專利名稱：用于調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)電源輸出功率的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)電源輸出功率的方法與裝置，該發(fā)射機(jī)典型地是基站的發(fā)射機(jī)。
在無線通信中使用的發(fā)射機(jī)包括電源，它向發(fā)射機(jī)提供所需的功率。經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率發(fā)生急劇變化的情況，在發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率中發(fā)生的這些急劇變化導(dǎo)致發(fā)射機(jī)電源輸出負(fù)荷的急劇變化。在現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中，對發(fā)射機(jī)電源的輸出功率進(jìn)行測量，并且根據(jù)這個(gè)測量結(jié)果，控制著電源運(yùn)行的斬波器受到電源控制單元的控制。對負(fù)荷變化的適應(yīng)過程需要相當(dāng)多的斬波器周期，因此，現(xiàn)有技術(shù)的解決方案不能適應(yīng)負(fù)荷的急劇變化。提高斬波器頻率可能加速適應(yīng)過程，但是它也會帶來電源效率容易大大降低的問題。例如，若斬波器頻率翻一番，則電源的功率損耗也將翻一番。在現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中，還有一個(gè)問題，就是難以控制并聯(lián)電源的響應(yīng)。
因此本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)就是提供方法與裝置，用以實(shí)施解決上述問題的方法。通過采用一種用于調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)電源輸出功率的方法，就能達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。在本方法中，對電源的輸出功率進(jìn)行測量，并且根據(jù)所測得的輸出功率來調(diào)節(jié)電源的輸出功率。根據(jù)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率來調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)電源的輸出功率，使得電源控制單元從發(fā)射機(jī)接收一組同步斬波信號，它在發(fā)射機(jī)與電源控制單元之間建立同步運(yùn)行關(guān)系，并且電源控制單元從發(fā)射機(jī)接收關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的信息。
本發(fā)明還涉及一種用于調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)電源的輸出功率的裝置。這種安排包括發(fā)射機(jī)電源，其中又包括斬波器以及處于電源輸出和輸入之間的反饋路徑之中的電源控制單元，用以根據(jù)所測得的電源的輸出功率來調(diào)節(jié)電源的輸出功率，電源控制單元被安排根據(jù)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率來調(diào)整電源的輸出功率，使得電源控制單元被安排從發(fā)射機(jī)接收一組同步斬波信號，它在發(fā)射機(jī)與電源控制單元之間建立同步運(yùn)行關(guān)系，并且電源控制單元被安排從發(fā)射機(jī)接收關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的信息。
在各項(xiàng)從屬權(quán)利要求中，公開了本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施例。
本發(fā)明基于這樣的構(gòu)思電源控制單元從發(fā)射機(jī)接收一組同步斬波信號以及關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的信息。同步斬波信號在發(fā)射機(jī)與電源控制單元之間建立同步運(yùn)行關(guān)系。電源控制單元根據(jù)以上所述以及根據(jù)從電源輸出端測得的電源輸出功率，來調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)電源的輸出功率。
本發(fā)明的方法以及裝置提供了多方面的優(yōu)點(diǎn)。發(fā)射機(jī)電源的輸出功率能適應(yīng)于發(fā)射機(jī)的相關(guān)的發(fā)射功率(的變化)。本發(fā)明的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)就是能適應(yīng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的急劇變化，即，適應(yīng)于發(fā)射機(jī)電源的輸出負(fù)荷的各種變化。在根據(jù)本發(fā)明的解決方案中，電源的響應(yīng)不依賴于電源控制單元的時(shí)鐘頻率，因此，電源控制單元的時(shí)鐘頻率可以降低。這就是為什么(本方法的)電源效率相當(dāng)可觀地優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)解決方案的原因。本發(fā)明還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是能夠容易地控制并聯(lián)電源的響應(yīng)。
下面，將結(jié)合各優(yōu)選實(shí)施例并參照諸附圖，對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，在諸附圖中

圖1是一份方框圖，表示用以調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)電源的輸出功率的裝置，圖2是一部發(fā)射機(jī)的方框圖，圖3表示一部電源，圖4A到4D是一部電源的輸出功率的實(shí)時(shí)同步調(diào)節(jié)的脈沖圖。
在無線通信連接中所使用的各種發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的變化導(dǎo)致發(fā)射機(jī)電源輸出負(fù)荷的變化。相應(yīng)地，發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的急劇變化導(dǎo)致發(fā)射機(jī)電源輸出負(fù)荷的急劇變化。電源的運(yùn)行應(yīng)當(dāng)適應(yīng)于這些變化。在負(fù)荷的急劇變化中，發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的變化比電源的斬波器頻率快5倍。在各種電源中最常用的斬波器頻率介于100與200kHz之間。下面所描述的本發(fā)明使發(fā)射機(jī)電源的運(yùn)行適應(yīng)于電源輸出負(fù)荷的急劇變化。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)的實(shí)例。待發(fā)送的信號100被送往編碼器102，后者進(jìn)行所需的編碼，典型地為信道編碼。已編碼的信號被進(jìn)一步地送往調(diào)制器104，在其中，使用一種所需的調(diào)制方法對信號進(jìn)行調(diào)制。已調(diào)制信號被送往發(fā)射機(jī)方框106，在其中信號被放大和濾波。發(fā)射機(jī)方框可以是例如射頻放大器或線性放大器。借助于天線108來發(fā)送信號。發(fā)射機(jī)還包括控制器110，它控制著發(fā)射機(jī)各不同部件的運(yùn)行。實(shí)際上，發(fā)射機(jī)還包括其他部件，例如各放大器和各變換器。由于專業(yè)人士都知道如何以適當(dāng)方式去使用它們，所以本文對這些部件不進(jìn)行描述?？梢园凑諏I(yè)人士所熟知的方式來實(shí)現(xiàn)編碼器102以及調(diào)制器104。最好借助于處理器以及適當(dāng)?shù)能浖蛘呓柚讵?dú)立的邏輯電路來實(shí)現(xiàn)控制器。
圖2是一份方框圖，說明根據(jù)本發(fā)明對發(fā)射機(jī)電源的輸出功率進(jìn)行調(diào)整的裝置。本裝置包括發(fā)射機(jī)的控制器110，發(fā)射機(jī)電源包括電源控制單元200，斬波器202以及功率單元204。此外，本裝置通常還包括加法器206。電源可以是例如電流源或者電壓源。功率單元是根據(jù)上述各種電源的候選方案其中之一的具體實(shí)施，例如在電流源的情況下，一種實(shí)施方案示于圖3。發(fā)射機(jī)是例如一部基站發(fā)射機(jī)，并且電源控制單元典型地是脈沖寬度調(diào)制器。斬波器通常是，特別是當(dāng)它涉及上述的從100到200kHz的頻率時(shí)，至少具有一個(gè)場效應(yīng)晶體三極管(FET)的斬波器。斬波器的其他實(shí)施方案是絕緣柵極雙極型晶體三極管(IGBT)以及雙極型晶體三極管實(shí)施方案。上述各種斬波器實(shí)施方案還可以包括一個(gè)或多個(gè)其他部件，例如晶體二極管。
在按照圖2的裝置的方法中，對電源的電流方式或電壓方式輸出208，更具體地說，對電源中的功率單元204的輸出進(jìn)行測量。從測量中所獲得的測量結(jié)果被傳送到電源控制單元200。除了從電源輸出端獲得的上述測量結(jié)果以外，電源控制單元還從發(fā)射機(jī)那里獲得同步斬波信號210以及關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率212的信息。同步斬波信號在發(fā)射機(jī)以及電源控制單元之間建立同步運(yùn)行關(guān)系。當(dāng)發(fā)射機(jī)接通電源時(shí)，電源控制單元的運(yùn)行，并且由此借助于電源控制單元使整個(gè)電源的運(yùn)行，例如，根據(jù)處于數(shù)字并行方式中的同步斬波信號，都同步于發(fā)射機(jī)的運(yùn)行。關(guān)于發(fā)射機(jī)(它也可以按照數(shù)字并行方式進(jìn)行斬波)的發(fā)射功率212的信息，通知其中的電源控制單元稱，發(fā)射機(jī)在哪一個(gè)瞬時(shí)使用哪一種功率電平進(jìn)行發(fā)送 基于上述各斬波信號210，212以及基于從電源輸出端208測出的電源的輸出功率，電源控制單元借助于它的輸出斬波信號218控制斬波器202的運(yùn)行，以便調(diào)節(jié)電源的輸出功率。電源控制單元200典型地是脈沖寬度調(diào)制器，它控制著電源的輸出控制斬波信號214的脈沖空度比，上述斬波信號214由電源控制單元和斬波器形成，用以調(diào)節(jié)電源的輸出功率。脈沖空度比指的是有信號的時(shí)間與無信號的時(shí)間之比，即處于邏輯狀態(tài)1的時(shí)間與處于邏輯狀態(tài)0的時(shí)間之比。結(jié)合圖4A到圖4D就能找到關(guān)于脈沖空度比的更詳細(xì)的描述。電源控制單元200也可以是頻率調(diào)制器，它控制著斬波器202的頻率，以便調(diào)節(jié)電源的輸出功率，或者是相位調(diào)制器，它控制著斬波器202的相位，以便調(diào)節(jié)電源的輸出功率。
在按照圖2的裝置的方法中，從發(fā)射機(jī)獲得的關(guān)于其發(fā)射功率212的信息向電源控制單元200提供關(guān)于電源輸出208的粗調(diào)的信息，并且從電源輸出端208測得的功率信息向電源控制單元200提供關(guān)于電源輸出端208的細(xì)調(diào)的信息。涉及粗調(diào)的關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率212的信息經(jīng)由前饋路徑被送往電源控制單元200。借助于從電源輸出端208測得的功率信息，關(guān)于粗調(diào)的信息在電源控制單元中被細(xì)調(diào)，并從電源輸出端經(jīng)由反饋路徑216被送往電源控制單元(譯者注此句照原文翻譯，有些不通)。經(jīng)由前饋路徑傳送的，關(guān)于發(fā)射機(jī)100的發(fā)射功率的上述信息，以及經(jīng)由反饋路徑傳送的，關(guān)于電源輸出功率的上述信息，可以在電源控制單元之前在加法器206中相加，以便為電源控制單元形成所需的信號。例如，若電源控制單元200是脈沖寬度調(diào)制器，則該信號以這樣一種方式來控制由脈沖寬度調(diào)制器以及斬波器202所形成的電源的輸出控制斬波信號214的脈沖空度比，使得電源輸出端208的功率電平能按需調(diào)節(jié)，即，例如它能適應(yīng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的急劇變化。還是借助于同步斬波，就能立即改變由電源控制單元以及斬波器所形成的電源的輸出控制斬波信號214的脈沖空度比。
在圖1中，借助于控制器110來形成含有關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的信息的同步斬波信號210以及斬波信號212。各斬波信號210和212從控制器110被送往電源控制單元200。例如，同步斬波信號以這樣一種方式被形成，使得關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射頻率的信息從發(fā)射機(jī)方框106被送往控制方框，并且根據(jù)這條信息，控制方框借助于電源控制單元形成同步斬波信號，以便在電源和發(fā)射機(jī)之間實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。例如，關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率212的信息也從發(fā)射機(jī)方框106被送往控制器110。
圖3表示一部電源，其功率單元204包括變換器300，兩個(gè)二極管302,304以及電容器306。此外，該電源還包括電源控制單元200以及斬波器202，它們位于電源輸出和輸入之間的反饋路徑216之中。該電源通常還包括加法器206。電源變換器300包括初級繞組308以及次級繞組310。圖3所示的電源是斬波器電源的一種實(shí)施方案。斬波器電源基于繞組的特性進(jìn)行工作。隨著交流電流通過繞組，它就產(chǎn)生環(huán)繞該繞組的交變磁場。在交流電流被切斷之后，由于環(huán)繞該繞組的交變磁場的能量的作用，該繞組趨于讓交流電流繼續(xù)流通。由電源控制單元以及斬波器形成的電源輸出控制斬波信號214到達(dá)變換器300的初級繞組308。電源的輸入功率312也到達(dá)那里。變換器根據(jù)初級和次級繞組之間的匝數(shù)比，將輸入功率變換為某個(gè)其他功率。由此在次級繞組中產(chǎn)生該電源的輸出功率208，并且對該功率進(jìn)行測量?？赡芙柚诩臃ㄆ?06，將所獲得的測量結(jié)果經(jīng)由反饋路徑216送往電源控制單元，以便對從發(fā)射機(jī)獲得的粗調(diào)斬波信號進(jìn)行細(xì)調(diào)，斬波信號含有關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的信息。
圖4A到4D是電源輸出功率的實(shí)時(shí)同步調(diào)整的脈沖圖。圖4A到4D所示的脈沖是脈沖400，它根據(jù)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的變化而產(chǎn)生，即，根據(jù)圖4A中的電源輸出208的的負(fù)荷變化，或者根據(jù)圖4B中的電源控制單元200的內(nèi)部時(shí)鐘斬波信號402，或者根據(jù)圖4C中被表示為位數(shù)的電源控制單元200的控制斬波信號，以及圖4D中的電源輸出的控制斬波信號214而產(chǎn)生。電源控制單元的控制斬波信號由關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率212的信息以及從電源輸出208測得的功率信息構(gòu)成。通過同步斬波，使電源控制單元以及發(fā)射機(jī)的運(yùn)行保持同步。因此，電源控制單元的內(nèi)部時(shí)鐘斬波信號同步于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的變化。在本發(fā)明的解決方案中，由于電源輸出208的響應(yīng)不依賴于時(shí)鐘斬波信號的頻率，所以電源控制單元的時(shí)鐘斬波信號402的頻率可能相對地降低。因此，可以這樣來調(diào)節(jié)電源的輸出功率，使得它能立即適應(yīng)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率的急劇變化。由此，本電源的效率比現(xiàn)有技術(shù)的各種解決方案要好得多。在圖4A到4D中，電源控制單元200是脈沖寬度調(diào)制器，并且電源控制單元的輸出斬波信號218控制著斬波器202，從中獲得用于電源輸出的控制斬波信號214的所需的脈沖空度比。當(dāng)涉及脈沖寬度調(diào)制器時(shí)，通常保持同一頻率。斬波器的脈沖空度比被定義為脈沖的導(dǎo)通狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間與脈沖的非導(dǎo)通狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間之比。在數(shù)字技術(shù)中，當(dāng)電壓數(shù)值高于閾值，例如，高于0.8V時(shí)，該脈沖典型地處于導(dǎo)通狀態(tài)，即，處于邏輯1狀態(tài)，當(dāng)電壓數(shù)值低于閾值，例如，低于0.2V時(shí)，該脈沖典型地處于非導(dǎo)通狀態(tài)，即，處于邏輯0狀態(tài)。也可以按照這樣一種方式來命名上述的兩種信號狀態(tài)，使得在導(dǎo)通狀態(tài)下信號為有，而在非導(dǎo)通狀態(tài)下信號為無。
以上借助于實(shí)例對發(fā)射機(jī)和電源作了說明，并且因此在根據(jù)本發(fā)明的各種解決方案中，發(fā)射機(jī)和電源的其他改動(dòng)都是可能的。例如，本發(fā)明的解決方案可以應(yīng)用于射頻輸出級或GSM/DCS輸出級的發(fā)射機(jī)電源的調(diào)節(jié)。
雖然以上已經(jīng)參照于根據(jù)諸附圖的實(shí)例對本發(fā)明作了說明，但是很明顯，本發(fā)明并不局限于此，可以在所附的權(quán)利要求書所公開的創(chuàng)新性構(gòu)思的范圍內(nèi)以多種方式加以修改。
權(quán)利要求
1．一種用于調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)電源的輸出功率的方法，在本方法中，對電源的輸出功率進(jìn)行測量，并且根據(jù)所測得的輸出功率來調(diào)節(jié)電源的輸出功率，其特征在于，根據(jù)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率來調(diào)節(jié)電源的輸出功率，使得電源控制單元(200)從發(fā)射機(jī)接收一組同步斬波信號(210)，它在發(fā)射機(jī)與電源控制單元之間建立同步運(yùn)行關(guān)系，以及電源控制單元(200)從發(fā)射機(jī)接收關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率(212)的信息。
2．如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，電源控制單元(200)控制著斬波器(202)，通過后者來控制電源的輸出功率。
3．如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，通過斬波器的脈沖空度比來調(diào)節(jié)電源的輸出功率，該空度比受到電源控制單元的控制。
4．如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，根據(jù)從發(fā)射機(jī)接收的關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率(210)的信息，由電源控制單元(200)進(jìn)行粗調(diào)。
5．如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，根據(jù)從電源輸出端(208)測得的功率數(shù)值，由電源控制單元(200)進(jìn)行細(xì)調(diào)。
6．如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率(212)的信息表現(xiàn)為數(shù)字并行方式斬波信號。
7．如權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，根據(jù)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率(212)，借助于電源控制單元(200)對斬波器(202)的脈沖空度比進(jìn)行控制。
8．如權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，根據(jù)同步斬波信號(210)，借助于電源控制單元(200)對斬波器(202)的脈沖空度比進(jìn)行控制。
9．如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，借助于本方法，對基站發(fā)射機(jī)級的電源的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
10．一種用于調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)電源的輸出功率的裝置，此項(xiàng)安排包括發(fā)射機(jī)電源，其中又包括斬波器(202)以及處于電源輸出和輸入之間的反饋路徑(216)之中的電源控制單元(200)，用以根據(jù)所測得的電源的輸出功率來調(diào)節(jié)電源的輸出功率，其特征在于，電源控制單元(200)被安排根據(jù)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率來調(diào)整電源的輸出功率，使得電源控制單元(200)被安排從發(fā)射機(jī)接收一組同步斬波信號(210)，它在發(fā)射機(jī)與電源控制單元之間建立同步運(yùn)行關(guān)系，以及電源控制單元(200)被安排從發(fā)射機(jī)接收關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率(212)的信息。
11．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，電源控制單元(200)被安排去控制斬波器(202)，以便調(diào)節(jié)電源的輸出功率。
12．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，此項(xiàng)安排包括一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器，它起到電源控制單元(200)的作用。
13．如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，電源控制單元(200)被安排去控制斬波器(202)的脈沖空度比，以便調(diào)節(jié)電源的輸出功率。
14．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，電源控制單元(200)被這樣安排，它根據(jù)從發(fā)射機(jī)接收的關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率(212)的信息進(jìn)行粗調(diào)。
15．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，電源控制單元(200)被這樣安排，它根據(jù)從電源輸出端(208)測得的輸出功率進(jìn)行細(xì)調(diào)。
16．如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，電源控制單元(200)被這樣安排，它根據(jù)關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率(212)的信息對斬波器(202)的脈沖空度比進(jìn)行控制。
17．如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，電源控制單元(200)被這樣安排，它根據(jù)同步斬波信號(210)對斬波器的脈沖空度比進(jìn)行控制。
18．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，該發(fā)射機(jī)是基站發(fā)射機(jī)級。
19．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，斬波器(202)含有至少一個(gè)場效應(yīng)晶體三極管(FET)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法與一種裝置,用以實(shí)施對發(fā)射機(jī)電源的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法,在本方法中,對電源的輸出功率進(jìn)行測量,并且根據(jù)所測得的輸出功率來調(diào)節(jié)電源的輸出功率。在本方法中,根據(jù)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率來調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)電源的輸出功率,使得電源控制單元(200)從發(fā)射機(jī)接收一組同步斬波信號(210),它在發(fā)射機(jī)與電源控制單元之間建立同步運(yùn)行關(guān)系,并且電源控制單元(200)從發(fā)射機(jī)接收關(guān)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率(212)的信息。
文檔編號H04B1/04GK1315081SQ00801193
公開日2001年9月26日 申請日期2000年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月24日
發(fā)明者艾薩·弗里曼 申請人:諾基亞網(wǎng)絡(luò)有限公司