CN220273643U - 一种信号放大电路、射频收发电路以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请属于通信技术领域，提供了一种信号放大电路、射频收发电路以及电子设备，通过将第一环形器的第一端口与射频收发器的收发端口连接，第二环形器的第一端口与收发天线连接，实现收发线路共线的设计，并通过在第一环形器和第二环形器之间的线路上设置功率放大器和低噪声放大器中的至少一项，将功率放大器的输入端连接第一环形器的第二端口，功率放大器的输出端连接第二环形器的第三端口，低噪声放大器的输入端连接第二环形器的第二端口，低噪声放大器的输出端连接第一环形器的第三端口，不需要额外控制时序，发射链路和接收链路互不干扰，有效解决了只有一条射频链路的收发机系统无法外挂放大器的问题。
Description
技术领域
本申请属于通信技术领域，尤其涉及一种信号放大电路、射频收发电路以及电子设备。
背景技术
目前，市面上支持外加功率放大器PA、低噪声放大器的射频芯片方案中，其射频芯片自身的发射链路和接收链路是分开的，同时芯片额外有GPIO控制脚来控制射频切换开关在合适的时间分别导通发射链路和接收链路与收发天线的连接。功率放大器(PA)和低噪声放大器(LNA)仅有单向传输性，对于这种分时收发机系统，当收发机处于发射状态时，通过GPIO口控制射频切换开关将收发天线和发射链路导通(接收链路和收发天线处于隔离状态)，此时发射信号经发射链路到达功率放大器放大后再经射频切换开关到达收发天线发射到空间；当收发机处于接收状态时，通过GPIO口控制射频切换开关将收发天线和接收链路导通(发射链路和收发天线处于隔离状态)，此时空间信号由收发天线接收，经射频切换开关到达低噪声放大器LNA，放大后经接收链路到达射频收发机；通过GPIO口的控制，实现了发射信号和接收信号的放大。
然而，在射频收发共路方案下，发射链路和接收链路公用一条，由于功率放大器(PA)和低噪声放大器(LNA)的单向传输性，存在无法对信号进行放大的问题。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种信号放大电路、射频收发电路以及电子设备，解决了只有一条射频链路的收发机系统无法外挂放大器的问题。
本申请实施例第一方面提供了一种信号放大电路，与射频收发器和收发天线连接，所述信号放大电路包括：
第一环形器，所述第一环形器的第一端口与所述射频收发器的收发端口连接；
第二环形器，所述第二环形器的第一端口与所述收发天线连接；以及
功率放大器，所述功率放大器的输入端连接所述第一环形器的第二端口，所述功率放大器的输出端连接所述第二环形器的第三端口；
低噪声放大器，所述低噪声放大器的输入端连接所述第二环形器的第二端口，所述低噪声放大器的输出端连接所述第一环形器的第三端口。
在一个实施例中，所述第一环形器和所述第二环形器的信号流通方向相同。
在一个实施例中，所述第一环形器的第一端口通过同轴线与所述射频收发器的收发端口连接。
在一个实施例中，所述第一环形器为同轴环形器、表贴环形器、波导环形器、带线环形器或者微带环形器中的任一项。
在一个实施例中，所述第二环形器为同轴环形器、表贴环形器、波导环形器、带线环形器或者微带环形器中的任一项。
本申请实施例第二方面提供了一种信号放大电路，与射频收发器和收发天线连接，所述信号放大电路包括：
第一环形器，所述第一环形器的第一端口与所述射频收发器的收发端口连接；
第二环形器，所述第二环形器的第一端口与所述收发天线连接；以及
功率放大器，所述功率放大器的输入端连接所述第一环形器的第二端口，所述功率放大器的输出端连接所述第二环形器的第三端口；
所述第二环形器的第二端口连接所述第一环形器的第三端口。
本申请实施例第三方面提供了一种信号放大电路，与射频收发器和收发天线连接，所述信号放大电路包括：
第一环形器，所述第一环形器的第一端口与所述射频收发器的收发端口连接；
第二环形器，所述第二环形器的第一端口与所述收发天线连接；以及
低噪声放大器，所述低噪声放大器的输入端连接所述第二环形器的第二端口，所述低噪声放大器的输出端连接所述第一环形器的第三端口；
其中，所述第一环形器的第二端口连接所述第二环形器的第三端口。
本申请实施例第四方面提供了一种射频收发电路，所述射频收发电路包括：
射频收发器，用于输出和接收射频信号；
收发天线，用于接收空间中的射频信号；以及如上述任一项所述的信号放大电路。
在一个实施例中，所述射频收发电路包括印刷电路板，所述信号放大电路集成于所述印刷电路板上，且所述第一环形器与所述第二环形器之间通过多个焊盘连接。
本申请实施例第五方面还提供了一种电子设备，包括：如上述任一项所述的信号放大电路或者如上述任一项所述的射频收发电路。
本申请实施例的有益效果：通过将第一环形器的第一端口与射频收发器的收发端口连接，第二环形器的第一端口与收发天线连接，实现收发线路共线的设计，并通过在第一环形器和第二环形器之间的线路上设置功率放大器和低噪声放大器中的至少一项，将功率放大器的输入端连接第一环形器的第二端口，功率放大器的输出端连接第二环形器的第三端口，低噪声放大器的输入端连接第二环形器的第二端口，低噪声放大器的输出端连接第一环形器的第三端口，不需要额外控制时序，发射链路和接收链路互不干扰，有效解决了只有一条射频链路的收发机系统无法外挂放大器的问题。
附图说明
图1是本申请实施例提供的信号放大电路的示意图一；
图2是本申请实施例提供的信号放大电路的示意图二；
图3是本申请实施例提供的信号放大电路的示意图三。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在一些通信应用环境(例如窨井环境)中，可能存在蜂窝网无线信号水平低、设备拨号上线困难，与基站通信质量差等问题。由于其通信线路中所采用的射频蜂窝模块高集成，仅有一个天线接口，射频发射链路和接收链路公用，也没有用于控制射频切换开关的GPIO口，因此无法在电路上额外添加功率放大器、低噪声放大器，从而使得提升信号通信质量变得困难。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种信号放大电路，参见图1所示，信号放大电路与射频收发器100和收发天线200连接，信号放大电路包括：第一环形器300、第二环形器400、功率放大器500、低噪声放大器600。
第一环形器300的第一端口与射频收发器100的收发端口连接，第二环形器400的第一端口与收发天线200连接，功率放大器500的输入端连接第一环形器300的第二端口，功率放大器500的输出端连接第二环形器400的第三端口，低噪声放大器600的输入端连接第二环形器400的第二端口，低噪声放大器600的输出端连接第一环形器300的第三端口。
在本实施例中，射频发射链路和接收链路公用，射频收发器100、第一环形器300的第一端口、第一环形器300的第二端口、第二环形器400的第三端口、第二环形器400的第一端口以及收发天线200组成射频发射链路，收发天线200、第二环形器400的第一端口、第二环形器400的第二端口、第一环形器300的第三端口、第一环形器300的第一端口以及射频收发器100组成射频接收链路，通过在第一环形器300的第二端口、第二环形器400的第三端口之间增加功率放大器500，可以将射频收发器100发射的射频信号经过放大处理后输出至收发天线200，并通过在第二环形器400的第二端口、第一环形器300的第三端口之间增加低噪声功率放大器500，可以将收发天线200接收的射频信号经过放大处理后输出至射频收发器100。从而在不需要额外控制时序的情况下，使得发射链路和接收链路互不干扰，有效解决了只有一条射频链路的收发机系统无法外挂放大器的问题。
以下结合图1对信号放大电路的工作原理进行说明。
当系统处于发射状态时，射频信号由射频收发器100的收发端口流出，经收发共路到达第一环形器300的第一端口，再由第一环形器300的第二端口流出(此时第一环形器300的第三端口处于隔离状态)，经由功率放大器500放大处理后从第二环形器400的第三端口流入第二环形器400，再由第二环形器400的第一端口流出(此时第二环形器400的第二端口处于隔离状态)，收发天线200将接收的信号发射到空间。
当系统处于接收状态时，收发天线200从空间接收到信号经第二环形器400的第一端口流入第二环形器400，再由第二环形器400的第二端口流出(此时第二环形器400的第三端口处于隔离状态)，射频信号经过低噪声放大器600放大后流入第一环形器300的第三端口进入第一环形器300，再从第一环形器300的第一端口流出(此时第一环形器300的第二端口处于隔离状态)，经由收发共路到达射频收发器100的收发端口。
在一个实施例中，第一环形器300和第二环形器400的信号流通方向相同。
在一个实施例中，第一环形器300和第二环形器400可以为顺时针流向射频环形器。
在一个实施例中，第一环形器300和第二环形器400可以为逆时针流向射频环形器。
在本实施例中，第一环形器300和第二环形器400是一种将进入其任一端口的入射信号，按照由静偏磁场确定的方向顺序传入下一个端口的多端口器件。环行器为三端口器件，进入一个端口的射频信号仅能经下一个相邻端口流出，第三个端口处于隔离状态。当其第一端口为输入，第二端口为输出，则第三端口为隔离端口，能量几乎不能穿过，当信号从其第二端口流入，其将从第三端口流出，此时第一端口处于隔离状态；当信号从第三端口流入，其将从第一端口流出，此时第二端口处于隔离状态，以此类推。
在一个实施例中，第一环形器300的第一端口通过同轴线与射频收发器100的收发端口连接。
在一个实施例中，第一环形器300为同轴环形器、表贴环形器、波导环形器、带线环形器或者微带环形器中的任一项。
在一个实施例中，第二环形器400为同轴环形器、表贴环形器、波导环形器、带线环形器或者微带环形器中的任一项。
在一个具体应用实施例中，第一环形器300的第二端口、第二环形器400的第三端口之间可以通过焊盘连接，例如，第一环形器300的第二端口连接至第一焊盘，第二环形器400的第三端口连接至第二焊盘，第一焊盘和第二焊盘之间可以直接焊接，也可以通过在第一焊盘和第二焊盘之间焊接功率放大器500将射频收发器100发射的射频信号经过放大处理后输出至收发天线200。
在一个具体应用实施例中，第二环形器400的第二端口、第一环形器300的第三端口之间通过焊盘连接，例如，第二环形器400的第二端口连接至第三焊盘，第一环形器300的第三端口连接至第四焊盘，第三焊盘和第四焊盘之间可以直接焊接，也可以通过在第三焊盘和第四焊盘之间焊接低噪声功率放大器500，可以将收发天线200接收的射频信号经过放大处理后输出至射频收发器100。
本申请实施例提供了一种信号放大电路，参见图2所示，本实施例中的信号放大电路与射频收发器100和收发天线200连接，信号放大电路包括：第一环形器300、第二环形器400、功率放大器500，第一环形器300的第一端口与射频收发器100的收发端口连接，第二环形器400的第一端口与收发天线200连接，功率放大器500的输入端连接第一环形器300的第二端口，功率放大器500的输出端连接第二环形器400的第三端口；第二环形器400的第二端口连接第一环形器300的第三端口。
本申请实施例提供了一种信号放大电路，参见图3所示，本实施例中的信号放大电路与射频收发器100和收发天线200连接，信号放大电路包括：第一环形器300、第二环形器400、低噪声放大器600，第一环形器300的第一端口与射频收发器100的收发端口连接，第二环形器400的第一端口与收发天线200连接，低噪声放大器600的输入端连接第二环形器400的第二端口，低噪声放大器600的输出端连接第一环形器300的第三端口，第一环形器300的第二端口连接第二环形器400的第三端口。
在上述实施例中，信号放大电路可以集成于印刷电路板上，可以项目开发初期进行电路板整体设计布局时加入，亦可在项目电路板已定型的后期进行外挂小板补充，实现较灵活，解决了原射频收发共路的无线蜂窝模块方案，无法在电路上额外添加功率放大器、低噪声放大器进而提升弱信号覆盖下通信质量问题。
本申请实施例提供了一种射频收发电路，所述射频收发电路包括：射频收发器、收发天线以及如上述任一项所述的信号放大电路，射频收发器用于输出和接收射频信号，收发天线用于接收空间中的射频信号；
在一个实施例中，所述射频收发电路包括印刷电路板，所述信号放大电路集成于所述印刷电路板上，且所述第一环形器与所述第二环形器之间通过多个焊盘连接。
在本实施例中，通过将信号放大电路集成于所述印刷电路板上，第一环形器与所述第二环形器之间通过多个焊盘连接，可以使得电路根据收发状态自动切换流向，不需要额外控制时序，发射链路和接收链路互不干扰，还可以根据实际需要选择外挂功率放大器和低噪声放大器二者其一还是两者都外挂。
本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：如上述任一项所述的信号放大电路或者如上述任一项所述的射频收发电路。
本申请实施例的有益效果：通过将第一环形器的第一端口与射频收发器的收发端口连接，第二环形器的第一端口与收发天线连接，实现收发线路共线的设计，并通过在第一环形器和第二环形器之间的线路上设置功率放大器和低噪声放大器中的至少一项，将功率放大器的输入端连接第一环形器的第二端口，功率放大器的输出端连接第二环形器的第三端口，低噪声放大器的输入端连接第二环形器的第二端口，低噪声放大器的输出端连接第一环形器的第三端口，不需要额外控制时序，发射链路和接收链路互不干扰，有效解决了只有一条射频链路的收发机系统无法外挂放大器的问题。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种信号放大电路，与射频收发器和收发天线连接，其特征在于，所述信号放大电路包括：
第一环形器，所述第一环形器的第一端口与所述射频收发器的收发端口连接；
第二环形器，所述第二环形器的第一端口与所述收发天线连接；以及
功率放大器，所述功率放大器的输入端连接所述第一环形器的第二端口，所述功率放大器的输出端连接所述第二环形器的第三端口；
低噪声放大器，所述低噪声放大器的输入端连接所述第二环形器的第二端口，所述低噪声放大器的输出端连接所述第一环形器的第三端口。
2.如权利要求1所述的信号放大电路，其特征在于，所述第一环形器和所述第二环形器的信号流通方向相同。
3.如权利要求2所述的信号放大电路，其特征在于，所述第一环形器的第一端口通过同轴线与所述射频收发器的收发端口连接。
4.如权利要求2所述的信号放大电路，其特征在于，所述第一环形器为同轴环形器、表贴环形器、波导环形器、带线环形器或者微带环形器中的任一项。
5.如权利要求2所述的信号放大电路，其特征在于，所述第二环形器为同轴环形器、表贴环形器、波导环形器、带线环形器或者微带环形器中的任一项。
6.一种信号放大电路，与射频收发器和收发天线连接，其特征在于，所述信号放大电路包括：
第一环形器，所述第一环形器的第一端口与所述射频收发器的收发端口连接；
第二环形器，所述第二环形器的第一端口与所述收发天线连接；以及
功率放大器，所述功率放大器的输入端连接所述第一环形器的第二端口，所述功率放大器的输出端连接所述第二环形器的第三端口；
所述第二环形器的第二端口连接所述第一环形器的第三端口。
7.一种信号放大电路，与射频收发器和收发天线连接，其特征在于，所述信号放大电路包括：
第一环形器，所述第一环形器的第一端口与所述射频收发器的收发端口连接；
第二环形器，所述第二环形器的第一端口与所述收发天线连接；以及
低噪声放大器，所述低噪声放大器的输入端连接所述第二环形器的第二端口，所述低噪声放大器的输出端连接所述第一环形器的第三端口；
其中，所述第一环形器的第二端口连接所述第二环形器的第三端口。
8.一种射频收发电路，其特征在于，所述射频收发电路包括：
射频收发器，用于输出和接收射频信号；
收发天线，用于接收空间中的射频信号；以及如权利要求1-7任一项所述的信号放大电路。
9.如权利要求8所述的射频收发电路，其特征在于，所述射频收发电路包括印刷电路板，所述信号放大电路集成于所述印刷电路板上，且所述第一环形器与所述第二环形器之间通过多个焊盘连接。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1-7任一项所述的信号放大电路或者如权利要求8或9所述的射频收发电路。
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2023
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