專利名稱：增加發(fā)送放大器的輸出阻抗的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及雙向通信單元，特別是，涉及使一個(gè)半雙工或時(shí)分復(fù)用通信單元能在沒有一個(gè)天線開關(guān)的條件下進(jìn)行工作。
各種無線通信單元都是人們熟知的。其中，這些單元包括，各種雙向無線設(shè)備以及各種無線話，并且典型地包括一部發(fā)射機(jī)，一部接收機(jī)，以及一組天線。該發(fā)射機(jī)典型地包括一個(gè)信息信號(hào)源以及一個(gè)發(fā)送放大器。
已知各種無線通信單元能提供全雙工和半雙工工作。一個(gè)提供全雙工工作的通信單元允許該通信單元在同一時(shí)間進(jìn)行發(fā)送(典型地在一個(gè)發(fā)送頻率上)和接收(典型地在一個(gè)不同于該發(fā)送頻率的接收頻率上)。一個(gè)提供半雙工工作的通信單元要求該通信單元在不同時(shí)間進(jìn)行發(fā)送和接收。因此，在使用半雙工通信單元的條件下，為了接收一組通信(信號(hào))，該用戶必須停止發(fā)送，而在使用全雙工通信單元的條件下，該用戶可以在同一時(shí)間進(jìn)行接收和發(fā)送。在各種時(shí)分多址接入系統(tǒng)中，該通信單元可以提供時(shí)分復(fù)用工作，它像全雙工工作一樣，允許該用戶在無需停止通話的條件下去接收一組通信(信號(hào))，但也像半雙工工作那樣，要求信息的實(shí)際發(fā)送和接收在被稱為諸時(shí)隙的不同的諸時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)生。
在一個(gè)典型的半雙工或時(shí)分復(fù)用通信單元中，該接收機(jī)和該發(fā)射機(jī)經(jīng)由一個(gè)天線開關(guān)被間歇地連接到該天線。在

圖1中以方框圖的形式描述了這樣一種典型的時(shí)分復(fù)用通信單元100的發(fā)送放大器和接收機(jī)兩部分。該通信單元100的發(fā)送放大器部分包括一個(gè)放大器部件101，一個(gè)直流(DC)電源103(例如，一組電池)，一個(gè)電源電壓控制器105，一個(gè)偏置控制器107，以及一個(gè)天線開關(guān)109。該通信單元100的接收部分包括一根傳輸線115，它具有相當(dāng)于該通信單元100的發(fā)送頻率的四分之一波長(zhǎng)的電長(zhǎng)度，一個(gè)PIN二極管119，它被連接于該傳輸線115以及一個(gè)信號(hào)公共端121之間，一個(gè)直流阻隔(隔直)電容器117，以及一個(gè)信號(hào)接收機(jī)113。
在發(fā)送過程中(例如，在一個(gè)發(fā)送時(shí)隙內(nèi))，一個(gè)輸入信號(hào)123(例如，已調(diào)制的語(yǔ)音或數(shù)據(jù))被施加到該放大器部件101，它基于一個(gè)所施加的電源電壓125以及一個(gè)所施加的偏置電壓127(例如，當(dāng)該放大器部件101是一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管(FET)時(shí))或偏置電流(例如，當(dāng)該放大器部件101是一個(gè)雙極型結(jié)型晶體三極管(BJT)時(shí))，對(duì)該輸入信號(hào)123進(jìn)行放大。根據(jù)已知的技術(shù)，通過分別地向該電源控制器105施加一個(gè)電源控制信號(hào)133以及向該偏置控制器107施加一個(gè)偏置控制信號(hào)131，來提供該電源電壓125以及該偏置電壓127。除了該電源和偏置控制信號(hào)以外，一個(gè)天線開關(guān)控制信號(hào)135被施加到該天線開關(guān)109，將該發(fā)送放大器的放大器部件101的輸出連接到一組天線111，以便進(jìn)行該已放大信號(hào)的無線發(fā)送。為了避免該已放大信號(hào)進(jìn)入(并且可能損壞)該信號(hào)接收機(jī)113，一個(gè)接收使能/禁止控制信號(hào)(Vc)129被施加到該P(yáng)IN二極管119，使得該P(yáng)IN二極管119導(dǎo)通，并且通過該P(yáng)IN二極管119，有效地使該四分之一波長(zhǎng)傳輸線115與該信號(hào)接收機(jī)相連的一端進(jìn)入短路狀態(tài)。通過使該傳輸線115短路，該傳輸線115有效地對(duì)該發(fā)送放大器的輸出端呈現(xiàn)出開路阻抗，由此實(shí)質(zhì)上允許全部的已放大信號(hào)都被送往該天線111。
在接收過程中(例如，處于一個(gè)接收時(shí)隙)，該接收使能/禁止控制信號(hào)(Vc)129，該電源電壓125，以及該偏置電壓127全都被撤除，并且該天線開關(guān)控制信號(hào)被調(diào)整到使該天線開關(guān)109在該發(fā)送放大器以及該天線111之間發(fā)生開路，由此使得被該天線111所接收的信號(hào)經(jīng)由該直流阻隔電容器117進(jìn)入該信號(hào)接收機(jī)113。若沒有該天線開關(guān)109的存在，則該發(fā)送放大器的輸出阻抗(對(duì)于一個(gè)砷化鎵FET放大器部件來說，在不施加電源電壓或偏置電壓時(shí)，典型地為100歐姆)將成為該已接收信號(hào)的負(fù)載，由此降低了被施加到該信號(hào)接收機(jī)113的已接收信號(hào)的幅度，并且，實(shí)際上，不受歡迎地降低了該通信單元100的接收靈敏度。
如上所述，雖然該天線開關(guān)109用于在該通信單元100的發(fā)送和接收兩部分之間起到隔離作用的目的，但由于它在該發(fā)送路徑上引入了附加的損耗，使得它工作于低效狀態(tài)。該天線開關(guān)的附加損耗要求該放大器部件101產(chǎn)生比沒有天線開關(guān)109時(shí)更高的輸出功率。為了產(chǎn)生較高的輸出功率，該放大器部件101必須消耗附加的直流功率(假設(shè)放大器效率很小變化或無變化)，這在實(shí)質(zhì)上減少了通話時(shí)間。例如，在不用天線開關(guān)時(shí)，對(duì)一個(gè)工作效率為40％、在發(fā)送期間向該天線提供相對(duì)于1毫瓦為27分貝的發(fā)送放大器來說，該發(fā)送放大器消耗大約1.25瓦的直流功率。在使用天線開關(guān)109并假設(shè)該天線開關(guān)的插入損耗為0.5分貝的條件下，該發(fā)送放大器所消耗的直流功率的數(shù)值增加到1.4瓦。與不用天線開關(guān)時(shí)相比，直流功耗的增加使得通話時(shí)間大約減少了12％。
因此，存在一種對(duì)于在接收方式下增加該通信單元的發(fā)送放大器的輸出阻抗的方法與裝置的需求，以便消除對(duì)一個(gè)天線開關(guān)的需求，由此允許該發(fā)送放大器消耗較小的直流功率，同時(shí)減輕該發(fā)送放大器對(duì)已接收的諸信號(hào)的影響。
圖1表示一個(gè)典型的雙向無線通信單元的發(fā)送放大器和接收機(jī)兩部分的方框圖。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)雙向無線通信單元的發(fā)送放大器和接收機(jī)兩部分的方框圖。
圖3表示一時(shí)序圖，它描述圖2的通信單元在發(fā)送和接收諸時(shí)隙內(nèi)的電源電壓，放大器偏置電壓，以及放大器輸出阻抗。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的通信單元在接收方式下，為了增加一個(gè)發(fā)送放大器的輸出阻抗而由一個(gè)通信單元執(zhí)行的諸步驟的邏輯流程圖。
一般來說，本發(fā)明包含一種方法和裝置，用以在該通信單元的接收方式下增加一個(gè)通信單元的發(fā)送放大器的輸出阻抗。一個(gè)包括一個(gè)發(fā)送放大器，一組天線，和一部信號(hào)接收機(jī)的通信單元至少能在一種發(fā)送方式和一種接收方式下工作。在發(fā)送方式下，含有至少一個(gè)放大器部件的該發(fā)送放大器放大一組輸入信號(hào)，并向該天線提供已放大的信號(hào)，用于無線發(fā)送。在接收方式下，該天線接收各種無線信號(hào)，并向該信號(hào)接收機(jī)提供已接收的各種信號(hào)。為了在接收方式下減輕該發(fā)送放大器對(duì)已接收的諸信號(hào)的影響，并且在發(fā)送方式下，在介于該發(fā)送放大器以及該天線之間的發(fā)送路徑上不引入附加的損耗，該通信單元，在接收方式下，直接地將該發(fā)送放大器連接到(例如，經(jīng)由一根傳輸線)該天線，并向該放大器部件施加一個(gè)偏置以增加該發(fā)送放大器的輸出阻抗，使得該發(fā)送放大器不致于顯著地成為已接收的諸信號(hào)的負(fù)載。通過在接收方式下以這種方式來增加該發(fā)送放大器的輸出阻抗，本發(fā)明在不需要一個(gè)天線開關(guān)的條件下，在一個(gè)雙向通信單元的發(fā)送和接收兩部分之間提供了充分的隔離，由此降低了該發(fā)送放大器的射頻(RF)輸出功率以及對(duì)直流輸入功率的需求。
參考圖2-4，將能更充分地理解本發(fā)明。圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)雙向無線通信單元200的發(fā)送放大器和接收機(jī)兩部分的方框圖。該通信單元200的發(fā)送放大器部分包括至少一個(gè)放大器部件201，一個(gè)直流(DC)電源203(例如，一組電池)，一個(gè)電源電壓控制器205，以及一個(gè)偏置控制器207。該通信單元200的接收機(jī)部分包括一根傳輸線213，它具有相當(dāng)于該通信單元200的一個(gè)發(fā)送頻率的四分之一波長(zhǎng)的電長(zhǎng)度，一個(gè)PIN二極管217，它被連接于該傳輸線213以及一個(gè)信號(hào)公共端219之間，一個(gè)直流阻隔電容器215，以及一個(gè)信號(hào)接收機(jī)211。該接收機(jī)部分以及該發(fā)送放大器部分最好經(jīng)由諸傳輸線(未示出)被持續(xù)地連接到一組天線209。在該優(yōu)選實(shí)施例中，該放大器部件201包括一個(gè)耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，例如一種砷化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(GaAs FET)，以及它的相關(guān)的輸入和輸出匹配電路(未示出)。在一個(gè)變通的實(shí)施例中，該放大器部件201可以包括一個(gè)增強(qiáng)型FET，一個(gè)雙極型結(jié)型晶體管(BJT)，或者一個(gè)異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)，以及它的相關(guān)的輸入和輸出匹配電路。
該電源電壓控制器205最好包括一個(gè)FET開關(guān)，它在由一個(gè)微控制器或微處理器(未示出)所產(chǎn)生的電源控制信號(hào)229的控制下進(jìn)行工作。該偏置控制器207最好包括一個(gè)直流放大器和/或電平移動(dòng)器，它們?cè)谟梢粋€(gè)微控制器或微處理器(未示出)所產(chǎn)生的偏置控制信號(hào)227的控制下進(jìn)行工作。該信號(hào)接收機(jī)，包括濾波器，混頻器以及解調(diào)器在內(nèi)，在業(yè)界中是眾所周知的；因此，除了為了便于更好地理解本發(fā)明以外，將不作進(jìn)一步的討論。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該通信單元200的工作基本上如下所述。為了便于討論起見，假設(shè)該放大器部件201是一個(gè)耗盡型GaAsFET。在該優(yōu)選實(shí)施例中，該通信單元按照一種時(shí)分復(fù)用通信協(xié)議進(jìn)行工作。這就是說，該通信單元200被分配用于發(fā)送信息的一個(gè)發(fā)送頻率和一個(gè)發(fā)送時(shí)隙，以及用于接收信息的一個(gè)接收頻率和一個(gè)接收時(shí)隙。在該優(yōu)選實(shí)施例中，該接收頻率不同于該發(fā)送頻率，并且該接收時(shí)隙與該發(fā)送時(shí)隙之間被隔開兩個(gè)或多個(gè)時(shí)隙、這樣一種時(shí)分復(fù)用通信協(xié)議被用于“iDEN”通信系統(tǒng)之中，后者可從(美國(guó))伊利諾斯州Schaumburg(地名)的摩托羅拉公司購(gòu)得。
當(dāng)該通信單元200已準(zhǔn)備好發(fā)送一組信號(hào)時(shí)，該通信單元200就進(jìn)入一種發(fā)送方式。在發(fā)送方式下，該電源控制信號(hào)229被施加到該電源控制器205，使得該電源控制器205從電源203向該GaAs FET放大器部件201的一個(gè)漏極端提供直流電壓223。此外，該偏置控制信號(hào)227被施加到該偏置控制器207，以允許該偏置控制器207從一個(gè)偏置電源(例如，一個(gè)負(fù)電壓極性變換器)向該GaAs FET放大器部件201的一個(gè)柵極端提供一個(gè)負(fù)柵偏壓225。該電源電壓223以及該負(fù)柵偏壓225的大小被這樣選擇，使之能提供所需的已放大信號(hào)233的幅度。例如，對(duì)于摩托羅垃公司的MRFIC08K07型GaAs FET放大器部件201來說，在移動(dòng)(通信)應(yīng)用中它被這樣偏置，使得在850兆赫(MHz)頻率下產(chǎn)生2瓦的輸出功率，該電源電壓223最好是3.5伏特，并且該負(fù)柵偏壓最好是一2.2伏特。
最后，一個(gè)接收使能/禁止控制信號(hào)(Vc)231被施加到該P(yáng)IN二極管217，使得該P(yáng)IN二極管導(dǎo)通，并通過該P(yáng)IN二極管217，使該四分之一波長(zhǎng)傳輸線213與該接收機(jī)相連的一端有效地進(jìn)入短路狀態(tài)。根據(jù)已知的傳輸線理論，通過使該傳輸線213短路，該傳輸線213對(duì)該發(fā)送放大器的輸出端呈現(xiàn)出一種開路阻抗。由此允許基本上全部的已放大信號(hào)233都被送往該天線209。一旦所有的控制信號(hào)227。229,231都已經(jīng)被施加，一個(gè)輸入信號(hào)221就被送往該GaAs FET放大器部件201，并且被它進(jìn)行放大。隨后，該已放大的信號(hào)233被送往該天線209，用于后繼的無線傳播。
當(dāng)該通信單元200已準(zhǔn)備好去接收一組信號(hào)時(shí)，該通信單元200就進(jìn)入接收方式。在接收方式下，該放大器部件的輸入信號(hào)221被撤除，并且，如同在發(fā)送方式下那樣，該電源控制信號(hào)229被施加到該電源控制器205，使得該電源控制器205從電源203向該GaAs FET放大器部件201的一個(gè)漏極端提供直流電壓223。此外，也跟在發(fā)送方式下一樣，該偏置控制信號(hào)227被施加到該偏置控制器207，以便允許該偏置控制器207從該偏置電源向該GaAs FET放大器部件201的一個(gè)柵極端提供一個(gè)負(fù)柵偏壓225。在接收方式下所施加的該負(fù)柵偏壓225的大小大于或等于在發(fā)送方式下所施加的負(fù)柵偏壓225的大小。在本優(yōu)選實(shí)施例中，在接收方式下，該負(fù)柵偏壓的大小大于或等于該特定的GaAs FET放大器部件201的夾斷電壓的大小。然而，為了使這個(gè)電壓225開始對(duì)該發(fā)送放大器的輸出阻抗(Zout)具有一種增加效應(yīng)，在接收方式下，負(fù)柵偏壓225不需要等于或超過該夾斷電壓的大小。
由于該優(yōu)選的放大器部件201是一種耗盡型器件，所以隨著該負(fù)柵偏壓225的大小的增加，該發(fā)送放大器的輸出阻抗也增加。因此，根據(jù)該通信單元200在接收方式下的特定要求，令該負(fù)柵偏壓的大小小于該夾斷電壓的大小，這樣對(duì)該已接收信號(hào)的負(fù)載作用為足夠小，就不致影響該通信單元200的接收工作。此外，根據(jù)該通信單元200在接收方式下的特定要求，可能不需要將該電源電壓223施加到該放大器部件201，以便在接收方式下獲得所需的發(fā)送放大器輸出阻抗。在以經(jīng)驗(yàn)為根據(jù)的測(cè)試中，跟僅施加一個(gè)其大小等于該GaAs FET放大器部件的夾斷電壓的大小的負(fù)柵偏壓225的情況相比，將電源電壓223施加到該GaAs FET放大器部件201，能使該發(fā)送放大器的輸出阻抗增加400歐姆。圖3所表示的諸定時(shí)圖，描述了在發(fā)送方式和接收方式下的電源電壓223，負(fù)柵偏壓225，以及放大器輸出阻抗(Zout)，在下文中對(duì)此還要作更詳細(xì)的敘述。
在接收方式下，除了將該電源電壓223以及一個(gè)負(fù)柵偏壓225施加到該GaAs FET放大器部件201以外，該通信單元還撤除該接收使能/禁止信號(hào)(Vc)231，由此降低了它通過該四分之一波長(zhǎng)傳輸線213呈現(xiàn)于該天線209的阻抗，并允許從該天線209接收的諸信號(hào)經(jīng)由該直流阻隔電容器215被送往該信號(hào)接收機(jī)211。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，該通信單元200也可以工作于待機(jī)方式。在待機(jī)方式下，該通信單元200既不發(fā)送也不接收。而是，該通信單元200正在等候接收來自一個(gè)基站或其他通信設(shè)備的各種信號(hào)，或者來自該單元的用戶的發(fā)送指令。對(duì)一個(gè)通信單元來說，用以檢測(cè)它何時(shí)處于待機(jī)方式的方法是眾所周知的；因此，本文對(duì)各種檢測(cè)方法將不作進(jìn)一步的討論。當(dāng)該通信單元檢測(cè)到它處于待機(jī)方式時(shí)，它最好撤除該偏置電壓225以及該電源電壓223，其方法是撤除該偏置控制信號(hào)227以及該電源控制信號(hào)229，或者，根據(jù)該偏置控制器207以及該電源控制器205的設(shè)計(jì)，分別地將一個(gè)適當(dāng)?shù)钠每刂菩盘?hào)227施加到該偏置控制器207，以及將一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娫纯刂菩盘?hào)229施加到該電源控制器205，以撤除該偏置電壓225以及該電源電壓223。在待機(jī)方式下，通過撤除該偏置電壓225以及該電源電壓223，該通信單元200減小了在待機(jī)期間被該發(fā)送放大器所抽取的電流，由此延長(zhǎng)了電池壽命。
因此，如上所述，通過在發(fā)送和接收兩種方式下，向該發(fā)送放大器的放大器部件施加至少一種偏置電壓(最好是偏置和電源兩種電壓)，本發(fā)明提供了一種方法與裝置，用以在接收方式下增加一個(gè)通信單元的發(fā)送放大器的輸出阻抗，在接收方式下，將適當(dāng)?shù)钠煤碗娫措妷菏┘拥皆摪l(fā)送放大器的放大器部件之上，能使該發(fā)送放大器的輸出阻抗提升到一個(gè)足夠高的水平，從而允許在半雙工或時(shí)分復(fù)用諸通信單元中取消各種天線開關(guān)。通過消除對(duì)天線開關(guān)的需求以及隨之而來的固有的插入損耗，本發(fā)明讓該放大器部件工作于比現(xiàn)有技術(shù)的通信單元更低的射頻輸出功率電平上。通過讓該放大器部件工作于較低的輸出功率，與采用天線開關(guān)方案的現(xiàn)有技術(shù)通信單元相比，本發(fā)明需要較小的平均直流電流并且允許較長(zhǎng)的通話時(shí)間，雖然上面所敘述的該通信單元200的工作，是就使用一種耗盡型GaAs FET放大器部件201來說的，但一般的專業(yè)人士將理解，本發(fā)明也可以使用其他類型的放大器部件，例如增強(qiáng)型FET放大器部件或BJT放大器部件，來增加該發(fā)送放大器的輸出阻抗。
圖3表示一張時(shí)序圖300，它描述了圖2所示的優(yōu)選通信單元在發(fā)送和接收諸時(shí)隙中的電源電壓223，放大器偏置電壓225，以及放大器輸出阻抗(Zout)。在時(shí)分多址(TDMA)通信系統(tǒng)(其中，時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)就是這樣的TDMA系統(tǒng)中的一種)中，一個(gè)通信單元被分配處于一個(gè)發(fā)送載頻之上的一個(gè)發(fā)送時(shí)隙，在其中可以發(fā)送語(yǔ)音或數(shù)據(jù)，以及處于一個(gè)接收載頻之上的一個(gè)接收時(shí)隙，從該時(shí)隙可以接收語(yǔ)音或數(shù)據(jù)。為各種時(shí)分復(fù)用通信(系統(tǒng))分配發(fā)送與接收諸時(shí)隙的方法是人所共知的；因此對(duì)這樣的分配過程將不作進(jìn)一步的討論。
如圖所示，在接收與發(fā)送兩種時(shí)隙中，該電源電壓223以及該偏置電壓225被施加到該放大器部件201之上。在發(fā)送時(shí)隙中所施加的該偏置電壓225的大小被表示為Vbias,tx；而在接收時(shí)隙中所施加的該偏置電壓的大小被表示為Vbias,rx。在該優(yōu)選實(shí)施例中，如圖所示，在接收方式下所施加的該偏置電壓225的大小超過在發(fā)送方式下所施加的該偏置電壓的大小。特別是，在接收方式下所施加的該偏置電壓225的大小最好等于該發(fā)送放大器的放大器部件的夾斷電壓。此外，應(yīng)在該發(fā)送和接收諸時(shí)隙剛開始的一段時(shí)間(例如，2毫秒)之前以及在該發(fā)送和接收諸時(shí)隙剛完成的一段時(shí)間(例如，2毫秒)之后施加該偏置電壓225；而該電源電壓223則應(yīng)僅在該發(fā)送與接收諸時(shí)隙中被施加。通過在該發(fā)送與接收諸時(shí)隙的一前一后施加該偏置電壓225，使得該偏置控制器207能有足夠的時(shí)間以便向該放大器部件201提供一個(gè)穩(wěn)定的偏置電壓225。
在該發(fā)送和接收諸時(shí)隙中該發(fā)送放大器的輸出阻抗分別地被表示為Zout,tx和Zout,rx。在該發(fā)送時(shí)隙中該發(fā)送放大器的輸出阻抗被這樣選擇，使之相當(dāng)于當(dāng)該通信單元處于發(fā)送方式下該發(fā)送放大器能產(chǎn)生所需的性能(例如，輸出功率，效率，和/或線性)時(shí)的阻抗。在發(fā)送時(shí)隙中該發(fā)送放大器的輸出阻抗的數(shù)值取決于在該發(fā)送時(shí)隙中所施加的電源電壓223，偏置電壓225，以及該放大器部件的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。無論如何，對(duì)一個(gè)給定的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)來說，通過有選擇地施加偏置與電源電壓，可以改變?cè)摪l(fā)送放大器的輸出阻抗。因此，在該發(fā)送時(shí)隙中，通過施加該偏置與電源電壓來建立一個(gè)發(fā)送輸出阻抗；而在該接收時(shí)隙中，則通過施加該偏置與電源電壓來建立一個(gè)接收輸出阻抗，在本優(yōu)選實(shí)施例中，該接收輸出阻抗的大小要比該發(fā)送輸出阻抗的大小大得多。通過適當(dāng)?shù)剡x擇和施加該偏置和電源電壓，該發(fā)送放大器在接收方式下的輸出阻抗可以被設(shè)置成對(duì)該通信單元的接收工作僅有最小的影響，由此消除了對(duì)一個(gè)天線開關(guān)的需求以及隨之而來的損耗。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的通信單元在接收方式下，為了增加一個(gè)發(fā)送放大器的輸出阻抗而由一個(gè)通信單元執(zhí)行的諸步驟的邏輯流程圖400。當(dāng)該發(fā)送放大器的一個(gè)輸出被連接(403)(例如，經(jīng)由一根傳輸線或電纜)到該通信單元的一組天線上時(shí)，該邏輯流程就開始了(401)。在本優(yōu)選實(shí)施例中，與現(xiàn)有技術(shù)中的不同，在所有的工作方式下，該發(fā)送放大器的輸出端都跟該天線保持連接。這樣一來，與在現(xiàn)有技術(shù)的方案中僅在發(fā)送方式下才將該發(fā)送放大器的輸出端連接到該天線的情況相比，本發(fā)明在發(fā)送與接收兩種工作方式下，都保持介于該發(fā)送放大器的輸出端以及該天線之間的連接。
一旦該天線被連接到該發(fā)送放大器的輸出端，該通信單元就開始按照3種方式中的任何一種進(jìn)行工作。當(dāng)然，該通信單元要確定它當(dāng)前處于那一種工作方式之中。一個(gè)通信單元的工作方式的確定方法是眾所周知的；因此本文對(duì)此將不作進(jìn)一步的討論。在確定該通信單元處于發(fā)送方式之后，該通信單元向該發(fā)送放大器的放大器部件施加(407)發(fā)送時(shí)的偏置和電源電壓，使該發(fā)送放大器能將一組輸入信號(hào)放大到所需的輸出電平。該已放大的信號(hào)被送往該天線以便發(fā)送，并且該邏輯流程結(jié)束(409)。
在確定該通信單元處于待機(jī)方式之后，該通信單元從該發(fā)送放大器的放大器部件撤除(411)偏置和電源電壓以保存電池功率，并且該邏輯流程結(jié)束(409)。最后，在確定該通信單元處于接收方式之后，該通信單元向該發(fā)送放大器的放大器部件施加(413)接收時(shí)的偏置和電源電壓，以便將該發(fā)送放大器的輸出阻抗增加到一個(gè)足夠高的水平(例如，相當(dāng)于該通信單元的信號(hào)接收機(jī)的輸入阻抗的100倍)，以避免該發(fā)送放大器實(shí)質(zhì)上成為該已接收信號(hào)的負(fù)載。在本優(yōu)選實(shí)施例中，在接收與發(fā)送兩種方式下，該通信單元向該發(fā)送放大器的放大器部件施加相同的電源電壓，但所施加的偏置電壓實(shí)質(zhì)上是不同的(例如，在接收方式下為一個(gè)夾斷電壓，而在發(fā)送方式下則為使該發(fā)送放大器的放大器部件建立甲乙類線性工作狀態(tài)所需的一個(gè)電壓)。但是，在另一個(gè)的實(shí)施例中，在接收與發(fā)送兩種方式下，該通信單元可以施加不同的電源電壓以及不同的偏置電壓。而且，在另一個(gè)實(shí)施例中，在接收方式下，若施加該偏置電壓能將該發(fā)送放大器的輸出阻抗增加到一個(gè)足夠高的水平，以避免該發(fā)送放大器實(shí)質(zhì)上成為該已接收信號(hào)的負(fù)載，則該通信單元可以僅施加一個(gè)偏置電壓，而不施加電源電壓。
本發(fā)明包含一種方法和裝置，用以在該通信單元的接收方式下增加一個(gè)通信單元的發(fā)送放大器的輸出阻抗。采用這樣一個(gè)發(fā)明，可以省去在現(xiàn)有技術(shù)各種半雙工以及時(shí)分復(fù)用通信單元中的天線開關(guān)，由此使得該通信單元的發(fā)送放大器工作于比對(duì)應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)的各種放大器為較低的輸出功率電平(相應(yīng)地較低的直流輸入功率電平)上。由于在發(fā)送方式下消耗較小的直流功率，所以，就平均值而言，一個(gè)納入本發(fā)明的通信單元將提供比現(xiàn)有的、納入一個(gè)天線開關(guān)的通信單元更長(zhǎng)的通話時(shí)間。而且，本發(fā)明在不損害介于該發(fā)送放大器以及該接收機(jī)之間的隔離的條件下提供通話時(shí)間的改進(jìn)。在接收方式下，通過向該發(fā)送放大器施加一個(gè)適當(dāng)?shù)钠秒妷?，必要時(shí)，也施加一個(gè)電源電壓，本發(fā)明就能將該發(fā)送放大器的輸出阻抗增加到一個(gè)足以避免該發(fā)送放大器顯著地影響已接收的諸信號(hào)的水平上。
以上參照于特定的諸實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明作了專門的表達(dá)和描述，專業(yè)人士將會(huì)理解，在不背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，可以對(duì)其中的形式和細(xì)節(jié)作出各種更改。例如，本專業(yè)人士將認(rèn)識(shí)到，可以用適當(dāng)?shù)匕才诺募倕?shù)元件(即，各種電容器和各種電感器)來代替該四分之一波長(zhǎng)傳輸線213，以模擬該四分之一波長(zhǎng)傳輸線213的功能。
權(quán)利要求
1．在一個(gè)含有一個(gè)發(fā)送放大器以及一組天線的通信單元中，該通信單元可以至少在一種發(fā)送方式和一種接收方式下工作，一種用于在接收方式下增加該發(fā)送放大器的輸出阻抗的方法，該方法包括下列諸步驟在接收方式下將該發(fā)送放大器連接到該天線；以及向該發(fā)送放大器的一個(gè)放大器部件施加一個(gè)第一偏置，以增加該發(fā)送放大器的輸出阻抗。
2．如權(quán)利要求1所述方法，還包括下列諸步驟在發(fā)送方式下將該發(fā)送放大器連接到該天線；向該放大器部件施加一個(gè)第二偏置，使該發(fā)送放大器能放大一組輸入信號(hào)；以及向該放大器部件施加一個(gè)電源電壓。
3．如權(quán)利要求1所述方法，還包括在接收方式下向該放大器部件施加一個(gè)電源電壓以進(jìn)一步地增加該發(fā)送放大器的輸出阻抗的步驟。
4．一個(gè)至少可在一種發(fā)送方式以及一種接收方式下進(jìn)行工作的通信單元，該通信單元包括一組天線；以及一個(gè)在發(fā)送方式以及接收方式下都被連接到該天線的發(fā)送放大器，它包括一個(gè)放大器部件以及連接于該放大器部件的一個(gè)偏置控制器，其中該偏置控制器在接收方式下向該放大器部件施加一個(gè)第一偏置，以便在接收方式下增加該發(fā)送放大器的輸出阻抗。
5．如權(quán)利要求4所述的通信單元，還包括一個(gè)連接于該放大器部件的電源，它至少在發(fā)送方式下向該放大器部件施加一個(gè)電源電壓。
6．如權(quán)利要求4所述的通信單元，其中該偏置控制器在發(fā)送方式下還向該放大器部件施加一個(gè)第二偏置，以便使該發(fā)送放大器在發(fā)送方式下能放大一組輸入信號(hào)。
7．如權(quán)利要求6所述的通信單元，其中該放大器部件是一種耗盡型器件，其中該第一偏置和該第二偏置都是電壓，并且其中該第一偏置的大小大于或等于該第二偏置的大小。
8．如權(quán)利要求7所述的通信單元，其中該放大器部件是一個(gè)砷化鎵器件，并且其中該第一偏置的大小大于或等于該放大器部件的一個(gè)夾斷電壓的大小。
9．如權(quán)利要求4所述的通信單元，還包括一個(gè)信號(hào)接收機(jī)，在接收方式下，它通過操作被連接到該天線。
10．如權(quán)利要求4所述的通信單元，還包括一根傳輸線，在一個(gè)第一端被連接到該天線以及該發(fā)送放大器，它具有相當(dāng)于在該通信單元的一個(gè)發(fā)送頻率上的四分之一波長(zhǎng)的電長(zhǎng)度；一個(gè)二極管，被連接于該傳輸線的一個(gè)第二端以及一個(gè)信號(hào)公共端之間，在發(fā)送方式下，該二極管導(dǎo)通；以及一部信號(hào)接收機(jī)，它被連接到該傳輸線的第二端。
全文摘要
一個(gè)通信單元(200)使用一種方法和裝置,用以在該通信單元的接收方式下增加一個(gè)發(fā)送放大器的輸出阻抗。該通信單元包括一個(gè)發(fā)送放大器,一組天線(209),以及一部信號(hào)接收機(jī)(211),并且至少可以在一種發(fā)送方式和一種接收方式下進(jìn)行工作。在發(fā)送方式下,含有一個(gè)放大器部件(201)的該發(fā)送放大器放大一組輸入信號(hào)(221),并將該已放大的信號(hào)(233)送往該天線以便發(fā)送。在接收方式下,該天線接收諸信號(hào),并將所接收的諸信號(hào)送往該信號(hào)接收機(jī)。
文檔編號(hào)H04B1/44GK1235485SQ9910207
公開日1999年11月17日 申請(qǐng)日期1999年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月5日
發(fā)明者古斯塔沃·D·雷澤洛維奇, 丹尼斯·G·安森 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司