CN100553125C - 发射输出控制装置、方法和发射器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制发射器输出功率从而与第一参考值一致的发射输出控制装置。该装置包括平均电路和控制部件。平均电路计算输出功率的所述检测值的平均值。控制部件在所述平均值和所述第一参考值之间的差小于第二参考值时，输出所述平均值和所述第一参考值之间的差分信号作为发射器输出电平控制信号。控制部件在上述差等于或大于第二参考值时输出所述检测值和所述第一参考值之间的差分信号作为发射器输出电平控制信号。

Description

发射输出控制装置、方法和发射器
技术领域
本发明涉及发射输出控制装置和其方法以及使用相同装置和方法的发射器，更具体而言，本发明涉及用于控制发射器中的发射功率的发射输出控制技术。
背景技术
图1示出了传统的发射输出控制装置的示例。在图1中，混频器2和合成器5将调制器1的输出变换为RF信号，并经由可变衰减器3将其提供给放大器4。可变衰减器和放大器4将RF信号放大到预定的发射输出并输出该信号。定向耦合器7提取放大器4的输出的一部分，并将其提供给检测器8。检测器8检测所提取的信号。比较器9导出检测电压和第一参考电压12之间的差分信号。然后，低通滤波器(LPF)20和误差放大器6抑制差分信号的变化并且放大该变化。误差放大器6将输出提供给可变衰减器3，作为衰减量控制电压。可变衰减器3基于来自误差放大器6的衰减量控制电压改变其增益。以这种方式，图1中的发射输出控制装置执行控制使得发射器输出在任何时刻都保持固定电平。
图2A示出了图1中的调制器的输出电压。输出电压的瞬时电平变化很大。因此，即使LPF 20对比较器9的输出进行平滑处理，也很难充分抑制变化。由于此原因，如图2B所示，发射器输出电平在某种程度上跟随调制器输出的包络。
为了防止这一现象，可想到的方法是增大LPF 20的时间常数。然而，如果LPF 20的时间常数增大，则在有必要改变发射器输出电平时会发生麻烦。换句话说，如果通过改变第一参考电压来改变发射器输出电平，则LPF 20抑制比较器9的输出的改变，其中伴随着第一参考电压的改变。由于此原因，在改变后发射器输出电平达到预定的发射输出电平需要花费一定时间。有必要改变发射器输出电平的情形包括启动装置的情形以及改变频率的情形。另外，在另一个装置正执行自动发射功率控制(ATPC)时，发射器也改变输出电平。
日本专利申请早期公开No.HEI 8-97734(1996)(文献1)公开了与这种发射功率控制电路有关的技术的例子。文献1公开了一种既使用AM调制波又使用FM调制波的发射器的发射功率控制电路。该发射功率控制电路根据调制波的类型来改变LPF的时间常数。然而，该技术不能充分解决由发射信号中的瞬时电平波动引起的问题。
日本专利申请早期公开No.HEI 8-102767(1996)(文献2)公开了一种发射功率控制电路，其中发射器中的包络反馈环控制发射器输出电平，从而使得当高频功率放大器的增益波动等发生时，基带调制信号变为与已调制信号相同的包络。该发射功率控制电路以固定功率输出调制波，而不论功率放大器的增益波动如何。然而，其也不能充分解决关于发射信号的瞬时电平改变的问题。
发明内容
本发明的第一示例性特征提供了一种发射输出控制装置，其抑制发射器输出电平相对于发射信号中的瞬时电平波动的波动，并且该装置的发射输出电平在改变发射器输出电平时快速收敛到改变后的发射输出电平。
根据本发明的第一示例性方面，提供了一种用于控制发射器输出功率从而与第一参考值一致的发射输出控制装置。该装置包括平均电路和控制部件。平均电路计算输出功率的所述检测值的平均值。控制部件在所述平均值和所述第一参考值之间的差小于第二参考值时输出所述平均值和所述第一参考值之间的差分信号作为发射器输出电平控制信号。控制部件在所述平均值和所述第一参考值之间的差等于或大于第二参考值时输出所述检测值和所述第一参考值之间的差分信号作为发射器输出电平控制信号。
在发射器输出的平均值和第一参考值之间的差大于或等于第二参考值时，本发明的第一示例性方面根据检测电平和第一参考值之间的差来控制发射器输出。另外，在发射器输出的平均值和第一参考值之间的差小于第二参考值时，本发明的第一示例性方面根据平均值和第一参考值之间的差来控制发射器输出。结果，本发明的第一示例性方面一方面抑制了输出电平相对于发射信号中的瞬时电平波动的波动，另一方面减少了在改变发射器输出电平时发射器输出电平达到改变后的发射输出电平所需的时间。
附图说明
在附图中：
图1是示出相关技术的框图；
图2A是示出图1中的调制器输出的波形图；
图2B是示出图1中的发射器的输出电平的波形图；
图3是示出本发明的实施例的框图；
图4A示出了在不改变发射器输出电平时平均电路11的输出；
图4B是示出在不改变发射器输出电平时在本发明的第一实施例中的发射输出电平的波形图；
图5A示出了在改变发射器输出时相关技术中发射输出电平随时间的变化；
图5B示出了在改变发射器输出时本发明的示例性实施例中发射器输出电平随时间的变化；
图6是用于说明在改变发射电平时本发明的另一个实施例中的效果的波形图；
图7是示出本发明的另一个实施例的框图；以及
图8是用于说明使计算机运行为发射功率控制装置的控制单元的程序的流程图。
具体实施方式
下面参考附图进行描述。图3是示出了本发明实施例的框图。在图3中，与图1中相同的组件有相同的标号。
在图3中，混频器2和合成器5将调制器1的输出变换为RF信号。可变衰减器3和放大器4将RF信号放大到根据误差放大器6的输出确定的预定发射输出电平并输出该电平。定向耦合器7将放大器4的输出的一部分提供给检测器8。该实施例通过适当地改变可变衰减器3的衰减值来保持发射输出电平恒定。
检测器8将检测电压提供给切换单元10的第一输入端和平均电路11。平均电路对检测电压取平均。另外，可以将平均电路的时间常数设为大于图1中的LPF 7的时间常数的值。平均电路11的输出被提供给切换单元10的第二输入端。
比较器9比较切换单元10的输出和第一参考电压12，并将差分信号提供给误差放大器6和绝对值计算电路14。绝对值计算电路14计算差分信号的绝对值。
比较器16比较绝对值计算电路14的输出和第二参考电压15，并将比较结果提供给控制器13。控制器13的输出连接到切换单元。
在另一个示例性实施例中，控制器的输出可以提供给误差放大器6。而且，控制器13可以从调制器1接收信号信息。在图3中，由虚线包围的部分构成控制单元19。
下面将描述在本发明的该示例性实施例中发射输出控制电路的操作。
定向耦合器7将从放大器4输出的发射信号的功率的一部分提供给检测器8。检测器8根据所提供的发射信号输出检测电压。如图2A所示，调制器输出是具有调制波的包络和波动成分的信号。
平均电路11对检测电压进行平滑处理，并将其形成为具有小波动量的信号(参考图4A)。在正常状态下，切换单元10根据来自控制电路的指令选择平均电路11。此时，比较器9接收取平均后的检测电压。另外，可以使用具有窄通带的低通滤波器作为平均电路。
比较器9输出取平均后的检测电压和第一参考电压12之间的差分信号。误差放大器6放大差分信号，并控制可变衰减器3的增益。由从可变衰减器3到误差放大器6组成的环路保持发射器输出电平恒定(参考图4B)。即使发射信号是调制波，平均电路11也会稳定发射器输出。如果没有平均电路11，则检测电压被原样反馈回可变衰减器，因此，发射输出根据调制波的包络而变化(参考图2B)。
下面将描述在发射器改变其输出电平时每个部分的操作。
发射器通过改变第一参考电压12来改变其输出电平。作为发射器改变其输出电平的情形，有一种情形是有意(手工)输出指定电平。另外，采用ATPC(自动发射功率控制)技术作为抗衰落措施的发射器也频繁改变其发射功率。此外，同样在启动装置(开启电源)等时，发射器将其发射功率从0改变到预定值。
绝对值计算电路14计算比较器9的输出的绝对值，并将其提供给比较器16。比较器16比较绝对值计算电路的输出和第二参考电压15。
当改变第一参考电压12时，绝对值计算电路14的输出变得更大，这是因为比较器9的输出是检测信号和第一参考电压之间的差分信号。当比较器9的输出的绝对值变得等于或大于第二参考电压15时，比较器16向控制器13提供高电平信号。
换句话说，比较器16判断发射器输出电平和第一参考电压之间的误差(比较器9的输出)是否大于固定电平(第二参考电压)。当比较器16判断误差大于固定电平时，控制器13使切换单元10输出检测器8的输出。结果，发射器输出电平快速跟随第一参考电压的变化。
此时，控制器13也可以增大误差放大器6的增益。由于此原因，可以使发射器更快地改变其输出电平。
如图4A和图4B所示，通过对检测电压取平均，可以使发射器稳定其输出功率。如果没有平均电路，则发射器不可能充分抑制发射输出的波动。另外，如果仅利用取平均后的检测电压来执行发射功率的控制，则发射器也不能在改变发射功率时快速改变输出功率。当比较器9的输出的绝对值变得等于或大于固定电平(第二参考电压)时，本实施例旁路了平均电路11。这之后，当比较器16的输出的绝对值变得小于固定电平时，控制器13使切换单元选择平均电路11的输出。结果，本实施例中发射功率的控制在速度上加快，如图5B所示。
另外，在另一个示例性实施例中，同样通过增大误差放大器6的增益，可以更快速地进行控制，如图6所示。
也可以向控制器13提供来自调制器1和合成器13的信息。当来自调制器的信号信息指示调制波是CW(无调制)时，控制器13也可以旁路平均电路11。另外，当来自合成器5的信息指示发射频率的变化时，控制器13可以通过旁路平均电路11或者增大误差放大器6的增益来快速稳定发射输出。
如上所述，如果没有平均电路11，则发射输出如图2A所示变化。如图4B所示，对检测电压取平均稳定了发射输出。然而，如果信号在任何时刻都取平均，则发射输出的变化在速度上变慢，如图5A所示。在本实施例中，当误差电压的绝对值(其是比较器9的输出)超过第二参考电压时，通过旁路平均电路11在速度上加快了发射功率的变化，如图5B所示。因此，在本实施例中，在调制波输入时发射输出电平的稳定和在发射电平改变时的快速控制可以并存。
图7是示出了本发明的另一个示例性实施例的框图，与图3相同的部分具有相同的标号。本实施例利用基于CPU 19’的固件实现了等同于图3中的发射器的功能。
在本实施例中，A/D转换器18将检测器8的输出变换为数字信号，并将其提供给CPU 19′。然后，D/A转换器17将CPU 19′的输出变换为模拟信号。D/A转换器17的输出控制衰减器3的增益。CPU 19′实现了图3中的控制单元19的功能。在本实施例中，诸如ROM之类的记录介质(未示出)将以上参考图3说明的操作预先存储为程序。然后，CPU 19′读取该程序，并与图3的实施例类似地进行操作。
图8示出了该程序的流程图。
在图8中，在步骤S1中，CPU 19′首先将参数(MODE)设为“0”。该参数对应于图3中的控制器13的输出信号。
在步骤S2中，CPU 19′接收来自A/D转换器8的检测电压(V)，并计算检测电压关于时间的平均值(AV)。
随后CPU检查参数MODE。如果MODE＝1，则CPU的处理进行到步骤S4。否则，CPU的处理进行到步骤S5。
在步骤S4中，CPU获得平均值(AV)和第一参考值(R1)之间的差分信号的绝对值。然后，判断该绝对值是否等于或大于第二参考电压(R2)。当步骤S4中的判断结果为“是”时，CPU 19′的处理进行到步骤S6，当为否时，CPU 19′的处理进行到步骤S8。
在步骤S5中，CPU获得检测电平(V)和第一参考值(R1)之间的差分信号的绝对值。然后，判断绝对值是否等于或大于第二参考电压(R2)。当步骤S5中的判断结果为“是”时，CPU 19′的处理进行到步骤S6，当为否时，CPU 19′的处理进行到步骤S8。
在步骤S6中，CPU 19′将差分信号(检测电平-第一参考值)输出到D/A转换器17。在步骤S7中，MODE被设为“1”。当该处理结束时，CPU 19′的处理返回到步骤S2。附带地，在步骤S7中，CPU 19′可以将差分信号乘上一个固定因子(大于1)。
在步骤S8中，CPU 19′将差分信号(平均值-第一参考值)输出到D/A转换器17。在步骤S9中，MODE被设为“0”。当该处理结束时，CPU 19′的处理返回到步骤S2。
尽管已经结合某些示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明所包含的主题并不限于这些特定实施例。相反地，本发明的主题试图包括落在所附权利要求的精神和范围内的所有替换、修改和等同物。另外，即使权利要求在申请过程期间进行了修改，发明人也希望保留所有等同物。

Claims (9)

1.一种用于控制发射器输出功率从而使得发射器输出的检测值与第一参考值一致的发射输出控制装置，包括：
计算所述检测值的平均值的平均电路；和
控制部件，其在所述平均值和所述第一参考值之间的差小于第二参考值时输出所述平均值和所述第一参考值之间的差分信号作为发射器输出电平控制信号，并且在所述平均值和所述第一参考值之间的差等于或大于第二参考值时输出所述检测值和所述第一参考值之间的差分信号作为发射器输出电平控制信号。
2.如权利要求1所述的发射输出控制装置，其中：
所述控制部件还包括误差放大器；
所述误差放大器以在所述平均值和所述第一参考值之间的差大于或等于所述第二参考值时采用的第一增益来放大所述检测值和所述第一参考值之间的差分信号，并且所述控制部件输出放大后的差分信号作为所述发射器输出电平控制信号；并且
否则，所述误差放大器以第二增益来放大所述平均值和所述第一参考值之间的差分信号，并且所述控制部件输出放大后的差分信号作为所述发射器输出电平控制信号。
3.如权利要求2所述的发射输出控制装置，其中所述第一增益大于所述第二增益。
4.一种包括如权利要求1所述的发射输出控制装置的发射器。
5.一种包括如权利要求2所述的发射输出控制装置的发射器。
6.一种包括如权利要求3所述的发射输出控制装置的发射器。
7.一种用于控制发射器从而使得发射器输出变为第一参考值的发射输出控制方法，包括以下步骤：
(a)获得所述发射输出的检测电平；
(b)导出所述检测电平的平均值；
(c)在所述平均值和所述第一参考值之间的差小于第二参考值时，输出所述平均值和所述第一参考值之间的差分信号作为发射器输出电平控制信号；以及
(d)在所述平均值和所述第一参考值之间的差大于或等于所述第二参考值时，输出所述检测电平和所述第一参考值之间的差分信号作为发射器输出电平控制信号。
8.如权利要求7所述的发射输出控制方法，其中：
所述步骤(c)还包括以第二增益放大所述平均值和所述第一参考值之间的差分信号；并且
所述步骤(d)包括以第一增益放大所述检测电平和所述第一参考值之间的差分信号。
9.如权利要求8所述的发射输出控制方法，其中所述第一增益大于所述第二增益。
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