專利名稱：一種保護(hù)時分雙工系統(tǒng)接收前端的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及對移動通信收發(fā)系統(tǒng)的接收前端進(jìn)行保護(hù)的技術(shù)，特別是 指一種保護(hù)時分雙工系統(tǒng)^l妄收前端的裝置。
技術(shù)背景目前移動通信領(lǐng)域的射頻端口通常是采用射頻開關(guān)或者是環(huán)形器來實現(xiàn)，而對于時分雙工系統(tǒng)(TDD， Time Division Duplex),收發(fā)共用一個射頻端口。其中，當(dāng)射頻端口采用射頻開關(guān)，利用射頻開關(guān)控制收發(fā)信號時的信號鏈 路時，其合路原理如圖1所示，天線101與射頻開關(guān)102的端口 2連接，端口 1與功率放大器(PA， PowerAmplifier)104連接，端口 3與低噪聲放大器(LNA, Low Noise Amplifier)103連接，其中的LNA—EN與PA—EN分別是低噪聲放大 器與功率放大器的開關(guān)控制信號。而由于射頻開關(guān)的承受功率和線性傳輸方面 的問題，也有采用環(huán)形器201來實現(xiàn)收發(fā)合路的，其具體的原理如圖2所示， 天線101與環(huán)形器201的端口 2連接，環(huán)形器的另外兩個端口分別接低噪聲放 大器與功率放大器。在現(xiàn)有的申請專利號為CN03146286.3，名稱為"時分雙工無線通信系統(tǒng) 收發(fā)線性開關(guān)電路和其實現(xiàn)方法"的發(fā)明申請中，則是采用環(huán)形器和射頻開關(guān) 作為收發(fā)合路；如圖3所示，在這個發(fā)明中，如果天線端口匹配不好，當(dāng)輸出 功率較大時，也存在將射頻開關(guān)或者是LNA損壞的可能；因為一般的射頻開 關(guān)的可承受功率從1W到幾W不等，LNA的可承受功率通常遠(yuǎn)小于1W, — 般不超過100mW。如果天線端口匹配較好，從環(huán)形器端口 l到端口3的隔離 可以達(dá)到10dB到20dB以上，如果此時功率放大器輸出功率10W，則泄漏到 端口 3的信號功率小于1W，射頻開關(guān)或LNA此時工作在安全范圍。但是，上面圖1、圖2以及圖3所描述的三種收發(fā)合路中，無論哪一種， 當(dāng)天線端口匹配不好時，泄漏到端口 3的信號功率會超過1W,甚至接近10W, 超出射頻開關(guān)或LNA的可承受功率，非常容易導(dǎo)致射頻開關(guān)或LNA損壞
實用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實用新型的目的在于提供了一種保護(hù)時分雙工系統(tǒng)接收前端 的裝置，當(dāng)天線端口非正常匹配的情況下，保護(hù)接收前端不被發(fā)射信號泄漏的 功率損壞。一種保護(hù)時分雙工系統(tǒng)接收前端的裝置，在接收前端的鏈路上設(shè)置輸入信 號的采樣點，該采樣點連接功率檢波器的輸入端，功率4企波器的輸出端連接比 較器的一個輸入端，比較器的另一個輸入端接參考電壓。該裝置所述接收前端進(jìn)一步包括一個射頻開關(guān)；該射頻開關(guān)的固定端與接收前端鏈路連接，該射頻開關(guān)的兩個切換端分別 連接負(fù)載、低噪聲放大器。該裝置所述采樣點位于射頻開關(guān)的一個切換端與負(fù)載之間。該裝置所迷采樣點所在的端口連接功率檢波器，該功率檢波器把接收前端 接收的輸入信號檢波為對應(yīng)的輸出電壓。該裝置所述裝置在接收前端包括一個環(huán)形器，且射頻開關(guān)連接接收前端鏈 路的環(huán)形器形成收發(fā)合路，該環(huán)形器的三個端口分別連接天線、功率放大器和 低噪聲放大器。該裝置所述功率檢波器的輸出電壓作為比較器的一個輸入端的輸入?yún)?shù)， 該比較器另一個輸入端輸入?yún)⒖茧妷?，并進(jìn)行比較，輸出控制信號。 該裝置所述比較器輸出的控制信號控制功率放大器的開和關(guān)； 或者該控制信號接一個增益控制電路，用于降低功率放大器的發(fā)射增益。 該裝置所述比較器的正極接功率檢波器的輸出電壓，負(fù)極接參考電壓；或者所述比較器的負(fù)極功率檢波器的輸出電壓，正極接參考電壓。 從以上所述可以看出，本實用新型提供的這種保護(hù)時分雙工系統(tǒng)接收前端的裝置，其射頻端口包括環(huán)形器；通常也包括射頻開關(guān)，此時射頻開關(guān)接在環(huán)形器后面；在環(huán)形器后的接收鏈路上設(shè)置信號采樣點，該采樣點連接功率檢波器的輸入端，功率檢波器的輸出端連接比較器的一個輸入端，比較器的另一個輸入端接地，該比較器輸出端輸出的控制信號控制功率放大器的輸出功率。這樣，當(dāng)天線端口非正常匹配的情況下，通過控制功率放大器的輸出功率來保護(hù)接收前端不被發(fā)射信號泄漏的功率損壞。


圖1為采用射頻開關(guān)作為收發(fā)合路原理示意圖；圖2為采用環(huán)形器作為收發(fā)合路原理示意圖；圖3為采用環(huán)形器和射頻開關(guān)作為收發(fā)合路原理示意圖；圖4為本實用新型實施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型實施例不包含射頻開關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型實施例的某型號功率檢波器輸出電壓與輸入信號強度關(guān)系示意圖。
具體實施方式
當(dāng)天線端口非正常匹配的情況下，由于發(fā)射功率不能順利的加載到外部負(fù) 載上，該發(fā)射功率相當(dāng)一部分或大部分都會反射到端口 3,此時端口3連接的 接收前端承載的發(fā)射功率很容易超過其負(fù)載功率的上限。為了保護(hù)接收前端不 浮皮反射的發(fā)射功率損壞，本實用新型提供了一種保護(hù)時分雙工系統(tǒng)接收前端的 裝置。如圖4所示，本實用新型裝置的具體結(jié)構(gòu)中，作為外部負(fù)載的天線101 通過端口 2連4妄環(huán)形器201，環(huán)形器201通過端口 1與功率-文大器PA(圖中未 畫出其具體結(jié)構(gòu))連接，且通過端口 3與射頻開關(guān)102的固定端連接；射頻開 關(guān)102的兩個切換端端口 4和端口 5,分別是端口 4與低噪聲放大器LNA連 接，端口5與負(fù)載301連接，且在端口 5與負(fù)栽之間取一個采樣點，負(fù)載301 接地或相應(yīng)的參考電壓點，以上描述的裝置結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)雷同；同時，本實 用新型采用環(huán)形器201加射頻開關(guān)102組成收發(fā)合路，接功率檢波器401，該 功率檢波器401的輸出電壓Vout作為輸入?yún)?shù)輸入比較器402的一個輸入端， 該比較器402的另一個輸入端接參考電壓Vref,比較器402的輸出端輸出控制 信號，本實用新型中該控制信號為1，該控制信號用于控制功率放大器的開和 關(guān)，或者該控制信號可以通過再接一個增益控制電路，來P爭低功率放大器的發(fā) 射增益。由圖4可以看出，此時接收前端包含環(huán)形器201、射頻開關(guān)102、以及LNA 等元器件；功率檢波器401的采樣點可以在端口 3以后的任何一點設(shè)置，之所 以在本實用新型中把端口 5作為采樣點，是考慮到功率檢波器401的信號釆樣
會增大噪聲系數(shù)，進(jìn)而影響到測量的準(zhǔn)確性，而端口 5不是直接在接收鏈路的 射頻鏈路上，在此處釆樣對接收鏈路的匹配和噪聲系數(shù)沒有影響，因此較佳的 信號采樣點在射頻開關(guān)的端口 5。本實用新型中，由于比較器402的輸出控制 信號為1控制功率放大器的關(guān)斷，因此該比較器402的正輸入端接功率檢波器 401的輸出電壓Vout，負(fù)輸入端接參考電壓Vref;同理可以知道，當(dāng)比較器 402的輸出控制信號為0控制功率放大器的關(guān)斷時，則比較器402的負(fù)輸入端 接功率檢波器401的輸出電壓Vout，正輸入端接參考電壓Vref。如圖5所示，如果不包含射頻開關(guān)，只是采用環(huán)形器作為收發(fā)合路，則采 用本實用新型的技術(shù)同樣可以起到保護(hù)接收前端的作用。作為外部負(fù)載的天線101通過端口 2連接環(huán)形器201,環(huán)形器201通過端口 1與功率放大器PA(圖 中未畫出其具體結(jié)構(gòu))連接，且通過端口 3與低噪聲放大器LNA連接，并通過 端口3與負(fù)載301連接，則該端口3處成為采樣點，負(fù)載301接地或相應(yīng)的參 考電壓點；這樣，本實用新型僅采用環(huán)形器201組成收發(fā)合路，接功率檢波器 401，該功率才企波器401的輸出電壓Vout作為輸入?yún)?shù)輸入比較器402的一個 輸入端，該比較器402的另一個輸入端接參考電壓Vref,比較器402的輸出端 輸出控制信號，該控制信號用于控制功率;^文大器的開和關(guān)，或者該控制信號可 以通過再接一個增益控制電路，來降低功率放大器的發(fā)射增益。不包含射頻開關(guān)的裝置與包含射頻開關(guān)的裝置的區(qū)別在于，在不包含射頻 開關(guān)的裝置中，造成低噪音放大器LNA損壞的功率會有所降低。下面以具體的實施例說明本實用新型的工作原理，如圖6所示，是采用某 型號功率檢波器401時，其輸出電壓Vout與輸入信號強度(InputAmplitude)功 率的關(guān)系。以輸入信號的頻率1.9GHz為例，其關(guān)系曲線如圖6中所標(biāo)識的， 位于其它所有曲線的上方。不失一般性，采用圖4中描述的裝置，假定，當(dāng)天線端口匹配好時，環(huán)形 器201的端口 1到端口 3的隔離是Ls—cir=19dB;當(dāng)天線端口開路，即天線端 口不接天線時，環(huán)形器201的端口 1到端口 3的隔離是Ls—ci產(chǎn)ldB;由上述假 定可以推導(dǎo)出，當(dāng)天線端口匹配不好時，環(huán)形器201的端口 l到端口3的隔離 介于兩個Ls—cir數(shù)值之間，即Ls—cir=ldB ~19dB。同時，根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定檢波信號釆樣點的耦合度是Ls—coup=40dB;并設(shè)置
參考電壓Vref=1.5V;由輸入信號頻率1.9GHz在圖6中所對應(yīng)的曲線可以算 出，此時功率檢波器401的輸入信號功率Pd;15dBm,即是說，當(dāng)功率檢波 器401的輸入信號功率為-15dBm時，其輸出電壓Vout=1.5V;由上述可知， 接收前端的輸入信號功率Pd2的門限為-15dBm+40dB=25dBm,即當(dāng)接收前端的Pd2超過25dBm時，則 Pd2-40dB>-15dBm,由圖6中1.9GHz對應(yīng)的曲線可以看出，此時的輸出電壓 Vout>1.5V,大于參考電壓Vref的1.5V,此時引起對功率放大器的發(fā)射功率的 調(diào)整。由以上描述可以看出，如果調(diào)整參考電壓Vref的大小，就可以調(diào)整接收 前端的Pd2的大小，且兩者成正比例關(guān)系。假定功率力欠大器的輸出功率為Pout=36dBm,分為三種情況描迷此時的工 作原理(1) 天線端口正常匹配的情況下， 泄漏到射頻開關(guān)的輸入信號功率Pd2=36dBm -19dB =17dBm; 功率檢波器401的輸入信號功率Pd=17dBm-40dB=-23dBm; 由圖6可知，功率才金波器401的輸出電壓Vout=1.35V;VouKVref，即泄漏到接收前端的Pd2沒有超過其可承受功率的上限，不 必關(guān)斷功率放大器或進(jìn)行增益控制。(2) 天線端口非正常匹配的情況下，泄漏到射頻開關(guān)的輸入信號功率Pd2-36dBm-6dB-30dBm; 功率檢波器401的輸入信號功率Pd=30dBm-40dB=-10dBm; 由圖6可知，功率檢波器401的輸出電壓Vout=1.55V; Vout>Vref,即泄漏到接收前端的Pd2超過了其可承受功率的上限，需要 啟動關(guān)斷功放控制或增益控制。(3) 天線端口開路的情況下，泄漏到射頻開關(guān)的輸入信號功率Pd2-36dBm-ldB-35dBm; 功率檢波器401的輸入信號功率Pd=35dBm-40dB=-5dBm; 由圖6可知，功率檢波器401的輸出電壓Vout=1.6V; Vout>Vref即泄漏到接收前端的Pd2超過了其可承受功率的上限，需要啟
動關(guān)斷功放控制或增益控制；另外，天線端口開路，則發(fā)射端的輸出信號顯然無法通過天線發(fā)送，輸出 的功率基本上全部泄漏到接收前端，因此肯定會啟動關(guān)斷功放控制或增益控 制。對于圖5描述的本實用新型的結(jié)構(gòu)，由于接收前端的輸入信號功率的門限 會有所降低，因此其分析過程與上述是相同的。同時，上述實施例描述了輸入信號的頻率是1.9GHz時的工作原理，但是 對于輸入信號是別的頻率時的分析過程與上述也是相同的。由以上描述的本實用新型的具體結(jié)構(gòu)以及其工作原理可以看出，在TDD的射頻前端中，在環(huán)形器后的接收鏈路上，在端口 3之后設(shè)置信號功率的采樣 點，采樣泄漏到接收前端的信號功率，并利用功率檢波器401，將采樣的信號 功率檢波為對應(yīng)的輸出電壓Vout，該Vout和預(yù)設(shè)定的參考電壓Vref比較；當(dāng) 功率檢波器401的輸出電壓Vout超過參考電壓Vref時，產(chǎn)生一個控制信號， 該控制信號用于控制關(guān)斷功率放大器402，或控制降低發(fā)射鏈路的增益。使泄 漏到接收前端的功率小于接收前端可承受功率的上P艮，避免了接收前端器件的 損壞。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若千改進(jìn) 和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種保護(hù)時分雙工系統(tǒng)接收前端的裝置，其特征在于，在接收前端的 鏈路上設(shè)置輸入信號的采樣點，該采樣點連接功率檢波器的輸入端，功率檢波 器的輸出端連接比較器的一個輸入端，比較器的另一個輸入端接參考電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述接收前端進(jìn)一步包括 一個射頻開關(guān)；該射頻開關(guān)的固定端與接收前端鏈路連接，該射頻開關(guān)的兩個切換端分別 連接負(fù)栽、低噪聲放大器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述采樣點位于射頻開關(guān) 的一個切換端與負(fù)載之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述采樣點所在的端口連 接功率檢波器，該功率檢波器把接收前端接收的輸入信號檢波為對應(yīng)的輸出電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝置在接收前端包括 一個環(huán)形器，且射頻開關(guān)連接接收前端鏈路的環(huán)形器形成收發(fā)合路，該環(huán)形器 的三個端口分別連接天線、功率放大器和低噪聲放大器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述功率檢波器的輸出電 壓作為比較器的一個輸入端的輸入?yún)?shù)，該比較器另一個輸入端輸入?yún)⒖茧?壓，并進(jìn)行比較，輸出控制信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述比較器輸出的控制信 號控制功率放大器的開和關(guān)；或者該控制信號接一個增益控制電路，用于降低功率放大器的發(fā)射增益。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述比較器的正極接功率 檢波器的輸出電壓，負(fù)極接參考電壓；或者所述比較器的負(fù)極功率檢波器的輸出電壓，正極接參考電壓。
專利摘要本實用新型提供一種保護(hù)時分雙工系統(tǒng)接收前端的裝置，在接收前端的鏈路上設(shè)置輸入信號的采樣點，該采樣點連接功率檢波器的輸入端，功率檢波器的輸出端連接比較器的一個輸入端，比較器的另一個輸入端接參考電壓。應(yīng)用本實用新型，保證了在大功率發(fā)射狀態(tài)下，且外部負(fù)載異常時，接收前端的器件不被損壞，同時不增大接收鏈路的噪聲系數(shù)。
文檔編號H04B7/26GK201039180SQ200720148828
公開日2008年3月19日 申請日期2007年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月18日
發(fā)明者滔 段 申請人:大唐移動通信設(shè)備有限公司