CN220307210U - 一种基于时分双工的射频放大电路、射频收发通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于时分双工的射频放大电路及射频收发通信系统，包括：天线模块，用于接收或发送射频信号；射频收发模块，用于处理射频信号；环形器模块，包括第一环形器与第二环形器，所述第一环形器连接天线模块，所述第二环形器连接射频收发模块；信号放大模块，连接所述环形器模块；所述信号放大模块用于放大射频信号；开关控制模块，两端分别连接信号放大模块与环形器模块；所述开关控制模块通过开关控制信号切换开关的工作状态，实现切换接收链路与发送链路的工作状态。本实用新型能够快速切换收发通路，能够有效放大无线频段的接收和发送信号。

Description

一种基于时分双工的射频放大电路、射频收发通信系统

技术领域

本申请涉及射频通信技术领域，具体涉及一种基于时分双工的射频放大电路、射频收发通信系统。

背景技术

射频收发系统中的传统放大电路采用传统的TTL电平控制放大器开启关闭的结构来避免环路振荡，该结构放大器开启关闭的时间为ms级别，不能满足射频通信系统信号交互过程中快速切换收发链路的需求。在该过程中，如若不控制放大器开启关闭，过大的环路增益会导致电路产生环路振荡，导致通信系统不能进行正常通信，给信号的传输造成损耗，影响射频收发系统的性能和信号覆盖范围。

实用新型内容

为了解决上述的问题，本申请的实施例中提供了一种基于时分双工的射频放大电路、射频收发通信系统，能够快速切换收发通路，能够有效放大无线频段的接收和发送信号。

为此，本申请的一个方面，提供一种基于时分双工的射频放大电路包括：

天线模块，用于接收或发送射频信号；

射频收发模块，用于处理射频信号；

环形器模块，包括第一环形器与第二环形器，第一环形器连接天线模块，第二环形器连接射频收发模块；

信号放大模块，连接环形器模块；信号放大模块用于放大射频信号；

开关控制模块，两端分别连接信号放大模块与环形器模块；开关控制模块通过开关控制信号切换开关的工作状态，实现切换接收链路与发送链路的工作状态。

在一些实施方式中，开关控制模块采用单刀双掷开关。

在一些实施方式中，开关控制模块包括第一开关与第二开关，第一开关设置于第一环形器与信号放大模块的第一输入端之间；第二开关设置于第二环形器与信号放大模块的第二输入端之间。

在一些实施方式中，信号放大模块包括第一放大器与第二放大器，第一放大器的输入端连接第一开关，第一放大器的输出端连接第二环形器；第二放大器的输入端连接第二开关，第二放大器的输出端连接第一环形器。

在一些实施方式中，第一环形器与第二环形器均包括第一端口、第二端口与第三端口，第一环形器的第一端口连接天线模块，第一环形器的第二端口连接第一开关，第一环形器的第三端口连接第二放大器输入端；第二环形器的第一端口连接第一放大器的输出端，第二环形器的第二端口连接射频收发模块，第二环形器的第三端口连接第二开关。

在一些实施方式中，天线模块包括一收发天线。

第二方面，本申请还提供一种射频收发通信系统，包括如上任一项的一种基于时分双工的射频放大电路。

如上，本申请的提供了一种基于时分双工的射频放大电路、射频收发通信系统，在环形器模块与信号放大模块之间所设置有开关控制模块，通过开关控制模块实现切换接收链路与发送链路的工作状态，将无需工作的链路断开，避免链路中增益过大导致环路震荡的问题。本申请能够快速切换收发通路，只需使用一根天线实现即可无线频段上实现接收链路和发送链路信号的放大，扩展了射频信号覆盖范围，降低系统复杂度，提高射频收发通信系统的性能和覆盖信号范围。

附图说明

图1为本申请实施例一提供的一种基于时分双工的射频放大电路的电路示意图；

图2为本申请实施例一提供的一种基于时分双工的射频放大电路的接收链路示意图；

图3为本申请实施例一提供的一种基于时分双工的射频放大电路的发送链路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”“包括”表明存在的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类和/或组的存在、出现或添加。本申请使用的术语“或”“和/或”“包括以下至少一个”等可被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

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。

实施例一

请参阅图1，本申请提供了一种基于时分双工的射频放大电路，能够快速切换收发通路，能够有效放大无线频段的接收和发送信号。

具体的，本射频放大电路包括天线模块、射频收发模块、环形器模块、信号放大模块与开关控制模块，其中天线模块用于接收或发送射频信号；射频收发模块用于处理射频信号；环形器模块包括第一环形器与第二环形器，第一环形器连接天线模块，第二环形器连接射频收发模块；信号放大模块用于放大射频信号，且信号放大模块连接环形器模块；开关控制模块两端分别连接信号放大模块与环形器模块；开关控制模块通过开关控制信号切换开关的工作状态，实现切换接收链路与发送链路的工作状态。

在本申请中，开关控制模块均采用单刀双掷开关。通过单刀双掷开关切换接收链路与发送链路，将不进行信号传输的链路断开，增加接收链路与发射链路之间的隔离度，使得收发环路增益均达到20dB的同时避免产生环路增益过大从而产生环路振荡的问题。同时，通过上述电路，使得切换收发链路的时间达到ns级别，满足通信系统中信号快速交互以及收发通路快速切换的需求。

开关控制模块设置有第一开关与第二开关，第一开关设置于第一环形器与信号放大模块的第一输入端之间；第二开关设置于第二环形器与信号放大模块的第二输入端之间。开关控制模块根据外部的开关控制信号切换第一开关与第二开关的工作状态。当需要接收射频信号时，开关控制信号控制第一开关闭合，第二开关断开，第一环形器与信号放大模块连接，构成接收链路。射频信号由天线模块接收后经第一环形器、信号放大模块放大后进入第二环形器输出至射频收发模块。一般的，开关控制信号由外部输入，避免对射频信号的收发产生干扰。

当需要发送射频信号时，开关控制信号控制第一开关断开，第二开关闭合，第二环形器与信号放大模块连接，构成发送链路。射频信号由射频收发模块经第二环形器、信号放大模块后进入第一环形器，再输出至天线模块，由天线模块发射。

信号放大模块包括第一放大器与第二放大器，第一放大器的输入端连接第一开关，第一放大器的输出端连接第二环形器；第二放大器的输入端连接第二开关，第二放大器的输出端连接第一环形器。其中第一放大器用于放大接收链路的射频信号，第二放大器用于放大发送链路的射频信号。在接收链路与发射链路设置对应的放大器，减少信号的干扰。

环形器模块将信号按照一定方向顺序传输至下一端口。环形器模块设置有第一环形器与第二环形器。第一环形器与第二环形器均包括第一端口、第二端口与第三端口，第一环形器的第一端口连接天线模块，第一环形器的第二端口连接第一开关，第一环形器的第三端口连接第二放大器输入端；第二环形器的第一端口连接第一放大器的输出端，第二环形器的第二端口连接射频收发模块，第二环形器的第三端口连接第二开关。

通过上述电路，实现接收链路与发射链路的快速切换，因此，在本申请中天线模块只需要设置一根天线，无需如传统的射频放大电路，设置接收端与发射端的两根天线，从而降低了本射频放大电路的复杂度与成本。本电路只需使用一根天线，在无线频段上实现接收链路和发送链路信号的放大，增大了射频通信系统的发射功率，扩展射频信号覆盖范围，显著提高了射频通信系统接收的灵敏度以及性能。

如图2所示，为接收链路的电路示意图。在当接收信号时，开关控制信号控制第一开关闭合，接收链路导通，第二开关断开，发送链路断开。此时天线接收到的信号通过第一环形器的第一端口顺时针方向由第二端口输出，经过接收链路中的第一放大器，由第一放大器将信号放大后，经第二环形器的第一端口输入，第二环形器将信号沿顺时针方向由第二端口输出至射频收发模块。

上述接收链路的过程中，由于天线接收到的信号从第一环形器的第一端口输入，而第一端口与第三端口之间存在有逆时针方向的20～30dB的隔离度。同时，由于发送链路是反向设置的，由从天线接收到的信号通过第一环形器来到发送链路的第二放大器的输入端的信号很微弱，不会影响到接收链路的信号。

同理，经第一放大器放大的信号由第二环形器的第一端口输入，第二环形器的第一端口与第三端口之间存在20～30dB的隔离度。此时，由于发送链路的第二开关，即发送链路中单刀双掷开关是断开的，存在60dB左右的隔离度，使得从接收链路中经第一放大器放大后的信号进入第二环形器，由第二环形器的第三端口到发送链路第二放大器输入端的信号很微弱，因此避免了环路增益值过大而产生的环路振荡。

如图3所示，为发送链路的电路示意图。当接收信号时，开关控制信号控制第二开关闭合，发送链路导通，第一开关断开，接收链路断开。此时射频收发莫快递发出的信号通过第二环形器的第二端口顺时针方向由第三端口输出，经过发送链路中的第二放大器，由第二放大器将信号放大后，经第一环形器的第三端口输入，第一环形器将信号沿顺时针方向由第一端口输出至天线模块。

上述接收链路的过程中，由于射频收发模块发出的信号从第二环形器的第二端口输入，而第二端口与第一端口之间存在有逆时针方向的20～30dB的隔离度。同时，由于接收链路的第一放大器是反向设置的，由从射频收发模块发出信号通过第二环形器来到接收链路的第一放大器的输入端的信号很微弱，不会影响到发送链路的信号。

同理，经第二放大器放大的信号由第一环形器的第三端口输入，第一环形器的第三端口与第二端口之间存在20～30dB的隔离度。此时，由于接收链路的第一开关，即接收链路中单刀双掷开关是断开的，存在60dB左右的隔离度，使得从发送链路中经第二放大器放大后的信号进入第一环形器，由第一环形器的第二端口到接收链路第一放大器输入端的信号很微弱，因此避免了环路增益值过大而产生的环路振荡。

实施例二

基于相同的思想，本申请还提供了一种射频收发通信系统，包括如上的一种基于时分双工的射频放大电路。

本申请提供一种基于时分双工的射频放大电路、射频收发通信系统，在环形器模块与信号放大模块之间所设置有开关控制模块，通过开关控制模块实现切换接收链路与发送链路的工作状态，将无需工作的链路断开，避免链路中增益过大导致环路震荡的问题。本申请能够快速切换收发通路，只需使用一根天线即可在无线频段上实现接收链路和发送链路信号的放大，扩展了射频信号覆盖范围，降低系统复杂度，提高射频收发通信系统的性能和覆盖信号范围。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请中，对于相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述，一般只在第一次出现时进行详细描述，后面再重复出现时，为了简洁，一般未再重复阐述，在理解本申请技术方案等内容时，对于在后未详细描述的相同或相似的术语概念、技术方案和/或应用场景描述等，可以参考其之前的相关详细描述。

在本申请中，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。

本申请技术方案的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本申请记载的范围。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于时分双工的射频放大电路，其特征在于，包括：

天线模块，用于接收或发送射频信号；

射频收发模块，用于处理射频信号；

环形器模块，包括第一环形器与第二环形器，所述第一环形器连接天线模块，所述第二环形器连接射频收发模块；

信号放大模块，连接所述环形器模块；所述信号放大模块用于放大射频信号；

开关控制模块，两端分别连接信号放大模块与环形器模块；所述开关控制模块通过开关控制信号切换开关的工作状态，实现切换接收链路与发送链路的工作状态。

2.如权利要求1所述的一种基于时分双工的射频放大电路，其特征在于：所述开关控制模块采用单刀双掷开关。

3.如权利要求2所述的一种基于时分双工的射频放大电路，其特征在于：所述开关控制模块包括第一开关与第二开关，所述第一开关设置于第一环形器与信号放大模块的第一输入端之间；所述第二开关设置于第二环形器与信号放大模块的第二输入端之间。

4.如权利要求3所述的一种基于时分双工的射频放大电路，其特征在于：所述信号放大模块包括第一放大器与第二放大器，所述第一放大器的输入端连接所述第一开关，所述第一放大器的输出端连接所述第二环形器；所述第二放大器的输入端连接所述第二开关，所述第二放大器的输出端连接所述第一环形器。

5.如权利要求4所述的一种基于时分双工的射频放大电路，其特征在于：所述第一环形器与第二环形器均包括第一端口、第二端口与第三端口，所述第一环形器的第一端口连接天线模块，所述第一环形器的第二端口连接第一开关，所述第一环形器的第三端口连接第二放大器输入端；所述第二环形器的第一端口连接第一放大器的输出端，所述第二环形器的第二端口连接所述射频收发模块，所述第二环形器的第三端口连接第二开关。

6.如权利要求2所述的一种基于时分双工的射频放大电路，其特征在于：所述天线模块包括一收发天线。

7.一种射频收发通信系统，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述的一种基于时分双工的射频放大电路。