[发明专利]放大器单元中的旁通器件

说明书

本发明涉及一种用于放大500MHz以上频率范围(包括微波频率)内的通信信号的放大器单元中的旁通器件，包括一个带有传输线的印制电路板、一个放大器、一个平行于放大器布放的传输线旁通部分以及一个用于在放大器变得不能工作的情形起动所述旁通部分的开关装置。

这种放大器单元被用于蜂窝移动电话系统的基站中。尤其是在近些年，这种放大器单元直接安装在天线架或天线塔的顶部，以使天线传输电缆的长度能够减至最小。从而，由于信号在很短传输电缆中的衰减相对较低，使得信噪比能够维持在一个良好的高水平。

但是，这样一种放大器单元当然是整个系统中的关键部件，并且很重要的是它不论在什么时候都要能够工作。因而，即使馈电电源中断或者放大器由于一些其他原因而变得不能工作时，信号也必须以某种方式通到位于天线架或天线塔底邻近的基站。

为此目的，以前知道的是连接一个与机电式继电器形式的开关装置结合在一起的平行于放大器的旁通部分，这样，在任何一个放大器晶体管击穿或者放大器单元的馈电电源中断的情形下，就起动旁通部分。

这种机电式继电器具有若干缺点。虽然现在市场上能够买得到相当小的继电器安装在印制电路板上，但这些继电器相当贵并且不具有满意的性能特性。因而信号要衰减到一个很大的程度。而且在关断开关时，绝缘不够充分。此外，使用寿命也不够长。

以此为背景，本发明的主要目的是提供在第一节中叙述的一种旁通器件，它不贵并且具有改进了的性能。

根据本发明，放大器被连接在从其间连接着旁通部分的两个主结点延伸出来的两个传输短截线段之间，并且开关装置包括具有可控制的阻抗(或为很低或为很高)的固态元件，固态元件在旁通部分和短截线段中的所选点上连接到RF地电位，以在全部固态元件都处于很高阻抗状态时起动旁通部分，并在全部固态元件都被控制在很低阻抗的状态时有效地切断旁通部分，在这一情形所有通信信号均通过放大器。用于这一目的的固态元件很容易找到而且可以用例如说二极管或晶体管组成。

进一步的优越性能包含在所附权利要求书中并将从下面的详细叙述中看出来。

现在将结合附图示出的优选实施例更详细地叙述本发明。

图1概略地示出一个包括有根据本发明的放大器单元的简单电路；

图2示出电路插件板上带有主要元件和传输线段的放大器单元的一个局部；以及

图3a、3b和3c说明放大器单元中所包括的固态元件的各种可能的实施例。

图1所示的线路是连接到天线A的一个双工装置。一般，天线，具有带通滤波器Rx1、Rx2和Tx的双工线路以及低噪声放大器LNA均安装在蜂窝移动电话系统所包含的天线架或天线塔的顶部。通常，紧靠到塔的底部的是一个具有各种用于维持和监示基站的工作包括以相当高的频率例如1.9GHz接收和发射通信信号的设备的基站。

正如上面所指出的，低噪声放大器LNA具有在所接收的通信信号沿着传输线路明显衰减之前放大这些信号的任务。

放大器单元装在一个经得起各种天气变化的盒子里(在附图中未示出)并包括一个带有传输线1、2的印制电路板(其一部分大略地示于图2)，一个位于两个耦合电容器C1和C2之间的放大器A(可以是各包括一个放大器的两条并联支路的形式，并可以是一个或一个以上级联的放大器)，以及一个平行于放大器A布放的传输线旁通部分。根据本发明，放大器A连接在分别从主结点J1和J2伸出来传输线短截线段4和5之间。在图示的例子中，每个短截线段4、5具有一个相当于被接收并且用一个带通滤波器Rx1滤波(图1)的特定信号频率的一半波长的长度。

在每一个短截线段4、5的中点，分别有一个副结点J3和J4，于是，这些副结点位于距相应的结点J1、J2和距短截线段的相应自由端4a、5a四分之一波长的距离处。放大器A的输入和输出端子A1、A2分别经过相对较短的传输线段6和7连接到相应的结点J3、J4。

每一个短截线段的自由端4A、5A分别经由一个固态元件Z1和Z2连接到地电位。同样地，有相似的固态元件Z3和Z4连接在地电位和旁通部分的被选点3A、3B之间。

固态元件Z1、Z2、Z3和Z4可以用二极管D、双极型晶体管T或场效应晶体管FET构成，分别示于图3a、3b和3c。在任何情形下，每一个这样的元件都可以从一个很高阻抗的状态例如至少500Ω和一个很低阻抗的状态例如小于1Ω转换。这两个不同状态之间的转换很容易通过在二极管D上、在双极型晶体管T的基极上或者在场效应晶体管FET的控制栅极上施加一个DC偏压来达到。