专利名称：一种新型手持式电话系统的双向放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型手持式电话系统的双向放大器。
背景技术：
我国基于PHS无线接入技术的手持式电话系统与GSM、CDMA等移动通信网络相比，具有通话费用低、数据业务发展潜力大、定位精度高以及手机辐射小等特点，这使得我国手持式电话系统具有非常大的发展潜力。但我国手持式电话系统以1.9GHz微波频段为其载波工作频段，穿透能力较差，加之网络覆盖主要以小功率(10mW)基站为主，所以手持式电话系统网络对建筑物内的信号覆盖很差，如豪华宾馆、商业中心、大型公寓以及地铁、地下室、地下车库等。而随着社会经济的高速发展，城市建筑群内却正是移动用户云集，话务量最大、最需要高质量移动通信的场所。因此，解决手持式电话系统的室内覆盖问题对该网络系统的进一步发展具有非常重要的意义。
手持式电话系统室内覆盖的基本原理是利用双向放大器、功分器、耦合器、室内天线等，将基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而使室内形成理想的通信小区。良好的室内覆盖可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域；并可解决高层干扰问题，如在大楼的高层，许多室外小区的信号有直达路径到达室内，来自各个方向的信号电平较高，干扰大，很难有干净的不受干扰的信道；此外，室内系统可以分担室外通信系统的话务量，从而扩大网络容量。同时，由于室内覆盖天线的输出功率很低，加上建筑物外墙的衰减，因此室内小区对室外小区的影响是很有限的。
手持式电话系统室内覆盖的关键是双向放大器，它是室内基站信号赖以均匀分布在庞大建筑物内每个角落的前提。由于手持式电话系统是时分双工的系统，所以双向放大器作为系统基站的延伸，不但应对上行、下行信号进行双向放大，而且必须采用时分双工的体制。而射频时分开关的隔离度一般只有30分贝，因此，如何使基于时分双工的双向放大器系统即保证上下行的高隔离度，又具有很低的接收噪声系数，是手持式电话系统室内覆盖的瓶颈问题。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种既可解决上下行高隔离度问题，又可使手持式电话系统室内覆盖的接收噪声系数小于3分贝，下行高功率放大的三阶互调指标达-48dBc的一种新型手持式电话系统的双向放大器。
本发明的具体技术解决方案如下1、一种新型手持式电话系统的双向放大器，其特征在于包括检测控制电路单元、下行功率放大电路单元、上行低噪声接收电路单元以及3个时分开关；其中检测控制电路用于耦合并检测由J端口进入双向放大器的基站下行信号，并形成控制电平来控制3个时分开关的导向以及下行功率放大电路和上行低噪声接收电路的通断；下行功率放大电路用于放大由J端口进入的基站下行信号，在基站的下行工作时隙打开，而在基站的上行工作时隙关断；上行低噪声接收电路用于接收并放大室内天线接收到的由T端口进入双向放大器的手机信号，在基站的下行工作时隙关断，而在基站的上行工作时隙打开；时分开关1和时分开关2用于给双向放大器提供时分双工的通路，其通断导向由检测电路控制；时分开关3用于提高上行、下行链路的隔离度；双向放大器有J和T两个端口，J端口通过电缆直接耦合到基站，T端口接室内天线。
2、根据上述1所述的一种新型手持式电话系统的双向放大器，其特征在于所述检测控制电路单元，其J端口为双向放大器输入端口，直接接入时分开关1，在接入时分并关1之前，用一个3分贝电桥耦合出基站的下行信号，3分贝电桥的一个端口与J端口相连，另一个端口与时分开关相连，第三个端口称为匹配口接50欧姆匹配负载，第四端口称为耦合口接电容C1，再与检波管HSMS-2802相连，检波管的输出信号由R1、C2滤波后，输入到比较器LM2903的第3和第6脚；比较器LM2903由第1、2、3形成一个比较器，由第5、6、7形成另一个比较器，4脚接地，8脚供+8V直流电压；在两个比较器的2脚和5脚设置由R2和R3分8V电压形成的参考电压V0，约5-10mv；比较器的1脚和7脚分别输出控制电平1和控制电平2；所述下行功率放大电路单元，由两级放大管串联组成，第一级500mW功率管AH102作为驱动级，第二级20W功率管MRF19045作为末级放大管；放大电路的输入端接到时分开关1的第8脚，输出端接到时分开关2的第5脚；所述上行低噪声接收电路单元，由一个时分开关3和两级放大电路组成；其中，时分开关3为HMC174MS8芯片，该芯片有8个引脚，其中第1、2脚为控制脚，3脚为射频输入输出脚，4脚为+8V供电脚，第5、8脚为射频开关导通脚，第6、7脚接地；两级放大电路的第一级为增强型场效应管ATF-10136，其中A点为栅极，接时分开关3的第8脚，B点为漏极，C点和D点为源极；第二级为双极型晶体管SGA-6489，其输入端连接着第一极的B点，电容C11和C12为其隔直电容，8V电压通过R7、R8、R9形成5V的偏置电压，同时R7、R8、R9起到限流作用，L4及C8、C9、C10形成滤波网络；增强型场效应管ATF-10136的栅级与检测控制电路的控制电平2相连；所述时分开关1和时分开关2由两个集成芯片组成，所述芯片为HMC174MS8，该芯片有8个管脚，1、2脚为控制脚，分别接检测电路输出的控制电平1和控制电平2，3脚为射频输入输出脚，5、8脚为射频开关输入输出脚，6、7脚接地，4脚接+8V电压；时分开关1的3脚为双向放大器的J端口，检测电路的控制电平2接到时分开关1的1脚和时分开关2的2脚，而控制电平1则接到时分开关1的2脚和时开关2的1脚；时分开关1的5脚接上行低噪声放大器电路，8脚接下行功率放大器电路；时分开关2的5脚接下行功率放大器电路，8脚接上行低噪声放大器电路，时分开关2的3脚为双向放大器的T端口。
本发明的有益技术效果体现在下述几个方面1、在本发明专利设计中，为了根本解决大功率时分双工高隔离度的需要，在上行低噪声接收电路的前端加了一个时分开关，通过对该时分开关的合理设计，使之对上行导通，而对下行隔离，从而可对下行大功率信号的隔离提高30分贝。
2、本发明设计中一反场效应管使用的常规，即源级直接接地，而是把场效应管ATF-10136的源级电位抬高，即通过一个100欧姆的电阻接到地，这样可通过在栅级加控制高低电平的方式对场效应管ATF-10136进行通断控制，从而可进一步提高上行链路对下行大功率信号的隔离，可提高30分贝以上。
3、本发明所设计的双向放大器中上行低噪声接收电路对下行大功率放大电路的隔离度是时分开关2(30分贝)+时分开关3(30分贝)+上行电路关断(30分贝)＝90分贝，可充分满足大功率时分双工对高隔离度的需要。并且本发明电路设计在控制低噪声管的通断时，不会对接收电路的噪声系数造成影响，本发明所设计双向放大器上行接收电路的噪声系数小于3分贝，增益大于20分贝。
4、与常规设计方案相比，本发明所设计的手持式电话系统双向放大器的上行低噪声接收电路，对下行大功率信号的时分双工隔离度可达90分贝，且增益大于20分贝，噪声系数小于3分贝，从而在解决PHS网络室内覆盖的同时，大幅度提高了基站的接收灵敏度。
图1为本发明原理框图，图2为检测控制电路图，图3为下行功率放大电路图，图4为上行低噪声接收电路图，图5为时分开关1、2的连接关系电路图。
具体实施例方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例参见图1，手持式电话系统双向放大器由检测控制电路、下行功率放大电路、上行低噪声接收电路以及3个时分开关组成，其中检测控制电路用于耦合并检测由J端口进入双向放大器的基站下行信号，并形成控制电平来控制3个时分开关的导向以及下行功率放大电路和上行低噪声接收电路的通断，从而使双向放大器的工作状态与基站保持同步；下行功率放大电路用于放大由J端口进入的基站下行信号，该电路在基站的下行工作时隙打开，而在基站的上行工作时隙关断；上行低噪声接收电路用于接收并放大室内天线接收到的由T端口进入双向放大器的手机信号，该电路在基站的下行工作时隙关断，而在基站的上行工作时隙打开；时分开关1和时分开关2用于给双向放大器提供时分双工的通路，其通断导向由检测电路控制；时分开关3用于提高上行、下行链路的隔离度。双向放大器有J和T两个端口，J端口通过电缆直接耦合到基站，T端口接室内天线。
参见图2，检测控制电路用于检测由J端口进入双向放大器的基站下行信号，并形成控制电平来控制3个时分开关的导向以及下行功率放大电路和上行低噪声接收电路的通断。该电路是双向放大器赖以与基站保持上下行同步的关键。
图2中，J端口为双向放大器输入端口，直接接入时分开关1，在接入时分并关1之前，用一个3分贝电桥耦合出基站的下行信号，3分贝电桥的一个端口与J端口相连，另一个端口与时分开关相连，第三个端口称为匹配口接50欧姆匹配负载，第四端口称为耦合口接电容C1，再与检波管HSMS-2802相连，检波管的输出信号由R1、C2滤波后，输入到比较器LM2903的第3和第6脚。如图2，比较器LM2903由第1、2、3形成一个比较器，由第5、6、7形成另一个比较器，4脚接地，8脚供+8V直流电压。在两个比较器的2脚和5脚设置由R2和R3分8V电压形成的参考电压V0，约5-10mv。比较器的1脚和7脚分别输出控制电平1和控制电平2。这样，当进入双向放大器J端口的基站下行信号经检测大于参考电压时，控制电平1为低电平，而控制电平2为高电平；而当进入双向放大器J端口的基站下行信号经检测小于参考电压时，控制电平1为高电平，而控制电平2为低电平。至于参考电压值的设置则取决于双向放大器上下行切换电平的设置，一般设为0dBm，即把从J端口输入的基站下行信号为0dBm时的检测电压值设为参考电压。此时，当基站下行信号大于0dBm时，双向放大器处于下行工作，而当基站下行信号小于0dBm时，双向放大器处于上行工作。
参见图3，时分开关1的3脚为双向放大器的J端口，检测电路的控制电平2接到时分开关1的1脚和时分开关2的2脚，而控制电平1则接到时分开关1的2脚和时开关2的1脚。时分开关1的5脚接上行低噪声放大器电路，8脚接下行功率放大器电路。时分开关2的5脚接下行功率放大器电路，8脚接上行低噪声放大器电路。时分开关2的3脚为双向放大器的T端口。
当基站下行信号大于0dBm时，检测电路的控制电平1为低电平，2为高电平，此时时分开关1导通于8脚，而时分开关2导通于5脚，从而形成双向放大器的下行功率放大通路；当基站下行信号小于0dBm时，检测电路的控制电平1为高电平，2为低电平，此时时分开关1导通于5脚，而时分开关2导通于8脚，从而形成双向放大器的上行低噪声接收通路。
参见图4，双向放大器的下行功率放大电路由两级放大管组成，第一级可采用WJ公司的500mW功率管AH102作为驱动级，第二级可采用Motorola公司的20W功率管MRF19045作为末级放大管。放大电路的输入端接到时分开关1的第8脚，输出端接到时分开关2的第5脚。在双向放大器中，由于时分开关的隔离度仅有30分贝，远远不能满足射频大功率时分双工的需要，所以当放大器处于下行工作时，把上行低噪声接收通路关断，而当放大器处于上行工作时，则把下行功率放大电路关断。为此末级功率管MRF19045的栅级电压由检测控制电路的控制电平2提供，这样，当控制电平2输出高电平时，为MRF19045的栅级提供4V的直流电压，从而打开下行功率放大电路，而当控制电平2输出低电平时，由于MRF19045的栅级电压太低无法开启，则关断了下行功率放大电路。这样则可做出增益为30分贝、输出功率为4W、三阶互调为48dBC以上的双向放大器的下行功率放大电路。
参见图5，时分开关1和时分开关2由两个集成电路HMC174MS8形成，该芯片有8个管脚，1、2脚为控制脚，分别接检测电路输出的控制电平1和控制电平2，3脚为射频输入输出脚，5、8脚为射频开关输入输出脚，6、7脚接地，4脚接+8V电压。
图5中，时分开关1的3脚为双向放大器的J端口，检测电路的控制电平2接到时分开关1的1脚和时分开关2的2脚，而控制电平1则接到时分开关1的2脚和时开关2的1脚。时分开关1的5脚接上行低噪声放大器电路，8脚接下行功率放大器电路。时分开关2的5脚接下行功率放大器电路，8脚接上行低噪声放大器电路。时分开关2的3脚为双向放大器的T端口。
当基站下行信号大于0dBm时，检测电路的控制电平1为低电平，2为高电平，此时时分开关1导通于8脚，而时分开关2导通于5脚，从而形成双向放大器的下行功率放大通路；当基站下行信号小于0dBm时，检测电路的控制电平1为高电平，2为低电平，此时时分开关1导通于5脚，而时分开关2导通于8脚，从而形成双向放大器的上行低噪声接收通路。
本发明双向放大器的工作原理如下本双向放大器有J和T两个端口，J端口直接与基站相连，T端口接室内天线。系统上行工作原理当基站下行信号大于0dBm时，双向放大器导通于下行通路，下行功率放大电路开启，可形成增益30分贝、输出功率4W、三阶互调48dBC以上的下行功率放大电路，对由J端口进入的基站下行信号进行高性能、大功率放大，并由T端口的天线发送给用户；当基站下行信号小于0dBm时，双向放大器导通于上行通路，上行低噪声接收通路开启，可形成增益15分贝、噪声系数3分贝的上行低噪声电路，对移动用户信号进行低噪声放大后，送入基站，从而可大幅度改善基站的接收灵敏度。
权利要求
1.一种新型手持式电话系统的双向放大器，其特征在于包括检测控制电路单元、下行功率放大电路单元、上行低噪声接收电路单元以及3个时分开关；其中检测控制电路用于耦合并检测由J端口进入双向放大器的基站下行信号，并形成控制电平来控制3个时分开关的导向以及下行功率放大电路和上行低噪声接收电路的通断；下行功率放大电路用于放大由J端口进入的基站下行信号，在基站的下行工作时隙打开，而在基站的上行工作时隙关断；上行低噪声接收电路用于接收并放大室内天线接收到的由T端口进入双向放大器的手机信号，在基站的下行工作时隙关断，而在基站的上行工作时隙打开；时分开关1和时分开关2用于给双向放大器提供时分双工的通路，其通断导向由检测电路控制；时分开关3用于提高上行、下行链路的隔离度；双向放大器有J和T两个端口，J端口通过电缆直接耦合到基站，T端口接室内天线。
2.根据权利要求1所述的一种新型手持式电话系统的双向放大器，其特征在于所述检测控制电路单元，其J端口为双向放大器输入端口，直接接入时分开关1，在接入时分并关1之前，用一个3分贝电桥耦合出基站的下行信号，3分贝电桥的一个端口与J端口相连，另一个端口与时分开关相连，第三个端口称为匹配口接50欧姆匹配负载，第四端口称为耦合口接电容C1，再与检波管HSMS-2802相连，检波管的输出信号由R1、C2滤波后，输入到比较器LM2903的第3和第6脚；比较器LM2903由第1、2、3形成一个比较器，由第5、6、7形成另一个比较器，4脚接地，8脚供+8V直流电压；在两个比较器的2脚和5脚设置由R2和R3分8V电压形成的参考电压V0，约5-10mv；比较器的1脚和7脚分别输出控制电平1和控制电平2；所述下行功率放大电路单元，由两级放大管串联组成，第一级500mW功率管AH102作为驱动级，第二级20W功率管MRF19045作为末级放大管；放大电路的输入端接到时分开关1的第8脚，输出端接到时分开关2的第5脚；所述上行低噪声接收电路单元，由一个时分开关3和两级放大电路组成；其中，时分开关3为HMC174MS8芯片，该芯片有8个引脚，其中第1、2脚为控制脚，3脚为射频输入输出脚，4脚为+8V供电脚，第5、8脚为射频开关导通脚，第6、7脚接地；两级放大电路的第一级为增强型场效应管ATF-10136，其中A点为栅极，接时分开关3的第8脚，B点为漏极，C点和D点为源极；第二级为双极型晶体管SGA-6489，其输入端连接着第一极的B点，电容C11和C12为其隔直电容，8V电压通过R7、R8、R9形成5V的偏置电压，同时R7、R8、R9起到限流作用，L4及C8、C9、C10形成滤波网络；增强型场效应管ATF-10136的栅级与检测控制电路的控制电平2相连；所述时分开关1和时分开关2由两个集成芯片组成，所述芯片为HMC174MS8，该芯片有8个管脚，1、2脚为控制脚，分别接检测电路输出的控制电平1和控制电平2，3脚为射频输入输出脚，5、8脚为射频开关输入输出脚，6、7脚接地，4脚接+8V电压；时分开关1的3脚为双向放大器的J端口，检测电路的控制电平2接到时分开关1的1脚和时分开关2的2脚，而控制电平1则接到时分开关1的2脚和时开关2的1脚；时分开关1的5脚接上行低噪声放大器电路，8脚接下行功率放大器电路；时分开关2的5脚接下行功率放大器电路，8脚接上行低噪声放大器电路，时分开关2的3脚为双向放大器的T端口。
全文摘要
本发明涉及一种新型手持式电话系统的双向放大器。其所解决的问题是既可解决上下行高隔离度问题，又可使手持式电话系统室内覆盖的接收噪声系数小于3分贝，下行高功率放大的三阶互调指标达到－48dBc。特点是包括检测控制电路单元、下行功率放大电路单元、上行低噪声接收电路单元以及3个时分开关。本发明在解决PHS网络室内覆盖的同时，大幅度提高了基站的接收灵敏度。
文档编号H04Q7/30GK1832372SQ200510038409
公开日2006年9月13日 申请日期2005年3月10日 优先权日2005年3月10日
发明者胡军, 刘文清, 都基焱, 崔浩, 李静 申请人:胡军