CN202503478U - 一种双向射频功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双向射频功率放大器，属于通信技术领域。该双向射频功率放大器包括环形器、高功率放大器、低噪声放大器；所述环形器端口1与天线连接，其端口3与所述高功率放大器连接；其特征在于所述环形器的端口2经一限幅单元与所述低噪声放大器输入端连接；所述低噪声放大器输出端与一集成开关模块2的信号输入端连接；所述集成开关模块2的信号输出端口1为信号输出端口，其另一信号输出端口2与一功率匹配负载2连接。与现有技术相比，本实用新型具有收发切换快速，隔离度高，系统稳定性好，可承受功率大，对开关和低噪声放大器进行多重保护，确保系统的可靠性。

Description

一种双向射频功率放大器

技术领域

本实用新型涉及一种射频功率放大器，尤其涉及一种双向射频功率放大器，属于通信技术领域。

背景技术

双向射频功率放大器组件分为接收链路和发射链路射频放大器。接收链路放大器是低噪声放大器，用于降低系统噪声系数，提高接收系统的灵敏度；发射链路放大器是高功率放大器，用于放大发射信号。

低噪声放大器主要应用于移动通信基础设施，例如收发器无线通信卡、塔顶放大器及数字无线宽带设备等。目前接收器灵敏度是基站接收路径设计中最关键的要求之一，合适的低噪声放大器可以大幅度改善基站接收器的灵敏度。

高功率放大器应用于发射机的末级，作用是将已调制信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。

双向射频功率放大器将信号发射和信号接收集成到一个模块中，对于TDD模式的放大器，最为关键的技术就是接收链路和发射链路的切换，目前，一般的TDD模式双向功率放大器使用集成模块的单刀双掷开关来实现收发切换，如图1所示，但开关可承受功率低，有大信号通过时即会烧毁；也有用环形器实现收发切换的，如图2所示，但其隔离度差，发射信号泄露进接受链路时会烧毁低噪放。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种双向射频功率放大器，在保证接收链路灵敏度和发射链路高功率发射的要求下，实现收发的快速稳定切换、收发之间的高隔离度，以及对接收链路和开关的功率保护。

本实用新型的技术方案为：

一种双向射频功率放大器，包括环形器、高功率放大器、低噪声放大器；所述环形器端口1与天线连接，其端口3与所述高功率放大器连接；其特征在于所述环形器的端口2经一限幅单元与所述低噪声放大器输入端连接；所述低噪声放大器输出端与一集成开关模块2的信号输入端连接；所述集成开关模块2的信号输出端口1为信号输出端口，其另一信号输出端口2与一功率匹配负载2连接。

进一步的，所述限幅单元输出端与一集成开关模块1的信号输入端连接；所述集成开关模块1的信号输出端口1与所述低噪声放大器输入端连接，其另一信号输出端口2与一功率匹配负载1连接。

进一步的，所述功率负载1与所述功率负载2结构相同，均为由一隔直电容和一匹配电阻组成的匹配电路；其中，所述信号输出端口2经所述隔直电容与所述匹配电阻连接，所述匹配电阻另一端接地线。

进一步的，所述匹配电阻的电阻值为150Ω。

进一步的，所述集成开关模块1与所述集成开关模块2均为一单刀双掷集成开关。

进一步的，所述限幅单元为一个由多个限幅器串联组成的限幅器组。

进一步的，所述环形器为铁氧体环形器。

为了实现上述目的，本实用新型提供的双向射频功率放大器，如图3所示，包括：环形器、高功率放大器、限幅器组、集成开关模块1、功率匹配负载1、低噪声放大器、集成开关模块2、功率匹配负载2。

本结构添加了限幅器组和低噪声放大器后面的开关模块，通过增加限幅器组使得接收链路的可承受功率增加，低噪声放大器后面的开关模块使得接收链路和发射链路之间的隔离度增加。进一步的，通过调整开关模块后面的功率匹配，对开关模块和低噪声放大器起保护作用，提高系统的稳定性和可靠性。

所述的环形器为铁氧体环形器，其具有低损耗、线性指标好、可承受高功率的特点。如图4，其1端口接天线，2端口接接收链路，3端口接发射链路。接收链路工作时，信号从天线进入环形器，从2端口出；发射链路工作时，信号从3端口进入环形器，由天线向空间辐射。

所述的限幅器组，由多个限幅器组成，多个功率限幅器以串联的方式组成限幅器组，其可承受功率高，插入损耗小。当通过信号小于限幅电平时，信号正常通过；当信号大于限幅电平时，输出功率保持限幅值不再增加。

所述的集成开关模块1，采用现有的单刀双掷集成开关，其特点是线性好，可承受功率高，电路切换简单快捷。如图5，本实用新型采用的开关具有六个管脚，分别为电源1，信号输入，电源2，信号输出端口1，接地和信号输出端口2，其中电源1和电源2为控制开关切换的端口，信号输入端口连接限幅器组，信号输出端口1连接低噪声放大器，信号输出端口2连接功率匹配负载1。

所述的集成开关模块2采用和所述的集成开关模块1一样的产品，不同只是其中信号输入端口连接低噪声放大器输出口，信号输出1端口为接收链路信号输出端口，信号输出2端口连接功率匹配负载2。

所述的功率匹配负载1和功率匹配负载2为由一个隔直电容和一个匹配电阻组成的匹配电路，控制通过开关的功率，起到保护开关的作用，如图6，一端接开关信号输出2，一端接地。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果为：

本实用新型所述的双向射频功率放大器，将低噪声放大器和高功率放大器集成到一个模块中，实现收发一体，且收发切换快速，隔离度高，系统稳定性好，可承受功率大，对开关和低噪声放大器进行多重保护，确保系统的可靠性。

附图说明

图1为现有使用开关模块的双向功率放大器；

图2为现有使用环形器的双向功率放大器；

图3本实用新型的双向射频功率放大器示意图；

图4环形器示意图；

图5集成开关模块；

图6集成开关模块功率匹配图。

具体实施方式

本实用新型具体实施方式如下：

当接收链路工作时，控制电路使高功率放大器不工作，低噪声放大器工作，同时将集成开关模块1和集成开关模块2的开关均设置为信号输出1端口输出信号；信号由天线接收后通过环形器进入接收链路，由于一般需要接收的信号强度比较弱，因此对于正常的信号限幅器组不会起衰减作用，但当出现强干扰信号时，限幅器就会对信号限幅，保护开关和放大器。正常的信号经过接收链路放大信号后，从输出口输出。

当发射链路工作时，控制电路给高功率放大器供电，同时将集成开关模块1和集成开关模块2的开关均设置为信号输出2端口输出信号，即两个都与功率匹配负载连接；信号经过放大后，通过环形器，从天线发射出去，因为一般铁氧体环形器的隔离度在20dB左右，因此发射链路的信号相当于在衰减20dB后泄露进接收链路，接收链路的第一层保护是限幅器组，其将信号限制在幅值，但限幅器的可承受功率也是有限的，功率放大器有时候的瞬时电流特别是功放开关瞬间是非常大的，此时就可能将限幅器和开关烧毁，因此就会有第二层保护：开关的功率匹配。一般的功放在集成开关的这个管脚会使用一个隔直电容和一个50Ω的电阻做匹配，然后接地，但在实际使用过程中发现开关有烧毁的现象，分析是由于电阻太小，造成电流过大后，开关过热毁坏，但是电阻过大的话会使得在相同功率的情况下开关上的电压过大，使得开关被击穿。本实用新型中通过理论研究和不断的实验，对负载值进行修正，当电阻值在150Ω时，电流和电压都适中，能对开关和链路起到很好的保护作用。另外集成开关模块2主要起到增加隔离度的作用。

Claims (7)

1.一种双向射频功率放大器，包括环形器、高功率放大器、低噪声放大器；所述环形器端口(1)与天线连接，其端口(3)与所述高功率放大器连接；其特征在于所述环形器的端口(2)经一限幅单元与所述低噪声放大器输入端连接；所述低噪声放大器输出端与一集成开关模块(2)的信号输入端连接；所述集成开关模块(2)的信号输出端口(1)为信号输出端口，其另一信号输出端口(2)与一功率匹配负载(2)连接。

2.如权利要求1所述的双向射频功率放大器，其特征在于所述限幅单元输出端与一集成开关模块(1)的信号输入端连接；所述集成开关模块(1)的信号输出端口(1)与所述低噪声放大器输入端连接，其另一信号输出端口(2)与一功率匹配负载(1)连接。

3.如权利要求2所述的双向射频功率放大器，其特征在于所述功率负载(1)与所述功率负载(2)结构相同，均为由一隔直电容和一匹配电阻组成的匹配电路；其中，所述信号输出端口(2)经所述隔直电容与所述匹配电阻连接，所述匹配电阻另一端接地线。

4.如权利要求3所述的双向射频功率放大器，其特征在于所述匹配电阻的电阻值为150Ω。

5.如权利要求2或3或4所述的双向射频功率放大器，其特征在于所述集成开关模块(1)与所述集成开关模块(2)均为一单刀双掷集成开关。

6.如权利要求1或2或3或4所述的双向射频功率放大器，其特征在于所述限幅单元为一个由多个限幅器串联组成的限幅器组。

7.如权利要求1或2或3或4所述的双向射频功率放大器，其特征在于所述环形器为铁氧体环形器。 

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