CN102104366B

CN102104366B - 用于tdd通信***的功率放大装置

Info

Publication number: CN102104366B
Application number: CN200910200416.7A
Authority: CN
Inventors: 周霞; 张海; 刘林涛; 田峰; 朱自平
Original assignee: Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: CN102104366A

Abstract

公开了一种用于TDD通信***的功率放大装置，包括：功率放大器，放大输入的发射信号；低噪声放大器，放大输入的接收信号；第一开关，在发送状态下，在控制信号的控制下将放大的发射信号传送到天线，在接收状态下，在控制信号的控制下将天线接收的信号输入到低噪声放大器；功率检测器，测量功率放大器的输出端和/或低噪声放大器的输入端的电压，当检测的电压满足预定条件时，输出指示信号；“或”门，至少基于所述指示信号产生功率控制信号来控制功率放大器和/或低噪声放大器的电源。上述电路可应用于诸如TD-SCDMA、WiMAX、LET-TD之类的TDD通信***中，能够降低放大器的大小和重量，并且降低了噪声系数和成本。

Description

用于TDD通信***的功率放大装置

技术领域

本发明涉及功率放大装置，具体涉及一种用于TDD通信***的功率放大装置。

背景技术

图1示出了根据现有技术的TDD通信***中的放大电路的示意图。

如图1所示，该电路有4个外部功率端口PORT1、PORT2、PORT3和PORT4。端口PORT1是功率放大模块(PA)101的RF输入端口。端口PORT2是LNA(低噪声放大器)106的输出端口。端口PORT3是天线端口、功率放大器输出端口和LNA输入端口。端口PORT4将TX/RX控制信号输入到控制开关。

该电路包括：功率放大器模块101，在发射状态下放大发射信号的功率；高功率循环器102，用于保护功率放大模块101不被大的反向电压所损坏；高功率开关104，当***工作在TX(发射)状态时，其切换到负载，当工作在RX(接收)状态时，其切换到LNA模块106，因此能够保护LNA模块106；天线连接器103，与腔体滤波器(cavity filter)连接；LNA模块106；高功率50欧姆负载电阻器105，其吸收高的反向电压。另外，该电路还包括功率检测单元VSWR，其在工作过程中执行前向功率检测和后向功率检测，监测功率放大器的输出电压是否超过预定的规定值，以及低噪声放大器的输入电压是否超过预定的阈值，其具有端口PORT6。

在TX状态，根据来自端口PORT4的控制信号，开关104切换到负载。这样，来自功率放大模块101的RF信号将被传递到循环器102，然后通过天线连接器103传递到天线，发射出去。

在RX状态，开关104切换到LNA106，端口PORT3通过天线连接器103接收到RF信号，通过循环器102和高功率开关104，从高功率开关104到LNA106，最后到达端口PORT2。

上述根据现有技术的TDD通信***的功率放大器装置采用高功率循环器+高功率开关的方案。由于使用了循环器，造成体积和重量较大。

另外，由于噪声系数包括高功率循环器和高功率开关的噪声系数，造成整个电路的噪声系数较高。

另外，由于高功率循环器和高功率开关要置于天线端口，因此造成了设计困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于TDD通信***的功率放大装置。

在本发明的一个方面，提出了一种用于TDD通信***的功率放大装置，包括：功率放大器，放大输入的发射信号；低噪声放大器，放大输入的接收信号；第一开关，在发送状态下，在控制信号的控制下将放大的发射信号传送到天线，在接收状态下，在控制信号的控制下将天线接收的信号输入到低噪声放大器；功率检测器，测量功率放大器的输出端和/或低噪声放大器的输入端的电压，当检测的电压满足预定条件时，输出指示信号；“或”门，至少基于所述指示信号产生功率控制信号来控制功率放大器和/或低噪声放大器的电源。

根据本发明的实施例，所述的功率放大装置还包括第二开关，在所述“或”门输出的功率控制信号的控制下，关断所述电源。

根据本发明的实施例，所述第二开关是PMOS三极管，其漏极与功率放大器的输入端连接，源极连接到所述电源，栅极连接到“或”门的输出端。

根据本发明的实施例，所述的功率放大装置还包括连接在功率放大器的输出端和第一开关的输出端之间的50欧姆连接线。

根据本发明的实施例，所述功率检测器还基于控制信号而输出指示信号。

上述电路能够应用于诸如TD-SCDMA、WiMAX、LET-TD之类的TDD通信***中。上述方案能够降低放大器的大小和重量，并且降低了噪声系数和成本。

附图说明

通过下面结合附图说明本发明的优选实施例，将使本发明的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：

图1示出了根据现有技术的TDD通信***的功率放大装置的电路图；以及

图2示出了根据本发明实施例的TDD通信***的功率放大装置的电路图。

具体实施方式

下面将说明本发明的多种实施例。随后的说明提供了对这些实施例的全面理解的详细细节。但是，本领域的技术人员应当了解，无需一些所述细节也可以实施本发明。此外，可能不会示出或详细说明一些公知的结构或者功能，以免不必要地使本发明多种实施例的相关说明不清楚。

在下述说明中使用的术语即使是与本发明某些具体实施例的详细说明结合使用的，也要以其最宽的合理方式解释该术语。某些术语可能会在下面予以强调.但是，任何准备以某种受限的方式进行解释的术语将会在具体实施方式部分给予公开及明确的定义。

如图2所示，本发明实施例的功率放大装置采用了高功率开关210+PMOS三极管209+OR门206的方案，去除了功率循环器，增加了PMOS三极管209和OR门206，方便了天线设计。这样，减小了体积和重量。另外，由于高功率循环器被去除，使得噪声系数得以降低，提高了接收灵敏度。

本发明实施例的TDD通信***功率放大装置包括如下组成部分，如图2所示。PORT11～15是外部功率端口，其中端口PORT11是RF信号输入端口，端口PORT12是LNA输出端口，端口PORT13是天线端口、PA输出端口和LNA输入端口，端口PORT14和PORT15是控制信号输入端口。

该电路包括功率放大(PA)模块201；50欧姆阻抗线路202；高功率开关210，当***工作在TX状态时，切换到负载，当工作在RX状态时，切换到LNA模块207。天线连接器104一端连接到腔体滤波器(未示出)，另一端连接到开关210。

PMOS三极管209的漏极连接到功率放大器201的输入端，源极连接到+5V的电源208，栅极连接到OR门206的输出。这样，当OR门206在功率检测器205的输入和TX/RX控制信号中至少之一为高电平时，就输出高电平，从而令三极管209关闭。

发射信号通过端口PORT11输入到功率放大器模块201，经过功率放大后输出，经过连接在功率放大器模块201的输出端和开关210的输入端之间的50欧姆阻抗线202，在控制信号的控制下，经过开关210传送到天线连接器104，然后从天线发射出去。

在接收过程中，天线接收的信号通过天线连接器204耦合到开关20的输入端口，在控制信号的控制下开关210将接收到的信号传送到LNA207的输入端，经过放大后由端口PORT12输出。

在上述的发射和接收过程中功率检测器205通过与其连接的耦合线203执行前向功率检测和后向功率检测，判断检测的电压是否超过规定的阈值，从而在其输出端输出高电平。例如，该功率检测器205利用耦合线203监测功率放大器201的输出电压是否超过预定的规定值，以及低噪声放大器207的输入电压是否超过预定的阈值。

一旦在输入端出现了高电平，则OR门206的输出变成高电平，使得PMOS二极管209关断，从而使得向功率放大器201供电的电源208关断，完成了对放大器模块201的保护。

换言之，在正常状态下的TX状态，来自端口PORT14的控制信号将控制开关210切换到PA模块201，来自端口PORT11的RF信号进入PA模块201，然后到达高功率开关210，然后到达端口PORT13，发射出去。

在RX状态，开关210切换到LNA模块107。来自端口PORT13的信号经过开关210到达LNA模块207，最后从端口PORT12到达下一板。

在上述实施例中，在TX状态，如果功率检测器205检测到反向电压非常大，超出了预定的阈值，则功率检测器205将发出高电平，从而OR门206将发出高电平，三极管209截止，使得功率放大模块201的+5V电源关闭，从而功率放大器模块201关闭。功率放大器模块201和LNA207均得到了保护。

可见，根据本发明实施例的放大电路不存在现有技术体积大并且比较重的缺点。

另外，根据本发明实施例的方案，PMOS三极管209的设置不受限制，使得不但降低了尺寸和重量，而且方便了设计。

TDD通信***的接收灵敏度公式是：

P_min＝P_noise+NF_svs+SNR；

上述公式右侧的三项从左到右分别表示功率噪声、***的噪声系数和信噪比。因此，***的噪声系数中的NF可以表示接收灵敏度，天线端口的无源器件的***损耗直接决定了噪声系数。

通常，循环器的***损耗是0.3dB，高功率开关的***损耗是0.6dB，因此现有技术的方案中NF增加了0.9。但是，根据本发明实施例的方案，***损耗是0.6dB。可见，本发明实施例的方案能够将噪声系数降低0.3dB，直接将接收灵敏度提高了0.3dB。

本发明实施例的放大电路可以用于例如TD-SCDMA、WiMAX、LET-TD等***。本发明的方案能够降低放大器的大小和重量，并且降低了噪声系数和成本。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义，而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含，但不局限于”的含义。在这里所使用的术语“连接”、“耦合”或者其变型，意味着在两个或者更多元件之间直接或者间接地连接或耦合；元件之间的连接耦合可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。

此外，本申请中所使用的词语“这里”、“上述”、“下面”以及含有类似含义的词语应当涉及本申请的全部内容，而不是本申请的特定部分。在上下文允许时，上述具体实施方式中使用单数或者复数的词语也可以分别包括复数或者单数。关于两个或者更多选项列表的词语“或者”覆盖了该词语的所有下述解释：列表中的任意选项，列表中的所有选项，以及列表中选项的任意组合。

本发明实施例的上述详细说明并不是穷举的或者用于将本发明限制在上述明确的形式上。虽然上述以示意性目的说明本发明的特定实施例和实例，但本领域技术人员将认识到可以在本发明的范围内进行各种等效修改。

本申请在这里所提供的启示并不是必须应用到上述***中，还可以应用到其它***中。可将上述各种实施例的元件和作用相结合以提供更多的实施例。

可以根据上述详细说明对本发明进行修改。虽然上述说明描述了本发明的特定实施例并且描述了预期最佳模式，但无论在上文中出现了如何详细的说明，都可以用许多方式实施本发明。上述补偿***的细节在其执行细节中可以进行相当多的变化，然而其仍然包含在这里所公开的本发明中。

如上述一样应当注意，在说明本发明的某些特征或者方案时所使用的特殊术语不应当用于表示在这里重新定义该术语以限制与该术语相关的本发明的某些特定特点、特征或者方案。总之，不应当将在随附的权利要求书中使用的术语解释为将本发明限定在说明书中公开的特定实施例，除非上述详细说明部分明确地限定了这些术语。因此，本发明的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括按照权利要求书实施或者执行本发明的所有等效方案。

Claims

1.一种用于TDD通信***的去除了高功率循环器的功率放大装置，包括：

功率放大器，放大输入的发射信号；

低噪声放大器，放大输入的接收信号；

第一开关，在发送状态下，在控制信号的控制下将放大的发射信号传送到天线，在接收状态下，在控制信号的控制下将天线接收的信号输入到低噪声放大器；

功率检测器，测量功率放大器的输出端和/或低噪声放大器的输入端的电压，当检测的电压满足预定条件时，输出指示信号；

“或”门，至少基于所述指示信号产生功率控制信号来控制功率放大器和/或低噪声放大器的电源。

2.如权利要求1所述的功率放大装置，还包括第二开关，在所述“或”门输出的功率控制信号的控制下，关断所述电源。

3.如权利要求2所述的功率放大装置，所述第二开关是PMOS三极管，其漏极与功率放大器的输入端连接，源极连接到所述电源，栅极连接到“或”门的输出端。

4.如权利要求1所述的功率放大装置，还包括连接在功率放大器的输出端和第一开关的输出端之间的50欧姆连接线。

5.如权利要求1所述的功率放大装置，所述功率检测器还基于控制信号而输出指示信号。