专利名称：一种用于时分双工系统中的多功能收发信机的制作方法
技术领域：
本发明属于时分双工(TDD)无线通信领域，涉及时分双工(TDD)无线通信系统中的收发信机单元。
背景技术：
无线通信系统中采用的主流双工技术主要有频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种。其中TDD是一种上、下行通路工作在同一射频频段的双工模式，不需要像FDD那样占用大段的连续对称频段。在频率资源日益紧张的今天，TDD显然具有很大的应用优势和发展前景。
另外TDD还有几个先天的优点。由于上、下行工作在同一频段，所以基站的发射机就可以根据在上行链路获得的信号特性估计下行链路多径信道的特性，这样就可以很方便的使用智能天线等先进的技术；另外，TDD系统还可以灵活高效的完成上、下行非对称业务的传输，可以很有效的支持日益增加的数据业务。
收发信机是时分双工(TDD)系统的重要组成部分。现有技术中的TDD收发信机主要有两种，如
图1和图2所示。
图1所示的TDD收发信机是传统的收发信机模式。这种收发信机只共用了天线1010和射频前端滤波器1030。当收发信机处于正常接收的工作状态时，射频开关1040置于通路1导通状态。信号由天线1010进入系统，经过射频前端滤波器1030后分别通过接收射频低噪声放大器1051，接收射频滤波器1081，接收混频器1091，接收中频滤波器1101，接收可调衰减器1111，接收中频放大器1131，模数转换电路(A/D)1171，数字下变频器(DDC)1191最后进入数字信号处理单元1210。当收发信机处于正常发射的工作状态时，射频开关1040置于通路2导通状态。信号由数字上变频器(DUC)1202输出到数模转换电路(D/A)1182，之后分别经过发射中频放大器1142，发射可调衰减器1112，发射中频滤波器1102，发射混频器1092，发射射频滤波器1082，发射功率放大器1062，射频前端滤波器1030，最后由天线1010发射出去。这种收发信机由于大部分的收发主通路都是分开的，设计思路成熟，在器件的选择以及通路的设计上也有很大的灵活性。但是随着技术的发展，这种收发信机存在的问题也逐渐突出出来占用的印制电路板的面积很大；成本比较高；功能单一。
图2所示的TDD收发信机采用的是收发主通路部分共路的模式。这种设计模式充分利用了TDD模式收发不同时的特点，共用了收发主通路上的射频滤波器、混频器、可调衰减器等双向器件，大大节约了成本和占用空间。这种收发信机主要包括收发通路共用的天线2010；收发通路共用的射频前端滤波器2030；三个射频开关K2040、K2070和K2120；接收通路上的低噪声放大器2051；发射通路上的功率放大器2062；收发通路共用的射频双向滤波器2080；收发通路共用的双向混频器2090；收发通路共用的可调衰减器2110；接收中频放大器2131；发射中频放大器2142；接收中频滤波器2101；发射中频滤波器2102；高速模数转换电路2171；高速数模转换电路2182；数字下变频器2191；数字上变频器2202；数字信号处理单元2210。
当收发信机正常接收工作时，射频开关K2040、K2070和K2120都置于通路1导通状态，这时上行信号由天线2010进入系统，分别经过共用的前端滤波器2030、低噪声放大器2051、射频滤波器2080、混频器2090、可调衰减器2110、中频放大器2131、中频滤波器2101、高速模数转换电路2171、数字下变频器2191，最后信号进入数字信号处理单元2210。当收发信机正常发射工作时，射频开关K2040、K2070和K2120都置于通路2导通状态，这时下行信号由数字信号处理单元2210送入数字上变频器2202，然后分别经过高速数模转换电路2182、中频滤波器2132、中频放大器2142、可调衰减器2110、混频器2090、射频滤波器2080、功率放大器2062、前端滤波器2030，最后通过天线2010发射出去。
这里混频器还需要一个独立的本振信号LO，射频开关的控制信号由系统提供，收发通路的隔离靠射频开关的隔离度满足。这种收发信机虽然比传统的收发信机有了很大的改进，但是还有以下问题由于射频开关的隔离度是靠器件特性和布局结构来保证的，不同的射频开关，不同的布局得到的隔离结果也会有很大不同，这就给设计增加了难度；射频开关的可靠性在整个系统中是比较低的，在主通路上用的射频开关越多，整个系统的可靠性越低；完成的功能比较单一。
随着TDD系统的发展，智能天线、数字预失真以及高精度功率检测等高级技术已经被广泛的采用。在现有的应用中，这些高级技术往往会单独组成小的模块或者小的系统，并联在收发主通路上。这样不但会造成处理资源的浪费，成本的提高，而且每一个新技术模块都会单独占用相当大的空间。其实智能天线校准电路、数字预失真射频电路以及高精度功率检测射频电路在处理上大致是相同的，这样看来理论上这些电路是可以共用的，如果再考虑到数模转换、模数转换、数字信号处理单元等电路的通用性，这些电路在相互共用的基础上和收发主通路又会有共用的可能。
随着TDD系统在无线通信领域越发广泛的应用，对TDD收发信机的要求也越来越高。如果能提出一种新的多功能收发信机，将上面这些理论上可以共用的地方都合理共用，这样对整个TDD系统将带来极大的改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种用于时分双工系统中的多功能收发信机，可以通过器件共用简化系统结构，降低成本。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于时分双工系统中的多功能收发信机，包括主路电路、电源管理电路和控制电路，该主路电路包括数字信号处理单元DSP，与该单元连接的发送通道和接收通道，两个通道前端通过一第一连接器共用的射频前端滤波器和主路天线，所述发送通道包括与所述DSP相连的数字下变频电路及与该电路相连的模数转换电路，所述接收通道包括与所述DSP相连的数字上变频电路与该电路相连的数模转换电路，所述电源管理电路包括主路接收电源管理电路和主路发射电源管理电路，所述控制电路包括主路发射和接收控制单元，其特征在于，该多功能收发信机还包括旁路电路，其中
所述旁路电路至少包括相互连通的一前端的校准天线或校准耦合电路、一第一双向混频器电路和一第四连接器；所述主路电路还包括一第二连接器和一第三连接器，该第二连接器的共路端口与所述模数转换电路连接，一支路端口与接收通道相连，另一支路端口与所述第四连接器的一支路端口相连，该第三连接器的共路端口与所述数模转换电路连接，一支路端口与发射通道相连，另一支路端口与所述第四连接器的另一支路端口相连。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述主路电路上的第一连接器的两个共路端口分别与低噪声放大器电路和功率放大器电路相连，该两个放大器的另一端再分别连接到一第五连接器的两个支路端口或一第一功分器的两个分路端口，该第五连接器或第一功分器再通过一第二双向混频器与一第六连接器的共路端口或第二功分器的主路端口相连，该第六连接器的两个支路端口或第二功分器的两个分路端口再分别通过接收中频放大器电路和发射中频放大器电路分别连接到第二连接器和第三连接器的一个支路端口。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述二双向混频器与所述第五连接器或第一功分器之间还连接有射频双向滤波器，和/或所述第二双向混频器和第六连接器或第二功分器之间还连接有中频双向滤波器。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述第五连接器或第一功分器，与所述第六连接器或第二功分器之间还连接了一个可调衰减器。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述主路电路还包括一个耦合电路，该耦合电路的主通路连接在所述射频前端滤波器和主路天线之间，该耦合电路具有一前向功率耦合端口和一反向功率耦合端口；且所述旁路电路还包括一第七连接器和一第八连接器，该第七连接器的共路端口与所述第一双向混频器电路连接，其一个支路端口与所述校准天线或校准耦合电路连接，另一个支路端口与第八连接器连接的共路端口连接，该第八连接器的两个个支路端口分别与所述耦合电路的前向功率耦合端口和反向功率耦合端口连接。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述旁路电路中，所述第七连接器和第一双向混频器电路之间还连接有一双向衰减器电路，和/或该第七连接器和第四连接器之间，还连接有一双向滤波器电路。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述连接器为射频单刀双掷式开关。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述模数转换电路的输出还直接连接到所述DSP。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述旁路电路中第一混频器电路中设有本振驱动放大器电路，所述电源管理电路还包括旁路电源管理电路，其输入端连接系统的输入电源，输出端连接旁路电路中第一混频器电路中本振驱动放大器电路的电源输入端。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述主路电路和/或旁路电路中的共用电路均采用无源器件。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述控制电路还包括一发射天线校准控制单元，用于在进行智能天线发射天线校准时，控制主路发射电源管理电路电源打开，并控制主路电路中各个连接器的连接状态使得发射通道导通，系统处于正常发射状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得校准天线或校准耦合电路与DSP之间的通道导通，并在存在旁路电源管理电路时打开其电源；一接收天线校准控制单元，用于在进行智能天线接收天线校准时，控制主路接收电源管理电路电源打开，并控制电路中各个连接器的连接状态使得接收通道导通，系统处于正常接收状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得校准天线或校准耦合电路与DSP之间的通道导通，并在存在旁路电源管理电路时打开其电源。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述控制电路还包括一个功率检测控制单元，用于在收发信机处于功率检测状态时，打开主路发射电源管理电路的电源，在存在旁路电源管理电路时还打开其电源，关闭主路接收电源管理电路的电源；另一方面，控制主路电路中各个连接器的连接状态使得发射通道导通，系统处于正常发射状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得所述耦合电路的前向功率耦合端口和反向功率耦合端口与所述DSP接收通道上的模数转换电路连通，由第八连接器完成前向功率检测或者反向功率检测的选择。
进一步地，上述多功能收发信机还可具有以下特点所述控制电路还包括一个数字预失真处理控制单元，用于在进行数字预失真处理时，打开主路发射电源管理电路的电源，在存在旁路电源管理电路时还打开其电源，关闭主路接收电源管理电路的电源；另一方面，控制主路电路中各个连接器的连接状态使得发射通道导通，系统处于正常发射状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得所述耦合电路的反向功率耦合端口与所述DSP接收通道上的模数转换电路连通。
由上可知，本发明的多功能收发信机通过尽可能的电路共用，达到了降低成本，减少占用空间的目的；进一步地，通过合理电源管理机制的引用，有效地降低了功耗，同时也提高了系统的性能；通过射频开关和功分器的灵活组合应用提高了系统的可靠性，同时也提高了收发信机的适用范围；通过独特的旁路电路的引入，大大的拓展了收发信机的功能，满足了新技术的需求。
图说明图1是现有技术中采用收发主通路分路模式的TDD收发信机的结构框图。
图2是现有技术中采用收发主通路部分共路模式的TDD收发信机的结构框图。
图3是本发明实施例收发信机的结构框图。
图4是本发明实施例收发信机在正常接收模式下的工作状态示意图。
图5是本发明实施例收发信机在正常发射模式下的工作状态示意图。
图6是本发明实施例收发信机在功率检测和数字预失真处理模式下的工作状态示意图。
图7是本发明实施例收发信机用在智能天线发射天线校准时的工作状态示意图。
图8是本发明实施例收发信机用在智能天线接收天线校准时的工作状态示意图。
具体实施例方式
本实施例收发信机的结构框图如图3所示。包括主路电路、旁路电路、本振电路以及电源管理电路四部分电路，其中控制电路部分未在图中未出。其中主路电路依次包括主路天线T3010、耦合电路C3020、射频前端滤波器F3030、第一级射频SPDT(单刀双掷式)开关K3040、低噪声放大器电路A3051、功率放大器电路A3062、射频功分器电路P3070、射频双向滤波器F3080、双向混频器M3090、中频双向滤波器F3100、可调衰减器D3110、射频功分器电路P3120、接收中频放大器电路A3131、发射中频放大器电路A3142、中频开关电路K3151、中频开关电路K3162、模数转换电路3171、数模转换电路3182、数字下变频电路(DDC)3191、数字上变频电路(DUC)3202、数字信号处理单元(DSP)3210。其中，射频功分器电路P3070和P3120可以根据系统设计的需要，用射频SPDT开关K3070和K3120代替。以上电路或器件中，耦合电路有四个端口，分别是两个射频通路端口、一个前向功率耦合端口和一个反向功率耦合端口；SPDT开关电路有三个端口，分别是一个共路端口、两个支路端口；功分器有三个端口，分别是一个主路端口、两个分路端口。
天线T3010连接耦合电路C3020的一个射频端口；C3020的另一个射频端口连接射频前端滤波器F3030的一个射频端口；F3030的另一个射频端口连接第一级射频SPDT开关K3040的共路端口；K3040的一个支路端口连接低噪声放大器电路A3051的输入端口，另一个支路的端口连接功率放大器电路A3062的输出端口。A3051的输出端口和A3062的输入端口分别连接射频功分器电路P3070的两个分路端口(或射频SPDT开关电路K3070的两个支路端口)，P3070的主路端口(或K3070的共路端口)连接射频双向滤波器F3080的一个射频端口，F3080的另一个射频端口连接双向混频器M3090的射频端口，M3090的中频端口连接中频双向滤波器F3100一个端口，F3100的另一个端口连接可调衰减器D3110的一个端口；D3110的另一个端口连接射频功分器电路P3120的主路端口(或第二射频SPDT开关电路K3120的共路端口)；P3120的两个分路端口(或K3120的两个支路端口)分别连接接收中频放大器电路A3131的输入端口和发射中频放大器电路A3142的输出端口；A3131的输出端口连接中频开关电路K3151的一个分路端口；A3142的输入端口连接中频开关电路K3162的一个分路端口；K3151的共路端口连接模数转换电路3171的输入端口；K3162的共路端口连接数模转换电路3182的输出端口；模数转换电路3171的输出端口同时进入数字下变频电路3191的输入端口和数字信号处理单元3210；数模转换电路3182的输入端口连接数字上变频电路3202的输出端口；数字下变频电路3191的输出端口连接数字信号处理单元3210；数字上变频电路3202的输入端口连接数字信号处理单元3210。
对于主路电路，共用的部分是射频双向滤波器F3080、双向混频器M3090、中频双向滤波器F3100和可调衰减器D3110，这里双向混频器1090是必须要存在的，其它部分可以根据设计需要合理删除或改变共用位置，其中改变共用位置也可以通过增加开关组来完成。射频双向滤波器F3080也可以改变位置，但是相对位置必须在双向混频器1090的左面；中频双向滤波器F3100可以改变位置，但是的相对位置必须在双向混频器M3090的右面。可调衰减器电路3110也可设置在M3090和F3100之间，或者在F3080和M3090之间，或者在P3070和F3080之间。
当仅仅完成功率检测功能时，是不需要下变频3191处理的，所以模数转换电路3171输出的信号可以直接送给数字信号处理器DSP，而不需要进入数字下变频电路3191。但是当进行智能天线处理以及数字预失真等较复杂业务时，模数转换电路3171的输出就需要先进入数字下变频电路3191进行下变频处理，然后再送给DSP进行算法处理。相应的DSP可以通过功能判断，决定处理模数转换电路3171直接送来的信号还是数字下变频电路3191送来的信号。这里需要说明的是，这里增加模数转换电路3171直接送到DSP的信号通路只是增加的设备的灵活性，如果没有这个通路，同样的功能也可以通过模数转换电路3171到数字下变频电路3191再到DSP这个通路完成的。
旁路电路依次包括校准天线T3223、射频SPDT开关电路K3233、射频SPDT开关电路K3243、双向衰减器电路D3253、双向混频器电路M3263、双向滤波器电路F3273、射频SPDT开关K3283(也可采用功分器电路P3283)。
其中校准天线T3223连接射频SPDT开关电路K3243的一个分路端口；射频SPDT开关电路K3233的两个分路分别连接耦合电路M3020的前向功率耦合端口和反向功率耦合端口；K3233的共路端口连接K3243的另一个分路端口；K3243的共路端口连接双向衰减器D3253的一个射频端口；D3253的另一个端口连接双向混频器M3263的射频端口；M3263的中频端口连接双向滤波器电路F3273的一个端口；F3273的另一个端口连接SPDT开关K3283的主路端口(或功分器电路P3283的共路端口)；K3283的两个分路端口(或P3283的两个支路端口)分别连接中频开关电路K3151和K3162的另一个支路端口。这里双向混频器电路M3263中的混频器需要本振驱动，那么M3263需要包括本振的驱动放大器电路。校准天线T3223也可以采用校准耦合电路。
对于旁路电路，共用的部分是双向衰减器电路D3253、双向混频器电路M3263、双向滤波器电路F3273，这里双向混频器电路M3263是必须要存在的，其它部分可以根据设计需要合理删除或改变共用位置，需要说明的是，如果要改变双向滤波器电路F3273的位置，需要将双向滤波器电路F3273定义成通用滤波器，以便动态的适应位置的改变。
电源管理电路包括主路接收电源管理电路3294、主路发射电源管理电路3304、旁路电源管理电路3314。其中主路接收电源管理电路3294输入端连接系统的输入电源，输出端分别连接主路接收通路上的各个放大器的电源输入端；主路发射电源管理电路3304输入端连接系统的输入电源，输出端分别连接主路发射通路上的各个放大器电路的电源输入端；旁路电源管理电路3314输入端连接系统的输入电源，输出端连接旁路通路上的混频器电路中本振驱动放大器电路的电源输入端。如果旁路通路上的混频器中没有本振驱动放大器电路，旁路电源管理电路3314就不需要了。
本振电路包括本振源LO和功分器电路P3325。这里LO连接功分器电路P3325的主路端口；P3325的两个分路端口分别连接主路混频器电路M3090的本振端口和旁路混频器电路M3263的本振端口。这里如果主路混频器电路M3090还需要本振驱动电路，那么还需要在M3090的本振端口和P3325之间加本振驱动电路。
为了达到双向的目的，这里我们需要考虑双向的共用电路射频滤波器F3030和F3080，混频器电路M3090和M3263中的混频器、中频滤波器F3100和F3273，以及衰减器D3110和D3253都选择的是无源的器件。
由于一般情况下通过旁路电路的信号的动态范围都很小，信号质量也很高，所以这里的旁路混频器电路M3263中的混频器可以选择一个低线性的低等级无源混频器，这样不但可以大大降低设计成本，还可以减小混频器对本振的需求。另外这里旁路电路中的衰减器电路D3253以及滤波器电路F3273也可以选择价格比较便宜的无源分立器件搭建。这样看来旁路电路的成本是非常低的。
所述控制电路除了用于控制控制主路发射和接收的控制单元外，还包括发射天线校准控制单元，用于在进行智能天线发射天线校准时，控制主路发射电源管理电路电源打开，并控制主路电路中各个连接器的连接状态使得发射通道导通，系统处于正常发射状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得校准天线或校准耦合电路与DSP之间的通道导通，并在存在旁路电源管理电路时打开其电源；接收天线校准控制单元，用于在进行智能天线接收天线校准时，控制主路接收电源管理电路电源打开，并控制电路中各个连接器的连接状态使得接收通道导通，系统处于正常接收状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得校准天线或校准耦合电路与DSP之间的通道导通，并在存在旁路电源管理电路时打开其电源。
功率检测控制单元，用于在收发信机处于功率检测状态时，打开主路发射电源管理电路的电源，在存在旁路电源管理电路时还打开其电源，关闭主路接收电源管理电路的电源；另一方面，控制主路电路中各个连接器的连接状态使得发射通道导通，系统处于正常发射状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得所述耦合电路的前向功率耦合端口和反向功率耦合端口与所述DSP接收通道上的模数转换电路连通，由第八连接器完成前向功率检测或者反向功率检测的选择。
在其它实施例中，如果系统不能在功率检测的同时进行数字预失真处理，则还要包括一个数字预失真处理控制单元，用于在进行数字预失真处理时，打开主路发射电源管理电路的电源，在存在旁路电源管理电路时还打开其电源，关闭主路接收电源管理电路的电源；另一方面，控制主路电路中各个连接器的连接状态使得发射通道导通，系统处于正常发射状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得所述耦合电路的反向功率耦合端口与所述DSP接收通道上的模数转换电路连通。
由于TDD的特点，发射和接收是在不同的时间完成的。这样，只要收发信机发射状态和接收状态之间的转换时间小于规定的保护时间，就可以满足系统的要求。
图4是本实施例收发信机在正常接收模式下的工作状态示意图。由图4可以看出，当收发信机处于正常接收状态时，主路接收电源管理电路3294是电源打开的状态，主路发射电源管理电路3304和旁路电源管理电路3314都是电源关闭的状态。开关K3151处于通路1导通状态。主路射频开关K3040都处于通路1导通的状态。在这里电源管理的开关转换过程以及开关的切换过程都要在TDD系统发射时间和接收时间之间的保护时间内完成。信号的走向在图4中用加重的单箭头黑线表示，即天线T3010接收的信号经过耦合电路C3020的主通路之后，依次经过射频前端滤波器F3030、开关K3040的通路1、接收射频低噪声放大器电路A3051、功分器P3070、射频滤波器F3080、混频器M3090、中频滤波器F3100、可调衰减器D3110、功分器P3120、中频放大器电路A3131、开关K3151的通路1、模数转换电路3171、数字下变频电路3191，最后输入到数字信号处理单元3210。
图5是本实施例收发信机在正常发射模式下的工作状态示意图。由图5可以看出，当收发信机处于正常发射状态时，主路发射电源管理电路3304是电源打开的状态，主路接收电源管理电路3294和旁路电源管理电路3314都是电源关闭的状态。开关K3162处于通路1导通状态。主路射频开关K3040处于通路2导通的状态。在这里电源管理的开关转换过程以及开关的切换过程都要在TDD系统发射时间和接收时间之间的保护时间内完成。信号的走向在图5中用加重的单箭头黑线表示，即发射信号由数字信号处理单元3210输出到数字上变频电路3202，之后依次经过数模转换电路3182、开关K3162的通路2、中频放大器电路A3142、功分器P3120、可调衰减器D3110、中频滤波器F3100、混频器M3090、射频滤波器F3080、功分器P3070、发射功率放大器电路A3062、开关K3040的通路2、射频前端滤波器F3030、耦合电路C3020的主通路，最后经过天线T3010发射出去。
图6是本实施例收发信机在功率检测和数字预失真处理模式下的工作状态示意图。由图6可以看出当收发信机处于功率检测状态或者数字预失真处理状态时，主路发射电源管理电路3304和旁路电源管理电路3314都是电源打开的状态，主路接收电源管理电路3294是电源关闭的状态。主路射频开关K3040处于通路2导通的状态。开关K3162处于通路1导通状态。开关K3151处于通路2导通状态。旁路电路中的开关K3243和K3283都处于通路1导通状态。这里旁路电路中的开关切换过程以及旁路电路中的电源开关转换过程都应该在正常的发射时间内完成。
当进行功率检测时，在正常发射状态的基础上，开关K3233完成前向功率检测或者反向功率检测的选择功能，被检测的信号由开关K3243的通路1，经过衰减器D3253、混频器M3263、滤波器F3273、开关K3283的通路1、开关K3151的通路2、模数转换电路3171，最后送入数字信号处理单元3210进行数字功率检测；当进行数字预失真处理时，在正常发射状态的基础上，开关K3233连接前向功率耦合端口(图6中，耦合电路C3020和开关K3233连接的两个通路中，与K3233的1脚连接的通路是反向功率耦合通路，其连接的C3020的靠右边的端口就是反向功率耦合端口；与器件K3233的2脚连接的通路是前向功率耦合通路，其连接的C3020的靠左边的端口就是前向功率耦合端口)的一路被选通，被处理的信号由开关K3243的通路1，经过衰减器D3253、混频器M3263、滤波器F3273、开关K3283的通路1、开关K3151的通路2、模数转换电路3171、数字下变频电路3191，最后送入数字信号处理单元3210进行数字功率检测。可以看出，只要数字信号处理单元有足够的处理能力，这里的前向功率检测和数字预失真处理是可以同时完成的。
图7是本实施例收发信机用在智能天线发射天线校准时的工作状态示意图。由图7可以看出当收发信机处于智能天线发射天线校准的工作状态时。主路处于正常发射状态。主路发射电源管理电路3304和旁路电源管理电路3314都是电源打开的状态，主路接收电源管理电路3294是电源关闭的状态。主路射频开关K3040处于通路2导通的状态。开关K3162处于通路1导通状态。开关K3151处于通路2导通状态。旁路电路中的开关K3243处于通路2导通状态。开关K3233处于通路1导通状态。这里旁路电路中的开关切换过程以及旁路电路中的电源开关转换过程都应该在正常的发射时间内完成。
当进行发射天线校准时，在正常发射状态的基础上，被校准的发射信号由待校准通路发射，通过校准天线系统或者是校准耦合网络送入旁路电路，依次经过开关K3243的通路2、衰减器D3253、混频器电路M3263、滤波器电路F3273、开关K3283的通路1、开关K3151的通路2、模数转换电路3171、数字下变频电路3191，最后送入数字信号处理单元3210进行发射天线的幅度、相位等校准操作。
图8是本实施例收发信机用在智能天线接收天线校准时的工作状态示意图。由图8可以看出当收发信机处于智能天线接收天线校准的工作状态时。主路处于正常接收状态。主路接收电源管理电路3294和旁路电源管理电路3314都是电源打开的状态，主路发射电源管理电路3294是电源关闭的状态。主路射频开关K3040处于通路1导通的状态。开关K3162处于通路2导通状态。开关K3151处于通路1导通状态。旁路电路中的开关K3243处于通路2导通状态。开关K3283处于通路2导通状态。这里旁路电路中的开关切换过程以及旁路电路中的电源开关转换过程都应该在正常的发射时间内完成。
当进行接收天线校准时，在正常接收状态的基础上，被校准的接收信号由数字信号处理单元3210输入，依次经过数字上变频电路3202、数模转换电路3182、开关K3162的通路2、开关K3283的通路2、滤波器电路F3273、混频器电路M3263、衰减器D3253、开关K3243的通路2，最后通过校准天线系统或者是校准耦合网络送入待校准主接收电路。
上述实施例的多功能收发信机除了采用收发主通路部分共路模式外，还结合进了以下功能电路智能天线校准电路、数字预失真射频电路以及高精度功率检测射频电路。但是，本发明并不局限于这一种模式，也可以变换出以下几种不同的结构以下是我方从扩大保护范围角度作的一些扩展，对于保护是有益的，请重点审核。如贵方觉得下述方案是可行的，最好补一下图。
第一种只将主路电路与智能天线校准电路结合。这种情况下，由于没有数字预失真射频电路以及高精度功率检测射频电路(可以采用单独模块实现)，其电路结构在图3的基础上，可以取消掉开关K3233和K3243以及耦合电路C3020，直接将校准天线T3223与双向衰减器电路D3253直接相连。此时，通过图中开关K3283(或功分器P3283)、开关K3151和K3162的连接方式，智能天线校准电路可以共用收发电路中的数模转换电路、模数转换电路、数字下变频电路和数字上变频电路，如果智能天线校准电路和收发电路中的混频器都需要本振源，还可以共用本振源。
第二种只将主路电路与功率检测射频电路结合，或者将主路电路与功率检测射频电路、数字预失真射频电路结合。这种情况下，由于没有智能天线校准电路(可以采用单独模块实现)，其电路结构在图3的基础上，可以取消校准天线T3223、开关K3243和K3162以及开关K3283(或功分器P3283)，将开关K3233的共路端口与双向衰减器电路D3253直接相连，将滤波器F3273和开关K3151的支路端口2直接相连。此时，通过耦合电路C3020以及开关K6151，该功率检测射频电路可以与收发电路共用天线T3010、模数转换电路3171和数字下变频电路3191。
第三种只将主路电路与数字预失真射频电路结合。这种情况下与第二种情况的基本一致，只需要取消开关K3233，将双向衰减器电路D3253与耦合电路C3020的前向功率耦合端口直接相连就可以了。
这些方式虽然没有实施例那样对尽可能多的电路实现共享，但也能够在一定程度上起到电路共用，达到降低成本，减少占用空间的目的。另外，对于在实际使用中，根据系统的需要，在不违背基本原理的前提下，本收发信机所述的电路顺序、共用器件的数量、开关或者功分器的选择等都可以灵活的调整。且不排除收发电路采用如图1所示的不共用主通路的模式。
随着技术的发展，收发信机的内涵也不断丰富，本发明所述的多功能收发信机很好的诠释的新一代收发信机的特点。通过上面的阐述可以看出，上述收发信机通过简单的电源管理电路以及开关电路的灵活使用，不仅满足了系统对收发信机传统的接收和发射功能的要求，更有效地满足了系统采用智能天线、高精度功率校准、数字预失真等高级技术时对收发信机的要求。
权利要求
1.一种用于时分双工系统中的多功能收发信机，包括主路电路、电源管理电路和控制电路，该主路电路包括数字信号处理单元DSP，与该单元连接的发送通道和接收通道，两个通道前端通过一第一连接器共用的射频前端滤波器和主路天线，所述发送通道包括与所述DSP相连的数字下变频电路及与该电路相连的模数转换电路，所述接收通道包括与所述DSP相连的数字上变频电路与该电路相连的数模转换电路，所述电源管理电路包括主路接收电源管理电路和主路发射电源管理电路，所述控制电路包括主路发射和接收控制单元，其特征在于，该多功能收发信机还包括旁路电路，其中所述旁路电路至少包括相互连通的一前端的校准天线或校准耦合电路、一第一双向混频器电路和一第四连接器；所述主路电路还包括一第二连接器和一第三连接器，该第二连接器的共路端口与所述模数转换电路连接，一支路端口与接收通道相连，另一支路端口与所述第四连接器的一支路端口相连，该第三连接器的共路端口与所述数模转换电路连接，一支路端口与发射通道相连，另一支路端口与所述第四连接器的另一支路端口相连。
2.如权利要求1所述的多功能收发信机，其特征在于，所述主路电路上的第一连接器的两个共路端口分别与低噪声放大器电路和功率放大器电路相连，该两个放大器的另一端再分别连接到一第五连接器的两个支路端口或一第一功分器的两个分路端口，该第五连接器或第一功分器再通过一第二双向混频器与一第六连接器的共路端口或第二功分器的主路端口相连，该第六连接器的两个支路端口或第二功分器的两个分路端口再分别通过接收中频放大器电路和发射中频放大器电路分别连接到第二连接器和第三连接器的一个支路端口。
3.如权利要求2所述的多功能收发信机，其特征在于，所述二双向混频器与所述第五连接器或第一功分器之间还连接有射频双向滤波器，和/或所述第二双向混频器和第六连接器或第二功分器之间还连接有中频双向滤波器。
4.如权利要求2所述的多功能收发信机，其特征在于，所述第五连接器或第一功分器，与所述第六连接器或第二功分器之间还连接了一个可调衰减器。
5.如权利要求1所述的多功能收发信机，其特征在于，所述主路电路还包括一个耦合电路，该耦合电路的主通路连接在所述射频前端滤波器和主路天线之间，该耦合电路具有一前向功率耦合端口和一反向功率耦合端口；且所述旁路电路还包括一第七连接器和一第八连接器，该第七连接器的共路端口与所述第一双向混频器电路连接，其一个支路端口与所述校准天线或校准耦合电路连接，另一个支路端口与第八连接器连接的共路端口连接，该第八连接器的两个个支路端口分别与所述耦合电路的前向功率耦合端口和反向功率耦合端口连接。
6.如权利要求5所述的多功能收发信机，其特征在于，所述旁路电路中，所述第七连接器和第一双向混频器电路之间还连接有一双向衰减器电路，和/或该第七连接器和第四连接器之间，还连接有一双向滤波器电路。
7.如权利要求1到6中任一权利要求所述的多功能收发信机，其特征在于，所述连接器为射频单刀双掷式开关。
8.如权利要求1所述的多功能收发信机，其特征在于，所述模数转换电路的输出还直接连接到所述DSP。
9.如权利要求1所述的多功能收发信机，其特征在于，所述旁路电路中第一混频器电路中设有本振驱动放大器电路，所述电源管理电路还包括旁路电源管理电路，其输入端连接系统的输入电源，输出端连接旁路电路中第一混频器电路中本振驱动放大器电路的电源输入端。
10.如权利要求2所述的多功能收发信机，其特征在于，所述主路电路和/或旁路电路中的共用电路均采用无源器件。
11.如权利要求1或5所述的多功能收发信机，其特征在于，所述控制电路还包括一发射天线校准控制单元，用于在进行智能天线发射天线校准时，控制主路发射电源管理电路电源打开，并控制主路电路中各个连接器的连接状态使得发射通道导通，系统处于正常发射状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得校准天线或校准耦合电路与DSP之间的通道导通，并在存在旁路电源管理电路时打开其电源；一接收天线校准控制单元，用于在进行智能天线接收天线校准时，控制主路接收电源管理电路电源打开，并控制电路中各个连接器的连接状态使得接收通道导通，系统处于正常接收状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得校准天线或校准耦合电路与DSP之间的通道导通，并在存在旁路电源管理电路时打开其电源。
12.如权利要求11所述的多功能收发信机，其特征在于，所述控制电路还包括一个功率检测控制单元，用于在收发信机处于功率检测状态时，打开主路发射电源管理电路的电源，在存在旁路电源管理电路时还打开其电源，关闭主路接收电源管理电路的电源；另一方面，控制主路电路中各个连接器的连接状态使得发射通道导通，系统处于正常发射状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得所述耦合电路的前向功率耦合端口和反向功率耦合端口与所述DSP接收通道上的模数转换电路连通，由第八连接器完成前向功率检测或者反向功率检测的选择。
13.如权利要求11所述的多功能收发信机，其特征在于，所述控制电路还包括一个数字预失真处理控制单元，用于在进行数字预失真处理时，打开主路发射电源管理电路的电源，在存在旁路电源管理电路时还打开其电源，关闭主路接收电源管理电路的电源；另一方面，控制主路电路中各个连接器的连接状态使得发射通道导通，系统处于正常发射状态，同时控制所述旁路电路中各个连接器的连接状态，使得所述耦合电路的反向功率耦合端口与所述DSP接收通道上的模数转换电路连通。
全文摘要
一种用于时分双工系统中的多功能收发信机，包括主路电路、电源管理电路和控制电路，该主路电路包括数字信号处理单元DSP，与该单元连接的发送通道和接收通道，该多功能收发信机还包括旁路电路，该旁路电路至少包括相互连通的一前端的校准天线或校准耦合电路、一第一双向混频器电路和一第四连接器；主路电路还包括一第二连接器和一第三连接器，该第二连接器的共路端口与所述模数转换电路连接，一支路端口与接收通道相连，另一支路端口与所述第四连接器的一支路端口相连，该第三连接器的共路端口与所述数模转换电路连接，一支路端口与发射通道相连，另一支路端口与所述第四连接器的另一支路端口相连。本发明可以通过器件共用简化系统结构，降低成本。
文档编号H04J3/00GK101064522SQ20061007790
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月24日 优先权日2006年4月24日
发明者董经纬 申请人:中兴通讯股份有限公司