射频功率放大器的制作方法

1.本实用新型涉及无线通信技术领域，具体涉及一种射频功率放大器。


背景技术：

2.射频功率放大器(radio frequency power amplifier，简称rf pa)是发射系统中的主要部分，在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，采用射频功率放大器。在调制器产生射频信号后，射频信号就由rf pa将它放大到足够功率，通过天线发射出去。
3.相关技术中，射频功率放大器在实际应用中不能满足多频段的要求，而且为了实现更大的增益和线性度，通常以牺牲效率为代价，从而导致工作效率低。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决上述技术问题之一，提出了如下技术方案。
5.本实用新型实施例提出了一种射频功率放大器，所述射频功率放大器包括：发射通道单元、第一射频通道选择开关、第一接收通道单元、第二接收通道单元、第三接收通道单元、第四接收通道单元、第五接收通道单元和第二射频通道选择开关，其中，所述发射通道单元的输出端与所述第一射频通道选择开关的输入端连接公共端，所述公共端作为发射通道输出端或者接收通道输入端，所述第一射频通道选择开关的五个输出端分别连接所述第一接收通道单元的输入端、所述第二接收通道单元的输入端、所述第三接收通道单元的输入端、所述第四接收通道单元的输入端和所述第五接收通道单元的输入端，所述第二射频通道选择开关的五个输入端分别连接所述第一接收通道单元的输出端、所述第二接收通道单元的输出端、所述第三接收通道单元的输出端、所述第四接收通道单元的输出端和所述第五接收通道单元的输出端，所述第二射频通道选择开关的输出端作为射频功率放大器的输出端，所述第一接收通道单元、所述第二接收通道单元、所述第三接收通道单元、所述第四接收通道单元和所述第五接收通道单元工作时的频率范围各不相同。
6.另外，根据本实用新型上述实施例的射频功率放大器还可以具有如下附加的技术特征。
7.在一些示例中，所述第一接收通道单元包括依次连接的第一滤波器、第一低噪声放大器和第一功率放大器，所述第二接收通道单元包括依次连接的第二滤波器、第二低噪声放大器和第二功率放大器，所述第三接收通道单元包括依次连接的第三滤波器、第三低噪声放大器和第三功率放大器，所述第四接收通道单元包括依次连接的第四滤波器、第四低噪声放大器和第四功率放大器，所述第五接收通道单元包括依次连接的第五滤波器、第五低噪声放大器和第五功率放大器；所述第一射频通道选择开关的五个输出端分别与所述第一滤波器的输入端、所述第二滤波器的输入端、所述第三滤波器的输入端、所述第四滤波器的输入端和所述第五滤波器的输入端连接，所述第二射频通道选择开关的五个输入端分
别与所述第一功率放大器的输出端、所述第二功率放大器的输出端、所述第三功率放大器的输出端、所述第四功率放大器的输出端和所述第五功率放大器的输出端连接。
8.在一些示例中，所述发射通道单元包括依次连接的推动级功率放大器、发射滤波器、末级功率放大器和隔离器，所述隔离器的输出端与所述公共端连接。
9.在一些示例中，所述第一接收通道单元、所述第二接收通道单元、所述第三接收通道单元、所述第四接收通道单元和所述第五接收通道单元工作时的频率范围依次增大。
10.在一些示例中，所述第一接收通道单元的上行频率范围为703mhz～748mhz、下行频率范围为758mhz～803mhz。
11.在一些示例中，所述第二接收通道单元的上行频率范围为1920mhz～1980mhz、下行频率范围为2110mhz～2170mhz。
12.在一些示例中，所述第三接收通道单元的上行频率范围和下行频率范围为2505mhz～2615mhz。
13.在一些示例中，所述第四接收通道单元的上行频率范围和下行频率范围为3300mhz～3600mhz。
14.在一些示例中，所述第五接收通道单元的上行频率范围和下行频率范围为4800mhz～4960mhz。
15.在一些示例中，所述第一射频通道选择开关或者所述第二射频通道选择开关的芯片型号为adrf5250bcpz。
16.本实用新型实施例的技术方案，射频功率放大器采用一发五收的多通道结构，实现对射频信号的传输，不仅可以满足信号接收时的多频段要求，方便扩展工作频率范围，且可以提升信号接收效率，从而扩大了射频功率放大器的应用范围。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例的射频功率放大器的方框示意图。
18.图2为本实用新型一个示例的射频功率放大器的结构示意图。
19.图3为本实用新型一个示例的发射通道单元的结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.图1为本实用新型实施例的射频功率放大器的方框示意图。
22.如图1所示，射频功率放大器包括：发射通道单元10、第一射频通道选择开关20、第一接收通道单元30、第二接收通道单元40、第三接收通道单元50、第四接收通道单元60、第五接收通道单元70和第二射频通道选择开关80，其中，发射通道单元10的输出端与第一射频通道选择开关20的输入端连接公共端，公共端作为发射通道输出端或者接收通道输入端，第一射频通道选择开关20的五个输出端分别连接第一接收通道单元30的输入端、第二接收通道单元40的输入端、第三接收通道单50的输入端、第四接收通道单60的输入端和第
五接收通道单70的输入端，第二射频通道选择开关80的五个输入端分别连接第一接收通道单元30的输出端、第二接收通道单元40的输出端、第三接收通道单50的输出端、第四接收通道单60的输出端和第五接收通道单70的输出端，第二射频通道选择开关80的输出端作为射频功率放大器的输出端，第一接收通道单元30、第二接收通道单元40、第三接收通道单50、第四接收通道单60和第五接收通道单70工作时的频率范围各不相同。
23.本实用新型实施例中，发射通道和接收通道之间设置有一个公共端，既可以作为发射出口也可以作为接收入口，按照时隙来分配工作，在某个特定时刻，设备会运行在发射状态或者接收状态。
24.其中，第一射频通道选择开关和/或第二射频通道选择开关的芯片型号可以为adrf5250bcpz。
25.需要说明的是，本实用新型实施例中的第一射频通道选择开关20和第二射频通道选择开关80可以由外部控制器(例如上位机)控制，控制选择开关接通第一接收通道单元30至第五接收通道单元70中的一个接收通道单元，控制的依据可以是第一接收通道单元30至第五接收通道单元70的工作频段，第一射频通道选择开关20和第二射频通道选择开关80可以是联动的，即接通的是同一个接收通道单元。本实用新型实施例中事先设置好第一接收通道单元30至第五接收通道单元70的工作频段，例如第一接收通道单元30至第五接收通道单元70依次工作于1ghz、2ghz、3ghz、4ghz和5ghz。
26.具体地，在射频功率放大器工作于发射状态时，发射通道单元10对输入其的信号进行放大后输出；在射频功率放大器工作于接收状态时，外部控制器控制第一射频通道选择开关20与五个接收通道中的其中一个接收通道，例如与第四接收通道单元60接通，相应地，控制第二射频通道选择开关80也与第四接收通道单元60接通，于是信号的接收路径为第一射频通道选择开关20
→
第四接收通道单元60
→
第二射频通道选择开关80，完成信号的接收。
27.相较于相关技术，本实用新型实施例，扩展了工作频率，可使频率范围提升到5ghz，能够满足更多项目的需求，扩大了视频功率放大器的应用范围；增加了工作通道，通过一发五收的多通道结构，提升了信号接收效率。
28.由此，本实用新型实施例的射频功率放大器采用一发五收的多通道结构，实现对射频信号的传输，不仅可以满足信号接收时的多频段要求，方便扩展工作频率范围，且可以提升信号接收效率，从而扩大了射频功率放大器的应用范围。
29.在一个示例中，如图2所示，第一接收通道单元30包括依次连接的第一滤波器31、第一低噪声放大器32和第一功率放大器33，第二接收通道单元40包括依次连接的第二滤波器41、第二低噪声放大器42和第二功率放大器43，第三接收通道单元50包括依次连接的第三滤波器51、第三低噪声放大器52和第三功率放大器53，第四接收通道单元60包括依次连接的第四滤波器61、第四低噪声放大器62和第四功率放大器63，第五接收通道单元70包括依次连接的第五滤波器71、第五低噪声放大器72和第五功率放大器73。
30.参照图2，第一射频通道选择开关20的五个输出端分别与第一滤波器31的输入端、第二滤波器41的输入端、第三滤波器51的输入端、第四滤波器61的输入端和第五滤波器71的输入端连接，第二射频通道选择开关80的五个输入端分别与第一功率放大器33的输出端、第二功率放大43器的输出端、第三功率放大器53的输出端、第四功率放大器63的输出端
和第五功率放大器73的输出端连接。
31.其中，第一滤波器31、第二滤波器41、第三滤波器51、第四滤波器61的输入端和第五滤波器71工作频段不同，每个接收通道单元内部的滤波器、低噪声放大器和功率放大器的工作频率范围相同，而各个接收通道单元的工作频率范围各不相同。
32.具体而言，当射频功率放大器工作在接收链路时，从发射通道单元10输出的射频信号通过第一射频通道选择开关20，进入对应频段的滤波器，过滤杂波信号，再通过低噪声放大器进行一级放大，然后通过功率放大器将信号放大到合适的功率，最终通过第二射频通道选择开关80达到射频信号出口，输出给后一级设备，完成了接收信号的放大。
33.例如，从发射通道单元10输出的射频信号通过第一射频通道选择开关20，进入第五滤波器71，过滤杂波信号，再通过第五低噪声放大器72进行一级放大，然后通过第五功率放大器73将信号放大到合适的功率，最终通过第二射频通道选择开关80达到射频信号出口，输出给后一级设备，完成了接收信号的放大。
34.在一个示例中，如图3所示，发射通道单元10包括依次连接的推动级功率放大器11、发射滤波器12、末级功率放大器13和隔离器14，隔离器14的输出端与公共端连接。
35.具体而言，当射频功率放大器工作在发射链路时，输入信号通过推动级放大器11进行一级放大，进入对应频段的发射滤波器12，过滤杂波信号，再通过末级放大器13进行再次放大到合适的功率，通过隔离器14防止设备开路，输出给后一级设备，完成了发射信号的放大。
36.在本实用新型的一个示例中，第一接收通道单元30、第二接收通道单元40、第三接收通道单元50、第四接收通道单元60和第五接收通道单元70工作时的频率范围依次增大。
37.进一步地，第一接收通道单元的上行频率范围为703mhz～748mhz、下行频率范围为758mhz～803mhz。第二接收通道单元的上行频率范围为1920mhz～1980mhz、下行频率范围为2110mhz～2170mhz。第三接收通道单元的上行频率范围和下行频率范围为2505mhz～2615mhz。第四接收通道单元的上行频率范围和下行频率范围为3300mhz～3600mhz。第五接收通道单元的上行频率范围和下行频率范围为4800mhz～4960mhz。
38.本实用新型实施例中，为了便于用户安装以及在必要时刻进行维护和安装，通过模块化、小型化的思想设计出上述射频功率放大器，之后，可进行技术指标的调试。
39.样件调试阶段：主要核心指标包含通道的上下行工作频段、输出功率、最大增益、增益变化、带内波动和端口驻波比，输出功率用到功率计，校准完成后设置功率计的offset(偏移)值，设置射频功率放大器的工作频率，使其正常工作，直至射频功率放大器的输出功率38dbm，更改工作频率，调试完成输出功率指标；测试带内波动打开网络分析仪功率输出，缓慢增大网络分析仪的攻略输出，直至在网络分析仪上的输出曲线不变，功放接近饱和为止，在网络分析仪上查看被测件的幅频特性曲线并读出曲线上功率的最大点和最小点之间的幅度分贝值的差值。
40.该射频功率放大器的技术指标如表1所示：
41.表1射频概功率放大器的技术指标
[0042][0043]
综上所述，本实用新型实施例的射频功率放大器具有这些优势：高频率、线性度高，这点对于工作频率较高而且稳定性要求严格的通信机与高频电子设备极为重要；扩展工作频段，以获得宽的工作频段，可用于扩频通信和电子对抗中；高效率，这对于降低通信的运营成本、减小冷却成本、易于热控制方面具有重大意义；体积小、使用寿命长、可靠性高等方面上的优点；利用软件和硬件结合可以实现收发控制功能、温度检测、前向功率、检测反向功率检测的控制和告警功能。
[0044]
在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0045]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。