專利名稱：發(fā)射機(jī)的功率控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括提供相位調(diào)制恒包絡(luò)射頻信號(hào)的調(diào)制器的發(fā)射機(jī)，例如包絡(luò)消除與恢復(fù)(EER)發(fā)射機(jī)。本發(fā)明同樣涉及用于實(shí)現(xiàn)這種發(fā)射機(jī)的功率控制的方法。
背景技術(shù)：
為了經(jīng)由無線電接口實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相位和幅度信息的傳輸，信號(hào)首先必須被轉(zhuǎn)換成包括原始相位和幅度信息的射頻信號(hào)。對(duì)于這種轉(zhuǎn)換而言，EER發(fā)射機(jī)提供比常規(guī)IQ調(diào)制器結(jié)構(gòu)更好的效率，這使移動(dòng)設(shè)備對(duì)于EER發(fā)射機(jī)特別感興趣。尤其對(duì)于峰均比(PAR)可能非常高的線性調(diào)制信號(hào)，獲得了更好的效率。
在EER發(fā)射機(jī)中，首先消除要發(fā)射的信號(hào)的包絡(luò)。然后可使用諸如E類開關(guān)模式功率放大器的非線性功率放大器來有效地放大最后得到的恒放大相位調(diào)制信號(hào)。功率放大器的幅度調(diào)制可用于恢復(fù)原始信號(hào)的包絡(luò)和幅度信息。實(shí)際上，這應(yīng)通過控制功率放大器的電源電壓來進(jìn)行，以便保持其良好的效率。由于線性功率放大器電源電壓的微小變化并不影響輸出信號(hào)幅度，因此經(jīng)常不能以這種方式調(diào)制線性功率放大器。
在大多數(shù)應(yīng)用中，還需要控制發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)的平均功率。
由于非常非線性功率放大器的使用，用于實(shí)現(xiàn)功率控制的常規(guī)方法不能用于EER發(fā)射機(jī)。在常規(guī)功率控制中，例如通過可變?cè)鲆娣糯笃鱽碚{(diào)節(jié)輸入功率放大器的信號(hào)的功率，并且該調(diào)節(jié)相應(yīng)地出現(xiàn)在功率放大器的輸出端。然而，輸入功率的改變并不影響EER放大器中采用的非常非線性功率放大器的輸出功率。
圖1是示意性地示出用于控制EER發(fā)射機(jī)中輸出功率的已知方法的框圖。
該框圖包括調(diào)制器101，其連接到高效但非常非線性的功率放大器104。此外，電池111和控制信號(hào)發(fā)生器112連接到高效開關(guān)模式電源(SMPS)113。也可使用效率較低的線性調(diào)整器來代替SMPS113。SMPS113的輸出連接到功率放大器104的電源電壓輸入。
調(diào)制器101提供射頻信號(hào)，該射頻信號(hào)構(gòu)成期望輸出信號(hào)的相位調(diào)制部分，以便由功率放大器104放大?？刂菩盘?hào)發(fā)生器112同時(shí)向SMPS113提供表示輸出信號(hào)的期望幅度調(diào)制與輸出信號(hào)的當(dāng)前期望功率電平的組合的控制信號(hào)。SMPS113根據(jù)接收的控制信號(hào)調(diào)整從電池111接收的電壓，并將最后得到的電壓提供給功率放大器104的電源電壓輸入。然后功率放大器104用取決于當(dāng)前電源電壓的放大系數(shù)放大調(diào)制器101提供的信號(hào)。功率放大器104的輸出同時(shí)構(gòu)成EER發(fā)射機(jī)的輸出“OUT”。
由此，放大所需的動(dòng)態(tài)范圍必須覆蓋期望的幅度變化和平均功率電平變化。然而，SMPS和功率放大器可獲得的動(dòng)態(tài)范圍受某些下限的限制。由其寄生電容引起的通過功率放大晶體管的輸入信號(hào)的泄漏產(chǎn)生了功率放大器的下限。
在美國(guó)專利6323731中，與圖1的方法相比，提出了采用功率放大器的動(dòng)態(tài)偏置控制，以便擴(kuò)大輸出功率范圍。然而，獲得的功率仍然是有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)的改進(jìn)的功率控制。具體地說，本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)包括提供相位調(diào)制恒包絡(luò)射頻信號(hào)的調(diào)制器的發(fā)射機(jī)諸如EER發(fā)射機(jī)的改進(jìn)的功率控制。
提出了一種發(fā)射機(jī)，其包括調(diào)制器，提供相位調(diào)制恒包絡(luò)射頻信號(hào)；以及分配單元，其將調(diào)制器提供的信號(hào)分成彼此相同的第一信號(hào)和第二信號(hào)。提出的發(fā)射機(jī)還包括第一處理支路，用以處理分配單元提供的各個(gè)第一信號(hào)。第一處理支路包括彼此串聯(lián)的第一移相器和第一功率放大器。提出的發(fā)射機(jī)還包括第二處理支路，用以處理分配單元提供的各個(gè)第二信號(hào)。第二處理支路包括彼此串聯(lián)的第二移相器和第二功率放大器。提出的發(fā)射機(jī)還包括組合單元，用以組合所述第一和所述第二處理支路提供的信號(hào)。提出的發(fā)射機(jī)還包括第一控制裝置，用以至少對(duì)于較高功率電平，通過控制第一功率放大器和第二功率放大器對(duì)各自接收的信號(hào)進(jìn)行的放大來控制組合單元輸出的信號(hào)的功率。提出的發(fā)射機(jī)還包括第二控制裝置，用以至少對(duì)于較低功率電平，通過控制第一移相器和第二移相器對(duì)各自接收的信號(hào)進(jìn)行的相移來控制組合單元輸出的信號(hào)的功率。
此外，提出了一種控制發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)的功率電平的方法。提出的方法包括在第一步將提供的相位調(diào)制恒包絡(luò)射頻信號(hào)分成彼此相同的第一信號(hào)和第二信號(hào)。提出的方法還包括通過控制分別對(duì)第一信號(hào)和第二信號(hào)進(jìn)行的放大，來控制至少在較高的所需功率電平的情況下發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)的功率電平。提出的方法還包括通過控制分別對(duì)第一信號(hào)和第二信號(hào)進(jìn)行的相移，來控制至少在較低的所需功率電平的情況下發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)的功率電平。最后，提出的方法包括對(duì)處理的第一信號(hào)和處理的第二信號(hào)進(jìn)行組合，并將組合信號(hào)提供為功率控制輸出信號(hào)。
本發(fā)明出于這樣的考慮如果信號(hào)被分成兩個(gè)信號(hào)，并然后重新組合，則組合信號(hào)的功率既可通過控制兩個(gè)分解信號(hào)的相位又可通過控制這兩個(gè)分解信號(hào)的幅度來控制。由于對(duì)于某些功率放大器而言，可通過功率放大器電源電壓來線性調(diào)節(jié)射頻信號(hào)的幅度的動(dòng)態(tài)范圍是有限的，因此提出僅在高功率電平下通過調(diào)節(jié)分解信號(hào)的幅度來實(shí)現(xiàn)功率控制。在較低功率電平下，通過調(diào)節(jié)分解信號(hào)的相位來實(shí)現(xiàn)功率控制。控制相位會(huì)使一部分射頻功率變成組合單元中的熱量。因此，不建議專門使用調(diào)節(jié)分解信號(hào)相位的功率控制。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍上的線性功率控制，該線性功率控制在臨界高功率電平時(shí)也是有效的。
提出的分解信號(hào)的幅度和/或相位的調(diào)節(jié)可同時(shí)用于對(duì)相位調(diào)制恒包絡(luò)射頻信號(hào)進(jìn)行期望的幅度調(diào)制。
提出的發(fā)射機(jī)具體地說(雖然不是排他的)可以是EER發(fā)射機(jī)。其也可以是發(fā)射僅被相位調(diào)制的信號(hào)的發(fā)射機(jī)。
通過結(jié)合附圖考慮的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它目的和特征將變得明顯。然而，應(yīng)理解到僅出于圖示目的而非作為本發(fā)明范圍的限定來設(shè)計(jì)附圖，應(yīng)該參考所附權(quán)利要求書來定義本發(fā)明的范圍。還應(yīng)該理解，附圖僅用于概念性地示出本文所述的結(jié)構(gòu)和程序。


圖1是示出EER發(fā)射機(jī)的已知功率控制的框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的功率控制的第一實(shí)施例的框圖；圖3是示出圖2所示功率控制中可能的幅度誤差影響的示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的功率控制的第二實(shí)施例的框圖；以及圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的功率控制的第三實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式
上面已經(jīng)描述了圖1。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的EER發(fā)射機(jī)的第一實(shí)施例的選擇的部件的框圖。示出的部件能夠?qū)崿F(xiàn)大功率范圍上的EER發(fā)射機(jī)的有效功率控制。EER發(fā)射機(jī)可用在例如移動(dòng)設(shè)備中。
圖2的EER發(fā)射機(jī)包括調(diào)制器201，該調(diào)制器的輸出連接到功率分配器202的輸入。功率分配器202的第一輸出經(jīng)由第一移相器203連接到第一E類功率放大器204的信號(hào)輸入。功率分配器202的第二輸出經(jīng)由第二移相器205連接到第二E類功率放大器206的信號(hào)輸入。功率放大器204、206的輸出都連接到功率組合器207(例如Wilkinson功率組合器)的相應(yīng)輸入。功率組合器207的輸出同時(shí)構(gòu)成EER發(fā)射機(jī)的輸出“OUT”。
圖2的EER發(fā)射機(jī)還包括電池211和控制信號(hào)發(fā)生器212，它們連接到SMPS 213的相應(yīng)輸入。SMPS 213的輸出連接到功率放大器204、206的各自供電輸入。
此外，圖2的EER發(fā)射機(jī)包括第二控制信號(hào)發(fā)生器222，其連接到電壓-相位轉(zhuǎn)換器231的輸入。一方面，電壓-相位轉(zhuǎn)換器231的輸出連接到第一移相器203的控制輸入。另一方面，電壓-相位轉(zhuǎn)換器231的輸出經(jīng)由反相器232連接到第二移相器205的控制輸入。
用于圖2的EER發(fā)射機(jī)的功率控制利用如下事實(shí)當(dāng)組合兩個(gè)正弦信號(hào)來形成新的信號(hào)時(shí)，該組合信號(hào)的幅度A和相位可確定為是輸入信號(hào)的幅度A1、A2和相位1、2的函數(shù)。也就是說，如果組合信號(hào)被寫作兩個(gè)正弦信號(hào)的和Acos(ωt+)＝A1cos(ωt+1)+A2cos(ωt+2)(1)其中ω＝27πf表示三個(gè)信號(hào)的角中心頻率，組合信號(hào)的幅度A由下式給出 且組合信號(hào)的相位由下式給出 可以看出，在1-2＝0的情況下，得到組合信號(hào)的最大幅度A＝A1+A2。也就是說，通過適當(dāng)組合兩個(gè)同相的正弦載波，組合信號(hào)的總功率等于兩個(gè)輸入信號(hào)功率之和。
另一方面，在1-2＝π的情況下，得到組合信號(hào)的最小幅度A＝|A1-A2|。也就是說，如果組合兩個(gè)具有相反相位的正弦載波，則組合信號(hào)的總功率等于輸入功率之差。為了實(shí)現(xiàn)幅度A為0的組合信號(hào)，輸入信號(hào)幅度A1、A2從而應(yīng)該相等。此外，通過要求2＝-1總是成立，可以確保在控制組合信號(hào)的幅度A時(shí)，組合信號(hào)的相位不會(huì)受到輸入信號(hào)相位1、2的調(diào)節(jié)的影響(即＝0)。
下面將描述給出的結(jié)構(gòu)的操作。
首先，生成幅度信號(hào)和相位調(diào)制射頻信號(hào)，這可以各種方式實(shí)現(xiàn)。例如，原始復(fù)合基帶信號(hào)可分為其幅度和相位副本。后者調(diào)制生成等幅相位調(diào)制射頻信號(hào)的相位調(diào)制器201。另一個(gè)可能性是消除原始射頻信號(hào)的包絡(luò)，以獲得等幅相位調(diào)制信號(hào)。然后將等幅相位調(diào)制信號(hào)提供給功率分配器202。
功率分配器202將接收的相位調(diào)制射頻信號(hào)分成兩個(gè)相同的射頻信號(hào)。第一射頻信號(hào)由第一移相器203進(jìn)行移相，并由第一功率放大器204進(jìn)行放大。第二信號(hào)由第二移相器205進(jìn)行移相，并由第二功率放大器206進(jìn)行放大。
同時(shí)，將表示從原始信號(hào)消除的包絡(luò)的信號(hào)提供給控制信號(hào)發(fā)生器212。此外，將表示發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)的當(dāng)前期望平均功率的功率控制信號(hào)提供給控制信號(hào)發(fā)生器212。如果期望的平均輸出功率電平是高功率電平，則控制信號(hào)發(fā)生器212將包絡(luò)信號(hào)與功率控制信號(hào)組合為單個(gè)控制電壓Vc。該控制電壓Vc表示范圍0...1上的任意值。值0表示某最小功率，而值1表示某最大功率。如果期望的平均輸出功率電平是低功率電平，則第一控制信號(hào)發(fā)生器212生成僅對(duì)應(yīng)于較低功率電平下的期望包絡(luò)的控制電壓Vc。由第一控制信號(hào)發(fā)生器212將各自生成的控制電壓Vc提供給SMPS 213。
此外，將表示發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)的當(dāng)前期望平均功率的功率控制信號(hào)提供給第二控制信號(hào)發(fā)生器222。如果期望的平均輸出功率電平是高功率電平，則第二控制信號(hào)發(fā)生器222不生成任何控制電壓。如果期望的平均輸出功率電平是低功率電平，則第二控制信號(hào)發(fā)生器222生成對(duì)應(yīng)于信號(hào)輸出的期望平均功率的控制電壓Vc。第二控制信號(hào)發(fā)生器222將生成的控制電壓Vc提供給電壓-相位轉(zhuǎn)換器231。
由中間功率電平確定高功率電平與低功率電平的界線，其對(duì)應(yīng)于SMPS 213和功率放大器204、206線性工作的范圍的下限。
通過分別針對(duì)高功率電平和低功率電平控制發(fā)射機(jī)，從而將輸出電平控制分為兩個(gè)子任務(wù)。第一控制信號(hào)發(fā)生器212在高功率電平設(shè)置幅度和平均功率。在低功率電平，控制信號(hào)發(fā)生器212僅負(fù)責(zé)控制幅度。第二控制信號(hào)發(fā)生器222用在低功率電平，僅用于平均功率電平控制，并由此沿低功率電平的方向擴(kuò)大輸出功率范圍。在低功率電平下，由此提供了第一和第二控制信號(hào)發(fā)生器212、222的共享控制，這是由于在中間功率電平下，平均功率的控制從控制單元212傳遞到了控制單元222。
功率放大器204、206和移相器203、205的控制的其它組合也是可能的。例如，理論上，也可將第二控制信號(hào)發(fā)生器222用于低功率電平時(shí)的幅度生成。
每當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?hào)發(fā)生器212將控制電壓Vc提供給SMPS 213時(shí)，SMPS 213就根據(jù)接收的控制電壓Vc調(diào)整電池211提供的電壓。然后將調(diào)整的電壓作為電源電壓提供給功率放大器204、206的各自供電輸入。功率放大器204、206用取決于所提供的電源電壓的系數(shù)放大各自接收的信號(hào)。生成控制電壓Vc，以使功率放大器204、206放大的信號(hào)的最后得到的功率是EER發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)所需功率的一半。每當(dāng)將最小平均控制電壓Vc提供給SMPS 213時(shí)，相應(yīng)的最小電源電壓就被提供給功率放大器204、206，從而在不使用第二控制信號(hào)發(fā)生器222時(shí)其輸出最小射頻信號(hào)。電池電壓變化不應(yīng)影響SMPS輸出值。在基本情況下，SMPS輸出值直接跟隨控制電壓，但其它關(guān)系也是可能的。
每當(dāng)?shù)诙刂菩盘?hào)發(fā)生器222將控制電壓Vc提供給電壓-相位轉(zhuǎn)換器231時(shí)，電壓-相位轉(zhuǎn)換器231就將接收的控制電壓Vc轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的相位控制信號(hào)VP。對(duì)于這個(gè)轉(zhuǎn)換，假設(shè)EER發(fā)射機(jī)的輸出“OUT”處的功率電平(以分貝為單位)應(yīng)該線性地跟隨控制電壓Vc。因此，控制電壓Vc根據(jù)下式轉(zhuǎn)換成相位控制信號(hào)VPVP=arccos{10[k(Vc-1)]}P---(4)]]>其中k表示作為控制電壓Vc函數(shù)的輸出功率的期望斜率。
然后將獲得的相位控制信號(hào)VP直接提供給第一移相器203的控制輸入。此外，反相器232將獲得的相位控制信號(hào)VP反相，并且反相的相位控制信號(hào)被提供給第二移相器205的控制輸入。反相器232的用途是強(qiáng)調(diào)應(yīng)該沿相反方向?qū)ΨQ地調(diào)諧兩個(gè)移相器203和205的相位。移相器203、205的分別對(duì)從功率分配器202接收的信號(hào)進(jìn)行移相，其對(duì)應(yīng)于加到其各自控制輸入的控制信號(hào)。
每當(dāng)沒有控制電壓Vc被提供給電壓-相位轉(zhuǎn)換器231時(shí)，就沒有控制信號(hào)被提供給移相器203、205的各自控制輸入，由此這些移相器在沒進(jìn)行任何相移的情況下輸出接收的信號(hào)。實(shí)際上，在此情況下，在移相器203、205中應(yīng)該存在相等的相移0。其在計(jì)算相位差時(shí)抵消。
然后功率組合器207對(duì)第一和第二放大器204、206的輸出“OUT1”、“OUT2”進(jìn)行組合。
在已將控制電壓Vc提供給SMPS 213而非電壓-相位轉(zhuǎn)換器231的情況下，移相器203、205沒對(duì)功率分配器202提供的信號(hào)進(jìn)行移相。由此，提供給功率組合器207的兩個(gè)信號(hào)“OUT1”、“OUT2”的相位相等，并且根據(jù)上式(2)，功率組合器207輸出的信號(hào)的幅度具有功率A2，該功率等于兩個(gè)信號(hào)“OUT1”、“OUT2”各自功率A12、A22的和。這里已經(jīng)假設(shè)阻抗級(jí)為1。
在已將控制電壓Vc提供給電壓-相位轉(zhuǎn)換器231并已將至少最小控制電壓提供給SMPS 213的情況下，已沿相反方向調(diào)諧了輸入到移相器203、205的信號(hào)的相位1、2。這確保了專門由各自相移的值根據(jù)上式(2)來控制功率組合器207輸出的信號(hào)的功率。在當(dāng)前實(shí)施例中，由第一控制電壓發(fā)生器212在低功率電平施加到SMPS 213的控制電壓Vc僅形成EER發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)的包絡(luò)。
組合信號(hào)由此構(gòu)成射頻輸出信號(hào)，根據(jù)原始信號(hào)在相位和幅度上調(diào)制該射頻輸出信號(hào)。
通過使用取決于EER發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)的當(dāng)前功率電平的不同功率控制方法，提出的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍上的有效功率控制。
如果功率控制期望最大限度的線性，則可同時(shí)達(dá)到兩個(gè)實(shí)現(xiàn)的功率控制。然而，在高功率電平下，當(dāng)執(zhí)行功率控制時(shí)，僅通過調(diào)節(jié)功率放大器204、206所用的放大系數(shù)，功率控制的效率將會(huì)更好。
功率組合器207的插入損耗降低了EER發(fā)射機(jī)的總效率，但兩個(gè)功率放大器204、206能以高于單個(gè)放大器的阻抗級(jí)而操作。這使阻抗匹配更加容易，并可有助于降低匹配網(wǎng)絡(luò)引起的損耗。
如果功率放大器204、206飽和，例如在采用E類功率放大器的情況下，則移相器輸出電平的微小變化是無關(guān)的。這有助于移相器203、205的實(shí)際設(shè)計(jì)。
然而，應(yīng)注意到，在提供給功率組合器207的信號(hào)的幅度不同的情況下，根據(jù)上述等式(2)限制最低的可用輸出功率。對(duì)于1dB的幅度誤差和k＝3的斜率，最后得到的功率(以dBm為單位)在圖3中示為第一曲線301。第二曲線302表示無誤差的情況。如果提供給功率組合器207的信號(hào)具有相移差，則情況類似。
圖4和5是分別示出根據(jù)本發(fā)明的EER發(fā)射機(jī)的第二和第三實(shí)施例的選擇部件的框圖，其還處理幅度和相位上的這種誤差。
和圖2的EER發(fā)射機(jī)類似，圖4的EER發(fā)射機(jī)包括調(diào)制器401、功率分配器402、第一移相器403、第一E類功率放大器404、第二移相器405、第二E類功率放大器406和功率組合器407。同樣以與圖2的相應(yīng)部件相同的方式配置這些部件。
此外，圖4的EER發(fā)射機(jī)還包括電池411和第一控制信號(hào)發(fā)生器412，它們都連接到SMPS 413的相應(yīng)輸入。不過這里SMPS 413的輸出僅連接到第一功率放大器404的控制輸入。圖4的EER發(fā)射機(jī)還包括第一電壓發(fā)生器414。電壓發(fā)生器414連接到第一求和單元415的第一輸入，而第一控制信號(hào)發(fā)生器412的輸出還連接到該求和單元415的第二輸入。求和單元415的輸出連接到第二SMPS 416的輸入。電池411還連接到該第二SMPS 416的第二輸入。第二SMPS 416的輸出連接到第二功率放大器406的電源電壓輸入。
圖4的EER發(fā)射機(jī)還包括第二控制信號(hào)發(fā)生器422，其連接到電壓-相位轉(zhuǎn)換器431的輸入。一方面，電壓-相位轉(zhuǎn)換器431的輸出還連接到第一移相器403的控制輸入。另一方面，電壓-相位轉(zhuǎn)換器431的輸出經(jīng)由反相器432連接到第二求和單元433的第一輸入。圖4的EER發(fā)射機(jī)還包括第二電壓發(fā)生器434，其連接到求和單元433的第二輸入。求和單元433的輸出連接到第二移相器405的控制輸入。
基本與上述圖2的EER發(fā)射機(jī)一樣地操作圖4的EER發(fā)射機(jī)。
然而，電壓發(fā)生器414、434用于將合適的恒壓值A(chǔ)Corr、PhaCorr添加到幅度和相位控制，以便補(bǔ)償相位和幅度上的誤差。
為此，將圖2的單個(gè)電源分成兩個(gè)單獨(dú)的電源，分別用于開關(guān)模式功率放大器404、406。雖然用于第一功率放大器404的電源與第一實(shí)施例中的相同，但根據(jù)校正電壓ACorr調(diào)節(jié)的控制電壓Vc來調(diào)整用于第二功率放大器406的電源。這使得可以彼此獨(dú)立地調(diào)諧放大器404、406，并因此可以校正幅度誤差。類似地，幾乎與第一實(shí)施例相同地控制第一移相器403，而求和單元433允許通過校正電壓PhaCorr來調(diào)節(jié)由電壓-相位轉(zhuǎn)換器431提供的并由反相器432反相的相位控制信號(hào)VP，這是在將其提供給第二移相器405的控制輸入之前進(jìn)行的。這使得可以彼此獨(dú)立地控制移相器403、405進(jìn)行的相移，并因此可以校正相位誤差。
合適的校準(zhǔn)程序可用于將電壓發(fā)生器414、434提供的幅度和相位誤差補(bǔ)償電壓ACorr、PhaCorr設(shè)為適當(dāng)?shù)碾娖健?br> 圖5中所示的EER發(fā)射機(jī)可用在期望幅度和相位誤差補(bǔ)償電壓的連續(xù)調(diào)諧而非固定誤差校正的情況下。
與圖4的EER發(fā)射機(jī)基本一樣，圖5的EER發(fā)射機(jī)也包括調(diào)制器501、功率分配器502、第一移相器503、第一E類功率放大器504、第二移相器505、第二E類功率放大器506、功率組合器507、電池511、第一控制信號(hào)發(fā)生器512、第一和第二SMPS 513、516、第一求和單元515、第二控制信號(hào)發(fā)生器522、電壓-相位轉(zhuǎn)換器531、反相器532和第二求和單元533。以與圖4的對(duì)應(yīng)部件完全相同的方式配置所有這些部件。
然而，提供了用于校正幅度和相位誤差的各自反饋電路，而不是圖4的第一和第二電壓發(fā)生器414、434。
對(duì)于幅度校正反饋電路，第一功率放大器504的輸出經(jīng)由第一整流器517連接到減法器518的非反相輸入，而第二功率放大器506的輸出經(jīng)由第二整流器519連接到減法器518的反相輸入。由于整流器517和519輸出的信號(hào)表示提供給功率組合器507的信號(hào)“OUT1”、“OUT2”的當(dāng)前幅度，因此減法器518輸出的信號(hào)表示信號(hào)“OUT1”、“OUT2”間的當(dāng)前幅度差。經(jīng)由低通濾波器520將減法器518的輸出提供給第一求和單元515的第一輸入。從而輸入到第一求和單元515的幅度校正信號(hào)一直對(duì)應(yīng)于當(dāng)前幅度誤差。
對(duì)于相位校正反饋電路，第一功率放大器504的輸出經(jīng)由第一限制器535連接到第一混合器536的第一輸入，而第二功率放大器506的輸出經(jīng)由第二限制器537連接到第二混合器538的第一輸入。此外，調(diào)制器501的輸出連接到第一和第二混合器536、538的各自第二輸入。第一混合器536的輸出連接到第二減法器539的非反相輸入，第一混合器536的輸出表示與信號(hào)“OUT1”對(duì)由調(diào)制器501提供的信號(hào)的絕對(duì)相移相關(guān)的電壓“Pha1”。第二混合器538的輸出連接到該減法器539的反相輸入，第二混合器538的輸出表示與信號(hào)“OUT2”對(duì)由調(diào)制器501提供的信號(hào)的絕對(duì)相移相關(guān)的電壓“Pha2”。經(jīng)由第二低通濾波器540將減法器539輸出的兩個(gè)電壓“Pha1”和“Pha2”之間的差提供給第二求和單元533的第二輸入。從而輸入到第二求和單元533的相位校正信號(hào)一直對(duì)應(yīng)于當(dāng)前的相位誤差。只要零壓差對(duì)應(yīng)于零相位差，并且該關(guān)系是單調(diào)的，電壓“Pha1”和“Pha2”就不必與相位線性相關(guān)。
要注意到，限制器僅可在相位檢測(cè)前用在相位校正反饋電路中，而不用在幅度校正反饋電路中，以免丟失功率電平信息。
由于根據(jù)平均功率足以調(diào)諧校正的電壓，因此相對(duì)于調(diào)制，兩個(gè)反饋回路的帶寬可以是窄的。
雖然已經(jīng)示出和描述并指出了應(yīng)用到本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的本發(fā)明的基本新穎性特征，但應(yīng)理解到，在不脫離本發(fā)明精神的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)上述設(shè)備和方法的形式和細(xì)節(jié)上做出各種省略、替換和改變。例如，明確希望以基本相同的方式執(zhí)行基本相同的功能以獲得相同結(jié)果的那些元件和/或方法步驟的所有組合都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，結(jié)合本發(fā)明的任何公開形式或?qū)嵤├境龊?或描述的結(jié)構(gòu)和/或元件和/或方法步驟可作為一般的設(shè)計(jì)選擇問題結(jié)合在任何其它公開或描述或建議的形式或?qū)嵤├?。因此，意欲僅由附在此的權(quán)利要求書的范圍所示的來限定。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)射機(jī)，包括-調(diào)制器，其提供相位調(diào)制恒包絡(luò)射頻信號(hào)；-分配單元，其將所述調(diào)制器提供的信號(hào)分成彼此相同的第一信號(hào)和第二信號(hào)；-第一處理支路，用于處理所述分配單元提供的各自第一信號(hào)，所述第一處理支路包括彼此串聯(lián)的第一移相器和第一功率放大器；-第二處理支路，用于處理所述分配單元提供的各自第二信號(hào)，所述第二處理支路包括彼此串聯(lián)的第二移相器和第二功率放大器；-組合單元，其組合所述第一和所述第二處理支路提供的信號(hào)；-第一控制裝置，用于至少對(duì)于較高功率電平，通過控制所述第一功率放大器和所述第二功率放大器對(duì)各自接收的信號(hào)進(jìn)行的放大，來控制所述組合單元輸出的信號(hào)的功率；以及-第二控制裝置，用于至少對(duì)于較低功率電平，通過控制所述第一移相器和所述第二移相器對(duì)各自接收的信號(hào)進(jìn)行的相移，來控制所述組合單元輸出的信號(hào)的功率。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述第一控制裝置基于所述輸出信號(hào)所需幅度調(diào)制和所述輸出信號(hào)所需功率電平來控制所述第一功率放大器和所述第二功率放大器對(duì)各自接收的信號(hào)進(jìn)行的所述放大。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述第一控制裝置包括控制信號(hào)生成單元、電源和線性調(diào)整器，所述控制信號(hào)生成單元生成表示所述輸出信號(hào)所需幅度調(diào)制和所述輸出信號(hào)所需功率電平的控制信號(hào)，所述線性調(diào)整器根據(jù)從所述控制信號(hào)生成單元接收的控制信號(hào)來調(diào)整所述電源提供的電壓，并且所述線性調(diào)整器將相同的最后得到的電壓提供給所述第一功率放大器的供電輸入和所述第二功率放大器的供電輸入，用以控制所述第一功率放大器和所述第二功率放大器進(jìn)行的所述放大。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述第一控制裝置包括控制信號(hào)生成單元、電源、第一線性調(diào)整器、第二線性調(diào)整器和求和單元，所述控制信號(hào)生成單元生成表示所述輸出信號(hào)所需幅度調(diào)制和所述輸出信號(hào)所需功率電平的控制信號(hào)，所述求和單元對(duì)所述控制信號(hào)生成單元提供的控制信號(hào)和附加幅度校正控制信號(hào)求和，所述第一線性調(diào)整器根據(jù)從所述控制信號(hào)生成單元接收的控制信號(hào)調(diào)整所述電源提供的電壓，并將最后得到的電壓提供給所述第一功率放大器的供電輸入，用以控制所述第一功率放大器進(jìn)行的放大，并且所述第二線性調(diào)整器根據(jù)從所述求和單元接收的控制信號(hào)調(diào)整所述供電單元提供的電壓，并將最后得到的電壓提供給所述第二功率放大器的供電輸入，用以控制所述第二功率放大器進(jìn)行的放大。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)射機(jī)，其中所述附加幅度校正控制信號(hào)設(shè)為恒值。
6.如權(quán)利要求4所述的發(fā)射機(jī)，其中根據(jù)所述第一處理支路輸出的信號(hào)與所述第二處理支路輸出的信號(hào)之間測(cè)量的幅度差，來連續(xù)地調(diào)節(jié)所述附加幅度校正控制信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述第二控制裝置基于所述輸出信號(hào)所需幅度調(diào)制和所述輸出信號(hào)所需功率電平來控制所述第一移相器和所述第二移相器對(duì)各自接收的信號(hào)進(jìn)行的所述相移。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述第二控制裝置包括控制信號(hào)生成單元、轉(zhuǎn)換單元和反相單元，所述控制信號(hào)生成單元生成表示所述輸出信號(hào)所需幅度調(diào)制和所述輸出信號(hào)所需功率電平的控制信號(hào)，并且所述轉(zhuǎn)換單元將所述控制信號(hào)生成單元提供的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成表示相應(yīng)相位的相位控制信號(hào)，其中所述相位控制信號(hào)被提供給所述第一移相器的控制輸入，并經(jīng)由對(duì)所述相位控制信號(hào)反相的所述反相器提供給所述第二移相器的控制輸入。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)射機(jī)，還包括求和單元，所述求和單元用于對(duì)所述反相器輸出的信號(hào)與附加相位校正控制信號(hào)求和，其中只將最后得到的和信號(hào)提供給所述第二移相器的所述控制輸入。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)射機(jī)，其中所述附加相位校正控制信號(hào)設(shè)為恒值。
11.如權(quán)利要求9所述的發(fā)射機(jī)，其中根據(jù)一方面所述調(diào)制器輸出的信號(hào)與所述第一處理支路輸出的信號(hào)的相位之間和另一方面所述調(diào)制器輸出的所述信號(hào)與所述第二處理支路輸出的信號(hào)的所述相位之間測(cè)量的絕對(duì)相移差，連續(xù)調(diào)節(jié)所述附加相位校正控制信號(hào)。
12.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)是包絡(luò)消除與恢復(fù)發(fā)射機(jī)。
13.一種控制發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)的功率電平的方法，所述方法包括-將提供的相位調(diào)制恒包絡(luò)射頻信號(hào)分成彼此相同的第一信號(hào)和第二信號(hào)；-至少在較高的所需功率電平的情況下，通過控制分別對(duì)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)進(jìn)行的放大來控制所述發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)的功率電平；以及-至少在較低的所需功率電平的情況下，通過控制分別對(duì)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)進(jìn)行的相移來控制所述發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)的功率電平；以及-對(duì)所述處理的第一信號(hào)和所述處理的第二信號(hào)進(jìn)行組合，并將所述組合信號(hào)提供為功率控制輸出信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中基于所述輸出信號(hào)所需幅度調(diào)制和所述輸出信號(hào)所需功率電平，來控制分別對(duì)所述第一和所述第二信號(hào)進(jìn)行的所述放大。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中通過控制分別對(duì)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)進(jìn)行的放大來控制所述發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)的功率電平包括-生成表示所述輸出信號(hào)所需幅度調(diào)制和所述輸出信號(hào)所需功率電平的控制信號(hào)；-根據(jù)所述控制信號(hào)調(diào)整可用電壓；以及-通過將與供電電源相同的調(diào)整電壓提供給放大所述第一信號(hào)的第一功率放大器和放大所述第二信號(hào)的第二功率放大器來控制所述放大。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中通過控制分別對(duì)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)進(jìn)行的放大來控制所述發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)的功率電平包括-生成表示所述輸出信號(hào)所需幅度調(diào)制和所述輸出信號(hào)所需功率電平的控制信號(hào)；-根據(jù)所述控制信號(hào)調(diào)整可用電壓，以獲得第一調(diào)整電壓；-通過將所述第一調(diào)整電壓作為供電電源提供給放大所述第一信號(hào)的第一功率放大器來控制對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行的放大；-對(duì)所述控制信號(hào)與附加幅度校正控制信號(hào)求和；-根據(jù)所述和信號(hào)調(diào)整可用電壓，以獲得第二調(diào)整電壓；以及-通過將所述第二調(diào)整電壓作為供電電源提供給放大所述第二信號(hào)的第二功率放大器來控制對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行的放大。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述附加幅度校正控制信號(hào)設(shè)為恒值。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中根據(jù)提供用于組合的所述處理的第一信號(hào)與提供用于組合的所述處理的第二信號(hào)之間測(cè)量的幅度差，來連續(xù)調(diào)節(jié)所述附加幅度校正控制信號(hào)。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中基于所述輸出信號(hào)所需幅度調(diào)制和所述輸出信號(hào)所需功率電平，來控制分別對(duì)所述第一和所述第二信號(hào)進(jìn)行的所述相移。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其中通過控制分別對(duì)所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)進(jìn)行的相移來控制所述發(fā)射機(jī)的輸出信號(hào)的功率電平包括-生成表示所述輸出信號(hào)所需幅度調(diào)制和所述輸出信號(hào)所需功率電平的控制信號(hào)；-將所述控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成表示相應(yīng)相位的相位控制信號(hào)；-將所述相位控制信號(hào)提供給第一移相器的控制輸入，第一移相器根據(jù)提供給其控制輸入的信號(hào)同相地移位所述第一信號(hào)；以及-將所述相位控制信號(hào)反相，并將所述反相的相位控制信號(hào)提供給第二移相器的控制輸入，第二移相器根據(jù)提供給其控制輸入的信號(hào)同相地移位所述第二信號(hào)。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括對(duì)所述反相的相位控制信號(hào)與附加相位校正控制信號(hào)求和，并只將最后得到的和信號(hào)提供給所述第二移相器的所述控制輸入。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述附加相位校正控制信號(hào)設(shè)為恒值。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中根據(jù)一方面所述提供的相位調(diào)制恒包絡(luò)射頻信號(hào)與提供用于組合的所述處理的第一信號(hào)的相位之間和另一方面所述提供的相位調(diào)制恒包絡(luò)射頻信號(hào)與提供用于組合的所述處理的第二信號(hào)的所述相位之間測(cè)量的絕對(duì)相移差，來連續(xù)調(diào)節(jié)所述附加相位校正控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括提供相位調(diào)制恒包絡(luò)射頻信號(hào)的調(diào)制器(201)的發(fā)射機(jī)，并涉及控制這種發(fā)射機(jī)輸出的信號(hào)的功率電平的方法。為了實(shí)現(xiàn)大功率范圍上的功率控制，提出將提供的相位調(diào)制恒包絡(luò)射頻信號(hào)分成(202)用于功率控制的兩個(gè)相同的信號(hào)。然后第一控制裝置通過控制對(duì)這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行的放大來控制較高功率電平的輸出功率。第二控制裝置通過控制對(duì)這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行的相移來控制較低功率電平的輸出功率。然后組合(207)處理的信號(hào)，并將其提供為功率控制輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)H03F3/21GK1813399SQ200480017991
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月25日
發(fā)明者S·羅斯內(nèi)爾 申請(qǐng)人:諾基亞有限公司