[发明专利]一种时分双工系统的微弱无线信号放大器及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种时分双工系统的信号放大器及控制方法，具体地讲，涉及一种时分双工系统的微弱无线信号放大器及控制方法。

背景技术

     随着WIFI、蓝牙和无线传感器网络等近距离无线通信技术的快速发展，各种无线设备和终端广泛应用。相应的会有信号弱、通信质量差等问题。这些问题通常是由于障碍物遮挡或终端间距离远造成的。解决方案目前主要采用如下三种方式：

射频前端双向放大器，通过在终端上增加射频功率放大器来增加发射功率、低噪声放大器增加接收灵敏度，从而增加信号覆盖范围，该种方式增加了发射功率，功耗高，在遮挡严重时需要非常高的发射功率，而且效果并理想，另外还可能对信号覆盖范围内的其他无线设备造成干扰。

在蜂窝通讯系统中广泛采用的双向放大器通过双工器来分离上行和下行信号，而对于TDD系统上下行信号频率相同，该方案并不适用。

通过有线方式，一般为以太网将信号传输到目标区域，然后再转化为无线信号。这种方式硬件结构复杂，需要有线连接和额外的设备支持，成本高。

此外，专利200710303870.6提出了一种用于时分双工系统的双向动态放大方法及装置，该装置和方法适用于TDD系统，但是该装置的最小输入功率分别为-63dbm和-43dbm，并不适用于无线通信中的微弱信号(低至-90dbm)放大。另外，该装置和方法还存在动态范围小、RF开关切换导致的阻抗变换影响检波效果等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种时分双工系统的微弱无线信号放大器及控制方法，提高了放大器微弱信号的放大处理能力，可用于扩展无线传感器网络覆盖范围，增加传输距离。

本发明采用如下技术手段实现发明目的：

一种时分双工系统的微弱无线信号放大器，包括单向放大器一和与其连接的单向放大器二，其特征是：所述单向放大器一包括限幅和保护电路一，所述限幅和保护电路一连接射频带通滤波器一，所述射频带通滤波器一连接SPDT开关一，所述SPDT开关一连接多级可调低噪声放大器一，所述多级可调低噪声放大器一连接功分器一和自动增益控制电路一，所述功分器一连接射频检波器一和SPDT开关二，所述射频检波器一连接自动增益控制电路一和电压比较器一，所述电压比较器一连接逻辑控制单元一和公共逻辑门电路，所述逻辑控制单元一连接SPDT开关二和多级可调低噪声放大器二的使能控制角，SPDT开关二对于单向放大器二常通，对于单向放大器一常闭；所述单向放大器二包括限幅和保护电路二，所述限幅和保护电路二连接射频带通滤波器二，所述射频带通滤波器二连接SPDT开关二，所述SPDT开关二连接多级可调低噪声放大器二，所述多级可调低噪声放大器二连接功分器二和自动增益控制电路二，所述功分器二连接射频检波器二和SPDT开关一，所述射频检波器二连接自动增益控制电路二和电压比较器二，所述电压比较器二连接逻辑控制单元二和公共逻辑门电路，所述逻辑控制单元二连接常通的SPDT开关一和多级可调低噪声放大器一的使能控制角，SPDT开关一对于单向放大器一常通，对于单向放大器二常闭。

作为对本技术方案的进一步限定，所述功分器一、二都采用威尔金森功分器。

一种采用权利要求1所述时分双工系统微弱无线信号放大器的控制方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)放大器上电后进入待机状态，当没有射频信号输入时，放大器处于空闲状态，当射频信号从端口a进入时,转步骤（2）；当射频信号从端口b进入时，转步骤（3）；(1)放大器上电后进入待机状态，当没有射频信号输入时，放大器处于空闲状态，当射频信号从端口a进入时,转步骤（2）；当射频信号从端口b进入时，转步骤（3）； 

（2）射频信号经过限幅和保护电路一、射频带通滤波器一、常通的SPDT开关一、多级可调低噪声放大器一、功分器一后取出射频信号，经过射频检波器一后进入电压比较器一，如果进入的射频信号强度超过电压比较器一的门限值，转步骤（4）；

(3) 射频信号经过限幅和保护电路二、射频带通滤波器二、常通的SPDT开关二、多级可调低噪声放大器二、功分器二后取出射频信号，经过射频检波器二后进入电压比较器二，如果进入的射频信号强度超过电压比较器二的门限值，转步骤（4）；