专利名称：塔顶低噪声放大器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线电传输电通信领域，特别是一种塔顶低噪声放大器。
背景技术：
在无线电传输电通信技术中，由于基站接收系统的有源器件和射频导体(如接收回路中的馈线、跳线和基站内的接收分路器、高频放大器等)中的电子热运动引起的热噪声，这些热噪声的引入降低了系统接收的信噪比(S/N)，从而限制了基站接收灵敏度的提高，降低了通话质量。现有的系统中，基站天线接收链路信号直达基站，是不设塔顶放大器的，WCDMA(WCDMA-WideBand Code Division Multiple Access宽带码分多址接入)塔顶放大器就是在基站接收系统的前端即紧靠接收天线的位置增加一个前置放大器，以改善基站的接收机性能。
发明内容
为了改善基站的接收性能，本实用新型的目的是在紧靠接收天线的位置，提供一种塔顶低噪声放大器。
本实用新型的目的通过如下技术达到本塔顶低噪声放大器包括上行输入滤波器、上行输出滤波器、上行开关、下行滤波器和馈电器。其上行输入滤波器端连接基站天线；馈电器端通过射频电缆连接到基站。上行输入滤波器另一端分别连到旁路开关和上行低噪声放大器。上行低噪声放大器输出端连至上行输出滤波器，上行旁路开关也连至上行输出滤波器。上行输出滤波器的另一端分别连到馈电器和下行滤波器。下行滤波器的另一端又连至天线。
所说的上行低噪声放大器的输入端通过电容和匹配带线、电感连至砷化钾场效应晶体管，砷化钾场效应晶体管的漏极偏置电压Vdd和栅极偏置电压Vgg连接到叠加法偏置供电电路。砷化钾场效应管通过电阻、匹配带线、电容后输出。
本实用新型的有益效果在于1.改善基站接收系统的噪声系数，改善了基站的接收性能，提高了基站的接收灵敏度，改善了覆盖效果。
2.采用砷化钾场效应晶体管(GaAsFET)作为有源器件，这些器件能提供很好的噪声特性。
3.采用叠加法偏置供电，利用多个低压差稳压电路串联方式，为塔顶放大器提供偏置电压，有降低电源噪声的效果。通过叠加法提供场效应晶体管的漏极和栅极偏置电压，确保了放大器的低噪声特性。
4.本塔顶放大器配置上输入接头和双工滤波器，在叠加模式偏置供电情况下塔顶放大器噪声系数测试结果为1.4dB。
图1为塔顶放大器与基站接收系统的连接示意图。在未加塔顶放大器时，基站天线接收链路信号沿着图中虚线路径直达基站。
图2为叠加模式低噪声输出参考电压电原理图。
图3为本实用新型上行低噪声放大器电原理图。
图4为塔顶低噪声放大器原理框图。
具体实施方式
当未加塔顶放大器时，基站天线接收链路信号沿着虚线路径直达基站，基站接收端噪声系数为NFt＝NFr+Lφ+Lf式中，NFr为BTS(BTS-Base Transceiver Station基地收发信机站，简称基站)接收机噪声系数；Lφ、Lf分别为双工滤波器和馈线的插入损耗。
当Lφ＝1db、Lf＝7db、NFr＝4db时，NFt＝12db。
增加了塔放之后，接收端噪声系数修正为NFt′＝Lφ+10lg[10NFa(dB)/10+(10(Lf+NFr)/10-1)/10G(dB)/10]如果塔放噪声系数NFa＝3db，塔放增益G＝14db，
NFt′＝1+10lg[1.995+0.461]＝4.9db此时基站接收端的噪声系数由原来的12dB降低为不到5dB，极大地提高了基站的接收灵敏度，改善覆盖效果。通常，塔放噪声系数与基站接收机噪声系数处在同一量级，所以塔放能够改善的主要是馈线及其他无源器件的插入损耗。
塔顶放大器核心作用是对上行信号进行低噪声放大，因此噪声系数是衡量塔顶放大器的关键指标，要实现低噪声有源放大，首先是采用砷化钾器件(GaAsFET)作为有源电子器件，这些器件能提供很好的噪声特性，另一个关键便是如何为这些有源器件提供偏置工作电压．偏置电压本身不可避免地带来电源噪声，并通过偏置电路最终叠加在系统链路中，形成对放大器噪声特性的影响。
该项设计的核心便是采用叠加法偏置供电利用多个低压差稳压电路串联方式，为塔放的前置放大器提供偏置电压。N级低压差三端稳压模块(模块电压输出V1＝3V)叠加，输出一组N倍V1电压，然后通过高精度，低漂移运算放大器比例输出V1，便能实现降低电源噪声的效果。由于多个低压差稳压电路互不相关，其各自产生的噪声分量(1/f部分)是随机的，多个稳压电路串联后便会相互抵消部分噪声能量，达到减少一半偏置电压带来的噪声影响。
本实用新型的一个实施例是采用4级稳压电路模块串联，每路模块输出电压为V1＝3V，级链输出电压为VTOTAL=4V1＝12V； 因此电源噪声相对电压叠加降低了一半。
本实用新型设计人推荐如下实施例本塔顶低噪声放大器的上行输入滤波器2端连接基站天线1，馈电器6端通过射频电缆和馈电器7连接到基站9、上行输入滤波器2另一端分别连至旁路开关4和上行低噪声放大器3。上行低噪声放大器3输出端连至上行输出滤波器5；上行旁路开关4也连至上行输出滤波器5。上行输出滤波器5的另一端分别连至馈电器6和下行滤波器10，下行滤波器10的另一端连至天线1，另有电源监控单元8供电和告警。其中馈电器的作用是通过射频电缆实现对塔顶放大器的直流馈电。
所说的上行低噪声放大器3的输入端301通过电容302和匹配带线303、电感304连至砷化钾场效应晶体管305。晶体管305的漏极偏置电压Vdd 317和栅极偏置电压Vgg 310连接到叠加法偏置供电电路。砷化钾场效应管通过电阻306、匹配带线307、电容308后连至输出端309。栅极偏置电压Vgg 310通过电阻312连到匹配带线303，栅极电压Vgg通过隔直电容311后接地。漏极电压Vdd 317通过电阻316和电阻314连接到匹配带线307。在电阻314两端分别通过电容313和电容315接地。
传统偏置电压工作模式是通过偏置电路设计，通过电阻分压方式来提供，此时系统对电源噪声没有抑制。
请参阅图3，图中Vdd和Vgg分别是砷化钾场效应晶体管的漏极和栅极偏置电压，通过叠加法提供漏极和栅极偏置电压，确保了电路的低噪声特性，与传统偏置电路设计比较，测得该电路的噪声特性指标对比如下
整个塔顶放大器必须在该电路基础上配上输入接头和双工滤波器，在叠加模式偏置供电情况下塔顶放大器噪声系数经中国上海测试中心测试结果为1.4dB(检测报告编号200605-11-000061)。
权利要求1.一种塔顶低噪声放大器，包括上行输入滤波器、上行输出滤波器、上行旁路开关、下行滤波器和馈电器，其特征在于上行输入滤波器(2)端连接基站天线(1)；馈电器(6)端通过射频电缆连接到基站(9)；上行输入滤波器(2)另一端分别连至旁路开关(4)和上行低噪声放大器(3)；上行低噪声放大器(3)输出端连至上行输出滤波器(5)，上行旁路开关(4)也连至上行输出滤波器(5)；上行输出滤波器(5)的另一端分别连至馈电器(6)和下行滤波器(10)；下行滤波器(10)的另一端连至天线(1)。
2.如权利要求1所述的塔顶低噪声放大器，其特征在于所说的上行低噪声放大器(3)的输入端(301)通过电容(302)和匹配带线(303)、电感(304)连至砷化钾场效应晶体管(305)；砷化钾场效应晶体管的漏极偏置电压Vdd(317)和栅极偏置电压Vgg(310)连接到叠加法偏置供电电路；砷化钾场效应管通过电阻(306)、匹配带线(307)、电容(308)后至输出端。
专利摘要一种塔顶低噪声放大器，由上行输入滤波器端连接基站天线，馈电器端通过射频电缆连接到基站。上行输入滤波器另一端分别连至旁路开关和上行低噪声放大器。上行低噪声放大器输出端连至上行滤波器。上行输出滤波器的另一端分别连至馈电器和下行滤波器。下行滤波器的另一端回连到天线。本实用新型使用砷化钾场效应管，并用叠加法偏置供电，从而提高整个塔顶放大器的噪声性能。改善了覆盖效果和提高了基站的接收灵敏度。
文档编号H03F3/20GK2919695SQ20062004173
公开日2007年7月4日 申请日期2006年5月12日 优先权日2006年5月12日
发明者林海 申请人:上海鑫众通信技术有限公司