CN100380828C

CN100380828C - 可动态调整低噪声放大器工作偏压点的无线电收发系统

Info

Publication number: CN100380828C
Application number: CNB991086368A
Authority: CN
Inventors: 陈俊铭; 张昌华
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2019-06-17
Also published as: CN1278677A

Abstract

一种可动态调整低噪声放大器工作偏压点的无线电收发系统包含有一天线；一基频信号处理器用来处理基频信号并控制该系统的操作；一射频发射电路电连接于该基频信号处理器与该天线之间，以及一射频接收电路电连接于该基频信号处理器与该天线之间，该射频接收电路包含一低噪声放大器；用来放大该天线所接收的射频信号，该低噪声放大器并包含一控制端用来控制其工作偏压点.基频信号处理器经低噪声放大器的控制端改变其工作偏压点，以使该低噪声放大器保持线性放大该天线所接收的射频信号。

Description

可动态调整低噪声放大器工作偏压点的无线电收发系统

技术领域

本发明系提供一种无线电收发系统，尤指一种可动态调整低噪声放大器工作偏压点的无线电收发系统。

背景技术

请参阅图1，图1为熟知无线电收发系统10的功能方框图。无线电收发系统10包含有一天线12，用来接收或发射射频信号；一基频信号处理器14，用来处理基频信号；一射频发射电路16，电连接于基频信号处理器14与天线12之间，用来将基频信号处理器14所输出的基频信号转换成射频信号并将其经由天线12输出；一射频接收电路18，电连接于基频信号处理器14与天线12之间，用来将自天线12所接收到的射频信号转换成基频信号并将其输入基频信号处理器14；以及一双工器20，电连接于天线12、射频发射电路16与射频接收电路18之间，用来将射频发射电路16传来的射频信号经由天线12输出以及将天线12传来的射频信号传至射频接收电路18。

射频接收电路18包含一低噪声放大器22，用来放大天线12所接收的射频信号，一第一混频器24，用来将低噪声放大器22放大后的射频信号进行混频以产生第一中频信号，一第一自动增益放大器26，用来依据基频信号处理器14所发出的第一增益控制信号来调整第一中频信号的增益(gain)，以及一解调器(demodulator)28，用来将第一自动增益放大器26输出的第一中频信号解调成基频信号并将其传至基频信号处理器14。

射频发射电路16包含一调制器(modulator)30，用来将由基频信号处理器14传来的基频信号调制成第二中频信号，一第二自动增益放大器32，用来依据基频信号处理器14所发出的第二增益控制信号来调整第二中频信号的增益，一第二混频器34，用来将第二自动增益放大器32输出的第二中频信号进行混频以产生发射信号，以及一功率放大器36，用来将第二混频器34输出的发射信号放大并将其经由天线12发射出去。

基频信号处理器14包含一功率放大器控制单元40，电连接于功率放大器36的控制端42，用来控制功率放大器36的开启或关闭；一增益控制单元44，用来产生第一及第二增益控制信号以决定第一及第二自动增益放大器26、32增益的大小；以及一信号强度检测单元(RSSI，received signalstrength indicator)46，用来检测射频接收电路18所传来的基频信号的信号强度并产生一信号强度参数。而增益控制单元44是依据RSSI 46信号强度参数来产生第一及第二增益控制信号。需要注意的是，在某些移动通讯的规格中，移动电话手机也可以根据基地台的指示，而提升或降低第二自动增益放大器32的放大倍率以增强或减低发射信号的功率。

对采用分码多工(CDMA，Code Division Multiple Access)、或是分频多工(FDMA，Frequency Division Multiple Access)技术的移动电话系统而言，其无线电手机发射信号和接收信号的工作是同时进行，并由双工器20中的滤波器依发射和接收信号频率不同的特性来将两者加以区分。但是实际上由于受到滤波器本身特性的限制，使得双工器20无法完全将发射和接收信号分开。例如当射频接收电路18接收射频信号时，射频发射电路16在同一时间所发射的射频信号就有部分经由双工器20泄漏至射频接收电路18。与所接收的微弱射频信号相比较，这些泄漏过来的发射射频信号相对来说相当大，也成为射频接收电路18主要噪声的来源之一。

此外，低噪声放大器22的工作偏压点通常预先设计在一固定的电压值，当此一预定的工作偏压点偏低时，一旦有如上述较大的噪声伴随着射频信号进入低噪声放大器22，很容易使低噪声放大器22的工作偏压点进入饱和区(Saturation Region)、而无法正常执行线性放大信号的功能，因而产生不必要的谐波并增加后续滤波上的困难。因此低噪声放大器22的工作偏压点一般都设定在一较高的电压值，以避免上述问题产生。但是当低噪声放大器22的工作偏压点较高时，表示其直流电流较大并造成其消耗功率较大，对于使用电池、电力资源有限的无线电手机来说，即代表电池电源消耗较快而必须经常充电，这不但是一种能源的消耗，也造成使用者的诸多不便。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种无线电收发系统，其可动态调整低噪声放大器工作偏压点，使低噪声放大器不但能维持正常线性放大信号的功能，还可以兼顾省电的需要，以解决上述问题。

本发明提供的一种无线电收发系统，其包含有：一天线，用来接收或发射射频信号；一基频信号处理器，用来处理基频信号；一射频发射电路，电连接于该基频信号处理器与该天线之间，用来将该基频信号处理器所输出的基频信号转换成射频信号并将其经由该天线输出；该射频发射电路包含有：一调制器，用来将由该基频信号处理器传来之一基频信号调制成一第二中频信号；一第二自动增益放大器，用来依据该基频信号处理器所发出的一第二增益控制信号来调整该第二中频信号的增益；一第二混频器，用来将该第二自动增益放大器输出的第二中频信号进行混频以产生一发射信号；以及一第二放大器，用来将该第二混频器输出的发射信号放大并将其经由该天线发射出去；以及一射频接收电路，电连接于该基频信号处理器与该天线之间，用来将自该天线所接收到的射频信号转换成基频信号并将其输入该基频信号处理器，该射频接收电路包含一低噪声放大器，用来放大该天线所接收的射频信号，该低噪声放大器并包含一控制端用来控制其工作偏压点；其特征在于：该基频信号处理器包含有一放大器控制单元，电连接于该第二放大器以及该低噪声放大器的控制端，用来控制该第二放大器的开启或关闭，以经由该低噪声放大器的控制端来改变该低噪声放大器的直流偏压电流，从而改变该低噪声放大器的工作偏压点，以使该低噪声放大器能保持线性放大该天线所接收的射频信号。

附图说明

本发明的目的、特征将结合实施例参考附图进行详细描述。

附图简要说明：

图1为熟知无线电收发系统的功能方框图；

图2为本发明第一种无线电收发系统的功能方框图；

图3为本发明第二种无线电收发系统的功能方框图；

图4为本发明第三种无线电收发系统的功能方框图。

具体实施方式

请参阅图2，图2为本发明第一种无线电收发系统50的功能方框图。图2中，与图1相同的元件以相同的标号加以标示。无线电收发系统50包含有一天线12，用来接收或发射射频信号，一基频信号处理器14，用来处理基频信号，一射频发射电路16，电连接于基频信号处理器14与天线12之间，用来将基频信号处理器14所输出的基频信号转换成射频信号并将其经由天线12输出，一射频接收电路18，电连接于基频信号处理器14与天线12之间，用来将自天线12所接收到的射频信号转换成基频信号并将其输入基频信号处理器14，以及一双工器20，电连接于天线12、射频发射电路16与射频接收电路18之间，用来将射频发射电路16传来的射频信号经由天线12输出以及将天线12传来的射频信号传至射频接收电路18。

射频接收电路18包含一低噪声放大器22，用来放大天线12所接收的射频信号，一第一混频器24，用来将低噪声放大器22放大后的射频信号进行混频以产生第一中频信号，一第一自动增益放大器26，用来依据基频信号处理器14所发出的第一增益控制信号来调整第一中频信号的增益，以及一解调器(demodulator)28，用来将第一自动增益放大器26输出的第一中频信号解调成基频信号并将其传至基频信号处理器14。

基频信号处理器14包含一功率放大器控制单元40，电连接于功率放大器36的控制端42，用来控制功率放大器36的开启或关闭，一增益控制单元44，用来产生第一及第二增益控制信号以决定第一及第二自动增益放大器26、32增益的大小，以及一信号强度检测单元(RSSI，received signalstrength indicator)46，用来检测射频接收电路18所传来的基频信号的信号强度并产生一信号强度参数。而增益控制单元44是依据RSSI 46所产生的信号强度参数来产生第一及第二增益控制信号。

低噪声放大器22包含一控制端48用来控制其工作偏压点，而功率放大器控制单元40另电连接于此控制端48。无线电收发系统50的特征在于基频信号处理器14会经由控制端48，控制低噪声放大器22的直流偏压电流，以改变低噪声放大器22的工作偏压点，使低噪声放大器22能保持线性放大天线12所接收的射频信号，并且达到省电的功能。当射频发射电路16在发射射频信号时，功率放大器控制单元40会开启功率放大器36，并使低噪声放大器36的直流偏压电流变大。当射频发射电路16不发射射频信号时，功率放大器控制单元40会关闭功率放大器36，并使低噪声放大器22的直流偏压电流变小以减少低噪声放大器22所消耗的电能。

请参阅图3，图3为本发明第二种无线电收发系统60的功能方框图。本发明无线电收发系统60与熟知无线电收发系统10的差别在于无线电收发系统60另包含一控制电压转换单元62，电连接于增益控制单元44及低噪声放大器22的控制端48之间，用来控制低噪声放大器22。当射频发射电路16在增大发射功率(increase transmitting power)时，增益控制单元44会利用第二增益控制信号来调高射频发射电路16的第二自动增益放大器32的增益，因而第二中频信号的增益变大，同时第二增益控制信号会输入至控制电压转换单元62，使其产生一偏压电流控制信号(bias currentcontrol signal)来使低噪声放大器22的直流偏压电流变大。

而当射频发射电路16在减少发射功率(decrease transmitting power)时，增益控制单元44会利用第二增益控制信号来降低第二自动增益放大器32的增益，因而第二中频信号的增益变小，同时第二增益控制信号也会输入至控制电压转换单元62，其所产生的偏压电流控制信号则会使低噪声放大器22的直流偏压电流变小，以减少电源38所消耗的电能。也就是说，偏压电流控制信号的大小与第二增益控制信号成一预定的比例。

请参阅图4，图4为本发明第三种无线电收发系统70的功能方框图。无线电收发系统70与无线电收发系统60的差异在于无线电收发系统70的控制电压转换单元72产生的偏压电流控制信号的大小是与增益控制单元44产生的第一增益控制信号成一预定的比例。本实施例特别适用于采用分码多工(CDMA)技术的无线电收发系统，如：美规IS-95/J-008。在美规IS-95/J-008系统中，无线电收发系统的发射与接收功率的大小是成反比的：当发射信号的功率高时，接收信号的功率低；当发射信号的功率低时，接收信号的功率高。因此，当接收信号的功率较低时，同时也意味着此时发射信号的功率较高，因此增益控制单元44所产生第一增益控制信号会调高第一中频信号的增益，同时也会使控制电压转换单元72产生一偏压电流控制信号，来使低噪声放大器22的直流偏压电流变大，以期仍能维持低噪声放大器22保持在线性放大区(Linear Region)。同样的，当接收信号的功率较高时，同时也意味着此时发射信号的功率较低，因此增益控制单元44所产生第一增益控制信号会调降第一中频信号的增益，同时也会使控制电压转换单元72产生一偏压电流控制信号，来使低噪声放大器22的直流偏压电流变小，以期降低低噪声放大器22所消耗的电能，同时保持噪声放大器22工作在线性放大区(Linear Region)。

相较于熟知无线电收发系统10，无线电收发系统50，60，70的基频信号处理器14可依据不同信号接收及发射的状况，经由低噪声放大器22的控制端48来动态地调整低噪声放大器22的工作偏压点，使低噪声放大器22能保持线性放大天线12所接收的射频信号，并且达到省电的功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.一种无线电收发系统，其包含有：

一天线，用来接收或发射射频信号；

一基频信号处理器，用来处理基频信号；

一射频发射电路，电连接于该基频信号处理器与该天线之间，用来将该基频信号处理器所输出的基频信号转换成射频信号并将其经由该天线输出，该射频发射电路包含有：

一调制器，用来将由该基频信号处理器传来之一基频信号调制成一第二中频信号；

一第二自动增益放大器，用来依据该基频信号处理器所发出的一第二增益控制信号来调整该第二中频信号的增益；

一第二混频器，用来将该第二自动增益放大器输出的第二中频信号进行混频以产生一发射信号；以及

一第二放大器，用来将该第二混频器输出的发射信号放大并将其经由该天线发射出去；以及

一射频接收电路，电连接于该基频信号处理器与该天线之间，用来将自该天线所接收到的射频信号转换成基频信号并将其输入该基频信号处理器，该射频接收电路包含一低噪声放大器，用来放大该天线所接收的射频信号，该低噪声放大器并包含一控制端用来控制其工作偏压点；

其特征在于：该基频信号处理器包含有一放大器控制单元，电连接于该第二放大器以及该低噪声放大器的控制端，用来控制该第二放大器的开启或关闭，以经由该低噪声放大器的控制端来改变该低噪声放大器的直流偏压电流，从而改变该低噪声放大器的工作偏压点，以使该低噪声放大器能保持线性放大该天线所接收的射频信号。

2.如权利要求1所述的无线电收发系统，其特征在于，该射频接收电路另包含有：

一第一混频器，用来将该低噪声放大器放大后的射频信号进行混频以产生一第一中频信号；

一第一自动增益放大器，用来依据该基频信号处理器所发出的一第一增益控制信号来调整该第一中频信号的增益；以及

一解调器，用来将该第一自动增益放大器输出的第一中频信号解调成一基频信号并将其传至该基频信号处理器。

3.如权利要求2所述的无线电收发系统，其特征在于，当该射频发射电路在发射射频信号时，该放大器控制单元会开启该第二放大器，并使该低噪声放大器的直流偏压电流变大，而当该射频发射电路不发射射频信号时，该放大器控制单元会关闭该第二放大器，并使该低噪声放大器的直流偏压电流变小以减少该电源所消耗的电能。

4.如权利要求1所述的无线电收发系统，其特征在于，该基频信号处理器包含有一增益控制单元，用来产生该第一及第二增益控制信号。

5.如权利要求4所述的无线电收发系统，其特征在于，该基频信号处理器另包含有一信号强度检测单元，用来检测该射频接收电路所传来的基频信号的信号强度并产生一信号强度参数，而该增益控制单元则依据该信号强度参数来产生该第一及第二增益控制信号。

6.如权利要求5所述的无线电收发系统，其特征在于，该低噪声放大器的控制端系电连接于该增益控制单元，当该射频发射电路在增大发射功率时，该增益控制单元会利用该第二增益控制信号来调高该射频发射电路的第二自动增益放大器的增益，并使该低噪声放大器的直流偏压电流变大，而当该射频发射电路在减少发射功率时，该增益控制单元会利用该第二增益控制信号来降低该第二自动增益放大器的增益，并使该低噪声放大器的直流偏压电流变小以减少该电源所消耗的电能。

7.如权利要求6所述的无线电收发系统，其特征在于，该增益控制单元系经由一控制电压转换单元来控制该低噪声放大器，当该增益控制单元利用该第二增益控制信号来调高增益时，亦同时会使该控制电压转换单元产生一偏压电流控制信号来使该低噪声放大器的直流偏压电流变大，而当该增益控制单元利用该第二增益控制信号来降低增益时，该偏压电流控制信号亦同时会使该低噪声放大器的直流偏压电流变小以减少该低噪声放大器所消耗的电能。

8.如权利要求7所述的无线电收发系统，其特征在于，该偏压电流控制信号的大小系与该第二增益控制信号成一预定的比例。

9.如权利要求5所述的无线电收发系统，其特征在于，当该射频接收电路所接收的射频信号功率减小时，该增益控制单元会利用该第一增益控制信号来调高该射频接收电路的第一自动增益放大器的增益，并使该低噪声放大器的直流偏压电流变大，而当该射频接收电路所接收的射频信号功率增大时，当该增益控制单元会利用该第一增益控制信号来降低该第一自动增益放大器的增益时，并使该低噪声放大器的直流偏压电流变小。

10.如权利要求9所述的无线电收发系统，其特征在于，该增益控制单元系经由一控制电压转换单元来控制该低噪声放大器，当该增益控制单元利用该第一增益控制信号来调高增益时，亦同时使该控制电压转换单元产生一偏压电流控制信号来使该低噪声放大器的直流偏压电流变大，而当该增益控制单元利用该第一增益控制信号来降低增益时，该偏压电流控制信号亦同时会使该低噪声放大器的直流偏压电流变小以减少该低噪声放大器所消耗的电能。

11.如权利要求10所述的无线电收发系统，其特征在于，该偏压电流控制信号的大小系与该第一增益控制信号成一预定的比例。