專利名稱：具有開關(guān)線性放大器的雙工作方式傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙工作方式射頻發(fā)射機(jī)，更具體地說，涉及一種包括裝有按工作模式控制信號(hào)工作的開關(guān)線性放大器的來回傳輸路徑的雙工作發(fā)射機(jī)。
1992年元月9日頒發(fā)給Hori題為“輸出波形控制電路”的美國專利5,121,081公開了時(shí)分多址聯(lián)接系統(tǒng)的一種輸出波形控制電路，該電路有一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)比較器電路輸出的信號(hào)給功率放大器發(fā)送控制信號(hào)。這樣，通過同時(shí)控制功率放大器的工作電壓和輸入電平控制電路來的電平輸入信號(hào)，可以避免功率放大器(包括C類放大器和輸入/輸出特性為非線性放大器)的輸出特性急劇變化，且將功率放大器的輸出波形控制得使其具有慢慢傾斜的前沿和后沿。
1991年10月22日頒發(fā)給Schwent等人題為“無線電話的雙工作方式功率放大器”的美國專利5,060,294公開了一種可在線性方式也可在飽和方式下工作的雙工作方式功率放大器。這種功率放大器構(gòu)成無線電發(fā)射機(jī)的一部分時(shí)，分別在飽和方式或線性方式下工作時(shí)可以有效地放大調(diào)頻或復(fù)合調(diào)制信號(hào)。由一個(gè)處理器判定信號(hào)的調(diào)制方式，并產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)促使放大器在飽和方式或線性方式下工作。
1990年9月4日頒發(fā)給phillips等人題為“單邊帶通信系統(tǒng)的雙工作方式的無線電收發(fā)機(jī)”的美國專利4,955,083公開了一種用在具有調(diào)頻數(shù)據(jù)能力的單邊帶通信系統(tǒng)的無線電收發(fā)機(jī)。該發(fā)明的雙工作方式的無線電收發(fā)機(jī)包括一個(gè)接收機(jī)，該接收機(jī)能進(jìn)行解調(diào)并能從具有以導(dǎo)頻單邊帶調(diào)制傳送的語音消息的話路，或從高速數(shù)據(jù)消息通過同信道帶寬的窄調(diào)頻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信道獲得AFC(自動(dòng)頻率控制)。此外，雙工作方式無線電收發(fā)機(jī)還有一個(gè)發(fā)射機(jī)，能在適當(dāng)?shù)男诺郎蟼鬏敯瓷鲜鋈我徽{(diào)制方式調(diào)制的信號(hào)，這取決于收自在控制信道上傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)消息的信息。
1990年5月8日頒發(fā)給Erb等人題為“具有數(shù)字偏置控制器的放大器”的美國專利4,924,191公開了一種放大器，該放大器配備有一個(gè)數(shù)字偏置控制器，供精密動(dòng)態(tài)控制放大器中多個(gè)放大元件的工作點(diǎn)用。各個(gè)放大元件的工作點(diǎn)由一個(gè)處理器根據(jù)放大元件特性、工作環(huán)境和所加輸入信號(hào)的變化使其達(dá)到最佳狀態(tài)。采用處理器還可以使使用者遙控編程放大器中各個(gè)放大元件的工作點(diǎn)。處理器還可以使放大的工作特性隨這些放大元件工作環(huán)境的變化而能動(dòng)態(tài)地變化。處理器還在任何特定的放大元件不按其規(guī)定的技術(shù)規(guī)范工作時(shí)產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)。這種數(shù)字偏置控制器可以在A類、AB類、B類或C類放大器中工作，無論這些放大器是否調(diào)諧、是在脈沖方式下或連續(xù)方式下工作，都行。
1984年5月1日頒發(fā)給Bell題為“雙工作方式放大器”的美國專利4,446,440的美國專利公開了一種放大器，這種放大器在信號(hào)電壓遠(yuǎn)低于電源的電壓時(shí)以線性方式工作，在信號(hào)處于其它電壓時(shí)以開關(guān)方式工作。
1981年3月17日頒發(fā)給Yorkanis題為“差動(dòng)放大器的禁止電路”的美國專利4,257,009公開了一種系統(tǒng)，其中一對(duì)非相加組合器的輸出端耦合到一個(gè)差動(dòng)放大器的相應(yīng)輸入端，待放大的交流信號(hào)則加到其中一個(gè)組合器被選擇的輸入端。由一個(gè)控制電路以第一方式工作，將控制電壓加到組合器的各輸入端上，使其中一個(gè)組合器不讓交流信號(hào)通過，并使兩組合器將第一值的共模輸入電壓加到放大器的各輸入端上。在第二方式下，控制電路改變各控制電壓值，使得一方面使其中一個(gè)組合器讓交流信號(hào)通過，另一方面也使兩組合器將第二值的共模輸入電壓加到放大器輸入端上，從而在兩種方式下，放大器產(chǎn)生恒定的靜態(tài)直流輸出電壓。
1977年7月5日頒發(fā)給Wermuth等人題為“傳輸因數(shù)可控且控制特性可轉(zhuǎn)換的放大器”的美國專利4,034,308公開了一種增益與控制電壓之是的關(guān)系合乎一定要求的放大器電路，該電路有一個(gè)差動(dòng)放大器、多個(gè)互連在各放大器端子間的阻抗和多個(gè)開關(guān)，這些開關(guān)與各阻抗互連，且可以在兩個(gè)能形成兩個(gè)給電路帶來相對(duì)于控制電壓控制性來說彼此互補(bǔ)的增益的阻抗結(jié)構(gòu)的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
1979年8月17日頒發(fā)給Hikari Honda題為“低功耗放大器”的美國專利54-104760公開了一種系統(tǒng)，放大器的一種低功耗偏置控制信號(hào)電路。輸出功率經(jīng)過檢測，且產(chǎn)生根據(jù)傳輸信號(hào)電平改變放大器工作點(diǎn)的偏置控制信號(hào)。
Vaisanen1990年3月13日申請(qǐng)的、1990年10月3日公布的題為“改變發(fā)射工作方式類別的方法”的歐洲專利申請(qǐng)90302627.6中，公開了一種改變，特別是用于gsm無線電電話系統(tǒng)中的，無線電話發(fā)機(jī)的工作方式類別的方法。
當(dāng)發(fā)射機(jī)有一個(gè)或若干A、B、AB或C類的功率放大級(jí)時(shí)，按照該發(fā)明，可以用一個(gè)半導(dǎo)體可控開關(guān)改變一個(gè)或若干功率放大級(jí)晶體管的工作點(diǎn)，從而使功率級(jí)放大器的工作類別改變到所要求的類別。
要提供移動(dòng)電話系統(tǒng)中使用的這樣一種射頻發(fā)射機(jī)是有困難的，該發(fā)射機(jī)要以同一個(gè)在兩種工作方式下都能達(dá)到可能有的最高效率的裝置(這里將稱之為雙工作方式流動(dòng)電話系統(tǒng)的DA MPS和CDMA傳輸系統(tǒng))來廣播等幅和不等幅的高頻信號(hào)。這在手持式電話機(jī)的情況下是個(gè)特別嚴(yán)重的問題，因?yàn)槭殖质诫娫挋C(jī)為提供較長的工作時(shí)間和最大限度地減小廢熱引起的機(jī)身發(fā)熱，要求發(fā)射機(jī)在所有工作方式下具有高的工作效率。
一般的解決辦法是采用線性發(fā)射機(jī)，用同一個(gè)發(fā)射機(jī)放大等幅和不等幅信號(hào)。這樣做必然效率差，特別是采用等幅信號(hào)傳輸時(shí)，更是如此。
本技術(shù)領(lǐng)域中過去采用的提高雙工作方式傳輸效率的一個(gè)辦法是配備一種發(fā)射機(jī)的工作點(diǎn)(因而發(fā)射機(jī)的效率)按待傳輸?shù)男盘?hào)加以調(diào)節(jié)的電路。在放大等幅信號(hào)的情況下，將工作范圍調(diào)節(jié)到例如C類，從而提高效率。
本發(fā)明的目的是提供流動(dòng)電話系統(tǒng)中使用的一種在傳輸?shù)确筒坏确盘?hào)時(shí)效率都高的雙工作方式發(fā)射機(jī)。
附圖
示出了按本發(fā)明的原理實(shí)施的雙工作方式發(fā)射機(jī)的原理方框圖。
參看附圖。從圖中可以看到雙工作方式發(fā)射機(jī)電路有一個(gè)放大倍數(shù)可以調(diào)節(jié)的高功率放大器10和一個(gè)線性高功率放大器12。放大器10的輸入端連接有一個(gè)放大倍數(shù)可調(diào)節(jié)的高頻發(fā)射機(jī)控制放大器18。象定向耦合器之類的傳輸功率測定裝置20與開關(guān)16相連接，裝置20還與收發(fā)兩用濾波器22相連接。
功率電平控制裝置24響應(yīng)從裝置20測出的傳輸功率和引線26上的功率電平信號(hào)。引線26上的功率電平信號(hào)表示所要求的發(fā)射機(jī)輸出功率。功率電平控制裝置24將從裝置20測出的功率電平與引線26上所要求的功率電平相比較，在其輸出引線34和35上產(chǎn)生差信號(hào)，并將引線34和35上的差信號(hào)提供給高功率放大器10和高頻發(fā)射機(jī)控制放大器18。
高功率放大器10的輸出可通過功率放大工作點(diǎn)、工作電壓或輸入工作功率控制。
供指定模擬或數(shù)字式傳輸方式的方式選擇信號(hào)加到端子28上。方式控制裝置25響應(yīng)端子28上的方式選擇信號(hào)加到端子28上。方式控制裝置25響應(yīng)端子28上的方式選擇信號(hào)，并給開關(guān)14和16提供開關(guān)信號(hào)，給線性放大器12提供控制信號(hào)。因此，加到端子28的方式選擇信號(hào)使發(fā)射機(jī)按非線性傳輸(模擬)方式工作或按線性傳輸(數(shù)字)方式工作。
待傳輸?shù)恼{(diào)制信號(hào)加到控制放大器18的輸入端上，再由高頻放大器10輸出。若開關(guān)14和16置于“a”的位置(即數(shù)字傳輸方式的位置)，來自放大器10的已調(diào)信號(hào)就加到并使其通過線性高功率放大器12、通過功率測定裝置(差動(dòng)耦合器)20并通過復(fù)式濾波器22加到天線(圖中未示出)上發(fā)送出去。
非線性或模擬方式傳輸時(shí)，指定模擬方式的控制信號(hào)加到端子28上。方式控制裝置25根據(jù)該控制信號(hào)在引線30和32上提從將開關(guān)14和16調(diào)制位置“b”的信號(hào)，從而使線性高功率放大器12斷離放大器10與收發(fā)兩用濾波器22之間的傳輸通道。放大器10的輸出端通過耦合器20接濾波器22。放大器12處于不工作狀態(tài)。為達(dá)到相當(dāng)高的輸出功率和高的工作效率，放大器10在靠近其飽和的非線性區(qū)工作，或就在該區(qū)工作。
可以通過調(diào)節(jié)放大器10的輸入功率或裝在放大器10中的一個(gè)輸出晶體管的工作電壓來控制發(fā)射機(jī)的輸出功率。
線性或數(shù)字方式傳輸時(shí)，端子28上的方式控制信號(hào)指定數(shù)字傳輸模式，并促使方式控制裝置25在引線30和32上提供使開關(guān)14和16轉(zhuǎn)入位置“a”的信號(hào)，于是放大器10的輸出端就與線性放大器12的輸入端相連接。放大器18和放大器10總的輸出功率調(diào)得低至使放大器18和10實(shí)際上以線性形式工作，例如在-6分貝補(bǔ)償(book-off)的情況下工作；這就是說，放大器的輸放功率調(diào)節(jié)得使輸出功率比1分貝的壓縮點(diǎn)(compression point)低大約6分貝，從而使放大器在線性方式下工作。放大器12，其收到的射頻電平輸入信號(hào)的功率是如此之低以致在線性方式下工作，即在A類狀態(tài)下工作。
因此，本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)中傳輸功率的調(diào)節(jié)是用定向耦合器20測定輸出的傳輸信號(hào)功率、將其與功率電平控制裝置24處引線2b上所要求的輸出傳輸功率相比較、在模擬和數(shù)字方式下調(diào)節(jié)的。校正信號(hào)采用差分信號(hào)，將其反饋到放大器18和10上。
本發(fā)明的突出特點(diǎn)在于，模擬和數(shù)字方式下都可采用同樣的結(jié)構(gòu)，而且模擬方式下的輸出功率可通過調(diào)節(jié)增益可控放大器18的增益或放大器10的偏置點(diǎn)或調(diào)節(jié)放大器10的工作點(diǎn)或在某些實(shí)施例中調(diào)節(jié)供電電壓加以調(diào)節(jié)。在數(shù)字方式下，輸出功率只能通過調(diào)節(jié)增益可控放大器18的增益加以調(diào)節(jié)。
上面介紹的是在模擬方式或數(shù)字方式下工作取決于方式控制信號(hào)的狀態(tài)的一種雙工作狀態(tài)發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)。在數(shù)字方式下，在傳輸信號(hào)通道中串聯(lián)連接上一個(gè)線性放大器。不言而喻，上述開關(guān)都是邏輯功能件，無需采用實(shí)際開關(guān)。在其它應(yīng)用場合中，可以用例如一個(gè)或多個(gè)工率分配器代替開關(guān)14和/或16。
雖然上面已就一個(gè)最佳實(shí)施例來說明本發(fā)明的內(nèi)容，但這里并沒有將本發(fā)明的范圍限制在上述提出的特定形式的意思。相反，那些可以包括在本發(fā)明如所附權(quán)利要求書中所述的精神實(shí)質(zhì)和范圍的其它方案、修改方案和等效方案都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙工作方式信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其中已調(diào)信號(hào)是在數(shù)字或模以方式下傳輸?shù)?，其特征在于，它包括第一放大裝置，其對(duì)已調(diào)制信號(hào)傳輸?shù)姆糯笤鲆骓憫?yīng)可加以控制；一個(gè)功率測定裝置，與所述第一放大裝置的輸出端相連接，用以提供表示所述系統(tǒng)實(shí)際傳輸功率電平的信號(hào)；一個(gè)輸出裝置，有一個(gè)濾波器和天線裝置，供發(fā)送所述經(jīng)調(diào)制的信號(hào)之用；一個(gè)線性放大器；工作方式控制信號(hào)，用以指定非線性模擬傳輸方式和線性數(shù)字傳輸方式；和一種裝置，它用來有選擇地將所述第一放大裝置從所述功率測定裝置斷開，并用以根據(jù)所述方式控制信號(hào)將所述線性放大器連接在第一放大裝置與所述功率測定裝置之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙工作方式信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述線性放大器根據(jù)指定非線性擬傳輸工作方式的控制信號(hào)從所述第一放大裝置斷開；且所述線性放大器根據(jù)指定線性數(shù)字傳輸方式的方式控制信號(hào)連接在所述第一放大裝置與所述功率測定裝置之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙工作方式信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，它還包括信號(hào)發(fā)生裝置，用以提供表示所要求的傳輸功率電平的信號(hào)；功率電平控制裝置，與所述功率測定裝置相連接，且加有來自所述功率測定裝置表示所述系統(tǒng)實(shí)際傳輸功率電平的所述信號(hào)，并加有表示所要求傳輸功率電平的信號(hào)，用以將所述實(shí)際和所要求的電平信號(hào)加以比較，從而產(chǎn)生表示差值的差分控制信號(hào)；和連接控制裝置，用以將來自所述功率電平控制裝置的所述差分控制信號(hào)加到所述第一放大裝置上，以控制所述第一放大裝置的輸出功率，從而提從等于所述要求的傳輸功率電平的實(shí)際傳輸功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙工作方式信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述第一放大裝置是非線性放大裝置，且所述非線性第一放大裝置以所述非線性模擬傳輸方式提供所述傳輸系統(tǒng)傳輸來的經(jīng)調(diào)制的非線性信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙工作方式信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述連接在所述第一放大裝置與所述功率測定裝置之間的所述線性放大器以所述線性數(shù)字傳輸方式提供所述傳輸系統(tǒng)傳輸來的經(jīng)放大的線性信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙模信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述功率測定裝置是個(gè)差動(dòng)耦合電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙工作方式信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述第一放大裝置有一個(gè)放大倍數(shù)可調(diào)節(jié)的高頻發(fā)射機(jī)控制放大器和一個(gè)非線性高功率放大器，兩者彼此串聯(lián)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙工作方式信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述來自所述第一放大裝置的信號(hào)調(diào)節(jié)到使所述第一放裝置根據(jù)模擬方式控制信號(hào)以非線性方式工作的高值。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙工作方式信號(hào)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，來自所述第一放大裝置的輸出調(diào)節(jié)到使所述第一放大裝置根據(jù)數(shù)字方式控制信號(hào)以線性方式工作的低值。
全文摘要
一種雙工作方式發(fā)射機(jī)電路，包括一個(gè)增益可調(diào)非線性高功率放大器和一個(gè)線性高功率放大器，后者的輸放端和輸出端連接有第一和第二開關(guān)，前者輸入端連接有一個(gè)增可發(fā)射機(jī)控制放大器；第二開關(guān)與傳輸功測定裝置相連接，該測定裝置又與一個(gè)濾波器相連接，包括一個(gè)功率電平控制電路。功率電平控制電路將測定的功率電平與所要求的功率電平相比較，并產(chǎn)生信號(hào)以指定模擬或數(shù)字式傳輸方式。
文檔編號(hào)H04B1/40GK1118122SQ9510331
公開日1996年3月6日 申請(qǐng)日期1995年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月30日
發(fā)明者J·海諾倫, J·胡爾科, T·維爾米 申請(qǐng)人:諾基亞流動(dòng)電話有限公司