一種基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器。該放大器包括天線，上行鏈路，下行鏈路，控制模塊，電源模塊。上行鏈路包括依次連接的帶通濾波器，低噪聲放大器；下行鏈路包括依次連接的數字衰減器，帶通濾波器，功率放大器，單片機。其中單片機、數字衰減器完成自動增益控制功能。本發明中實現了自動增益控制功能，使得WiFi信號放大器的信號源輸入功率范圍大大增加，并且不用因為信號源的輸入功率大小不同而手動調節下行鏈路的增益，增強了該WiFi信號放大器的適用性，基本適用于大部分AP、路由、網卡，能有效、方便的完成WiFi信號放大功能，并且該放大器具有發射功率大，接收靈敏度高特點，從而增大WiFi信號覆蓋范圍。
【專利說明】-種基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及WiFi信號放大器，特別涉及一種基于自動增益控制技術的WiFi信號 放大器。
【背景技術】
[0002] 民用級或企業級WiFi無線設備，如路由、網卡、AP、CPE的信號輸出功率一般在20 毫瓦（13dBm)到200毫瓦（23dBm)之間。但隨著使用WiFi設備的用戶越來越多，使用WiFi 設備的時間越來越多，人們對無線網絡的穩定性和信號強度的要求越來越高，目前的路由、 網卡、AP等WiFi設備因為功率偏小，穿墻能力差，覆蓋范圍有限等原因，已經滿足不了現代 用戶的需求。為了解決這個問題，很多企業或研發機構開發了 WiFi信號放大器來放大WiFi 設備的輸出功率，以求增大覆蓋范圍、增強穿墻能力的目的。但是因為目前市場上的WiFi 無線設備輸出功率不等，而WiFi信號放大器的下行增益又是固定的，且功率放大器的線性 (不失真)功率是有限的，從而導致很多場景需要定制配套下行增益的WiFi信號放大器。這 個問題導致用戶使用WiFi信號放大器極其不便，往往需要更改多次下行增益才能解決。大 大影響了 WiFi信號放大器的適用性和用戶體驗。本文提出了一種帶有自動增益控制功能 的WiFi信號放大器，解決了目前傳統WiFi信號放大器的不足。
【發明內容】
[0003] 本發明目的是：提供一種基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器。
[0004] 本發明的技術方案是： 一種基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器，其特征在于：包括天線及分別與其連 接并通過其接收和發射WIFI信號的上行鏈路和下行鏈路，所述下行鏈路帶有自動增益控 制模塊；所述WiFi信號放大器還包括同時與上行鏈路和下行鏈路連接，并控制二者的工作 狀態的控制模塊。
[0005] 優選的，所述下行鏈路包括依次連接的數字衰減器、第一帶通濾波器、功率放大器 以及自動增益控制模塊，所述數字衰減器輸入端連接有信號源，功率放大器輸出端連接天 線；所述自動增益控制模塊接收功率放大器的功率檢測信號和控制模塊輸出的上下行控制 信號，并輸出衰減器讀寫信號和衰減值信號到數字衰減器。
[0006] 進一步優選的，所述自動增益控制模塊采用單片機。
[0007] 優選的，所述上行鏈路包括依次連接的第二帶通濾波器和低噪聲放大器，其中第 二帶通濾波器的輸入端連接天線，低噪聲放大器的輸出端連接控制模塊。
[0008] 進一步優選的，所述低噪聲放大器的輸出端和信號源通過一 3dB耦合器連接到控 制模塊，所述控制模塊包括依次連接的檢波器和比較器，信號源輸入信號經3dB耦合器耦 合到控制模塊，最終輸出一個上下行控制信號。
[0009] 進一步優選的，所述下行鏈路的數字衰減器與上行鏈路的低噪聲放大器分別通過 第一射頻開關連接連接3dB耦合器。
[0010] 進一步優選的，所述下行鏈路的功率放大器與上行鏈路的第二帶通濾波器分別通 過第二射頻開關連接天線。
[0011] 進一步優選的，所述第一帶通濾波器的頻率通帶為2. 4GHz?2. 485GHz。
[0012] 進一步優選的，所述第二帶通濾波器的頻率通帶為2. 4GHz?2. 485GHz。
[0013] 本發明的優點是：本發明中實現了自動增益控制功能，使得WiFi信號放大器的信 號源輸入功率范圍大大增加，并且不用因為信號源的輸入功率大小不同而手動調節下行鏈 路的增益，增強了該WiFi信號放大器的適用性，基本適用于大部分AP、路由、網卡，能有效、 方便的完成WiFi信號放大功能，并且該放大器具有發射功率大，接收靈敏度高特點，從而 增大WiFi信號覆蓋范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述： 圖1為本發明所述的基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器的原理框圖； 圖2為本發明所述的單片機控制衰減器讀寫信號輸出的原理圖。
[0015] 其中：1、第一射頻開關；2、數字衰減器；3、第一帶通濾波器；4、功率放大器；5、單 片機；6、第二射頻開關；7、天線；8、第二帶通濾波器；9、低噪聲放大器；10、3dB耦合器；11、 檢波器；12、比較器。
【具體實施方式】
[0016] 以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明 本發明而不限于限制本發明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件做 進一步調整，未注明的實施條件通常為常規實驗中的條件。
[0017] 實施例： 本實施例描述了一種帶有自動增益控制功能的WiFi信號放大器，其原理框圖如圖1所 示，所示WiFi信號放大器包括天線，上行鏈路，下行鏈路，控制模塊，電源模塊。上行鏈路包 括依次連接的帶通濾波器，低噪聲放大器；下行鏈路包括依次連接的數字衰減器，帶通濾波 器，功率放大器，單片機。其中單片機、數字衰減器完成自動增益控制功能。
[0018] 所述的上行鏈路用于接收信號，下行鏈路用于發射WiFi信號。
[0019] 上行鏈路包括依次連接的2. 4GHz?2. 485GHz的第二帶通濾波器8、低噪聲放大器 9。在上行鏈路中，天線感應到信號后，經過射頻開關6后先通過2. 4GHz?2. 485GHz的第 二帶通濾波器8進行濾波，再進入低噪聲放大器9對接收信號進行放大，最后從射頻開關1 輸出。
[0020] 進一步，下行鏈路包括依次連接的數字衰減器2、2. 4GHz?2. 485GHz的第一帶通 濾波器3、功率放大器4、單片機5。輸入信號從射頻開關1進入到數字衰減器2,再經過 2. 4GHz?2. 485GHz的第一帶通濾波器3濾波后，進入功率放大器4進行功率放大，輸出信 號經過射頻開關6傳遞到天線，數字衰減器2、功率放大器4、單片機5共同完成自動增益控 制功能。功率放大器4同時具有功率檢測功能，可以檢測到與輸出功率對應的電壓信號， 這個電壓信號輸入進單片機5。如果功率放大器不具備功率檢測功能，可以在功率放大器 輸出端添加定向耦合器，耦合出一部分功率信號，進入檢波器得到電壓信號，再輸入進單片 機。單片機根據此功率檢測電壓信號，上下行控制信號作為依據，按照算法輸出衰減值信號 和衰減器讀寫信號來控制數字衰減器的衰減量和更改衰減量的時刻。
[0021] 進一步，所述數字衰減器，功率放大器，單片機完成自動增益控制功能，使下行鏈 路的輸出功率始終保持在一定的范圍內，不受輸入功率的影響。
[0022] 控制模塊包括檢波器11，比較器12,輸入信號經3dB耦合器耦合到控制模塊，最終 輸出一個上下行控制信號。所述控制模塊通過檢波器檢測信號強度，若檢測到信號強度大 于閥值，則判決為發射狀態，控制模塊打開下行鏈路并關閉上行鏈路，此時下行鏈路開始向 天線發射2. 4GHz?2. 485GHz信號。
[0023] 若控制模塊檢測到的信號小于閥值，則判決為接收狀態，控制模塊打開上行鏈路， 并關閉下行鏈路，此時模塊開始從天線接收2. 4GHz?2. 485GHz信號。
[0024] 如圖2所示，單片機具體算法如下：單片機輸入端得到功率檢測信號和WiFi上下 行控制信號，由于WiFi屬于TDD (時分）系統，并且在發射時，每個數據包直接都有間隔，如 圖2中的t3。在tl時間內發射數據包，功率放大器此時開啟；t3為保護間隔，受上下行控 制信號控制，功率放大器此時處于關閉狀態。單片機在tl時間段內，對功率檢測信號取多 次樣，求出平均值V0,將此平均值與設定值(將功率放大器輸出功率定在P1到P2之間，則對 應的電壓值為VI到V2之間，且P2大于P1，V2大于VI)比較，如果V0小于VI，則使數字衰 減器衰減量減小〇. 5dB，在tl結束后再延遲t2,這個時候數字衰減器才可以完成這個變化， 以防止影響功率放大器的正常工作，因為在功率放大器開啟時數字衰減器的變化會惡化功 率放大器的線性度（EVM)。如此循環，直到V0落在VI與V2之間。如果剛開始V0大于V2， 則使數字衰減器衰減量增大〇. 5dB，同樣，必須在tl結束后再延遲t2,數字衰減器才可以完 成這個衰減量的變化，如此循環，直到V0落在VI與V2之間。從而完成使功率放大器的輸 出值始終保持在P1和P2之間。
[0025] 上述實例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人是 能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精 神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器，其特征在于：包括天線及分別與其 連接并通過其接收和發射WIFI信號的上行鏈路和下行鏈路，所述下行鏈路帶有自動增益 控制模塊；所述WiFi信號放大器還包括同時與上行鏈路和下行鏈路連接，并控制二者的工 作狀態的控制模塊。
2. 根據權利要求1所述的基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器，其特征在于：所 述下行鏈路包括依次連接的數字衰減器、第一帶通濾波器、功率放大器以及自動增益控制 模塊，所述數字衰減器輸入端連接有信號源，功率放大器輸出端連接天線；所述自動增益控 制模塊接收功率放大器的功率檢測信號和控制模塊輸出的上下行控制信號，并輸出衰減器 讀寫信號和衰減值信號到數字衰減器。
3. 根據權利要求2所述的基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器，其特征在于：所 述自動增益控制模塊采用單片機。
4. 根據權利要求2所述的基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器，其特征在于：所 述上行鏈路包括依次連接的第二帶通濾波器和低噪聲放大器，其中第二帶通濾波器的輸入 端連接天線，低噪聲放大器的輸出端連接控制模塊。
5. 根據權利要求4所述的基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器，其特征在于：所 述低噪聲放大器的輸出端和信號源通過一 3dB耦合器連接到控制模塊，所述控制模塊包括 依次連接的檢波器和比較器，信號源輸入信號經3dB耦合器耦合到控制模塊，最終輸出一 個上下行控制信號。
6. 根據權利要求5所述的基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器，其特征在于：所 述下行鏈路的數字衰減器與上行鏈路的低噪聲放大器分別通過第一射頻開關連接連接3dB 奉禹合器。
7. 根據權利要求6所述的基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器，其特征在于：所 述下行鏈路的功率放大器與上行鏈路的第二帶通濾波器分別通過第二射頻開關連接天線。
8. 根據權利要求2所述的基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器，其特征在于：所 述第一帶通濾波器的頻率通帶為2. 4GHz?2. 485GHz。
9. 根據權利要求4所述的基于自動增益控制技術的WiFi信號放大器，其特征在于：所 述第二帶通濾波器的頻率通帶為2. 4GHz?2. 485GHz。
【文檔編號】H03F3/20GK104218903SQ201410402089
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月15日 優先權日:2014年8月15日
【發明者】高懷, 李昕, 朱向偉, 蔡士琦, 周智俐 申請人:蘇州華士無線科技有限公司