CN200990591Y - 一种tdd系统内射频放大器件的切换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种TDD系统内射频放大器件的切换电路，该电路由一级或多级射频放大电路、末级LDMOS功率放大电路和高速栅压开关控制电路相互连接组成，一级或多级射频放大电路与末级LDMOS功率放大电路依次相连接，高速栅压开关控制电路分别与一级或多级射频放大电路以及末级LDMOS功率放大电路相连接。本实用新型采用三极管和场效应管切换放大管的偏置电压，使其在零偏置和静态电流下切换，从而实现系统的TDD模式。本实用新型切换速度快，能提供高于5V的偏置电压和2A以内的电流，可以同时切换多级放大管，零偏置状态下系统隔离度高，适于在TD－SCDMA等TDD系统中使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信中射频放大技术领域，具体是指一种TDD系统内射频放大器件的切换电路。
背景技术
对于目前的TDD系统(例如基站、直放站、基站拉远系统等射频放大系统)，除基本的射频放大功能外，还要求要能实现高速的上下行切换，并且任一通路在非工作时隙时隔离度要够高(如TD-SCDMA基站要求任一通路关闭状态下发射功率要小于-82dBm)。TDD系统的上下行切换过程是(以上下切换到下行为例)：先关闭上行通路，待上行完全关闭后开启下行通路。
在现有技术中，中国200410066414.0号发明专利申请“大功率TDD射频功率放大器”公开了一种射频放大器件的开关技术，该方案是使用模拟开关来控制LDMOS管的栅压，使LDMOS管工作在零偏和静态电流间，零偏时LDMOS管不工作，射频通路关闭，静态电流时LDMOS管正常工作，射频通路开启。该方案存在如下缺陷：
1、该方案只考虑了一般作为功放末级的LDMOS管，而未考虑功放主通路中其他射频放大器件(一般是GPA)，仅仅关闭LDMOS功放管会造成不满足TDD系统的隔离度要求(如TD-SCDMA基站要求任一通路关闭状态下发射功率要小于-82dBm)。
2、该方案使用模拟开关来控制LDMOS管的栅压。模拟开关输出电压一般不超过+5V，输出电流一般不超过400mA，不能用来控制很有可能电压超过+5V的GPA和电流较大的GPA(如AH101供电电压电压为+9V，HMC453ST89静态电流高达725mA)，这样也就无法实现射频通路中全部放大器件的控制。
3、该方案在栅压上增加了C103(0.01uf)电容，该电容会造成电路充放电周期过长，降低栅压上升和下降速度，降低功放管的开启和关闭速度，不能满足较为快速的TDD系统(如TD-SCDMA系统)的要求。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种TDD系统内射频放大器件的切换电路。该电路采用简单廉价的开关三极管和场效应管，来控制多级放大器的开启关闭，最终实现TDD模式工作的射频放大系统，保证了在TD-SCDMA等系统中通路关闭状态下系统隔离度满足标准要求。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：所述一种TDD系统内射频放大器件的切换电路，由一级或多级射频放大电路、末级LDMOS功率放大电路和高速栅压开关控制电路相互连接组成，所述一级或多级射频放大电路与末级LDMOS功率放大电路依次相连接，所述高速栅压开关控制电路分别与一级或多级射频放大电路以及末级LDMOS功率放大电路相连接。
为了更好地实现本实用新型，所述一级或多级射频放大电路由一级或多级通用放大器(GPA)或低噪声放大器与LDMOS大功率放大器及其相应馈电网络相互连接组成；所述末级LDMOS功率放大电路由LDMOS大功率放大器及其相应馈电网络相互连接组成；所述高速栅压开关控制电路由开关三极管和场效应管相互连接组成，所述开关三极管采用NPN型开关三极管MMBT3904，所述场效应管采用P沟道场效应管IRF7304，所述场效应管的5脚、6脚与偏置电路相连接，3脚接电源，4脚接所述开关三极管的集电极，3脚、4脚间用电阻R13相连接；所述开关三极管的发射极接地，其基极接电阻R14，R14另一端接控制电平。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本实用新型针对目前的TDD系统需求，采用高速模拟器件控制放大管的偏置电压，切换放大管的工作状态，零偏时提供高的隔离度，工作时提供较大的电压和电流，最终实现无线通信系统射频链路的TDD模式。
2、本实用新型由于采用价格低廉的开关三极管和场效应管，电路结构简单，附加成本低，便于在TD-SCDMA系统中使用；零偏时每级放大管隔离度均高于20dB，确保满足TD-SCDMA基站任一通路关闭状态下发射功率要小于-82dBm的要求；工作状态时，可以提供高达2A的电流和高达10V的电压，便于供给各类通用放大器和低噪声放大器，为同时切换系统内各级放大器提供了条件。
3、本实用新型切换速度快，射频信号开启和关断时间小于1us，适用于TD-SCDMA等高速TDD系统。
4、TD-SCDMA等TDD系统采用本实用新型后，既实现了功率的接继放大，又实现了实时的功率切换，可在目前的无线通信市场中获得广泛的运用。
附图说明
图1是本实用新型的电路方框图；
图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
如图1所示，本实用新型所述一种TDD系统内射频放大器件的切换电路由一级或多级射频放大电路、末级LDMOS功率放大电路和高速栅压开关控制电路相互连接组成，一级或多级射频放大电路与末级LDMOS功率放大电路依次相连接，高速栅压开关控制电路分别与一级或多级射频放大电路以及末级LDMOS功率放大电路相连接。
如图2所示，一级或多级射频放大电路为一个三级射频放大电路，由两级通用放大器(GPA)、LDMOS大功率放大器及其相应馈电网络相互连接组成。其中，通用放大器(GPA AGB3300)的1脚接C7、L1，C7另一端与输入端RF IN相连接，L1另一端与R1、R2、R3、R4、R5、C16相连接，共同组成了AGB3300的偏置电路；AGB3300的3脚接C8，C8另一端与通用放大器(GPA AH101)的1脚相连接，AH101的1脚接C8、L2，L2另一端与R6、R7、R8、R9、R10、C17相连接，共同组成了AH101的偏置电路；AH101的3脚接C9，C9另一端与LDMOS大功率放大器(MW4IC2020)的1脚相连接，C12和RP4、C13和RP1、C14和RP2分别作为VGS1、VGS2、VGS3的栅压偏置电路与MW4IC2020的6、7、8脚相连接，VCC+28V经过C1、C3、C5的滤波后与MW4IC2020的2、4、5脚相连接，MW4IC2020的3、9、10、11脚接地，2脚接C10。上述通用放大器(GPA)也可以由低噪声放大器替代。
末级LDMOS功率放大电路由LDMOS大功率放大器及其相应馈电网络相互连接组成。其中，C10一端与MW4IC2020的2脚相连接，另一端与LDMOS大功率放大器(MRF6S21 100)的1脚相连接，C15、RP3和R12构成了MRF6S21100的栅压偏置电路，VCC+28V经过C2、C4、C6的滤波后与MRF6S21100的3脚相连接，3脚同时还接上C11；C11另一端接隔离器CTG2000-2030-20的1脚，隔离器CTG2000-2030-20的2脚接输出端RF OUT，3脚接地。
高速栅压开关控制电路中，开关三极管采用NPN型开关三极管MMBT3904(VCE(sat)约为0.7V)，场效应管采用P沟道场效应管IRF7304，场效应管的5脚、6脚与一级或多级射频放大电路、末级LDMOS功率放大电路中的偏置电路相连接，其3脚接+9V电源，其4脚接开关三极管MMBT3904的集电极(MMBT3904的3脚)，其3脚、4脚间用10K欧姆电阻R13相连接；开关三极管MMBT3904的发射极(2脚)接地，其基极(1脚)接1K欧姆电阻R14，该电阻另一端接控制电平。场效应管IRF7304的最大VGS为±12V。VGS(th)＝-0.7V，即当VGS的值小于-0.7V时，在VDS作用下，就形成自源区向漏区的空穴电流，VDS也需为负值。
本实用新型的开关切换原理：当控制端ENABLE为高电平的时候，N3处于导通状态，从而导致N2的G极为低电平，VGS约为-9V，低于场效应管的夹断电压-0.7V，所以电源处于开启状态；当控制端ENABLE为低电平的时候，N3工作在截止区，所以N2的G极为高电平，VGS约为0V，场效应管工作在截止区，电源处于关闭状态。
当电源处于开启状态时，各放大管正常工作，射频通路开启；当电源处于关闭状态时，各放大管零偏，射频通路关闭；这样就实现了射频通路的切换。
本实用新型全部采用现有的器件，有机的将数字与模拟电路、低频与高频电路结合起来，巧妙地利用各种器件的特性，组合实现了新颖、实用、可靠、低成本的TDD系统内射频放大器件的切换。
如上所述，即可较好地实现本实用新型。
Claims (4)
1、一种TDD系统内射频放大器件的切换电路，其特征是，由一级或多级射频放大电路、末级LDMOS功率放大电路和高速栅压开关控制电路相互连接组成，所述一级或多级射频放大电路与末级LDMOS功率放大电路依次相连接，所述高速栅压开关控制电路分别与一级或多级射频放大电路以及末级LDMOS功率放大电路相连接。
2、根据权利要求1所述的一种TDD系统内射频放大器件的切换电路，其特征是，所述一级或多级射频放大电路由一级或多级通用放大器或低噪声放大器与LDMOS大功率放大器及其相应馈电网络相互连接组成。
3、根据权利要求1所述的一种TDD系统内射频放大器件的切换电路，其特征是，所述末级LDMOS功率放大电路由LDMOS大功率放大器及其相应馈电网络相互连接组成。
4、根据权利要求1所述的一种TDD系统内射频放大器件的切换电路，其特征是，所述高速栅压开关控制电路由开关三极管和场效应管相互连接组成，所述开关三极管采用NPN型开关三极管MMBT3904，所述场效应管采用P沟道场效应管IRF7304，所述场效应管的5脚、6脚与一级或多级射频放大电路、末级LDMOS功率放大电路中的偏置电路相连接，3脚接电源，4脚接所述开关三极管的集电极，3脚、4脚间用电阻R13相连接；所述开关三极管的发射极接地，其基极接电阻R14，R14另一端接控制电平。
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