一种高性能全双工通信电路的制作方法

本发明涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种高性能全双工通信电路。

背景技术：

全双工(fullduplex)是通讯传输的一个术语。通信允许数据在两个方向上同时传输，它在能力上相当于两个单工通信方式的结合。目前高性能全双工通信电路的发射性能并不十分理想，发射信号在处理过程中产生杂波辐射信号，导致信号在被天线向外发射前已存在干扰信号，不利于信号后续接收和解码。因此，应设计出一种具有良好发射性能的全双工通信电路。

技术实现要素：

为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种实现全双工状态工作、具有良好发射和接收性能的高性能全双工通信电路。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种高性能全双工通信电路，其特征在于：包括低频段处理模块、高频段处理模块、信号输入端口、信号接收端口、低频段天线和高频段天线；低频段处理模块和高频段处理模块均包括依次连接的功率放大电路、直通滤波电路和收发开关电路；

低频段处理模块的功率放大电路和高频段处理模块的功率放大电路分别通过选择性滤波电路与信号输入端口连接；低频段处理模块的收发开关电路通过定向耦合电路与低频段天线双向信号连接；高频段处理模块的收发开关电路通过定向耦合电路与高频段天线双向信号连接；低频段处理模块的收发开关电路和高频段处理模块的收发开关电路还通过二选一开关电路与信号接收端口连接；

所述直通滤波电路包括直通支路和若干用于实现不同频段信号低通滤波的低通滤波支路；直通支路和各个低通滤波支路分别通过多选一射频开关连接在功率放大电路与收发开关电路之间，以实现直通支路和各个低通滤波支路的连通与关断；收发开关电路连接有收发开关驱动电路。

本发明通信电路的原理是：发射时信号输入端口是激励口，经过功率放大电路、直通滤波电路、收发开关电路和定向耦合电路后，根据频率由低频段天线或高频段天线输出；接收时，根据接收频率由低频段天线或高频段天线与信号接收端口相通。选择性滤波电路用于实现对单路信号进行低频段和高频段拆分以进入各自频段的处理模块；功率放大电路能够实现输入信号的功率放大功能；直通支路能够实现直通超宽带放大发射功能；低通滤波支路能够滤除信号的谐波带外频率信号；收发开关电路能够实现接收/发射功能切换；定向耦合电路能够实现功率检测功能，输出vf、vr；二选一开关电路是根据频段信息选择对应的低频段天线或高频段天线，实现低频段天线/高频段天线接收增益的最大化，利于侦查更微弱的频率信号，提高接收性能。

本发明通信电路具有单频段或者同时对异频段信号放大和接收由不同频段的天线收发实现功能，信号接收端口根据侦查信号的频段选择不同频段的天线和信号接收端口连通，也可以实现发射时对异频段进行接收侦查，实现全双工状态工作。

优选地，所述功率放大电路包括第一级功率放大电路、第二级功率放大电路、第三级功率放大电路和栅压开关驱动电路；

所述第一级功率放大电路包括串联的两级射频模块放大器；后一级射频模块放大器的输出端与传输巴伦wt3的输入端连接；

所述第二级功率放大电路包括ldmos射频管vq3；传输巴伦wt3的两个输出端连接有电容c38；传输巴伦wt3的两个输出端分别通过电感l21和电感l27与ldmos射频管vq3的两个输入端连接；ldmos射频管vq3的两个输入端还连接有电阻r65；栅压开关驱动电路的输出端vg1分别与ldmos射频管vq3的两个输入端连接；ldmos射频管vq3的两个输入端分别通过rc串联电路一与ldmos射频管vq3的两个输出端连接；供电电路分别通过电感l26和电感l29与ldmos射频管vq3的两个输出端连接；ldmos射频管vq3的两个输出端分别通过lc串联电路一与传输巴伦wt9的输入端连接；

所述第三级功率放大电路包括射频管vq1和射频管vq2；传输巴伦wt9的两个输出端之间通过串联的电容c15、电容c223和电容c16连接；电容c15与电容c223的连接处通过电阻r10与射频管vq1的g极；电容c16与电容c223的连接处通过电阻r11与射频管vq2的g极连接；

栅压开关驱动电路的输出端vg2分别通过串联电阻电路与射频管vq1的g极和射频管vq2的g极连接；串联电阻电路通过rc并联电路一接地；射频管vq1的g极通过rc串联电路二与射频管vq1的d极连接；射频管vq2的g极通过rc串联电路三与射频管vq2的d极连接；射频管vq1的d极通过电感l2与供电电路连接；射频管vq2的d极通过电感l7与供电电路连接；射频管vq1的d极通过电感l22与传输巴伦wt2的输入端一连接；射频管vq2的d极通过电感l23与传输巴伦wt2的输入端二连接；传输巴伦wt2的输入端一与输入端二之间连接有电容c71；射频管vq1的s极和射频管vq2的s极分别接地。功率放大电路能够实现输入信号的功率放大功能。

优选地，所述栅压开关驱动电路包括运算放大器n11和运算放大器n14；运算放大器n11和运算放大器n14分别与外部控制端口ptt连接；栅压开关驱动电路的输出端vg1是指运算放大器n14的输出端；栅压开关驱动电路的输出端vg2是指运算放大器n11的输出端。

优选地，所述多选一射频开关包括二极管vd39、二极管vd40、电感l78和电容c162；所述功率放大电路的输出端分别通过二极管vd39与直通支路输入端和各个低通滤波支路输入端连接；

直通支路输出端和各个低通滤波支路输出端分别通过二极管vd40与收发开关电路连接；直通支路输出端和各个低通滤波支路输出端还通过电感l178与控制端口连接；控制端口通过电容c162接地。

优选地，各个低通滤波支路均包括依次连接的lc并联滤波电路一、lc并联滤波电路二和lc并联滤波电路三；lc并联滤波电路一的两端分别通过电容c189和电容c191接地；lc并联滤波电路二的两端分别通过电容c192和电容c194接地；lc并联滤波电路三的两端分别通过电容c195和电容c196接地。各个低通滤波支路可实现不同频段信号低通滤波，滤除信号的谐波带外频率信号，消除干扰。

优选地，所述收发开关驱动电路形成输出信号状态相反的输出端r和输出端t；

所述收发开关电路包括依次连接的电容c70、二极管vd13和电容c71；其中，电容c70与直通滤波电路连接，电容c71与定向耦合电路连接；电容c70与二极管vd13的连接处通过串联的电感l20和电阻r78与收发开关驱动电路的输出端t连接；电阻r78的两端分别通过电容c75和电容c80接地；二极管vd13与电容c71的连接处通过电感l16接地，并通过串联的二极管vd14和电容c72与二选一开关电路连接；二极管vd14与电容c72的连接处通过电感l22与收发开关驱动电路的输出端r连接。收发开关电路能够实现接收/发射功能切换。

优选地，所述定向耦合电路包括传输巴伦t1；传输巴伦t1的输入端一与收发开关电路的输出端连接，并通过电容c147接地；传输巴伦t1的输入端二通过依次连接的电阻r18、二极管vd37和rc并联电路二接地；电阻r18与二极管vd37的连接处通过rc并联电路三接地；传输巴伦t1的输出端一通过串联的电阻r17和电阻r19接地，并通过电阻r14接地；电阻r17与电阻r19的连接处通过串联的二极管vd36和rc并联电路四接地；低频段处理模块中，传输巴伦t1的输出端二与低频段天线连接；高频段处理模块中，传输巴伦t1的输出端二与高频段天线连接。定向耦合电路能够实现功率检测功能，输出vf、vr。

优选地，所述二选一开关电路包括依次连接的电容c73、二极管vd15、二极管vd16和电容c76；其中，电容c73与低频段处理模块的收发开关电路连接；电容c76与高频段处理模块的收发开关电路连接；

电容c73与二极管vd15的连接处通过电感l33与收发开关驱动电路的输出端r连接；电容c76与二极管vd16的连接处通过电感l35与收发开关驱动电路的输出端r连接；二极管vd15与二极管vd16的连接处通过电容c74与信号接收端口连接，并通过电感l34接地。

二选一开关电路是根据频段信息选择对应的低频段天线或高频段天线，实现低频段天线/高频段天线接收增益的最大化，利于侦查更微弱的频率信号，提高接收性能。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

1、本发明通信电路具有单频段或者同时对异频段信号放大和接收由不同频段的天线收发实现功能，信号接收端口根据侦查信号的频段选择不同频段的天线和信号接收端口连通，也可以实现发射时对异频段进行接收侦查，实现全双工状态工作；

2、本发明通信电路对单路信号进行低频段和高频段拆分以进入各自频段的处理模块；各个处理模块中再细分频段进行低通滤波处理，实现精细化滤除带外频率杂波，提升发射信号质量；

3、本发明通信电路根据频段信息选择对应的低频段天线或高频段天线，实现低频段天线/高频段天线接收增益的最大化，利于侦查更微弱的频率信号，提高接收性能；

4、本发明通信电路接收和发射信号性能稳定、可靠。

附图说明

图1是本发明通信电路的原理框图；

图2是本发明通信电路中选择性滤波电路的电路原理图；

图3是本发明通信电路中功率放大电路的电路原理图；

图4是本发明通信电路中直通滤波电路的电路原理图；

图5是本发明通信电路中栅压开关驱动电路的电路原理图；

图6是本发明通信电路中收发开关电路、定向耦合电路和二选一开关电路的电路原理图；

图7是本发明通信电路中收发开关驱动电路的电路原理图；

图8是实施例二通信电路的原理框图。

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。

实施例一

如图1至图7所示，本实施例一种高性能全双工通信电路，包括低频段处理模块、高频段处理模块、信号输入端口、信号接收端口、低频段天线和高频段天线；低频段处理模块和高频段处理模块均包括依次连接的功率放大电路、直通滤波电路和收发开关电路；

低频段处理模块的功率放大电路和高频段处理模块的功率放大电路分别通过选择性滤波电路与信号输入端口连接；低频段处理模块的收发开关电路通过定向耦合电路与低频段天线双向信号连接；高频段处理模块的收发开关电路通过定向耦合电路与高频段天线双向信号连接；低频段处理模块的收发开关电路和高频段处理模块的收发开关电路还通过二选一开关电路与信号接收端口连接；

所述直通滤波电路包括直通支路和若干用于实现不同频段信号低通滤波的低通滤波支路；直通支路和各个低通滤波支路分别通过多选一射频开关连接在功率放大电路与收发开关电路之间，以实现直通支路和各个低通滤波支路的连通与关断；收发开关电路连接有收发开关驱动电路。

本发明通信电路的原理是：发射时信号输入端口是激励口，经过功率放大电路、直通滤波电路、收发开关电路和定向耦合电路后，根据频率由低频段天线或高频段天线输出；接收时，根据接收频率由低频段天线或高频段天线与信号接收端口相通。

本发明通信电路具有单频段或者同时对异频段信号放大和接收由不同频段的天线收发实现功能，信号接收端口根据侦查信号的频段选择不同频段的天线和信号接收端口连通，也可以实现发射时对异频段进行接收侦查，实现全双工状态工作。

具体地说，选择性滤波电路用于实现对单路信号进行低频段和高频段拆分以进入各自频段的处理模块。

功率放大电路能够实现输入信号的功率放大功能。功率放大电路包括第一级功率放大电路、第二级功率放大电路、第三级功率放大电路和栅压开关驱动电路；

第一级功率放大电路包括串联的两级射频模块放大器a2和a3；后一级射频模块放大器a3的输出端与传输巴伦wt3的输入端连接；

第二级功率放大电路包括ldmos射频管vq3；传输巴伦wt3的两个输出端连接有电容c38；传输巴伦wt3的两个输出端分别通过电感l21和电感l27与ldmos射频管vq3的两个输入端连接；ldmos射频管vq3的两个输入端还连接有电阻r65；栅压开关驱动电路的输出端vg1分别与ldmos射频管vq3的两个输入端连接；ldmos射频管vq3的两个输入端分别通过rc串联电路一与ldmos射频管vq3的两个输出端连接；供电电路分别通过电感l26和电感l29与ldmos射频管vq3的两个输出端连接；ldmos射频管vq3的两个输出端分别通过lc串联电路一与传输巴伦wt9的输入端连接；

第三级功率放大电路包括射频管vq1和射频管vq2；传输巴伦wt9的两个输出端之间通过串联的电容c15、电容c223和电容c16连接；电容c15与电容c223的连接处通过电阻r10与射频管vq1的g极；电容c16与电容c223的连接处通过电阻r11与射频管vq2的g极连接；

栅压开关驱动电路的输出端vg2分别通过串联电阻电路与射频管vq1的g极和射频管vq2的g极连接；串联电阻电路通过rc并联电路一接地；射频管vq1的g极通过rc串联电路二与射频管vq1的d极连接；射频管vq2的g极通过rc串联电路三与射频管vq2的d极连接；射频管vq1的d极通过电感l2与供电电路连接；射频管vq2的d极通过电感l7与供电电路连接；射频管vq1的d极通过电感l22与传输巴伦wt2的输入端一连接；射频管vq2的d极通过电感l23与传输巴伦wt2的输入端二连接；传输巴伦wt2的输入端一与输入端二之间连接有电容c71；射频管vq1的s极和射频管vq2的s极分别接地。

栅压开关驱动电路包括运算放大器n11和运算放大器n14；运算放大器n11和运算放大器n14分别与外部控制端口ptt连接；栅压开关驱动电路的输出端vg1是指运算放大器n14的输出端；栅压开关驱动电路的输出端vg2是指运算放大器n11的输出端。

多选一射频开关包括二极管vd39、二极管vd40、电感l78和电容c162；所述功率放大电路的输出端分别通过二极管vd39与直通支路输入端和各个低通滤波支路输入端连接。

直通支路输出端和各个低通滤波支路输出端分别通过二极管vd40与收发开关电路连接；直通支路输出端和各个低通滤波支路输出端还通过电感l178与控制端口连接；控制端口通过电容c162接地。多选一射频开关可以看成是单刀多掷，需要经过哪一个支路时，就把该支路的输入和输出开关接通，其他开关关闭，这样就可以实现单边多选一开关，实现支路选择。

直通支路能够实现直通超宽带放大发射功能。

各个低通滤波支路均包括依次连接的lc并联滤波电路一、lc并联滤波电路二和lc并联滤波电路三；lc并联滤波电路一的两端分别通过电容c189和电容c191接地；lc并联滤波电路二的两端分别通过电容c192和电容c194接地；lc并联滤波电路三的两端分别通过电容c195和电容c196接地。低通滤波支路能够滤除信号的谐波带外频率信号。不同频段的低通滤波支路的电路原理结构相同，但元器件参数应根据不同频段而选择，具体的元器件参数可通过试验和调试得出。

收发开关电路能够实现接收/发射功能切换。收发开关驱动电路形成输出信号状态相反的输出端r和输出端t；输出端r输出接收控制信号，使通信电路工作在接收信号状态；输出端t输出发射控制信号，使通信电路工作在发射信号状态。

收发开关电路包括依次连接的电容c70、二极管vd13和电容c71；其中，电容c70与直通滤波电路连接，电容c71与定向耦合电路连接；电容c70与二极管vd13的连接处通过串联的电感l20和电阻r78与收发开关驱动电路的输出端t连接；电阻r78的两端分别通过电容c75和电容c80接地；二极管vd13与电容c71的连接处通过电感l16接地，并通过串联的二极管vd14和电容c72与二选一开关电路连接；二极管vd14与电容c72的连接处通过电感l22与收发开关驱动电路的输出端r连接。收发开关电路能够实现接收/发射功能切换。

定向耦合电路能够实现功率检测功能，输出vf、vr。定向耦合电路包括传输巴伦t1；传输巴伦t1的输入端一与收发开关电路的输出端连接，并通过电容c147接地；传输巴伦t1的输入端二通过依次连接的电阻r18、二极管vd37和rc并联电路二接地；电阻r18与二极管vd37的连接处通过rc并联电路三接地；传输巴伦t1的输出端一通过串联的电阻r17和电阻r19接地，并通过电阻r14接地；电阻r17与电阻r19的连接处通过串联的二极管vd36和rc并联电路四接地；低频段处理模块中，传输巴伦t1的输出端二与低频段天线连接；高频段处理模块中，传输巴伦t1的输出端二与高频段天线连接。

二选一开关电路包括依次连接的电容c73、二极管vd15、二极管vd16和电容c76；其中，电容c73与低频段处理模块的收发开关电路连接；电容c76与高频段处理模块的收发开关电路连接；

电容c73与二极管vd15的连接处通过电感l33与收发开关驱动电路的输出端r连接；电容c76与二极管vd16的连接处通过电感l35与收发开关驱动电路的输出端r连接；二极管vd15与二极管vd16的连接处通过电容c74与信号接收端口连接，并通过电感l34接地。

二选一开关电路是根据频段信息选择对应的低频段天线或高频段天线，实现低频段天线/高频段天线接收增益的最大化，利于侦查更微弱的频率信号，提高接收性能。

低频段处理模块和高频段处理模块的电路原理结构相同，但元器件参数应根据不同频段而选择，具体的元器件参数可通过试验和调试得出。

实施例二

本实施例一种高性能全双工通信电路，以30～500m波段信号为例进行说明，如图8所示。低频段处理模块处理30～100m波段信号，低频段处理模块处理110～500m波段信号。低频段处理模块中，功率放大电路为30～100m功率放大电路，直通滤波电路包括直通支路和三个低通滤波支路；三个低通滤波支路分别为30～45mhz低通滤波支路、45～70mhz低通滤波支路和70～100mhz低通滤波支路。高频段处理模块中，功率放大电路为110～500m功率放大电路，直通滤波电路包括直通支路和三个低通滤波支路；三个低通滤波支路分别为110～180mhz低通滤波支路、180～300mhz低通滤波支路和300～500mhz低通滤波支路。通信电路中各个元器件的参数可通过试验和调试得出。本实施例的其余结构与实施例一相同。

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。