專利名稱：一種快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線性功率放大器領(lǐng)域，主要是一種快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
線性功率放大器在現(xiàn)代微波通信系統(tǒng)中的重要性越來越大。特別是在數(shù)字通訊體制的移動通信系統(tǒng)中，線性功率放大器已經(jīng)是必不可少的重要部件。現(xiàn)在移動通信多種體制共存，對功率放大器的要求越來越高，這就給開發(fā)人員及用戶帶來了諸多不便。
功率放大器的主要功能是將前級的小信號進(jìn)行功率放大，使得發(fā)射信號不僅輸出功率能滿足通訊系統(tǒng)的要求，同時產(chǎn)生的失真也要足夠小，以便不改變調(diào)制信號的頻譜形狀。因此要求整個發(fā)信通道保持嚴(yán)格的線性，不允許有非線性失真因素存在。作為發(fā)信通道末端的功率放大器，通常要使用線性優(yōu)良的甲類放大器，由于甲類功率放大器的工作效率很低，功放工作的電流很大，功放的功耗很大，且大部分功耗用來產(chǎn)生熱量，使得功放的散熱又成為問題。
在以往技術(shù)中，在系統(tǒng)的接收時隙時將線性功放的電源進(jìn)行關(guān)閉。這種做法雖然提高了隔離度，但由于是對線性功放管理電源的源級進(jìn)行電源管理，而源級上一般都有較大電容，電壓極高，導(dǎo)致開關(guān)響應(yīng)控制信號的時間很長。而且現(xiàn)有系統(tǒng)一般在主線性功放前還會有前級功放對信號進(jìn)行預(yù)放大，以往技術(shù)對這些前級功放未加管理，使得整個系統(tǒng)效率很低，增加了系統(tǒng)設(shè)計難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)的不足，而提供一種快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的方法及裝置，通過對線性功放及其前級驅(qū)動進(jìn)行電源管理，使得線性功放系統(tǒng)在TDD工作方式下，提高收發(fā)通道的隔離度，縮短了系統(tǒng)開關(guān)的時間響應(yīng)，并大大減少了系統(tǒng)的功耗。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種快速響應(yīng)開關(guān)功放的裝置，包括線性功率放大器，用于將射頻信號進(jìn)行線性放大，使得被調(diào)制的射頻信號經(jīng)放大后達(dá)到系統(tǒng)的電平要求；前級驅(qū)動，用于將射頻信號進(jìn)行預(yù)放大，使得射頻信號再經(jīng)過線性功率放大器后達(dá)到系統(tǒng)的電平要求；射頻開關(guān)，用于在收發(fā)時隙時，根據(jù)系統(tǒng)的需要完成收發(fā)通路的轉(zhuǎn)換；該裝置還包括線性功放的電源管理電路，用于對供給線性功放的電源進(jìn)行實(shí)時開關(guān)管理，使得線性功放隨系統(tǒng)的收發(fā)時隙進(jìn)行工作，即在接收時隙時，將線性功放的電源進(jìn)行關(guān)閉，減小系統(tǒng)的功耗，同時增加系統(tǒng)的收發(fā)隔離度。前級驅(qū)動的電源管理電路，用于對供給前級驅(qū)動各級功放的電源進(jìn)行實(shí)時開關(guān)管理，使得前級驅(qū)動各功放隨系統(tǒng)的收發(fā)時隙進(jìn)行工作，在接收時隙時，將前級驅(qū)動各功放的電源進(jìn)行關(guān)閉。
本發(fā)明中所述線性功放的電源管理電路由兩路控制或門組成，控制或門的輸出由來自基帶板的TTL電平控制，其相應(yīng)輸出直接控制功放電源的開關(guān)。所述或門采用74AHC1G32。
本發(fā)明中所述兩路控制或門接收來自基帶板TTL的電平的邏輯相反，每一路TTL電平的高低，控制一路或門的輸出，再通過電阻輸出，控制線性功放柵級的電壓，從而控制其源級至漏級的導(dǎo)通或截止。
本發(fā)明中所述前級驅(qū)動的電源管理電路由一路控制MOS場效應(yīng)管、一路控制穩(wěn)壓管組成；控制MOS場效應(yīng)管的通斷由來自基帶板的TTL電平控制，其導(dǎo)通時相應(yīng)輸出為穩(wěn)壓管的輸出，穩(wěn)壓管的輸出控制前級驅(qū)動電源的開關(guān)，減小系統(tǒng)的功耗，同時增加系統(tǒng)的收發(fā)隔離度。所述MOS場效應(yīng)管采用FDC642P；所述穩(wěn)壓管采用LM2940IMP-5。
本發(fā)明所述的這種快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的方法，包括如下步驟步驟一，輸入射頻開關(guān)控制信號，使射頻開關(guān)處于發(fā)信狀態(tài)；步驟二，使電源管理電路處于導(dǎo)通狀態(tài)，線性功放及其前級驅(qū)動開始上電；步驟三，線性功放完成正常放大功能，并完成射頻信號輸出；步驟四，關(guān)斷射頻輸入信號，同時切換射頻開關(guān)使其處于收信或關(guān)斷狀態(tài)；步驟五，切斷線性功放及其前級驅(qū)動的電源，完成線性功放及其前級驅(qū)動的關(guān)斷。
本發(fā)明中所述步驟一中具體過程如下由基帶電路根據(jù)系統(tǒng)時序要求，輸入射頻開關(guān)控制信號，在該控制信號的作用下射頻開關(guān)完成狀態(tài)切換，發(fā)信通路導(dǎo)通，信號通道處于發(fā)信狀態(tài)。
本發(fā)明中所述步驟二中具體過程如下由基帶電路根據(jù)系統(tǒng)時序要求，輸入電源管理電路的控制信號至控制或門，或門輸出使線性功放柵級上有電壓，線性功放開始上電；由基帶電路根據(jù)系統(tǒng)時序要求，輸入電源管理電路的控制信號至控制MOS場效應(yīng)管，使MOS場效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時電源通過穩(wěn)壓管加到前級驅(qū)動電源端，前級驅(qū)動開始上電。
本發(fā)明中所述步驟三中具體過程如下當(dāng)線性功放及其前級驅(qū)動完成上電暫態(tài)過程并處于穩(wěn)定工作狀態(tài)后，輸入被放大的射頻信號，此時線性功放處于穩(wěn)定工作狀態(tài)能夠完成正常放大功能，放大后的射頻信號通過射頻收發(fā)開關(guān)輸出。
本發(fā)明中所述步驟四中具體過程如下關(guān)斷功放的射頻輸入信號，基帶控制電路按照系統(tǒng)要求輸出射頻開關(guān)控制信號，射頻開關(guān)在該信號的控制下進(jìn)行切換，完成工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，使射頻開關(guān)處于收信或關(guān)斷狀態(tài)。
本發(fā)明中所述步驟五中的具體過程如下基帶控制電路按照系統(tǒng)要求輸出電源管理電路的控制信號，使線性功放電源管理電路中的或門輸出為低電平，切斷功放電源完成功放的關(guān)斷功能；基帶控制電路按照系統(tǒng)要求輸出電源管理電路的控制信號，使前級驅(qū)動電源管理電路中的MOS場效應(yīng)管處于關(guān)斷狀態(tài)，切斷前級驅(qū)動電源完成前級驅(qū)動的關(guān)斷功能。
本發(fā)明有益的效果是1、由于對線性功放及其前級驅(qū)動的電源同時采用了電源管理的方式，當(dāng)系統(tǒng)工作在接收或關(guān)斷狀態(tài)時，所有功放都停止工作，線性功放及其前級驅(qū)動均不產(chǎn)生雜散信號，而且可以對功放輸入端的發(fā)信雜散信號進(jìn)行一定的衰減，從而可以大大增加發(fā)射和接收的隔離度；2、本發(fā)明對功放的柵級進(jìn)行電源管理，電源管理電路加在線性功放柵級上來加快時間響應(yīng)，發(fā)射部分的線性功放和接收部分的低噪放可以設(shè)計在同一個單板上，使得系統(tǒng)的設(shè)計更加容易；同時可以降低系統(tǒng)成本，增加熱效的同時還大大縮短了系統(tǒng)的響應(yīng)時間。3、本發(fā)明由于線性功放及其前級驅(qū)動在接收狀態(tài)時停止工作，功放工作電流大大降低，從而可以降低系統(tǒng)的功耗，進(jìn)而進(jìn)一步簡化功放的熱設(shè)計和電源部分的設(shè)計難度，而實(shí)時工作的功放由于工作的電流很大，功耗很大，對系統(tǒng)的散熱和功放的結(jié)構(gòu)就提出了更高的要求。4、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述具有線性開關(guān)功能的功率放大功能，不僅能使得功率放大器滿足系統(tǒng)的要求，更主要的是在滿足系統(tǒng)指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，將功率放大器及其前級驅(qū)動設(shè)計成開關(guān)式的，適合TDD工作環(huán)境下的系統(tǒng)，在TDD工作的通訊系統(tǒng)中將能得到廣泛應(yīng)用。采用本發(fā)明提供的方法及裝置，不僅能使技術(shù)難度降低，研發(fā)周期縮短，而且開發(fā)和生產(chǎn)成本也會大幅減少，生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)、簡單，有利于大規(guī)模批量生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的原理框圖；圖2是本發(fā)明中電源管理電路的原理框圖；圖3是本發(fā)明的線性功放、前級驅(qū)動、電源管理電路及射頻開關(guān)之間的連接示意圖；圖4是本發(fā)明中實(shí)施例1的線性功放電源管理或門控制電路的電路原理示意圖；圖5是本發(fā)明中實(shí)施例2的線性功放電源管理或門控制電路的電路原理示意圖；圖6是本發(fā)明中前級驅(qū)動電源管理電路的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的快速響應(yīng)開關(guān)功放的方法和裝置，是針對TDD工作方式的系統(tǒng)的，由于系統(tǒng)的功耗的要求比較高。而本發(fā)明是在線性功放的基礎(chǔ)上進(jìn)行電源管理，使得線性功放工作在TDD模式的系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)工作在接收狀態(tài)時，整個發(fā)送部分停止工作，因此可以降低系統(tǒng)的功耗。因此系統(tǒng)中的線性功放在滿足系統(tǒng)線性指標(biāo)的前提下采用開關(guān)工作形式，從而大大降低了系統(tǒng)的功耗，并且在系統(tǒng)實(shí)際工作中可提高收發(fā)的隔離度。
如圖1所示圖中[101]為線性開關(guān)功放前級驅(qū)動的電源管理部分，是對前級驅(qū)動進(jìn)行電源控制，使得前級驅(qū)動工作在開關(guān)狀態(tài)。[102]為線性功放的前級驅(qū)動，是對射頻信號進(jìn)行預(yù)放大處理。[103]為線性功放的電源管理部分，是對線性功放進(jìn)行電源管理，使得線性功放工作在開關(guān)狀態(tài)。[104]為線性功放，使得射頻信號滿足系統(tǒng)的要求。[105]為功放射頻輸出的射頻開關(guān)，主要是進(jìn)行功放的發(fā)射和低噪放接收的切換，屬于本發(fā)明的附屬部分。[106]為射頻信號輸出端。[107]為當(dāng)射頻開關(guān)切換到接收狀態(tài)時的接收通路。
如圖2所示由基帶來的信號[201]控制或門[202]的輸出，當(dāng)或門輸出為一高電平時，線性功放[203]柵級導(dǎo)通而存在電壓，使得線性功放[203]的源級和漏級導(dǎo)通，線性功放開始上電。
由基帶來的信號[205]控制MOS場效應(yīng)管[206]的開關(guān)，當(dāng)MOS場效應(yīng)管[206]導(dǎo)通時，穩(wěn)壓管[204]的輸出通過MOS場效應(yīng)管[206]加到前級驅(qū)動?xùn)偶壣?，前級?qū)動開始上電。
當(dāng)系統(tǒng)工作在發(fā)信狀態(tài)時，基帶部分輸出電源管理控制信號和射頻開關(guān)控制信號，在電源管理信號的控制下，電源管理電路使功放及其前級驅(qū)動上電，同時射頻收發(fā)開關(guān)在射頻開關(guān)控制信號作用下完成工作狀態(tài)的切換，使其工作在發(fā)信狀態(tài)，經(jīng)過一段時間使線性功放、前級驅(qū)動和射頻開關(guān)建立起穩(wěn)定的工作狀態(tài)后，由射頻信號輸入電路輸入被放大的射頻信號，此時功放已能完成正常的放大功能，放大后的射頻信號通過射頻開關(guān)輸出。
當(dāng)系統(tǒng)完成發(fā)信功能將要切換至收信狀態(tài)時，射頻輸入電路關(guān)斷射頻輸入信號，基帶部分輸出電源管理控制信號和射頻開關(guān)控制信號，在電源管理信號的控制下，電源管理電路關(guān)斷線性功放及其前級驅(qū)動的電源，同時射頻收發(fā)開關(guān)在射頻開關(guān)控制信號作用下完成工作狀態(tài)的切換，使射頻收發(fā)開關(guān)處于收信狀態(tài)。
如圖3所示由前端來的射頻信號RF in經(jīng)[302前級驅(qū)動]和[304線性功放]放大后，經(jīng)[305射頻開關(guān)]控制送入天線進(jìn)行發(fā)射。在工作過程中，[301前級驅(qū)動電源管理]、[303線性功放電源管理]和[305射頻開關(guān)]同步工作。當(dāng)模塊(在本發(fā)明中，所述模塊是指線性功放和低噪放接收合在一起的統(tǒng)稱)工作在發(fā)射時隙時，[301前級驅(qū)動電源管理]和[303線性功放電源管理]分別打開[302前級驅(qū)動]和[304線性功放]的電源，[302前級驅(qū)動]和[304線性功放]工作，同時[305射頻開關(guān)]工作在發(fā)射狀態(tài)，這樣將完成射頻信號的放大傳輸工作。當(dāng)模塊工作在接收時隙時，[301前級驅(qū)動電源管理]和[303線性功放電源管理]將分別關(guān)閉[302前級驅(qū)動]和[304線性功放]的電源，達(dá)到系統(tǒng)節(jié)電的目的，并且將大大增加收發(fā)的隔離度。同時，[305射頻開關(guān)]工作在接收狀態(tài)。
如圖4所示其工作方式為以或門74AHC1G32 2U15為例，從基帶板輸出的TXON信號控制或門74AHC1G32 2U15的輸出。當(dāng)1處輸入的TXON為高電平時，4處輸出的VG21也為高電平，此時線性功放柵極導(dǎo)通而存在電壓，功放開始上電。當(dāng)TXON為低電平時，線性功放柵極不導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)了主功放的關(guān)斷功能，因此可以通過TXON高低電平的變化，實(shí)現(xiàn)了主功放電源的開關(guān)功能。
如圖5所示或門74AHC1G32 2U14的工作原理與圖4基本相同，只是控制信號TXON的邏輯與2U15相反。
如圖6所示其工作方式為給定一+5.7V電壓，經(jīng)過穩(wěn)壓管LM2940IMP-52U12后，供給MOS場效應(yīng)管FDC642P 2U11源極(S)的電壓為+5V。從基帶板輸出的TXON信號控制MOS場效應(yīng)管FDC642P2U11的輸出。當(dāng)TXON輸入為高電平時，MOS場效應(yīng)管FDC642P 2U11柵極(G)上有電壓，源極至漏極(D)導(dǎo)通，MOS場效應(yīng)管FDC642P 2U11源極上的電壓+5V通過漏極加到前級驅(qū)動的柵極上，前級驅(qū)動開始上電。當(dāng)輸入為低電平時，MOS場效應(yīng)管FDC642P 2U11源極至漏極不導(dǎo)通，漏極上無電壓，所以前級驅(qū)動?xùn)艠O上也沒有電壓，前級驅(qū)動上無電流從而實(shí)現(xiàn)了前級驅(qū)動的關(guān)斷功能，因此可以通過TXON高低電平的變化，實(shí)現(xiàn)了前級功放電源的開關(guān)功能。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的裝置，該裝置包括線性功率放大器，用于將射頻信號進(jìn)行線性放大；前級驅(qū)動，用于將射頻信號進(jìn)行預(yù)放大；射頻開關(guān)，用于在收發(fā)時隙時，根據(jù)系統(tǒng)的需要完成收發(fā)通路的轉(zhuǎn)換；其特征在于該裝置還包括線性功放的電源管理電路，用于對供給線性功放的電源進(jìn)行實(shí)時開關(guān)管理，使得線性功放隨系統(tǒng)的收發(fā)時隙進(jìn)行工作，即在接收時隙時，將線性功放的電源進(jìn)行關(guān)閉；前級驅(qū)動的電源管理電路，用于對供給前級驅(qū)動各級功放的電源進(jìn)行實(shí)時開關(guān)管理，使得前級驅(qū)動各功放隨系統(tǒng)的收發(fā)時隙進(jìn)行工作，在接收時隙時，將前級驅(qū)動各功放的電源進(jìn)行關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的裝置，其特征是所述線性功放的電源管理電路由兩路控制或門組成，控制或門的輸出由來自基帶板的TTL電平控制，其相應(yīng)輸出直接控制功放電源的開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的裝置，其特征是所述兩路控制或門接收來自基帶板TTL的電平的邏輯相反，每一路TTL電平的高低，控制一路或門的輸出，再通過電阻輸出，控制線性功放柵級的電壓，從而控制其源級至漏級的導(dǎo)通或截止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的裝置，其特征是所述前級驅(qū)動的電源管理電路由一路控制MOS場效應(yīng)管、一路控制穩(wěn)壓管組成；控制MOS場效應(yīng)管的通斷由來自基帶板的TTL電平控制，其導(dǎo)通時相應(yīng)輸出為穩(wěn)壓管的輸出，穩(wěn)壓管的輸出控制前級驅(qū)動電源的開關(guān)。
5.一種快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟步驟一，輸入射頻開關(guān)控制信號，使射頻開關(guān)處于發(fā)信狀態(tài)；步驟二，使電源管理電路處于導(dǎo)通狀態(tài)，線性功放及其前級驅(qū)動開始上電；步驟三，線性功放完成正常放大功能，并完成射頻信號輸出；步驟四，關(guān)斷射頻輸入信號，同時切換射頻開關(guān)使其處于收信或關(guān)斷狀態(tài)；步驟五，切斷線性功放及其前級驅(qū)動的電源，完成線性功放及其前級驅(qū)動的關(guān)斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于所述步驟一中具體過程如下由基帶電路根據(jù)系統(tǒng)時序要求，輸入射頻開關(guān)控制信號，在該控制信號的作用下射頻開關(guān)完成狀態(tài)切換，發(fā)信通路導(dǎo)通，信號通道處于發(fā)信狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于所述步驟二中具體過程如下由基帶電路根據(jù)系統(tǒng)時序要求，輸入電源管理電路的控制信號至控制或門，或門輸出使線性功放柵級上有電壓，線性功放開始上電；由基帶電路根據(jù)系統(tǒng)時序要求，輸入電源管理電路的控制信號至控制MOS場效應(yīng)管，使MOS場效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時電源通過穩(wěn)壓管加到前級驅(qū)動電源端，前級驅(qū)動開始上電。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于所述步驟三中具體過程如下當(dāng)線性功放及其前級驅(qū)動完成上電暫態(tài)過程并處于穩(wěn)定工作狀態(tài)后，輸入被放大的射頻信號，此時線性功放處于穩(wěn)定工作狀態(tài)能夠完成正常放大功能，放大后的射頻信號通過射頻收發(fā)開關(guān)輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于所述步驟四中具體過程如下關(guān)斷功放的射頻輸入信號，基帶控制電路按照系統(tǒng)要求輸出射頻開關(guān)控制信號，射頻開關(guān)在該信號的控制下進(jìn)行切換，完成工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，使射頻開關(guān)處于收信或關(guān)斷狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速響應(yīng)開關(guān)功放實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于所述步驟五中的具體過程如下基帶控制電路按照系統(tǒng)要求輸出電源管理電路的控制信號，使線性功放電源管理電路中的或門輸出為低電平，切斷功放電源完成功放的關(guān)斷功能；基帶控制電路按照系統(tǒng)要求輸出電源管理電路的控制信號，使前級驅(qū)動電源管理電路中的MOS場效應(yīng)管處于關(guān)斷狀態(tài)，切斷前級驅(qū)動電源完成前級驅(qū)動的關(guān)斷功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速響應(yīng)開關(guān)功放的裝置，包括線性功率放大器、前級驅(qū)動、射頻開關(guān)和線性功放的電源管理電路，用于對供給線性功放的電源進(jìn)行實(shí)時開關(guān)管理；前級驅(qū)動的電源管理電路，用于對供給前級驅(qū)動各級功放的電源進(jìn)行實(shí)時開關(guān)管理；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的方法是1.輸入射頻開關(guān)控制信號，使射頻開關(guān)處于發(fā)信狀態(tài)；2.使電源管理電路處于導(dǎo)通狀態(tài)，線性功放及其前級驅(qū)動開始上電；3.線性功放完成正常放大功能，并完成射頻信號輸出；4.關(guān)斷射頻輸入信號，同時切換射頻開關(guān)使其處于收信或關(guān)斷狀態(tài)；5.切斷線性功放及其前級驅(qū)動的電源，完成線性功放及其前級驅(qū)動的關(guān)斷。本發(fā)明有益的效果是增加發(fā)射和接收的隔離度；降低了系統(tǒng)成本，增加熱效，縮短了系統(tǒng)的響應(yīng)時間。
文檔編號H03F1/02GK101079599SQ200710069280
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者舒曉軍, 俞海明, 王學(xué)富, 周葉茂 申請人:浙江三維通信股份有限公司