專利名稱：：一種時分雙工收發(fā)開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種開關(guān)裝置，具體而言涉及一種時分雙工的收發(fā)開關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
：在移動通訊領(lǐng)域，無線設(shè)備普遍采用雙工方式實現(xiàn)天線的收發(fā)共用，雙工方式有頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)之分。對于時分雙工，一般采用射頻開關(guān)來實現(xiàn)收發(fā)雙工。目前普遍使用的射頻微波收發(fā)開關(guān)一般是使用PIN二極管作為主要器件，通過偏置電壓控制不同通路的PIN二極管導通與關(guān)斷來實現(xiàn)開關(guān)的收發(fā)功能。比較典型的有美國專利20030119455(Transmitting/ReceivingSwitchandPortableTerminalUnit)，該專利所述的收發(fā)開關(guān)，即是使用發(fā)射通路串聯(lián)二極管，接收通路并聯(lián)二極管到地，通過一個開關(guān)控制信號控制兩個二極管的通斷，實現(xiàn)收發(fā)通路切換功能。這種方法雖然原理較為簡單，但是由于PIN二極管的阻抗特性，在發(fā)射功率較大的時候，實現(xiàn)起來比較復雜，不容易實現(xiàn)阻抗匹配，而且性能一致性較差。隨著發(fā)射功率的提高，對收發(fā)開關(guān)的功率容限的要求也相應地提高。電子開關(guān)尤其是集成IC開關(guān)一般應用在功率為10W以下的場合，在大于10W的應用場合，電子開關(guān)的實現(xiàn)就有技術(shù)難度，單純從電子開關(guān)本身提高其功率容限會導致成本的急劇升高。當功率需求超過電子開關(guān)可能實現(xiàn)的功率容限時，其電路實現(xiàn)方式就會成為一個較難克服的問題，目前尚未見到有什么技術(shù)能夠很好地解決這個問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服上述在大功率要求下，難以通過PIN二極管電子開關(guān)實現(xiàn)時分雙工收發(fā)的問題，提出一種具有較高隔離度和功率容限的時分雙工收發(fā)開關(guān)裝置。一種時分雙工收發(fā)開關(guān)裝置，其特征在于包括環(huán)形器103、3dB電橋1、3dB電橋2、SPST電子開關(guān)1-4、50歐姆負載1-4以及控制驅(qū)動單元113；所述控制驅(qū)動單元113用于根據(jù)控制信號控制驅(qū)動SPST電子開關(guān)1-4的導通和關(guān)斷；所述環(huán)形器103的INPUT端接3dB電橋1的ISOLATED端，環(huán)形器103的ISOLATED端接3dB電橋2的INPUT端，所述環(huán)形器103的OUTPUT端外接天線；所述3dB電橋1的INPUT端接發(fā)射端信號TX，I端串接SPST電子開關(guān)150歐姆負載1后接地，Q端串接SPST電子開關(guān)2和50歐姆負載2后接地；所述3dB電橋2的ISOLATED端接接收端信號RX，Q端串接SPST電子開關(guān)3和50歐姆負載3后接地，I端串接SPST電子開關(guān)4和50歐姆負載4后接地；當系統(tǒng)處于發(fā)射狀態(tài)時，所述控制驅(qū)動單元113根據(jù)狀態(tài)控制信號控制SPST電子開關(guān)1和2關(guān)斷，SPST電子開關(guān)3和4導通；當系統(tǒng)處于接收狀態(tài)時，所述控制驅(qū)動單元113根據(jù)狀態(tài)控制信號控制SPST電子開關(guān)1和2導通，SPST電子開關(guān)3和4關(guān)斷。本發(fā)明提出的裝置通過使用3dB電橋和環(huán)形器的隔離度和功率特性來實現(xiàn)收發(fā)開關(guān)裝置，從而使得本發(fā)明提出的裝置具有很高的隔離度和較高的功率容限，并且其實現(xiàn)簡單。圖1是本發(fā)明提出的時分雙工收發(fā)開關(guān)裝置的原理示意圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例來對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1是本發(fā)明提出的時分雙工收發(fā)開關(guān)裝置的原理示意圖。如圖1所示，本發(fā)明人提出的裝置包括環(huán)形器103、3dB電橋1、3dB電橋2、SPST電子開關(guān)1-4、50歐姆負載1-4以及控制驅(qū)動單元113；所述控制驅(qū)動單元113用于根據(jù)控制信號控制驅(qū)動SPST電子開關(guān)1-4的開啟和關(guān)斷；所述環(huán)形器103的INPUT端接3dB電橋1的ISOLATED端，環(huán)形器103的ISOLATED端接3dB電橋2的INPUT端，所述環(huán)形器103的OUTPUT端外接天線；所述3dB電橋1的INPUT端接發(fā)射端信號TX，I端串接SPST電子開關(guān)150歐姆負載1后接地，Q端串接SPST電子開關(guān)2和50歐姆負載2后接地；所述3dB電橋2的ISOLATED端接接收端信號RX，Q端串接SPST電子開關(guān)3和50歐姆負載3后接地，I端串接SPST電子開關(guān)4和50歐姆負載4后接地。在本發(fā)明中，3dB電橋1(101)，SPST電子開關(guān)1(104)，SPST電子開關(guān)2(105)起連接和斷開發(fā)射通道的作用；3dB電橋2(102)，SPST電子開關(guān)3(106)，SPST電子開關(guān)4(107)起連接和斷開接收通道的作用；50歐姆負載1(108)，50歐姆負載2(109)吸收發(fā)射通道關(guān)斷時的功率，50歐姆負載3(110)，50歐姆負載4(111)吸收接收通道關(guān)斷時的功率，以達到隔離目的；環(huán)行器103對發(fā)射鏈路提供反向隔離，當外接匹配天線時能夠提高收發(fā)狀態(tài)的隔離度；圖1中TX表示發(fā)射信號，RX表示接收信號。結(jié)合圖1，當系統(tǒng)處于發(fā)射狀態(tài)時，通過控制驅(qū)動單元113使SPST電子開關(guān)1(104)，SPST電子開關(guān)2(105)關(guān)斷，這樣發(fā)射端的輸入信號，進入3dB電橋1(101)中，3dB電橋1(101)將輸入的功率均分成I端，Q端輸出，兩路功率相等，相位相差90度。從I端輸出的功率進入SPST電子開關(guān)1(104)，由于SPST電子開關(guān)1(104)是斷開的，信號全反射回3dB電橋1(101)的I端，輸入3dB電橋1(101)，功率再等分輸出至3dB電橋1(101)的INPUT端和ISOLTATED端，相位相差90度。從Q端輸出的功率進入SPST電子開關(guān)2(105)，由于SPST電子開關(guān)2(105)是斷開的，信號全反射回3dB電橋1(101)的Q端，輸入3dB電橋1(101)，功率再等分輸出至3dB電橋1(101)的INPUT端和ISOLTATED端，相位相差90度。反射的信號在3dB電橋1(101)的INPUT端，相互疊加后抵消，在ISOLATED端，相互疊加后，最終全部功率輸出至環(huán)行器，從而接通發(fā)射通道。當系統(tǒng)處于發(fā)射狀態(tài)時，通過控制驅(qū)動單元113使SPST電子開關(guān)3(106)，SPST電子開關(guān)4(107)導通，這樣天線端口反射或者輸入的信號，經(jīng)環(huán)行器103后進入3dB電橋2(102)，其中一半功率經(jīng)SPST電子開關(guān)3(106)后被50歐姆負載3(110)吸收，另外一半功率經(jīng)SPST電子開關(guān)4(107)被50歐姆負載4(111)吸收，其結(jié)果是3dB電橋2(102)輸出到接收端的信號幾乎為零，從而切斷接收通道，同時使環(huán)行器103的該端口得到有效的匹配。當系統(tǒng)處于接收狀態(tài)時，通過控制驅(qū)動單元113使SPST電子開關(guān)3(106)，SPST電子開關(guān)4(107)關(guān)斷，這樣天線端口的輸入信號經(jīng)環(huán)行器103進入3dB電橋2(102)的INPUT端，3dB電橋2(102)將輸入的功率均分成I端，Q端輸出，兩路功率相等，相位相差90度。從I端輸出的功率進入SPST電子開關(guān)4(107)，由于SPST電子開關(guān)4(107)是斷開的，信號全反射回3dB電橋2(102)的I端，輸入3dB電橋2(102)，功率再等分輸出至3dB電橋2(102)的INPUT端和ISOLTATED端，相位相差90度。從Q端輸出的功率進入SPST電子開關(guān)3(106)，由于SPST電子開關(guān)3(106)是斷開的，信號全反射回3dB電橋2(102)的Q端，輸入3dB電橋2(102)，功率再等分輸出至3dB電橋2(102)的INPUT端和ISOLTATED端，相位相差90度。反射的信號在3dB電橋2(102)的INPUT端，相互疊加后抵消，在ISOLATED端，相互疊加后，最終全部功率輸出至接收端，從而接通接收通道。當系統(tǒng)處于接收狀態(tài)時，通過控制驅(qū)動單元113使SPST電子開關(guān)1(103)，SPST電子開關(guān)2(104)導通，這樣發(fā)射端輸入信號進入3dB電橋1(101)后，其中一半功率經(jīng)SPST電子開關(guān)1(103)后被50歐姆負載1(108)吸收，另外一半功率經(jīng)SPST電子開關(guān)2(104)被50歐姆負載2(109)吸收，其結(jié)果是3dB電橋1(101)輸出到環(huán)行器103的信號幾乎為零，從而切斷發(fā)射通道，同時使環(huán)行器103的該端口得到有效的匹配。綜上所述，控制驅(qū)動單元113要完成的開關(guān)邏輯狀態(tài)表如下為了能夠驅(qū)動和控制SPST開關(guān)，控制驅(qū)動單元113具體包括依次串連的邏輯運算部分、電平轉(zhuǎn)換接口部分和驅(qū)動放大部分。當控制驅(qū)動單元113接收到系統(tǒng)的控制信號后，經(jīng)過邏輯運算，電平轉(zhuǎn)換后，放大到SPST開關(guān)要求的驅(qū)動力后去分別控制驅(qū)動SPST電子開關(guān)的導通和關(guān)斷。在本發(fā)明的實施例中，為了達到最佳的技術(shù)效果，3dB電橋，SPST開關(guān)，和環(huán)行器應當選擇在系統(tǒng)的工作頻段，SPST電子開關(guān)1-4(104-107)最好選擇同一型號的開關(guān)，SPST開關(guān)性能的一致性越高越好。SPST開關(guān)選擇好后，可以按廠家提供的DEMO圖紙?zhí)幚砥渫鈬?qū)動電路，然后將其作為一個單元按圖1的連接示意圖進行連接。此外，SPST的開關(guān)的隔離度應大于20dB，以保證SPST開關(guān)關(guān)斷時全反射，避免增加損耗。為了減少損耗，SPST電子開關(guān)1(104)與SPST電子開關(guān)2(105)相對于3dB電橋1(101)應當在電路上互相對稱(原理圖和PCB制版上)；SPST電子開關(guān)3(106)與SPST電子開關(guān)4(107)相對于3dB電橋2(102)應當在電路上互相對稱。在本發(fā)明提出的裝置中，當系統(tǒng)處于發(fā)射狀態(tài)時，SPST電子開關(guān)3(106)，SPST開關(guān)電子4(107)導通，接收通道導通。收發(fā)隔離度為環(huán)形器103和由3dB電橋2(102)、SPST電子開關(guān)3(106)、SPST電子開關(guān)4(107)組成的復合開關(guān)單元(后簡稱復合開關(guān)2)的隔離度之和。該復合開關(guān)的隔離度能夠做到大于30dB隔離，而環(huán)行器的隔離度一般能夠達到大于20dB隔離，所以發(fā)射狀態(tài)的收發(fā)隔離至少能夠達到50dB以上隔離。在接收狀態(tài)時，由于該裝置的對稱拓撲結(jié)構(gòu)，收發(fā)隔離度跟發(fā)射狀態(tài)的收發(fā)隔離度一樣。在本發(fā)明提出的裝置中，容易實現(xiàn)大功率容限的有3dB電橋1(101)和3dB電橋2(102)，目前市場上通用大功率容限在100W-500W量級；環(huán)行器103，目前市場上通用大功率容限在100W-500W量級50歐負載，目前市場上通用大功率容限在100W-1000W量級；較難實現(xiàn)大功率容限的是SPST電子開關(guān)。目前用于收發(fā)開關(guān)的SPST和SPDT電子開關(guān)的功率容限一般小于10W；如果用10W以上的開關(guān)會有技術(shù)實現(xiàn)的困難，而且功率提高會導致成本急劇提高。由于3dB電橋1(101)和3dB電橋2(102)的功率分配作用，無論SPST開關(guān)(104，105，106，107)選擇斷開或者導通連接50歐姆負載，其承受的功率是3dB電橋(101或102)的輸入功率的一半，即輸入3dB電橋(101或102)的功率可以是SPDT開關(guān)的功率容限的2倍，那么整個收發(fā)開關(guān)的功率容限是單個SPST開關(guān)的功率容限的2倍。功率容量翻倍在大功率開關(guān)領(lǐng)域有非常重要的意義，尤其是SPST的功率容限提高比較有難度或者導致成本急劇上升的場合，因此本發(fā)明提出的裝置在技術(shù)上較易實現(xiàn)，并且能夠有效地降低實現(xiàn)成本。權(quán)利要求1.一種時分雙工收發(fā)開關(guān)裝置，其特征在于包括環(huán)形器(103)、3dB電橋1(101)、3dB電橋2(102)、SPST電子開關(guān)1-4(104-107)、50歐姆負載1-4(108-111)以及控制驅(qū)動單元(113)；所述控制驅(qū)動單元(113)用于根據(jù)控制信號控制驅(qū)動SPST電子開關(guān)1-4(104-107)的導通和關(guān)斷；所述環(huán)形器(103)的INPUT端接3dB電橋1(101)的ISOLATED端，環(huán)形器(103)的ISOLATED端接3dB電橋2(102)的INPUT端，所述環(huán)形器(103)的OUTPUT端外接天線；所述3dB電橋1(101)的INPUT端接發(fā)射端信號TX，I端串接SPST電子開關(guān)1(104)和50歐姆負載1(108)后接地，Q端串接SPST電子開關(guān)2(105)和50歐姆負載2(109)后接地；所述3dB電橋2(102)的ISOLATED端接接收端信號RX，Q端串接SPST電子開關(guān)3(106)和50歐姆負載3(110)后接地，I端串接SPST電子開關(guān)4(107)和50歐姆負載4(111)后接地；當系統(tǒng)處于發(fā)射狀態(tài)時，所述控制驅(qū)動單元(113)根據(jù)狀態(tài)控制信號控制SPST電子開關(guān)1(101)和2(102)關(guān)斷，SPST電子開關(guān)3(104)和4(105)導通；當系統(tǒng)處于接收狀態(tài)時，所述控制驅(qū)動單元(113)根據(jù)狀態(tài)控制信號控制SPST電子開關(guān)1(101)和2(102)導通，SPST電子開關(guān)3(104)和4(105)關(guān)斷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種時分雙工收發(fā)開關(guān)裝置，其特征在于所述SPST電子開關(guān)1-4(104-107)選擇同一型號的開關(guān)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種時分雙工收發(fā)開關(guān)裝置，其特征在于所述SPST電子開關(guān)1-4(104-107)的隔離度大于20dB。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種時分雙工收發(fā)開關(guān)裝置，其特征在于所述SPST電子開關(guān)1(104)與SPST電子開關(guān)2(105)相對于3dB電橋1(101)在電路上互相對稱；所述SPST電子開關(guān)3(106)與SPST電子開關(guān)4(107)相對于3dB電橋2(102)在電路上互相對稱。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種時分雙工收發(fā)開關(guān)裝置，其特征在于所述控制驅(qū)動單元(113)具體包括依次串連的邏輯運算部分、電平轉(zhuǎn)換接口部分和驅(qū)動放大部分。全文摘要本發(fā)明公開了一種時分雙工收發(fā)開關(guān)裝置，包括環(huán)形器、3dB電橋1和2、SPST電子開關(guān)1－4、50歐姆負載1－4以及控制驅(qū)動單元；控制驅(qū)動單元用于根據(jù)控制信號控制驅(qū)動SPST電子開關(guān)1－4的導通和關(guān)斷；環(huán)形器的INPUT端接3dB電橋1的ISOLATED端，ISOLATED端接3dB電橋2的INPUT端，OUTPUT端外接天線；3dB電橋1的INPUT端接發(fā)射端信號TX，I端串接SPST電子開關(guān)1和50歐姆負載1后接地，Q端串接SPST電子開關(guān)2和50歐姆負載2后接地；3dB電橋2的ISOLATED端接接收端信號RX，Q端串接SPST電子開關(guān)3和50歐姆負載3后接地，I端串接SPST電子開關(guān)4和50歐姆負載4后接地；當系統(tǒng)處于發(fā)射狀態(tài)時，控制驅(qū)動單元控制SPST電子開關(guān)1和2關(guān)斷，SPST電子開關(guān)3和4導通；處于接收狀態(tài)時，控制SPST電子開關(guān)1和2導通，SPST電子開關(guān)3和4關(guān)斷。本發(fā)明提出的裝置具有很高的隔離度和較高的功率容限，并且其實現(xiàn)簡單。文檔編號H04B1/40GK1538766SQ20031010166公開日2004年10月20日申請日期2003年10月24日優(yōu)先權(quán)日2003年10月24日發(fā)明者田其,楊劍,其田申請人:中興通訊股份有限公司