基于TDD工作模式的射频放大器及系统的制作方法

本发明实施例涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于时分双工(timedivisionduplexing，tdd)工作模式的射频放大器及系统。

背景技术：

目前大量广泛使用的已有个人用户多载波无线信息本地环路(multi-carrierwirelessinformationlocalloop，mcwill)、时分同步码分多址(timedivision-synchronouscodedivisionmultipleaccess，td-scdma)、分时长期演进(timedivisionlongtermevolution，td-lte)无线通信终端，基于批量生产的需要，无线通信模块都已批量化生产，对外接口形式固定，为了使用者个人安全以及按照3gpp相关技术要求，产品最大发射功率一般在142dbm左右。

但是在某些特定行业应用中，如无人值守无线视频监控终端，要求终端同时在近距离、远距离工作时性能不能下降，为此要求终端具有比普通个人用户终端更为优异的无线上行性能，而现有的无线通信模块最大发射功率只有23dbm左右，无法满足远距离工作时的应用需求。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种基于tdd工作模式的射频放大器及系统，以满足远距离工作时的应用需求。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于tdd工作模式的射频放大器，包括：

信号输入/输出接口、信号发射/接收接口、发射通路和接收通路；其中，所述发射通路包含至少一个发射功率放大器，所述接收通路包含低噪放；

所述信号输入/输出接口与所述发射通路和所述接收通路连接，用于将分时双工tdd无线通信设备输入的信号输入至所述发射通路，或将经过所述接收通路的接收信号输出至所述tdd无线通信设备；

所述信号发射/接收接口与所述发射通路和所述接收通路连接，用于对经过所述发射通路的发射信号进行发射，或接收外界通信设备的发射信号；

所述发射功率放大器用于将经过所述发射通路的发射信号进行放大；

所述低噪放用于将经过所述接收通路的接收信号进行放大。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于tdd工作模式的射频放大系统，包括：第一方面所述的基于tdd工作模式的射频放大器和tdd无线通信设备；所述tdd无线通信设备与所述射频放大器的信号输入/输出接口连接。

本发明实施例所述的射频放大器，其中的发射功率放大器可将经过所述发射通路的发射信号进行放大；所述低噪放可将经过所述接收通路的接收信号进行放大，能够满足远距离工作时的应用需求。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种基于tdd工作模式的射频放大器的结构图；

图2是本发明实施例二中的一种基于tdd工作模式的射频放大器的结构图；

图3是本发明实施例三中的一种基于tdd工作模式的射频放大器的电路图；

图4a是本发明实施例四中的一种基于tdd工作模式的射频放大系统的结构图；

图4b是本发明实施例七中的一种基于tdd工作模式的射频放大系统中tdd无线通信设备与射频放大器的控制接口的连接结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种基于tdd工作模式的射频放大器的结构图，本实施例可适用于使用终端进行远距离发射和接收远距离发射的信号的情况，该射频放大器可集成于终端内部，其中，所述终端包括移动终端(手机、智能手机、平板电脑等)和固定终端(例如，台式电脑或笔记本电脑，视频监控终端，无线数据传输终端)中，如图1所示，具体包括：信号输入/输出接口11、信号发射/接收接口12、发射通路13和接收通路14；其中，所述发射通路13包含至少一个发射功率放大器131，所述接收通路14包含低噪放141；

其中，所述信号输入/输出接口11与所述发射通路13和所述接收通路14连接，优选为有线连接，用于将分时双工tdd无线通信设备输入的信号输入至所述发射通路13，或将经过所述接收通路14的接收信号输出至所述tdd无线通信设备；

所述信号发射/接收接口12与所述发射通路13和所述接收通路14连接，优选为有线连接，用于对经过所述发射通路13的发射信号进行发射，或接收外界通信设备(例如，天线)的发射信号；

所述发射功率放大器131用于将经过所述发射通路13的发射信号进行放大，并将放大后的发射信号发射出去，例如，通过所述信号发射/接收接口12发射给天线；

所述低噪放141用于将经过所述接收通路14的接收信号进行放大，并将放大后的发射信号输出给所述tdd无线通信设备，例如，通过所述信号输入/输出接口11输出给所述tdd无线通信设备。

本实施所述的射频放大器其工作原理如下：如果所述tdd无线通信设备处于发射状态，则通过所述信号输入/输出接口11将发射信号输入所述发射通路13，经过所述发射通路13时，所述发射通路13中的发射功率放大器131会对所述发射信号进行功率放大，并通过所述信号发射/接收接口12将所述放大后的发射信号发射出去。如果所述tdd无线通信设备处于接收状态，则关闭所述发射通路13，开启所述接收通路14，通过所述信号发射/接收接口12信号将外界的接收信号输入所述接收通路14，所述接收信号经过所述接收通路14时，所述接收通路14中的低噪放141会对所述接收信号进行功率放大，并通过所述信号输入/输出接口11将所述放大后的接收信号输出给所述tdd无线通信设备。

本实施例所述的射频放大器，通过其中的发射功率放大器可将经过所述发射通路的发射信号进行放大；通过所述低噪放可将经过所述接收通路的接收信号进行放大，能够满足远距离工作时的应用需求。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种基于tdd工作模式的射频放大器的结构图，如图2所示，本实施例在上述实施例的基础上，还包括：控制信号接口21；

所述控制信号接口21与所述tdd无线通信设备、所述低噪放141和所述发射功率放大器131连接，用于控制所述低噪放141和所述发射功率放大器131的工作状态，例如，开启/关闭所述低噪放141和所述发射功率放大器131。

可选的，所述控制信号接口包含以下至少一种：pa_en接口、pa_mode接口、tx_rx接口、lna_en接口和lna_mode接口。

其中，所述pa_en接口的控制信号用于打开/关闭所述发射功率放大器；

所述pa_mode接口的控制信号用于选择所述发射功率放大器的高/低增益发射模式；

所述tx_rx接口的控制信号用于控制所述射频放大器是处于接收状态还是发射状态；

所述lna_en接口的控制信号用于控制打开/关闭所述低噪放；

所述lna_mode接口的控制信号用于选择所述低噪放的高/低增益接收模式。

上述pa_en接口、pa_mode接口、tx_rx接口、lna_en接口和lna_mode接口的控制信号均来至于所述tdd无线通信设备。本发明中的射频放大器的控制信号，可以依据产品的具体功能进行衰减，例如，可将tx_rx信号控制与lna_en信号控制并接到一起，仅保留pa_en、pa_mode、tx_rx三个信号控制接口，同时取消lna_mode控制信号，经过衰减后的电路将不再具有接收高低增益选择功能。

在上述实施例的基础上，本实施例的射频放大器还可以包括：环形器22；

所述环形器22与所述接收通路14和发射通路13连接；

此时，所述信号发射/接收接口12优选为所述环形器22的输入/输出端。

在上述实施例的基础上，本实施例的接收通路14优选包括：第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、第三单刀双掷开关和第四单刀双掷开关；

所述第一单刀双掷开关的信号控制端为第一tx_rx接口，所述第一单刀双掷开关的动端为所述信号输入/输出接口，所述第一单刀双掷开关的一个固定端与所述第二单刀双掷开关的动端连接；

所述第二单刀双掷开关的信号控制端为第一lna_mode接口，所述第二单刀双掷开关的一个固定端与所述低噪放的输出端连接，所述第二单刀双掷开关的另一个固定端与第三单刀双掷开关的一个固定端连接；

所述低噪放的输入端与所述第三单刀双掷开关的另一个固定端连接；

所述第三单刀双掷开关的信号控制端为第二lna_mode接口，所述第三单刀双掷开关的动端与第四单刀双掷开关的一个固定端连接；

所述第四单刀双掷开关的信号控制端为第二tx_rx接口，所述第四单刀双掷开关的动端与所述环形器的输出端连接。

在上述实施例的基础上，本实施例所述的所述接收通路14还包括：功率电阻142；

所述功率电阻142的一端与所述第四单刀双掷开关的另一个固定端连接，所述功率电阻的另一端接地连接。

其中，所述功率电阻为大功率电阻，如阻抗为50欧姆5w或更大功率的功率电阻。该功率电阻主要是实现在射频放大器处于发射状态时对接收电路的保护功能。

本实施例的射频放大器用于接收外界的发射信号并进行放大，同时接收通路14处于通过大功率电阻142连接到地以保护射频放大器处于发射状态时对接收电路的保护以避免接收通路器件受到发射高功率的干扰而出现损坏。具体的，本实施例的工作原理为：本实施例的射频放大器处于接收状态，通过环形器22接收来自外界的信号，为便于描述，这里称为接收信号，所述环形器22将所述接收信号输入上述的接收电路14，所述接收电路14的所述第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、低噪放141、第三单刀双掷开关和第四单刀双掷开关分别在所述第一tx_rx接口的控制信号、第一lna_mode接口的控制信号、lna_en接口的控制信号、第二lna_mode接口的控制信号和第二tx_rx接口的控制信号的控制下，对所述接收信号进行可选接收增益功率放大，并通过所述第一单刀双掷开关的动端输出至所述tdd无线通信设备。

在上述实施例的基础上，本实施例的所述发射通路13优选包括：所述第一单刀双掷开关、第五单刀双掷开关、固定衰减器和第六单刀双掷开关；

所述第一单刀双掷开关的另一固定端与所述第五单刀双掷开关的动端连接；

所述第五单刀双掷开关的信号控制端为第一pa_mode接口，所述第五单刀双掷开关的一个固定端与第一发射功率放大器的输入端连接，所述第五单刀双掷开关的另一固定端与所述固定衰减器的输入端连接；

所述第六单刀双掷开关的信号控制端为第二pa_mode接口，所述第六单刀双掷开关的一个固定端与所述第一发射功率放大器的输出端连接，所述第六单刀双掷开关的另一个固定端与所述固定衰减器的输出端连接，所述第六单刀双掷开关的动端与第二发射功率放大器的输入端连接；

所述第二发射功率放大器的输出端与所述环形器的输入端连接。

本实施例的射频放大器用于对所述tdd无线通信设备的发射信号进行放大。具体的，本实施例的工作原理为：本实施例的射频放大器处于发射状态，通过所述第一单刀双掷开关和所述第一tx_rx接口的控制信号将所述发射信号输入至上述的发射通路13。上述的发射通路13的所述第一单刀双掷开关、所述第五单刀双掷开关、第一发射功率放大器、固定衰减器、第六单刀双掷开关和第二发射功率放大器分别在所述第一tx_rx接口的控制信号、所述第一pa_mode接口的控制信号、第一pa_en接口的控制信号、第二pa_mode接口和第二pa_en接口的控制信号的控制下，对所述发射信号进行功率可选发射增益放大，并通过所述环形器22输出至天线。

上述实施例所述的射频放大器，通过其中的发射功率放大器可将经过所述发射通路的发射信号进行放大；通过所述低噪放可将经过所述接收通路的接收信号进行放大，能够满足远距离以及近距离工作时的应用需求。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种基于tdd工作模式的射频放大器的电路结构图，本实施例为实现上述基于tdd工作模式的射频放大器的优选电路图。如图3所示，具体包括：第一单刀双掷开关31、第二单刀双掷开关32、第三单刀双掷开关33、第四单刀双掷开关34、第五单刀双掷开关35、第六单刀双掷开关36、低噪放37、功率电阻38、固定衰减器39、第一发射功率放大器310、第二发射功率放大器311和环形器312。

其中，所述第一单刀双掷开关31、第二单刀双掷开关32、第三单刀双掷开关33、第四单刀双掷开关34、低噪放37和功率电阻38组成接收通路。具体的，所述第一单刀双掷开关31的信号控制端为第一tx_rx接口，所述第一单刀双掷开关31的动端为所述信号输入/输出接口11，所述第一单刀双掷开关31的一个固定端与所述第二单刀双掷开关32的动端连接；所述第二单刀双掷开关32的信号控制端为第一lna_mode接口，所述第二单刀双掷开关32的一个固定端与所述低噪放37的输出端连接，所述第二单刀双掷开关32的另一个固定端与第三单刀双掷开关33的一个固定端连接；所述低噪放37的输入端与所述第三单刀双掷开关33的另一个固定端连接；所述低噪放37的信号控制端为lna_en接口；所述第三单刀双掷开关33的信号控制端为第二lna_mode接口，所述第三单刀双掷开关33的动端与第四单刀双掷开关34的一个固定端连接；所述第四单刀双掷开关34的信号控制端为第二tx_rx接口，所述第四单刀双掷开关34的动端与所述环形器312的输出端连接。所述功率电阻38的一端与所述第四单刀双掷开关34的另一个固定端连接，所述功率电阻38的另一端接地连接。

其中，所述第一单刀双掷开关31、所述第五单刀双掷开关35、第六单刀双掷开关36、所述固定衰减器39、第一发射功率放大器310和第二发射功率放大器311组成发射通路13。具体的，所述第一单刀双掷开关31的另一固定端与所述第五单刀双掷开关35的动端连接；所述第五单刀双掷开关35的信号控制端为第一pa_mode接口，所述第五单刀双掷开关35的一个固定端与第一发射功率放大器310的输入端连接，所述第五单刀双掷开关35的另一固定端与所述固定衰减器39的输入端连接；所述第六单刀双掷开关36的信号控制端为第二pa_mode接口，所述第六单刀双掷开关36的一个固定端与所述第一发射功率放大器310的输出端连接，所述第六单刀双掷开关36的另一个固定端与所述固定衰减器39的输出端连接，所述第六单刀双掷开关36的动端与第二发射功率放大器311的输入端连接；所述第二发射功率放大器311的输出端与所述环形器312的输入端连接；其中，所述第一发射功率放大器310的信号控制端为第一pa_en接口；所述第二发射功率放大器311的信号控制端为第二pa_en接口。

本实例所述基于tdd工作模式的射频放大器的工作原理与上述实施例一和实施例二类似，具体参见上述实施例一和实施例二的相关描述，这里不再赘述。

实施例4

图4a所示为本发明实施例四提供的一种基于tdd工作模式的射频放大系统的结构示意图，如图4a所示，该系统包括上述实施例所述的基于tdd工作模式的射频放大器41和无线通信设备42。

本实施例所述的基于tdd工作模式的射频放大系统与上述各实施例所述的基于tdd工作模式的射频放大器工作原理和产生的技术效果类似，这里不再赘述。

在上述实施例的基础上，所述系统还包括：天线43；

所述天线43与所述射频放大器42连接。

在上述实施例的基础上，所述天线43与所述射频放大器42的环形器连接。

在上述实施例的基础上，所述tdd无线通信设备的控制信号接口与所述射频放大器的控制信号接口相对应连接。

具体的，所述控制信号接口包含以下至少一种：pa_en接口、pa_mode接口、tx_rx接口、lna_en接口和lna_mode接口。例如，如图4b所示，为一种所述tdd无线通信设备的控制信号接口与所述射频放大器的控制信号接口相对应连接的示意图。

上述实施例所述的基于tdd工作模式的射频放大系统与上述各实施例所述的基于tdd工作模式的射频放大器工作原理和产生的技术效果类似，这里不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。