用于塔顶放大器的分级旁路电路及其控制方法.pdf

本发明公开一种用于塔顶放大器的分级旁路电路及其控制方法，该电路包括前级放大器、后级放大器、三个切换开关和两条长λ/2的支路连接线，每个切换开关具有一公共端和两个择一与公共端相连接的活动端，结合前后两级放大器的工作状态，控制各个切换开关进行综合切换，使该电路呈现：状态一：第一切换开关、前级放大器、第二切换开关、后级放大器、第三切换开关依序连接导通；状态二：第一切换开关、前级放大器、第二支路连接线、第三切换开关依序连接导通；状态三：第一切换开关、第一支路连接线、第三切换开关依序连接导通。本发明的

1、  一种用于塔顶放大器的分级旁路电路，包括前级放大器、后级放大器、三个切换开关和两条支路连接线，每个切换开关具有一公共端和两个择一与公共端相连接的活动端，其特征在于：
第一切换开关的公共端用于信号输入，其活动端之一与前级放大器的输入端相连接，其活动端之二通过第一支路连接线与第三切换开关的活动端之一相连接；
前级放大器的输出端与第二切换开关的公共端相连接；
第二切换开关的活动端之一与后级放大器的输入端相连接，其活动端之二通过第二支路连接线与同于第一支路连接线所使用的第三切换开关的活动端相连接；
后级放大器的输出端与第三切换开关的活动端之二相连接；
第三切换开关的公共端用于信号输出。

2、  根据权利要求1所述的用于塔顶放大器的分级旁路电路，其特征在于，所述切换开关为射频单刀双掷开关。

3、  根据权利要求1或2所述的用于塔顶放大器的分级旁路电路，其特征在于：所述支路连接线长度为1/2信号频率工作波长。

4、  根据权利要求1或2所述的用于塔顶放大器的分级旁路电路，其特征在于：所述支路连接线为微带线。

5、  根据权利要求3所述的用于塔顶放大器的分级旁路电路，其特征在于，该电路具有如下连接状态：
状态一：第一切换开关、前级放大器、第二切换开关、后级放大器、第三切换开关依序连接导通；
状态二：第一切换开关、前级放大器、第二支路连接线、第三切换开关依序连接导通；
状态三：第一切换开关、第一支路连接线、第三切换开关依序连接导通。

6、  一种如权利要求1至5中任意一项所述的分级旁路电路的控制方法，其特征在于，该方法包括如下状态的切换步骤：
当前级放大器和后级放大器均正常工作时，令第一切换开关切换到公共端与前级放大器输入端所连接的活动端相连接的状态，令第二切换开关切换到公共端与后级放大器输入端所连接的活动端相连接的状态，令第三切换开关切换到公共端与后级放大器输出端所连接的活动端相连接的状态；
当后级放大器故障时，令第一切换开关切换到公共端与前级放大器输入端所连接的活动端相连接的状态，令第二切换开关切换到公共端与第二支路连接线所连接的活动端相连接的状态，令第三切换开关切换到公共端与第二支路连接线相连接的活动端相连接的状态；
当前级放大器故障时，令第一切换开关切换到公共端与第一支路连接线所连接的活动端相连接的状态，令第三切换开关切换到公共端与第一支路连接线所连接的活动端相连接的状态。

用于塔顶放大器的分级旁路电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于塔顶放大器的分级旁路电路及其控制方法。
背景技术
塔顶放大器(TMA)是通过在基站接收系统的前端，即紧靠接收天线下增加一个低噪声放大器来降低整个系统的接收噪声系数，提高整个系统的接收灵敏度，改善基站接收性能的新型网络优化设备。
塔顶放大器都具备旁路功能，尤其高增益塔放还具备分级旁路功能。一般常见的分级旁路方式如图1所示。放大器包括前级放大器A1和后级放大器A2，在放大器A1和A2各自的两侧各接入两个单刀双掷开关S1，S2，S3，S4，并且在前级放大器A1两侧的单刀双掷开关S1，S2中，连接第一旁路P1，在后级放大器两侧的单刀双掷形状S3，S4中，连接第二旁路P2，单刀双掷开关S2和S3的公共端串联。
两个塔放正常工作时，单刀双掷开关S1、S2、S3、S4分别与A1、A2连接，使信号自S1进入经过A1和A2直通输出；当后级放大器A2失效而前级放大器A1正常时(次要故障模式)，单刀双掷开关S1、S2与前级放大器A1连接，S3、S4则通过P2支路连接；当前级放大器A1失效时(重要故障模式)，单刀双掷开关S1、S2、S3、S4先后通过两个支路P1、P2连接直通。
理论上，当后级放大器A2无故障而前级放大器A1故障时，还存在S1、S2通过P1连接而后导通A1，S3、S4通过A2连接的逻辑。但是值得注意的是A2为推动级功放，为了保证足够高的增益跟线性度，噪声系数相对于A1(低噪声放大器)来讲至少高出2dB以上，A2单独工作相当于塔放的噪声系数显著升高，塔放在网络中的主要作用也随之消失，故这种情况不应存在。
由上述的分析可见，现有分级旁路电路，在重要故障模式下，链路上串联了4个开关，造成旁路损耗过大，且开关数量过多，造成整机功耗、成本居高不下。
发明内容
本发明的首要目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于塔顶放大器的分级旁路电路，以提高该种电路的电气性能及降低其成本。
本发明的另一目的在于提供一种针对上述分级旁路电路的控制方法，为实现自动化控制提供便利。
为实现该目的，本发明采取如下技术方案：
本发明的用于塔顶放大器的分级旁路电路，包括前级放大器、后级放大器、三个切换开关和两条支路连接线，每个切换开关具有一公共端和两个择一与公共端相连接的活动端，其中：
第一切换开关的公共端用于信号输入，其活动端之一与前级放大器的输入端相连接，其活动端之二通过第一支路连接线与第三切换开关的活动端之一相连接；
前级放大器的输出端与第二切换开关的公共端相连接；
第二切换开关的活动端之一与后级放大器的输入端相连接，其活动端之二通过第二支路连接线与同于第一支路连接线所使用的第三切换开关的活动端相连接；
后级放大器的输出端与第三切换开关的活动端之二相连接；
第三切换开关的公共端用于信号输出。
所述切换开关为射频单刀双掷开关，所述支路连接线长度为1/2信号频率工作波长，且以微带线实现。
该电路具有如下连接状态：
状态一：第一切换开关、前级放大器、第二切换开关、后级放大器、第三切换开关依序连接导通；
状态二：第一切换开关、前级放大器、第二支路连接线、第三切换开关依序连接导通；
状态三：第一切换开关、第一支路连接线、第三切换开关依序连接导通。
本发明的分级旁路电路的控制方法，对于前述分级旁路电路进行控制，包括如下状态的切换步骤：
当前级放大器和后级放大器均正常工作时，令第一切换开关切换到公共端与前级放大器输入端所连接的活动端相连接的状态，令第二切换开关切换到公共端与后级放大器输入端所连接的活动端相连接的状态，令第三切换开关切换到公共端与后级放大器输出端所连接的活动端相连接的状态；
当后级放大器故障时，令第一切换开关切换到公共端与前级放大器输入端所连接的活动端相连接的状态，令第二切换开关切换到公共端与第二支路连接线所连接的活动端相连接的状态，令第三切换开关切换到公共端与第二支路连接线相连接的活动端相连接的状态；
当前级放大器故障时，令第一切换开关切换到公共端与第一支路连接线所连接的活动端相连接的状态，令第三切换开关切换到公共端与第一支路连接线所连接的活动端相连接的状态。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
首先，在次要和重要故障模式下，即任意一个放大器出现故障的情况下，由于采用了1/2工作波长的开路支路连接线，其理论上的损耗为零，故能极大的减少额外支路引入的损耗；
其次，重要故障模式下，即当前级放大器出现故障时，存在状态三的连接关系，整个链路减少了一个切换开关，使旁路损耗减小，且即使在其它任意状态下，也相对减少了一个切换开关，旁路损耗总体上也偏小；
再者，由于结构上的相对简化，使得整个电路的功耗明显下降，而且，结构的简化也使得成本显著降低。
附图说明
图1为传统分级旁路电路的原理示意图；
图2为本发明用于塔顶放大器的分级旁路电路的原理示意图；
图3为本发明用于塔顶放大器的分级旁路电路处于正常工作状态时的原理示意图；
图4为本发明用于塔顶放大器的分级旁路电路处于次要故障模式时的原理示意图；
图5为本发明用于塔顶放大器的分级旁路电路处于重要故障模式时的原理示意图。
具体实施方式
如下结合附图和实施例进行说明：
请参阅图2，本发明用于塔顶放大器的分级旁路电路，包括前级放大器A1、后级放大器A2、三个切换开关S1，S2，S3和两条支路连接线P1，P2。
所述的前级放大器A1作为低噪声放大器，后级放大器A2作为推动级放大器，在正常工作状态时，两者先后对信号进行放大。
所述的切换开关S1，S2，S3在本实施例中为射频单刀双掷开关，受控于某种被集成的控制逻辑而进行不同的连接状态切换，每个切换开关S1，S2或S3具有一公共端和两个择一与公共端相连接的活动端，因此，同一切换开关在同一时刻仅具有唯一一种连接状态。本领域内普通技术人员应当知晓，本发明的切换开关，并不限于射频单刀双掷开关，还可以是诸如电子信号触发导通的虚拟信号开关，以及其它形式的开关等。
所述的两条支路连接线P1和P2，包括第一支路连接线P1和第二支路连接线P2，均采用1/2信号频率工作波长为长度，即λ/2，本实施例中，采用微带线作为支路连接线，本领域内普通技术人员应当知晓，支路连接线还可以采用其它公知的物理形式代替。
如图2所示，本发明的分级旁路电路的具体连接关系如下：
第一切换开关S1中，其公共端10用于信号输入RFin，其活动端之一11与前级放大器A1的输入端相连接，其活动端之二12通过第一支路连接线P1与第三切换开关S3的活动端之一32相连接，也即其活动端之二12与第一支路连接线P1的一端相连接；
前级放大器A1的输出端与第二切换开关S2的公共端20相连接；
第二切换开关S2中，其活动端之一21与后级放大器A2的输入端相连接，其活动端之二22通过第二支路连接线P2与同于第一支路连接线P1所使用的第三切换开关S3的活动端32相连接，也即，第一支路连接线P1与第二支路连接线P2各自的一端共同与第三切换开关S3的同一活动端32相连接；
后级放大器A2的输出端与第三切换开关S3的另一活动端31相连接；
第三切换开关S3的公共端30用于信号输出RFout。
根据本发明的定义，信号系自第一切换开关S1的公共端10输入RFin，而自第三切换开关S3的公共端30输出RFout。
在上述物理连接的基础上，运用本发明分级旁路电路的控制方法，可使前述分级旁路电路在正常工作状态、次要故障模式状态及重要故障模式三种状态中切换。
所述的正常工作状态，是指前级放大器A1和后级放大器A2均正常运转时的状态，这种状态下，次要故障模式是指前级放大器A1正常工作而后级放大器A2故障时的状态，重要故障模式则是指只要前级放大器A1出现故障而无论后级放大器A2的工作状态正常与否的情况。
正常工作状态、次要故障模式及重要故障模式，可以通过判断前级放大器A1和后级放大器A2的工作信号而得知，可以采用公知的判定方法获知相应的状态，而后用于本发明的控制方法中，而涉及不同工作状态的判定，因不属本发明的创新部分，故不行赘述。
请综合图3、图4和图5，本发明的分级旁路电路的控制方法，包括如下状态的切换步骤：
当前级放大器A1和后级放大器A2均正常工作时，如图3所示，令第一切换开关S1切换到公共端10与前级放大器A1输入端所连接的活动端11相连接的状态，令第二切换开关S2切换到公共端20与后级放大器A2输入端所连接的活动端21相连接的状态，令第三切换开关S3切换到公共端30与后级放大器A2输出端所连接的活动端31相连接的状态；经过此一过程，第一切换开关S1、前级放大器A1、第二切换开关S2、后级放大器A2、第三切换开关S3依序连接导通，两个支路连接线P1和P2均不接入链路中，故而对正常工作无任何影响，不必考虑旁路损耗的问题，由于所经切换开关S1，S2，S3个数相对传统技术减少，故该链路的功耗必然相对降低；
当后级放大器A2故障时，电路处于次要故障模式，如图4所示，令第一切换开关S1切换到公共端10与前级放大器A1输入端所连接的活动端11相连接的状态，令第二切换开关S2切换到公共端20与第二支路连接线P2所连接的活动端22相连接的状态，令第三切换开关S3切换到公共端30与第二支路连接线P2相连接的活动端32相连接的状态；经过此一步骤，第一切换开关S1、前级放大器A1、第二支路连接线P2、第三切换开关S3依序连接导通，只有第二支路连接线P2接入链路中，相当于断开了后级放大器A2，由于1/2信号频率工作波长的开路支路连接线P2的全反射作用，不会产生额外的链路损耗，而且同理其所经切换开关个数也较少，故在旁路损耗、整机功耗上都得以改善；
当前级放大器A1故障时，电路处于重要故障模式，如图5所示，令第一切换开关S1切换到公共端10与第一支路连接线P1所连接的活动端12相连接的状态，令第三切换开关S3切换到公共端30与第一支路连接线P1所连接的活动端32相连接的状态，由此，第一切换开关S1、第一支路连接线P1、第三切换开关S3依序连接导通，而第二切换开关S2的连接状态可置之不理，此时，仍然只有第一支路连接线P1仅一条支路被引入链路中，相当于前级放大器A1和后级放大器A2均被断开，同理仍然存在λ/2波长开路线的全反射的作用而避免旁路损耗。
可见，由于本发明的分级旁路电路的改进，及其相应控制方法的提出，使得这种电路的结构进一步简化且成本相应降低，在电气性能上，也使得旁路损耗和整机功耗进一步得以降低。
以上实施例，用于解释本发明的权利要求，但并不构成对本发明的任何限制，本领域内普通技术人员在上述实施例的基础上所做出的等效替换，均应视为不超脱本发明的发明精神。