CN201057642Y - 一种实现td_scdma大功率高隔离射频开关的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实现TD_SCDMA大功率高隔离射频开关的电路，此开关的公共端与环行器的一端相连，另外的两端，一端与耦合器相连，一端与低噪声放大器的输入相连，在射频开关的两个支路，分别并联两级PIN二极管，其中，耦合器的输出端与大功率负载相连，其耦合端做反向功率检测端，这样尽可能多的增加了开关的隔离度以及功率容量；采用两个P沟道的MOS管、一个非门以及两个电阻实现了驱动电路，拓扑简单，通过一个TTL控制信号就实现了射频开关信号的快速切换。本实用新型的射频开关满足高功率容量、高隔离度以及低插入损耗指标，并且易于生产且成本低廉，可以用于TD_SCDMA系统以及其它系统的射频模块中。

Description

一种实现TD_SCDMA大功率高隔离射频开关的电路

技术领域

本实用新型是一种用于实现TD-SCDMA系统中功率放大器-低噪放一体化模块中的大功率高隔离度射频单刀双掷开关的电路。同时也适用于2000MHz左右频段使用射频开关的领域。

背景技术

众所周知，目前的TD-SCDMA系统是一个时分双工(TDD)的系统。就目前TD-SCDMA射频拉远系统中的射频功率放大器-低噪放一体化模块应用来讲，下行功率放大链路的输出以及上行接收链路的输入共用一个射频接口并与天线相连。上行链路和下行链路是通过一个环行器和一个射频单刀双掷开关来进行隔离。为了保证一体化模块能够长期稳定的工作，对此射频单刀双掷开关主要有以下几个方面的要求：一、在下行时隙，在天线口开路的情况下，会有大功率信号发射到射频开关上，因此，此开关必须具有承受大的峰值功率以及连续波功率的能力。二、为了保证在天线口开路时，反射回的大功率不至于损坏低噪放，此开关必须具有高的隔离度。三、为了保证在上行时隙减小上行链路的噪声系数，此开关必须具有低的插入损耗。四、为了保证上下行的正常切换，此开关必须具有高的开关速度。五、由于TD-SCDMA射频拉远单元中使用的一体化模块数量十分巨大，此开关应该具有易生产性和低的成本。

发明内容

本实用新型的目的是为了使得此射频开关的各项指标能够满足指标要求，使得功率放大器-低噪放一体化模块更安全、稳定的工作，同时也降低一体化模块的成本，而提供一种实现TD_SCDMA大功率高隔离射频开关的电路。

本实用新型的技术方案为：一种实现TD_SCDMA大功率高隔离射频开关的电路，此开关的公共端与环行器的一端相连，另外的两端，一端与耦合器相连，一端与低噪声放大器的输入相连，在射频开关的两个支路，分别并联两级PIN二极管，其中，耦合器的输出端与大功率负载相连，其耦合端做反向功率检测。在发射时隙，开关打向负载一端，而在接收时隙，开关打向低噪放输入一测。

TD_SCDMA大功率高隔离射频开关的电路射频通道的搭建，在两个射频通道分别采用两个对称PIN二极管级联的电路拓扑。

PIN二极管驱动电路的实现：采用两个P沟道的MOS管、一个非门以及两个电阻，将-12V各通过一个大的电阻串接在两个MOS管的漏极上，两个MOS管的源极接+5V，一个MOS管的栅极直接与TTL控制电平相连，TTL控制电平经过非门以后与另一个MOS管的栅极相连。

采用两级并联的PIN二极管来搭建射频通路，给PIN二极管以适当的偏置就能使得信号在上下行链路之间切换。本开关所采用的PIN管必须具有大的反向击穿电压、小的正向偏置电阻、小的反向偏置电容、小的串联电感以及快的转换时间。

本实用新型的原理是：利用二极管正偏时等效为一个小的串联电阻，而反偏时等效为一个小的串联电容的原理，将二极管进行适当的组合以及加以适当的偏置，就可以实现射频信号的切换。

TD-SCDMA射频拉远单元中一体化模块中射频开关的具体工作机理如下：在发射时隙，让发射支路的两个二极管处于反偏状态，它们可以等效为小的电容。而接收支路的两个二极管处于正偏状态，等效为小的电阻，此时，发射支路的二极管对于射频开路，接收支路的二极管对于射频短路。射频信号由公共端进入射频开关后，从发射端输出，由于信号被接收支路的二极管反射，没有信号从接收端输出；同理，在接收时隙，发射支路的二极管处于正偏状态，等效为小的电阻。接收支路的二极管处于反偏状态，等效为小的电容，此时，信号从接收端输出，而没有信号从发射端输出；

由于射频开关并非是理想器件，在下行时隙总会有信号泄露到RX端，在上行时隙也总会有信号泄露到TX端，因此开关选用两级二极管级联，以增强隔离度。

射频开关的偏置电路要尽可能选取Q值较大的射频轭流圈，以最大限度的减小偏置电路对射频信号的影响。

该射频开关的优点主要表现在以下几个方面：

(一)同时满足了高隔离度，高功率容量以及低的插入损耗指标；

(二)使用的二极管的封装是普通的塑封，价格非常便宜并且易于焊接生产。相比于功率承受能力大的同轴型封装的PIN管具有价格优势，而相对于寄生参数小的PIN管管芯，需要金丝键合工艺，又具有易于焊接以及生产的优势。

(三)此种形式的射频开关的隔离度以及功率容量都优于目前市场上用于TD-SCDMA系统的射频开关芯片，它满足TD-SCDMA射频拉远单元中功率放大器-低噪放一体化模块的指标要求，在公司现有的生产条件下，能实现批量生产。

附图说明

图1为大功率射频开关在TD-SCDMA射频拉远单元功率放大器-低噪放一体化模块中的应用原理图。

图2为大功率射频开关的电路原理图。

图3为大功率射频开关驱动电路原理图

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

一种实现TD_SCDMA大功率高隔离射频开关的电路，此开关的公共端与环行器的一端相连，另外的两端，一端与耦合器相连，一端与低噪声放大器的输入相连，在射频开关的两个支路，分别并联两级PIN二极管，其中，耦合器的输出端与大功率负载相连，其耦合端做反向功率检测。在发射时隙，开关打向负载一端，而在接收时隙，开关打向低噪放输入一测。

PIN二极管驱动电路的实现：采用两个P沟道的MOS管、一个非门以及两个电阻，将-12V各通过一个大的电阻串接在两个MOS管的漏极上，两个MOS管的源极接+5V，一个MOS管的栅极直接与TTL控制电平相连，TTL控制电平经过非门以后与另一个MOS管的栅极相连。

大功率射频开关在TD-SCDMA射频拉远单元功率放大器-低噪放一体化模块中的应用原理图如图1所示，在下行时隙，功率放大器PA有大功率的信号输出，射频开关SPDT此时打向TX端。如果天线口(Antenna)开路，此时会有大功率的信号反射到TX端，并被负载所吸收，由于开关具有高的隔离度，此时RX端只有很小的信号输出，这样不会损坏低噪放LNA。在上行时隙，射频开关SPDT打向RX端，信号由天线口(Antenna)输入，从RX端输出，经由低噪声放大器放大输出。

大功率射频开关的电路原理图如图2所示，在下行时隙，偏置A(BiasA)处为-12V，偏置B(BiasB)处为+5V，二极管D1、D2处于反偏状态，等效为小的电容。二极管D3、D4处于正偏状态，等效为小的电阻，此时，D1、D2对于射频开路，而D3、D4对于射频短路，射频信号由天线口Antenna进入后，从TX端输出，由于信号被D3、D4反射，没有信号从RX输出；在接收时隙，BiasA处为+5V，BiasB处为-12V，二极管D1、D2处于正偏状态，等效为小的电阻。二极管D3、D4处于反偏状态，等效为小的电容，此时，D1、D2对于射频短路，而D3、D4对于射频开路，射频信号由天线口Antenna进入后，从RX端输出，由于信号被D1、D2反射，没有信号从TX输出；

大功率射频开关驱动电路原理图如图3所示，Q1，Q2为P沟道的MOS管，控制电压(Vcontrol)为TTL电平，用于开关上下行切换的控制，BiasA与BiasB与开关的直流偏置电路相连。当Vcontrol为低电平时，Q1导通，Q2截止，BiasA为+5V，BiasB为-12V。当Vcontrol为高电平时，Q2导通，Q1截止，BiasA为-12V，BiasB为+5V。由此可见，通过一个TTL控制信号就可以实现射频开关上下行的切换。

Claims (3)

1.一种实现TD_SCDMA大功率高隔离射频开关的电路，其特征在于：此开关的公共端与环行器的一端相连，另外的两端，一端与耦合器相连，一端与低噪声放大器的输入相连，在射频开关的两个支路，分别并联两级PIN二极管，其中，耦合器的输出端与大功率负载相连，其耦合端做反向功率检测端。

2.根据权利要求1所述的实现TD_SCDMA大功率高隔离射频开关的电路，其特征在于：TD_SCDMA大功率高隔离射频开关的电路射频通道的搭建，在两个射频通道分别采用两个对称PIN二极管级联的电路拓扑。

3.根据权利要求1所述的实现TD_SCDMA大功率高隔离射频开关的电路，其特征在于：PIN二极管驱动电路的实现：采用两个P沟道的MOS管、一个非门以及两个电阻，将-12V各通过一个大的电阻串接在两个MOS管的漏极上，两个MOS管的源极接+5V，一个MOS管的栅极直接与TTL控制电平相连，TTL控制电平经过非门以后与另一个MOS管的栅极相连。

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