專利名稱：寬帶矢量調(diào)制器的制作方法
參考授與Chethik.題目為“帶有傳輸系統(tǒng)性能補(bǔ)償?shù)恼徽{(diào)幅系統(tǒng)”的美國(guó)專利No.5,237,292。
本發(fā)明涉及矢量調(diào)制器，特別涉及寬帶矢量調(diào)制器，該調(diào)制器使用砷化鎵集成電路并且求和多個(gè)正交相移鍵控(QPSK)-調(diào)制器單元的輸出。每個(gè)正交相移鍵控制器單元由兩個(gè)數(shù)字輸入和一個(gè)本地振蕩器控制。
授與Chethik的并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的美國(guó)專利No.5,237,292公開(kāi)了一個(gè)可以應(yīng)用本發(fā)明的矢量調(diào)制器的正交調(diào)幅系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)被轉(zhuǎn)換成相位和幅度周期性變化的模擬信號(hào)并被耦合到輸出連線上，這個(gè)系統(tǒng)是自適應(yīng)的并且包括多個(gè)簡(jiǎn)單正交相移鍵控調(diào)制器，每個(gè)調(diào)制器有多個(gè)控制數(shù)字輸入，其狀態(tài)決定輸出哪一個(gè)相移信號(hào)，一個(gè)本地振蕩器向每個(gè)QPSK調(diào)制器提供一個(gè)周期性的正弦信號(hào)。加法電路組合這些調(diào)制器的輸出以產(chǎn)生相位和幅度變化輸出正弦信號(hào)的構(gòu)象。處理器/映象機(jī)構(gòu)的組合使得能夠根據(jù)一個(gè)控制輸入將第一組數(shù)字輸入轉(zhuǎn)換成另一組數(shù)字輸出，因此，處理器能夠根據(jù)一控制輸入進(jìn)行輸出構(gòu)象的轉(zhuǎn)換，它表示了傳輸設(shè)備的狀況。
因此，Chethik的專利公開(kāi)了一種應(yīng)用了正交相移鍵控矢量調(diào)制器的正交調(diào)幅系統(tǒng)。但是，該專利并沒(méi)有公開(kāi)或提供實(shí)現(xiàn)正交相移鍵控調(diào)制器所需的砷化鎵微波單塊集成電路的用法。
其他公開(kāi)了矢量調(diào)制器的參考專利包括授予Bradley的美國(guó)專利No.4,168,397授予Bremer的美國(guó)專利No.4,464,767，授予Lodset al.的美國(guó)專利No.4,571,549，授予Ohmagari的美國(guó)專利No.4,930,141，授予Edwardsetal.的美國(guó)專利No.4,843,351以及授予Verdot的美國(guó)專利No.4,999,590。
從而本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種應(yīng)用了基于砷化鎵的向量調(diào)制器的正交調(diào)幅系統(tǒng)，進(jìn)一步目的是提供使用了砷化鎵集成電路的寬帶矢量調(diào)制器，還有另一個(gè)目的是提供一種寬帶砷化鎵矢量調(diào)制器，其中每個(gè)正交相移鍵控調(diào)制器單元的輸出均由兩個(gè)數(shù)字輸入和一個(gè)本地振蕩器控制。
為實(shí)現(xiàn)上述和其它目的，本發(fā)明包括一個(gè)應(yīng)用砷化鎵集成電路的寬帶矢量調(diào)制器，它包括了多個(gè)正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制單元，每一個(gè)QPSK調(diào)制單元均由兩個(gè)數(shù)字輸入信號(hào)和一個(gè)本地振蕩器控制。每個(gè)QPSK調(diào)制單元形成了砷化鎵微波單塊集成電路。
寬帶矢量調(diào)制器包括一個(gè)提供周期正交輸出信號(hào)的本地振蕩器以及多個(gè)正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器單元，這些調(diào)制器單元被分別耦合到本地振蕩器上以接收來(lái)自那里的周期正弦輸出信號(hào)，并且還被分別耦合以接收加在那里的第一和第二控制數(shù)字輸入信號(hào)。相應(yīng)的數(shù)字輸入信號(hào)的狀態(tài)決定了當(dāng)前QPSK調(diào)制器的輸出是四個(gè)相位態(tài)中的哪一個(gè)狀態(tài)。多個(gè)加法裝置被耦合到選定調(diào)制單元的輸出上，并且一個(gè)選定加法裝置提供了矢量調(diào)制器模擬構(gòu)象的輸出信號(hào)，多個(gè)衰減器被耦合在選定的調(diào)制器元件之間以及一個(gè)選定調(diào)制器元件的輸出和一個(gè)選定的加法裝置之間以對(duì)來(lái)自多個(gè)調(diào)制元件的輸出信號(hào)進(jìn)行幅度加權(quán)。寬帶矢量調(diào)制器在調(diào)制元件各自的兩個(gè)數(shù)字輸入信號(hào)和本地振蕩器的控制下，求和多個(gè)調(diào)制器元件的輸出。以將數(shù)字輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成相位和幅度周期性變化的模擬信號(hào)，這些模擬信號(hào)構(gòu)成了矢量調(diào)制器模擬構(gòu)象的輸出信號(hào)。在第二實(shí)施例中，一個(gè)功率分配器被耦合到本地振蕩器和多個(gè)QPSK調(diào)制器元件之間并且一個(gè)功率組合器用于組合已被求和的來(lái)自QPSK調(diào)制器單元的輸出信號(hào)。多個(gè)比例衰減器被耦合到QPSK調(diào)制器和功率組合器之間以對(duì)來(lái)自多個(gè)調(diào)制器單元的輸出信號(hào)進(jìn)行幅度加權(quán)。
每個(gè)QPSK調(diào)制器單元由一個(gè)砷化鎵微波單塊集成電路構(gòu)成，該砷化鎵微波單塊集成電路包括一個(gè)90°的耦合器，它位于分別用來(lái)接收和放大來(lái)自于本地振蕩器的周期正弦信號(hào)的第一和第二輸入放大器、以及分別用來(lái)接收和放大I和Q數(shù)據(jù)輸入信號(hào)以提供放大了的I和Q數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的第一和第二數(shù)據(jù)放大器之前，第一和第二混合器分別與第一和第二輸入放大器以及第一和第二數(shù)據(jù)放大器的輸出耦合以將放大了的本地振蕩器信號(hào)與I和Q數(shù)據(jù)輸入信號(hào)相乘。一個(gè)加法裝置與混合器的相應(yīng)輸出耦合以產(chǎn)生調(diào)制器單元的調(diào)制輸出信號(hào)。
在工作過(guò)程中，數(shù)字信號(hào)被矢量調(diào)制器轉(zhuǎn)換成相位和幅度周期性變化的模擬信號(hào)并被耦合到輸出連線上，寬帶矢量調(diào)制器包括多個(gè)砷化鎵微波單塊集成電路(GaAs MMIC)正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器。一個(gè)本地振蕩器向每個(gè)QPSK調(diào)制器提供一周期正弦輸入信號(hào)，每個(gè)QPSK調(diào)制器有兩個(gè)控制數(shù)字輸入，其狀態(tài)決定QPSK調(diào)制器的輸出為四個(gè)相位態(tài)中的哪一個(gè)，然后多個(gè)QPSK調(diào)制器的輸出被幅度加權(quán)并求和，以形成寬帶矢量調(diào)制器的輸出，這個(gè)輸出包括一個(gè)相位和幅度正弦變化信號(hào)的構(gòu)象，它有2N種可能的相位和幅度的組合，其中N是數(shù)字控制輸入的數(shù)目。(每個(gè)QPSK調(diào)制器有兩個(gè)數(shù)字控制輸入)。
本發(fā)明是通過(guò)在具有千兆位數(shù)據(jù)傳輸速率的微波頻段內(nèi)直接產(chǎn)生幅度/相位矢量而加以制造的。不需要升頻轉(zhuǎn)換信號(hào)處理過(guò)程。載波頻率在微波頻率上，輸入數(shù)據(jù)速率在數(shù)千兆位范圍內(nèi)，寬帶矢量調(diào)制器使用了GaAs MMIC以提供寬的帶寬和較小的體積。
參照下述與附圖相結(jié)合的詳細(xì)描述能夠更好地理解本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的結(jié)構(gòu)元件。


圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的寬帶矢量調(diào)制器第一實(shí)施例的簡(jiǎn)圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明原理的寬帶矢量調(diào)制器第二實(shí)施例的簡(jiǎn)圖；圖3是應(yīng)用在圖1和圖2所示的寬帶矢量調(diào)制器中的QPSK調(diào)制器的詳圖。
參照附圖，圖1是一正交調(diào)幅系統(tǒng)10的第一實(shí)施例的方框圖，該系統(tǒng)依據(jù)本發(fā)明的原理應(yīng)用了一個(gè)寬帶矢量調(diào)制器12。寬帶矢量調(diào)制器12包括一個(gè)本地振蕩器11，它與多個(gè)正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器單元12a-12e相耦合，本地振蕩器11向每個(gè)QPSK調(diào)制器單元12a-12e提供一周期性正弦輸入，每個(gè)正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器單元12a-12e有兩個(gè)施加給它的控制數(shù)字輸入信號(hào)(D1，D2；D3，D4；D5，D6；D7，D8；D9，D10)可以理解，調(diào)制器單元12a-12e的數(shù)目可以根據(jù)特殊應(yīng)用的需要增加或減少。
數(shù)字輸入信號(hào)(D1，D2；D3，D4；D5，D6；D7，D8；D9，D10)的狀態(tài)決定了QPSK調(diào)制器12的輸出為四個(gè)相位態(tài)中的哪一個(gè)。除了最后一個(gè)正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器單元12e以外，正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器單元12a-12d的輸出分別與相應(yīng)的多個(gè)加法裝置13a-13d的輸入相耦合；多個(gè)衰減器14a-14d(例如-6dB)被對(duì)應(yīng)耦合到加法裝置13a-13d之間以及最后一個(gè)調(diào)制器單元12e的輸出與最后一個(gè)加法裝置13d之間，第一個(gè)加法裝置13a的輸出提供了與輸出連線15相耦合的模擬構(gòu)象輸出信號(hào)。
寬帶矢量調(diào)制器12適合于在各自的兩個(gè)數(shù)字輸入(D)和一個(gè)本地振蕩器15的控制下，求和多個(gè)正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器單元12a-12e的輸出。該QPSK調(diào)制器單元12a-12e由GaAs微波單塊集成電路構(gòu)成，其詳細(xì)描述將參照?qǐng)D3。
在工作過(guò)程中，數(shù)字輸入信號(hào)(D1，D2；D3，D4；D5，D6；D7，D8；D9，D10)被寬帶矢量調(diào)制器12轉(zhuǎn)換成相位和幅度周期性變化的模擬信號(hào)(模擬構(gòu)象輸出信號(hào))并被耦合到輸出連線15b。寬帶矢量調(diào)制器12使用多個(gè)砷化鎵微波單塊集成電路(GaAs MMIC)裝置作為正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器單元12a-12e。本地振蕩器11向每個(gè)QPSK調(diào)制單元12a-12e提供一周期正弦輸入，每個(gè)QPSK調(diào)制器單元12a-12e有兩個(gè)控制數(shù)字輸入(D1，D2；D3，D4；D5，D6；D7，D8；D9，D10)，其狀態(tài)決定了QPSK調(diào)制器12的輸出為四個(gè)相態(tài)中的哪一個(gè)。然后多個(gè)QPSK調(diào)制器單元12a-12e的輸出被衰減器14a-14d幅度加權(quán)并在加法裝置13a-13d中求和，形成了寬帶矢量調(diào)制器12的模擬輸出信號(hào)。這個(gè)模擬輸出信號(hào)包含一個(gè)相位和幅度交替的正弦信號(hào)構(gòu)象，它有2N種可能的相位和幅度組合，其中N是數(shù)字輸入信號(hào)的數(shù)目(D1，D2；D3，D4；D5，D6；D7，D8；D9，D10)，而每個(gè)QPSK調(diào)制器單元12a-12e使用了兩個(gè)數(shù)字控制輸入。
圖2是正交調(diào)幅系統(tǒng)10a的第二實(shí)施例的方框圖，該系統(tǒng)應(yīng)用了一個(gè)依據(jù)本發(fā)明原理的寬帶矢量調(diào)制器12′。在這個(gè)第二實(shí)施例中，寬帶矢量調(diào)制器12′包括一個(gè)功率分配器16，其輸入與本地振蕩器11相耦合，功率分配器16的多個(gè)輸出分別與相應(yīng)的QPSK調(diào)制器單元12a-12e相耦合。 QPSK調(diào)制器單元12a與功率組合器17直接耦合而其余的QPSK調(diào)制器單元12b-12e通過(guò)衰減器14b-14e與功率組合器17相耦合。功率組合器將來(lái)自各QPSK調(diào)制器單元12a-12e的相應(yīng)信號(hào)組合起來(lái)以提供一經(jīng)調(diào)制的頻譜輸出信號(hào)。實(shí)質(zhì)上，功率組合器17取代了寬帶矢量調(diào)制器12的第一實(shí)施例中的多個(gè)加法裝置13a-13d，功率組合器17的輸出是經(jīng)調(diào)制的頻譜輸出信號(hào)，它構(gòu)成了與輸出連線相耦合的模擬構(gòu)象輸出信號(hào)。
圖3表示了一種典型的QPSK調(diào)制單元12a的具體結(jié)構(gòu)，它可以應(yīng)用在圖1和圖2所示的寬帶矢量調(diào)制器12，12′中，如圖3所示，QPSK調(diào)制器單元12a-12e中的每一個(gè)由一個(gè)GaAs微波單塊集成電路構(gòu)成，QPSK調(diào)制器單元12a由一個(gè)90°耦合器21構(gòu)成，該耦合器21的后面連有用于接收并放大來(lái)自本地振蕩器11的周期正弦信號(hào)的第一和第二輸入放大器22。每個(gè)放大器22的輸出與相應(yīng)混合器24的第一輸入相耦合，I和Q數(shù)據(jù)輸入信號(hào)被相應(yīng)的第二放大器23放大并加載到相應(yīng)混合器24的第二輸入上?；旌掀?4將放大的本地振蕩器信號(hào)與I和Q數(shù)據(jù)輸入信號(hào)相乘，其相應(yīng)的輸出加載到加法裝置25上，加法裝置25為調(diào)制器單元12a提供調(diào)制輸出信號(hào)。
因此，我們已詳細(xì)描述了一種新的、改進(jìn)的寬帶矢量調(diào)制器。這種調(diào)制器使用了砷化鎵集成電路并求和多個(gè)正交相移鍵控調(diào)制器單元的輸出，每個(gè)調(diào)制器單元由兩個(gè)數(shù)字輸入和一個(gè)本地振蕩器控制?？梢岳斫?，以上所述的實(shí)施例只是對(duì)運(yùn)用本發(fā)明原理的一些專門實(shí)施例的說(shuō)明，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員，做出本發(fā)明范圍內(nèi)的其它發(fā)明是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種寬帶矢量調(diào)制器，包括一個(gè)本地振蕩器，提供周期正弦輸出信號(hào)；多個(gè)正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器單元，分別與本地振蕩器耦合以接收來(lái)自該處的周期正弦輸出信號(hào)并且分別耦合以接收加載其上的第一和第二控制數(shù)字輸入信號(hào)(D)，其中相應(yīng)的數(shù)字輸入信號(hào)(D)的狀態(tài)決定該QPSK調(diào)制器的當(dāng)前輸出為四個(gè)相態(tài)中的哪一個(gè)；多個(gè)加法裝置，與選定調(diào)制器單元的輸出相耦合，并且其中一個(gè)選定加法裝置提供一個(gè)矢量調(diào)制器的模擬構(gòu)象輸出信號(hào)；以及多個(gè)衰減器，耦合于選定調(diào)制器單元之間以及一個(gè)選定調(diào)制器單元的輸出與一個(gè)選定加法裝置之間，對(duì)來(lái)自多個(gè)QPSK調(diào)制器單元的輸出信號(hào)進(jìn)行幅度加權(quán)；其中寬帶矢量調(diào)制器在各自的兩個(gè)數(shù)字輸入信號(hào)(D)和本地振蕩器控制下，求和多個(gè)正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器元件的輸出以將數(shù)字輸入信號(hào)(D)轉(zhuǎn)換成相位和幅度周期變化的模擬信號(hào)，該信號(hào)含有矢量調(diào)制器的模擬構(gòu)象輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的寬帶矢量調(diào)制器，其特征在于，每個(gè)QPSK調(diào)制器單元由一個(gè)GaAs微波單塊集成電路構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的寬帶矢量調(diào)制器，其特征在于，每個(gè)QPSK調(diào)制器單元包含一個(gè)GaAs微波單塊集成電路，它包括一個(gè)90°耦合器；第一和第二輸入放大器，分別與90°耦合器相耦合以接收和放大來(lái)自本地振蕩器的周期正弦信號(hào)；第一和第二數(shù)據(jù)放大器，分別接收并放大I和Q數(shù)據(jù)輸入信號(hào)以提供放大的I和Q數(shù)據(jù)輸入信號(hào)；第一和第二混合器，分別與第一和第二輸入放大器以及第一和第二數(shù)據(jù)放大器的輸出相耦合，以將放大的本地振蕩器信號(hào)與I和Q數(shù)據(jù)輸入信號(hào)相乘；以及一個(gè)加法裝置，與混合器的相應(yīng)輸出相耦合，以產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制器單元的調(diào)制輸出信號(hào)。
4.一種寬帶矢量調(diào)制器，包括一個(gè)本地振蕩器，提供一個(gè)周期正弦輸出信號(hào)；一個(gè)功率分配器，有一個(gè)與本地振蕩器耦合的輸入和多個(gè)輸出；多個(gè)正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器單元，分別與功率分配器的多個(gè)輸出相耦合，以接收來(lái)自本地振蕩器的周期正弦輸出信號(hào)并分別接收加載其上的第一和第二控制數(shù)字輸入信號(hào)(D)；其中相應(yīng)數(shù)字輸入信號(hào)(D)的狀態(tài)決定QPSK調(diào)制器的當(dāng)前輸出為四個(gè)相態(tài)中的哪一個(gè)；多個(gè)衰減器，與選定調(diào)制器單元的輸出相耦合以對(duì)來(lái)自多個(gè)調(diào)制器單元的輸出信號(hào)幅度加權(quán)；以及一個(gè)功率組合器，與QPSK調(diào)制器單元的輸出相耦合，用于組合來(lái)自該處的相應(yīng)輸出信號(hào)，并且提供一個(gè)矢量調(diào)制器的調(diào)制頻譜輸出信號(hào)；其中寬帶矢量調(diào)制器在它們各自的兩個(gè)數(shù)字輸入(D)和一個(gè)本地振蕩器的控制下，求和多個(gè)正交相移鍵控(QPSK)調(diào)制器單元的輸出，以將數(shù)字輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成相位和幅度周期性變化的模擬信號(hào)，該信號(hào)含有矢量調(diào)制器的模擬構(gòu)象輸出信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的寬帶矢量調(diào)制器，其特征在于每個(gè)QPSK調(diào)制器單元由一個(gè)GaAs微波單塊集成電路構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的寬帶矢量調(diào)制器，其特征在于每個(gè)QPSK調(diào)制器單元包含一個(gè)GaAs微波單塊集成電路，它包括一個(gè)90°耦合器；第一和第二輸入放大器，與90°耦合器耦合以分別接收并放大來(lái)自本地振蕩器的周期正弦信號(hào)；第一和第二數(shù)據(jù)放大器，用于分別接收并放大I和Q數(shù)據(jù)輸入信號(hào)以提供放大的I和Q數(shù)據(jù)輸入信號(hào)；第一和第二混合器，分別耦合于第一和第二輸入放大器及第一和第二數(shù)據(jù)放大器的輸出，用于將放大的本地振蕩器信號(hào)與I和Q數(shù)據(jù)輸入信號(hào)相乘；以及一個(gè)加法裝置，與混合器的相應(yīng)輸出相耦合，以產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制器單元的調(diào)制輸出信號(hào)。
全文摘要
一種寬帶矢量調(diào)制器,包括一個(gè)本地振蕩器,多個(gè)正交相移鍵控調(diào)制單元接收來(lái)自振蕩器的信號(hào)并被耦合以接收第一和第二數(shù)字輸入信號(hào),多個(gè)加法裝置與選定調(diào)制器單元耦合,其中一個(gè)選定裝置提供一個(gè)矢量調(diào)制器的模擬構(gòu)象輸出信號(hào),以及多個(gè)衰減器,耦合于選定調(diào)制器單元之間以及一個(gè)選定調(diào)制器單元的輸出與一個(gè)選定加法裝置之間,對(duì)來(lái)自多個(gè)調(diào)制器單元的輸出信號(hào)進(jìn)行幅度加權(quán)。
文檔編號(hào)H04L27/36GK1183672SQ9512038
公開(kāi)日1998年6月3日 申請(qǐng)日期1995年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月30日
發(fā)明者T·哈羅蘭 申請(qǐng)人:羅拉爾航天公司