專利名稱：一種用于兩路射頻信號切換選擇的電路及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于兩路射頻信號切換選擇的電路及實(shí)現(xiàn)方法，是對衛(wèi)星天線及主機(jī)設(shè)備兩路射頻信號進(jìn)行條件選擇切換的電路。
背景技術(shù)：
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，需要實(shí)現(xiàn)對主機(jī)設(shè)備產(chǎn)生的射頻信號B和外接天線轉(zhuǎn)入設(shè)備中的射頻信號A進(jìn)行切換，切換的條件是:在沒有天線信號A、或天線信號A的幅度沒有達(dá)到給定門限值時，主機(jī)射頻信號B處于輸出狀態(tài)。外接天線射頻信號A不定時出現(xiàn)，只有當(dāng)其幅度大于給定門限值的時候，才能將其切換到輸出狀態(tài)。在以前產(chǎn)品中，沒有相應(yīng)的成熟電路可供移植使用及借鑒，因此設(shè)計(jì)了該電路。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種用于兩路射頻信號切換選擇的電路及實(shí)現(xiàn)方法。該電路和方法對外接天線提供的射頻信號A進(jìn)行幅度檢測，將檢測結(jié)果以電壓形式輸出，對這個電壓進(jìn)行一定處理后用來控制射頻開關(guān)的切換。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是:包括射頻耦合器U1、射頻開關(guān)U2、放大器U03、變壓器U04、功率檢測芯片U05、反相器U061、反相器U07II，所述射頻耦合器Ul一路通過放大器U03及匹配網(wǎng)絡(luò)依次與變壓器U04、功率檢測芯片U05、反相器U061、反相器U07II連接，另一路通過匹配網(wǎng)絡(luò)與射頻開關(guān)U2連接，所述反相器U061、反相器U07II分別與射頻開關(guān)U2連接；
具體電路連接為，射頻耦合器Ul的I腳通過電容COl接天線信號A，3腳、4腳、7腳、8腳接地，5腳通過電阻ROl接地，6腳一路通過電阻R06接地，另一路通過電阻R05接電阻R07的一端、射頻開關(guān)U2的5腳，電阻R07的另一端接地，10腳通過電容C02接放大器U03的I腳，放大器U03的2腳、3腳、5腳接地，4腳接電感LO1、電容C05的一端，電感LOl的另一端接電容C03、電容C04的一端、放大器U03的6腳及電源+5V，電容C03、電容C04的另一端接地，電容C05的另一端一路通過接電阻R04接地，另一路通過電阻R02接電阻R03、電容C06的一端，電阻R03的另一端接地，電容C06的另一端接變壓器U04初級線圈的4腳，變壓器U04初級線圈的5腳接地，變壓器U04次級線圈的I腳、3腳分別通過電容C07、電容C08接功率檢測芯片U05的4、5腳，功率檢測芯片U05的I腳、8腳、10腳、14腳、15腳、16腳接地，3腳、6腳、9腳分別通過電容C09、電容C10、電容Cl I接地，11腳接電阻R08、電阻R09的一端，電阻R08的另一端接電源+5V，電阻R09的另一端接地，12腳接反相器U06I的2腳，13腳接電容C12、電容C13的一端及電源+5V，電容C12、電容C13的另一端接地，反相器U06I的3腳接地，5腳接電源+5V，4腳接反相器U07II的2腳及射頻開關(guān)U2的I腳，反相器U07II的3腳接地，5腳接電源+5V，4腳接射頻開關(guān)U2的2腳，射頻開關(guān)U2的6腳、7腳相接，8腳通過電容C15接主機(jī)射頻信號B，3腳通過電容C14接后端接收機(jī)。一種用于兩路射頻信號切換選擇的電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述實(shí)現(xiàn)方法為，
當(dāng)天線信號幅度小于_45dBm時:天線信號通過射頻耦合器U1，耦合出的采樣信號經(jīng)過放大和匹配，恢復(fù)為采樣前的實(shí)際信號幅度，通過變壓器U04送入功率檢測芯片U05，由于信號幅度低于門限值，因此功率檢測其的輸出電壓為接近OV的低電平，送入兩級反相器后，第一級反相器U061輸出為高電平,第二級反相器U07II輸出為低電平。這對片選信號送入射頻開關(guān)U2后，射頻開關(guān)U2的I腳、2腳為I腳高2腳低，開關(guān)切換至8引腳選通，也就是將主機(jī)信號選通輸出，而將天線信號抑制40dB以上；
當(dāng)天線信號幅度達(dá)到或高于_45dBm時:天線信號通過射頻耦合器Ul，耦合出的采樣信號經(jīng)過放大和匹配，恢復(fù)為采樣前的實(shí)際信號幅度，通過功率檢測芯片U05，由于信號幅度達(dá)到或高于于門限值，因此功率檢測其的輸出電壓為接近5V的高電平。送入兩級反相器后，第一級反相器U06I輸出為低電平,第二級反相器U07II輸出為高電平。這對片選信號送入射頻開關(guān)U2后，射頻開關(guān)U2的I腳、2腳為I腳低2腳高，射頻開關(guān)U2換至5引腳選通，也就是將天線信號選通輸出，而將主機(jī)信號抑制40dB以上。本發(fā)明的特點(diǎn)是:其中一路主機(jī)射頻信號B為常有狀態(tài)，另外一路天線射頻信號A為不定時出現(xiàn)狀態(tài)，天線射頻信號A信號出現(xiàn)且達(dá)到一定幅度時，才會被切換輸出。本電路對不定時出現(xiàn)的天線射頻信號A檢測靈敏準(zhǔn)確，切換迅速。
圖1為本發(fā)明的電路連接框 圖2為本發(fā)明的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所不,一種用于兩路射頻信號切換選擇的電路,包括射頻稱合器U1、射頻開關(guān)U2、放大器U03、變壓器U04、功率檢測芯片U05、反相器U061、反相器U07II，射頻耦合器Ul 一路通過放大器U03及匹配網(wǎng)絡(luò)依次與變壓器U04、功率檢測芯片U05、反相器U061、反相器U07II連接，另一路通過匹配網(wǎng)絡(luò)與射頻開關(guān)U2連接，反相器U061、反相器U07II分別與射頻開關(guān)U2連接。因?yàn)樘炀€信號是不定時出現(xiàn)的，所以選擇檢測天線信號做為開關(guān)是否切換的判據(jù)。天線信號被采樣放大后進(jìn)行功率檢測，檢測的結(jié)果是高電平或者低電平，這個結(jié)果電壓被兩個反相器變?yōu)椴煌叩碗娖浇M合，以此來控制微波開關(guān)的選通方向。這就是本電路的基本思路和工作流程。如圖2所示，具體電路連接為，射頻耦合器Ul的I腳通過電容COl接天線信號A，3腳、4腳、7腳、8腳接地，5腳通過電阻ROl接地，6腳一路通過電阻R06接地，另一路通過電阻R05接電阻R07的一端、射頻開關(guān)U2的5腳，電阻R07的另一端接地，10腳通過電容C02接放大器U03的I腳，放大器U03的2腳、3腳、5腳接地，4腳接電感L01、電容C05的一端，電感LOl的另一端接電容C03、電容C04的一端、放大器U03的6腳及電源+5V，電容C03、電容C04的另一端接地，電容C05的另一端一路通過接電阻R04接地，另一路通過電阻R02接電阻R03、電容C06的一端，電阻R03的另一端接地，電容C06的另一端接變壓器U04初級線圈的4腳，變壓器U04初級線圈的5腳接地，變壓器U04次級線圈的I腳、3腳分別通過電容C07、電容C08接功率檢測芯片U05的4、5腳，功率檢測芯片U05的I腳、8腳、10腳、14腳、15腳、16腳接地，3腳、6腳、9腳分別通過電容C09、電容CIO、電容Cll接地，11腳接電阻R08、電阻R09的一端，電阻R08的另一端接電源+5V，電阻R09的另一端接地，12腳接反相器U06I的2腳，13腳接電容C12、電容C13的一端及電源+5V，電容C12、電容C13的另一端接地，反相器U06I的3腳接地，5腳接電源+5V，4腳接反相器U07II的2腳及射頻開關(guān)U2的I腳，反相器U07II的3腳接地，5腳接電源+5V，4腳接射頻開關(guān)U2的2腳，射頻開關(guān)U2的6腳、7腳相接，8腳通過電容C15接主機(jī)射頻信號B，3腳通過電容C14接后端接收機(jī)。電路工作機(jī)理詳解:
首先要選定功率檢測芯片U05 (功率檢測器)的功率檢測門限，當(dāng)采樣信號幅度達(dá)到這個門限時，射頻開關(guān)U2 (微波開關(guān))切換為輸出天線信號。功率檢測芯片U05選用的是ANALOG公司的AD8362均方值功率檢測器，使用的是該芯片的控制模式。其檢測門限是由11引腳的外加電壓Vset來設(shè)置的，該電壓可以在0.5V到3.5V的范圍內(nèi)人為設(shè)定:
Vset=(Pin+60dBm)X 50mV/dB
相當(dāng)于檢測門限可以設(shè)定為從_50dBm到IOdBm之間的任何數(shù)值。在該模式下，如果功率檢測器U05輸入端口接收到的信號功率達(dá)到門限值以上，則12腳輸出的結(jié)果電壓Vout為約5V ;如果功率檢測器U05輸入端口接收到的信號功率沒有到達(dá)門限值，則12腳輸出的結(jié)果電壓Vout為約0V。產(chǎn)品中實(shí)際設(shè)定的功率門限值為_45dBm，Vset= (-45+60) X0.05=0.75V，電路中是用R08和R09對5V電源進(jìn)行分壓得到的，取R08=30K，R09=10K。由于功率檢測器U05的輸入信號必須為差分形式，因此在前端使用了變壓器U04(巴倫U04)，以達(dá)到差分 變換的目的。另外，由于使用的是功率檢測器的控制模式，而功率檢測芯片U05在該模式下兩差分輸入端的阻抗為200歐姆，因此前端的巴倫還兼有阻抗變換作用，將50歐姆轉(zhuǎn)換為200歐姆，以達(dá)到匹配效果。選用的是MACOM公司的ETC1.6-4-2-3,變壓比為1:2，相當(dāng)于阻抗比1:4，可以滿足要求。其次，由于采樣信號是使用了射頻耦合器Ul耦合得到的，因此從耦合器輸出的采樣信號比實(shí)際的天線信號幅度要小，因此在送入巴倫之前，需要用放大器U03和匹配網(wǎng)絡(luò)將損失的那部分功率補(bǔ)充回來。否則天線信號達(dá)到_45dBm時，實(shí)際送入功率檢測器U05的功率是低于_45dBm的，這會影響對天線信號檢測的靈敏度。實(shí)際使用的射頻耦合器Ul是Mini公司的BDCA-15-25芯片，在本電路的工作頻段(1200MHz-1600MHz)的典型耦合損耗為14dB左右。補(bǔ)充這一損耗所使用的放大器為NEC公司的UPC2709，典型增益為23dB。R03、R04和R05組成了匹配網(wǎng)絡(luò)，其作用在于預(yù)留了增益調(diào)節(jié)的功能，可以根據(jù)實(shí)際情況對采樣信號幅度進(jìn)行調(diào)整。最后，由于所選用的射頻開關(guān)U2需要兩個片選信號來控制切換，因此需要對功率檢測器輸出的結(jié)果電壓進(jìn)行處理，將其變?yōu)橐粚ζx信號。在電路中，這一功能是通過一對反相器U06、U07來實(shí)現(xiàn)的。選用的射頻開關(guān)是Hittite公司的HMC194MS8，切換功能是通過1、2引腳的高低電平信號來控制的，相當(dāng)于一對片選信號。選用的反相器是Philips的74AHC1G04GW，兩個反相器直接級聯(lián)，第一級的輸入信號即為功率檢測器U05的輸出結(jié)果電平，兩級反相器的輸出即為控制射頻開關(guān)的一對片選信號。一種用于兩路射頻信號切換選擇的電路的實(shí)現(xiàn)方法為:當(dāng)天線信號幅度小于-45dBm時:天線信號通過射頻耦合器U1，耦合出的采樣信號經(jīng)過放大和匹配，恢復(fù)為采樣前的實(shí)際信號幅度，通過變壓器U04 (巴倫)送入功率檢測芯片U05 (功率檢測器)，由于信號幅度低于門限值，因此功率檢測其的輸出電壓為接近OV的低電平，送入兩級反相器后，第一級反相器U06I輸出為高電平，第二級反相器U07II輸出為低電平。這對片選信號送入射頻開關(guān)U2后，射頻開關(guān)U2的I腳、2腳為I腳高2腳低，開關(guān)切換至8引腳選通，也就是將主機(jī)信號選通輸出，而將天線信號抑制40dB以上。當(dāng)天線信號幅度達(dá)到或高于_45dBm時:天線信號通過射頻稱合器Ul,稱合出的采樣信號經(jīng)過放大和匹配，恢復(fù)為采樣前的實(shí)際信號幅度，通過功率檢測芯片U05 (功率檢測器)，由于信號幅度達(dá)到或高于于門限值，因此功率檢測其的輸出電壓為接近5V的高電平。送入兩級反相器后，第一級反相器U06I輸出為低電平，第二級反相器U07II輸出為高電平。這對片選信號送入射頻開關(guān)U2后，射頻開關(guān)U2的I腳、2腳為I腳低2腳高，射頻開關(guān)U2換至5引腳選通，也就是將天線信號選通輸出，而將主機(jī)信號抑制40dB以上。
權(quán)利要求
1.一種用于兩路射頻信號切換選擇的電路，其特征在于:包括射頻耦合器U1、射頻開關(guān)U2、放大器U03、變壓器U04、功率檢測芯片U05、反相器U061、反相器U07II，所述射頻耦合器Ul —路通過放大器U03及匹配網(wǎng)絡(luò)依次與變壓器U04、功率檢測芯片U05、反相器U061、反相器U07II連接，另一路通過匹配網(wǎng)絡(luò)與射頻開關(guān)U2連接，所述反相器U061、反相器U07II分別與射頻開關(guān)U2連接； 具體電路連接為，射頻耦合器Ul的I腳通過電容COl接天線信號A，3腳、4腳、7腳、8腳接地，5腳通過電阻ROl接地，6腳一路通過電阻R06接地，另一路通過電阻R05接電阻R07的一端、射頻開關(guān)U2的5腳，電阻R07的另一端接地，10腳通過電容C02接放大器U03的I腳，放大器U03的2腳、3腳、5腳接地，4腳接電感L01、電容C05的一端，電感LOl的另一端接電容C03、電容C04的一端、放大器U03的6腳及電源+5V，電容C03、電容C04的另一端接地，電容C05的另一端一路通過接電阻R04接地，另一路通過電阻R02接電阻R03、電容C06的一端，電阻R03的另一端接地，電容C06的另一端接變壓器U04初級線圈的4腳，變壓器U04初級線圈的5腳接地，變壓器U04次級線圈的I腳、3腳分別通過電容C07、電容C08接功率檢測芯片U05的4、5腳，功率檢測芯片U05的I腳、8腳、10腳、14腳、15腳、16腳接地，3腳、6腳、9腳分別通過電容C09、電容C10、電容Cl I接地，11腳接電阻R08、電阻R09的一端，電阻R08的另一端接電源+5V，電阻R09的另一端接地，12腳接反相器U06I的2腳，13腳接電容C12、電容C13的一端及電源+5V，電容C12、電容C13的另一端接地，反相器U06I的3腳接地，5腳接電源+5V，4腳接反相器U07II的2腳及射頻開關(guān)U2的I腳，反相器U07II的3腳接地，5腳接電源+5V，4腳接射頻開關(guān)U2的2腳，射頻開關(guān)U2的6腳、7腳相接，8腳通過電容C15接主機(jī)射頻信號B，3腳通過電容C14接后端接收機(jī)。
2.一種用于兩路射頻信號切換選擇的電路的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述實(shí)現(xiàn)方法為， 當(dāng)天線信號幅度小于_45dBm時:天線信號通過射頻耦合器U1，耦合出的采樣信號經(jīng)過放大和匹配，恢復(fù)為采樣前的實(shí)際信號幅度，通過變壓器U04送入功率檢測芯片U05，由于信號幅度低于門限值，因此功率檢測其的輸出電壓為接近OV的低電平，送入兩級反相器后，第一級反相器U06I輸出為高電平，第二級反相器U07II輸出為低電平； 這對片選信號送入射頻開關(guān)U2后，射頻開關(guān)U2的I腳、2腳為I腳高2腳低，開關(guān)切換至8引腳選通，也就是將主機(jī)信號選通輸出，而將天線信號抑制40dB以上； 當(dāng)天線信號幅度達(dá)到或高于_45dBm時:天線信號通過射頻耦合器Ul，耦合出的采樣信號經(jīng)過放大和匹配，恢復(fù)為采樣前的實(shí)際信號幅度，通過功率檢測芯片U05，由于信號幅度達(dá)到或高于門限值，因此功率檢測其的輸出電壓為接近5V的高電平； 送入兩級反相器后，第一級反相器U06I輸出為低電平，第二級反相器U07II輸出為高電平； 這對片選信號送入射頻開關(guān)U2后，射頻開關(guān)U2的I腳、2腳為I腳低2腳高，射頻開關(guān)U2換至5引腳選通，也就是將天線信號選通輸出，而將主機(jī)信號抑制40dB以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于兩路射頻信號切換選擇的電路及實(shí)現(xiàn)方法。射頻耦合器U1一路通過放大器U03及匹配網(wǎng)絡(luò)依次與變壓器U04、功率檢測芯片U05、反相器U06I、反相器U07II連接，另一路通過匹配網(wǎng)絡(luò)與射頻開關(guān)U2連接，反相器U06I、反相器U07II分別與射頻開關(guān)U2連接。因?yàn)樘炀€信號是不定時出現(xiàn)的，所以選擇檢測天線信號做為開關(guān)是否切換的判據(jù)。天線信號被采樣放大后進(jìn)行功率檢測，檢測的結(jié)果是高電平或者低電平，這個結(jié)果電壓被兩個反相器變?yōu)椴煌叩碗娖浇M合，以此來控制微波開關(guān)的選通方向。其特點(diǎn)是本電路對不定時出現(xiàn)的天線射頻信號A檢測靈敏準(zhǔn)確，切換迅速。
文檔編號H03K19/0956GK103107805SQ201210565988
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者王蕾, 張升華, 王運(yùn)宏, 張志拓 申請人:天津七六四通信導(dǎo)航技術(shù)有限公司