一種新型手持式電話系統的雙向放大器的製作方法
2024-02-09 17:44:15
專利名稱：一種新型手持式電話系統的雙向放大器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型手持式電話系統的雙向放大器。
背景技術：
我國基於PHS無線接入技術的手持式電話系統與GSM、CDMA等移動通信網絡相比，具有通話費用低、數據業務發展潛力大、定位精度高以及手機輻射小等特點，這使得我國手持式電話系統具有非常大的發展潛力。但我國手持式電話系統以1.9GHz微波頻段為其載波工作頻段，穿透能力較差，加之網絡覆蓋主要以小功率(10mW)基站為主，所以手持式電話系統網絡對建築物內的信號覆蓋很差，如豪華賓館、商業中心、大型公寓以及地鐵、地下室、地下車庫等。而隨著社會經濟的高速發展，城市建築群內卻正是移動用戶雲集，話務量最大、最需要高質量移動通信的場所。因此，解決手持式電話系統的室內覆蓋問題對該網絡系統的進一步發展具有非常重要的意義。
手持式電話系統室內覆蓋的基本原理是利用雙向放大器、功分器、耦合器、室內天線等，將基站的信號均勻分布在室內每個角落，從而使室內形成理想的通信小區。良好的室內覆蓋可以較為全面地改善建築物內的通話質量，提高行動電話接通率，開闢出高質量的室內移動通信區域；並可解決高層幹擾問題，如在大樓的高層，許多室外小區的信號有直達路逕到達室內，來自各個方向的信號電平較高，幹擾大，很難有乾淨的不受幹擾的信道；此外，室內系統可以分擔室外通信系統的話務量，從而擴大網絡容量。同時，由於室內覆蓋天線的輸出功率很低，加上建築物外牆的衰減，因此室內小區對室外小區的影響是很有限的。
手持式電話系統室內覆蓋的關鍵是雙向放大器，它是室內基站信號賴以均勻分布在龐大建築物內每個角落的前提。由於手持式電話系統是時分雙工的系統，所以雙向放大器作為系統基站的延伸，不但應對上行、下行信號進行雙向放大，而且必須採用時分雙工的體制。而射頻時分開關的隔離度一般只有30分貝，因此，如何使基於時分雙工的雙向放大器系統即保證上下行的高隔離度，又具有很低的接收噪聲係數，是手持式電話系統室內覆蓋的瓶頸問題。
發明內容
本實用新型的目的旨在提供一種既可解決上下行高隔離度問題，又可使手持式電話系統室內覆蓋的接收噪聲係數小於3分貝，下行高功率放大的三階互調指標達-48dBc的一種新型手持式電話系統的雙向放大器。
本實用新型的具體技術解決方案如下1、一種新型手持式電話系統的雙向放大器，其特徵在於包括檢測控制電路單元、下行功率放大電路單元、上行低噪聲接收電路單元以及3個時分開關；其中檢測控制電路用於耦合併檢測由J埠進入雙向放大器的基站下行信號，並形成控制電平來控制3個時分開關的導向以及下行功率放大電路和上行低噪聲接收電路的通斷；下行功率放大電路用於放大由J埠進入的基站下行信號，在基站的下行工作時隙打開，而在基站的上行工作時隙關斷；上行低噪聲接收電路用於接收並放大室內天線接收到的由T埠進入雙向放大器的手機信號，在基站的下行工作時隙關斷，而在基站的上行工作時隙打開；時分開關1和時分開關2用於給雙向放大器提供時分雙工的通路，其通斷導向由檢測電路控制；時分開關3用於提高上行、下行鏈路的隔離度；雙向放大器有J和T兩個埠，J埠通過電纜直接耦合到基站，T埠接室內天線。
2、根據上述1所述的一種新型手持式電話系統的雙向放大器，其特徵在於所述檢測控制電路單元，其J埠為雙向放大器輸入埠，直接接入時分開關1，在接入時分並關1之前，用一個3分貝電橋耦合出基站的下行信號，3分貝電橋的一個埠與J埠相連，另一個埠與時分開關相連，第三個埠稱為匹配口接50歐姆匹配負載，第四埠稱為耦合口接電容C1，再與檢波管HSMS-2802相連，檢波管的輸出信號由R1、C2濾波後，輸入到比較器LM2903的第3和第6腳；比較器LM2903由第1、2、3形成一個比較器，由第5、6、7形成另一個比較器，4腳接地，8腳供+8V直流電壓；在兩個比較器的2腳和5腳設置由R2和R3分8V電壓形成的參考電壓V0，約5-10mv；比較器的1腳和7腳分別輸出控制電平1和控制電平2；所述下行功率放大電路單元，由兩級放大管串聯組成，第一級500mW功率管AH102作為驅動級，第二級20W功率管MRF19045作為末級放大管；放大電路的輸入端接到時分開關1的第8腳，輸出端接到時分開關2的第5腳；所述上行低噪聲接收電路單元，由一個時分開關3和兩級放大電路組成；其中，時分開關3為HMC174MS8晶片，該晶片有8個引腳，其中第1、2腳為控制腳，3腳為射頻輸入輸出腳，4腳為+8V供電腳，第5、8腳為射頻開關導通腳，第6、7腳接地；兩級放大電路的第一級為增強型場效應管ATF-10136，其中A點為柵極，接時分開關3的第8腳，B點為漏極，C點和D點為源極；第二級為雙極型電晶體SGA-6489，其輸入端連接著第一極的B點，電容C11和C12為其隔直電容，8V電壓通過R7、R8、R9形成5V的偏置電壓，同時R7、R8、R9起到限流作用，L4及C8、C9、C10形成濾波網絡；增強型場效應管ATF-10136的柵級與檢測控制電路的控制電平2相連；所述時分開關1和時分開關2由兩個集成晶片組成，所述晶片為HMC174MS8，該晶片有8個管腳，1、2腳為控制腳，分別接檢測電路輸出的控制電平1和控制電平2，3腳為射頻輸入輸出腳，5、8腳為射頻開關輸入輸出腳，6、7腳接地，4腳接+8V電壓；時分開關1的3腳為雙向放大器的J埠，檢測電路的控制電平2接到時分開關1的1腳和時分開關2的2腳，而控制電平1則接到時分開關1的2腳和時開關2的1腳；時分開關1的5腳接上行低噪聲放大器電路，8腳接下行功率放大器電路；時分開關2的5腳接下行功率放大器電路，8腳接上行低噪聲放大器電路，時分開關2的3腳為雙向放大器的T埠。
本實用新型的有益技術效果體現在下述幾個方面1、在本實用新型專利設計中，為了根本解決大功率時分雙工高隔離度的需要，在上行低噪聲接收電路的前端加了一個時分開關，通過對該時分開關的合理設計，使之對上行導通，而對下行隔離，從而可對下行大功率信號的隔離提高30分貝。
2、本實用新型設計中一反場效應管使用的常規，即源級直接接地，而是把場效應管ATF-10136的源級電位抬高，即通過一個100歐姆的電阻接到地，這樣可通過在柵級加控制高低電平的方式對場效應管ATF-10136進行通斷控制，從而可進一步提高上行鏈路對下行大功率信號的隔離，可提高30分貝以上。
3、本實用新型所設計的雙向放大器中上行低噪聲接收電路對下行大功率放大電路的隔離度是時分開關2(30分貝)+時分開關3(30分貝)+上行電路關斷(30分貝)＝90分貝，可充分滿足大功率時分雙工對高隔離度的需要。並且本實用新型電路設計在控制低噪聲管的通斷時，不會對接收電路的噪聲係數造成影響，本實用新型所設計雙向放大器上行接收電路的噪聲係數小於3分貝，增益大於20分貝。
4、與常規設計方案相比，本實用新型所設計的手持式電話系統雙向放大器的上行低噪聲接收電路，對下行大功率信號的時分雙工隔離度可達90分貝，且增益大於20分貝，噪聲係數小於3分貝，從而在解決PHS網絡室內覆蓋的同時，大幅度提高了基站的接收靈敏度。
圖1為本實用新型原理框圖，圖2為檢測控制電路圖，圖3為下行功率放大電路圖，圖4為上行低噪聲接收電路圖，圖5為時分開關1、2的連接關係電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。
實施例參見圖1，手持式電話系統雙向放大器由檢測控制電路、下行功率放大電路、上行低噪聲接收電路以及3個時分開關組成，其中檢測控制電路用於耦合併檢測由J埠進入雙向放大器的基站下行信號，並形成控制電平來控制3個時分開關的導向以及下行功率放大電路和上行低噪聲接收電路的通斷，從而使雙向放大器的工作狀態與基站保持同步；下行功率放大電路用於放大由J埠進入的基站下行信號，該電路在基站的下行工作時隙打開，而在基站的上行工作時隙關斷；上行低噪聲接收電路用於接收並放大室內天線接收到的由T埠進入雙向放大器的手機信號，該電路在基站的下行工作時隙關斷，而在基站的上行工作時隙打開；時分開關1和時分開關2用於給雙向放大器提供時分雙工的通路，其通斷導向由檢測電路控制；時分開關3用於提高上行、下行鏈路的隔離度。雙向放大器有J和T兩個埠，J埠通過電纜直接耦合到基站，T埠接室內天線。
參見圖2，檢測控制電路用於檢測由J埠進入雙向放大器的基站下行信號，並形成控制電平來控制3個時分開關的導向以及下行功率放大電路和上行低噪聲接收電路的通斷。該電路是雙向放大器賴以與基站保持上下行同步的關鍵。
圖2中，J埠為雙向放大器輸入埠，直接接入時分開關1，在接入時分並關1之前，用一個3分貝電橋耦合出基站的下行信號，3分貝電橋的一個埠與J埠相連，另一個埠與時分開關相連，第三個埠稱為匹配口接50歐姆匹配負載，第四埠稱為耦合口接電容C1，再與檢波管HSMS-2802相連，檢波管的輸出信號由R1、C2濾波後，輸入到比較器LM2903的第3和第6腳。如圖2，比較器LM2903由第1、2、3形成一個比較器，由第5、6、7形成另一個比較器，4腳接地，8腳供+8V直流電壓。在兩個比較器的2腳和5腳設置由R2和R3分8V電壓形成的參考電壓V0，約5-10mv。比較器的1腳和7腳分別輸出控制電平1和控制電平2。這樣，當進入雙向放大器J埠的基站下行信號經檢測大於參考電壓時，控制電平1為低電平，而控制電平2為高電平；而當進入雙向放大器J埠的基站下行信號經檢測小於參考電壓時，控制電平1為高電平，而控制電平2為低電平。至於參考電壓值的設置則取決於雙向放大器上下行切換電平的設置，一般設為0dBm，即把從J埠輸入的基站下行信號為0dBm時的檢測電壓值設為參考電壓。此時，當基站下行信號大於0dBm時，雙向放大器處於下行工作，而當基站下行信號小於0dBm時，雙向放大器處於上行工作。
參見圖3，時分開關1的3腳為雙向放大器的J埠，檢測電路的控制電平2接到時分開關1的1腳和時分開關2的2腳，而控制電平1則接到時分開關1的2腳和時開關2的1腳。時分開關1的5腳接上行低噪聲放大器電路，8腳接下行功率放大器電路。時分開關2的5腳接下行功率放大器電路，8腳接上行低噪聲放大器電路。時分開關2的3腳為雙向放大器的T埠。
當基站下行信號大於0dBm時，檢測電路的控制電平1為低電平，2為高電平，此時時分開關1導通於8腳，而時分開關2導通於5腳，從而形成雙向放大器的下行功率放大通路；當基站下行信號小於0dBm時，檢測電路的控制電平1為高電平，2為低電平，此時時分開關1導通於5腳，而時分開關2導通於8腳，從而形成雙向放大器的上行低噪聲接收通路。
參見圖4，雙向放大器的下行功率放大電路由兩級放大管組成，第一級可採用WJ公司的500mW功率管AH102作為驅動級，第二級可採用Motorola公司的20W功率管MRF19045作為末級放大管。放大電路的輸入端接到時分開關1的第8腳，輸出端接到時分開關2的第5腳。在雙向放大器中，由於時分開關的隔離度僅有30分貝，遠遠不能滿足射頻大功率時分雙工的需要，所以當放大器處於下行工作時，把上行低噪聲接收通路關斷，而當放大器處於上行工作時，則把下行功率放大電路關斷。為此末級功率管MRF19045的柵級電壓由檢測控制電路的控制電平2提供，這樣，當控制電平2輸出高電平時，為MRF19045的柵級提供4V的直流電壓，從而打開下行功率放大電路，而當控制電平2輸出低電平時，由於MRF19045的柵級電壓太低無法開啟，則關斷了下行功率放大電路。這樣則可做出增益為30分貝、輸出功率為4W、三階互調為48dBC以上的雙向放大器的下行功率放大電路。
參見圖5，時分開關1和時分開關2由兩個集成電路HMC174MS8形成，該晶片有8個管腳，1、2腳為控制腳，分別接檢測電路輸出的控制電平1和控制電平2，3腳為射頻輸入輸出腳，5、8腳為射頻開關輸入輸出腳，6、7腳接地，4腳接+8V電壓。
圖5中，時分開關1的3腳為雙向放大器的J埠，檢測電路的控制電平2接到時分開關1的1腳和時分開關2的2腳，而控制電平1則接到時分開關1的2腳和時開關2的1腳。時分開關1的5腳接上行低噪聲放大器電路，8腳接下行功率放大器電路。時分開關2的5腳接下行功率放大器電路，8腳接上行低噪聲放大器電路。時分開關2的3腳為雙向放大器的T埠。
當基站下行信號大於0dBm時，檢測電路的控制電平1為低電平，2為高電平，此時時分開關1導通於8腳，而時分開關2導通於5腳，從而形成雙向放大器的下行功率放大通路；當基站下行信號小於0dBm時，檢測電路的控制電平1為高電平，2為低電平，此時時分開關1導通於5腳，而時分開關2導通於8腳，從而形成雙向放大器的上行低噪聲接收通路。
本實用新型雙向放大器的工作原理如下本雙向放大器有J和T兩個埠，J埠直接與基站相連，T埠接室內天線。系統上行工作原理當基站下行信號大於0dBm時，雙向放大器導通於下行通路，下行功率放大電路開啟，可形成增益30分貝、輸出功率4W、三階互調48dBC以上的下行功率放大電路，對由J埠進入的基站下行信號進行高性能、大功率放大，並由T埠的天線發送給用戶；當基站下行信號小於0dBm時，雙向放大器導通於上行通路，上行低噪聲接收通路開啟，可形成增益15分貝、噪聲係數3分貝的上行低噪聲電路，對移動用戶信號進行低噪聲放大後，送入基站，從而可大幅度改善基站的接收靈敏度。
權利要求1.一種新型手持式電話系統的雙向放大器，其特徵在於包括檢測控制電路單元、下行功率放大電路單元、上行低噪聲接收電路單元以及3個時分開關；其中檢測控制電路用於耦合併檢測由J埠進入雙向放大器的基站下行信號，並形成控制電平來控制3個時分開關的導向以及下行功率放大電路和上行低噪聲接收電路的通斷；下行功率放大電路用於放大由J埠進入的基站下行信號，在基站的下行工作時隙打開，而在基站的上行工作時隙關斷；上行低噪聲接收電路用於接收並放大室內天線接收到的由T埠進入雙向放大器的手機信號，在基站的下行工作時隙關斷，而在基站的上行工作時隙打開；時分開關1和時分開關2用於給雙向放大器提供時分雙工的通路，其通斷導向由檢測電路控制；時分開關3用於提高上行、下行鏈路的隔離度；雙向放大器有J和T兩個埠，J埠通過電纜直接耦合到基站，T埠接室內天線。
2.根據權利要求1所述的一種新型手持式電話系統的雙向放大器，其特徵在於所述檢測控制電路單元，其J埠為雙向放大器輸入埠，直接接入時分開關1，在接入時分並關1之前，用一個3分貝電橋耦合出基站的下行信號，3分貝電橋的一個埠與J埠相連，另一個埠與時分開關相連，第三個埠稱為匹配口接50歐姆匹配負載，第四埠稱為耦合口接電容C1，再與檢波管HSMS-2802相連，檢波管的輸出信號由R1、C2濾波後，輸入到比較器LM2903的第3和第6腳；比較器LM2903由第1、2、3形成一個比較器，由第5、6、7形成另一個比較器，4腳接地，8腳供+8V直流電壓；在兩個比較器的2腳和5腳設置由R2和R3分8V電壓形成的參考電壓V0，約5-10mv；比較器的1腳和7腳分別輸出控制電平1和控制電平2；所述下行功率放大電路單元，由兩級放大管串聯組成，第一級500mW功率管AH102作為驅動級，第二級20W功率管MRF19045作為末級放大管；放大電路的輸入端接到時分開關1的第8腳，輸出端接到時分開關2的第5腳；所述上行低噪聲接收電路單元，由一個時分開關3和兩級放大電路組成；其中，時分開關3為HMC174MS8晶片，該晶片有8個引腳，其中第1、2腳為控制腳，3腳為射頻輸入輸出腳，4腳為+8V供電腳，第5、8腳為射頻開關導通腳，第6、7腳接地；兩級放大電路的第一級為增強型場效應管ATF-10136，其中A點為柵極，接時分開關3的第8腳，B點為漏極，C點和D點為源極；第二級為雙極型電晶體SGA-6489，其輸入端連接著第一極的B點，電容C11和C12為其隔直電容，8V電壓通過R7、R8、R9形成5V的偏置電壓，同時R7、R8、R9起到限流作用，L4及C8、C9、C10形成濾波網絡；增強型場效應管ATF-10136的柵級與檢測控制電路的控制電平2相連；所述時分開關1和時分開關2由兩個集成晶片組成，所述晶片為HMC174MS8，該晶片有8個管腳，1、2腳為控制腳，分別接檢測電路輸出的控制電平1和控制電平2，3腳為射頻輸入輸出腳，5、8腳為射頻開關輸入輸出腳，6、7腳接地，4腳接+8V電壓；時分開關1的3腳為雙向放大器的J埠，檢測電路的控制電平2接到時分開關1的1腳和時分開關2的2腳，而控制電平1則接到時分開關1的2腳和時開關2的1腳；時分開關1的5腳接上行低噪聲放大器電路，8腳接下行功率放大器電路；時分開關2的5腳接下行功率放大器電路，8腳接上行低噪聲放大器電路，時分開關2的3腳為雙向放大器的T埠。
專利摘要本實用新型涉及一種新型手持式電話系統的雙向放大器。其所解決的問題是既可解決上下行高隔離度問題，又可使手持式電話系統室內覆蓋的接收噪聲係數小於3分貝，下行高功率放大的三階互調指標達到－48dBc。特點是包括檢測控制電路單元、下行功率放大電路單元、上行低噪聲接收電路單元以及3個時分開關。本實用新型在解決PHS網絡室內覆蓋的同時，大幅度提高了基站的接收靈敏度。
文檔編號H04Q7/30GK2770233SQ200520069769
公開日2006年4月5日 申請日期2005年3月10日 優先權日2005年3月10日
發明者胡軍, 劉文清, 都基焱, 崔浩, 李靜 申請人:胡軍