一種時分雙工系統的微弱無線信號放大器及控制方法技術方案

本發明專利技術公開了一種時分雙工系統的微弱無線信號放大器及控制方法，包括單向放大器一和與其連接的單向放大器二，其特征是：所述單向放大器一包括限幅和保護電路一，所述限幅和保護電路一連接射頻帶通濾波器一，所述射頻帶通濾波器一連接SPDT開關一，所述SPDT開關一連接多級可調低噪聲放大器一，所述多級可調低噪聲放大器一連接功分器一和自動增益控制電路一，所述功分器一連接射頻檢波器一和SPDT開關二，所述射頻檢波器一連接自動增益控制電路一和電壓比較器一，所述電壓比較器一連接邏輯控制單元一和公共邏輯門電路，所述邏輯控制單元一連接SPDT開關二和多級可調低噪聲放大器二的使能控制腳，SPDT開關二對于單向放大器二常通，對于單向放大器一常閉。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種時分雙工系統的信號 放大器及控制方法，具體地講，涉及一種時分雙工系統的微弱無線信號放大器及控制方法。
技術介紹
隨著WIFI、藍牙和無線傳感器網絡等近距離無線通信技術的快速發展，各種無線設備和終端廣泛應用。相應的會有信號弱、通信質量差等問題。這些問題通常是由于障礙物遮擋或終端間距離遠造成的。解決方案目前主要采用如下三種方式 射頻前端雙向放大器，通過在終端上增加射頻功率放大器來增加發射功率、低噪聲放大器增加接收靈敏度，從而增加信號覆蓋范圍，該種方式增加了發射功率，功耗高，在遮擋嚴重時需要非常高的發射功率，而且效果并理想，另外還可能對信號覆蓋范圍內的其他無線設備造成干擾。在蜂窩通訊系統中廣泛采用的雙向放大器通過雙工器來分離上行和下行信號，而對于TDD系統上下行信號頻率相同，該方案并不適用。通過有線方式，一般為以太網將信號傳輸到目標區域，然后再轉化為無線信號。這種方式硬件結構復雜，需要有線連接和額外的設備支持，成本高。此外，專利200710303870. 6提出了一種用于時分雙工系統的雙向動態放大方法及裝置，該裝置和方法適用于TDD系統，但是該裝置的最小輸入功率分別為-63dbm和-43dbm，并不適用于無線通信中的微弱信號(低至-90dbm)放大。另外，該裝置和方法還存在動態范圍小、RF開關切換導致的阻抗變換影響檢波效果等缺點。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種時分雙工系統的微弱無線信號放大器及控制方法，提高了放大器微弱信號的放大處理能力，可用于擴展無線傳感器網絡覆蓋范圍，增加傳輸距離。本專利技術采用如下技術手段實現專利技術目的 一種時分雙工系統的微弱無線信號放大器，包括單向放大器一和與其連接的單向放大器二，其特征是所述單向放大器一包括限幅和保護電路一，所述限幅和保護電路一連接射頻帶通濾波器一，所述射頻帶通濾波器一連接SPDT開關一，所述SPDT開關一連接多級可調低噪聲放大器一，所述多級可調低噪聲放大器一連接功分器一和自動增益控制電路一，所述功分器一連接射頻檢波器一和SPDT開關二，所述射頻檢波器一連接自動增益控制電路一和電壓比較器一，所述電壓比較器一連接邏輯控制單元一和公共邏輯門電路，所述邏輯控制單元一連接SPDT開關二和多級可調低噪聲放大器二的使能控制角，SPDT開關二對于單向放大器二常通，對于單向放大器一常閉；所述單向放大器二包括限幅和保護電路二，所述限幅和保護電路二連接射頻帶通濾波器二，所述射頻帶通濾波器二連接SPDT開關二，所述SPDT開關二連接多級可調低噪聲放大器二，所述多級可調低噪聲放大器二連接功分器二和自動增益控制電路二，所述功分器二連接射頻檢波器二和SPDT開關一，所述射頻檢波器二連接自動增益控制電路二和電壓比較器二，所述電壓比較器二連接邏輯控制單元二和公共邏輯門電路，所述邏輯控制單元二連接常通的SPDT開關一和多級可調低噪聲放大器一的使能控制角，SPDT開關一對于單向放大器一常通，對于單向放大器二常閉。作為對本技術方案的進一步限定，所述功分器一、二都采用威爾金森功分器。一種采用權利要求I所述時分雙工系統微弱無線信號放大器的控制方法，其特征是包括如下步驟 (1)放大器上電后進入待機狀態，當沒有射頻信號輸入時 ，放大器處于空閑狀態，當射頻信號從端口 a進入時，轉步驟(2);當射頻信號從端口 b進入時，轉步驟(3); (I)放大器上電后進入待機狀態，當沒有射頻信號輸入時，放大器處于空閑狀態，當射頻信號從端口 a進入時，轉步驟(2);當射頻信號從端口 b進入時，轉步驟(3); (2)射頻信號經過限幅和保護電路一、射頻帶通濾波器一、常通的SPDT開關一、多級可調低噪聲放大器一、功分器一后取出射頻信號，經過射頻檢波器一后進入電壓比較器一，如果進入的射頻信號強度超過電壓比較器一的門限值，轉步驟(4 ); (3)射頻信號經過限幅和保護電路二、射頻帶通濾波器二、常通的SPDT開關二、多級可調低噪聲放大器二、功分器二后取出射頻信號，經過射頻檢波器二后進入電壓比較器二，如果進入的射頻信號強度超過電壓比較器二的門限值，轉步驟(4 ); (4)電壓比較器一和電壓比較器二的輸出進入公共邏輯門電路，如果只有電壓比較器一超過門限，轉步驟(5);如果只有電壓比較器二超過門限，轉步驟(6);如果電壓比較器一和電壓比較器二同時超過門限，保持邏輯電路輸出不變，放大器保持在空閑狀態，同時自動增益控制電路一根據輸入信號的強度調節多級可調低噪聲放大器一的增益，自動增益控制電路二根據輸入信號的強度調節多級可調低噪聲放大器二的增益； (5)關閉多級可調低噪聲放大器二，切換SPDT開關二，聯通功分器一和b端口，同時，自動增益控制電路一根據輸入信號的強度調節多級可調低噪聲放大器一的增益，實現多級可調低噪聲放大器一放大； (6)關閉多級可調低噪聲放大器一，切換SPDT開關一，聯通功分器二和a端口，同時，自動增益控制電路二根據輸入信號的強度調節多級可調低噪聲放大器二的增益，實現多級可調低噪聲放大器二放大。與現有技術相比，本專利技術的優點和積極效果是本專利技術采用多級低噪聲放大器一、二對輸入的射頻信號進行放大，適合于微弱射頻信號的放大，在增加放大器增益的同時大幅提高放大器的接收靈敏度；其次，采用威爾金森功分器一、二提取檢波用射頻信號，該提取方法相比具有功率損耗小，提取的射頻信號功率高的優點，可以實現對微弱射頻信號的檢測；本專利技術增加了自動增益控制電路一、二，可以根據輸入信號的大小動態調整放大器增益，在信號強度變化很大的情況下保持放大器的增益穩定，擴大允許輸入信號的動態范圍，提高放大器性能；本專利技術采用吸收式的射頻開關SPDT開關一、二，在SPDT開關一、二內的RF開關切換時阻抗變化很小，對檢波器的檢波效果基本沒有影響；本專利技術在放大器的輸入端增加了限幅和保護電路一、二，避免過強的輸入信號或靜電對放大器造成損壞；本專利技術采用兩組單獨的邏輯控制單元一、二和一個公用的邏輯門電路來實現放大器的方向控制，兩組邏輯控制單元一、二相互獨立，采用簡單的門電路就可以實現，控制邏輯簡單。此外，該專利技術的控制方法包含自動增益控制，可以改善放大器的設備性能。附圖說明圖I為本專利技術優選實施例的電路原理方框圖。圖2為本專利技術應用實施例一的原理示意圖。圖3為本專利技術應用實施例二的原理示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和優選實施例對本專利技術作更進一步的詳細描述。參見圖1，一種時分雙工系統的微弱無線信號放大器，包括單向放大器一和與其連接的單向放大器二，其特征是所述單向放大器一包括限幅和保護電路一，所述限幅和保護電路一連接射頻帶通濾波器一，所述射頻帶通濾波器一連接SPDT開關一，所述SPDT開關 一連接多級可調低噪聲放大器一，所述多級可調低噪聲放大器一連接功分器一和自動增益控制電路一，所述功分器一連接射頻檢波器一和SPDT開關二，所述射頻檢波器一連接自動增益控制電路一和電壓比較器一，所述電壓比較器一連接邏輯控制單元一和公共邏輯門電路，所述邏輯控制單元一連接SPDT開關二和多級可調低噪聲放大器二的使能控制角，SPDT開關二對于單向放大器二常通，對于單向放大器一常閉；所述單向放大器二包括限幅和保護電路二，所述限幅和保護電路二連接射頻帶通濾波器二，所述射頻帶通濾波器二連接本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種時分雙工系統的微弱無線信號放大器，包括單向放大器一和與其連接的單向放大器二，其特征是：所述單向放大器一包括限幅和保護電路一，所述限幅和保護電路一連接射頻帶通濾波器一，所述射頻帶通濾波器一連接SPDT開關一，所述SPDT開關一連接多級可調低噪聲放大器一，所述多級可調低噪聲放大器一連接功分器一和自動增益控制電路一，所述功分器一連接射頻檢波器一和SPDT開關二，所述射頻檢波器一連接自動增益控制電路一和電壓比較器一，所述電壓比較器一連接邏輯控制單元一和公共邏輯門電路，所述邏輯控制單元一連接SPDT開關二和多級可調低噪聲放大器二的使能控制腳，SPDT開關二對于單向放大器二常通，對于單向放大器一常閉；所述單向放大器二包括限幅和保護電路二，所述限幅和保護電路二連接射頻帶通濾波器二，所述射頻帶通濾波器二連接SPDT開關二，所述SPDT開關二連接多級可調低噪聲放大器二，所述多級可調低噪聲放大器二連接功分器二和自動增益控制電路二，所述功分器二連接射頻檢波器二和SPDT開關一，所述射頻檢波器二連接自動增益控制電路二和電壓比較器二，所述電壓比較器二連接邏輯控制單元二和公共邏輯門電路，所述邏輯控制單元二連接常通的SPDT開關一和多級可調低噪聲放大器一的使能控制角，SPDT開關一對于單向放大器一常通，對于單向放大器二常閉。...

【技術特征摘要】
1.一種時分雙工系統的微弱無線信號放大器，包括單向放大器一和與其連接的單向放大器二，其特征是所述單向放大器一包括限幅和保護電路一，所述限幅和保護電路一連接射頻帶通濾波器一，所述射頻帶通濾波器一連接SPDT開關一，所述SPDT開關一連接多級可調低噪聲放大器一，所述多級可調低噪聲放大器一連接功分器一和自動增益控制電路一，所述功分器一連接射頻檢波器一和SPDT開關二，所述射頻檢波器一連接自動增益控制電路一和電壓比較器一，所述電壓比較器一連接邏輯控制單元一和公共邏輯門電路，所述邏輯控制單元一連接SPDT開關二和多級可調低噪聲放大器二的使能控制腳，SPDT開關二對于單向放大器二常通，對于單向放大器一常閉；所述單向放大器二包括限幅和保護電路二，所述限幅和保護電路二連接射頻帶通濾波器二，所述射頻帶通濾波器二連接SPDT開關二，所述SPDT開關二連接多級可調低噪聲放大器二，所述多級可調低噪聲放大器二連接功分器二和自動增益控制電路二，所述功分器二連接射頻檢波器二和SPDT開關一，所述射頻檢波器二連接自動增益控制電路二和電壓比較器二，所述電壓比較器二連接邏輯控制單元二和公共邏輯門電路，所述邏輯控制單元二連接常通的SPDT開關一和多級可調低噪聲放大器一的使能控制角，SPDT開關一對于單向放大器一常通,對于單向放大器二常閉。2.根據權利要求I所述的時分雙工系統的微弱無線信號放大器，其特征在于，所述功分器一、二都米用威爾金森功分器。3.一種采用權利要求I所述時分雙工系統微弱無線信號放大器的控制方法，其特征是包括如下步驟 (1)放大器上電后進入待機...

【專利技術屬性】
技術研發人員：付勇，郭強，孔祥龍，楊明，劉瑞霞，王英龍，
申請(專利權)人：山東省計算中心，
類型：發明
國別省市：