CN115412106A - 一种多通道高隔离度差分开关矩阵电路 - Google Patents

一种多通道高隔离度差分开关矩阵电路 Download PDF

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吴湛
李文
梁波
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Abstract

现有的开关矩阵端口之间的隔离度只能由开关器件自身的隔离度决定，不能进一步对个端口进行进一步的提高。开关矩阵内部信号耦合交严重，开关矩阵内部信号线采用单端传输线结构，信号之间存在较大的空间或线路之间的耦合，映入较大的互耦。本发明针对解决多频段和多带宽的射频信号进行高隔离传输的问题，提出了一种具有高隔离度的差分开关矩阵电路结构，该差分开关矩阵电路结构各射频端口具有高隔离度的特点。通常多通道开关矩阵电路设计，电路端口的隔离度主要依靠电路或器件本身的隔离度决定相关的隔离度性能。新的电路结构形式通过开关的选择切换获得高隔离度，同时电路结构具有良好的扩展性，满足更多通道的高隔离度要求。

Description

一种多通道高隔离度差分开关矩阵电路
技术领域
本发明属于通用开关矩阵领域，具体涉及一种多通道高隔离度差分开关矩阵电路。
背景技术
通常在软件定义无线电设备中，射频前端链路中需要采用开关进行多路信号的复接选择设计，如图1所示。其特点：针对特定需要路由到不同端口的射频信号，采用1：N和1：2分路开关，进行信号的传输。同时，对于多路端口，可以有效进行扩展。
随着无线通信系统的不断发展，移动通信空中接口的新标准不断出现，越来越多的工作在不同频段、不同带宽的通信系统信号被接收处理，这样就要求无线接收机前端可实现多标准模式信号的接收，同时需要个端口保持较大的隔离度，减轻后端工作滤波器的性能指标要求。如图2所示，当前的接收机前端开关架构的局限性在于，图2中的虚线指示为信号之间的耦合情况，不同收发信机之间的隔离度均是开关器件本身的隔离度，无法完成上述多模式接收情况下对于隔离度的目标要求，不同的通信系统需要设计不同的滤波器指标的接收机，来将空口的射频信号进行选频转化为数字信号来进行处理。另外，这些高Q滤波器不利于集成，成本高。
但是，现有技术仍然存在如下较大缺陷：各收发信机端口之间隔离度较低，现有的开关矩阵端口之间的隔离度只能由开关器件自身的隔离度决定，不能进一步对个端口进行进一步的提高。开关矩阵内部信号耦合交严重，开关矩阵内部信号线采用单端传输线结构，信号之间存在较大的空间或线路之间的耦合，映入较大的互耦。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明提出了一种一种多通道高隔离度差分开关矩阵电路，该开关矩阵电路结构各射频端口具有高隔离度的特点，通过开关的选择切换获得高隔离度，同时电路结构具有良好的扩展性，满足更多通道的高隔离度要求。
本发明的多通道高隔离度差分开关矩阵电路包括多个巴伦、1:2差分开关、50Ω接地电阻、一个N:1差分开关；多通道中的每个通道均包括一个巴伦、1:2差分开关、和50Ω接地电阻，每个通道中的巴伦接收收发信机的信号，将单端信号变换为差分信号输出至1:2差分开关，1:2差分开关完成信号隔离和信号选择，50Ω接地电阻连接1:2差分开关，完成信号的旁路处理；每个通道的1:2差分开关输出信号至N:1差分开关并进行信号的选择，再通过巴伦将差分信号变换为单端信号。
本发明的有益效果在于
1)实现多频段和多带宽的频谱信号进行高隔离传输；2)通用性强，实现代价低，具有广泛的适用性。
附图说明
图1为传统矩阵开关电路结构示意图。
图2为多收发信机组合的前端开关结构示意图。
图3为本发明的创新原理图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
本发明的主要创新原理如图3所示：该电路结构通过差分线信号传输和信号开关隔离设计有效提高了信号之间的隔离度。通过一级巴伦将信号由单端转为差分信号，该差分信号与1:2差分开关连接，当该路信号被选择后，信号通过差分线路，将信号继续传输到N:1差分信号，在经过巴伦将差分信号变换为单端信号。如果该路信号没有被选择，则1:2开关接到50Ω接地电阻上。
本发明提出的具有高隔离度的差分开关矩阵电路结构包含多收发信机灵活选择的功能，可应用在通用的射频前端系统(软件定义的无线电)中作为灵活的射频信号预选模块。通过巴伦变换差分开关信号传输的抗干扰方法，信号由单端变换为差分传输方式，有效提高线路和空间上的信号互耦。通过高隔离度开关结构的设计，开关一端接信号，另一端接50Ω阻抗接地。通过该方法有效提高各收发信机之间的隔离度。
本发明的关键实施技术如下：
1、差分信号变换
为了保证信号之间传输的高隔离度，来自收发信机的射频信号需要变换为差分信号，改善信号之间的互耦。
2、高隔离与信号选择开关
通过开关将信号进行选通或接地处理，来提高不同收发信机之间的隔离度。
3、通过巴伦信号传输
通过巴伦变换，将信号传输至天线，进行辐射。
4、本发明与现有技术比较，会有20dB以上的提高。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种多通道高隔离度差分开关矩阵电路，其特征在于：包括多个巴伦、1:2差分开关、50Ω接地电阻、一个N:1差分开关；多通道中的每个通道均包括一个巴伦、1:2差分开关、和50Ω接地电阻，每个通道中的巴伦接收收发信机的射频信号，将单端信号变换为差分信号输出至1:2差分开关，1:2差分开关完成信号隔离和信号选择，50Ω接地电阻连接1:2差分开关，完成信号的旁路处理；每个通道的1:2差分开关输出信号至N:1差分开关并进行信号的选择，再通过巴伦将差分信号变换为单端信号。
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