CN116054864A - 一种大功率全双工通信装置及双工通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了大功率全双工通信装置及双工通信方法，装置包括信号输入口，信号输入口包括高频段信号输入口和低频段信号输入口；功率放大器电路，高频段信号输入口和低频段信号输入口分别将信号输入功率放大器电路中；信号隔离接收段，信号隔离接收段包括高频段信号隔离接收段和低频段信号隔离接收段，分别用于接收功率放大器输出的高频段信号和低频段信号，高频段信号隔离接收段连接有高频段信号接收口，低频段信号隔离接收段连接有低频段信号接收口；双工器，双工器的低频段收发端口与低频段信号隔离接收段连接，双工器的高频段收发端口与高频段信号隔离接收段连接，双工器包括用于发射和接收信号的公共端口。能够降低开关插损，改善发射性能。
Description
技术领域
本发明属于射频微波技术领域，尤其涉及一种大功率全双工通信装置及双工通信方法。
背景技术
双工通信分为频分双工(Frequency-division duplex，FDD)和时分双工(Time-division duplex)，FDD实质是异频全双工，两个独立的信道可以同时进行数据传输，TDD实质为半双工，采用某段时间进行发送数据另外一段时间进行数据接收。TDD通信占用带宽比FDD通信要小，但覆盖范围不及FDD，因此应该设计一种既能TDD模式工作又能FDD模式工作的全双工通信装置。
目前FDD+TDD模式的全双工通信主要有两种方式，实现方式一是采用两路独立的功率放大器，两个环形器和一个双工器，参照图1，该方案缺点是两个功率放大器占用较大尺寸面积；实现方式二是采用一个功率放大器，一个隔离器，一个频段开关，两个收发开关和一个双工器，参照图2，该方案缺点是对开关的隔离度要求非常高，隔离度要求高导致功率放大器输出后端插损增加。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种大功率全双工通信装置及双工通信方法,提供一种可以降低开关隔离度要求，从而降低功率放大器输出后端插损的电路及实现方法。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种大功率全双工通信装置，所述装置包括：
信号输入口，所述信号输入口包括高频段信号输入口和低频段信号输入口；
平衡式功率放大器电路，所述高频段信号输入口和低频段信号输入口分别将信号输入功率放大器电路中，所述平衡式功率放大器电路输出端包含具有隔离度的输出端口；
信号隔离接收段，所述信号隔离接收段包括高频段信号隔离接收段和低频段信号隔离接收段，分别用于接收所述功率放大器输出的高频段信号和低频段信号，所述高频段信号隔离接收段连接有高频段信号接收口，所述低频段信号隔离接收段连接有低频段信号接收口；
双工器，所述双工器的低频段收发端口与所述低频段信号隔离接收段连接，所述双工器的高频段收发端口与所述高频段信号隔离接收段连接，所述双工器还包括用于发射和接收信号的公共端口。
进一步的，所述具有隔离度的输出端口包括90°电桥平衡合路的输出端口。
进一步的，所述平衡式功率放大器电路包括第一放大电路、第二放大电路、第一电桥和第二电桥；
所述第一放大电路包括第一功率放大器，所述第二电路包括第二功率放大器，所述第一电桥设置于所述第一功率放大器和所述第二功率放大器输入端，所述第二电桥设置于所述第一功率放大器和所述第二功率放大器输出端。
进一步的，所述信号隔离接收段包括第一隔离器、第二隔离器、第一收发开关、第二收发开关；
所述第一隔离器连接所述第二电桥的高频段信号输出端和第一收发开关，所述第二隔离器连接所述第二电桥的低频段信号输出端和第二收发开关；
所述第一收发开关分别与所述低频段信号接收口和所述双工器的低频段收发端口连接，所述第二收发开关与所述高频段信号接收口和所述双工器的高频段收发端口连接。
进一步的，所述第一功率放大器和所述第二功率放大器的工作频段可调。
进一步的，所述第一收发开关和所述第二收发开关工作频率，插损，承受功率和隔离度可调。
进一步的，所述双工器的工作频率，插损和带外抑制可调。
进一步的，所述第一隔离器和所述第二隔离器的工作频率，隔离度和承受功率可调。
另一方面，本发明还提供了一种双工通信方法，其特征在于，所述方法使用前述的大功率全双工通信装置进行双工通信，所述方法包括：
响应于接收到的高频段发射指令，所述高频段信号输入口接收发射信号，将所述第一收发开关置于接收模式，将所述第二收发开关置于发射模式；
响应于接收到的低频段发射指令，所述低频段信号输入口接收发射信号，将所述第一收发开关置于发射模式，将所述第二收发开关置于接收模式。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的大功率全双工通信装置可以降低发射泄露到接收的干扰电平，收发开关的隔离度要求可大大降低，隔离度降低意味着开关插损降低，发射性能明显改善。
附图说明
图1是两个独立功率放大器构成的传统全双工通信装置结构示意图；
图2是高隔离度收发开关构成的传统全双工通信装置结构示意图；
图3是本发明实施例提供的大功率全双工通信装置结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前FDD+TDD模式的全双工通信主要有两种方式，实现方式一是采用两路独立的功率放大器，两个环形器和一个双工器，参照图1，该方案缺点是两个功率放大器占用较大尺寸面积；实现方式二是采用一个功率放大器，一个隔离器，一个频段开关，两个收发开关和一个双工器，参照图2，该方案缺点是对开关的隔离度要求非常高，隔离度要求高导致功率放大器输出后端插损增加。
为了解决上述技术问题，提出了本发明一种大功率全双工通信装置及双工通信方法的下述各个实施例。
实施例1
参照图3，如图3所示是本实施例提供的大功率全双工通信装置结构示意图，该装置具体包括以下结构：
本实施例提供的大功率全双工通信装置核心电路主要由平衡式功率放大器，隔离器，收发开关和双工器组成。
高频段信号和低频段信号分别从高频段信号输入口和低频段信号输入口输入平衡式功率放大器，经过放大后信号进入由两个隔离器，两个收发开关以及低频段信号接收口、高频段信号接收口组成的信号隔离接收段，最后经由双工器的公共端口输出发射信号。
具体地，整个装置包括一个平衡式功率放大器，两个隔离器，两个收发开关和一个双工器。高频段信号输入口和低频段信号输入口分别与平衡式功率放大器输入电桥E1的P1和P2端口相连接。平衡式功率放大器输出合路电桥E2的端口P7接隔离器ISO1后再与收发开关S1的发射口TX1连接；E2的端口P8接隔离器ISO2后再与收发开关S2的发射口TX2连接。收发开关S1的ANT1端口与双工器的低频段收发端口P9连接，S1的RX1端口与低频段接收端口连接。收发开关S2的ANT2端口与双工器的高频段收发端口P10连接，S2的RX2端口与高频段接收端口连接。
本实施例中平衡式功率放大器采用90°电桥平衡合路方式，电桥E2的P7和P8端口具有一定的隔离度，可以降低发射泄露到接收的干扰电平。
其中，本实施例中平衡式功率放大器包括输入电桥E1,输出电桥E2，两个功率放大器PA1和PA2，其工作频段和实现方式均能够根据需求而定。
本实施例中两个隔离器ISO1和ISO2，其工作频率，隔离度和承受功率均能够由需求而定。
本实施例中两个收发开关S1和S2，其工作频率，插损，承受功率和隔离度均能够由需求而定。
本实施例中双工器的工作频率，插损和带外抑制均能够由需求而定。
需要说明的是，本实施例中双工器的公共端口、P9端口、P10端口、收发开关S1的ANT1端口和收发开关S2的ANT2端口既可以用于接收信号也可以用于发射信号。
本实施例提供的大功率全双工通信装置可以降低发射泄露到接收的干扰电平，收发开关的隔离度要求可大大降低，隔离度降低意味着开关插损降低，发射性能明显改善。
实施例2
本实施例提供了一种使用前述大功率全双工通信装置进行双工通信的方法，具体包括以下步骤：
当工作在高频段发射时，发射信号从电桥E1的P1端口输入，通过平衡式功率放大后从电桥E2的P8端口输出，再通过隔离器ISO2，收发开关S2和双工器后，由双工器的公共端口出输出发射信号，在此发射过程中收发开关S2处于发射模式，收发开关S1处于接收模式，即在高频段发射信号的同时可以接收低段射频信号。
当工作在低频段发射时，发射信号从E1的P2端口输入，通过平衡式功率放大后从电桥E2的P7端口输出，再通过隔离器ISO1，收发开关S1和双工器后，由双工器的公共端口出输出发射信号，在此发射过程中收发开关S1处于发射模式，收发开关S2处于接收模式，即在低频段发射信号的同时可以接收高段射频信号。
通过以上实施例可知，本实施例能够实现全双工通信，令电桥E2的P7和P8端口之间的隔离度为I1，两个收发开关的TX口到RX口的隔离度均为I2，假设平衡式功率放大器的输出合路端口为P7(低频段发射)，P7端口输出功率为Po，两个隔离器插损为都为IL，那么发射信号泄露到处于正处于接收模式的高频段信号接收口的功率为Po-I1-IL-I2。
经上述分析，相对于高隔离度收发开关构成的传统全双工通信装置，在功放输出口发射信号泄露到接收的电平相同时，前述实施例提供的大功率全双工通信装置可以降低收发开关TX口到RX口的隔离度要求，降低程度为I1，隔离度降低意味着开关级数减少，从而降低插损，前述实施例提供的大功率全双工通信装置具备更好的发射性能。
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 (9)
1.一种大功率全双工通信装置，其特征在于，所述装置包括：
信号输入口，所述信号输入口包括高频段信号输入口和低频段信号输入口；
平衡式功率放大器电路，所述高频段信号输入口和低频段信号输入口分别将信号输入功率放大器电路中，所述平衡式功率放大器电路输出端包含具有隔离度的输出端口；
信号隔离接收段，所述信号隔离接收段包括高频段信号隔离接收段和低频段信号隔离接收段，分别用于接收所述功率放大器输出的高频段信号和低频段信号，所述高频段信号隔离接收段连接有高频段信号接收口，所述低频段信号隔离接收段连接有低频段信号接收口；
双工器，所述双工器的低频段收发端口与所述低频段信号隔离接收段连接，所述双工器的高频段收发端口与所述高频段信号隔离接收段连接，所述双工器还包括用于发射和接收信号的公共端口。
2.如权利要求1所述的一种大功率全双工通信装置，其特征在于，所述具有隔离度的输出端口包括90°电桥平衡合路的输出端口。
3.如权利要求2所述的一种大功率全双工通信装置，其特征在于，所述平衡式功率放大器电路包括第一放大电路、第二放大电路、第一电桥和第二电桥；
所述第一放大电路包括第一功率放大器，所述第二电路包括第二功率放大器，所述第一电桥设置于所述第一功率放大器和所述第二功率放大器输入端，所述第二电桥设置于所述第一功率放大器和所述第二功率放大器输出端。
4.如权利要求3所述的一种大功率全双工通信装置，其特征在于，所述信号隔离接收段包括第一隔离器、第二隔离器、第一收发开关、第二收发开关；
所述第一隔离器连接所述第二电桥的高频段信号输出端和第一收发开关，所述第二隔离器连接所述第二电桥的低频段信号输出端和第二收发开关；
所述第一收发开关分别与所述低频段信号接收口和所述双工器的低频段收发端口连接，所述第二收发开关与所述高频段信号接收口和所述双工器的高频段收发端口连接。
5.如权利要求3所述的一种大功率全双工通信装置，其特征在于，所述第一功率放大器和所述第二功率放大器的工作频段可调。
6.如权利要求4所述的一种大功率全双工通信装置，其特征在于，所述第一收发开关和所述第二收发开关工作频率，插损，承受功率和隔离度可调。
7.如权利要求1所述的一种大功率全双工通信装置，其特征在于，所述双工器的工作频率，插损和带外抑制可调。
8.如权利要求4所述的一种大功率全双工通信装置，其特征在于，所述第一隔离器和所述第二隔离器的工作频率，隔离度和承受功率可调。
9.一种双工通信方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1-8任一所述的大功率全双工通信装置进行双工通信，所述方法包括：
响应于接收到的高频段发射指令，所述高频段信号输入口接收发射信号，将所述第一收发开关置于接收模式，将所述第二收发开关置于发射模式；
响应于接收到的低频段发射指令，所述低频段信号输入口接收发射信号，将所述第一收发开关置于发射模式，将所述第二收发开关置于接收模式。
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