一種tdd模式下利用開關陣實現射頻鏈路收發共用的裝置的製作方法

2023-09-18 03:05:55

專利名稱：一種tdd模式下利用開關陣實現射頻鏈路收發共用的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種TDD模式下共享射頻鏈路的裝置，尤其涉及一 種TDD模式下利用開關陣實現射頻鏈路收發共用的裝置。
背景技術：
無線通信射頻(RF)子系統按照工作制式分為頻分雙工(FDD)和時 分雙工(TDD)兩種，例如GSM、 CDMA2000等採用頻分雙工體制，SCDMA、 TD-SCDMA、 McWill等屬於時分雙工系統。在任一時刻，FDD射頻子系統 中的前向鏈路和反向鏈路獨立同時工作，基站前向鏈路將基站到移動臺 的信號調製到高頻並放大發射，後向鏈路將移動臺到基站的信號接收並 變頻放大。前向鏈路和反向鏈路的信號鏈(Signal Chain)都包含一套低 噪放、混頻器、衰減器、IF放大器及SAW濾波器、功放等器件，這些器 件都是持續工作不能分時共用的，如

圖1所示。
因為TDD制式在任一時刻，只有前向鏈路或反向鏈路工作，因此， 利用射頻開關陣共用上下行鏈路上某一段鏈路成為可能，這樣的結構相 比上下行鏈路分兩套鏈路實現的結構減小了鏈路複雜度，節約了器件成 本，尤其在雙選頻直放站等鏈路數目多的設備中更能突出此優點。
在TDD模式下， 一種普遍的上下行鏈路設計方法與FDD模式下的上 下行鏈路設計方法類似，只是增加了時序控制單元，把上下行鏈路的雙 工器改為雙向開關(SPDT)，如圖2所示。前向和反向鏈路獨立工作， 通過開關實現收發分時，上下行鏈路都包含與FDD制式鏈路上相同的一 套射頻器件。但是如果用此方法設計TDD模式下的多鏈路收發射頻設備， 鏈路複雜度和成本上會成倍增長。
基於上述TDD模式下上下行鏈路的設計方式，可以利用TDD模式分 時特性、某些射頻器件埠雙向性、射頻電路或局部射頻電路的結構對
稱性(Symmetric),使用開關陣實現功能模塊上下行分時復用，提高器 件的使用效率，從而使成本降低，減少鏈路複雜程度和體積，方便工程 使用。
目前常用的 一 種方式是在雙向埠器件兩側採用單刀雙擲射頻開 關，實現上下行鏈路中部分器件復用，如圖4所示，是用單刀雙擲開關 陣實現TDD直放站共享射頻鏈路的例子，復用器件主要包括無源混頻器、 無源濾波器(LC、 SAW等)、衰減器等。鏈路上這種器件越多，距離越接 近，可復用度越高。從圖4中可以看出，通過增加4個SPDT的方式節 省了l個衰減器、l個中頻濾波器和2個混頻器。射頻鏈路上以較多低 成本開關換取雙向器件的分時共用，在一定程度上減少了 TDD電路總成 本，得到較為廣泛應用。

實用新型內容
為了克服有方向性射頻器件復用的限制，並且為了更進一步的提高 收發鏈路中元件的使用率，降低成本，減小鏈路複雜程度和設備體積， 方便工程的使用等，本實用新型利用TDD模塊分時特性和收發射頻電路 結構或局部電路結構的對稱性，提出了一種TDD模式下共享射頻鏈路的 裝置，通過使用開關陣，如DPDT開關陣、DPDT與SPDT組合開關陣實現 鏈路中功能模塊的收發分時復用。
本實用新型所提出的 一種TDD模式下利用開關陣實現射頻鏈路收發 共用的裝置，所述裝置包括至少一套開關陣、 一控制所述開關陣的開 關時序控制模塊和一與所述開關陣相連的上下行射頻鏈路。
優選地，所述開關陣為DPDT開關陣，所述DPDT開關通過其第一端 口、第二埠、第三埠和第四埠連入所述上下行射頻鏈路的共用鏈
路部分中。
優選地，所述開關陣為DPDT開關陣與SPDT開關陣的組合，所述 DPDT開關陣連接所述上下行射頻鏈路的共用鏈路部分，所述SPDT開關 陣連接鏈路中其他部分。
優選地，所述開關陣為PIN二極體開關陣。
優選地，所述開關陣為集成電路開關陣。
優選地，所述上下行射頻鏈路為直放站的上下行射頻鏈路。 優選地，所述上下行射頻鏈路為基站的上下行射頻鏈路。 優選地，所述上下行射頻鏈路為終端的上下行射頻鏈路。 優選地，所述上下行射頻鏈路為幹線放大器的上下行射頻鏈路。
通過使用本實用新型所述的TDD模式下共享射頻鏈路的裝置，大大 減少了器件的使用量，提高了器件利用率，降低了系統成本。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的描述，
其中
圖1是FDD制式共享射頻鏈路原理框圖； 圖2是TDD制式共享射頻鏈路原理框圖3是用雙刀雙擲開關實現TDD模式下共享射頻鏈路的原理框圖； 圖4是用單刀雙擲開關陣實現TDD直放站共享射頻鏈路的一種結構
圖5是SPDT和DPDT實現TDD直放站共享射頻鏈路的一種結構圖； 圖6是SPDT和DPDT實現TDD基站共享射頻鏈路的一種結構圖； 圖7是SPDT和DPDT實現TDD幹線放大器射頻鏈路收發共用的一種 結構圖。
具體實施方式
本實用新型提供了一種利用開關陣實現共享射頻鏈路的裝置，克服 了有方向性射頻器件復用的限制，雙向單向器件都可以使用此種結構。
所述開關陣可以為DPDT開關陣、DPDT開關陣與SPDT開關陣的組合， 所述開關陣可以是PIN 二極體和集成電路等具有相同功能的結構。
圖3是用DPDT開關陣實現TDD模式下共享射頻鏈路的原理框圖。 圖3中，DPDT開關的第一埠 1和第二埠 2作為收發雙向埠，第三 埠 3和第四埠 4為單向埠，根據開關時序控制模塊產生的TDD時
序，控制DPDT開關四個埠間的連"J妄關係，即圖中虛實線的分時切換， 實線表示下行時開關連接關係，虛線表示上行時開關連接方式。下行信 號從第一埠 1進入DPDT,依次經過DPDT的第一埠 1、第四埠 4、 上下行共用的射頻鏈路、第三埠 3和第二埠 2流出開關，上行信號 從DPDT第二埠 2進入DPDT,經過DPDT的第二埠 2、第四埠4、 上下行共用的射頻鏈路、第三埠 3和第一埠 l流出開關。應用DPDT 開關陣大大減少了收發鏈路中器件的使用量，不僅做到雙向器件的復 用，甚至放大器數量也能減少一半。
在應用中開關陣可以是雙刀雙擲DPDT和單刀雙擲SPDT的開關陣結 合，這是因為大功率直放站等應用中鏈路增益、功率比較大，考慮開關 隔離度以及開關時間的問題，若整條鏈路使用DPDT可能引起自激，因 此需要根據具體射頻指標復用局部關鍵鏈路。可以把使用了 DPDT開關 的鏈路結構應用在鏈路增益小的幹線放大器或直放站上。
圖4是用單刀雙擲開關陣實現TDD直放站射頻鏈路收發共用的一種 結構圖5為用SPDT和DPDT實現TDD直放站射頻鏈路收發共用的一種結 構圖。
在圖5中，DPDT部分的實線所畫為下行鏈路的方向，其信號流向描 述如下從施主天線接收的信號依次經過第一濾波器、第一SPDT、第一 低噪;改、第一混頻器、DPDT的第一埠 1、 DPDT的第四埠 4、 一衰減 器、一SAW濾波器、 一中頻放大器，然後依次通過DPDT的第三埠 3 和第二埠 2，再經第二混頻器、第二功放2、第二SPDT,最後經第二 濾波器至一轉發天線口； DPDT部分的虛線所示為上行鏈路的信號流向 圖，移動臺發射的信號由轉發天線接收後，依次經過所述第二濾波器、 第二SPDT、第二低噪放、第二混頻器、DPDT的第二埠 2、 DPDT的第 四埠 4、 一衰減器、一SAW濾波器、 一中頻放大器，然後依次通過DPDT 的第三埠 3和第一埠 1，再經第一混頻器、第一功放l、第一SPDT, 最後經第一濾波器至施主天線口。
圖5中是將中頻濾波放大部分單獨採用這種結構，使從第一埠 1
進入然後從第三埠 3流出的信號放大倍數較小，解決了 DPDT的第一 埠 l和第三埠 3隔離度引起的自激等問題。與圖4相比，圖5又節 省了一串中頻放大鏈路，因此使成本大大降低，約節約l/3器件成本。
使用DPDT的關鍵是TDD模式下直放站放大鏈路的對稱性，信號能 在不同時間以相同路逕往返實現信號放大、衰減、濾波甚至頻語搬移。 考慮到開關的埠隔離度會限制整個鏈路的增益(輸出口射頻信號返回 到輸入口循環放大產生自激)，可以將大增益的鏈路分段。若設備整條 鏈路增益小於埠隔離度，比如幹線放大器或同頻直放站的設備，直接 將DPDT放到天線後面，連功放和低噪放也能得到共用。
圖6是SPDT和DPDT實現TDD基站共享射頻鏈路的結構圖。
在圖6中，利用DPDT將射頻放大器、濾波器等器件進行上下行復 用。DPDT部分的實線所畫為下行鏈路的方向，基站天線接收的終端信號 經過低噪放進入射頻放大鏈路進行濾波放大，然後經過正交解調器後進 行ADC中頻採樣。其信號流向描述如下基站天線接收的終端信號經過 一濾波器、第一 SPDT、 一低噪放、DPDT的第一埠 1、 DPDT的第四端 口 4、 一衰減器、一RF濾波器、一RF放大器，然後依次通過DPDT的第 三埠 3和第二埠 2，再經第二SPDT,最後經正交調製模塊、濾波驅 動模塊至模數轉換器ADC模塊進行信號中頻採樣；DPDT部分的虛線所示 為上行鏈路的信號流向圖，基站基帶信號正交上變頻後經由DPDT進入 和下行共用的同一段射頻放大鏈路，進行信號的濾波放大。基帶信號依 次經過數模轉換器DAC模塊、濾波驅動模塊和正交調製模塊、第二 SPDT、 DPDT的第二埠 2、 DPDT的第四埠 4、 一衰減器、一 RF濾波器、一 RF放大器，然後依次通過DPDT的第三埠 3和第一埠 1,再經一功 放、第一SPDT,最後經濾波器至基站天線。在此結構中，射頻放大鏈路 成本得到了節約。
圖7為使用SPDT開關陣和DPDT開關陣組合，實現TDD幹線放大器 射頻鏈路收發共用的一種結構圖。信號流向為基站側下行信號經過 DPDT的第一埠 1進入射頻放大器放大後到第三埠 3，經由第二埠 2進入功放再放大並輸出到天線，功放後進行檢波比較電平後產生TDD
的開關時序。上行信號經低噪放後經由DPDT的第二埠 2和第四埠 4
進入射頻放大器放大，然後經第三埠 3和第一埠 l進入基站。在本
結構實例中，用DPDT復用上下行的射頻放大器鏈路。
本實用新型對終端的實現和基站的類似，故不再累述。 本實用新型所述的裝置以及類似結構的裝置的最大特點和優點是
大大節約了器件成本，在TDD工作模式的無線基礎設施和終端設備中有
很高應用價值。
僅是出於進行說明和描述本申請的目的，給出了以上通信系統TDD 模式下的直放站及基站共享射頻鏈路的實例。但是，可以理解，本申請 的方法也適用於移動通信系統TDD模式下共享射頻鏈路。本領域普通技 術人員可以在本申請的主旨和範圍之內對具體實施方式
進行修改而不背 離本申請。
權利要求1.一種TDD模式下利用開關陣實現射頻鏈路收發共用的裝置，其特徵在於，所述裝置包括至少一套開關陣、一控制所述開關陣的開關時序控制模塊和一與所述開關陣相連的上下行射頻鏈路。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述開關陣為DPDT 開關陣，所述DPDT開關通過其第一埠、第二埠、第三埠和第四端 口連入所述上下行射頻鏈路的共用鏈路部分中。
3. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述開關陣為DPDT 開關陣與SPDT開關陣的組合，所述DPDT開關陣連接所述上下行射頻鏈 路的共用鏈路部分，所述SPDT開關陣連接所述上下行射頻鏈路中其他部 分。
4. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述開關陣為PIN二極 管開關陣。
5. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述開關陣為集成電路 開關陣。
6. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述上下行射頻鏈路為 直放站的上下行射頻鏈路。
7. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述上下行射頻鏈路為 基站的上下行射頻鏈路。
8. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述上下行射頻鏈路為 終端的上下行射頻鏈路。
9. 根據權利要求1所迷的裝置，其特徵在於，所述上下行射頻鏈路為 千線放大器的上下行射頻鏈路。
專利摘要本實用新型涉及一種TDD模式下利用開關陣實現射頻鏈路收發共用的裝置。本實用新型在上下行鏈路中通過採用開關陣實現上下行鏈路收發共用或上下行鏈路中的部分支路收發共用的功能，克服了有方向性射頻器件的復用限制，提高了收發鏈路中元器件的利用率，減小了鏈路複雜度，降低了設備的成本和體積。
文檔編號H04B1/38GK201057671SQ200720149500
公開日2008年5月7日 申請日期2007年6月6日 優先權日2007年6月6日
發明者李延濱 申請人:北京信威通信技術股份有限公司