一种用于高速数据传输的无线通信跳频滤波功率放大电路的制作方法

本发明涉及电子通信技术领域，更具体地说，涉及一种用于高速数据传输的无线通信跳频滤波功率放大电路。

背景技术

随着科技的进步，通信技术蓬勃发展，实现各种环境中的稳定、高速的数据传输是现在通信系统的主要研究目标之一。射频信号需要经过功率放大、使其满足发送功率要求后，再通过天线将其辐射到空间。在射频信号放大过程中容易引入带外噪声，因此通常需要采用滤波与功率放大相结合方式对射频信号进行放大。但是现有电路一般仅仅采用单级滤波器和放大器实现滤波和功率放大，单级放大倍数需求过大，难以避免产生噪声干扰，射频信号放大后存在失真情况；因此现有电路并不能可靠地实现射频信号放大。此外，现阶段越来越重视记录保存，因此还需要实现信号录制存储等功能；但是现有电路通常仅有功率放大功能，若需要对射频信号进行录制，则需要另外配置信号采集装置来进行，加大了信号录制存储成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种用于高速数据传输、可将射频信号高倍数大功率放大、有效抑制带外噪声、具有良好可靠性和稳定性的无线通信跳频滤波功率放大电路。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种用于高速数据传输的无线通信跳频滤波功率放大电路，其特征在于：包括依次连接的通道开关、功率放大模块一、小功率跳频滤波器一、功率放大模块二、小功率跳频滤波器二、功率放大模块三、中功率跳频滤波器、功率放大模块四、大功率跳频滤波器、检测模块和收发开关，以及电源模块；所述通道开关还与收发开关连接；所述通道开关连接有激励接口；收发开关连接有接收接口和天线接口。

本发明电路的激励接口连接有通道开关，通道开关连通有两个路径，其中一个路径是：依次连接的功率放大模块一、小功率跳频滤波器一、功率放大模块二、小功率跳频滤波器二、功率放大模块三、中功率跳频滤波器、功率放大模块四、大功率跳频滤波器、检测模块、低通滤波模块和收发开关，实现滤波放大，之后通过天线接口连接天线辐射到空间中；另一个路径是直接连接收发开关，之后连接接收接口，可实现射频信号直通输出。本发明电路采用多级跳频滤波器和功率放大模块对射频信号进行放大和滤波，可将射频信号高倍数大功率放大并有效抑制带外噪声以防止射频信号失真，确保射频信号有效、可靠、稳定地放大，以满足信号发射功率要求。本发明电路还可实现信号直通输出功能，可连接到信号录制存储设备，降低信号录制存储设备成本。

优选地，所述功率放大模块三包括依次连接的接入单元、射频单元一和输出巴伦，以及连接在接入单元与射频单元一连接处的调压单元一和连接在射频单元一与输出巴伦连接处的lc单元一；其中，射频单元一与小功率跳频滤波器二连接，输出巴伦与中功率跳频滤波器连接。

优选地，所述接入单元包括依次连接的电容c301、电感l301和电阻r301，以及电容c302；电容c302的一端连接在电容c301与电感l301连接处，另一端接地；所述射频单元一包括射频功率管一；射频功率管一的输入端与电阻r301连接，输出端通过电容c308与输出巴伦连接；射频功率管一的输入端还通过电容c305和电阻r302连接；lc单元一连接在射频功率管一与电容c308连接处；所述调压单元一连接在电阻r301与射频功率管一连接处。

优选地，所述调压单元一包括可调分压电路一、npn三极管一和pnp三极管一；所述可调分压电路一由两个电阻组一串联组成；可调分压电路一的一端连接有偏置电压，另一端接地；任一个电阻组一带有可调电阻一；npn三极管一的基极与两个电阻组一串联处连接，npn三极管一的集电极与电源模块连接，npn三极管一的发射极与pnp三极管一的基极连接；pnp三极管一的集电极与pnp三极管一的基极连接；pnp三极管一的发射极与pnp三极管一的基极连接；pnp三极管一的发射极还连接到电阻r301与射频功率管一连接处。

本发明中，功率放大模块三可对射频信号进行高倍数放大，具有良好的稳定性和可靠性；通过射频功率管一加设电阻电容负反馈和输入串联电阻的措施来保证了带内平坦度以及各种恶劣负载驻波下的稳定性。

优选地，所述功率放大模块四包括依次连接的传输线巴伦一、平衡传输线变压器一、两路中间转换模块、平衡传输线变压器二、电容模块和传输线巴伦二，以及与平衡传输线变压器二连接的lc滤波馈电模块；其中，传输线巴伦一与中功率跳频滤波器连接，传输线巴伦二与大功率跳频滤波器连接；

两路中间转换模块中，每路中间转换模块均包括rc串联单元、与rc串联单元连接的射频单元二、lc单元二和连接在rc串联单元与射频单元二连接处的调压单元二；每路中间转换模块的输入端通过rc串联单元与平衡传输线变压器一连接；每路中间转换模块的输出端通过射频单元二与平衡传输线变压器二连接；lc单元二连接在射频单元二与平衡传输线变压器二连接处。

优选地，所述射频单元二包括射频功率管二；射频功率管二的输入端与rc串联单元连接；射频功率管二的输出端与平衡传输线变压器二连接；射频功率管二的输入端与输出端之间通过rc反馈实现连接；两路中间转换模块中，两个射频功率管二的输出端之间连接有电感l102。

优选地，所述调压单元二包括可调分压电路二、npn三极管二和pnp三极管二；所述可调分压电路二由两个电阻组二串联组成；可调分压电路二的一端连接有偏置电压，另一端接地；任一个电阻组二带有可调电阻二；npn三极管二的基极与两个电阻组二串联处连接，npn三极管二的集电极与电源模块连接，npn三极管二的发射极与pnp三极管二的基极连接；pnp三极管二的集电极与pnp三极管二的基极连接；pnp三极管二的发射极与pnp三极管二的基极连接；pnp三极管二的发射极还连接到rc串联单元与射频单元二连接处。

优选地，所述平衡传输线变压器一由两个巴伦一连接组成，两个巴伦一通过输入端串联，输出端交叉并联的方式构成平衡传输线变压器一；两个巴伦一还分别通过输入端与传输线巴伦一连接，且分别通过输出端与rc串联单元连接。

优选地，所述平衡传输线变压器二由两个巴伦二连接组成，两个巴伦二通过输入端交叉并联，输出端串联的方式构成平衡传输线变压器二；两个巴伦二还分别通过输入端与射频单元二连接，且分别通过输出端与电容模块连接；所述lc滤波馈电模块连接在两个巴伦二输出端串联处。

优选地，所述lc滤波馈电模块包括由电容c109、电容c110和电容c111并联组成的并联电容组一、由电容c112和电容c113并联组成的并联电容组二、电容c114、二极管vd102、电感l103和电感l104；二极管vd102与并联电容组一并联；二极管vd102与电源模块连接；并联电容组一、电感l103、并联电容组二、电感l104和电容c114依次连接；电容c114连接在两个巴伦二输出端串联处。

本发明中，功率放大模块四可把射频信号进行高倍数功率放大；采用两个射频功率管二来实现放大，具有极高的可靠性能。同时输入输出通过平衡传输线变压器一和平衡传输线变压器二宽带匹配，配合lc滤波馈电模块，使功率放大电路单级功放达到了60％以上的效率。同时传输线巴伦一和传输线巴伦二的180度推挽放大，抵消改善了二次谐波10db以上，减低了后续滤波器滤除谐波的压力。另外通过射频功率管二加设电阻电容负反馈和输入串联电阻的措施来保证了带内平坦度以及各种恶劣负载驻波下的稳定性。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

1、本发明电路采用多级跳频滤波器和功率放大模块对射频信号进行放大和滤波；可将射频信号高倍数大功率放大并有效抑制带外噪声以防止射频信号失真，确保射频信号有效、可靠、稳定地放大，以满足信号发射功率要求；本发明电路还可实现信号直通输出功能，可连接到信号录制存储设备，降低信号录制存储设备成本；

2、功率放大模块三可对射频信号进行高倍数放大，具有良好的稳定性和可靠性；通过射频功率管一加设电阻电容负反馈和输入串联电阻的措施来保证了带内平坦度以及各种恶劣负载驻波下的稳定性；

3、功率放大模块四可把射频信号进行高倍数大功率放大；采用两个射频功率管二来实现放大，具有极高的可靠性能。同时输入输出通过平衡传输线变压器一和平衡传输线变压器二宽带匹配，配合lc滤波馈电模块，使功率放大电路单级功放达到了60％以上的效率。同时传输线巴伦一和传输线巴伦二的180度推挽放大，抵消改善了二次谐波10db以上，减低了后续滤波器滤除谐波的压力。另外通过射频功率管二加设电阻电容负反馈和输入串联电阻的措施来保证了带内平坦度以及各种恶劣负载驻波下的稳定性。

附图说明

图1是本发明无线通信跳频滤波功率放大电路的框图；

图2是本发明无线通信跳频滤波功率放大电路的电路原理图之一；

图3是本发明无线通信跳频滤波功率放大电路的电路原理图之二；

图4是本发明无线通信跳频滤波功率放大电路的电路原理图之三。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例

本实施例一种用于高速数据传输的无线通信跳频滤波功率放大电路，其结构如图1至图4所示，包括依次连接的通道开关、功率放大模块一、小功率跳频滤波器一、功率放大模块二、小功率跳频滤波器二、功率放大模块三、中功率跳频滤波器、功率放大模块四、大功率跳频滤波器、检测模块和收发开关，以及电源模块；通道开关还与收发开关连接；通道开关连接有激励接口；收发开关连接有接收接口和天线接口。

本发明电路的激励接口用于射频信号输入，激励接口连接有通道开关，通道开关连通有两个路径，其中一个路径是：依次连接的功率放大模块一、小功率跳频滤波器一、功率放大模块二、小功率跳频滤波器二、功率放大模块三、中功率跳频滤波器、功率放大模块四、大功率跳频滤波器、检测模块、低通滤波模块和收发开关，实现滤波放大，之后通过天线接口连接天线辐射到空间中；另一个路径是直接连接收发开关，之后连接接收接口。本发明电路采用多级跳频滤波器和功率放大模块对射频信号进行放大和滤波，可将射频信号高倍数大功率放大并有效抑制带外噪声以防止射频信号失真，确保射频信号有效、可靠、稳定地放大，以满足信号发射功率要求。

小功率跳频滤波器一、小功率跳频滤波器二、中功率跳频滤波器和大功率跳频滤波器均可采用现有跳频滤波器。小功率跳频滤波器一和小功率跳频滤波器二分别为1w跳频滤波器，中功率跳频滤波器为10w跳频滤波器，大功率跳频滤波器为100w跳频滤波器。

通道开关包括电容c201、电容c219、电容c220、二极管vd201、二极管vd206、二极管vd207、二极管vd208和二极管vd209。

alc电路包括二极管vd202、二极管vd203、二极管vd204、二极管vd205、二极管vd220、二极管vd221、电阻r204、电阻r205、电阻r214、电阻r215、电阻r216、电容c204、电容c205、电容c206、电容c207、电容c208、电容c209和电感lp201。

功率放大模块一包括电容c211、放大器a5、电容c212、电容c213、电容c214、电阻r207、电阻rp201、电阻rp202和电阻rp203。

功率放大模块二包括电阻r208、电阻r209、电阻r210、电阻r211、电阻r212、电阻r213、电阻r217、电容c215、电容c217、电容c218、放大器a2、稳压管vd222。

功率放大模块三包括依次连接的接入单元、射频单元一和输出巴伦wt301，以及连接在接入单元与射频单元一连接处的调压单元一和连接在射频单元一与输出巴伦wt301连接处的lc单元一；其中，射频单元一与小功率跳频滤波器二连接，输出巴伦wt301与中功率跳频滤波器连接。

接入单元包括依次连接的电容c301、电感l301和电阻r301，以及电容c302；电容c302的一端连接在电容c301与电感l301连接处，另一端接地；所述射频单元一包括射频功率管一vq301；射频功率管一vq301的输入端与电阻r301连接，输出端通过电容c308与输出巴伦连接；射频功率管一vq301的输入端还通过电容c305和电阻r302连接；lc单元一连接在射频功率管一vq301与电容c308连接处；调压单元一连接在电阻r301与射频功率管一vq301连接处。

调压单元一包括可调分压电路一、npn三极管一和pnp三极管一；可调分压电路一由两个电阻组一串联组成；其中一个电阻组一包括电阻rp301和电阻rp302，另一个电阻组包括电阻r304、电阻305、电阻306和可调电阻r307；可调分压电路一的一端连接有偏置电压vg，偏置电压vg为设定电压，另一端接地；npn三极管一vq302的基极与两个电阻组一串联处连接，npn三极管一vq302的集电极与电源模块连接，npn三极管一vq302的发射极与pnp三极管一vq303的基极连接；pnp三极管一vq303的集电极通过电阻r309与pnp三极管一vq303的基极连接；pnp三极管一vq303的发射极通过二极管vd302与pnp三极管一vq303的基极连接；pnp三极管一的发射极还连接到电阻r301与射频功率管一连接处。

本发明中，功率放大模块三可对射频信号进行高倍数放大，具有良好的稳定性和可靠性；通过射频功率管一加设电阻电容负反馈和输入串联电阻的措施来保证了带内平坦度以及各种恶劣负载驻波下的稳定性。

功率放大模块四包括依次连接的传输线巴伦一wt101、平衡传输线变压器一、两路中间转换模块、平衡传输线变压器二、电容模块和传输线巴伦二wt106，以及与平衡传输线变压器二连接的lc滤波馈电模块；其中，传输线巴伦一wt101与射频输入端连接，传输线巴伦二wt106与射频输出端连接。

两路中间转换模块中，每路中间转换模块均包括rc串联单元、与rc串联单元连接的射频单元二、lc单元二和连接在rc串联单元与射频单元二连接处的调压单元二；每路中间转换模块的输入端通过rc串联单元与平衡传输线变压器一连接；每路中间转换模块的输出端通过射频单元二与平衡传输线变压器二连接；lc单元二连接在射频单元二与平衡传输线变压器二连接处。

具体的电路是：平衡传输线变压器一是变换比为4:1的平衡传输线变压器一。平衡传输线变压器一由两个巴伦一wt102、wt103连接组成，两个巴伦一wt102、wt103通过输入端串联，输出端交叉并联的方式构成平衡传输线变压器一；两个巴伦一wt102、wt103还分别通过输入端与传输线巴伦一连接，且分别通过输出端与rc串联单元连接。

rc串联单元包括电容c101，c101’和由电阻r102、r103和r104，r102’、r103’和r104’并联组成并联电阻组二。

射频单元二包括射频功率管二vq101，vq101’；射频功率管二vq101，vq101’的输入端与并联电阻组二连接；射频功率管二vq101，vq101’的输出端与平衡传输线变压器二连接；射频功率管二vq101，vq101’的输入端与输出端之间通过电容c102，c102’与并联电阻r105和r106，r105’和r106’串联实现连接；两个射频功率管二vq101和vq101’的输出端之间连接有电感l102。lc单元二包括串联的电容cp101，cp101’和电感l101,l101’。

调压单元二由可调分压电路二、npn三极管二vq102，vq102’、pnp三极管二vq103，vq103’以及外围电路连接组成。可调分压电路二由两个电阻组二串联组成；可调分压电路二的一端与偏置电压vg连接，另一端接地。一个电阻组二包括电阻rp101和rp102，rp101’和rp102’；另一个电阻组二包括电阻r107、r108、r109和可调电阻二r110，电阻r107’、r108’、r109’和可调电阻二r110’。

npn三极管二vq102，vq102’的基极与两个电阻组二串联处连接，npn三极管二vq102，vq102’的集电极与电源模块中的vcc电压连接，npn三极管二vq102，vq102’的发射极与pnp三极管二vq103，vq103’的基极连接；pnp三极管二vq103，vq103’的集电极通过电阻r111，r111’与pnp三极管二vq103，vq103’的基极连接；pnp三极管二vq103，vq103’的发射极通过二极管vd101，vd101’与pnp三极管二vq103，vq103’的基极连接；pnp三极管二vq103，vq103’的发射极还通过电阻r114，r114’连接到rc串联单元与射频功率管二vq101，vq101’连接处。

平衡传输线变压器二是变换比为4:1的平衡传输线变压器二。平衡传输线变压器二由两个巴伦二wt104、wt105连接组成，两个巴伦二wt104、wt105通过输入端交叉并联，输出端串联的方式构成平衡传输线变压器二；两个巴伦二wt104、wt105还分别通过输入端与射频功率管二vq101，vq101’连接，且分别通过输出端与电容模块连接。

lc滤波馈电模块包括由电容c109、电容c110和电容c111并联组成的并联电容组一、由电容c112和电容c113并联组成的并联电容组二、电容c114、二极管vd102、电感l103和电感l104；二极管vd102与并联电容组一并联；二极管vd102与电源模块中的vcc电压连接。并联电容组一、电感l103、并联电容组二、电感l104和电容c114依次连接；电容c114连接在两个巴伦二wt104、wt105输出端串联处。并联电容组一和并联电容组二也可以分别采用单个电容替代。

功率放大模块四可把射频信号进行高倍数功率放大；采用两个射频功率管二来实现放大，具有极高的可靠性能。同时输入输出通过平衡传输线变压器一和平衡传输线变压器二宽带匹配，配合lc滤波馈电模块，使功率放大电路单级功放达到了60％以上的效率。同时传输线巴伦一和传输线巴伦二的180度推挽放大，抵消改善了二次谐波10db以上，减低了后续滤波器滤除谐波的压力。另外通过射频功率管二加设电阻电容负反馈和输入串联电阻的措施来保证了带内平坦度以及各种恶劣负载驻波下的稳定性。

检测模块包括检测耦合器t201。

收发开关包括电容c221、电容c222、电容c223、电容c224、电容c225、电容c226、电容c227、电容c228、电容c229、电阻r218、二极管vd210、二极管vd211、二极管vd212、二极管vd213、二极管vd214、二极管vd215、二极管vd216、二极管vd217、二极管vd218、二极管vd219、电感l205、电感l206、电感l207和电感l208。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。