一种TDD大功率高速收发切换电子开关的制作方法

一种tdd大功率高速收发切换电子开关
技术领域
1.本实用新型涉及一种tdd大功率高速收发切换电子开关，属射频前端技术领域。


背景技术：

2.由于移动通信的飞速发展，对电子开关的可靠性、插入损耗、隔离度、切换速度、电压驻波比以及能承受的功率等指标的要求越来越高，特别是电子开关的可靠性以及切换的速度对移动通信设备射频前端的指标，以及实际的应用都至关重要。现有电子开关容易收/发切换与功率放大器启动/关闭时序不匹配，电子开关收/发切换与功率放大器启动/关闭时序不匹配时，易导致功放、电子开关和接收机前端电路损坏，具体为：功率放大器由发射状态转接收状态时，在功率放大器功率下降过程中,电子开关已经开始由发射通路向接收通路进行切换，此时，极易造成造成功率反射从而使功率放大器或电子开关损坏，并且会在接收通道产生功率泄漏，导致接收机前级损坏；由发射状态切换到接收状态时易在接收通道产生泄漏，导致接收机的损坏。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是：提供一种能提高可靠性，不易因启动/关闭时序不匹配而导致电路损坏，以解决现有电子开关易因启动/关闭时序不匹配而导致电路损坏，可靠性低问题的tdd大功率高速收发切换电子开关。
4.本实用新型的技术方案是：
5.一种tdd大功率高速收发切换电子开关，它由控制板和功放板构成，控制板通过排插与功放板电连接，其特征在于：控制板上设置有收发切换控制电路和供电电路，功放板上设置有收发通道电路与功放偏置电压控制电路；收发通道电路与收发切换控制电路连接，收发通道电路通过功率放大器与功放偏置电压控制电路连接；供电电路分别与功放偏置电压控制电路、收发通道电路和收发切换控制电路连接。
6.所述的收发通道电路包括天线端、发射电路、接收电路和3.3v偏置电压输入电路，天线端分别与发射电路、接收电路和3.3v偏置电压输入电路连接。
7.所述的功放偏置电压控制电路包括场效应管及其外围电路、5v输入及滤波电路和快速放电电路，场效应管及其外围电路分别与5v输入及滤波电路和快速放电电路连接；所述的快速放电电路通过功放偏置电压控制端与功率放大器连接。
8.所述的场效应管及其外围电路设置有tx_sw_rf输入端a。
9.所述的收发切换控制电路包括场效应管开关电路、tx_sw_rf输入端b、rx_ch输出端和tx_ch输出端，场效应管开关电路上设置有tx_sw_rf输入端b、rx_ch输出端和tx_ch输出端。
10.所述的tx_ch输出端并联有dc2_ch输出端。
11.所述的场效应管开关电路包括2个tp5335k1
‑
g场效应管v8、v7和5个cph3461
‑
tl
‑
w场效应管v3、v4、v5、v6、v9，场效应管v9的g极与tx_sw_rf输入端b连接，场效应管v6的d极和
场效应管v7的s极与rx_ch输出端连接，场效应管v8的d极和场效应管v3的s极与tx_ch输出端连接。
12.所述的场效应管v6的g极串联有r18、c80构成的rc延时电路。
13.所述的发射电路包括tx输入端和tx_ch输入端, tx输入端、tx_ch输入端分别与二极管vd1的负极端连接，二极管vd1的正极端与二极管vd2的正极端、天线端、3.3v偏置电压输入电路并联连接；所述的tx_ch输入端与tx_ch输出端连接，tx输入端与功率放大器连接。
14.所述的功率放大器的型号为itch24025e2。
15.所述的tx_ch输入端串联有l6、c20滤波电路。
16.所述的接收电路包括rx_ch输入端和rx输出端，rx_ch输入端和rx输出端分别与二极管vd2的负极端、二极管vd3的正极端并联连接；所述的rx_ch输入端上并联有dc2_ch输入端，dc2_ch输入端与dc2_ch输出端连接；rx_ch输入端与rx_ch输出端连接。
17.所述的dc2_ch输入端通过l7、c68、c71滤波电路与二极管vd3的负极端连接。
18.所述的rx_ch输入端串联有l8、c22滤波电路。
19.所述的供电电路包括：由78m12电压转换芯片及其外围电路构成的24v转12v电路、由78m05电压转换芯片及其外围电路构成的12v转5v电路、由xc6204a332mr电压转换芯片及其外围电路构成的5v转3.3v电路以及由lt3571电压转换芯片及其外围电路构成的12v转70v电路，以对应输出12v、5v、3.3v和70v电压，从而向功放偏置电压控制电路、收发通道电路和收发切换控制电路供电。
20.本实用新型的有益效果在于：
21.该tdd大功率高速收发切换电子开关在信号发射结束时通过功放偏置电压控制电路快速放电，从而使功率放大器快速关闭，进而防止由于功率放大器关闭过慢而引发的功率放大器损坏和功率泄漏；同时在信号发射结束时，通过收发切换控制电路延迟接收通道开启时间，从而避免接收通道打开过快，确保功率放大器未完全关闭时，接收通道保持关闭状态，使大功率信号不会泄漏至接收机，进而保护了接收机；实现了高可靠性，低插入损耗，高隔离度，快速切换，低电压驻波比的快速切换要求，承受功率大，一致性好，匹配度高，工作安全稳定。解决了现有电子开关易因启动/关闭时序不匹配而导致电路损坏，可靠性低的问题。
附图说明
22.图1是本实用新型的电路框图；
23.图2是本实用新型收发通道电路的回路图；
24.图3是本实用新型功放偏置电压控制电路的回路图；
25.图4是本实用新型收发切换控制电路的回路图；
26.图5是本实用新型供电电路的回路图；
27.图6是现有电子开关的电平信号图；
28.图7是本实用新型的电平信号图；
29.图8是本实用新型的天线端到rx输出端的插入损耗波形图；
30.图9是本实用新型的tx输入端到天线端的插入损耗波形图；
31.图10是本实用新型发射状态时tx输入端到rx输出端的隔离度波形图；
32.图11是本实用新型接收状态时tx输入端到rx输出端的隔离度波形图。
33.图中：1、收发切换控制电路，2、供电电路，3、收发通道电路，4、功放偏置电压控制电路，5、功率放大器，1
‑
1、场效应管开关电路，1
‑
2、tx_sw_rf输入端b，1
‑
3、rx_ch输出端，1
‑
4、tx_ch输出端，1
‑
5、dc2_ch输出端，2
‑
1、24v转12v电路，2
‑
2、12v转5v电路，2
‑
3、5v转3.3v电路，2
‑
4、12v转70v电路，3
‑
1、天线端，3
‑
2、发射电路，3
‑
3、接收电路，3
‑
4、3.3v偏置电压输入电路，3
‑
5、tx输入端，3
‑
6、tx_ch输入端，3
‑
7、rx_ch输入端，3
‑
8、rx输出端，3
‑
9、dc2_ch输入端，4
‑
1、场效应管及其外围电路，4
‑
2、5v输入及滤波电路，4
‑
3、快速放电电路，4
‑
4、功放偏置电压控制端,4
‑
5、tx_sw_rf输入端a。
具体实施方式
34.该tdd大功率高速收发切换电子开关由控制板和功放板构成，控制板通过排插与功放板电连接，控制板上设置有收发切换控制电路1和供电电路2，功放板上设置有收发通道电路3与功放偏置电压控制电路4；收发通道电路3与收发切换控制电路1连接，收发通道电路3通过功率放大器5与功放偏置电压控制电路4连接；供电电路2分别与功放偏置电压控制电路4、收发通道电路3和收发切换控制电路1连接（参见图1）。
35.功放偏置电压控制电路4包括场效应管及其外围电路4
‑
1、5v输入及滤波电路4
‑
2和快速放电电路4
‑
3，场效应管及其外围电路4
‑
1分别与5v输入及滤波电路4
‑
2和快速放电电路4
‑
3连接；快速放电电路4
‑
3通过功放偏置电压控制端4
‑
4与功率放大器5连接；场效应管及其外围电路4
‑
1设置有tx_sw_rf输入端a4
‑
5；场效应管及其外围电路4
‑
1包括场效应管ntgd4167ct1g芯片v1，场效应管ntgd4167ct1g芯片v1的2脚、3脚和6脚分别与5v输入及滤波电路4
‑
2连接，场效应管ntgd4167ct1g芯片v1的1脚和4脚分别与快速放电电路4
‑
3连接，场效应管ntgd4167ct1g芯片v1的1脚与tx_sw_rf输入端a4
‑
5连接；场效应管ntgd4167ct1g芯片v1的5脚接地；5v电压进入功放偏置电压控制电路，首先经过5v输入及滤波电路4
‑
2进行滤波，进入场效应管ntgd4167ct1g芯片v1，当tx_sw_rf输入端a4
‑
5（收发使能控制电平）为高电平时，场效应管ntgd4167ct1g芯片v1开启，5v电压达到功放偏置电压控制端4
‑
4，使功率放大器5开启；当tx_sw_rf输入端a4
‑
5（收发使能控制电平）由高电平切换到低电平时，场效应管ntgd4167ct1g芯片v1关闭，同时快速放电电路4
‑
3开始工作，使5v电压快速变为0v，由高电平快速变为低电平，从而加快功率放大器5的关闭速度，防止功率泄漏以及收发通道电路3与功率放大器5时序不匹配，造成的功率放大器5损坏（参见图3）。
36.收发切换控制电路1包括场效应管开关电路1
‑
1、tx_sw_rf输入端b1
‑
2、rx_ch输出端1
‑
3和tx_ch输出端1
‑
4，场效应管开关电路1
‑
1上设置有tx_sw_rf输入端b1
‑
2、rx_ch输出端1
‑
3和tx_ch输出端1
‑
4；tx_ch输出端1
‑
4并联有dc2_ch输出端1
‑
5；场效应管开关电路1
‑
1包括2个tp5335k1
‑
g场效应管v8、v7和5个cph3461
‑
tl
‑
w场效应管v3、v4、v5、v6、v9，场效应管v9的g极与tx_sw_rf输入端b1
‑
2连接，场效应管v6的d极和场效应管v7的s极与rx_ch输出端1
‑
3连接，场效应管v8的d极和场效应管v3的s极与tx_ch输出端1
‑
4连接；场效应管v6的g极串联有r18、c80构成的rc延时电路；当tx_sw_rf输入端b1
‑
2为高电平时，场效应管v9、v5和v3导通，因为场效应管v9导通到地，所以场效应管v6和v4不导通，又因为场效应管v4不导通，场效应管v8的g极和s极无法产生压差不导通，场效应管v5导通，场效应管v7的g极和s极产生压差，场效应管v7导通，此时rx_ch输出端1
‑
3为高电平，tx_ch输出端1
‑
4和dc2_ch输出
端1
‑
5为低电平，使收发通道电路3处于发状态；tx_sw_rf输入端b1
‑
2电平为低时，场效应管v9、v5和v3不导通，场效应管v6和v4导通，场效应管v8的g极和s极产生压差导通，场效应管v7的g极和s极无法产生压差不导通，此时场效应管rx_ch输出端1
‑
3为低电平，tx_ch输出端1
‑
4和dc2_ch输出端1
‑
5为高电平，使收发通道电路3处于收状态（参见图4）。
37.收发通道电路3包括天线端3
‑
1、发射电路3
‑
2、接收电路3
‑
3和3.3v偏置电压输入电路3
‑
4，天线端3
‑
1分别与发射电路3
‑
2、接收电路3
‑
3和3.3v偏置电压输入电路3
‑
4连接；发射电路3
‑
2包括tx输入端3
‑
5和tx_ch输入端3
‑
6, tx输入端3
‑
5、tx_ch输入端3
‑
6分别与二极管vd1的负极端连接，二极管vd1的正极端与二极管vd2的正极端、天线端3
‑
1、3.3v偏置电压输入电路3
‑
4并联连接；tx_ch输入端3
‑
6与tx_ch输出端1
‑
4连接，tx_ch输入端3
‑
6串联有l6、c20滤波电路；tx输入端3
‑
5与功率放大器5连接；功率放大器5的型号为itch24025e2；接收电路3
‑
3包括rx_ch输入端3
‑
7和rx输出端3
‑
8，rx_ch输入端3
‑
7和rx输出端3
‑
8分别与二极管vd2的负极端、二极管vd3的正极端并联连接；rx_ch输入端3
‑
7上并联有dc2_ch输入端3
‑
9，dc2_ch输入端3
‑
9与dc2_ch输出端1
‑
5连接；rx_ch输入端3
‑
7与rx_ch输出端1
‑
3连接；dc2_ch输入端3
‑
9通过l7、c68、c71滤波电路与二极管vd3的负极端连接；rx_ch输入端3
‑
7串联有l8、c22滤波电路；按照安全稳定的原则，收发通道电路3的开启应比功率放大器5的开启时间要早，收发通道电路3的关闭应比功率放大器5的关闭时间晚，从而防止功率泄漏，避免电路损坏；发射状态时，信号由tx输入端3
‑
5进入电子开关，通过tx_ch输入端3
‑
6的输入电平和偏置电压电平，使二极管vd1导通，信号达到天线端3
‑
1，从而通过天线端3
‑
1向天线发射信号，进而通过天线向外发射信号，在发射状态时l6、c20滤波电路保证了发射电路3
‑
2的阻抗匹配，二极管vd3和l7、c68滤波电路防止功率泄漏，从而提高tx输入端3
‑
5和rx输出端3
‑
8之间的隔离度；接收状态时，信号依次由天线、天线端3
‑
1进入收发通道电路3，通过rx_ch输入端3
‑
7电平和偏置电压电平，使二极管vd2导通，信号达到接收端口rx输出端3
‑
8，从而向接收机输入信号，支路中的l8、c22滤波电路保证了接收电路3
‑
3的阻抗匹配（参见图2）。
38.供电电路2包括：由78m12电压转换芯片及其外围电路构成的24v转12v电路2
‑
1、由78m05电压转换芯片及其外围电路构成的12v转5v电路2
‑
2、由xc6204a332mr电压转换芯片及其外围电路构成的5v转3.3v电路2
‑
3以及由lt3571电压转换芯片及其外围电路构成的12v转70v电路2
‑
4，以对应输出12v、5v、3.3v和70v电压，从而向功放偏置电压控制电路4、收发通道电路3和收发切换控制电路1供电，5v电压为功率放大器5的偏置电压，通过快速放电电路4
‑
3向功率放大器5输入，3.3v和70v用来实现收发切换控制电路1对收发通道电路3的切换（参见图5）。
39.该tdd大功率高速收发切换电子开关发射信号时，同时向tx_sw_rf输入端b1
‑
2和tx_sw_rf输入端a4
‑
5输入高电平；向tx_sw_rf输入端b1
‑
2输入高电平后，场效应管v9、v5和v3导通，因为场效应管v9导通到地，场效应管 v6和v4不导通，又因为场效应管v4不导通，场效应管v8的g极和s极无法产生压差不导通，场效应管v5导通，场效应管v7的g极和s极产生压差，场效应管v7导通，通过rx_ch输出端1
‑
3向rx_ch输入端3
‑
7输入70v电压，使rx_ch输入端3
‑
7高电平，同时由于场效应管v8不导通，使tx_ch输出端1
‑
4和dc2_ch输出端1
‑
5为低电平，从而使tx_ch输入端3
‑
6和dc2_ch输入端3
‑
9为低电平，使收发通道电路3切换至发状态；向tx_sw_rf输入端a4
‑
5输入高电平后，场效应管ntgd4167ct1g芯片v1开启，5v电压达到功
放偏置电压控制端4
‑
4，使功率放大器5开启；功率放大器5开启开启后，信号依次通过tx输入端3
‑
5、功率放大器5、天线端3
‑
1、天线向外发射信号；在信号发射结束时通过功放偏置电压控制电路4的快速放电电路4
‑
3快速放电，从而使功率放大器5快速关闭，进而防止由于功率放大器5关闭过慢而引发的功放损坏和功率泄漏；同时在信号发射结束时，通过收发切换控制电路1的rc延时电路延迟接收通道开启时间，从而避免接收通道打开过快，确保功率放大器未完全关闭时，接收通道保持关闭状态，使大功率信号不会泄漏至接收机，进而保护了接收机。
40.该tdd大功率高速收发切换电子开关接收信号时，使tx_sw_rf输入端b1
‑
2和tx_sw_rf输入端a4
‑
5切换为低电平；tx_sw_rf输入端b1
‑
2电平为低时，场效应管v9、v5和v3不导通，所以场效应管v6和v4导通，场效应管v7的g极和s极无法产生压差不导通，场效应管v8的g极和s极产生压差导通，通过tx_ch输出端1
‑
4向tx_ch输入端3
‑
6和dc2_ch输入端3
‑
9输入70v电压，使tx_ch输入端3
‑
6和dc2_ch输入端3
‑
9为高电平，同时由于场效应管v7不导通，使rx_ch输出端1
‑
3为低电平，从而使rx_ch输入端3
‑
7和为低电平，使收发通道电路3切换至收状态；tx_sw_rf输入端a4
‑
5为低电平后，场效应管ntgd4167ct1g芯片v1关闭，同时快速放电电路4
‑
3开始工作，使5v电压快速变为0v，由高电平快速变为低电平，从而使功率放大器5快速放电，进而使功率放大器5的关闭先于收发通道电路3切换至收状态，从而避免功率放大器5的大功率信号泄漏至接收机，进而保护接收机；收发通道电路3切换至收状态后，信号依次通过天线、天线端3
‑
1、rx输出端3
‑
8进入接收机而接收信号。
41.该电子开关的指标测试：指标测试包括天线端到电子开关接收端的插入损耗，电子开关发射端到天线端的插入损耗，发射状态时电子开关发射端到电子开关接收端的隔离度和接收状态时电子开关发射端到电子开关接收端的隔离度，通过上述各指标测试可以看出，该电子开关具有低的插入损耗和高的隔离度（参见图6
‑
图11）。
42.以上所述只是本实用新型的较佳实施例而已，上述举例说明不对本实用新型的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本实用新型的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本实用新型技术方案的范围内，而不背离本实用新型的实质和范围。