENT(TTL)	工作状态
			1	0	发射
0	1	接收
			0	0	待机
1	1	关断

上述表1中，工作状态具体是指整个双向放大电路本体被配置处于的工作状态，如发射状态即为上述的射频信号发射放大状态，其余的对应关系可以参考上述说明，此处不再一一列举说明。因此，在接收到脉冲控制信号ENR、脉冲控制信号ENT后，控制模块1能产生一对应的工作状态控制信号，即能确定工作状态控制信号的具体形式。

本发明实施例中，为了简化供电的形式，提高供电的可靠性，利用同一电源输出的+5V电压对双向放大电路本体供电，即控制模块1、单刀三掷开关模块2、发射放大器模块3、单刀双掷开关模块4以及接收放大器模块5均由+5V的电压供电，并在供电后满足具体工作时的电压需求。

进一步地，所述单刀三掷开关模块2包括单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路，单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路均连接至单刀三掷开关发射输入端RFin1；

工作状态控制信号为发射控制状态信号时，单刀三掷模块发射支路处于工作状态，单刀三掷模块接收支路与单刀三掷模块待机支路均处于关断状态；工作状态控制信号为接收控制状态信号时，单刀三掷模块接收支路处于工作状态，单刀三掷模块发射支路以及单刀三掷模块待机支路均处于关断状态；工作状态控制信号为待机控制状态信号时，单刀三掷模块待机支路处于工作状态，单刀三掷模块发射支路以及单刀三掷模块接收支路均处于关断状态，工作状态控制信号为关断控制状态信号时，单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路均处于关断状态。

本发明实施例中，为了能满足上述工作需求，单刀三掷开关模块2包括单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路，在单刀三掷开关模块2内，单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路均连接至单刀三掷关发射输入端RFin1；同时，在单刀三掷开关模块2内，单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路在工作时相互独立。

具体实施时，根据工作状态控制信号，确定单刀三掷开关模块2内的单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路处于工作状态或关断状态，即可实现单刀三掷开关模块2处于发射状态、接收状态、待机状态或关断状态。

如图2所示，为本发明单刀三掷开关模块2一种具体实施状态的电路原理图，其中，所述单刀三掷模块发射支路包括电容C1，电容C1的一端连接至单刀三掷关发射输入端RFin1，电容C1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与电阻R9的一端、开关管S5的漏极端以及电感L2的一端连接，电阻R9的另一端接开关控制电压Vt，开关管S5的栅极端通过电阻R5接地，开关管S5的源极端与电容C9的一端以及电阻R11的一端连接，电容C9的另一端接地，电阻R11的另一端与电阻R10的一端以及开关控制电压Vt连接，电阻R10的另一端与开关管S6的源极端以及电容C10的一端连接，电容C10的另一端接地，开关管S6的栅极端通过电阻R6接地，开关管S6的漏极端以及电感L2的另一端相互连接后形成单刀三掷模块发射支路输出端RFout1；

单刀三掷模块接收支路包括电容C2，电容C2的一端连接至单刀三掷关发射输入端RFin1，电容C2的另一端连接至电感L3的一端，电感L3的另一端与电阻R12的一端、电感L4的一端以及开关管S7的漏极端连接，电阻R12的另一端接开关控制电压Vr，开关管S7的栅极端通过电阻R7接地，开关管S7的源极端与电容C11的一端以及电阻R13的一端连接，电容C11的另一端接地，电阻R13的另一端与电阻R14的一端以及开关控制电压Vr连接，电阻R14的另一端与开关管S8的源极端、电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地，开关管S8的栅极端通过电阻R8接地，电感L4的另一端以及开关管S8的漏极端相互连接后形成单刀三掷模块接收支路输出端RFout2；

单刀三掷模块待机支路包括电容C3，电容C3的一端连接至单刀三掷关发射输入端RFin1，电容C3的另一端与开关管S1的源极端以及电阻R19的一端连接，开关管S1的漏极端与开关管S2的源极端以及电阻R20的一端连接，开关管S2的漏极端与电阻R21的一端、电阻R22的一端、电容C4的一端以及电容C5的一端连接，开关管S1的栅极端通过电阻R1接地，开关管S2的栅极端通过电阻R2接地，电阻R19的另一端、电阻R20的另一端以及电阻R21的另一端均接开关控制电压Vs；电阻R22的另一端通过电容C8接地；

电容C4的另一端与电阻R15的一端以及开关管S3的源极端连接，开关管S3的漏极端与电阻R16的一端以及电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地，电阻R15的另一端以及电阻R16的另一端均接开关控制电压Vsn，开关管S3的栅极端通过电阻R3接地；

电容C5的另一端与电阻R17的一端以及开关管S4的源极端连接，开关管S4的漏极端与电容C7的一端以及电阻R18的一端连接，电容C7的另一端接地，电阻R17的另一端以及电阻R18的另一端均接开关控制电压Vsn，开关管S4的栅极端通过电阻R4接地。

本发明实施例中，所述开关管S1～开关管S8均基于0.25μm GaAs pHEMT工艺制备得到，通过开关控制电压Vt与开关控制电压Vr配合形成发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号；通过开关控制电压Vsn以及开关控制电压Vs配合形成待机控制状态信号。

当开关管S1～开关管S8均基于0.25μm GaAs pHEMT工艺制备得到时，即开关管S1～开关管S8为FET形式的开关管，为了能满足FET开关管的工作需求，通常需要0V/-5V的栅源电压Vgs和栅漏电压Vgd来控制开关管的开通/关断，为适应此发明的单+5V电源供电，具体实施时：开关管S1的栅极端通过电阻R1接地，开关管S2的栅极端通过电阻R2接地，开关管S3的栅极端通过电阻R3接地，开关管S4的栅极端通过电阻R4接地，开关管S4的栅极端通过电阻R4接地，开关管S5的栅极端通过电阻R5接地，开关管S6的栅极端通过电阻R6接地，开关管S7的栅极端通过电阻R7接地，开关管S8的栅极端通过电阻R8接地。因此，对于开关管S1～开关管S8，其相应的栅极电压始终为0V。

对开关控制电压Vt，所述开关控制电压Vt通过大电阻R9、电阻R10以及电阻R11加载到开关管S5、开关管S6，当开关控制电压Vt＝0V时，对于开关管S5以及开关管S6，其栅源电压Vgs＝栅漏电压Vgd＝0V，从而开关管S5以及开关管S6处于导通状态并接地，此时，单刀三掷模块发射支路处于关断状态。当开关控制电压Vt＝+5V时，对于开关管S5以及开关管S6，其栅源电压Vgs＝栅漏电压Vgd＝-5V，开关管S5以及开关管S6处于关断状态，此时，单刀三掷模块发射支路处于发射工作状态。

同理，开关控制电压Vr通过电阻R12、电阻R13、电阻R14加载到单刀三掷模块接收支路上内开关管S7，开关管S8相应的端脚，当开关控制电压Vr＝0V时，单刀三掷模块接收支路处于关断状态，而开关控制电压Vr为+5V时，单刀三掷模块接收支路处于开通状态，此时，单刀三掷开关模块2配置处于接收状态。

将开关控制电压Vs通过电阻R19、电阻R20、电阻R21分别加载到单刀三掷模块待机支路内开关管S1、开关管S2相应的端脚，开关控制电压Vsn通过电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18分别加载到到单刀三掷模块待机支路内开关管S3、开关管S4相应的端脚。当开关控制电压Vs＝+5V且开关控制电压Vsn＝0V时，单刀三掷模块待机支路处于关断状态，当开关控制电压Vs＝0V且开关控制电压Vsn＝+5V时，单刀三掷模块待机支路处于工作状态，此时整个单刀三掷开关模块2处于待机状态；处于待机状态时，输入的射频信号通过电阻R22导通到地，从而得到良好的输入驻波比，提升待机驻波性能。

具体实施时，电感L1～电感L4均起阻抗匹配的作用，使得单刀三掷开关模块2具有良好的输入与输出驻波比；电容C1～电容C12均起隔直流的作用，使得单刀三掷开关模块2内所有的开关管能够不互相干扰；除电阻R22外，电阻R1～电阻R21均为三千欧姆以上的大电阻，可在提供直流偏置的同时极大地降低射频信号的损耗；单刀三掷模块待机支路的开关管S1与开关管S2为串联状态，开关管S3以及开关管S4处于并联状态，通过开关管S1～开关管S4间的配合，可极大地增加单刀三掷模块待机支路关闭时的支路隔离度，减小单刀三掷模块待机支路对单刀三掷模块发射支路以及单刀三掷模块接收支路带来的影响。

如图3所示，为本发明单刀双掷开关模块4的具体实施电路原理图，由上述说明可知，对于单刀双掷开关模块4，所述单刀双掷开关模块4至少包括单刀双掷模块发射支路以及单刀双掷模块接收支路，单刀双掷模块发射支路与单刀双掷模块接收支路均连接至单刀双掷开关接收输入端RFin2。

单刀双掷模块发射支路包括电容C19，电容C19的一端接单刀双掷开关接收输入端RFin2，电容C19的另一端与电感L8的一端连接，电感L8的另一端与电阻R30的一端、电感L7的一端以及开关管S12的漏极端连接，电阻R30的另一端接开关控制电压Vt，开关管S12的栅极端通过电阻R28接地，开关管S12的源极端与电阻R32的一端以及电容C15的一端连接，电容C15的另一端接地，电阻R32的另一端接开关控制电压Vt以及电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端与电容C17的一端以及开关管S11的源极端连接，电容C17的另一端接地，开关管S11的栅极端通过电阻R29接地，开关管S11的漏极端以及电感L7的另一端相互连接后形成单刀双掷模块发射支路输出端RFout3。

单刀双掷模块接收支路包括电容C18，电容C18的一端接单刀双掷开关接收输入端RFin2，电容C18的另一端与电感L6的一端连接，电感L6的另一端与电阻R25的一端、电感L5的一端以及开关管S9的漏极端连接，电阻R25的另一端接开关控制电压Vr，开关管S9的栅极端通过电阻R24接地，开关管S9的源极端与电阻R26的一端以及电容C14的一端连接，电容C14的另一端接地，电阻R26的另一端接开关控制电压Vr以及电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与电容C16的一端以及开关管S10的源极端连接，电容C16的另一端接地，开关管S10的栅极端通过电阻R23接地，开关管S10的漏极端以及电感L5的另一端相互连接后形成单刀双掷模块接收支路输出端RFout4。

由图2以及图3可知，单刀双掷开关模块4内单刀双掷模块发射支路、单刀双掷模块接收支路原理分别与单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路类似，具体工作过程可以参考上述说明。与单刀三掷开关模块2相比，单刀双掷开关模块4通过电容C13代替单刀三掷模块待机支路，通过电容C13为单刀双掷开关模块4的收发工作状态提供良好的匹配。单刀双掷开关模块4内的开关管S9、开关管S10、开关管S11以及开关管S12也均可采用基于0.25μm GaAs pHEMT工艺制备得到。

对于单刀双掷开关模块4，即仅受开关控制电压Vt与开关控制电压Vr控制，单刀双掷开关模块4的具体工作过程，具体可以参考上述说明，此处不再赘述。

如图4所示，所述发射放大器模块3包括电容C20，电容C20的一端形成发射放大器模块3的放大输入端RFampin，电容C20的另一端与电感L9的一端以及电容C21的一端连接，电感L9的另一端接地，电容C21的另一端与电感L10的一端连接，电感L10的另一端与电感L11的一端、电容C23的一端以及放大管A1的栅极端连接，电感L11的另一端与电容C22的一端以及电阻R35的一端连接，电阻R35的另一端与电阻R36的一端相互连接后接射频发射放大控制信号StbyA；

电阻R36的另一端与电阻R37的一端以及电阻R38的一端连接，电阻R37的另一端以及放大管A1的源极端均接地；电阻R38的另一端与电感L14的一端、电容C24的一端、电阻R41的一端、电感L18的一端以及电容C29的一端均与+5V电压连接，电容C24的另一端以及电容C29的另一端均接地；

电感L14的另一端与电感L12的一端、电感L15的一端、电感L13的一端连接，电感L13的另一端通过电阻R33与电容C23的另一端连接，电感L12的另一端与放大管A1的漏极端连接，电感L15的另一端与电容C25的一端、电容C26的一端连接，电容C26的另一端与电容C27的一端以及电感L16的一端连接，电容C25的另一端以及电容C27的另一端均接地，电感L16的另一端与电容C30的一端、电感L17的一端以及放大管A2的栅极端连接，电感L17的另一端与电容C28的一端以及电阻R40的一端连接，电容C28的另一端以及放大管A2的源极端均接地；

电阻R40的另一端与电阻R39的一端相互连接后接发射放大控制连接信号StbyA，电阻R39的另一端与电阻R41的另一端以及电阻R42的一端连接，电阻R42的另一端接地，电容C30的另一端通过电阻R34与电感L21的一端连接，电感L21的另一端与电感L19的一端、电感L18的另一端以及电感L20的一端连接，电感L19的另一端与放大管A2的漏极端连接，电感L20的另一端与电容C31的一端以及电容C32的一端连接，电容C32的另一端接地，电容C31的另一端形成放大输出端RFampout；

射频发射放大控制信号StbyA为浮空状态时，发射放大器模块3处于工作状态，射频发射放大控制信号StbyA为0V时，发射放大器模块3处于关断状态。

具体实施时，电容C20～电容C32、电感L9～电感L20以及电阻R33-电阻R34共同构成了两级放大器的输入、输出和级间匹配电路，电阻R35-电阻R42构成了分压待机控制部。

现有的双向放大器多采用外供栅压或使用自偏压网络，工作频段较低且一般不具备带电关断能力，需要额外的漏极调制供电。为了兼顾高频工作和带电关断功能，同时不能引入新的外部供电需求，采用如下设计：

放大管A1以及放大管A2为基于0.25μm GaAs pHEMT工艺制备得到，放大管A1以及放大管A2能在K波段下高频工作，其中，K波段的频率范围为23GHz-29GHz。此外，放大管A1以及放大管A2基于0.25μm GaAs pHEMT工艺制备得到时，其截止频率较高且工作所需栅源电压Vgs为正压，可由+5V供电通过分压实现。电感L13、电阻R33、电容C23和电感L21、电阻R34、电容C30分别组成两级放大器的反馈电路，将频带内较低频率处增益降低，抵消了高频带来的增益滚降的同时提高了稳定性，拓宽了工作频带。

为实现带电关断功能，发射放大器模块3受控制模块1所产生的射频发射放大控制信号StbyA控制，当射频发射放大控制信号StbyA为浮空/悬空状态时，通过电阻R37以及电阻R38提供放大管A1的工作栅压，通过电阻R41以及电阻R42为放大管A2提供工作栅压；当射频发射放大控制信号StbyA为0V，由电路可知，放大管A1以及放大管A2均失去工作所需的直流偏置点，此时即使+5V的漏极电压依然存在，但放大管A1以及放大管A2的静态功耗基本为零，进入关断状态。

具体实施时，接收放大器模块5可采用与发射放大器模块3相同的电路形式，接收放大器模块5的具体电路形式可以参考上述关于发射放大器模块3的说明。当然，在具体实施时，接收放大器模块5受控制模块1所产生的射频接收放大控制模块StbyB控制，具体利用射频接收放大控制模块StbyB接收放大器模块5的工作方式与上述利用射频发射放大控制信号StbyA控制发射放大器模块3的工作方式相一致，具体参考上述说明，此处不再具体说明。

进一步地，所述控制模块1包括收发控制部以及待机控制部；

所述收发控制部包括电阻R43以及电阻R44，电阻R43的一端接脉冲控制信号ENT，电阻R44的一端接脉冲控制信号ENR，电阻R43的另一端与开关管M1的栅极端以及开关管M4的栅极端连接，电阻R44的另一端与开关管M2的栅极端以及开关管M5的栅极端连接，开关管M1的漏极端与电阻R45的一端以及开关管M3的栅极端以及开关管M6的栅极端连接，开关管M1的源极端与开关管M2的漏极端连接，开关管M2的源极端接地；

开关管M3的源极端接地，开关管M3的漏极端与开关管M4的源极端连接，开关管M4的漏极端与电阻R46的一端以及开关管M7的栅极端连接，开关管M5的源极端接地，开关管M5的漏极端与开关管M6的源极端连接，开关管M6的漏极端与电阻R47的一端以及开关管M8的栅极端连接；

开关管M7的源极端接地，开关管M7的漏极端与电阻R48的一端、开关管M9的栅极端、开关管M10的栅极端以及开关管M11的栅极端连接，开关管M9的源极端接地，开关管M9的漏极端输出射频发射放大控制信号StbyA，开关管M10的源极端以及开关管M11的源极端均接地，开关管M10的漏极端与电阻R50的一端以及开关管M12的栅极端连接，电阻R50的另一端以及开关管M12的漏极端均接+5V电压，开关管M11的漏极端与开关管M12的源极端相互连接后输出开关控制电压Vt；

开关管M8的源极端接地，开关管M8的漏极端与电阻R49的一端、开关管M16的栅极端、开关管M15的栅极端以及开关管M14的栅极端连接，开关管M16的源极端接地，开关管M16的漏极端输出射频接收放大控制信号StbyB；开关管M15的源极端以及开关管M14的源极端均接地，开关管M15的漏极端与电阻R51的一端以及开关管M13的栅极端连接，开关管M13的漏极端以及电阻R51的另一端均接+5V电压，开关管M13的源极端以及开关管M14的漏极端相互连接后输出开关控制电压Vr；

电阻R45的另一端、电阻R46的另一端、电阻R47的另一端、电阻R48的另一端以及电阻R49的另一端均接由+5V电压降压后的电压VD。

如图5所示，收发控制部的电路原理图，具体的，+5V电压经过二极管D1、二极管D2以及二极管D3降压后得到电压VD，通过降压可显著降低逻辑电路的整体功耗。电阻R43，R44为冗余保护电阻；开关管M1的栅极端通过电阻R43接收脉冲控制信号ENT，开关管M2的栅极端通过电阻R44接收脉冲控制信号ENR，开关管M2的源极端接地，开关管M2的漏极端与开关管M1的源极端相连，开关管M1的漏极端与电阻R45的一端相互连接，电阻R45的另一端接电压VD，从而可构成第一级与非门。

类似的，通过开关管M3，开关管M4、电阻R4和开关管M5，开关管M6、电阻R47构成了第二级的两个与非门；开关管M7的栅极端为输入端，开关管M7源极端接地，开关管M7的漏极端与电阻R48的一端连接，电阻R48的另一端接电压VD，开关管M8与电阻R49间的连接与开关管M7相似，从而构成了第三级的两个非门。

开关管M10的栅极端和开关管M11的栅极端相连作为输入端，开关管M10源极端接地，开关管M10的漏极端与电阻R50之间接开关管M12的栅极端，电阻R50另一端和开关管M12的漏极端接+5V电压，开关管M11的源极端接地，开关管M11的漏极端接开关管M12的源极端作为输出端，开关管M13、开关管M14、开关管M15和电阻R51与上述M10等所在部分的连接方式相同，构成了第四级的两个非门，同时起到超级缓冲器的作用，为开关收发控制信号提供驱动。

具体地，收发控制部的主要作用是产生开关控制电压Vt、开关控制电压Vr、射频发射放大控制信号StbyA以及射频接收放大控制信号StbyB，在待机状态和关断状态时，开关控制电压Vt、开关控制电压Vr、射频发射放大控制信号StbyA以及射频接收放大控制信号StbyB均处于0V状态。本发明实施例中，对于开关控制电压Vt、开关控制电压Vr、射频发射放大控制信号StbyA以及射频接收放大控制信号StbyB，可采用如下方式具体实现：脉冲控制信号ENT和脉冲控制信号ENR经过第一级与非门产生信号A，信号A分别与脉冲控制信号ENT和脉冲控制信号ENR经过第二级与非门和第三级非门产生信号B1/B2，信号B1/B2再经过第四级非门分别输出开关控制电压Vt/开关控制电压Vr。

具体地，信号B1连接至开关管M9的栅极端，开关管M9的源极端接地，当信号B1为高电平时，则开关管M9处于导通状态，则开关管M9的漏极端为0V，此时，射频发射放大控制信号StbyA为0V；当信号B1为低电平时，则开关管M9处于关断状态，则开关管M9的漏极端为悬空状态，此时，射频发射放大控制信号StbyA为悬空状态。

通过信号B2与开关管M16配合，并通过开关管M16的漏极端得到0V或浮空状态的射频接收放大控制信号StbyB，射频接收放大控制信号StbyB的具体情况可以参考上述射频发射放大控制信号StbyA的过程说明，此处不再赘述。

由上述说明可知，收发控制部产生的开关控制电压Vt以及开关控制电压Vr会同时加载到单刀三掷开关模块2以及单刀双掷开关模块4，射频发射放大控制信号StbyA加载到发射放大器模块3，射频接收放大控制信号StbyB加载到接收放大器模块5；利用收发控制部控制单刀三掷开关模块2、发射放大器模块3、单刀双掷开关模块4以及接收放大器模块5相应具体工作状态的方式以及过程均可参考上述说明，此处不再一一说明。

如图6所示，所述待机控制部包括电阻R52以及电阻R53，其中，电阻R52的一端接脉冲控制信号ENT，电阻R53的一端接脉冲控制信号ENR，电阻R52的另一端接开关管M17的栅极端连接，开关管M17的源极端接地，开关管M17的漏极端与开关管M26漏极端、电阻R54的一端以及开关管M18的栅极端连接，电阻R53的另一端接开关管M26的栅极端，开关管M26的源极端以及开关管M18的源极端均接地；

开关管M18的漏极端与电阻R55的一端、开关管M19的栅极端、开关管M25的栅极端以及开关管M24的栅极端连接，开关管M19的源极端、开关管M24的源极端以及开关管M25的源极端均接地，开关管M19的漏极端与电阻R56的一端、开关管M20的栅极端以及开关管M21的栅极端连接，开关管M20的漏极端与电阻R57的一端以及开关管M22的栅极端连接，开关管M21的源极端接地，开关管M21的漏极端与开关管M22的源极端相互连接后输出开关控制电压Vs；

开关管M25的漏极端与电阻R58的一端以及开关管M23的栅极端连接，开关管M23的源极端与开关管M24的漏极端相互连接后输出开关控制电压Vsn，电阻R57的另一端、电阻R58的另一端、开关管M22的漏极端以及开关管M23的漏极端均接+5V电压，电阻R54的另一端、电阻R55的另一端以及电阻R56的另一端均接电压VD。

本发明实施例中，在待机控制部内，电压VD的具体情况可以参考上述收发控制部的说明，利用电压VD在满足供电需求的情况，能降低功耗。电阻R52，R53为冗余保护电阻；开关管M17的栅极端通过电阻R52接脉冲控制信号ENT，开关管M26的栅极端通过电阻R53接脉冲控制信号ENR，开关管M17以及开关管M26响应的源极端均接地。电阻R14的一端开关管M17的漏极端、开关管M26的漏极端连接，电阻R14的另一端接电压VD，从而通过开关管M17以及开关管M26与电阻R14配合可形成第一级或非门。

此外，开关管M18和电阻R55构成了第二级的非门；开关管M19和电阻R56构成了第三级的非门；开关管M22、开关管M21、开关管M20、电阻R57和开关管M25、开关管M24、开关管M23、电阻R58构成了第四级的两个非门，同时起到超级缓冲器的作用，并能实现对单刀三掷开关模块2的待机状态提供驱动。

具体实施时，上述开关管M1～开关管M26也均采用基于0.25μm GaAs pHEMT工艺制备得到，当然，也可以采用其他工艺制备得到，以能满足实际工作需求为准，此处不再赘述。由上述说明可知，待机控制部的作用是产生电压控制信号Vs、电压控制信号Vsn，这两个信号只有使得单刀三掷开关模块2处于待机状态时与其他状态不同，对于电压控制信号Vs、电压控制信号Vsn，本发明可采用如下方式实现：脉冲控制信号ENT和脉冲控制信号ENR经过第一级或非门产生的信号C，信号C再经过第三级和第四级的一个非门输出开关控制电压Vs，同时信号C直接进入第四级的另一个非门输出开关控制电压Vsn。

综上，根据脉冲控制信号ENR、脉冲控制信号ENT，具体得到开关控制电压Vt、开关控制电压Vr、开关控制电压Vs、开关控制电压Vsn、射频发射放大控制信号StbyA以及射频接收放大控制信号StbyB的具体对应关系如下表2所示。

表2

综上，本发明通过+5V电压对控制模块1、单刀三掷开关模块2、发射放大器模块3、单刀双掷开关模块4以及接收放大器模块5供电，利用控制模块1产生的射频发射放大控制信号StbyA控制发射放大器模块3处于工作状态或关断状态，利用射频接收放大控制信号StbyB控制接收放大器模块5处于工作状态或关断状态，通过对发射放大器模块3以及接收放大器模块5的关断控制，能实现整个双向放大器处于完全关断状态；单刀三掷开关模块2可配置处于待机状态，利用处于待机状态的单刀三掷开关模块2能提高双向放大器的待机驻波性能；在工作时，双向放大电路的接收、发射、待机状态下的电压驻波比均小于1.5，关断隔离度≥30dB，线性增益≥15.5dB，输出1dB压缩点≥15.5dBm，能够满足使用要求。

Claims (8)

1.一种单电源供电脉冲控制高频双向放大电路，包括双向放大电路本体，所述双向放大电路本体包括控制模块(1)、用于对发射射频信号放大的发射放大器模块(3)以及用于对接收射频信号放大的接收放大器模块(5)；其特征是：

所述控制模块(1)接收脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT，并根据接收的脉冲控制信号ENR以及脉冲控制信号ENT产生工作状态控制信号，所述工作状态控制信号包括发射控制状态信号、接收控制状态信号、以及关断控制状态信号；

工作状态控制信号为发射控制状态信号且控制模块(1)控制发射放大器模块(3)处于工作状态时，双向放大电路本体被配置处于射频信号发射放大状态，以利用处于工作状态的发射放大器模块(3)对待发射的射频信号进行所需的放大；

工作状态控制信号为接收控制状态信号且控制模块(1)控制接收放大器模块(5)处于工作状态时，双向放大电路本体被配置处于射频信号接收放大状态，以利用处于工作状态的接收放大模块(5)对接收的射频信号进行所需的放大；

工作状态控制信号为关断控制状态信号时，控制模块(1)控制发射放大器模块(3)以及接收放大器模块(5)均处于关断状态，以使得双向放大电路本体被配置处于完全关断状态；

所述双向放大电路本体还包括与控制模块(1)适配连接的单刀三掷开关模块(2)以及单刀双掷开关模块(4)；

单刀三掷开关模块(2)，接收控制模块(1)所产生工作状态控制信号中的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，并根据所接收的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，使得所述单刀三掷开关模块(2)分别处于发射状态、接收状态或关断状态；

单刀双掷开关模块(4)，接收控制模块(1)所产生工作状态控制信号中的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，并根据所接收的发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号，使得所述单刀双掷开关模块(4)处于发射状态、接收状态或关断状态；其中，当单刀双掷开关模块(4)受发射控制状态信号处于发射状态时，单刀三掷开关模块(2)同时受发射控制状态信号处于发射状态；当单刀双掷开关模块(4)受接收控制状态信号处于接收状态时，单刀三掷开关模块(2)同时受接收控制状态信号处于接收状态，单刀三掷开关模块(2)受关断控制状态信号处于关断状态时，单刀双掷开关模块(4)同时受关断控制状态信号处于关断状态；

控制模块(1)产生的射频发射放大控制信号StbyA使得发射放大器模块(3)处于工作状态，且单刀三掷开关模块(2)以及单刀双掷开关模块(4)同时处于发射状态时，双向放大电路本体处于射频信号发射放大状态；

双向放大电路本体处于射频信号发射放大状态时，待发射的射频信号经单刀三掷开关模块(2)送入处于工作状态的发射放大器模块(3)内，并经所述发射放大器模块(3)放大后通过单刀双掷开关模块(4)发射；

控制模块(1)产生的射频接收放大控制信号StbyB使得接收放大器模块(5)处于工作状态，且单刀三掷开关模块(2)以及单刀双掷开关模块(4)同时处于接收状态时，双向放大电路本体处于射频信号接收放大状态；

双向放大电路本体处于射频信号接收放大状态时，利用单刀双掷开关模块(4)接收射频信号，经接收放大器模块(5)对接收的射频信号放大后通过单刀三掷开关模块(2)将放大后的射频信号输出；

所述工作状态控制信号还包括待机控制状态信号，控制模块(1)产生的工作状态控制信号为待机控制状态信号时，将所述待机控制状态信号加载到单刀三掷开关模块(2)，以使得单刀三掷开关模块(2)处于待机状态，同时，单刀双掷开关模块(4)、发射放大器模块(3)以及接收放大器模块(5)均处于关断状态。

2.据权利要求1所述单电源供电脉冲控制高频双向放大电路，其特征是：所述脉冲控制信号ENR、脉冲控制信号ENT为TTL脉冲信号，利用同一电源输出的+5V电压对双向放大电路本体供电。

3.据权利要求1所述单电源供电脉冲控制高频双向放大电路，其特征是：所述单刀三掷开关模块(2)包括单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路，单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路均连接至单刀三掷开关发射输入端RFin1；

工作状态控制信号为发射控制状态信号时，单刀三掷模块发射支路处于工作状态，单刀三掷模块接收支路与单刀三掷模块待机支路均处于关断状态；工作状态控制信号为接收控制状态信号时，单刀三掷模块接收支路处于工作状态，单刀三掷模块发射支路以及单刀三掷模块待机支路均处于关断状态；工作状态控制信号为待机控制状态信号时，单刀三掷模块待机支路处于工作状态，单刀三掷模块发射支路以及单刀三掷模块接收支路均处于关断状态，工作状态控制信号为关断控制状态信号时，单刀三掷模块发射支路、单刀三掷模块接收支路以及单刀三掷模块待机支路均处于关断状态。

4.据权利要求3所述单电源供电脉冲控制高频双向放大电路，其特征是：所述单刀三掷模块发射支路包括电容C1，电容C1的一端连接至单刀三掷开关发射输入端RFin1，电容C1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与电阻R9的一端、开关管S5的漏极端以及电感L2的一端连接，电阻R9的另一端接开关控制电压Vt，开关管S5的栅极端通过电阻R5接地，开关管S5的源极端与电容C9的一端以及电阻R11的一端连接，电容C9的另一端接地，电阻R11的另一端与电阻R10的一端以及开关控制电压Vt连接，电阻R10的另一端与开关管S6的源极端以及电容C10的一端连接，电容C10的另一端接地，开关管S6的栅极端通过电阻R6接地，开关管S6的漏极端以及电感L2的另一端相互连接后形成单刀三掷模块发射支路输出端RFout1；

单刀三掷模块接收支路包括电容C2，电容C2的一端连接至单刀三掷开关发射输入端RFin1，电容C2的另一端连接至电感L3的一端，电感L3的另一端与电阻R12的一端、电感L4的一端以及开关管S7的漏极端连接，电阻R12的另一端接开关控制电压Vr，开关管S7的栅极端通过电阻R7接地，开关管S7的源极端与电容C11的一端以及电阻R13的一端连接，电容C11的另一端接地，电阻R13的另一端与电阻R14的一端以及开关控制电压Vr连接，电阻R14的另一端与开关管S8的源极端、电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地，开关管S8的栅极端通过电阻R8接地，电感L4的另一端以及开关管S8的漏极端相互连接后形成单刀三掷模块接收支路输出端RFout2；

单刀三掷模块待机支路包括电容C3，电容C3的一端连接至单刀三掷开关发射输入端RFin1，电容C3的另一端与开关管S1的源极端以及电阻R19的一端连接，开关管S1的漏极端与开关管S2的源极端以及电阻R20的一端连接，开关管S2的漏极端与电阻R21的一端、电阻R22的一端、电容C4的一端以及电容C5的一端连接，开关管S1的栅极端通过电阻R1接地，开关管S2的栅极端通过电阻R2接地，电阻R19的另一端、电阻R20的另一端以及电阻R21的另一端均接开关控制电压Vs；电阻R22的另一端通过电容C8接地；

电容C4的另一端与电阻R15的一端以及开关管S3的源极端连接，开关管S3的漏极端与电阻R16的一端以及电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地，电阻R15的另一端以及电阻R16的另一端均接开关控制电压Vsn，开关管S3的栅极端通过电阻R3接地；

电容C5的另一端与电阻R17的一端以及开关管S4的源极端连接，开关管S4的漏极端与电容C7的一端以及电阻R18的一端连接，电容C7的另一端接地，电阻R17的另一端以及电阻R18的另一端均接开关控制电压Vsn,开关管S4的栅极端通过电阻R4接地。

5.据权利要求4所述单电源供电脉冲控制高频双向放大电路，其特征是：所述开关管S1～开关管S6均基于0.25μm GaAs pHEMT工艺制备得到，通过开关控制电压Vt与开关控制电压Vr配合形成发射控制状态信号、接收控制状态信号或关断控制状态信号；通过开关控制电压Vsn以及开关控制电压Vs配合形成待机控制状态信号。

6.据权利要求1所述单电源供电脉冲控制高频双向放大电路，其特征是：所述发射放大器模块(3)包括电容C20，电容C20的一端形成发射放大器模块(3)的放大输入端RFampin，电容C20的另一端与电感L9的一端以及电容C21的一端连接，电感L9的另一端接地，电容C21的另一端与电感L10的一端连接，电感L10的另一端与电感L11的一端、电容C23的一端以及放大管A1的栅极端连接，电感L11的另一端与电容C22的一端以及电阻R35的一端连接，电阻R35的另一端与电阻R36的一端相互连接后接射频发射放大控制信号StbyA；

电阻R36的另一端与电阻R37的一端以及电阻R38的一端连接，电阻R37的另一端以及放大管A1的源极端均接地；电阻R38的另一端与电感L14的一端、电容C24的一端、电阻R41的一端、电感L18的一端以及电容C29的一端均与+5V电压连接，电容C24的另一端以及电容C29的另一端均接地；

电感L14的另一端与电感L12的一端、电感L15的一端、电感L13的一端连接，电感L13的另一端通过电阻R33与电容C23的另一端连接，电感L12的另一端与放大管A1的漏极端连接，电感L15的另一端与电容C25的一端、电容C26的一端连接，电容C26的另一端与电容C27的一端以及电感L16的一端连接，电容C25的另一端以及电容C27的另一端均接地，电感L16的另一端与电容C30的一端、电感L17的一端以及放大管A2的栅极端连接，电感L17的另一端与电容C28的一端以及电阻R40的一端连接，电容C28的另一端以及放大管A2的源极端均接地；

电阻R40的另一端与电阻R39的一端相互连接后接发射放大控制连接信号StbyA，电阻R39的另一端与电阻R41的另一端以及电阻R42的一端连接，电阻R42的另一端接地，电容C30的另一端通过电阻R34与电感L21的一端连接，电感L21的另一端与电感L19的一端、电感L18的另一端以及电感L20的一端连接，电感L19的另一端与放大管A2的漏极端连接，电感L20的另一端与电容C31的一端以及电容C32的一端连接，电容C32的另一端接地，电容C31的另一端形成放大输出端RFampout；

射频发射放大控制信号StbyA为浮空状态时，发射放大器模块(3)处于工作状态，射频发射放大控制信号StbyA为0V时，发射放大器模块(3)均处于关断状态。

7.据权利要求1所述单电源供电脉冲控制高频双向放大电路，其特征是：所述控制模块(1)包括收发控制部以及待机控制部；

所述收发控制部包括电阻R43以及电阻R44，电阻R43的一端接脉冲控制信号ENT，电阻R44的一端接脉冲控制信号ENR，电阻R43的另一端与开关管M1的栅极端以及开关管M4的栅极端连接，电阻R44的另一端与开关管M2的栅极端以及开关管M5的栅极端连接，开关管M1的漏极端与电阻R45的一端以及开关管M3的栅极端以及开关管M6的栅极端连接，开关管M1的源极端与开关管M2的漏极端连接，开关管M2的源极端接地；

开关管M3的源极端接地，开关管M3的漏极端与开关管M4的源极端连接，开关管M4的漏极端与电阻R46的一端以及开关管M7的栅极端连接，开关管M5的源极端接地，开关管M5的漏极端与开关管M6的源极端连接，开关管M6的漏极端与电阻R47的一端以及开关管M8的栅极端连接；

开关管M7的源极端接地，开关管M7的漏极端与电阻R48的一端、开关管M9的栅极端、开关管M10的栅极端以及开关管M11的栅极端连接，开关管M9的源极端接地，开关管M9的漏极端输出射频发射放大控制信号StbyA，开关管M10的源极端以及开关管M11的源极端均接地，开关管M10的漏极端与电阻R50的一端以及开关管M12的栅极端连接，电阻R50的另一端以及开关管M12的漏极端均接+5V电压，开关管M11的漏极端与开关管M12的源极端相互连接后输出开关控制电压Vt；

开关管M8的源极端接地，开关管M8的漏极端与电阻R49的一端、开关管M16的栅极端、开关管M15的栅极端以及开关管M14的栅极端连接，开关管M16的源极端接地，开关管M16的漏极端输出射频接收放大控制信号StbyB；开关管M15的源极端以及开关管M14的源极端均接地，开关管M15的漏极端与电阻R51的一端以及开关管M13的栅极端连接，开关管M13的漏极端以及电阻R51的另一端均接+5V电压，开关管M13的源极端以及开关管M14的漏极端相互连接后输出开关控制电压Vr；

电阻R45的另一端、电阻R46的另一端、电阻R47的另一端、电阻R48的另一端以及电阻R49的另一端均接由+5V电压降压后的电压VD。

8.据权利要求7所述单电源供电脉冲控制高频双向放大电路，其特征是：所述待机控制部包括电阻R52以及电阻R53，其中，电阻R52的一端接脉冲控制信号ENT，电阻R53的一端接脉冲控制信号ENR，电阻R52的另一端接开关管M17的栅极端连接，开关管M17的源极端接地，开关管M17的漏极端与开关管M26漏极端、电阻R54的一端以及开关管M18的栅极端连接，电阻R53的另一端接开关管M26的栅极端，开关管M26的源极端以及开关管M18的源极端均接地；

开关管M18的漏极端与电阻R55的一端、开关管M19的栅极端、开关管M25的栅极端以及开关管M24的栅极端连接，开关管M19的源极端、开关管M24的源极端以及开关管M25的源极端均接地，开关管M19的漏极端与电阻R56的一端、开关管M20的栅极端以及开关管M21的栅极端连接，开关管M20的漏极端与电阻R57的一端以及开关管M22的栅极端连接，开关管M21的源极端接地，开关管M21的漏极端与开关管M22的源极端相互连接后输出开关控制电压Vs；

开关管M25的漏极端与电阻R58的一端以及开关管M23的栅极端连接，开关管M23的源极端与开关管M24的漏极端相互连接后输出开关控制电压Vsn，电阻R57的另一端、电阻R58的另一端、开关管M22的漏极端以及开关管M23的漏极端均接+5V电压，电阻R54的另一端、电阻R55的另一端以及电阻R56的另一端均接电压VD。

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