CN111064481A - 一种信号处理装置及设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种信号处理装置及设备，该装置包括：第一电桥将待发送信号转换为相位差90度的第一信号和第二信号，并将第一信号和第二信号分别发送至第一功率放大器和第二功率放大器进行功率放大，并将放大后的第一信号发送至第二电桥，将放大后的第二信号发送至第二电桥，第二电桥将第一信号和第二信号进行合并，得到合并后的待发送信号，并将合并后的待发送信号通过天线发射，可见，该信号处理装置使两路信号分别由第一功率放大器和第二功率放大器进行信号放大处理，再由第二电桥将两路信号进行合并并输出，以获得额外的信号功率增益，解决了现有技术中的通信信号的发射功率较低的技术问题，提高了现有技术中手机对通信信号的放大性能。

Description

一种信号处理装置及设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种信号处理装置及设备。
背景技术
随着无线移动通信技术的发展，用户对无线通信的速率和质量的要求也在不断提高，进而促使了无线移动通信信号的处理技术的发展。
在现有技术中，手机等终端设备通常基于单套线性功放+双工器，对接收和发送的通信信号进行处理，在上述线路中，具体基于线性功放技术对移动通信终端的收发器发射的信号的发射功率进行放大，最后经过双工器发送至天线的收发端。
但是，由于目前的线性功放对信号发射功率的放大能力有限，而且移动通信设备目前的射频结构较为复杂，对通信信号发射功率造成的插损较大，且目前的通信电路上的核心器件双工器的最大耐受功率有限，因此，如何提高现有技术中手机对通信信号的放大性能，是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种信号处理装置及设备，以解决现有技术中的通信信号的发射功率较低的技术问题。
本申请第一个方面提供一种信号处理装置，包括：
第一电桥、第一功率放大器、第二功率放大器、第二电桥和天线；其中，所述第一电桥分别与所述第一功率放大器和所述第二功率放大器连接，所述第二电桥分别与所述第一功率放大器和所述第二功率放大器连接，所述第二电桥还连接所述天线；
所述第一电桥用于将待发送信号转换为相位差90度的第一信号和第二信号，并将所述第一信号和所述第二信号分别发送至所述第一功率放大器和所述第二功率放大器进行功率放大；
所述第一功率放大器用于对所述第一信号进行放大处理，并将放大后的所述第一信号发送至所述第二电桥；
所述第二功率放大器用于对所述第二信号进行放大处理，并将放大后的所述第二信号发送至所述第二电桥；
所述第二电桥用于将所述第一信号和所述第二信号进行合并，得到合并后的所述待发送信号，并将所述合并后的待发送信号通过所述天线发射。
可选地，该装置还包括：
第三电桥；其中，所述第三电桥与所述第二电桥连接；
所述第二电桥还用于，将所述天线获取的接收信号转换为相位差90度的第三信号和第四信号，并将所述第一三信号和所述第四二信号发送至所述第三电桥；
所述第三电桥用于将所述第三信号和所述第四信号进行合并，得到合并后的所述接收信号，并将所述合并后的接收信号输出。
可选地，该装置还包括：
第一双工器，所述第一双工器分别与所述第一功率放大器、所述第二电桥和所述第三电桥连接；所述第一双工器用于隔离所述第一信号和所述第三信号；
第二双工器，所述第二双工器分别与所述第二功率放大器、所述第二电桥和所述第三电桥连接；所述第二双工器用于隔离所述第二信号和所述第四信号。
可选地，所述第一功率放大器为线性功率放大器；所述第二功率放大器为线性功率放大器。
可选地，所述第一功率放大器和所述第二功率放大器的放大增益相同。
可选地，所述合并后的待发送信号的功率是所述待发送信号的功率的2 倍。
可选地，所述第一信号为相位为0度的所述待发送信号；所述第二信号为相位为-90度的所述待发送信号。
可选地，所述第三信号为相位为-90度的接收信号；所述第四信号为相位为0度的接收信号。
可选地，发送至所述接收信号输出端的所述第一信号和所述第二信号相位差为180度。
本申请第二个方面提供一种终端设备，包括第一个方面提供的信号处理装置。
本申请提供的一种信号处理装置及设备，通过第一电桥将待发送信号转换为相位差90度的第一信号和第二信号，并将第一信号和第二信号分别发送至第一功率放大器和第二功率放大器进行功率放大，第一功率放大器对第一信号进行放大处理，并将放大后的第一信号发送至第二电桥，第二功率放大器对第二信号进行放大处理，并将放大后的第二信号发送至第二电桥，第二电桥将第一信号和第二信号进行合并，得到合并后的待发送信号，并将合并后的待发送信号通过天线发射，可见，该信号处理装置使两路信号分别由第一功率放大器和第二功率放大器进行信号放大处理，再由第二电桥将两路信号进行合并并输出，以获得额外的信号功率增益，解决了现有技术中的通信信号的发射功率较低的技术问题，提高了现有技术中手机对通信信号的放大性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的传统信号处理装置的结构示意图
图2为本申请一实施例提供的一种信号处理装置的结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的另一种信号处理装置的结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的电桥的结构示意图；
图5为本申请一实施例提供的再一种信号处理装置的结构示意图。
附图标记：
10-信号处理装置；
101-第一电桥；
102-第二电桥；
103-第一功率放大器；
104-第二功率放大器；
105-天线；
106-第三电桥；
107-第一双工器；
108-第二双工器。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
首先对本申请所涉及的名词进行解释：
电桥：本申请中的电桥具体指3db电桥，也称为同频90度混合耦合器，该电桥能够沿传输线路某一确定方向上对传输功率连续取样，能将一个输入信号分为两个互为等幅且具有90度相位差的信号，反之亦然，可将等幅相位差90度的两路信号合并成一路2倍于原强度的信号。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。在以下各实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
本申请实施例提供的信号处理装置，适用于提高手机等终端设备的信号发射功率，以满足用户对无线通信的速度和质量的要求。
如图1所示，为现有的传统信号处理装置的结构示意图，由图1可以看出传统的手机等终端设备的信号处理装置是基于单套线性功放+双工器对接收和发送的通信信号进行处理的，但是目前的功率放大器对信号发射功率的放大能力有限，且目前的双工器的最大耐受发射功率有限，可见，传统的手机等终端设备的处理装置无法实现高功率通信信号的发射。
因此，本申请实施例提供一种信号处理装置及设备，以解决现有技术中的通信信号的发射功率较低的技术问题，提高现有技术中手机对通信信号的放大性能。
具体的，本申请实施例中的信号处理装置包括两套线性功放+双工器，其中，两套线性功放+双工器中的线性功放和双工器是基于3db电桥连通的，终端设备收发端发射的信号，基于第一电桥分成90度相位差的两路信号，该两路信号分别由第一功率放大器和第二功率放大器进行信号放大处理，再分别通过第一双工器和第二双工器，最后由第二电桥将两路信号进行合并并输出，以获得额外的信号功率增益。
下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
本实施例提供一种信号处理装置，可用于设置在终端设备中，对终端设备待发送的信号进行处理，以提高终端设备对通信信号的放大性能。
如图2所示，为本实施例提供的一种信号处理装置的结构示意图，该信号处理装置10包括：第一电桥101、第二电桥102、第一功率放大器103、第二功率放大器104和天线105。
其中，第一电桥101分别与第一功率放大器103和第二功率放大器104 连接，第二电桥102分别与第一功率放大器103和第二功率放大器104连接，第二电桥102还连接天线105。
其中，第一电桥和第二电桥均为3db电桥。
其中，第一电桥用于将待发送信号转换为相位差90度的第一信号和第二信号，并将第一信号和第二信号分别发送至第一功率放大器和第二功率放大器进行功率放大；第一功率放大器用于对第一信号进行放大处理，并将放大后的第一信号发送至第二电桥；第二功率放大器用于对第二信号进行放大处理，并将放大后的第二信号发送至第二电桥；第二电桥用于将第一信号和第二信号进行合并，得到合并后的待发送信号，并将合并后的待发送信号通过天线进行发射。
可选地，第一信号为相位为0度的待发送信号；第二信号为相位为-90 度的待发送信号。
进一步地，在上述实施例中，针对信号处理装置对待发送的信号进行处理，因此需要对待发送信号进行放大的功率放大器进行设置，而在该信号处理装置中，还需要对接收的信号进行处理，因此还需要包括对接收信号的处理所进行的设置。如图3所示，为本实施提供的另一种信号处理装置的结构示意图，作为一种可实施的方式，在上述实施例的基础上，可选地，该信号处理装置10还包括：与第二电桥102连接的第三电桥106、第一双工器107和第二双工器108。
其中，第一双工器107分别与第一功率放大器103、第二电桥102以及第三电桥106连接，第二双工器108分别与第二功率放大器104、第二电桥 102以及第三电桥106连接。
可选地，第二电桥用于将天线获取的接收信号转换为相位差90度的第三信号和第四信号，并将第三信号和第四信号发送至第三电桥；第三电桥用于将第三信号和第四信号进行合并，得到合并后的接收信号，并将合并后的接收信号输出。
其中，第三电桥的工作原理与第一电桥和第二电桥的工作原理相同。
可选地，第三信号为相位为-90度的接收信号；第四信号为相位为0度的接收信号。
如图4所示，为本实施例提供的电桥的结构示意图，即为本实施例提供第一电桥、第二电桥和第三电桥的结构示意图。
其中，1端口和2端口直接连接，由于电桥内部设有走线，其长度是待发送信号波长到的1/4，因此1端口和2端口输出的待发送信号会产生90度的相位差，3端口和4端口状态相同，1&2和3&4在电桥内部的走线耦合，当在4端口接设50欧姆的负载后，1端口和3端口输出的待发送信号的相位相同，即相位差为0。
可选地，当基于该电桥实现功率合成器和功分器功能时，该电桥各端口的相位变化如下表所示：
功能 1端口 2端口 3端口
合成器 合成输出端口 -90度 0度
功分器 功分输入端口 -90度 0度
更为具体的，如图5所示，为本实施例提供的再一种信号处理装置的结构示意图，如图5所示的结构示意图可以是如图3所示结构示意图的一种具体实现方式。下面分别对如图5所示的信号处理装置接收信号以及发送信号的过程进行说明。
1、信号的发送处理。
具体的，待发送信号首先由第一电桥的T1端口进入第一电桥，第一电桥将待发送信号转化为第一信号和第二信号，假如第一信号由第一电桥的T3端口输出，第二信号由第一电桥的T2端口输出，其中第一信号和第二信号分别发送至第一功率放大器和第二功率放大器，以放大该第一信号和第二信号的信号功率。其中，第一功率放大器在对第一信号进行功率放大处理后，将功率放大后的第一信号发送至第二电桥，并由第二电桥的A2端口进入第二电桥；其中，第二功率放大器在对第二信号进行功率放大处理后，将功率放大后的第二信号发送至第二电桥，并由第二电桥的A3端口进入第二电桥，最后第二电桥将第一信号和第二信号进行合并，并将合并后的待发送信号由A1端口发送至天线收发端，以实现待发送信号的发射。
可选地，第一功率放大器为线性功率放大器；第二功率放大器为线性功率放大器。
可选地，第一功率放大器和第二功率放大器的放大增益相同。
其中，第一功率放大器和第二功率放大器采用的是同种型号的线性功率放大器，以满足同增益、同相位的变化。
其中，当第一电桥的T1端口的相位为0度时，由图4可知，第一信号所传输的线路中的T3端口的相位为0度，A2端口的相位为0度，A1端口的相位为-90度；第二信号所传输的线路中的T2端口的相位为-90度，A3端口的相位为-90度，A1端口的相位为-90度。
具体的，第一信号和第二信号的传输线路的相位差为0度，所以第一信号和第二信号的信号功率可以直接叠加，其中，第一信号和第二信号在从第一电桥向第二电桥传输的线路上设有功率放大器，使终端设备发射的待发送信号增高3dB，以弥补增设的第一电桥和第二电桥所产生的插损，以使传输至A2端口的和A3端口的信号的功率是单通线路功率的上限功率，最后由第二电桥的A1端口输出的是两个上限信号的合成信号，以获得额外的信号功率增益，其中，理想增益为3dB，但由于增设电桥产生0.2dB插损，故实际增益为2.8dB。
2、信号的接收处理。
具体的，天线获取的接收信号首先由第二电桥的A1端口进入第二电桥，第二电桥将接收信号转化为第三信号和第四信号，假如第三信号由第二电桥的A3端口输出，通过第一分工器，并由第三电桥的R2端口进入第三电桥；第四信号由第二电桥的A2端口输出，通过第二分工器，并由第三电桥的R3 端口进入第三电桥，最后由第三电桥将第三信号和第四信号进行合并，并将合并后的接收信号输出至终端设备的收发端。
其中，由图4可知，第二电桥的A1端口的相位为-90度，则第三信号的传输的线路中的A3端口的相位为-90度，R2端口的相位为-90度，R1端口的相位为0度；第四信号的传输线路中的A2端口的相位为0度，R3端口的相位为0度，R1端口的相位为0度。
具体的，第三信号和第四信号的传输线路的相位差为0度，所以第三信号和第四信号的信号功率可以直接叠加，但由于接收信号的传输路线中没有功率放大器，因此整条传输线路会产生0.4dB的插损，此插损在可接收范围之内。
可选地，第一双工器用于隔离第一信号和第三信号；第二双工器用于隔离第二信号和第四信号。其中，第一双工器和第二双工器主要用于将待发送信号和接收信号相隔离，即将发射信号和接收信号相隔离。
其中，目前的双工器的承受功率有限，当待发送信号的信号功率为33dBm 时，若基于传统的单套线性功放+双工器的信号处理装置进行信号传输，其中一个双工器的功率承受上限为30dBm，则此时的传输线路无法满足待发送信号的功率要求，同时会对双工器的安全性造成影响，然而，在本申请提供的信号处理装置中的两路传输线路中分别设有第一双工器和第二双工器，以实现在双工器的安全性和性能得到保障的前提下，满足高功率待发送信号的正常传输。
可选地，合并后的待发送信号的功率是待发送信号的功率的2倍。
具体的，将待发送信号转化成第一信号和第二信号，第一信号和第二信号分别由第一功率放大器和第二功率放大器进行信号功率放大，再分别通过第一双工器和第二双工器传输至第二电桥，最后由第二电桥将第一信号和第二信号进行合并，可见，待发送信号是分为两路后分别从第一分工器和第二分工器进行传输的，故合并后的待发送信号的功率可以是原待发送信号的功率的2倍，即本申请提供的信号处理装置的传输线路中的待发送信号的功率可以是分工器的功率承受上限的2倍。
可选地，发送至接收信号输出端的第一信号和第二信号相位差为180度。
其中，待发送信号的传输线路和接收信号的传输线路在第一双工器和第二双工器会相互造成干扰，其中，待发送信号在进入双工器后，会出现通过双工器向接收线路中传输的情况，即待发送信号的传输会干扰接收信号的传输。
示例性的，若待发送信号经过双工器进入接收信号的传输线路，则待发送信号中的第一信号由第一电桥的T3端口输出，到达第二双工器，并通过第二双工器发送至第三电桥的R3端口，最后由第三电桥的R1端口输出；待发送信号中的第二信号由第一电桥的T2端口输出，到达第一双工器，并通过第一双工器发送至第三电桥的R2端口，最后由第三电桥的R1端口输出，其中，第三电桥的R1端口即为接收信号输出端。
其中，当第一电桥的T1端口的相位为0度时，由图3可知，此时第一信号所传输的线路中的T3端口的相位相位为0度，R3端口的相位为0度，R1 端口的相位为0度；第二信号信号所传输的线路中的T2端口的相位为-90度， R2端口的相位为-90度，R1端口的相位为-180度。
具体的，第一信号和第二信号传输至接收信号输出端(R1端口)的传输线路的相位差为180度，故传输至接收信号输出端的第一信号和第二信号可以相互抵消，进而避免待发送信号传输至接收信号输出端，进而改善了接收信号的传输效果。
本实施例提供的信号处理装置，通过第一电桥将待发送信号转换为相位差90度的第一信号和第二信号，并将第一信号和第二信号分别发送至第一功率放大器和第二功率放大器进行功率放大，第一功率放大器对第一信号进行放大处理，并将放大后的第一信号发送至第二电桥，第二功率放大器对第二信号进行放大处理，并将放大后的第二信号发送至第二电桥，第二电桥将第一信号和第二信号进行合并，得到合并后的待发送信号，并将合并后的待发送信号通过天线发射，可见，该信号处理装置使两路信号分别由第一功率放大器和第二功率放大器进行信号放大处理，再由第二电桥将两路信号进行合并并输出，以获得额外的信号功率增益，解决了现有技术中的通信信号的发射功率较低的技术问题，提高了现有技术中手机对通信信号的放大性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种信号处理装置，其特征在于，包括：
第一电桥、第一功率放大器、第二功率放大器、第二电桥和天线；其中，所述第一电桥分别与所述第一功率放大器和所述第二功率放大器连接，所述第二电桥分别与所述第一功率放大器和所述第二功率放大器连接，所述第二电桥还连接所述天线；
所述第一电桥用于将待发送信号转换为相位差90度的第一信号和第二信号，并将所述第一信号和所述第二信号分别发送至所述第一功率放大器和所述第二功率放大器进行功率放大；
所述第一功率放大器用于对所述第一信号进行放大处理，并将放大后的所述第一信号发送至所述第二电桥；
所述第二功率放大器用于对所述第二信号进行放大处理，并将放大后的所述第二信号发送至所述第二电桥；
所述第二电桥用于将所述第一信号和所述第二信号进行合并，得到合并后的所述待发送信号，并将所述合并后的待发送信号通过所述天线发射。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
第三电桥；其中，所述第三电桥与所述第二电桥连接；
所述第二电桥还用于，将所述天线获取的接收信号转换为相位差90度的第三信号和第四信号，并将所述第三信号和所述第四信号发送至所述第三电桥；
所述第三电桥用于将所述第三信号和所述第四信号进行合并，得到合并后的所述接收信号，并将所述合并后的接收信号输出。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：
第一双工器，所述第一双工器分别与所述第一功率放大器、所述第二电桥和所述第三电桥连接；所述第一双工器用于隔离所述第一信号和所述第三信号；
第二双工器，所述第二双工器分别与所述第二功率放大器、所述第二电桥和所述第三电桥连接；所述第二双工器用于隔离所述第二信号和所述第四信号。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，
所述第一功率放大器为线性功率放大器；
所述第二功率放大器为线性功率放大器。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，
所述第一功率放大器和所述第二功率放大器的放大增益相同。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述合并后的待发送信号的功率是所述待发送信号的功率的2倍。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第一信号为相位为0度的所述待发送信号；
所述第二信号为相位为-90度的所述待发送信号。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述第三信号为相位为-90度的接收信号；
所述第四信号为相位为0度的接收信号。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，
发送至所述接收信号输出端的所述第一信号和所述第二信号相位差为180度。
10.一种终端设备，其特征在于，包括如本申请权利要求1-9任一项所述的信号处理装置。
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