一种带断电保护的无线通信系统收发开关电路的制作方法

1.本发明涉及无线电通讯技术领域，尤其涉及一种无线通信系统收发开关电路的保护技术领域。


背景技术：

2.无线通信系统的收发开关，有时也称之为“天线开关”往往与功率放大器输出端相连，通过无线通信系统天线端口射频接插件与天馈系统直接相连，它是负责无线通信系统收发链路切换的关键部件。通常情况下，无线通信系统收发开关的电路由两组功率pin二极管组成（常规收发开关原理图见图2），无线通信系统上电工作后收发开关会按照收发的逻辑电平被动切换工作链路（接收或发射），具有插入损耗低、隔离度高、切换时间快、工作频带宽等优点，在射频及微波通信中被广泛运用，一旦损坏对通信系统的影响巨大。然而图2所示收发开关电路的核心器件是功率pin二极管，由于本征层的存在，pin二极管的通断由经过其电流的大小决定的，因此其关键特性是在通电情况下才具备的，而在断电状态下，相关特性将无法表现，特别是功率容量会大大降低。此时若有超过它功率容量的强信号（比如近场雷达照射信号）从天线经馈线流入收发开关时，pin二极管很容易被烧毁，pin二极管一旦损坏，无线通信系统除无法实现正常的收发切换功能，其内部功放组件中放大电路阻抗还会严重失配(信号反射)致使功率管毁坏，这种故障对整个通信系统影响巨大。为避免上述故障的发生，使用者只能先拧下馈线再给无线通信系统断电，而需使用无线通信系统时则先通电再拧上馈线，这种使用方式浪费时间很不方便，而且频繁拆卸馈线也会降低接插件的使用寿命。


技术实现要素：

3.本发明针对以上技术问题，提供了一种在断电状况下，能够进行有效保护，进而简化现有使用流程的带断电保护的无线通信系统收发开关电路。
4.本发明的技术方案是：无线通信系统具有控制系统，所述控制系统输出控制信号r和控制信号t；包括射频接插件xs1、xs2和xs3，所述射频接插件xs1用于连接无线通信系统功率放大器，所述射频接插件xs2用于连接天馈系统，所述射频接插件xs3用于连接接收机；在所述射频接插件xs1和xs2之间设有信号发射开关电路，在所述xs2和xs3之间设有信号接收开关电路；其特征在于，在所述射频接插件xs2的后端设有射频功率继电器s1，所述射频功率继电器s1包括射频输入口in、射频输出口out、驱动电压正极接口和驱动电压负极接口，所述射频输出口out连接所述天馈系统，所述射频输入口in连接所述信号发射开关电路和信号接收开关电路，所述驱动电压正极接口连接电源，所述驱动电压负极接口接地。
5.在所述电源与所述射频功率继电器s1之间还设有低功耗电路，所述低功耗电路包括电容c14、电容c15、电阻r5、稳压二极管v7和场效应管v8，
所述电容c14和电容c15并联连接在电源后端，所述电容c14的另一端接地，所述电容c15的另一端并联连接所述电阻r5、稳压二极管v7的阴极和场效应管v8的栅极，然后所述电阻r5的另一端、稳压二极管v7的阳极和场效应管v8的源极并联连接、并接地；所述场效应管v8的漏极连接所述驱动电压负极接口，并接地。
6.在所述驱动电压负极接口与接地点之间还设有分压电阻r7。
7.在所述驱动电压正极接口和驱动电压负极接口之间并联有保护二极管v9，所述保护二极管v9的阳极连接驱动电压负极接口、阴极连接驱动电压正极接口。
8.所述信号发射开关电路包括退耦电容c1、c2、c3、c4，限流电阻r1、r2，扼流电感l1、l2、l5，耦合电容c9、c10、c13，和pin二极管v1、v2；所述退耦电容c1和限流电阻r1的一端共同连接所述控制信号r，所述退耦电容c1的另一端接地；所述限流电阻r1的另一端并联连接退耦电容c2和扼流电感l1，退耦电容c2的另一端接地，所述扼流电感l1的另一端并联连接所述耦合电容c9、c10和pin二极管v1的阴极，所述耦合电容c9的另一端连接所述射频接插件xs1，所述pin二极管v1的阳极接地；所述退耦电容c4和限流电阻r2的一端共同连接所述控制信号t，所述退耦电容c4的另一端连接所述扼流电感l5，同时接地；所述限流电阻r2的另一端并联连接所述退耦电容c3和扼流电感l2，所述退耦电容c3的另一端接地，所述扼流电感l2的另一端连接所述耦合电容c10的另一端，在所述扼流电感l2的另一端还连接所述pin二极管v2的阴极；所述扼流电感l5的另一端连接所述pin二极管v2的阳极和耦合电容c13，所述耦合电容c13的另一端连接所述射频输入口in。
9.所述信号接收开关电路包括退耦电容c5、c6、c7、c8，限流电阻r3、r4，扼流电感l3、l4，耦合电容c12、c11,pin二极管v3,和pin二极管组；所述退耦电容c6和限流电阻r3的一端共同连接所述控制信号r，所述退耦电容c6的另一端接地；所述限流电阻r3的另一端并联连接退耦电容c5和扼流电感l4，所述退耦电容c5的另一端接地，所述扼流电感l4的另一端并联连接所述pin二极管v3的阴极和耦合电容c12，所述pin二极管v3的阳极连接所述pin二极管v2的阳极；所述耦合电容c12的另一端连接所述pin二极管组的阴极、扼流电感l3的一端和耦合电容c11的一端；所述pin二极管组的阳极接地，所述扼流电感l3的另一端连接所述退耦电容c7的一端和限流电阻r4，所述退耦电容c7的另一端接地，所述限流电阻r4的另一端连接耦合电容c8和控制信号t，所述耦合电容c8的另一端接地；所述耦合电容c11的另一端连接所述射频接插件xs3。
10.所述pin二极管组具有至少二只并联连接的pin二极管。
11.本发明的技术效果是：本发明提供了一种带断电保护的无线通信系统收发开关电路系统。通过射频继电器闭合和断开，实现了在通电的情况下收发开关可实现正常的收发切换功能，而在断电情况下可以与天馈系统可靠断开。
12.在现有技术中，使用者需要采用频繁拆卸馈线的方式解决空中强信号在无线通信系统断电情况下“灌入”天线开关致使其内部开关元件（pin二极管）烧毁，导致功放组件中
放大电路上电无法正常工作，甚至严重失配致使功率管毁坏问题。本发明实现在不需要拧下馈线便可在断电状态下阻断来自天馈系统流向收发开关的信号，对无线通信系统产生保护作用，提高了无线通信系统可靠性，同时也保证了接插件的使用寿命，节约了使用者操作时间。
附图说明
13.图1是本发明的电路图，图2是本发明现有技术的电路图。
14.图中1是射频输入口in、2是射频输出口out、3是驱动电压正极接口、4是驱动电压负极接口。
具体实施方式
15.本发明的技术方案如图1所示，无线通信系统具有控制系统，控制系统输出控制信号r和控制信号t；包括射频接插件xs1、xs2和xs3，射频接插件xs1用于连接无线通信系统功率放大器，射频接插件xs2用于连接天馈系统，射频接插件xs3用于连接接收机；在射频接插件xs1和xs2之间设有信号发射开关电路，在xs2和xs3之间设有信号接收开关电路；在射频接插件xs2的后端设有射频功率继电器s1，射频功率继电器s1包括射频输入口in、射频输出口out、驱动电压正极接口和驱动电压负极接口（图中的1~4引脚），射频输出口out连接所述天馈系统，射频输入口in连接所述信号发射开关电路和信号接收开关电路，驱动电压正极接口连接电源，驱动电压负极接口接地。
16.在收、发开关电路与天馈系统之间插入了一个具有断电保护功能的继电器，在电源断电情况下，继电器s1处于断开状态，形成了物理隔离的状态，进而防止较强信号通过天馈系统“窜”入收发开关电路，损坏元器件。
17.射频功率继电器s1可以采用高功率容量等级的功率继电器。以适应强信号可靠通过。
18.在电源与射频功率继电器s1之间还设有低功耗电路，低功耗电路包括电容c14、电容c15、电阻r5、稳压二极管v7和场效应管v8，电容c14和电容c15并联连接在电源后端（处于驱动电压正极接口的前部），电容c14的另一端接地（作为退耦电容），电容c15的另一端并联连接电阻r5、稳压二极管v7的阴极和场效应管v8的栅极，然后电阻r5的另一端、稳压二极管v7的阳极和场效应管v8的源极并联连接、并接地；场效应管v8的漏极连接驱动电压负极接口，并接地。
19.在该低功耗电路中，r5、c15构成延时电路（时间常数τ=r5
×
c15）。无线通信系统上电后，场效应管v8导通，此刻r7不参与分压，此时功率继电器s1的3、4管脚电压为vcc,s1可靠闭合，射频链路导通；在驱动电压负极接口与接地点之间还设有分压电阻r7。τ时间后，场效应管v8断开，此刻r7参与分压，继电器工作电流降低，选择合适的r7阻值使功率继电器s1的3、4管脚电压稍大于其断开压即可，这样在使用极少外围器件的条件下有效降低了继电器导通功
耗，提高了继电器使用寿命。
20.在驱动电压正极接口和驱动电压负极接口之间并联有保护二极管v9，保护二极管v9的阳极连接驱动电压负极接口、阴极连接驱动电压正极接口。
21.信号发射开关电路包括退耦电容c1、c2、c3、c4，限流电阻r1、r2，扼流电感l1、l2、l5，耦合电容c9、c10、c13，和pin二极管v1、v2；退耦电容c1和限流电阻r1的一端共同连接控制信号r，退耦电容c1的另一端接地；限流电阻r1的另一端并联连接退耦电容c2和扼流电感l1，退耦电容c2的另一端接地，扼流电感l1的另一端并联连接耦合电容c9、c10和pin二极管v1的阴极，耦合电容c9的另一端连接射频接插件xs1，pin二极管v1的阳极接地；退耦电容c4和限流电阻r2的一端共同连接控制信号t，退耦电容c4的另一端连接扼流电感l5，同时接地；限流电阻r2的另一端并联连接退耦电容c3和扼流电感l2，退耦电容c3的另一端接地，扼流电感l2的另一端连接耦合电容c10的另一端，在扼流电感l2的另一端还连接pin二极管v2的阴极；扼流电感l5的另一端连接pin二极管v2的阳极和耦合电容c13，耦合电容c13的另一端连接射频输入口in。
22.信号接收开关电路包括退耦电容c5、c6、c7、c8，限流电阻r3、r4，扼流电感l3、l4，耦合电容c12、c11,pin二极管v3,和pin二极管组；退耦电容c6和限流电阻r3的一端共同连接控制信号r，退耦电容c6的另一端接地；限流电阻r3的另一端并联连接退耦电容c5和扼流电感l4，退耦电容c5的另一端接地，扼流电感l4的另一端并联连接pin二极管v3的阴极和耦合电容c12，pin二极管v3的阳极连接pin二极管v2的阳极；耦合电容c12的另一端连接pin二极管组的阴极、扼流电感l3的一端和耦合电容c11的一端；pin二极管组的阳极接地，扼流电感l3的另一端连接退耦电容c7的一端和限流电阻r4，退耦电容c7的另一端接地，限流电阻r4的另一端连接耦合电容c8和控制信号t，耦合电容c8的另一端接地；耦合电容c11的另一端连接射频接插件xs3。
23.在信号发射状态时，v2和pin组导通，v1和v3截止。发射信号从xs1到xs2。
24.在信号接收状态时，v1和v3导通，v2和pin组截止。接收信号从xs2到xs3。
25.pin二极管组具有至少二只并联连接的pin二极管。
26.本发明中收发开关按r和t的逻辑被动切换收发通路（见表1）。由于射频功率继电器具有低插入损耗、低驻波比、高隔离度等特性，对经过它的信号影响很小；当无线通信系统断电后，继电器s1高隔离断开射频链路，阻断此时来自天馈系统接收到的信号，实现物理性断电保护功能。
27.表1：rt电源（vcc）开关状态低电压（负）高电压（正）上电收态高电压（正）低电压（负）上电发态
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断电断开