专利名称：低噪声放大器保护开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种低噪声放大器保护开关。
背景技术：
低噪声放大器保护开关的工作过程为当TDD (Time Division Duplex，时分双工系统)功放工作在功放发射状态时，这个开关的作用是使接收链路低噪放被隔离，并使反射回的射频信号传输至射频功率负载，此时开关起到了旁路射频大功率、保护低噪放的作用，故得名低噪放保护开关；在低噪放接收状态时，这个开关隔离负载，此时接通低噪放通路，完成接收放大。如图1所示，现有技术中，用在时分双工系统(Time Division Duplex，简称TDD) 中的低噪放保护开关在电路分布中位于环行器3端口和低噪放LNA(Low Noise Amplifier, 低噪声放大器)之间，控制着来自环形器3端口的射频信号。环行器3端口是下行功率反射链路和上行接收链路公用的一个射频口，环形器的1端口与放大器PA(Power Amplifier, 功率放大器)相连，2端口与天线ANT (Antenna，天线)相连，低噪放保护开关分别连接低噪声放大器LNA和负载。目前，市场上已经有为TDD功放、低噪放单元研发的系列化的开关电路模块和器件，开关电路模块有着占用PCBGlinted Circuit Board，印制电路板)面积小、所使用的介质基板相比普通的PCB板材导热系数高的优点。但是，其内部焊接工艺复杂，内部器件间用金线连接，所以其功率容量小，可靠性低，同时成本也较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种低噪声放大器保护开关，以解决现有技术中的低噪放保护开关功率容量小以及可靠性低的问题。根据本发明的一个方面，提供了一种低噪声放大器保护开关，开关的公共端连接至天线，开关的发射端连接至负载，开关的接收端连接至低噪声放大器，公共端通过至少一个第一组二极管连接至发射端，公共端通过至少一个第二组二极管连接至接收端，其中，第一组二极管和第二组二极管均包括并联的二极管。进一步地，低噪声放大器保护开关还包括第三二极管，第三二极管的一端连接至第二组二极管与接收端之间，第三二极管的另一端连接至地。进一步地，至少两个第一组二极管中的二极管数量不同。进一步地，至少两个第二组二极管中的二极管数量不同。进一步地，每个第一组二极管和第二组二极管包括至少两个二极管。
进一步地，第一组二极管与第二组二极管数量不同。进一步地，二极管之间通过微带线相连。进一步地，微带线长度小于1/4波长。进一步地，二极管为塑封PIN 二极管。
进一步地，与公共端连接的第一组二极管中的二极管的阳极与公共端连接，与发射端连接的第一组二极管中的二极管的阴极与发射端连接，与公共端连接的第二组二极管中的二极管的阳极与公共端连接，与接收端连接的第二组二极管中的二极管的阴极与接收端连接。通过本发明，采用通过并联二极管降低阻抗，解决了现有技术中的低噪放保护开关功率容量小以及可靠性低的问题，进而达到了提高功率容量以及可靠性的效果。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是根据相关技术的TDD功放中低噪放保护开关电路连接示意图；图2是根据本发明实施例的低噪声放大器保护开关的优选电路图；图3是根据本发明实施例的低噪声放大器保护开关的另一种电路图。
具体实施例方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明中，单独使用二极管并联接入的开关必须使用1/4波长阻抗变换线，为适应功放板小型化的趋势，所以从二极管的串连开关电路进行设计。实施例1图2是根据本发明实施例的低噪声放大器保护开关的优选电路图，其中，图2中的低噪声放大器保护开关的公共端A连接至天线ANT，开关的发射端T连接至负载D4，开关的接收端R连接至低噪声放大器LNA，公共端A通过至少一个第一组二极管连接至发射端T， 公共端A通过至少一个第二组二极管连接至接收端R，其中，第一组二极管和第二组二极管均包括并联的二极管，第一组二极管包括并联的VD7和VD8，第二组二极管包括并联的VD9 和VD10。其中，如果包括多个二极管对，则第一组二极管之间串联连接，第二组二极管之间串联连接。优选的，与公共端A连接的第一组二极管中的二极管的阳极与公共端A连接，与发射端T连接的第一组二极管中的二极管的阴极与发射端T连接，与公共端A连接的第二组二极管中的二极管的阳极与公共端A连接，与接收端R连接的第二组二极管中的二极管的阴极与接收端R连接。即VD7和DU8的阳极与公共端A连接，阴极与发射端T连接，VD9 和DUlO的阳极与公共端A连接，阴极与接收端R连接。在本优选实施例中，采用通过并联二极管降低阻抗，解决了现有技术中的低噪放保护开关功率容量小以及可靠性低的问题，进而达到了提高功率容量以及可靠性的效果。优选的，低噪声放大器保护开关还包括第三二极管VD13，第三二极管VD13的一端连接至第二组二极管与接收端R之间，第三二极管VD13的另一端连接至地。在本优选实施例中，采用第三二极管VD13来提高低噪声放大器保护开关电路的隔离度。在本实施例中，由于开关连接低噪放LNA的支路对隔离度要求较高，在天线开路时，第三二极管VD13正偏导通，大功率信号到达大功率负载时，增加了与低噪放间的隔离度，同时，可以根据隔离度指标要求的高低，增减第三二极管的个数，使用灵活。
当开关的发射支路工作时，即公共端A到发射端T的支路导通，从天线口 LNA反射回的射频信号，通过左支路传输到负载端D4，此时右支路的并联二极管反偏截止。同时，二极管VD13导通，从天线口 LNA反射到右支路的射频信号通过VD13到地，从而提高了隔离度，保护了低噪放。当开关的接收支路工作时，即公共端A到接收端R的支路导通，并联二极管VD9和 VDlO阳极均获得正偏电压，此时低噪放LNA接通。VD13阳极获得反偏电压并反偏截止，该反偏电压的目的是保证了引入的插损降到最低。发射支路的并联二极管(VD7、VD8)均反偏截止。优选的，至少两个第一组二极管中的二极管数量不同。在本优选实施例中，通过选用不同的二极管数量来实现不同开关电路的相同功能，并提高开关电路的可靠性和功率容量。当然，本发明并不局限于此，每个二极管对中的二极管数量可以相同。优选的，至少两个第二组二极管中的二极管数量不同。在本优选实施例中，通过选用不同的二极管数量来实现不同开关电路的相同功能，并提高开关电路的可靠性和功率容量。当然，本发明并不局限于此，每个二极管对中的二极管数量可以相同。优选的，每个第一组二极管和第二组二极管包括至少两个二极管。在本优选实施例中，由于开关电路与集成电路模块相比，所使用的二极管散热相对较差，为了保证天线到链路的功率传输能力，需要降低二极管的插损，对于要求较高的开关电路的插损指标，通过增加PIN 二极管的并联个数来满足要求，这种多个二极管的并联使用方法，可以提高开关电路的可靠性、提高开关电路的功率容量。优选的，第一组二极管与第二组二极管数量不同。在本优选实施例中，通过增加电路中并联PIN 二极管对的个数，即多组并联的二极管串联在一起使用，可以根据对隔离度指标的要求，可以灵活控制使用二极管的个数。当然，本发明并不局限于此，第一组二极管和第二组二极管的数量可以相同。优选的，上述的二极管之间通过微带线相连。在本优选实施例中，由于二极管的损耗(PD)转化为热，这些热量一方面沿微带导体向远端传导，另一方面透过微带导体下面的介质向传递到地平面(大环境)。显然，越远离PIN管芯，微带上传导的热量越小，微带上的温度梯度越小。经计算微带线的长度达到一定距离时，微带线的温度和管无关，可以达到互不影响二极管散热的目的。对于二极管间的微带线长度短，可以使串联的二极管获得均衡的电压，二极管间的微带线长度根据设计要求而计算选取。优选的，微带线长度小于1/4波长，该波长为电磁波在该微带线中传输的波长。优选的，二极管为塑封PIN 二极管。在本优选实施例中，采用塑封PIN 二极管，保证插损较低，从而实现更低的阻抗。在低噪声放大器开关保护电路的各项指标满足使用要求的同时，为功率放大通路和低噪放通路提供可靠的工作环境。同时，可以避免现有的集成开关模块焊接工艺的复杂性，也降低开关的成本，为TDD功放提供大功率、高隔离、稳定性高、可根据指标要求不同而调整架构的低噪放保护开关电路。基于图2所示的电路结构，下面对如何进行PIN 二级管的选型进行进一步说明在本优选实施例中，选用本征厚度大、结面接大的PIN 二级管，此种PIN 二极管在导通时，差损较低。
在低噪放支路，为了提高开关电路隔离度，对地并联的PIN 二极管VD13，选用的是本征厚度大、结面接大的PIN 二级管。虽然它反偏时等效的电容值较大，但是从正向导通提高电路隔离度的角度出发，选择这种特性的PIN 二极管较合适。在进行了不同厂家的PIN 二极管并联、串联关键S参数的对比测试后，综合隔离度、插损、电路器件数量等指标，在开关电路的两个工作支路上选择合适的PIN 二极管来构建本发明实施例中的低噪声放大器保护开关。实施例2图3是根据本发明实施例的低噪声放大器保护开关的另一种电路图，其中，开关的公共端A连接至天线ANTOJHR，开关的发射端T连接负载D4，开关的接收端R连接至低噪声放大器LNA0_1，公共端A通过两个二极管对连接发射端T，即包括二极管VD7和VD8的二极管对(或称为一组二极管)和包括二极管VD5和VD6的二极管对(或称为一组二极管)， 公共端A通过两个二极管对连接接收端R，即包括并联的二极管VD9和VDlO的二极管对和包括并联的二极管VDll和VD12的二极管对，其中，包括并联的二极管VD7和VD8的二极管对和包括并联的二极管VD5和VD6的二极管对串联，包括并联的二极管VD9和VDlO的二极管对和包括并联的二极管VDll和VD12的二极管对串联。优选的，与公共端A连接的二极管VD7和VD8以及二极管VD5和VD6的阳极与公共端A连接，阴极与发射端T连接，与公共端A连接的二极管VD9和VDlO以及二极管VDll和VD12的阳极与公共端A连接，阴极与接收端R连接。当然，本实施例仅仅是一个示例，本发明并不局限于上述结构，其中公共端A与发射端T之间的二极管对的数量可以大于两个，公共端A与接收端R之间的二极管对的数量也可以大于两个，二极管对的极性根据电路的不同可以设定为阴极设置在发射端T或者接收端R方向，阳极设置在公共端A方向，或者阴极设置在公共端A方向，阳极设置在发射端T 或者接收端R方向。当然，每个二极管对中并联的二极管的数量也可以根据需要而设置不同的数量。如图3所示，此开关电路中，3. 3V的电压是常供的。当开关的发射支路工作时， P0ff_RSff_H0_B拉到地时，P0ff_RSff_L0_B抬高到^V的高电平，此时支路上的一组并联二极管VD7、VD8阳极获得3. 3V正偏电压，并分压0. 7V ；另一组并联二极管VD5、VD6阳极获得 2. 6V正偏电压，开关电路的左支路导通，从天线口 LNA0JHR反射回的射频信号，通过左支路传输到负载端D4。因为此时P0W_RSW_L0_B抬高到28V的高电平，所以右支路的两组并联二极管均反偏截止。与此同时，LNA0_1端并联的二极管VD13导通，从天线口反射到右路的射频信号通过VD13到地，达到了提高隔离度、保护低噪放的目的。当开关的接收支路工作时，P0ff_RSff_H0_B拉到地时，P0ff_RSff_H0_B抬高到28V电位。此时右支路上的两组并联二极管VD9、VDlO和VD11、VD12阳极均获得3. 3V正偏电压， 此时低噪放LNA0_1端接通。VD13阳极获得28V的反偏电压并反偏截止，此时开启这个28V 反偏电压的目的是保证了其引入的插损降到最低。同时，TX支路的并联二极管VD7、VD8均反偏截止。当然，本实施例仅对如何降低差损和提高隔离度进行了说明，完整的低噪放保护开关电路还应包括还包含了旁路电容器、隔射频电感器、电源旁路电容器、偏置电阻，在本发明中不作详细叙述。当然，在本发明中，为了保证开关的速度，并减小驱动电路的功耗，需要加入驱动电路。在驱动电路中，利用PNP双极晶体管代替上拉电阻，可以有效的提高开关的速度。从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果采用新的电路布局方式，在对封装PIN 二极管的特性、微带线的热传导特性、直流馈电网络的充分分析后，兼顾电路尺寸、散热性能、大功率、高隔离、低插损各项指标，设计出使用普通的PCB板材、采用 SMT(Surface Mounted Technology，表面贴装技术)加工工艺、可靠性较高的低噪声放大器保护开关电路。并且，可以根据不同产品对于开关电路的指标要求，调整电路的结构。同时，相比现有的集成开关模块，利用PIN 二极管技术成熟度高、成本低廉、焊接工艺简单的优势，并且使用普通的PCB板材和SMT加工工艺，适合于批量生产，最终实现性能与成本较好的结合。同时，可根据功率容量的不同，对于隔离度、插损指标要求的不同，适当增减二极管，实现基站产品多样化需求；保证了使用的便利性、灵活性。同时，也可以通过改变并联的电感、电容型号，适应不同频段的要求。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种低噪声放大器保护开关，所述开关的公共端连接至天线，所述开关的发射端连接至负载，所述开关的接收端连接至低噪声放大器，其特征在于，所述公共端通过至少一个第一组二极管连接至所述发射端，所述公共端通过至少一个第二组二极管连接至所述接收端，其中，所述第一组二极管和所述第二组二极管均包括并联的二极管。
2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，还包括第三二极管，所述第三二极管的一端连接至所述第二组二极管与所述接收端之间，所述第三二极管的另一端连接至地。
3.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，至少两个所述第一组二极管中的二极管数量不同。
4.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，至少两个所述第二组二极管中的二极管数量不同。
5.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，每个所述第一组二极管和所述第二组二极管包括至少两个二极管。
6.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述第一组二极管与所述第二组二极管数量不同。
7.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述二极管之间通过微带线相连。
8.根据权利要求7所述的开关，其特征在于，所述微带线长度小于1/4波长。
9.根据权利要求1-8任一项所述的开关，其特征在于，所述二极管为塑封PIN二极管。
10.根据权利要求1-8任一项所述的开关，其特征在于，与所述公共端连接的所述第一组二极管中的二极管的阳极与所述公共端连接，与所述发射端连接的所述第一组二极管中的二极管的阴极与所述发射端连接，与所述公共端连接的所述第二组二极管中的二极管的阳极与所述公共端连接，与所述接收端连接的所述第二组二极管中的二极管的阴极与所述接收端连接。
全文摘要
本发明公开了一种低噪声放大器保护开关，开关的公共端连接至天线，开关的发射端连接至负载，开关的接收端连接至低噪声放大器，公共端通过至少一个第一组二极管连接至发射端，公共端通过至少一个第二组二极管连接至接收端，其中，第一组二极管和第二组二极管均包括并联的二极管。本发明解决了现有技术中的低噪放保护开关功率容量小以及可靠性低的问题，进而达到了提高功率容量以及可靠性的效果。
文档编号H03F1/52GK102291090SQ201110102399
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者孙涵, 张煜, 李春阳, 阮金龙 申请人:中兴通讯股份有限公司