一种军、专网高线性射频双向功率放大器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种军、专网高线性射频双向功率放大器，属于无线通讯技术领域，该功率放大器包括脉冲开关信号产生电路、功率放大电路、收发切换电路和低噪声放大电路等，该实用新型专利技术采用一级放大电路完成整个大功率的高线性设计，功放在工作于10W工作状态时的EVM指标优于‑30dB，能够满足高调制方式对于高线性度的要求，满足军、专网通信在传输距离远、无线传输环境复杂以及需要宽带传输的应用环境。

A high linear RF bidirectional power amplifier for military and private networks

【技术实现步骤摘要】
一种军、专网高线性射频双向功率放大器
本技术涉及无线通讯
，尤其涉及一种军、专网高线性射频双向功率放大器。
技术介绍
目前，通信需求越来越向多媒体化、多样化、高带宽化发展，有线网络已经相对完善，多数地方也实现了Wi-Fi的覆盖。但是针对特定应用，如军、专网等特殊需求，需要快速地建立起一套专用的无线接入系统，在几十公里的范围内，提供高带宽接入，方便地实现移动或游牧式的通信，并可根据情况，选择自行组网，或者通过网络的某个节点连接到其他的专用或公用网络中。为了应对现代社会对宽带无线数据传输的需求以及提高无线设备的传输距离的要求，进一步提高无线数据的传输效率是无线通信的必然的发展趋势。在宽带无线传输系统中，多采用具有高频谱利用率的QPSK、QAM、OFDM等数字调制技术来传输相应的无线信号，因此在发射端使用的发射机需具有良好的线性度以保持调制信号的品质及避免互调失真干扰到临近的通道。传统的正交调制发射机架构具备优异的射频性能，应用在OFDM系统时需要使用高线性度功率放大器避免信号失真，但高线性度功率放大器转换效率低，且在高功率输出时由于功率饱和现象导致线性度恶化，一般会采用功率回退的方式牺牲效率换取线性度，因此转换率不佳是此架构无法克服的先天缺点。现有的基于OFDM的功率放大器，一般都采用两级或者两路功放合成放大来达到大功率的应用，但此种解决方案的缺点在于，两级放大是将发射功率的增益以及功率都达到了设计要求，但是其他的指标都做了了牺牲，特别是EVM值，在实际的测试中发现EVM指标很差。技术内容针对上述技术问题，本使用新型专利设计了一级放大电路完成整个大功率的高线性设计，功放在工作于10W工作状态时的EVM指标优于-30dB，能够满足高调制方式对于高线性度的要求，满足军、专网通信在传输距离远、无线传输环境复杂以及需要宽带传输的应用环境。为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：一种军、专网高线性射频双向功率放大器包括脉冲开关信号产生电路、功率放大电路、收发切换电路和低噪声放大电路，其中：所述脉冲开关信号产生电路用于生成脉冲控制开关信号以及提供电压脉冲，脉冲开关信号产生电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第一三极管、第二三极管、第一射频开关和第二射频开关，所述第五运算放大器的正输入端接收脉冲信号，第五运算放大器的输出端分别连接至第一运算放大器的正输入端、第二运算放大器的负输入端、第三运算放大器的负输入端以及第四运算放大器的正输入端，所述第一运算放大器的负输入端分别连接分压电路和第二运算放大器的正输入端，所述第二运算放大器的正输入端与第三运算放大器的正输入端以及第四运算放大器的负输入端相互连接，所述第一运算放大器的输出端通过第七电阻分别连接第一射频开关的第六引脚和第二射频开关的第六引脚，所述第二运算放大器的输出端通过第二电阻分别连接第一射频开关的第四引脚和第二射频开关的第四引脚，所述第三运算放大器的输出端通过第八电阻和第九电阻连接第一三极管的基极，所述第四运算放大器的输出端通过第四电阻和第十电阻连接第二三极管的基极，所述第一射频开关的第一引脚连接发射输入端，第一射频开关的第三引脚连接发射输出端，第一射频开关的第五引脚连接第一端口，所述第二射频开关第五引脚连接第二端口，所述第一三极管的集电极连接发送源，第二三极管的集电极连接接收源；所述功率放大电路用于双向功率放大，功率放大电路包括功率放大器和环形器，所述功率放大器的栅极连接开关端，功率放大器的栅极通过第九零一电容分别连接发射源和发射输入端，功率放大器的源极接地，功率放大器的漏极通过第九一六电容连接环形器的第二端，所述环形器的第三端连接至低噪声放大电路，环形器的第二端连接第三端口，所述第三端口和第一端口以及第二端口互连；所述收发切换电路基于脉冲开关信号产生电路的控制信号来控制功率放大器的开关状态，收发切换电路包括第六零六三极管和第六零七三极管，所述第六零六三极管的集电极通过第六零五电阻和六零六电阻连接开关端，第六零六三极管基极连接第六零七三极管的集电极，所述第六零七三极管的基极通过RC电路连接判决信号端；所述低噪声放大电路包括噪声放大器，所述噪声放大器的第二引脚通过第一电阻和第一电容连接环形器的第三端，噪声放大器的第六引脚通过π型衰减网络电路连接接收输出端。优选的，还包括内部电源电路，所述内部电源电路用于将+28V直流电压降低至+12V和+5V，内部电源电路包括L7812芯片和78M05芯片构成的直流偏置电源电路。优选的，所述分压电路包括电位器和第六电阻，所述电位器和第六电阻组成分压电路用以调节参考电压。优选的，还包括π型衰减网络电路，所述π型衰减网络电路包括第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第六电阻的一端连接第四电阻的一端，第六电阻的另一端连接第五电阻的一端，第四电阻的另一端和第五电阻的另一端接地。优选的，所述第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第四运算放大器和第五运算放大器为ADA4891-2型运算放大器，所述第一射频开关和第二射频开关为HMC221型射频开关，所述第一三极管和第二三极管为NPN型三极管，所述功率放大器为BLF6G10-200RN型功率放大器，所述噪声放大器为MAAL-010705型噪声放大器。本技术的电源电路具有以下有益效果：本技术使用微带线耦合输出功率并转化为直流信号；使用运算放大器将耦合并检波的直流信号进行放大；使用四个运算放大器来生成脉冲控制开关信号以及供电压脉冲；使用噪声放大器对接收的信号进行低噪声放大；使用两组射频开关对功放的收发判断进行；使用一级功率放大器对射频信号进行功率放大，该方案可以满足军、专网通信在传输距离远、无线传输环境复杂以及需要宽带传输的应用环境，采用一级放大完成整个大功率的高线性设计，功放在工作于10W工作状态时的EVM指标优于-30dB，满足高调制方式对于高线性度的要求，保证无线通信设备在障碍物较多的环境下通信信号质量。附图说明图1为本技术中脉冲开关信号产生电路的结构示意图；图2为本技术中功率放大电路及低噪声放大电路的结构示意图；图3为本技术中内部电源结构示意图；图4为本技术中收发切换电路的结构示意图。具体实施方式根据附图所示，对本技术进行进一步说明：如图1至图4所示，一种军、专网高线性射频双向功率放大器包括脉冲开关信号产生电路、功率放大电路、收发切换电路和低噪声放大电路，具体的，本技术使用微带线耦合输出功率并转化为直流信号；使用运算放大器将耦合并检波的直流信号进行放大；使用U1A、U1B、U2A、U2B四组运算放大器来生成脉冲控制开关信号以及供电压脉冲；使用噪声放大器U1对接收的信号进行低噪声放大；使用射频开关S1和S2对功放的收发判断进行；使用一级功率放大电路对射频信号进行功率放大。其中如图1所示，脉冲开关信号产生电路用于生成脉冲控制开关信号以及提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种军、专网高线性射频双向功率放大器，其特征在于，包括脉冲开关信号产生电路、功率放大电路、收发切换电路和低噪声放大电路，其中：/n所述脉冲开关信号产生电路用于生成脉冲控制开关信号以及提供电压脉冲，脉冲开关信号产生电路包括第一运算放大器(U1A)、第二运算放大器(U1B)、第三运算放大器(U2A)、第四运算放大器(U2B)、第五运算放大器(U5A)、第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)、第一射频开关(S1)和第二射频开关(S2)，所述第五运算放大器(U5A)的正输入端(P)接收脉冲信号，第五运算放大器(U5A)的输出端分别连接至第一运算放大器(U1A)的正输入端、第二运算放大器(U1B)的负输入端、第三运算放大器(U2A)的负输入端以及第四运算放大器(U2B)的正输入端，所述第一运算放大器(U1A)的负输入端分别连接分压电路和第二运算放大器(U1B)的正输入端，所述第二运算放大器(U1B)的正输入端与第三运算放大器(U2A)的正输入端以及第四运算放大器(U2B)的负输入端相互连接，所述第一运算放大器(U1A)的输出端通过第七电阻(R7)分别连接第一射频开关(S1)的第六引脚和第二射频开关(S2)的第六引脚，所述第二运算放大器(U1B)的输出端通过第二电阻(R2)分别连接第一射频开关(S1)的第四引脚和第二射频开关(S2)的第四引脚，所述第三运算放大器(U2A)的输出端通过第八电阻(R8)和第九电阻(R9)连接第一三极管(Q1)的基极，所述第四运算放大器(U2B)的输出端通过第四电阻(R4)和第十电阻(R10)连接第二三极管(Q2)的基极，所述第一射频开关(S1)的第一引脚连接发射输入端(EIN)，第一射频开关(S1)的第三引脚连接发射输出端(EOUT)，第一射频开关(S1)的第五引脚连接第一端口(T1)，所述第二射频开关(S2)第五引脚连接第二端口(T2)，所述第一三极管(Q1)的集电极连接发送源(ES)，第二三极管(Q2)的集电极连接接收源(RS)；/n所述功率放大电路用于双向功率放大，功率放大电路包括功率放大器(PA)和环形器(H)，所述功率放大器(PA)的栅极连接开关端(VGG_enable)，功率放大器(PA)的栅极通过第九零一电容(C901)分别连接发射源(ES)和发射输入端(EIN)，功率放大器(PA)的源极接地，功率放大器(PA)的漏极通过第九一六电容(C916)连接环形器(H)的第二端，所述环形器(H)的第三端连接至低噪声放大电路，环形器(H)的第二端连接第三端口(T3)，所述第三端口(T3)和第一端口(T1)以及第二端口(T2)互连；/n所述收发切换电路基于脉冲开关信号产生电路的控制信号来控制功率放大器(PA)的开关状态，收发切换电路包括第六零六三极管(Q606)和第六零七三极管(Q607)，所述第六零六三极管(Q606)的集电极通过第六零五电阻(R605)和六零六电阻(R606)连接开关端(VGG_enable)，第六零六三极管(Q606)基极连接第六零七三极管(Q607)的集电极，所述第六零七三极管(Q607)的基极通过RC电路连接判决信号端(PA_ON)；/n所述低噪声放大电路包括噪声放大器(U1)，所述噪声放大器(U1)的第二引脚通过第一电阻(R1)和第一电容(C1)连接环形器(H)的第三端，噪声放大器(U1)的第六引脚通过π型衰减网络电路连接接收输出端(ROUT)；/n还包括内部电源电路，所述内部电源电路用于将+28V直流电压降低至+12V和+5V，内部电源电路包括L7812芯片和78M05芯片构成的直流偏置电源电路；/n所述分压电路包括电位器(VR1)和第六电阻(R6)，所述电位器(VR1)和第六电阻(R6)组成分压电路用以调节参考电压。/n...

【技术特征摘要】
1.一种军、专网高线性射频双向功率放大器，其特征在于，包括脉冲开关信号产生电路、功率放大电路、收发切换电路和低噪声放大电路，其中：
所述脉冲开关信号产生电路用于生成脉冲控制开关信号以及提供电压脉冲，脉冲开关信号产生电路包括第一运算放大器(U1A)、第二运算放大器(U1B)、第三运算放大器(U2A)、第四运算放大器(U2B)、第五运算放大器(U5A)、第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)、第一射频开关(S1)和第二射频开关(S2)，所述第五运算放大器(U5A)的正输入端(P)接收脉冲信号，第五运算放大器(U5A)的输出端分别连接至第一运算放大器(U1A)的正输入端、第二运算放大器(U1B)的负输入端、第三运算放大器(U2A)的负输入端以及第四运算放大器(U2B)的正输入端，所述第一运算放大器(U1A)的负输入端分别连接分压电路和第二运算放大器(U1B)的正输入端，所述第二运算放大器(U1B)的正输入端与第三运算放大器(U2A)的正输入端以及第四运算放大器(U2B)的负输入端相互连接，所述第一运算放大器(U1A)的输出端通过第七电阻(R7)分别连接第一射频开关(S1)的第六引脚和第二射频开关(S2)的第六引脚，所述第二运算放大器(U1B)的输出端通过第二电阻(R2)分别连接第一射频开关(S1)的第四引脚和第二射频开关(S2)的第四引脚，所述第三运算放大器(U2A)的输出端通过第八电阻(R8)和第九电阻(R9)连接第一三极管(Q1)的基极，所述第四运算放大器(U2B)的输出端通过第四电阻(R4)和第十电阻(R10)连接第二三极管(Q2)的基极，所述第一射频开关(S1)的第一引脚连接发射输入端(EIN)，第一射频开关(S1)的第三引脚连接发射输出端(EOUT)，第一射频开关(S1)的第五引脚连接第一端口(T1)，所述第二射频开关(S2)第五引脚连接第二端口(T2)，所述第一三极管(Q1)的集电极连接发送源(ES)，第二三极管(Q2)的集电极连接接收源(RS)；
所述功率放大电路用于双向功率放大，功率放大电路包括功率放大器(PA)和环形器(H)，所述功率放大器(PA)的栅极连接开关端(VGG_enable)，功率放大器(PA)的栅极通过第九零一电容(C901)分别连接发射源(ES)和发射输入端(EIN)，功率放大器(PA)的源极接地，功率放大器(PA)的漏极通过第九一...

【专利技术属性】
技术研发人员：许萌萌，
申请(专利权)人：西安摩尔电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61