CN201414127Y - 塔顶放大器及其旁路开关切换电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种塔顶放大器及其旁路开关切换电路，该电路应用于塔顶放大器中实现信号的旁路切换，包括第一和第二PIN型二极管，第一PIN型二极管的阳极定义为NO端，阴极定义为COM端；第二PIN型二极管的阴极接地，阳极定义为NC端，NC端通过1/4波长微带线与COM端相连。该塔顶放大器通过采用两个所述的电路而实现。与现有技术相比较，本实用新型的优点在于利用了PIN型二极管正偏导通，零偏或反偏截止的特性，完成对低噪声放大器与旁路的信号切换功能，其切换速度和稳定性更适用于塔放产品。

Description

塔顶放大器及其旁路开关切换电路
【技术领域】
本实用新型涉及通信设备的开关切换电路，尤其涉及一种塔顶放大器的旁路开关切换电路。
【技术背景】
移动通信系统中，由于基站与移动台之间存在着上、下行链路不平衡的问题，在基站安装塔顶放大器(简称塔放)是改善这种链路不平衡行之有效的一种方法。塔顶放大器由特别灵敏的滤波器和低噪声放大器组成，它能选择和放大所接收的较弱上行链路信号，有效改善接收信号信噪比，提高基站的灵敏度，效果明显。
塔顶放大器具有特殊的信号旁路功能，当本机掉电时，塔放会通过内部的旁路切换开关模块，切换到旁路状态，给上行信号提供直通通路，用以保持基站原有的覆盖范围。
目前国内塔放的这种旁路切换功能都使用机械开关实现。机械开关主要是依靠机械接触来实现开和关。它的功率容量大，工作频率范围高，机械开关的突出优点是传输信号插入损耗很低，较高的隔离度，线性程度也较好，但其存在有成本高、切换速度慢、故障率高以及寿命低等缺点。
塔放作为室外产品，工作环境极其恶劣。目前这种机械开关应用在塔放产品中会导致塔放的可靠性降低。具体表现在：当外界温度变化剧烈时外壳或弹片的形变加大，或是触点的磨损、侵蚀及其它污染都会导致触点接触不良。当开关密封不好，温度过低时，里面的水汽会使弹片冻结，导致开关不能正常切换。这些现象都会引起塔放性能的急剧恶化。这就需要探索一种新的旁路切换形式，以提高旁路切换的可靠性、降低塔放的材料成本。
【实用新型内容】
本实用新型的首要目的就是要克服上述不足，提供一种具有成本低廉，性能稳定可靠的塔顶放大器的旁路开关切换电路。
本实用新型的另一目的在于提供一种应用该旁路开关切换电路的塔顶放大器。
为实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型一种旁路开关切换电路，应用于塔顶放大器中实现信号的旁路切换，包括第一和第二PIN型二极管，第一PIN型二极管的阳极定义为NO端，阴极定义为COM端；第二PIN型二极管的阴极接地，阳极定义为NC端，NC端通过1/4波长微带线与COM端相连。所述第一PIN型二极管的个数为至少两个，彼此同向相串接。所述第二PIN型二极管的个数为至少两个，彼此同向，以微带线间隔1/2波长相并接。
本实用新型一种塔顶放大器，包括至少一级放大管，塔顶放大器还包括两个上述的旁路开关切换电路，其中，第一旁路开关切换电路的COM端接射频输入端，NO端接放大管的输入，第二旁路开关切换电路的COM端接射频输出端，NO端接放大管的输出，两开关的NC端通过一电容连接构成塔放的旁路。
与现有技术相比较，本实用新型的优点在于利用了PI N型二极管正偏导通，零偏或反偏截止的特性，完成对低噪声放大器与旁路的信号切换功能，其切换速度和稳定性更适用于塔放产品。
【附图说明】
图1为本实用新型旁路开关切换电路的原理示意图；
图2为本实用新型旁PIN型二极管的等效电路示意图；
图3为本实用新型塔顶放大器的旁路开关切换模块的一种具体实现电路图；
图4为图3的另一种具体实现电路图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明：
请参阅图1，本实用新型的旁路开关切换电路中，当PIN型二极管D1、D2外施加正偏电压，此时二极管D1和D2导通，二极管D1和D2之间为1/4波长微带线，故而，二极管D2对地短路等效为1/4波长微带线与D1的连接处断开，此时射频信号由COM端进入NO端；当二极管D1，D2零偏时，D1，D2截止，射频信号由COM端进入NC端，这样电路就实现了射频信号在NO端与NC端的切换功能。
图2给出PIN型二极管(简称二极管)的等效电路的示意图，在该图中，Rs为电极和引线电阻，Cj为载流子在I层边界产生电荷存储所引起的电容(一般为PF级)，Rj为I层的电阻(一般为MΩ级)。当二极管偏置电压大于其开启电压时(一般为0.7V)，二极管导通，此时Rj很快地由几MΩ以上减小到1Ω以下，而Cj在微波频率下，其容抗远大于Rj，故可将其忽略，此时二极管等效为一小电阻Rf，称为正向电阻(阻值等于Rs+Rj)。当二极管零偏时，二极管截止，忽略引线电阻Rs，此时二级管等效为一大电阻Rj与其结电容Cj并联。零偏时Rj较大，此时二级管进一步等效为一小电容Cj，其容抗为：1/(ωCj)。
请再参阅图1对输入端进行分析，当光电二级管D1，D2外加正偏电压时，二极管D1、D2均导通，因为D1，D2之间为1/4波长微带线，故D2对地短路等效到D1处刚好为开路状态。此时射频信号由D1进入低噪声放大管(LNA)。当二级管D1，D2零偏时，D1、D2截止，D1、D2相当于开路，射频信号走旁路，这样电路就实现了射频信号在LNA与旁路之间的切换。
图3给出了在一个塔顶放大器的旁路开关切换模块的具体实施方式。在该模块中采用两个所述的旁路开关切换电路，由彼此的NC端通过一个电容器进行串接，而其中属于从射频输入端RFIN与低噪声放大管LNA之间的二极管D1，D4，D5的个数则可视实际需要而灵活设置。
如果系统达不到收发隔离度要求，可以考虑在旁路(即图3中从RFIN至RFOUT之间图示和直线通路，通过一电容串接)上采用两级隔离，即旁路上采用两个二极管D2和D3接地来提高隔离度。在设计通路的电路结构时要考虑系统噪声系数和旁路插损两个技术指标。如优先考虑噪声系数，可以在塔顶放大器的前级放大管处只用一个二极管D1。如果优先考虑旁路插损则可以在后级放大管级连两个二极管D4和D5，于是根据与前级放大管连接的二极管的数目的不同可以得出两种实现方式：单管实现方式和双管实现方式。
因为对多级放大器而言，其噪声系数的计算公式为：
NF＝NF1+(NF2-1)/G1+(NF3-1)/G1G2+......(NFn-1)/G1G2...Gn+............
其中NFn为第n级放大器的噪声系数，Gn为第n级放大器的增益。公知的，放大器的后级的小插损的对整机的噪声系数影响较小，由此在后级放大管级连两个二极管D4和D5可以得到较优的旁路插损指标。进而，也就得到了旁路开关切换模块的基本结构如图3。
图4给出了双管实现旁路开关切换电路的具体实施方式。
如前所述，当系统对噪声系数的要求不高时，旁路切换开关也可采用双管实现方式，这时便通过牺牲一点噪声系数来得到更小的旁路插损和更高的隔离度。在图4中，D1、D2串联在输入端和低噪放之间。通过这样的实现方式，能够获得更小的旁路插损和更高的隔离度，然而，与图3中涉及的实现方式相比，系统的噪声系数增大了。图3与图4两种不同的实施例，说明了二极管在旁路开关切换模块的应用的灵活性。
上述本实用新型的具体实现的特点在于：
1)NO端(接低噪声放大管LNA)与NC端(旁路输出端)的两个二极管之间的微带线长为1/4波长，这样能获得较小的插入损耗。
2)考虑在旁路上采用若干级隔离，即旁路上采用多个二极管接地，能得到系统较大的隔离度。
3)适当增大二极管的电流可以获得相对小的正向电阻，从而减小由COM端(射频输入端口)到NO端的插入损耗。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种旁路开关切换电路，应用于塔顶放大器中实现信号的旁路切换，其特征在于，包括第一和第二PIN型二极管，第一PIN型二极管的阳极定义为NO端，阴极定义为COM端；第二PIN型二极管的阴极接地，阳极定义为NC端，NC端通过1/4波长微带线与COM端相连。
2、根据权利要求1所述的旁路开关切换电路，其特征在于：所述第一PIN型二极管的个数为至少两个，彼此同向相串接。
3、根据权利要求1或2所述的旁路开关切换电路，其特征在于：所述第二PIN型二极管的个数为至少两个，彼此同向，以微带线间隔1/2波长相并接。
4、一种塔顶放大器，包括至少一级放大管，其特征在于，塔顶放大器还包括两个如权利要求1至3中任意一项所述的旁路开关切换电路，第一旁路开关切换电路的COM端接射频输入端，NO端接放大管的输入，第二旁路开关切换电路的COM端接射频输出端，NO端接放大管的输出，两开关的NC端通过一电容连接构成塔放的旁路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103546132A (zh) * 2013-10-11 2014-01-29 成都九华圆通科技发展有限公司 一种采用公共端馈电、无需单独控制和加电的微波单刀双掷开关

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