專利名稱：時(shí)分雙工塔頂放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于無線通信的基站收發(fā)臺(tái)(BTS)，以及尤其涉及用于基站收發(fā)臺(tái)的時(shí)分雙エ(TDD)放大器設(shè)備。
背景技術(shù)：
在蜂窩移動(dòng)電話射頻系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)(MS)，在此也指無線通信裝置或者移動(dòng)裝置，由于基站發(fā)送的信號(hào)的高功率，移動(dòng)基站能夠正確地檢測到BTS的發(fā)送信號(hào)。然而，因?yàn)橐苿?dòng)裝置有限的發(fā)射功率，由BTS接收器接收到的移動(dòng)裝置的信號(hào)要低得多。當(dāng)移動(dòng)裝置遠(yuǎn)離BTS塔或者有物體阻礙通信時(shí)，這變得更成問題。除了接收的移動(dòng)裝置信號(hào)的低水平，BTS中增添的噪聲進(jìn)一步惡化了移動(dòng)裝置的信號(hào)。這是由天線和BTS柜之間的長線纜造成的。這進(jìn)一歩降低了接收到的移動(dòng)裝置的信號(hào)的水平，但是如果不比天線接收到的噪聲更多，由BTS接收到的噪聲水平仍然保持原樣。這導(dǎo)致BTS接收器中的信噪比(SNR)比BTS天線或整個(gè)上行通道的高噪聲系數(shù)中的更差。因此，移動(dòng)通信通道是上行受限的。提高上行接收的有效的解決方法是增加一個(gè)低噪聲放大器(LNA)，一般稱為上行通道中的塔頂放大器(tower mounted amplifier, TMA)、塔頂放大器(mastheadamplifier, MHA)或塔頂放大器(tower topamplifier, TTA)。該裝置應(yīng)該接近天線并位于長塔纜的前端。以這種方式，由于線纜導(dǎo)致的信號(hào)損失能夠得到補(bǔ)償。此外，系統(tǒng)的噪聲系數(shù)是由TMA的噪聲系數(shù)決定的，而不是由線纜損失決定的，TMA的噪聲系數(shù)非常低(低于2dB)。以這種方式，BTS接收器能夠檢測到的最小信號(hào)水平減小，它轉(zhuǎn)化為提高的系統(tǒng)靈敏度、增強(qiáng)的聲音質(zhì)量、減少的掉話和減小的MS電池功耗。提高的靈敏度増加了通信覆蓋范圍，結(jié)果増大了容量。進(jìn)ー步地，它減少了指定區(qū)域的BTS塔的數(shù)量，這對(duì)于服務(wù)提供商來說是ー個(gè)大的成本縮減。另外，MS功率的減小延長了 MS電池使用時(shí)間，降低了 MS的制造成本，減少了對(duì)相鄰蜂窩的MS干擾，以及減少了用戶對(duì)MS功耗的健康問題的擔(dān)心。在無線通信系統(tǒng)中，移動(dòng)裝置和BTS使用頻率或時(shí)間資源的方式將該類系統(tǒng)劃分為兩個(gè)大體的類別:頻分雙エ(FDD)和時(shí)分雙エ(TDD)。在FDD系統(tǒng)中，MS和BTS信號(hào)以不同的頻帶被發(fā)送。在TDD系統(tǒng)中，MS和BTS都使用同一頻帶但是它們以不同的時(shí)間間隔發(fā)送信號(hào)。市場上已有多種FDD-TMA，但是TDD-TMA是ー種新型的TMA。申請(qǐng)人注意到歸屬于射頻系統(tǒng)(RFS)的ー個(gè)專利申請(qǐng)(美國專利申請(qǐng)2011/0032854，在此引入作為參考)公開了一種TDD-TMA的設(shè)計(jì)。TDD-TMA用于TDD系統(tǒng)例如TDD-LTE或WiMax (TM)以提高上行傳輸性能。圖1示出了 TDD-LTE TMA的框圖，由于BTS天線是成對(duì)的，TDD-LTE TMA 一般在一個(gè)包里具有兩個(gè)TMA。在FDD-TMA中，發(fā)射器(TX)信號(hào)和接收器(RX)信號(hào)是在不同的頻帶上，但是在TDD-TMA中，TX信號(hào)和RX信號(hào)都是在同一個(gè)頻帶但是在不同的時(shí)間間隔或時(shí)隙。事實(shí)上，在TDD系統(tǒng)中，在某一個(gè)瞬間，只有TX或RX是激活的。當(dāng)TX是激活的吋，TMA處于TX模式，當(dāng)RX是激活的吋，TMA處于RX模式。在FDD-TMA中，我們使用濾波器來分離TX信號(hào)和RX信號(hào)。然而，在TDD-LTE系統(tǒng)中，我們使用TX/RX開關(guān)和循環(huán)器來分離TX信號(hào)和RX信號(hào)。(循環(huán)器是ー種被動(dòng)的三個(gè)端ロ或四個(gè)端ロ的裝置，它在ー個(gè)端ロ接收微波，并將旋轉(zhuǎn)的微波發(fā)射到下ー個(gè)端ロ，也就是它會(huì)導(dǎo)致微波的偏振面從ー個(gè)端ロ到下ー個(gè)端ロ的不可逆旋轉(zhuǎn))。TMA是雙TMA，由天線接ロ標(biāo)準(zhǔn)組織(AISG)協(xié)議或用于到達(dá)BTS I端ロ的信號(hào)的任一其它這類標(biāo)準(zhǔn)控制。所有這些端ロ都典型地具有雷擊保護(hù)電路。TMA的控制部分在TX/RX切換電路、控制和同步上不同于FDD-TMA。如圖1中的例子所示,根據(jù)掩碼(spuriousmask)的需求，天線端ロ的帶通濾波器(BPF)是可選擇地使用的。在此公開了提高基站性能的TDD-TMA的改進(jìn)了的技術(shù)及電路。

發(fā)明內(nèi)容
總體來說，本發(fā)明提供在TDD-TMA中保護(hù)LNA免于遭受TX功率的用于TX/RX開關(guān)的一種創(chuàng)新的電路設(shè)計(jì)和技木。因此，本發(fā)明的一方面是用于基站收發(fā)臺(tái)的TDD-TMA。所述放大器包括LNA和TX/RX切換電路，所述TX/RX切換電路包括:連向BTS端ロ的第一循環(huán)器；連向天線的第二循環(huán)器；位于所述第一和第二循環(huán)器之間的TX開關(guān)；以及位于所述第二循環(huán)器和所述LNA之間的RX支路保護(hù)開關(guān)，用于當(dāng)所述放大器處于TX模式時(shí)保護(hù)所述LNA。本發(fā)明的另一方面是用于BTS的TDD-TMA。所述放大器包括TX線路，所述TX線路包括連向BTS端ロ的第一循環(huán)器、連向天線的第二循環(huán)器以及位于所述第一和第二循環(huán)器之間的TX開關(guān)；所述放大器包括RX支路，所述RX支路與所述TX線路并聯(lián)，所述RX支路包括與可切換的增益線路并聯(lián)的可切換的旁路線路，所述增益線路包括低噪聲放大器(LNA)；所述放大器包括RX支路保護(hù)開關(guān)，位于所述TX線路和所述RX支路之間，當(dāng)所述放大器處于TX模式時(shí)，所述RX支路保護(hù)開關(guān)保護(hù)所述LNA。本發(fā)明的另一方面是ー種BTS，所述BTS包括:天線；連接所述天線的時(shí)分雙エ塔頂放大器(TDD-TMA)；以及通過通信線纜與所述TDD-TMA連接的BTS收發(fā)器；所述TDD-TMA包括:TX線路，包括連向BTS端ロ的第一循環(huán)器、連向天線的第二循環(huán)器以及位于所述第一和第二循環(huán)器之間的TX開關(guān)；RX支路，與所述TX線路并聯(lián)，所述RX支路包括與増益線路并聯(lián)的旁路線路，所述增益線路包括低噪聲放大器(LNA)的増益線路；以及RX支路保護(hù)開關(guān)，位于所述TX線路和所述RX支路之間，當(dāng)所述放大器處于TX模式吋，所述RX支路保護(hù)開關(guān)保護(hù)所述LNA。本發(fā)明的另一方面是ー種用于將TDD-TMA從RX模式切換到TX模式的方法，所述方法包括:檢測具有第一循環(huán)器和第二循環(huán)器的TX線路中TX功率的増加；通過接通將增益線路的每一端接地的ー對(duì)開關(guān)的每ー個(gè)，隔離與所述TX線路并聯(lián)的RX支路的所述增益線路中的低噪聲放大器(LNA);斷開將所述第二循環(huán)器接地的RX支路保護(hù)開關(guān)；以及斷開所述TX線路中的TX開關(guān)以使得TX功率從所述第一循環(huán)器通過所述第二循環(huán)器到所述天線，遍歷所述TX線路。本發(fā)明的另一方面是ー種用于將時(shí)分雙エ塔頂放大器從TX模式切換到RX模式的方法，所述方法包括:檢測具有第一循環(huán)器和第二循環(huán)器的TX線路中TX功率的減少；接通所述TX線路中的TX開關(guān)；斷開將包含低噪聲放大器的增益線路的每一端接地的一對(duì)開關(guān)中的每ー個(gè)；以及接通將所述第二循環(huán)器接地的RX支路保護(hù)開關(guān)。下面描述涉及附圖的本發(fā)明的其它方面。


本發(fā)明的進(jìn)ー步特征和優(yōu)點(diǎn)將在結(jié)合以下附圖進(jìn)行的下面的詳細(xì)描述中變得明顯,其中:圖1是實(shí)現(xiàn)雙TMA設(shè)計(jì)的TDD-LTE TMA框圖；圖2a是包含用于兩個(gè)新的TX/RX開關(guān)中的每ー個(gè)和循環(huán)器的電路圖的改進(jìn)的TDD-LTE TMA 框圖；圖2b是包含用于新的TX/RX開關(guān)和循環(huán)器的電路圖的改進(jìn)的TDD-LTE TMA的簡化的框圖；圖3是示出當(dāng)運(yùn)行在不同模式下時(shí)四個(gè)開關(guān)的每ー個(gè)的開關(guān)狀態(tài)的示意圖；圖4是描述從RX模式切換到TX模式的步驟的流程圖；圖5是描述從TX模式切換到RX模式的步驟的流程圖；圖6a是融入于圖2a和2b的電路的一種新的RF部分拓?fù)涞牡谝皇纠碾娐穲D；圖6b是融入于圖2a和2b的電路的一種新的RF部分拓?fù)涞牡诙纠碾娐穲D；圖6c是融入于圖2a和2b的電路的一種新的RF部分拓?fù)涞牡谌纠碾娐穲D；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包含TDD TMA的基站收發(fā)臺(tái)的示意圖描述；圖8是US2011/0032854公開的在接收時(shí)間間隔中禁止前向傳輸路徑的現(xiàn)有技術(shù)的電路圖。注意到，在整個(gè)附圖中類似的特征用類似的標(biāo)號(hào)標(biāo)注。
具體實(shí)施例方式圖2a示出了 TMA的簡化的框圖。在ー個(gè)包(package)中有兩個(gè)TMA單元。兩個(gè)TMA都從BTSl的輸入端接收控制信號(hào)和直流電(DC)。然而，DC和控制信號(hào)能來自兩個(gè)端ロ中任意ー個(gè)或兩個(gè)端ロ。BTS和ANT端ロ都有雷擊保護(hù)電路(LPC)。TMAlO和LNA12的控制電路類似于FDD-TMA。新的TX/RX切換技術(shù)通過增加新的控制電路來實(shí)現(xiàn)。在圖2a中，以舉例方式示出，定向耦合器30和檢測器監(jiān)視在線的RF功率。基于檢測到的功耗，TMAlO會(huì)了解是否有TX功率在線。如果來了 TX功率，TMAlO關(guān)閉SWtx，讓TX功率經(jīng)過TMA。TMA通過打開SWm和SWkx2的開關(guān)、關(guān)閉SWkx3來保護(hù)LNA。如果沒有在線的TX功率，它打開SWtx和SWkx3，但是關(guān)閉SWm和SWKX2。開關(guān)SWkx3可以是ー個(gè)單刀雙擲(STOT)開關(guān)，當(dāng)它連接上負(fù)載時(shí)，它可以被定義為斷開的。當(dāng)它連接上RX支路時(shí)，它可以被定義為接通的。當(dāng)它切換到斷開時(shí)，它保護(hù)RX支路。在本發(fā)明的實(shí)施例中，TX/RX例如每I毫秒(ms)進(jìn)行切換。切換完成得快(<2us)非常重要的。因此，控制信號(hào)不是由處理器產(chǎn)生的，而是使用門和開關(guān)驅(qū)動(dòng)器直接提供給開關(guān)。當(dāng)TMA接收到DC電源，SWbp開關(guān)都接通，在沒有電源時(shí)，它們都斷開。圖3示出了 TMA模式和每ー個(gè)開關(guān)的狀態(tài)。如圖中所示的，TMA可以處于增益模式或旁路模式。在增益模式下，TMA可以處于TX模式或RX模式。同樣地，在旁路模式下，TMA可以處于TX模式或RX模式。圖4示出了當(dāng)從RX模式切換到TX模式，啟動(dòng)開關(guān)的順序。重要的是，RX開關(guān)在TX開關(guān)斷開前被斷開，以保護(hù)LNA免遭的高的TX功率。如圖4所示，從RX模式切換到TX模式的方法包括:步驟100，檢測具有第一循環(huán)器和第二循環(huán)器的TX線路中的TX功率的增カロ，步驟102，通過將連接增益線路的每一端到地的一對(duì)開關(guān)中的每ー個(gè)打開和通過斷開將第二循環(huán)器接地的RX支路保護(hù)開關(guān)，隔離與TX線路并聯(lián)的RX支路的增益線路中的低噪聲放大器(LNA)，步驟104，驗(yàn)證開關(guān)的狀態(tài)，步驟106，斷開TX線路中的TX開關(guān)以使得TX功率能夠從第一循環(huán)器通過所述第二循環(huán)器到天線遍歷所述TX線路。圖5示出了當(dāng)從TX模式切換到RX模式，啟動(dòng)開關(guān)的順序。重要的是，TX開關(guān)在RX開關(guān)斷開前被接通，以保護(hù)對(duì)LNA免遭高的TX功率。如圖5所示，將時(shí)分雙エ塔頂放大器從TX模式切換到RX模式的方法包括:步驟110，檢測具有第一循環(huán)器和第二循環(huán)器的TX線路中的TX功率的下降，步驟112，接通TX線路中的TX開關(guān)，步驟114，驗(yàn)證開關(guān)的狀態(tài)，步驟116，斷開將包含低噪聲放大器的增益線路的每一端接地的一組開關(guān)的每ー個(gè)，并接通將第二循環(huán)器接地的RX支路保護(hù)開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了 TMA系統(tǒng)的RF部分或電路10的新設(shè)計(jì)，用于在TX和RX模式之間切換和用于保護(hù)在TMA中使用的LNA12。以下，電路10用來簡指TMA。在圖2a和圖2b中新的RF部分用灰色的方框突出。在圖2a和圖2b中，描述了這種新的RF部分的一個(gè)實(shí)施例。然而，該RF部分至少能夠以圖6a、6b和6c示例的三個(gè)不同的方式設(shè)計(jì)。圖6a示出了與用于圖2a和2b中的電路設(shè)計(jì)相似的電路設(shè)計(jì)示例。通過示例示出，圖6a中的TX開關(guān)用單個(gè)PIN ニ極管實(shí)現(xiàn)。使用匹配的SPDT開關(guān)及其設(shè)計(jì)方法圖2中的節(jié)點(diǎn)L處的SWkx3示出為使用單刀雙擲(STOT)開關(guān)。該開關(guān)用于保護(hù)LNA免遭TX功率。當(dāng)TMA處于TX模式，該開關(guān)斷開(或PIN ニ極管D6接通)。在這種情況下，任何TX功率被阻止經(jīng)過RX支路而是在負(fù)載上耗散。該設(shè)計(jì)的另ー個(gè)新的方面是RX支路隔離于TX功率的方式。為了隔離RX支路，ニ極管D2和D3接通，D5關(guān)斷。每個(gè)傳輸線部分的長度為四分之一波長(圖6(a)中的矩形)。當(dāng)ニ極管D3接通，它使得傳輸線的終端變短。因此，另一端(節(jié)點(diǎn)F)會(huì)開路(open)。同樣地，當(dāng)ニ極管D5關(guān)斷，另一端(節(jié)點(diǎn)F)會(huì)開路，因?yàn)樗嵌种徊ㄩL(KF之間的兩個(gè)四分之一波長部分)。同樣地，SPDT開關(guān)使用至少兩個(gè)ニ極管。然而，在本設(shè)計(jì)中，只有ー個(gè)ニ極管(D6)増加到本電路。在輸入端節(jié)省ー個(gè)PIN ニ極管以減少成本，因?yàn)檫@些ニ極管是高功率的。它也將噪聲系數(shù)改進(jìn)了 0.3-0.5dB。此外，RX支路中的ニ極管D6在反向偏壓下是活動(dòng)的(active)。通過提供高的反向電壓，插入損耗得到減少，噪聲系數(shù)得到改善。TMA中可以使用ニ極管D5、D2、D3和D4以在增益模式和旁路模式之間切換。下面將參考圖6a、6b和6c對(duì)本發(fā)明的一些新的特征進(jìn)行描述。采用Dl和隔離器如圖6a中的舉例描述的，単一 PIN ニ極管(節(jié)點(diǎn)B)用于切換TX線路。該開關(guān)用于在RX模式中啟動(dòng)TX支路。通過增加反饋損耗，避免了 TMA RX響應(yīng)中的振蕩和紋波(ripple)。采用單一 PIN ニ極管的好處在于實(shí)現(xiàn)了低插入損耗。不利在于在從RX模式切換到TX模式的過程中，當(dāng)所述開關(guān)接通時(shí)在該開關(guān)上可能存在高功率。因?yàn)楗藰O管造成短路電路，大部分的入射功率被反射。如果沒有實(shí)施保護(hù)，反射的功率將進(jìn)入到LNA。圖6a中的隔離器(節(jié)點(diǎn)M)阻止了該功率到達(dá)LNA。以這種方式，任何反射功率將消散在隔離器的電阻中。(RF隔離器阻止反射功率回到發(fā)射器輸出端，也阻止其它信號(hào)傳播到發(fā)射器輸出端。)采用RX支路中的BPF如圖6a中的電路圖描述的，增加帶通濾波器(BPF)以消除帶外寄生輻射。實(shí)際上，循環(huán)器(如圖6a所示的第一和第二循環(huán)器)不具有頻帶外的高隔離。因?yàn)榈头答亾p耗，這導(dǎo)致在TMA的響應(yīng)中的振蕩和尖峰脈沖。通過增加帶外信號(hào)的環(huán)路插入損耗，位于主頻帶中央的BPF消除了該帶外尖峰脈沖。増益/旁路配置ニ極管D2-D5和七個(gè)(7)四分之ー線路部分使增益/旁路切換實(shí)現(xiàn)。當(dāng)沒有偏壓被給予到TMA吋，TMA被認(rèn)為保持工作。事實(shí)上，即使RX信號(hào)不被放大，TMA也應(yīng)該通過TX和RX信號(hào)。當(dāng)沒有偏壓時(shí)，所有PIN ニ極管都是斷開的。當(dāng)D5斷開，節(jié)點(diǎn)K開路，節(jié)點(diǎn)I短路。同樣的情況發(fā)生在節(jié)點(diǎn)G。當(dāng)節(jié)點(diǎn)I和G短路，節(jié)點(diǎn)F和C開路。在這種方式下，LNA部分從電路離開。另ー方面，因?yàn)楗藰O管D2、D3和D6斷開，RX信號(hào)將通過FEDC路徑。當(dāng)TMA具有偏壓時(shí)，發(fā)生相反的情形。在這種情況下，ニ極管D2和D3是接通的。因此，線路⑶EF開路。同樣，因?yàn)镈4和D5是接通的，線路IK和GI開路。因此，RX信號(hào)通過LNA。新的TX開關(guān)設(shè)計(jì)在圖6b中，示出了新的TX開關(guān)設(shè)計(jì)的另一個(gè)實(shí)施例。在該示例設(shè)計(jì)中，該開關(guān)由循環(huán)器、PIN ニ極管和負(fù)載組成。在圖示的具體實(shí)施例中，第三循環(huán)器設(shè)置在電路中位于第一和第二循環(huán)器之間的節(jié)點(diǎn)B。因此，ニ極管Dl重新定位在節(jié)點(diǎn)B處的第三循環(huán)器和負(fù)載之間。當(dāng)ニ極管Dl開路，TX功率會(huì)通過(經(jīng)過循環(huán)器)。當(dāng)ニ極管Dl短路，TX信號(hào)會(huì)到達(dá)負(fù)載。在這種方式下，TX模式的開始和結(jié)束的TX功率不會(huì)反射回來而是消散在負(fù)載中。該設(shè)計(jì)的另外ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)在干，PIN ニ極管功率需求比旁路ニ極管少很多?？梢钥闯?，如果旁路開關(guān)中消散功率是P1，新的開關(guān)中消散功率是P2，P1A32 ^ 50/4Rd。對(duì)于ー個(gè)阻值為2 Q的ニ極管來說，該比值就為6.25。這意味著該設(shè)計(jì)的PIN ニ極管額定功率可低到僅為旁路ニ極管的16%。如果采用該開關(guān)，可使用圖6c中的配置。如圖6c所示，在進(jìn)ー步的實(shí)施例中，可以去掉隔離器。如圖7中描述的，基站收發(fā)臺(tái)(BTS)可以并入該TDD-TMA。BTS被示意性地顯示為手機(jī)信號(hào)塔(cell tower)或無線電桅桿,該手機(jī)信號(hào)塔(cell tower)或無線電桅桿包括天線11、與所述天線相連的時(shí)分雙エ塔頂放大器(TDD-TNA) 10，通過通信線纜55連接到TDD-TMA10的BTS收發(fā)器52和BTS端ロ 50。在其它實(shí)施例中，多個(gè)TMA安裝到單個(gè)手機(jī)信號(hào)塔上。每個(gè)TDD-TMA 10包括TX線路14和與TX線路14并聯(lián)的RX支路。所述TX線路14包括連向BTS端ロ的第一循環(huán)器20，連向天線的第二循環(huán)器22，以及位于第一和第二循環(huán)器之間的TX開關(guān)。所述RX支路包括與増益線路18并聯(lián)的旁路線路16，該增益線路包括低噪聲放大器(LNA) 12和位于TX線路與RX支路之間的RX支路保護(hù)開關(guān)(D6或SWkx3)，用于當(dāng)放大器處于TX模式時(shí)通過斷開開關(guān)(即接通ニ極管D6)來隔離RX支路以保護(hù)LNA。為本說明書的目的，RX支路包括可切換的旁路線路16 (定義為節(jié)點(diǎn)FEDC)和可切換的增益線路18 (定義為節(jié)點(diǎn)IHG )。通過如圖6a-6c的示例所描述的，TX線路包括連接(或連向)BTS端ロ的第一循環(huán)器20。第一循環(huán)器可以通過例如圖2a的實(shí)施例所示的定向耦合器30和偏置器直接或間接地連接到BTS端ロ。TX線路12可包括如圖2a所示的連接天線的第二循環(huán)器22。TX線路12可包括圖6a通過示例示出的電容Cl和C2。TX線路可包括圖6a中所示的接地的PIN 二極管D I的分支連接(節(jié)點(diǎn)B)?？商鎿Q地，如圖6b和6c所示，TX線路12可包括位于第一和第二循環(huán)器之間的第三循環(huán)器40。在圖6b和6c中，第三循環(huán)器連接PIN 二極管D 1，并通過電阻負(fù)載42接地。如圖6a_6c通過示例進(jìn)一步描述的，RX支路并聯(lián)到TX支路。在描述的實(shí)施例中，第一部分(BTS側(cè))包括隔離器和電容C3，而第二部分(天線側(cè))包括電容C4、RX支路保護(hù)開關(guān)和電容C4。如這些例子中描述的，RX支路保護(hù)開關(guān)包括PIN 二極管D6和接地的電阻負(fù)載。如圖6a_6c通過示例描述的，可切換的旁路線路三個(gè)四分之一波長線路部分由各自的PIN 二極管D2和D3分隔。如這些例子所示，旁路線路通過部分并聯(lián)到增益線路，每一所述部分包含四分之一波長線路部分28和電容C4。如這些例子進(jìn)一步表明的，增益線路包括與LNA (即LNA的BTS側(cè))的輸出端相連的帶通濾波器BPF26，可選擇的VA (可變衰減器)位于LNA和BPF26之間。如本發(fā)明的這些特別的實(shí)施例所闡述的，增益線路(節(jié)點(diǎn)G和I)的終端連接另一部分，每一個(gè)所述部分包含四分之一波長線路部分28和接地的PIN二極管(D4，D5)。接通PIN 二極管D4和D5，通過從電路電性移除增益線路18隔離LNA12。斷開二極管D2和D3，使電流流經(jīng)旁路線路16。相反地，接通D2和D3阻斷所述旁路。斷開D4和D5，因此允許電流流經(jīng)增益線路18，從而流經(jīng)LNA12。由之前的描述和尤其在圖6a_6c中通過舉例公開的，TDD-TMA能夠在TX模式和RX模式之間切換。在本發(fā)明示例的具體實(shí)施例中，TDD-TMA能夠進(jìn)一步在增益模式和旁路模式之間切換。在圖6a_6c中，由于LNA增益隨溫度變化，在LNA12之后的增益線路18中可采用可變衰減器(VA)以進(jìn)行增益補(bǔ)償。處理器感應(yīng)LNA溫度，并通過控制其偏置電壓調(diào)節(jié)VA衰減。通過調(diào)節(jié)衰減值，整個(gè)TMA增益在目標(biāo)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)中的TDD-TMA，例如US2011/0032854中公開的TDD-TMA比較，本新技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和益處會(huì)被進(jìn)一步理解和評(píng)價(jià)。US2011/0032854的圖8被復(fù)制在此以便于本發(fā)明與該現(xiàn)有技術(shù)的比較。本發(fā)明的實(shí)施例相對(duì)于TDD-TMA現(xiàn)有技術(shù)具有至少四個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn):(I)對(duì)LNA采用旁路開關(guān)如圖8所示，US2011/0032854中所示的設(shè)計(jì)采用二個(gè)二極管和一個(gè)耦合器。相反，本發(fā)明的實(shí)施例采用分布的設(shè)計(jì)，該分布的設(shè)計(jì)不僅提供旁路，而且保護(hù)低噪聲放大器(LNA)免遭受發(fā)射器功率。(ii)在LNA中采用衰減器用于隔離US2011/0032854中的設(shè)計(jì)采用二個(gè)衰減器和四個(gè)SPDT開關(guān)用于在LNA和衰減之間切換。這使得LNA免受TX功率。相反，本發(fā)明的實(shí)施例反而采用TX/RX開關(guān)和隔離器。應(yīng)該注意到，用于TX和RX的開關(guān)設(shè)計(jì)也是新的。(iii)變換式衰減器作為TX開關(guān)US2011/0032854中所示的設(shè)計(jì)采用組合的PIN 二極管。該技術(shù)采用高功率組合、兩個(gè)高功率二極管和兩個(gè)高功率電阻。相反，圖6b和6c中描述的本發(fā)明的實(shí)施例僅采用用于TX切換的一個(gè)循環(huán)器、一個(gè)PIN 二極管和一個(gè)高功率電阻。(iv)顆合器
US2011/0032854中的設(shè)計(jì)采用耦合器以監(jiān)測TX信號(hào)。該耦合器設(shè)置在循環(huán)器之后。雖然本發(fā)明的實(shí)施例也采用耦合器用于監(jiān)測TX信號(hào)，新設(shè)計(jì)中的耦合器設(shè)置在循環(huán)器之前，如圖2a和2b通過舉例所示。將耦合器設(shè)置在第一循環(huán)器的上游的優(yōu)點(diǎn)在于，它允許更多時(shí)間來接通和斷開開關(guān)。該新技術(shù)以具體實(shí)施例和配置的方式進(jìn)行描述，該具體實(shí)施例和配置的方式僅僅是意圖于示例性的。在不脫離本申請(qǐng)呈現(xiàn)的發(fā)明思想的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能理解可作出許多顯而易見的變化、改進(jìn)和修改。因此，申請(qǐng)人所尋求的獨(dú)占權(quán)利的范圍應(yīng)認(rèn)為僅受所附的權(quán)利要求書的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于基站收發(fā)臺(tái)的時(shí)分雙エ塔頂放大器，所述放大器包括: 低噪聲放大器(LNA)； TX/RX切換電路包括: 連向BTS端ロ的第一循環(huán)器； 連向天線的第二循環(huán)器； 位于所述第一和第二循環(huán)器之間的TX開關(guān)；以及 位于所述第二循環(huán)器和所述LNA之間的RX支路保護(hù)開關(guān)，用于當(dāng)所述放大器處于TX模式時(shí)保護(hù)所述LNA。
2.按權(quán)利要求1所述的放大器，其中，所述TX開關(guān)包括接地的單個(gè)PINニ極管。
3.按權(quán)利要求1所述的放大器，其中，所述TX開關(guān)包括第三循環(huán)器、連接到所述第三循環(huán)器的單個(gè)PIN ニ極管和連接到所述PIN ニ極管的電阻負(fù)載，所述負(fù)載接地。
4.按權(quán)利要求2所述的放大器，進(jìn)ー步包括位于所述第一循環(huán)器和所述RX支路之間的連接到所述第一循環(huán)器的隔離器。
5.按權(quán)利要求3所述的放大器，進(jìn)ー步包括位于所述第一循環(huán)器和所述RX支路之間的連接到所述第一循環(huán)器的隔離器。
6.按權(quán)利要求1所述的放大器，其中，所述RX支路保護(hù)開關(guān)包括單個(gè)PINニ極管。
7.按權(quán)利要求1所述的放大器，包括: 包括LNA的可切換的增益線路，用于可選擇地以増益模式運(yùn)行；以及 與所述增益線路并聯(lián)的可切換的旁路線路，所述旁路線路包括四分之一波長傳輸線路部分和ニ個(gè)接地的ニ極管，用于可選擇地或者當(dāng)沒有直流電源時(shí)以旁路模式運(yùn)行。
8.按權(quán)利要求1所述的放大器，進(jìn)ー步包括連接RX支路中的増益線路中的LNA的帶通濾波器。
9.按權(quán)利要求1所述的放大器，包括連接在所述第一循環(huán)器和所述BTS端ロ之間的定向率禹合器。
10.按權(quán)利要求1所述的放大器，包括用于在增益和旁路模式之間切換的四個(gè)ニ極管，其中，所述四個(gè)ニ極管中的兩個(gè)連接在旁路線路中，所述四個(gè)ニ極管中的另外兩個(gè)連接增益線路的終端。
11.一種用于基站收發(fā)臺(tái)的時(shí)分雙エ塔頂放大器(TDD-TMA),所述放大器包括: TX線路，包括連向BTS端ロ的第一循環(huán)器、連向天線的第二循環(huán)器以及位于所述第一和第二循環(huán)器之間的TX開關(guān)； RX支路，與所述TX線路并聯(lián)，所述RX支路包括與可切換的增益線路并聯(lián)的可切換的旁路線路，所述增益線路包括低噪聲放大器(LNA);以及 RX支路保護(hù)開關(guān)，位于所述TX線路和所述RX支路之間，當(dāng)所述放大器處于TX模式吋，所述RX支路保護(hù)開關(guān)保護(hù)所述LNA。
12.按權(quán)利要求11所述的TDD-TMA，其中，所述TX開關(guān)包括接地的PINニ極管，以及其中，所述RX支路保護(hù)開關(guān)包括接地的PIN ニ極管。
13.按權(quán)利要求11所述的TDD-TMA，其中，所述TX開關(guān)包括循環(huán)器、PINニ極管和接地的電阻負(fù)載，以及其中，所述RX支路保護(hù)開關(guān)包括通過電阻負(fù)載接地的PIN ニ極管。
14.按權(quán)利要求11所述的TDD-TMA，其中，所述增益線路包括連接到所述LNA的輸出端的帶通濾波器，以及其中，所述旁路線路包括由兩個(gè)接地的PIN ニ極管分離的三個(gè)四分之一波長傳輸線路部分。
15.按權(quán)利要求11所述的TDD-TMA，其中: 所述TX開關(guān)包括接地的PIN ニ極管； 所述RX支路保護(hù)開關(guān)包括接地的PIN ニ極管； 所述增益線路包括連接到所述LNA的輸出端的帶通濾波器； 所述旁路線路包括由接地的兩個(gè)PIN ニ極管分離的三個(gè)四分之一波長傳輸線路部分； 所述增益線路通過四分之一波長線路部分與所述旁路線路并聯(lián)；以及 所述增益線路的每一端連接與接地的PIN ニ極管連接的四分之一波長傳輸線路。
16.一種基站收發(fā)臺(tái)(BTS)包括: 天線； 連接到所述天線的時(shí)分雙エ塔頂放大器(TDD-TMA);以及 通過通信線纜與所述TDD-TMA連接的BTS收發(fā)器； 其中所述TDD-TMA包括: TX線路，包括連向BTS端ロ的第一循環(huán)器、連向天線的第二循環(huán)器以及位于所述第一和第二循環(huán)器之間的TX開關(guān)； RX支路，與所述TX線路并 聯(lián)，所述RX支路包括與增益線路并聯(lián)的旁路線路，所述增益線路包括低噪聲放大器(LNA)的増益線路；以及 RX支路保護(hù)開關(guān)，位于所述TX線路和所述RX支路之間，當(dāng)所述放大器處于TX模式吋，所述RX支路保護(hù)開關(guān)保護(hù)所述LNA。
17.按權(quán)利要求16所述的基站收發(fā)臺(tái)，其中，所述TX開關(guān)包括循環(huán)器、PINニ極管和電阻負(fù)載。
18.按權(quán)利要求16所述的基站收發(fā)臺(tái)，其中，所述TX開關(guān)包括接地的PINニ極管，以及其中，所述TX線路通過連接在所述第一循環(huán)器和所述旁路線路之間的隔離器連接到所述RX支路。
19.按權(quán)利要求16所述的基站收發(fā)臺(tái)，其中，所述RX支路的所述旁路線路包括由兩個(gè)接地的PIN ニ極管分離的三個(gè)四分之一波長傳輸線路部分，以及其中，所述RX支路的增益線路包括所述LNA和連接所述LNA的輸出端的帶通濾波器。
20.按權(quán)利要求19所述的基站收發(fā)臺(tái)，其中，所述旁路線路通過四分之一波長線路部分與所述增益線路并聯(lián)，以及其中，所述增益線路的每一端與通過各自的PIN ニ極管接地的四分之ー線路部分連接。
21.一種用于將時(shí)分雙エ塔頂放大器從RX模式切換到TX模式的方法，所述方法包括: 檢測具有第一循環(huán)器和第二循環(huán)器的TX線路中TX功率的増加； 通過接通將增益線路的每一端接地的ー對(duì)開關(guān)的每ー個(gè)，隔離與所述TX線路并聯(lián)的RX支路的所述增益線路中的低噪聲放大器(LNA)； 斷開將所述第二循環(huán)器接地的RX支路保護(hù)開關(guān)；以及 斷開所述TX線路中的TX開關(guān)以使得TX功率從所述第一循環(huán)器通過所述第二循環(huán)器到所述天線，遍歷所述TX線路。
22.一種用于將時(shí)分雙エ塔頂放大器從TX模式切換到RX模式的方法，所述方法包括:檢測具有第一循環(huán)器和第二循環(huán)器的TX線路中TX功率的減少；接通所述TX線路中的TX開關(guān)；斷開將包含低噪聲放大器的增益線路的每一端接地的一對(duì)開關(guān)中的每一個(gè)；以及接通將所述第二循環(huán)器接地 的RX支路保護(hù)開關(guān)。
全文摘要
用于基站收發(fā)臺(tái)的時(shí)分雙工塔頂放大器(TDD-TMA)包含TX線路，TX線路包括連向BTS端口的第一循環(huán)器、連向天線的第二循環(huán)器和位于所述第一和第二循環(huán)器之間的TX開關(guān)。該TDD-TMA包括RX支路，所述RX支路與所述TX線路并聯(lián)，所述RX支路包括與可切換的增益線路并聯(lián)的可切換的旁路線路和包括低噪聲放大器(LNA)的增益線路。RX支路保護(hù)開關(guān)設(shè)置在所述TX線路和所述RX支路之間，當(dāng)所述放大器處于TX模式，所述RX支路保護(hù)開關(guān)保護(hù)所述LNA。TX功率被阻止被給予到RX支路并消散在電阻負(fù)載。所述RX支路能夠在增益和旁路模式之間切換。
文檔編號(hào)H04B7/15GK103095361SQ20121036086
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者薩德克·法扎內(nèi), 周昭端 申請(qǐng)人:世達(dá)普通信設(shè)備股份有限公司