CN101978605A - 发送电路以及无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供在检波器故障等时避免发送输出成为异常值的装置和方法。在TDD方式的发送电路中，来自电流源(8)的固定电流经由在接收区间时导通的开关(7)被提供给检波二极管(6)，并判断检波二极管的输出是否在预定的范围内，当不在预定的范围内时，判断检波二极管故障。

Description

发送电路以及无线通信装置
技术领域
本发明主张基于日本专利申请特愿2008-083675号(2008年3月27日申请)的优先权，并将该申请的全部记载内容以引用的方式记载在本说明书中。
本发明涉及用于无线通信装置中的发送电路、特别是涉及时分复用(TDD)方式的发送电路。
背景技术
在以时间分割的方式高速地切换发送和接收并进行同时收发的时分复用(Time Divion Duplex；有时也简称为“TDD”)方式的无线装置的发送电路中，为了监视发送信号，取出信号的一部分，进行二极管检波，以判断发送电平。图11表示时分复用(TDD)方式的无线装置发送电路的典型的结构示例。参照图11，包括：发送放大器1、方向性结合器2、收发切换开关(TX/RX SW)3、接收电路(RX)4、DC阻隔电容器5、检波二极管6、运算放大器9、A/D转换器10、CPU 11、控制逻辑12。
在发送放大器1将发送信号放大成所期望的输出电平之后，通过方向性结合器2取出发送电力的一部分，并通过检波二极管6对与发送输出对应的电压进行检波。检波二极管6的输出电圧被运算放大器9(例如，电压跟随器结构)接收，并通过A/D转换器10转换成数字信号，被输入到CPU 11中。CPU11监视发送信号，进行输出电平警报判定。
另外，关于通过二极管对发送电力的分支进行检波(包络线检波)的结构，可参照专利文献1等的记载。
专利文献1：日本专利文献特开2001-274646号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
将上述专利文献的全部公开内容以引用的方式记载在本说明书中。以下的分析是通过本发明给出的。
以下，分析与本发明相关的技术。
在图11的构成中，当检波二极管6故障时，无法正确地监控发送输出。当检波二极管劣化或故障时，可能错误地输出过输出。
另外，发送放大器1成为过输出状态，检波二极管6也由于过输入而被破损，因此无法发出过输出警报。
因此，本发明的目的在于：提供一种当检波电路故障等时能够避免发送输出的异常值的发送电路和无线通信装置以及检查方法。
用于解决课题的手段
本申请所公开的发明为了解决所述课题具有以下构成。
在本发明中，在所述发送信号分支之后的信号没有被输入到所述检波器的预定的定时，对检波器提供检查用信号，并根据所述检波器的输出检测出所述检波器是否故障，其中所述检波器对将发送信号分支之后的信号进行检波。在本发明中，电流源的输出经由开关与构成所述检波器的检波二极管连接，所述开关是以时间分割的方式切换发送和接收的时分复用TDD方式中的、在发送区间时和接收区间时分别断开/导通的开关。在本发明中，在接收区间时，判断当从所述电流源向所述检波二极管流入了固定电流时的所述检波二极管的输出是否在预先确定的预定的范围内，当不在所述预定的范围中时，判断所述检波器故障，并输出警报。
发明效果
根据本发明，通过检测出检波电路的异常，避免发送输出成为异常值。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施例的构成的图；
图2是示出本发明的第1实施例中的检波电压和控制信号的波形的图；
图3是示出二极管的特性的图；
图4是示出二极管的V-I特性的图；
图5是示出本发明的第1实施例中的检波电压和控制信号波形、REFSW的导通/断开的图；
图6是说明本发明的第1实施例的动作的流程图；
图7是示出本发明的第2实施例的构成的图；
图8是示出本发明的第3实施例的构成的图；
图9是示出本发明的第4实施例的构成的图；
图10是示出本发明的第5实施例的构成的图；
图11是示意性地示出时分复用(TDD)方式的典型的无线通信装置的发送部的构成的图。
符号说明
1发送放大器
2方向性结合器
3收发切换开关(TX/RX SW)
4接收电路(RX)
5DC阻隔电容器
6、6b检波二极管
7模拟开关
7’RF开关
8基准电流源
9运算放大器
9b运算放大器
10A/D转换器
11CPU
12控制逻辑
13、13’基准电圧
14、14’比较器(电圧比较器)
15警报逻辑电路
16振荡器
17电容器(DC阻隔容量)
18D/A转换器
19減衰器(可变衰减器)
101输出
111、151控制信号
121、122、123控制信号
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式。在本发明的一个方式中，对于针对发送信号的分支信号进行检波的检波器(检波二极管：6)，在不输入所述发送信号的分支信号的预定的定时，提供检查用信号(例如，电流源8的输出电流)，从所述检波器的输出检测出所述检波器是否故障。在本发明中，电流源(8)的输出经由开关(7)被连接到检波二极管(6)，其中，所述开关(7)是在以时间分割方式切换发送和接收的TDD方式中的、在发送区间时和接收区间时分别断开/导通的开关。在接收区间时，判断当从电流源(8)向检波二极管(6)流过固定电流时的检波二极管(6)的输出是否在预先确定的预定的范围内(例如，图5的REF用ALM)，当不在所述预定的范围内时，判断出现了检波器的故障并输出警报。
在本发明的其他的方式中，振荡器(图8的16)的输出经由开关(图8的RF开关7’)与检波二极管(6)连接，其中，所述开关是以时间分割方式切换发送和接收的TDD方式中的、在发送区间时和接收区间时分别断开/导通的开关。在接收区间时，判断检波二极管(6)的输出是否在与振荡器(16)的输出电平对应的预定的范围内，当不在所述预定的范围内时，判断为检波器故障，并且输出警报。
在本发明中，在发送区间时，将所述检波二极管的检波输出与上限值和下限值比较，其中，所述上限值与过输出对应，所述下限值与低输出对应，当检测出过输出、低输出时，输出过输出、低输出的警报。
在本发明中，也可以被构成为：在发送区间时，具有共同地输入所述分支信号的多个二极管，在接收区间时，经由所述开关对所述多个二极管提供电流，并通过比较所述多个二极管的输出电圧，进行二极管是否故障的判定。以下、参照附图说明本发明的实施例。
实施例
图1是示出本发明的第1实施例的发送电力检波电路的构成的图。参照图1，包括发送放大器1、方向性结合器2、收发切换开关(TX/RXSW)3、接收电路(RX)4、DC阻隔电容器5、检波二极管6、模拟开关7、基准电流源8、运算放大器9、A/D转换器10、CPU 11、控制逻辑12。
发送信号被输入到发送放大器1中并被放大输出，从发送放大器1输出的发送信号在通过方向性结合器2之后，在发送突发信号时通过收发切换开关(TX/RX SW)3从天线端口输出信号。另外，在接收时，来自天线端口的输入信号经由收发切换开关3与接收电路4连接。
方向性结合器2的耦合端口输出经由DC阻隔电容器5被输入到检波二极管6，并且经由运算放大器9被输入到A/D转换器10。检波二极管6的正极端子经由模拟开关7与基准电流源8的输出端子连接。
A/D转换器10的输出101被输入到CPU 11中。CPU 11的输出被输入到控制逻辑12。
控制逻辑12输出用于控制收发切换开关3的收发切换的控制信号121、以及用于分别控制模拟开关7的导通/断开的控制信号122。
控制逻辑12输出用于控制发送放大器1的信号123。
接下来，说明本发明的动作。图1所示的发送装置是以时间分割的方式来使用发送和接收的时分复用(TDD)方式。
发送信号在发送定时作为突发信号被放大成所期望的电力被从天线端口输出，在接收定时，从未图示的天线输入的信号在接收电路4中被进行接收处理。在发送定时，发送信号在发送放大器1中被放大成所期望的输出电平之后，在方向性结合器2中取出发送电力的一部分，并通过检波二极管6对与发送输出对应的电圧进行检波。
图2是示出此时的发送输出电平和检波电圧之间的关系的图。发送信号由于是调制信号因此电平变化，检波电圧也与该信号电平成比例地变化(图2的(A))。
另外，由于是TDD方式，存在切换发送和接收的控制信号，将该定时表示在图2的(B)中。控制信号121在发送时为高电位、在接收时为低电位。
在发送区间，输出检波电圧，但是，在接收区间，由于没有发送信号，因此检波电圧成为0。
在图1的检波二极管6中被检波的电圧在运算放大器9中被放大之后，在A/D转换器10中被进行模拟-数字转换，检波电平的数字值被输入到CPU 11中。在CPU 11中判定检波电圧的电平，判断发送电平是正常状态还是警报(ALM)状态。
在图2的(A)中，针对检波电圧波形用虚线示出的电平为警报的阈值(ALM点)。
CPU 11在被输入了超过ALM点的电圧时，认为发送信号为过输出(over power)，从而进行警报的检测。
另外，当在发送区间电压小于等于ALM点2时，CPU 11进行发送电平低下(表示发送放大器1等发送部分的故障)的警报检测。当CPU 11检测出了发送信号的过输出时，从CPU11向控制逻辑12通过信号111进行通知。当在发送区间电压小于等于ALM点2时，CPU 11将该情况通过信号111通知给控制逻辑12。
图3表示检波二极管6的特性(输入输出特性)。在图3中，横轴是输入信号电力、纵轴是检波电圧。被输入到检波二极管的输入电力和检波电圧具有指数关系。在这里，当检波二极管由于某种原因(过输入等)而劣化或破损了时，检波电圧变得比通常小、或者没有电圧输出。(在图3中用劣化表示的虚线部分)。
然而，在TDD的接收区间，模拟开关7被控制成导通状态。模拟开关7被连接在基准电流源8的输出端子和检波二极管6的正极端子之间，在进行接收动作时，固定的电流(基准电流)流过检波二极管6。
图4是示出流过检波二极管的电流(纵轴)和电圧(横轴)的I-V特性的图。在检波电圧正常的情况下，当使某一恒定电流流过时的二极管两端的电圧成为如图4的Vf(顺方向电圧)所表示的点，然而，在二极管劣化了的情况下，Vf从正常变得失常而成为Vf‘。通过观察Vf的变化，能够判断检波二极管的劣化，能够判段检波器的精度是否正确。
图5的(A)、(B)、(C)是以时间为横轴将本实施例中的二极管的检波电圧、收发切换控制信号、针对二极管的图1的模拟开关7的导通/断开状态进行曲线化的图。
如图5的(A)所示，在发送区间(图5的(B)的“发送”)，作为检波二极管6的检波电圧输出与发送信号成比例的检波电圧。此时，控制信号121成为发送状态，如图5的(C)所示的那样，模拟开关(REFSW)7断开。
接下来，在接收区间(图5(B)的“接收”)，不对检波二极管6施加发送信号，并且控制信号121成为接收状态，模拟开关(REF SW)7导通，检波二极管6中流过固定的电流。
因此，作为检波电圧，输出与图4所示的Vf相当的某一固定值。在这里，在发送区间时，通过检波电圧的上限下限临界值(limit)(阈值ALM点、ALM点2)判断发送电力的过输出、电平低下，然而，在接收区间时，在超过了某一固定电平的上限下限电圧临界值(参照图5的(A)的REF用ALM)的情况下，判断检波二极管6故障。REF用ALM电平是考虑检波二极管6的偏差而预先确定的。REF用ALM电平由于是使固定电流流过检波二极管6时的电圧值，因此与判断发送电平的基准相比具有窄的范围。
图6是表示本发明的一个实施例中的警报检测顺序的流程图。
CPU 11判断是否是发送区间定时(步骤S11)，当是发送区间定时(TX定时)时(步骤S11的Y分支)，判断检波电圧是否超过上限基准值(ALM点)(步骤S12)。
当检波电圧超过了上限基准值(ALM点)时(步骤S12的Y分支)，CPU 11检测发送电力的过输出警报(过输出ALM)。
当检波电圧没有超过上限基准值(ALM点)时(步骤S12的N分支)，CPU11判断检波电圧是否低于下限基准值(ALM点2)(步骤S13)。
当检波电圧低于下限基准值(ALM点2)时(步骤S13的Y分支)，CPU 11检测发送电力的低下警报(低输出ALM)。
接下来，CPU 11判断是否是接收区间定时(步骤S14)，当是接收区间定时(RX定时)时(步骤S14的Y分支)，判断检波二极管6的电圧是否超过基准值的上下限临界值(REF ALM)(步骤S15)。
CPU 11在当检波二极管6的电圧超过了基准值的上下限临界值(REFALM)时(步骤S15的Y分支)，检测检波二极管6的故障警报。
如上面说明的那样，根据本实施例，能够检测出用于监视发送电力的检波器的故障。当检波器发生了故障时，能够防止由于过输出而成为异常状态。尤其，在过输出的情况下，检波二极管也可能由于过输入等而破损，但是根据本实施例，则可以避免这种情况。
另外，在由于发送放大器的故障等而发送电平低下的情况下，能够预先检测出以下情况：由于检波二极管的故障而成为无法检测出发送电平低下的状态。
并且，由于设置检波二极管6的优良品的上下限临界值并进行判断，因此能够预先检测出由于经时变化或过输入、高温、ESD(Electro-Static Discharge，静电放电)等而检波二极管6劣化的情况。
当不应用本发明时，在例如通过一般电平+2dB来判断过输出的情况下，当检波二极管6劣化而相当于2dB的量的电圧失常时，可能无法正确地判断过输出警报，然而，根据本发明，能够预先正确地判断。
另外，不仅是将警报判断、还将通过检波二极管6的检波电圧用于ALC(发送电力自动控制)的情况下，发送电力能够将误动作作为警报检测出。
并且，在本发明中，能够利用时分复用(TDD)方式的接收区间进行检波二极管是否故障的判断，因此具有能够对发送信号完全无影响地使用的优点。
接下来，说明本发明的其他的实施例。
图7是示出本发明的第2实施例的构成的图。参照图7，在本实施例中模拟地进行判断，以代替将检波电圧(运算放大器9的输出电圧)进行AD转换并在CPU 11中处理。
在本实施例中，将运算放大器9的输出电圧通过比较器14、14’(两个比较器窗口比较器，comparator window comparator)分别与基准电圧13、13’进行比较，进行与上限、下限的判断。例如，在比较器14中，将检波电圧与上限值(基准电圧13)进行比较，根据检波电圧大于上限值还是小于上限值来输出逻辑1、0。另外，在比较器14’中，将检波电圧与下限值(基准电圧13’)进行比较，根据检波电圧大于下限值还是小于下限值输出逻辑1、0。窗口比较器(14、14’)的输出通过警报逻辑电路(ALM LOGIC)15被输出到外部。
被输入到比较器14、14’的基准电圧13、13’分别对应于例如图2的REF用ALM的上限、下限。另外，在图7中，也可以还具有接收运算放大器9的输出另外的窗口比较器，在该另外的窗口比较器中，将运算放大器9的输出与ALM、ALM2进行比较，将两组窗口比较器的输出输入到警报逻辑电路15中。在警报逻辑电路15中，当检波电圧(运算放大器9的输出)高于ALM点时，检测出过输出，当低于ALM点2时，检测出低电平。
图8是示出本发明的第3实施例的构成的图。参照图8，在本实施例中，设置振荡器16以代替图1的第1实施例中的基准电流源(CURREF)8。与振荡器16连接的开关7’并不是模拟开关而是由能够导通/截止RF(Radio Frequency)信号的RF开关构成。来自振荡器16的振荡输出信号通过电容17其DC分量被截断，振荡信号(交流分量)经由RF开关7’被提供给检波二极管6。
在该例子中，通过与振荡器16电平对应的检波电圧是否正确地被输出来判断TDD的接收区间中的检波器的是否故障。
图9是示出本发明的第4实施例的构成的图。参照图9，在本实施例中，针对图1的第1实施例设置两个检波二极管6、6b，通过在TDD的接收区间比较两个二极管6、6b的电圧来判断检波二极管是否故障。两个二极管6、6b的输出与运算放大器9、9b连接，并被输入到AD转换器10(2个信道)中，并对CPU 11提供数字信号。
如果检波二极管6、6b的特性完整，则即使存在温度等的外在条件的变化，也能够在更狭窄的阈值(threshold)内进行判断。因此，即使是微小的二极管的劣化也能够判断。另外，作为发送电力监视器，在要求更高的精度的情况下，也能够利用二极管6b的特性校正二极管6(或者特性补正)，因此能够提供高精度的发送电力监视器。
图10是示出本发明的第5实施例的构成的图。参照图10，在本实施例中，针对图1的第1实施例，根据检波电压控制配置在发送放大器1的前级的可变衰减器(attenuator)(ATT)19，构成将发送电平保持不变的ALC(Auto Level Control：自动电平控制)。CPU 11的输出信号在D/A转换器18中被转换成模拟信号，并给被提供给可变衰减器(ATT)19，并被可变地衰减。控制D/A转换器18、可变衰减器(ATT)19以使从输入检波电圧的A/D转换器10送入CPU 11的电圧保持不变，由此发送电力始终保持不变。此时，万一检波二极管6破损，则存在由于ALC循环发散而输出过大的发送电力的情况，然而，在本实施例中，由于能够判断检波二极管6的异常，因此，当异常时，控制可变衰减器19使其缩减，由此能够防止过大的发送电力从天线放射。
在图10的例子中，通过利用了CPU 11的数字方式实现了ALC循环，但是也可以模拟地构成循环。
本发明可以应用于WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通技术)的基站的发送部等、利用时分复用(TDD)方式、并要求装置的可靠性的领域中。
另外，将上述专利文献的各公开内容以引用的方式记载在了本说明书中。在本发明的所有公开内容(包含权利要求书)的范围内、并基于其主要技术思想，可以变更或调整实施方式或实施例。另外，也可以在本发明的权利要求书的范围内对各公开要素进行多种多样的组合或选择。即，本发明毋庸置疑地包含只要是本领域技术人员就可以根据包含权利要求书在内的所有公开以及技术思想所能获得的各种变形、修正。

Claims (22)

1.一种发送电路，其特征在于，包括：
检波器，其对发送信号进行分支并进行检波；以及
在所述发送信号分支之后的信号没有被输入到所述检波器的预定的定时，对所述检波器提供检查用信号，并根据所述检波器的输出检测出所述检波器是否故障的单元。
2.如权利要求1所述的发送电路，其特征在于，
电流源的输出经由开关与构成所述检波器的检波二极管连接，所述开关是以时间分割的方式切换发送和接收的时分复用TDD方式中的、在发送区间时和接收区间时分别断开/导通的开关。
3.如权利要求2所述的发送电路，其特征在于，
在接收区间时，判断当从所述电流源向所述检波二极管流入了固定电流时的所述检波二极管的输出是否在预先确定的预定的范围内，当不在所述预定的范围中时，判断所述检波器故障，并输出警报。
4.如权利要求1所述的发送电路，其特征在于，
振荡器的输出经由开关与所述检波二极管连接，所述开关是以时间分割的方式切换发送和接收的时分复用TDD方式中的、在发送区间时和接收区间时分别断开/导通的开关。
5.如权利要求4所述的发送电路，其特征在于，
在接收区间时，判断所述检波二极管的输出是否在与所述振荡器的电平对应的预定的范围内，当不在所述预定的范围中时，判断所述检波器故障，并输出警报。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的发送电路，其特征在于，
在发送区间时，将所述检波器的检波输出与上限值和下限值进行比较，其中，所述上限值与过输出对应，所述下限值与低输出对应，当检测出了过输出、低输出时，输出过输出、低输出的警报。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的发送电路，其特征在于，包括：
模拟-数字转换电路，其将所述检波器的检波输出转换成数字信号；以及
计算电路，其输入所述模拟-数字转换电路的输出，
并且，所述计算电路根据所述模拟-数字转换电路的输出，在接收区间时进行所述检波器是否故障的检测，在发送区间时进行过输出、低输出的检测。
8.如权利要求1至6中的任一项所述的发送电路，其特征在于，包括：
第1、第2比较器，其分别将所述检波器的检波输出与上限值、下限值进行比较；以及
控制电路，其输入所述第1、第2比较器的输出，
并且，所述控制电路根据所述第1、第2比较器的输出，在接收区间时检测所述检波器是否故障、在发送区间时检测过输出、低输出。
9.如权利要求2至7中的任一项所述的发送电路，其特征在于，
所述检波器具有多个共同地输入所述发送信号的分支信号的检波二极管，
在接收区间时，经由所述开关对所述多个检波二极管提供电流，并且比较所述多个检波二极管的输出电圧，由此进行所述检波二极管是否故障的判断。
10.如权利要求9所述的发送电路，其特征在于，还包括：
模拟-数字转换电路，其分别将所述多个检波二极管的检波电压转换成数字信号；以及
计算电路，其输入所述模拟-数字转换电路的输出。
11.如权利要求1至10中的任一项所述的发送电路，其特征在于，还包括：
发送放大器，其对发送信号进行放大输出；以及
衰减单元，其根据所述检波器的检波输出，可变地控制向所述发送放大器输入的信号的衰减率。
12.一种具有权利要求1至11中的任一项所述的发送电路的无线通信装置。
13.一种检波器的检查方法，所述方法是对将发送信号分支之后的信号进行检波的检波器的检查方法，其特征在于，
在所述发送信号分支之后的信号不被输入到所述检波器的预定定时，对所述检波器提供检查用的信号，
根据所述检波器的输出，检测出所述检波器是否故障。
14.如权利要求13所述的检波器的检查方法，其特征在于，
在以时间分割的方式切换发送和接收的时分复用TDD方式中的接收区间时，预定的电流被提供给构成所述检波器的检波二极管。
15.如权利要求14所述的检波器的检查方法，其特征在于，
在接收区间时，判断当从所述电流源向所述检波二极管流入了固定电流时的所述检波二极管的输出是否在预先确定的预定的范围内，
当不在所述预定的范围中时，判断所述检波器故障，并输出警报。
16.如权利要求13所述的检波器的检查方法，其特征在于，
振荡器的输出经由开关被提供给所述检波器，所述开关是以时间分割的方式切换发送和接收的时分复用TDD方式中的在接收区间时被导通的开关。
17.如权利要求16所述的检波器的检查方法，其特征在于，
在接收区间时，判断所述检波二极管的输出是否在与所述振荡器的电平对应的预定的范围内，当不在所述预定的范围中时，判断所述检波器故障，并输出警报。
18.如权利要求13至17中的任一项所述的检波器的检查方法，其特征在于，
在发送区间时，将所述检波器的检波输出与上限值和下限值进行比较，其中，所述上限值与过输出对应，所述下限值与低输出对应，当检测出了过输出、低输出时，输出过输出、低输出的警报。
19.如权利要求13至17中的任一项所述的检波器的检查方法，其特征在于，
所述检波器包括多个检波二极管，
在接收期间时，对所述多个检波二极管提供预定的电流，比较所述多个二极管的输出电压，由此判断二极管是否故障。
20.如权利要求13至19中的任一项所述的检波器的检查方法，其特征在于，
根据所述检波器的检波输出可变地控制输入到发送放大器中的信号的衰减率。
21.一种通信装置，包括：
检波器，其对通过方向性结合器将发送放大器的输出分支之后的信号进行检波；
检查信号生成电路，其生成用于检查所述检波器的检查信号；以及
开关，其连接在所述检查信号生成电路的输出和所述检波器的输入之间，并且分别在以时间分割的方式切换的发送区间时和接收区间时被断开/导通，
并且，在接收区间时，经由处于导通状态的所述开关，对所述检波器输入所述检查信号，
所述通信装置还包括：电路单元，其判断输入所述检查信号的所述检波器的输出是否在预先确定的预定的范围内，并判断所述检波器的故障。
22.如权利要求21所述的通信装置，其特征在于，
所述检查信号生成电路包含电流源或振荡器。
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