CN114665903B - 毫米波前端处理电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种毫米波前端处理电路，涉及电路领域。具体包括：第一放大单元的输入端用于输入第一发射信号；所述第一放大单元的输出端与第一开关组件的一个连接端连接；所述第一开关组件的另一个连接端与第二放大单元的输入端连接，所述第一开关组件的公共端与第一耦合链路的一个连接端连接；所述第二放大单元的输出端用于输出第一接收信号；所述第一耦合链路的另一个连接端用于输出下行信号，或者耦合上行信号；所述供电单元用于为所述毫米波前端处理电路供电；所述总控制单元分别与所述第一开关组件的控制端及所述耦合链路的控制端连接。所述毫米波前端处理电路可直接实现对上行信号及下行信号的处理，集成度高、传输损耗小、且占用空间小。

Description

毫米波前端处理电路

技术领域

本申请涉及电路领域，尤其涉及一种毫米波前端处理电路。

背景技术

在国际电信联盟的频段划分与命名体系中，毫米波又称作极高频电磁波，其频段位于特高频电磁波(3-30GHz)和远红外线(300GHz-20 THz)之间，毫米波拓展了基于5G的移动通信应用空间，如何更好的设计网络设备硬件系统，成为至关重要的一部分。

发明内容

本申请提出的毫米波前端处理电路，可以用于更好的设计网络设备硬件系统，解决传输损耗大、占用空间大的问题。

本申请一方面，提供了一种电路，包括：

第一放大单元、第一开关组件、第一耦合链路、供电单元及总控制单元；

其中，所述第一放大单元的输入端用于输入第一发射信号；

所述第一放大单元的输出端与第一开关组件的一个连接端连接；

所述第一开关组件的另一个连接端与第二放大单元的输入端连接，所述第一开关组件的公共端与第一耦合链路的一个连接端连接；

所述第二放大单元的输出端用于输出第一接收信号；

所述第一耦合链路的另一个连接端用于输出下行信号，或者耦合上行信号；

所述供电单元用于为所述毫米波前端处理电路供电；

所述总控制单元，分别与所述第一开关组件的控制端及所述耦合链路的控制端连接。

在一种可能的实现方式中，还包括：温度监测单元；

所述温度检测单元的输出端与所述总控制单元的一端连接，所述温度检测单元用于检测所述处理电路温度。

在一种可能的实现方式中，所述第一耦合链路，包括：第一耦合器及第一耦合开关；

所述第一耦合器的一端与所述第一开关组件的公共端连接，所述第一耦合器的另一端与所述第一耦合开关的一端连接，所述第一耦合器的又一端用于耦合上行信号；

所述第一耦合开关的另一端，用于输出下行信号。

在一种可能的实现方式中，还包括：用于存储所述处理电路的配置参数及所述总控制单元的脚本文件的存储单元。

在一种可能的实现方式中，还包括：分别与所述第一放大单元及所述第二放大单元耦合连接的功率检测单元；

所述功率检测单元，用于检测所述第一放大单元及所述第二放大单元的功率值，并将检测的功率值发送给所述总控制单元。

在一种可能的实现方式中，所述总控制单元，用于根据获取的上行使能信号或下行使能信号，对所述第一开关组件的连接状态进行调整，以使所述处理电路实现对上行信号或下行信号的处理。

在一种可能的实现方式中，还包括：功放电源控制单元；

所述功放电源控制单元的一端与所述总控制单元的一端连接，用于接收所述总控制单元发送的控制信号；

所述功放电源控制单元的另一端分别与所述第一放大单元及所述第二放大单元的供电端连接，用于根据所述控制信号，控制所述第一放大单元及所述第二放大单元的供电时机，以使得所述第一放大单元在下行信号时隙供电、所述第二放大单元在上行信号时隙供电。

在一种可能的实现方式中，所述第二放大单元，包括：依次连接的低噪声放大器及增益放大器、两端分别与所述增益放大器的输入端与输出端连接的第二开关组件；

其中，所述低噪声放大器的输入端与所述第一开关组件的另一端连接，所述增益放大器的输出端用于输出第一接收信号。

在一种可能的实现方式中，还包括：与所述第一放大单元的输入端串联的第一电容、与所述第二放大单元的输出端串联的第二电容。

在一种可能的实现方式中，还包括：第三放大单元、第三开关组件、第四放大单元及第二耦合链路；

其中，所述第三放大单元的输入端用于输入第二发射信号，所述第三放大单元的输出端与所述第三开关组件的一个连接端连接；

所述第三开关组件的另一个连接端与所述第四放大单元的输入端连接，所述第三开关组件的公共端与所述第二耦合链路的一个连接端连接；

所述第四放大单元的输出端用于输出第二接收信号；

所述第二耦合链路的另一个连接端用于输出下行信号，或者耦合上行信号。

本申请实施例提供的毫米波前端处理电路，存在如下有益效果：

该毫米波前端处理电路可以包括上行信号处理链路、下行信号处理链路，从而可直接实现对上行信号及下行信号的处理，集成度高、传输损耗小、且占用空间小。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：

图1是根据本申请一实施例的毫米波前端处理电路的电路示意图；

图2是根据本申请另一实施例的毫米波前端处理电路的电路示意图；

图3是根据本申请又一实施例的毫米波前端处理电路的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

下面参考附图对本申请实施例提供的毫米波前端处理电路进行详细介绍。

图1为本申请实施例提供的一种毫米波前端处理电路的电路示意图。

如图1所示，该毫米波前端处理电路，包括：第一放大单元、第二放大单元、第一开关组件、第一耦合链路、供电单元及总控制单元。

其中，第一放大单元的输入端用于输入第一发射信号；第一放大单元的输出端与第一开关组件的一个连接端连接；第一开关组件的另一个连接端与第二放大单元的输入端连接，第一开关组件的公共端与第一耦合链路的一个连接端连接；第二放大单元的输出端用于输出第一接收信号；第一耦合链路的另一个连接端用于输出下行信号，或者耦合上行信号；供电单元用于为毫米波前端处理电路供电；总控制单元分别与第一开关组件的控制端及第一耦合链路的控制端连接。

其中，第一发射信号可以为外部输入的任意信号，可以由第一放大单元的输入端输入电路。

可以理解的是，第一放大单元，可以对输入的第一发射信号进行功率放大，该第一放大单元可以包括依次连接的驱动放大器及功率放大器，也可以包括其他放大器，本申请对此不做限定。

其中，第一开关组件，可以为任意单刀双掷类开关，或者也可以为任意双刀双掷类开关，以用于根据控制信号，在不同时机将上行信号处理链路导通，或者将下行信号处理链路导通，本申请对此不做限定。通过改变第一开关组件的连接状态，可使毫米波前端处理电路实现对上行信号或下行信号的处理。

其中，第二放大单元，可以对输入的信号进行放大。

可以理解的是，第一接收信号可以为第二放大单元的输出端输出的信号。

可以理解的是，第一耦合链路可以为模拟采样通道，通过接收到的信号，可以实现在下行时隙选通第一耦合开关，进行下行信号的采样输出，或者在上行时隙耦合上行信号。第一耦合链路对上行信号进行耦合后，第二放大单元再对其进行放大，即可从输出端输出第一接收信号。

另外，供电单元可以为毫米波前端处理电路供电。在常用的数模混合电路中，由于功能实现不同，对电源的要求也各不相同，造成电源种类较多。本申请实施例中，通过将供电单元与其他各单元组件集成封装到该毫米波前端处理电路中，简化了电路封装时电源管脚的数量，同时也有利于关键管脚的分配，并减小封装尺寸，提升模块间隔离度。

其中，总控制单元，可以用于根据获取的上行使能信号或下行使能信号，对第一开关组件的连接状态进行调整，以使毫米波前端处理电路实现对上行信号或下行信号的处理。

当总控制单元获取到下行使能信号时，可将第一开关组件与第一放大单元接通，使得第一开关组件处于发射选通状态，从而电路可以处理下行信号，即由第一放大单元输入端输入的第一发射信号经该第一放大单元的放大后，经过第一耦合链路耦合输出下行信号。

当总控制单元获取到上行使能信号时，可将第一开关组件与第二放大单元接通，使得第一开关组件处于接收选通状态，从而电路可以处理上行信号，即上行信号经第一耦合链路耦合后，再经第二放大单元放大，由第二放大单元的输出端输出第一接收信号。

需要说明的是，整个电路中，需要带电工作的各器件、各功能单元，都可以通过供电单元对其供电，各个功能单元与供电单元之间的连接关系图1中可能未全部示出，此处只是示意性说明，不能作为对本申请的限定。

本申请实施例，毫米波前端处理电路可以包括上行信号处理链路、下行信号处理链路，从而可直接实现对上行信号及下行信号的处理，集成度高、传输损耗小、且占用空间小。

在上述实施例的基础上，为了进一步提高电路的可靠性，毫米波前端处理电路还可以包括温度检测单元或者其他单元，下面结合图2对电路中的温度检测单元或者其他单元进行详细说明。

图2为本申请另一实施例提供的毫米波前端处理电路的电路示意图。

其中，温度检测单元的输出端与总控制单元的一端连接，用于检测毫米波前端处理电路温度。

其中，温度检测单元，主要由温度传感器组成，不仅可以通过通信接口直接访问，还可以向总控制单元提供各单元器件的温度数据，从而可判断出该毫米波前端处理电路中各单元的状态，进一步保证该电路的正常工作。

在一种可能的实现方式中，总控制单元，可以由微处理器、通信接口协议处理模块和通用输入/输出口(Genera l-purpose i nput/output，简称GP I O)组成，可使该毫米波前端处理电路更加智能，并具有一定的自处理能力，进而提升硬件的智能化水平。该单元以微处理器为核心协同其他单元，完成内部各种工作流程的处理，实现对应的温度补偿、抗阻塞、过功率保护等特色功能。通信协议接口完成器件和外部处理器之间通过接口协议实现通信，对器件进行管理、监控、并上传各种部分的状态。GP I O管脚用于处理实时性较强的控制信号，如开关、告警等信号。

在一种可能的实现形式中，第一耦合链路，可以包括：第一耦合器及第一耦合开关；第一耦合器的一端与第一开关组件的公共端连接，第一耦合器的另一端与第一耦合开关的一端连接，第一耦合器的又一端用于耦合上行信号；第一耦合开关的另一端，用于输出下行信号。

其中，第一耦合器可以为定向耦合器，也可以为其他可以处理毫米波频段信号的耦合器，本申请对此不做限定，使用该第一耦合器可以对输入的信号进行隔离、分离和混合。

进一步地，为了确保电路中各参数的安全性和准确性，本申请提供的毫米波前端处理电路，还可以包括存储单元。

其中，存储单元可以用于存储毫米波前端处理电路的配置参数及总控制单元的脚本文件，同时使用该存储单元可以更加便捷地进行硬件应用拓展，该存储单元的一端可以与总控制单元的一端相连。

可以理解的是，配置参数可以为毫米波前端处理电路中，任一可配置功能单元的参数，比如说可配置功能单元可以为供电单元、总控制单元等，本申请对此不做限定。

进一步地，该毫米波前端处理电路中还可以包括功率检测单元。

其中，功率检测单元可以分别与第一放大单元及第二放大单元耦合连接，用于检测第一放大单元及第二放大单元的功率值，并将检测的功率值发送给总控制单元。

可以理解的是，功率检测单元主要由功率传感器组成，该功率检测单元不仅可以通过通信接口直接访问，还可以向总控制单元提供上下行时刻的信号功率数据。

进一步地，该毫米波前端处理电路还可以包括功放电源控制单元。

其中，功放电源控制单元的一端与总控制单元的一端连接，用于接收总控制单元发送的控制信号；功放电源控制单元的另一端分别与第一放大单元及第二放大单元的供电端连接，用于根据控制信号，控制第一放大单元及第二放大单元的供电时机，以使得第一放大单元在下行信号时隙供电、第二放大单元在上行信号时隙供电。

即，功放电源控制单元可以根据存储单元中的配置信息为各个放大单元提供合适的漏压和栅压，并根据总控制单元的控制信号进行供电控制，使电路在对应的上行信号、下行信号时隙内处于预期工作状态。

在一种可能的实现方式中，第二放大单元，可以包括：依次连接的低噪声放大器及增益放大器、两端分别与增益放大器的输入端与输出端连接的第二开关组件；其中，低噪声放大器的输入端与第一开关组件的另一端连接，增益放大器的输出端用于输出第一接收信号。第二放大单元可以对输入的信号进行功率放大。

为了尽可能的降低干扰信号的影响，本申请实施例的毫米波前端处理电路，还可以包括第一电容，其与第一放大单元的输入端串联，第二电容，其与第二放大单元的输出端串联，从而可以隔离直流信号。

需要说明的是，为了使电路图更加清晰，整个电路中，需要带电工作的各器件、各功能单元，都可以通过供电单元对其供电，各个功能单元与供电单元之间的连接关系、功率检测单元与各放大单元间的连接关系、功放电源控制电源与各放大单元间的连接关系在图2中可能未具体示出，此处只是示意性说明，不能作为对本申请的限定。

本申请实施例，毫米波前端处理电路可以包括上行信号处理链路、下行信号处理链路以及温度检测、功率检测、功放电源控制等各部分，不仅能够实现对上行信号及下行信号的处理，集成度高、传输损耗小、且占用空间小，而且使电路的安全性、可靠性更高。

在上述实施例的基础上，为了进行更多功能的开发，该毫米波前端处理电路还可以使用双通道通路。下面结合图3对双通道通路进行详细说明。

图3为本申请又一实施例提供的一种毫米波前端处理电路的电路示意图。

如图3所示，该毫米波前端处理电路，还可以包括：第三放大单元、第三开关组件、第四放大单元及第二耦合链路。

其中，第三放大单元的输入端用于输入第二发射信号，第三放大单元的输出端与第三开关组件的一个连接端连接；第三开关组件的另一个连接端与第四放大单元的输入端连接，第三开关组件的公共端与第二耦合链路的一个连接端连接；第四放大单元的输出端用于输出第二接收信号；第二耦合链路的另一个连接端用于输出下行信号，或者耦合上行信号。

其中，第三放大单元，可以包括依次连接的驱动放大器以及功率放大器，也可以包括其他放大器，本申请对此不做限定。该第三放大单元，可以对输入到电路中的第二发射信号进行放大。

另外，第三开关组件，可以为任意单刀双掷类开关，或者也可以为任意双刀双掷类开关，以用于根据控制信号，在不同时机将上行信号处理链路导通，或者将下行信号处理链路导通，本申请对此不做限定。通过改变第三开关组件的连接状态，可使毫米波前端处理电路实现对上行信号或下行信号的处理。

在一种可能的实现方式中，第四放大单元，可以包括：依次连接的低噪声放大器及增益放大器、两端分别与增益放大器的输入端与输出端连接的第四开关组件；其中，低噪声放大器的输入端与第三开关组件的另一端连接，第四放大单元可以对输入的信号进行功率放大。可以理解的是，第四放大单元也可以包括其他放大器及相关器件，本申请对此不做限定。

其中，第二接收信号可以为第四放大单元的输出端输出的信号。第二耦合链路对上行信号进行耦合后，第二放大单元再对其进行放大，即可从输出端输出第二接收信号。

在一种可能的实现形式中，第二耦合链路，可以包括：第二耦合器及第二耦合开关；第二耦合器的一端与第三开关组件的公共端连接，第二耦合器的另一端与第二耦合开关的一端连接，第二耦合器的又一端用于耦合上行信号；第二耦合开关的另一端，用于输出下行信号。

其中，第二耦合器可以为定向耦合器，也可以为其他耦合器，本申请对此不做限定，使用该第二耦合器可以对输入的信号进行隔离、分离和混合。

可以理解的是，第二耦合链路可以为模拟采样通道，通过存储单元的配置和总控制单元的信号，实现在下行时隙选通第二耦合开关，进行下行信号的采样输出，或者在上行时隙耦合上行信号。

在一种可能的实现方式中，为了降低干扰信号的影响，毫米波前端处理电路，还可以包括第三电容，其与第三放大单元的输入端串联，第四电容，其与第四放大单元的输出端串联，从而可以隔离直流信号。

在一种可能的实现方式中，第一耦合链路和第二耦合链路可以耦合在一起，比如使用合路器等器件进行耦合，或者，第一耦合链路和第二耦合链路也可以是两条互不干扰的通路。

在具体使用时，对于双通道通路，可以选择闭合第一耦合开关、断开第二耦合开关，使第一耦合链路处于工作状态，从而输出下行信号。或者，也可以选择断开第一耦合开关、闭合第二耦合开关，使第二耦合链路处于工作状态，从而耦合上行信号。或者，也可以使第一耦合开关、第二耦合开关均闭合，从而第一耦合链路、第二耦合链路都处于工作状态，使第一耦合链路输出下行信号，第二耦合链路耦合上行信号。即，可根据具体情况，控制第一耦合开关和第二耦合开关的分别选通及同时选通，从而满足不同的需求。

需要说明的是，为了使电路图能够清楚显示，各个功能单元与供电单元的连接关系、功率检测单元与各放大单元间的连接关系、功放电源控制电源与各放大单元间的连接关系在图3中可能未具体示出，此处只是示意性说明，不能作为对本申请的限定。

需要说明的是，上述双通道通路只是示例性的，实际使用时，可以根据需要设置更多通道通路，比如三通道、四通道等，本申请对此不做限定。

本申请实施例,毫米波前端处理电路使用双通道通路，可以对多个上行信号、下行信号进行处理，不仅集成度高、传输损耗小、占用空间小，而且适用范围更广，信号处理更加方便快捷，

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (9)

1.一种毫米波前端处理电路，其特征在于，包括：第一放大单元、第二放大单元、第一开关组件、第一耦合链路、供电单元及总控制单元；

其中，所述第一放大单元的输入端用于输入第一发射信号，所述第一放大单元的输出端与第一开关组件的一个连接端连接；

所述第一开关组件的另一个连接端与第二放大单元的输入端连接，所述第一开关组件的公共端与第一耦合链路的一个连接端连接；

所述第二放大单元的输出端用于输出第一接收信号；

所述第一耦合链路的另一个连接端用于输出下行信号，或者耦合上行信号；

所述供电单元用于为所述毫米波前端处理电路供电；

所述总控制单元，分别与所述第一开关组件的控制端及所述耦合链路的控制端连接；

还包括功放电源控制单元；

所述功放电源控制单元的一端与所述总控制单元的一端连接，用于接收所述总控制单元发送的控制信号；

所述功放电源控制单元的另一端分别与所述第一放大单元及所述第二放大单元的供电端连接，用于根据所述控制信号，控制所述第一放大单元及所述第二放大单元的供电时机，以使得所述第一放大单元在下行信号时隙供电、所述第二放大单元在上行信号时隙供电。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：温度检测单元；

所述温度检测单元的输出端与所述总控制单元的一端连接，所述温度检测单元用于检测所述处理电路温度。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一耦合链路，包括：第一耦合器及第一耦合开关；

所述第一耦合器的一端与所述第一开关组件的公共端连接，所述第一耦合器的另一端与所述第一耦合开关的一端连接，所述第一耦合器的又一端用于耦合上行信号；

所述第一耦合开关的另一端，用于输出下行信号。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：用于存储所述处理电路的配置参数及所述总控制单元的脚本文件的存储单元。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：分别与所述第一放大单元及所述第二放大单元耦合连接的功率检测单元；

所述功率检测单元，用于检测所述第一放大单元及所述第二放大单元的功率值，并将检测的功率值发送给所述总控制单元。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述总控制单元，用于根据获取的上行使能信号或下行使能信号，对所述第一开关组件的连接状态进行调整，以使所述处理电路实现对上行信号或下行信号的处理。

7.如权利要求1-6任一所述的电路，其特征在于，所述第二放大单元，包括：依次连接的低噪声放大器及增益放大器、两端分别与所述增益放大器的输入端与输出端连接的第二开关组件；

其中，所述低噪声放大器的输入端与所述第一开关组件的另一端连接，所述增益放大器的输出端用于输出第一接收信号。

8.如权利要求1-6任一所述的电路，其特征在于，还包括：与所述第一放大单元的输入端串联的第一电容、与所述第二放大单元的输出端串联的第二电容。

9.如权利要求1-6任一所述的电路，其特征在于，还包括：第三放大单元、第三开关组件、第四放大单元及第二耦合链路；

其中，所述第三放大单元的输入端用于输入第二发射信号，所述第三放大单元的输出端与所述第三开关组件的一个连接端连接；

所述第三开关组件的另一个连接端与所述第四放大单元的输入端连接，所述第三开关组件的公共端与所述第二耦合链路的一个连接端连接；

所述第四放大单元的输出端用于输出第二接收信号；

所述第二耦合链路的另一个连接端用于输出下行信号，或者耦合上行信号。

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