專利名稱：消除通信中的互調(diào)產(chǎn)物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及通信。更具體地說，本發(fā)明涉及用于通信系統(tǒng)的放大器電路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在通信中，在通過傳輸系統(tǒng)的放大器電路系統(tǒng)對(duì)基頻進(jìn)行處理時(shí)，可能產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物。請(qǐng)參考圖1，如果不進(jìn)行抑制，則這些互調(diào)產(chǎn)物可能會(huì)干擾傳送信號(hào)并使傳送信號(hào)失真。
抑制互調(diào)產(chǎn)物的現(xiàn)有方法有幾種，例如濾波、降低功率放大器的工作效率以及前饋控制系統(tǒng)。這些方法均具有缺點(diǎn)。在諸如EDGE調(diào)制系統(tǒng)的某些系統(tǒng)中進(jìn)行濾波難以消除三次互調(diào)產(chǎn)物(IM3)，因?yàn)镮M3產(chǎn)物非常接近(各)預(yù)定信號(hào)的原載波(primary carrier)。降低放大器的工作效率可以防止產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物，但是會(huì)降低特定級(jí)的放大率，并且產(chǎn)生更多的熱量，這些熱量擴(kuò)散到周圍系統(tǒng)中。
圖2示出在反饋通路中采用反向二極管配置的現(xiàn)有技術(shù)單回路前饋控制電路。其原理是，在使用反向二極管電路以壓縮方式或接近壓縮方式工作時(shí)，再現(xiàn)被放大器消波的信號(hào)部分。然后，可以將復(fù)制的信號(hào)重新插入主通路中以泵送原載波，這樣使得互調(diào)產(chǎn)物看上去較小。除非放大器接近壓縮方式工作，否則反饋配置不能工作。換句話說，在信號(hào)從壓縮方式復(fù)原時(shí)，它對(duì)互調(diào)產(chǎn)物無效。此外，該配置的缺點(diǎn)在于在反饋通路中要求延遲線。
雙回路反饋控制電路的第一回路用于，通過將延遲的原載波與具有互調(diào)分量的被調(diào)相、被放大的原載波進(jìn)行比較，將(各)原載波降到零。請(qǐng)參考圖3，通過比較獲得的互調(diào)產(chǎn)物被送到第二回路。以可以抑制(消除或減小)主放大器的互調(diào)產(chǎn)物的方式，將這些互調(diào)產(chǎn)物的振幅和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，并插入具有延遲的原載波的主通路中。
雙回路反饋系統(tǒng)可以抑制互調(diào)產(chǎn)物，但是對(duì)信號(hào)進(jìn)行微調(diào)、采樣和合并所需的延遲線和多個(gè)耦合器降低效率，并且顯著增大尺寸。如果要求寬帶寬(＞1MHz)，則延遲線必須大。電路的效率非常重要，但是在下一代多載波系統(tǒng)中，電路的大小也非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
下面各優(yōu)選實(shí)施例的目的是提高發(fā)射機(jī)電路系統(tǒng)抑制高次諧波互調(diào)產(chǎn)物的能力。優(yōu)選實(shí)施例使用相對(duì)較少的單元，而無需延遲線，從而降低電路的成本和尺寸，同時(shí)在下一代多載波蜂窩式通信系統(tǒng)中提供優(yōu)化操作。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括放大器電路，該放大器電路包括第一支路；第二支路；信號(hào)分路器，該信號(hào)分路器將具有含有基頻的原載波的輸入信號(hào)分離為第一信號(hào)和第二信號(hào)，所述第一信號(hào)和第二信號(hào)分別送到第一支路和第二支路，第一支路放大所述信號(hào)分路器輸出的所述第一信號(hào)以獲得放大信號(hào)，第二支路對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行乘法以產(chǎn)生含有高次互調(diào)產(chǎn)物的信號(hào)；以及耦合器，該耦合器將第一支路輸出的放大信號(hào)與第二支路輸出的、含有高次互調(diào)產(chǎn)物的信號(hào)組合在一起以產(chǎn)生輸出信號(hào)。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括一種用于無線通信系統(tǒng)的基站，該基站包括發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)與至少一臺(tái)用戶設(shè)備通信；以及放大器電路，所述放大器電路包括第一支路；第二支路；信號(hào)分路器，該信號(hào)分路器將具有含有基頻的原載波的輸入信號(hào)分離為第一信號(hào)和第二信號(hào)，所述第一信號(hào)和第二信號(hào)分別送到第一支路和第二支路，第一支路放大所述信號(hào)分路器輸出的所述第一信號(hào)以獲得放大信號(hào)，第二支路對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行乘法以產(chǎn)生含有高次互調(diào)產(chǎn)物的信號(hào)；以及耦合器，該耦合器將第一支路輸出的放大信號(hào)與第二支路輸出的、含有高次互調(diào)產(chǎn)物的信號(hào)組合在一起以產(chǎn)生輸出信號(hào)，將所述輸出信號(hào)送到所述發(fā)射機(jī)。


以下對(duì)典型實(shí)施例所做的詳細(xì)說明和權(quán)利要求均屬于本發(fā)明的一部分，在結(jié)合附圖閱讀它們時(shí)，本發(fā)明的以上內(nèi)容將變得更加明顯，并且可以更好地理解本發(fā)明。盡管以上和以下書面描述和說明的公開主要集中在披露本發(fā)明的典型實(shí)施例，但是應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，它們僅用于說明問題和作為例子，并且本發(fā)明并不局限于此。
圖1是放大器互調(diào)產(chǎn)物的示意圖。
圖2示出用于放大器的現(xiàn)有技術(shù)的單回路前饋控制電路。
圖3示出用于放大器的現(xiàn)有技術(shù)的雙回路前饋控制電路。
圖4是其中可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)選實(shí)施例的典型下一代蜂窩式通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的互調(diào)產(chǎn)物消除電路。
圖6A和6B是對(duì)圖3所示互調(diào)產(chǎn)物消除電路的結(jié)果所做的比較。
圖7是示出作為頻率的函數(shù)的、互調(diào)產(chǎn)物消除電路的結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式
在開始詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之前，做以下陳述是適當(dāng)?shù)?。參考典型的下一代多載波蜂窩式通信網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)單元，說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，優(yōu)選實(shí)施例并不局限于下一代多載波蜂窩式通信網(wǎng)。它們可以應(yīng)用于任意無線通信系統(tǒng)或諸如有線電視系統(tǒng)的任意有線通信系統(tǒng)，以方框圖形式示出典型蜂窩式系統(tǒng)的配置和實(shí)施例，但是為了避免使本發(fā)明模糊不清，還鑒于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員知道對(duì)這種系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程制定的技術(shù)規(guī)范并且該技術(shù)規(guī)范取決于環(huán)境，所以在本專利申請(qǐng)中，未對(duì)它們做過詳細(xì)的說明。換句話說，這些技術(shù)規(guī)范是可變的，并且應(yīng)該在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)。在為了說明本發(fā)明的典型實(shí)施例而對(duì)具體細(xì)節(jié)進(jìn)行說明時(shí)，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員應(yīng)該明白，不需要這些具體細(xì)節(jié)，或者對(duì)這些具體細(xì)節(jié)進(jìn)行變更，仍可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
圖4是其中可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)選實(shí)施例的典型下一代蜂窩式通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的方框圖。第一用戶設(shè)備(UE)11和第二UE 12通過Uu無線電接口分別連接到UTRAN 40的第一和第二基站21、22。各基站參與無線電資源信令和管理，并通過發(fā)射機(jī)，與UE 11和UE 12實(shí)現(xiàn)無線電連接。UTRAN 40至少包括一個(gè)基站控制器30，該基站控制器30通過Iub接口連接到基站21、22，并且UTRAN 40負(fù)責(zé)管理和控制其區(qū)域(即，連接到它的基站控制器21、22)內(nèi)的無線電資源。RNC 30可以是UTRAN 40提供給核心網(wǎng)(未示出)的所有業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)。圖4還示出通過Iub接口連接到基站23和24的第二RNC 35。在RNC 30與RNC 35之間設(shè)置Iur接口。為了便于說明問題，圖4僅示出兩個(gè)基站控制器。當(dāng)然，在無線電接入網(wǎng)中，可以存在任意數(shù)量的基站和基站控制器。同樣，也未示出基站的發(fā)射機(jī)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例優(yōu)先應(yīng)用于下一代多載波蜂窩式通信系統(tǒng)中。然而，并不限制優(yōu)選實(shí)施例的應(yīng)用，可以在各種各樣設(shè)備的發(fā)射機(jī)電路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)該優(yōu)選實(shí)施例。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的放大器電路級(jí)。該優(yōu)選實(shí)施例可以應(yīng)用于發(fā)射機(jī)鏈(transmitter chain)中的任意級(jí)。進(jìn)入該級(jí)的輸入信號(hào)存在兩個(gè)基頻f1和f2。第一信號(hào)分路器501將該輸入信號(hào)分到兩個(gè)支路。
第一主支路上的信號(hào)含有原載波的基頻f1和f2，并被至少一個(gè)非線性單元502處理。非線性單元502可以是混合器、放大器或混合器和放大器的組合。如上所述，非線性單元502的輸出是具有三次互調(diào)產(chǎn)物和原始基頻f1和f2的信號(hào)。三次互調(diào)產(chǎn)物出現(xiàn)在頻率2Zf1-Zf2和22f2-Zf2。Z是可變轉(zhuǎn)換因數(shù)。
第二支路根據(jù)部分原載波產(chǎn)生三次調(diào)制產(chǎn)物。從第一信號(hào)分路器501進(jìn)入第二支路的輸入信號(hào)含有基頻f1和f2，然后，被第二信號(hào)分路器503分離為含有基頻f1和f2的第一和第二復(fù)制信號(hào)。倍頻電路504將第一信號(hào)的基頻加倍為具有二次諧波2f1和2f2的倍頻信號(hào)。倍頻電路可以是例如倍頻器或混頻器。
乘法電路505將倍頻電路504輸出的倍頻信號(hào)乘以第二信號(hào)分路器503輸出的第二信號(hào)，而結(jié)果信號(hào)具有頻率為2Zf1-Zf2和2Zf2-Zf1的三次互調(diào)產(chǎn)物(為了簡(jiǎn)化起見，該圖中未示出轉(zhuǎn)換因數(shù)“Z”)。乘法電路505可以使用例如乘法器或混合器。
然后，可以在調(diào)節(jié)電路506內(nèi)調(diào)節(jié)產(chǎn)生的產(chǎn)物的增益、振幅、頻率以及相位，以致輸出信號(hào)消除了非線性單元502輸出的信號(hào)中的固有三次產(chǎn)物。調(diào)節(jié)電路506取決于非線性單元502。如果非線性單元502是放大器，則調(diào)節(jié)電路506至少調(diào)節(jié)振幅和相位。如果非線性單元502是混合器或混合器和放大器的組合，則調(diào)節(jié)電路506至少調(diào)節(jié)頻率、振幅和相位。它可以簡(jiǎn)單包括用于調(diào)節(jié)頻率的混合器和用于校正振幅的放大器。在任何一個(gè)實(shí)施例中，可以需要，也可以不需要增益調(diào)節(jié)器。附加增益調(diào)節(jié)器僅是一種設(shè)計(jì)選擇，并且只在第二通路中的損耗使得要求附加增益以實(shí)現(xiàn)所需的振幅時(shí)，才需要附加增益調(diào)節(jié)器。
信號(hào)組合器507將調(diào)節(jié)電路506的輸出信號(hào)與第一支路輸出的信號(hào)組合在一起。因此，信號(hào)組合器507的輸出信號(hào)僅含有基頻f1和f2。
最好充分抑制三次互調(diào)產(chǎn)物，以滿足在減少的功率補(bǔ)償(powerbackoff)情況下RF驅(qū)動(dòng)器放大器級(jí)的EDGE調(diào)制要求。圖6A示出從沒有任何消除電路系統(tǒng)的放大器獲得的基線模擬結(jié)果。圖6B示出從含有圖5所示電路系統(tǒng)的放大器獲得的模擬抑制結(jié)果。如圖所示，對(duì)于該基線，左輸出IP3是36.208，而右輸出IP3是36.204。在有IM3消除時(shí)，左輸出IP3是59.099，而右輸出IP3是59.570。
圖7是含有作為輸入基頻的函數(shù)、消除電路系統(tǒng)的結(jié)果的表。它示出對(duì)于1880MHz(1.880E9)與1925MHz(1.925E9)之間的頻率范圍，輸出在56.0以上。換句話說，消除電路系統(tǒng)獲得了合理的帶寬(在45MHz上的20 dB IP3/40 dB IM3改善)。
盡管圖5所示電路系統(tǒng)的目標(biāo)是三次產(chǎn)物，但是可以將它調(diào)節(jié)為可以消除五次或某些更高次產(chǎn)物的修改電路系統(tǒng)。通過將混合器變更為或者將倍頻電路504變更為更高次頻率發(fā)生器以獲得高次諧波，可以實(shí)現(xiàn)所述修改。
消除電路系統(tǒng)比現(xiàn)有技術(shù)具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗恍枰p回路，并且不包括大延遲線。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)回路并且不需要延遲線，所以該系統(tǒng)可以制造得較小，并且需要較少電路。特別地，寬帶寬可能需要大延遲線。如果沒有延遲線，則該電路可以作為集成電路的一部分包括在單個(gè)半導(dǎo)體芯片中。作為一種選擇，可以在印刷電路板(有時(shí)稱為印刷布線板)上實(shí)現(xiàn)該電路，或者將該電路實(shí)現(xiàn)為位于諸如低溫鈷燒結(jié)陶瓷(Low Temperature Co-Fired Ceramic(LTTCC))的高級(jí)襯底上的集成電路。例如，請(qǐng)參考National Semiconductor出版的Design Rules For Physical Layout of Low Temperature Co-FiredCeramic Modules，Revision 8.1，1/5/2000，在此引用它供參考。如果不能將耦合器設(shè)置到半導(dǎo)體芯片上，則例如可以采用LTCC實(shí)現(xiàn)過程，將耦合器的尺寸降低到最小。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)處理電路，該信號(hào)處理電路包括第一支路，包括至少一個(gè)非線性單元；第二支路；第一信號(hào)分路器，該第一信號(hào)分路器將具有含有基頻的原載波的輸入信號(hào)分離為第一信號(hào)和第二信號(hào)，所述第一信號(hào)和第二信號(hào)分別送到第一支路和第二支路，第一支路處理所述第一信號(hào)分路器輸出的所述第一信號(hào)以產(chǎn)生包括第一組互調(diào)產(chǎn)物的處理信號(hào)，第二支路具有第二信號(hào)分路器、倍頻器、混合器以及調(diào)節(jié)電路，被配置為產(chǎn)生含有與第一組互調(diào)產(chǎn)物接近相同的頻率、振幅和相反相位的第二組互調(diào)產(chǎn)物的控制信號(hào)；以及耦合器，該耦合器將處理信號(hào)與控制信號(hào)組合在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理電路，其中所述非線性單元包括放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號(hào)處理電路，其中調(diào)節(jié)電路包括振幅調(diào)節(jié)器和相位調(diào)節(jié)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號(hào)處理電路，其中調(diào)節(jié)電路包括振幅調(diào)節(jié)器、相位調(diào)節(jié)器以及增益調(diào)節(jié)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理電路，其中所述非線性單元包括混合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號(hào)處理電路，其中調(diào)節(jié)電路包括頻率調(diào)節(jié)器、相位調(diào)節(jié)器以及振幅調(diào)節(jié)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號(hào)處理電路，其中調(diào)節(jié)電路包括頻率調(diào)節(jié)器、相位調(diào)節(jié)器、振幅調(diào)節(jié)器以及增益調(diào)節(jié)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理電路，其中非線性單元包括混合器和放大器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號(hào)處理電路，其中調(diào)節(jié)電路包括頻率調(diào)節(jié)器、相位調(diào)節(jié)器以及振幅調(diào)節(jié)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號(hào)處理電路，其中調(diào)節(jié)電路包括頻率調(diào)節(jié)器、相位調(diào)節(jié)器、振幅調(diào)節(jié)器以及增益調(diào)節(jié)器。
11.一種用于無線通信系統(tǒng)的基站，該基站包括發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)與至少一臺(tái)用戶設(shè)備通信；以及信號(hào)處理電路，所述放大器電路包括第一支路，包括至少一個(gè)非線性單元；第二支路；第一信號(hào)分路器，該第一信號(hào)分路器將具有含有基頻的原載波的輸入信號(hào)分離為第一信號(hào)和第二信號(hào)，所述第一信號(hào)和第二信號(hào)分別送到第一支路和第二支路，第一支路處理所述第一信號(hào)分路器輸出的所述第一信號(hào)，第二支路具有乘法電路，該乘法電路被配置為對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行乘法，從而產(chǎn)生含有第一組高次互調(diào)產(chǎn)物的處理信號(hào)，第二支路具有第二信號(hào)分路器、倍頻器、混合器以及調(diào)節(jié)電路，被配置為產(chǎn)生含有與第一組互調(diào)產(chǎn)物接近相同的頻率、振幅和相反相位的第二組互調(diào)產(chǎn)物的控制信號(hào)；以及耦合器，該耦合器將處理信號(hào)與控制信號(hào)組合在一起。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基站，其中所述非線性單元包括放大器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基站，其中調(diào)節(jié)電路包括振幅調(diào)節(jié)器和相位調(diào)節(jié)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基站，其中調(diào)節(jié)電路包括振幅調(diào)節(jié)器、相位調(diào)節(jié)器以及增益調(diào)節(jié)器。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基站，其中所述非線性單元包括混合器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基站，其中所述調(diào)節(jié)電路包括頻率調(diào)節(jié)器、相位調(diào)節(jié)器以及振幅調(diào)節(jié)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基站，其中調(diào)節(jié)電路包括頻率調(diào)節(jié)器、相位調(diào)節(jié)器、振幅調(diào)節(jié)器以及增益調(diào)節(jié)器。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基站，其中非線性單元包括混合器和放大器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的基站，其中調(diào)節(jié)電路包括頻率調(diào)節(jié)器、相位調(diào)節(jié)器以及振幅調(diào)節(jié)器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的基站，其中調(diào)節(jié)電路包括頻率調(diào)節(jié)器、相位調(diào)節(jié)器、振幅調(diào)節(jié)器以及增益調(diào)節(jié)器。
21.一種消除具有含有基頻的原載波的輸入信號(hào)內(nèi)的互調(diào)產(chǎn)物的方法，該方法包括將輸入信號(hào)分離為第一信號(hào)和第二信號(hào)，所述第一信號(hào)和第二信號(hào)分別送到第一支路和第二支路；在第一支路的非線性單元內(nèi)處理第一信號(hào)，以產(chǎn)生包括第一組互調(diào)產(chǎn)物的處理信號(hào)；在所述第二支路內(nèi)調(diào)節(jié)所述第二信號(hào)以產(chǎn)生含有第二組高次互調(diào)產(chǎn)物的控制信號(hào)，所述第二組高次互調(diào)產(chǎn)物與第一組互調(diào)產(chǎn)物的頻率、振幅接近相同，相位相反；以及將處理信號(hào)與控制信號(hào)組合在一起。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述在所述第一支路內(nèi)處理所述第一信號(hào)的過程包括放大所述第一信號(hào)。
全文摘要
消除通信設(shè)備的放大器電路系統(tǒng)內(nèi)的互調(diào)產(chǎn)物。在放大器電路的第一主支路內(nèi)處理原載波。通過第一信號(hào)分路器將原載波耦合到第二支路。互調(diào)產(chǎn)物是由通過第二支路耦合的部分原載波產(chǎn)生的。然后，使互調(diào)產(chǎn)物耦合回主支路，以產(chǎn)生輸出信號(hào)，將該輸出信號(hào)送到發(fā)射機(jī)。
文檔編號(hào)H03F3/60GK1512688SQ200310122398
公開日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者羅杰·布蘭森, 羅杰 布蘭森 申請(qǐng)人:諾基亞公司