CN201957247U - 一种自切换的wlan双向放大器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通讯领域，尤其涉及WLAN双向放大器装置。本实用新型的自切换的WLAN双向放大器装置，包括设置与装置外壳内的控制电路及工作电源。所述的控制电路由输出连接于BTS施主端口，输出连接于ANT天线端口的，包括由3dB电桥单元、数控衰减器、接收增益放大器、介质滤波器、RF开关单元、控制电路单元、自动功率控制器、自动功率控制检波器、发射增益放大器、高功率高线性的放大器、环形器、输入检波单元组成的电路。本实用新型提出了自切换的WLAN双向放大器装置，可以有效地提高发射信号调制质量以扩大覆盖范围，同时利用检测输入信号强度来自动切换发射和接收，从而简化电路并提高可靠性。

Description

一种自切换的WLAN双向放大器装置

技术领域

本实用新型涉及通讯领域，尤其涉及WLAN双向放大器装置，该装置与无线网卡、接入控制器设备(Access Controller，AC)、无线接入点(Access Point，AP)、计算机和有关设备组成无线局域网系统(Wireless Local Area Network，WLAN)。本装置工作方式为双向时分双功(TDD)，在扩展无线射频通讯距离的同时保证无线设备的传输速率不变。该装置适用于各种不同的应用场合，能有效地增加无线设备的覆盖范围和桥接距离，同时提高覆盖边缘区域接入设备连接的传输速率。

背景技术

无线局域网是应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成相互通信和实现资源共享的网络体系，无线局域网的特点是不再使用通信电缆。无线传输媒体可使通信终端在一定范围内灵活、简便、移动地接入通信网，因此无线局域网作为有线局域网的延伸，具有广阔的发展前景。

WLAN干线放大器是用于配合基站或直放站解决室内信号盲区的设备，主要作用是增强干线信号，用来提升干线信号的功率，从而扩大天线分布系统的覆盖面积，使工程应用更灵活而广泛，用于扩大基站覆盖范围，填充覆盖盲区的一种极其有效的设备。由于双向切换WLAN放大器载波带宽较宽(20MHz)，决定了传输距离较近。增强功率能扩大覆盖范围，但也带来糟糕的误差向量幅度(EVM)从而影响了发射信号的调制质量。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了自切换的WLAN双向放大器装置，可以有效地提高发射信号调制质量以扩大覆盖范围，同时利用检测输入信号强度来自动切换发射和接收，从而简化电路并提高可靠性。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型的自切换的WLAN双向放大器装置，包括设置于装置外壳内的控制电路及工作电源。所述的控制电路由输出连接于BTS施主端口，输出连接于ANT天线端口的，包括由3dB电桥单元、数控衰减器、接收增益放大器、介质滤波器、RF开关单元、控制电路单元、自动功率控制器、自动功率控制检波器、发射增益放大器、高功率高线性的放大器、环形器、输入检波单元组成的电路；其中，

ANT天线端口接收到的WLAN射频信号经过环形器送入第一RF开关单元，此时第一RF开关单元切换到接收，经过第一接收增益放大器，射频信号经过介质滤波器滤除非WLAN频段杂波，射频信号经过第二接收增益放大器增益放大，第二RF开关单元此时切换为接收，经数控衰减器进行步进衰减得到用户所需的增益，送入3dB电桥单元，再输出信号；

BTS施主端口接收到的WLAN射频信号经过3dB电桥单元分路，一路送输入检波单元进行检波以控制上发射切换，一路经数控衰减器得到用户所需的增益，经过第二RF开关单元，此时切换到发射，射频信号经过自动功率控制器控制送第一发射增益放大器放大，第二发射增益放大器再放大，最后送高功率高线性的放大器再经过环形器通过ANT天线端口输出高功率射频信号；

控制电路单元实时检测从BTS施主端口接收到信号的强弱，来进行接收与发射的转换控制，自动功率控制器通过从自动功率控制检波器得到的控制信号， 控制发射链路的功率以防止功率过高。

进一步的，所述的工作电源是输出端连接T型滤波单元，输入连接高振荡频率，由LT3481电源芯片组成的DC/DC开关电源电路。

进一步的，所述的高功率高线性的放大器是场效应管V7的栅极接有经输入匹配微带线的输入单元，场效应管V7的源极接地，场效应管V7的漏极接输触匹配微带线的输出单元。

进一步的，所述的装置外壳是铝合金外壳，两端设有连接端口。

本实用新型采用如上技术方案，具有如下优点：

(1)装置外壳采用铝合金材料本色喷砂氧化，外壳包括接头为白银色，整体采用流线型设计外观美观坚固。

(2)电路采用性价比高的器件，合理的器件选择及简单实用的设计使该装置性能优越成本低廉。

(3)电源采用DC/DC供电利用凌特公司的高效率DC/DC供电器件LT3481并在+5V输出端连接磁屏蔽大电感SMRH127-221M能有效的抑制电源带来的开关频率，从而降低能耗且减小对射频的干扰。

(4)电路的发射、接收自动切换无需引入同步信号，从而简化电路并提高可靠性。

(5)选用高功率的放大管，运用微波原理合理的设计输入、输出匹配以更充分的发挥放大器的效率，并改善误差向量幅度(EVM)。

(6)高速的开关自动切换，有效的提高传输速率并减小失真。

附图说明

图1是本实用新型的控制电路的框图；

图2是本实用新型的控制电路的简化图；

图3是本实用新型的电源电路原理图；

图4是本实用新型的高功率高线性的放大器的电路原理图；

图5是本实用新型通过罗德与施瓦茨仪器测试的EVM指标图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参阅图1所示，本实用新型的自切换的WLAN双向放大器装置，包括设置于装置外壳内的控制电路及工作电源。所述的控制电路由输出连接于BTS施主端口，输出连接于ANT天线端口的，包括由3dB电桥单元101、数控衰减器102、接收增益放大器107、109、介质滤波器108、RF开关单元103、113、控制电路单元104、自动功率控制器106、自动功率控制检波器115、发射增益放大器110、111、高功率高线性的放大器112、环形器114、输入检波单元105组成的电路；其中，

ANT天线端口接收到的WLAN射频信号经过环形器114送入第一RF开关单元113，此时第一RF开关单元113切换到接收，经过第一接收增益放大器109，射频信号经过介质滤波器108滤除非WLAN频段杂波，射频信号经过第二接收增益放大器107增益放大，第二RF开关单元103此时切换为接收，经数控衰减器102进行步进衰减得到用户所需的增益，送入3dB电桥单元101，再输出信号；

BTS施主端口接收到的WLAN射频信号经过3dB电桥单元101分路，一路送输入检波单元105进行检波以控制上发射切换，一路经数控衰减器102得到用户所需的增益，经过第二RF开关单元103，此时切换到发射，射频信号经过自动功率控制器106控制送第一发射增益放大器110放大，第二发射增益放大器 111再放大，最后送高功率高线性的放大器112再经过环形器114通过ANT天线端口输出高功率射频信号；

控制电路单元104实时检测从BTS施主端口接收到信号的强弱，来进行接收与发射的转换控制，自动功率控制器106通过从自动功率控制检波器115得到的控制信号，控制发射链路的功率以防止功率过高。

参阅图2所示，是本实用新型的自动切换接收与发射工作原理简化图。由于WLAN是时分双工模式，所以接收与发射需要时分控制。利用从BTS端口检测到电平强弱来控制RF开关从而自动切换接收与发射，无需引入同步信号从而简化电路并提高可靠性。

参阅图3所示，所述的工作电源是输出端连接T型滤波单元，输入连接高振荡频率，由LT3481电源芯片组成的DC/DC开关电源电路。传统的LDO电源(低压差线性稳压器)存在着效率低、发热大的特点，运用DC/DC开关电源可提高电源效率，从而节能降耗。但是由于DC/DC会把其本身的振荡频率带进射频链路，从而干扰通道信号。通过理论与实践结合对DC/DC电源的滤波及提高开关电源的频率，能有效的抑制对射频信号的干扰。

参阅图4所示，所述的高功率高线性的放大器112是场效应管V7的栅极接有经输入匹配微带线的输入单元，场效应管V7的源极接地，场效应管V7的漏极接输触匹配微带线的输出单元。当频率越高、带宽越宽、失真需要越小、切换时间需要越短所需的功率放大器性能就需要更高，硅材料与砷化嫁组合结构的放大器很难把功率做大，一般只能做出小于500mW的放大器。为提高功率与线性等性能，因此本实用新型是采用新一代freescale的LDMOS结构的放大器结合微波理论技术设计出高功率、高传输速率的放大器。

参阅图5所示，由于WLAN是时分双工模式，所以接收与发射需要时分控制。 当发射开启时接收关闭，相反接收开启时发射关闭。影响WLAN放大器传输速率的一个重要因素就是接收与发射的切换速度。为此本装置为实现高速切换引入了高速的RF开关、高速的运算放大器，通过减小每一级放大器的供电电容，使其减小充放电时间等措施实现了高速切换，从而把传输速率最大值提高到理想水平。并改善误差向量幅度(EVM)使其大大优于WLAN无线传输系统的要求。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种自切换的WLAN双向放大器装置，包括设置于装置外壳内的控制电路及工作电源，其特征在于：所述的控制电路由输出连接于BTS施主端口，输出连接于ANT天线端口的，包括由3dB电桥单元(101)、数控衰减器(102)、接收增益放大器(107、109)、介质滤波器(108)、RF开关单元(103、113)、控制电路单元(104)、自动功率控制器(106)、自动功率控制检波器(115)、发射增益放大器(110、111)、高功率高线性的放大器(112)、环形器(114)、输入检波单元(105)组成的电路；其中，

ANT天线端口接收到的WLAN射频信号经过环形器(114)送入第一RF开关单元(113)，此时第一RF开关单元(113)切换到接收，经过第一接收增益放大器(109)，射频信号经过介质滤波器(108)滤除非WLAN频段杂波，射频信号经过第二接收增益放大器(107)增益放大，第二RF开关单元(103)此时切换为接收，经数控衰减器(102)进行步进衰减得到用户所需的增益，送入3dB电桥单元(101)，再输出信号；

BTS施主端口接收到的WLAN射频信号经过3dB电桥单元(101)分路，一路送输入检波单元(105)进行检波以控制上发射切换，一路经数控衰减器(102得到用户所需的增益，经过第二RF开关单元(103)，此时切换到发射，射频信号经过自动功率控制器(106)控制送第一发射增益放大器(110)放大，第二发射增益放大器(111)再放大，最后送高功率高线性的放大器(112)再经过环形器(114)通过ANT天线端口输出高功率射频信号；

控制电路单元(104)实时检测从BTS施主端口接收到信号的强弱，来进行接收与发射的转换控制，自动功率控制器(106)通过从自动功率控制检波器(115)得到的控制信号，控制发射链路的功率以防止功率过高。

2.根据权利要求1所述的自切换的WLAN双向放大器装置，其特征在于： 所述的工作电源是输出端连接T型滤波单元，输入连接高振荡频率，由LT3481电源芯片组成的DC/DC开关电源电路。

3.根据权利要求1所述的自切换的WLAN双向放大器装置，其特征在于：所述的高功率高线性的放大器(112)是场效应管V7的栅极接有经输入匹配微带线的输入单元，场效应管V7的源极接地，场效应管V7的漏极接输触匹配微带线的输出单元。

4.根据权利要求1所述的自切换的WLAN双向放大器装置，其特征在于：所述的装置外壳是铝合金外壳，两端设有连接端口。 

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