CN103701418A - 无线射频模块的功率放大单元的补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明有关于一种无线射频模块的功率放大单元的补偿方法,其中无线射频模块包括一基频单元、一射频收发单元、一功率放大单元及一控制单元,且基频单元透过控制单元及射频收发单元连接功率放大单元。基频单元可依据功率放大单元的特性,传送至少一控制信号至控制单元,以调整功率放大单元的输出信号特性,或者是传送一射频收发单元控制信号至射频收发单元,以调整射频收发单元传送至功率放大单元的射频信号特性,或是直接调整传送至射频收发单元的基频信号特性,使得功率放大单元的输出信号特性能够符合相关系统的规范。
Description
技术领域
本发明有关于一种无线射频模块的功率放大单元的补偿方法,可使得功率放大单元的输出功率的大小、输出功率对时间的曲线、频谱(spectrum)的形状以及其它ACLR和EVM等特性符合相关系统的规范。
背景技术
请参阅图1,为现有无线射频模块的方块示意图。如图所示,无线射频模块10包括一基频单元11、一射频收发单元13、一控制单元15及一功率放大单元17,其中基频单元11分别透过射频收发单元13及控制单元15连接功率放大单元17。
基频单元11可将一控制信号TRx_con以及一基频信号BB_sig传送至射频收发单元13,其中控制信号TRx_con用以控制射频收发单元13的开启/关闭、频段选择、输出功率及其它的相关功能,基频信号BB_sig则传送与系统规范相关的调变信号至相连接的射频收发单元13,并以射频收发单元13对基频信号BB_sig进行升频以产生一射频信号RF。射频收发单元13可进一步将射频信号RF传送至功率放大单元17,并以功率放大单元17放大接收的射频信号RF,而后再输出经过放大的射频信号。
控制单元15连接功率放大单元17,并用以控制功率放大单元17以开启、关闭和操作频段的选择,或调整功率放大单元17的输出功率。在实际应用时控制单元15可改变提供给功率放大单元17的供电电压Vcc及/或偏压Vbias,藉此以控制功率放大单元17开启、关闭和操作频段的选择,藉此以调整功率放大单元17的输出功率,使得功率放大单元17适度的放大由射频收发单元13所接收的射频信号RF。
基频单元11可将至少一控制信号PA_con传送至控制单元15,并进一步透过控制信号PA_con控制功率放大单元17的开启、关闭和操作频段的选择。此外基频单元11亦可将另外一个功率控制信号Vramp传送至控制单元15,并进一步控制功率放大单元17的输出功率。
目前业界已对无线射频模块10的功率放大单元17的输出功率与时间(power vs.time)的曲线进行规范,以全球行动通讯系统(Global System forMobile Communications,GSM)为例,功率放大单元17的输出功率对时间的曲线必需落在特定的区域内,才通过GSM的规范。
然而在实际应用时,功率放大单元17的输出功率会受到许多因素的影响,例如工作温度、功率放大单元17的温度和记忆效应及输入功率放大单元17的射频信号的频宽或频率,并导致功率放大单元17的输出功率对时间的关系曲线与原本的预期出现差异。
为了解决上述的问题,一般会在控制单元15做调整,调整提供给功率放大单元17的供电电压Vcc及/或偏压Vbias,藉此以修正或补偿功率放大单元17的输出功率。然而单纯在控制单元15所做的调整,在都是模拟信号的调整,模拟方式的调整比较复杂,也较少修改的弹性,因而不利于整个通讯模块的设计、调整或控制。例如控制单元15透过供电电压Vcc及/或偏压Vbias调整功率放大单元17的输出功率的过程中容易产生误差,并导致功率放大单元17的输出功率对时间的曲线或是频谱(spectrum)形状超出相关规范的认定,而无法通过GSM或相关系统的规范。
发明内容
本发明的一目的,在于提供一种无线射频模块的功率放大单元的补偿方法,其中基频单元透过控制单元连接功率放大单元,并输出控制信号至功率放大单元,而功率放大单元则依据控制信号调整其输出功率。基频单元主要依据功率放大单元的输出功率大小、输出功率对频率的关系、输出功率对时间的关系,以及功率放大单元的温度特性、记忆效应、线性度特性、偏压特性等相关特性,调整控制信号,使得功率放大单元的输出功率的大小,输出功率对时间的曲线、频谱(spectrum)的形状以及其它相邻频道功率泄漏比(AdjacentChannel Leakage Power Rate,ACLR)和误差向量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)等特性符合相关系统的规范。
本发明的一目的,在于提供一种无线射频模块的功率放大单元的补偿方法,其中基频单元透过射频收发单元连接功率放大单元,并输出控制信号至射频收发单元,而射频收发单元将依据控制信号调整其输送至功率放大单元的射频信号的信号特性。基频单元主要依据功率放大单元的特性调整控制信号,其中由射频收发单元传送至功率放大单元的射频信号具有不同的强度与不同调变信号的特性,使得功率放大单元的输出功率的大小,输出功率对时间的曲线、频谱(spectrum)的形状以及其它ACLR和EVM等特性符合相关系统的规范。
本发明的一目的,在于提供一种无线射频模块的功率放大单元的补偿方法,其中基频单元根据功率放大单元的特性,以数字方式透过数字模拟转换器,将数字控制信号转成模拟控制信号,然后传送模拟控制信号控制并补偿功率放大单元的变化,准确的调整功率放大单元的输出功率大小、输出功率对时间的关系及线性度等相关特性,使得功率放大单元的输出功率的大小,输出功率对时间的曲线、频谱(spectrum)的形状以及其它ACLR和EVM等特性符合相关系统的规范。
本发明的一目的,在于提供一种无线射频模块的功率放大单元的补偿方法,其主要预先取得或量测功率放大单元的特性,并依据该特性以数字化的方式调整功率放大单元的输出信号特性,使得功率放大单元的输出功率大小、输出功率对时间的曲线、频谱(spectrum)的形状以及其它ACLR和EVM等特性符合相关系统的规范。
为达到上述目的,本发明提供一种无线射频模块的功率放大单元的补偿方法,其中无线射频模块包括一基频单元、一射频收发单元、一控制单元及一功率放大单元,且基频单元透过控制单元及射频收发单元连接功率放大单元,包括以下步骤:量测功率放大单元的至少一特性,其中特性包括功率放大单元的输出功率大小、输出功率对频率的关系、输出功率对时间的关系,以及功率放大单元的温度特性、记忆效应、线性度特性、偏压特性等;于基频单元中设定功率放大单元的特性;基频单元依据功率放大单元的特性,传送至少一控制信号至控制单元;及控制单元依据控制信号调整功率放大单元的相关特性,使得功率放大单元的输出功率对时间的曲线、频谱(spectrum)的形状以及其它ACLR和EVM等特性符合相关系统的规范。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,还包括以下步骤:依据功率放大单元的特性建立一查找表。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,还包括以下步骤:依据功率放大单元的特性建立等效行为模型。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,还包括以下步骤:基频单元依据查找表或等效行为模型,调整传送至控制单元的控制信号。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,还包括以下步骤:射频收发单元传送一射频信号至功率放大单元。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,还包括以下步骤:基频单元依据查找表或等效行为模型,调整传送至射频收发单元的至少一射频收发单元控制信号及/或基频信号,用以调整射频收发单元输出信号的强度或调变信号等特性,配合功率放大单元的相关特性,使得功率放大单元的输出信号符合相关系统的规范。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,还包括以下步骤:基频单元取得功率放大单元的至少一工作资讯。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,还包括以下步骤:基频单元依据功率放大单元的工作资讯及查找表或等效行为模型,调整传送至控制单元的控制信号。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,其中工作资讯包括功率放大单元的工作温度、接收的射频信号的频率或频宽。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,其中特性包括功率放大单元输出功率的大小,及/或输出功率对时间关系特性,及/或输出功率对频率的关系、及/或功率放大单元的温度特性、及/或记忆效应、及/或线性度特性、及/或偏压特性等资讯,及/或功率放大单元的输出功率与接收的射频信号的频率或频宽的关系。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,还包括以下步骤:基频单元依据查找表或等效行为模型及功率放大单元的特性及工作资讯,调整传送至射频收发单元的至少一射频收发单元控制信号及/或基频信号,用以调整射频收发单元输出信号的强度或调变信号特性等,配合功率放大单元的相关特性,使得功率放大单元的输出信号符合相关系统的规范。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,其中控制信号包括一功率控制信号及/或一功率放大单元控制信号。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,其中控制信号包括数字信号及/或模拟信号。
在本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例中,其中基频单元包括一数字模拟转换单元,并透过数字模拟转换单元将转换后的模拟信号传送至控制单元。
附图说明
图1:为现有无线射频模块的方块示意图;
图2:为本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例的步骤流程图;
图3:为本发明无线射频模块一实施例的方块示意图;
图4A:为一般基频单元输出的功率控制信号Vramp与时间的关系图;
图4B:为一般功率放大单元的输出功率与时间的关系图;
图5A:为本发明一实施例的基频单元输出的功率控制信号Vramp与时间的关系图;及
图5B:为本发明一实施例的功率放大单元的输出功率与时间的关系图。
其中,附图标记:
10 无线射频模块 11 基频单元
13 射频收发单元 15 控制单元
17 功率放大单元
20 无线射频模块 21 基频单元
211 数字模拟转换单元 23 射频收发单元
25 控制单元 27 功率放大单元
TRx_con 控制信号
BB_sig 基频信号
S1 控制单元控制信号
PA_con 控制信号
S2 射频收发单元控制信号
Vramp 功率控制信号
Vcc 供电电压
Vbias 偏压
RF 射频信号
具体实施方式
请参阅图2,为本发明无线射频模块的功率放大单元的补偿方法一实施例的步骤流程图。如图所示,请配合参阅图3所示,无线射频模块20包括一基频单元21、一射频收发单元23、一控制单元25及一功率放大单元27,其中基频单元21透过控制单元25连接功率放大单元27,并透过射频收发单元23连接功率放大单元27。
基频单元21可用以将一基频信号及传送至相连接的射频收发单元23,并以射频收发单元23对接收基频信号BB_sig进行升频以产生一射频信号RF。而后再透过射频收发单元23将射频信号RF传送至功率放大单元27,并以功率放大单元27放大接收的射频信号RF。
在本发明一实施例中,基频单元21可传送现有的TRx_con控制信号至射频收发单元23,及/或传送一射频收发单元控制信号S2至射频收发单元23,而调整传送至功率放大单元27的射频信号RF的强度或输出功率及/或调变信号特性,其中控制信号TRx_con及S2可为数字信号或模拟信号。
在本发明一实施例中,基频单元21可根据功率放大单元27的特性,控制并修改传送至射频收发单元23的基频信号BB_sig,,而调整传送至功率放大单元27的射频信号RF的强度或输出功率及/或调变信号特性。
控制单元25可用以调整功率放大单元27的输出功率,例如透过Vcc调整功率放大单元27的电源电压,及/或透过Vbias调整功率放大单元27的偏压状态,以此来调整功率放大单元27的输出信号特性。在本发明实施例中,基频单元21可传送至少一控制信号至控制单元25,而控制单元25将依据接收的控制信号调整功率放大单元27的输出信号特性。
在本发明一实施例中,控制信号可为原有的PA_con控制信号及/或一控制单元控制信号S1及/或一功率控制信号Vramp,且控制信号PA_con、S1及Vramp可为数字信号或模拟信号。当控制单元25由基频单元21接收控制单元控制信号S1及/或功率控制信号Vramp后,控制单元25将会依据接收的控制单元控制信号S1及/或功率控制信号Vramp调整功率放大单元27的输出信号特性。
在本发明一实施例中,基频单元21、射频收发单元23、控制单元25及功率放大单元27可为独立的构件或芯片。然而在实际应用时,亦可将基频单元21、射频收发单元23、控制单元25及/或功率放大单元27整合成同一个芯片,例如将基频单元21及射频收发单元23整合成同一个芯片,并将控制单元25及功率放大单元27整合成同一个芯片,如图3所示的虚线构造。当然亦可进一步将基频单元21、射频收发单元23、控制单元25及功率放大单元27整合成单一个芯片。
本发明实施例中,在进行无线射频模块20的功率放大单元27的补偿之前,需要预先取得功率放大单元27的特性,例如对功率放大单元27进行量测,其中量测的特性包括功率放大单元27的输出功率大小,及/或功率放大单元27的输出功率对温度关系的特性,及/或功率放大单元27的输出功率对频率关系的特性,及/或功率放大单元27的输出信号对时间关系的变化特性,及/或功率放大单元27接收的射频信号RF的频宽,及/或功率放大单元27的记忆效应特性,及/或功率放大单元27的线性度特性,及/或功率放大单元27的偏压特性等,如步骤31所示。
而后在基频单元21中设定功率放大单元27的特性,如步骤33所示。在实际应用时可依据功率放大单元27的特性建立一查找表(look up table),或是建立一个接近功率放大单元27特性的等效行为模型,并可将查找表或等效行为模型储存于基频单元21内,或将查找表或等效行为模型与基频单元21连结,使得基频单元21可由查找表或等效行为模型取得功率放大单元27的特性,并调整传送至控制单元25的控制信号。
基频单元21可依据功率放大单元27的特性,传送至少一控制信号至控制单元25,其中控制信号可包括原有的PA_con控制信号及/或一控制单元控制信号S1及/或一功率控制信号Vramp,如步骤35所示。
控制单元25在接收到基频单元21所传送的控制信号,将会依据控制信号调整功率放大单元27的信号特性,使得功率放大单元27的输出信号特性,例如功率放大单元的输出功率大小、输出功率对频率的关系、输出功率对时间的曲线、频谱(spectrum)的形状以及其它相邻频道功率泄漏比(AdjacentChannel Leakage Power Rate,ACLR)和误差向量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)等特性符合所应用系统的相关规范,例如符合全球行动通讯系统(GlobalSystem for Mobile Communications,GSM)的规范,如步骤37所示。
在本发明一实施例中,基频单元21可包括一数字模拟转换单元(DAC)211,且基频单元21可透过数字模拟转换单元(DAC)211传送模拟控制信号S1及模拟功率控制信号Vramp给控制单元25,使得基频单元21可透过控制单元25精确的控制功率放大单元27的输出信号特性。
在实际应用时功率放大单元27的输出功率可能会随着工作温度的变化而改变,例如当功率放大单元27的工作温度上升时,可能会导致功率放大单元27的输出功率下降或上升。此时基频单元21可依据功率放大单元27的特性或依据功率放大单元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行为模型,调整传送至控制单元25的控制单元控制信号S1及/或功率控制信号Vramp,以使得功率放大单元27的输出功率与时间(power vs.time)的曲线落在特定的区域内。
基频单元21将控制单元控制信号S1及/或功率控制信号Vramp传送至控制单元25后,控制单元25将会依据控制单元控制信号S1及/或功率控制信号Vramp调整输送至功率放大单元27的Vcc及/或Vbias,以调整功率放大单元27的输出信号特性。由于本发明是透过控制单元控制信号S1及/或功率控制信号Vramp来调整功率放大单元27的输出信号特性,使得基频单元21可透过控制单元25精确的控制功率放大单元27的输出信号特性。
以调整基频单元21提供给控制单元25的功率控制信号Vramp为例,一般基频单元21提供给控制单元25的功率控制信号Vramp为一接近方波的波形,如图4A所示。当功率放大单元27的输出功率随着工作温度而改变时,将会导致功率放大单元27的输出功率与时间(power vs.time)的曲线超出原本预设的区域,如图4B所示,其中实线为功率放大单元27的输出功率与时间的曲线,而虚线则为相关规范的曲线,例如全球行动通讯系统(Global System forMobile Communications,GSM)的规范。
在本发明一实施例中,基频单元21可依据功率放大单元27的特性或依据功率放大单元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行为模型调整功率控制信号Vramp,使得基频单元21提供给控制单元25的功率控制信号Vramp的图形如图5A所示,此时的Vramp是类似锯齿波的电压波形。由于基频单元21已预先依据功率放大单元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行为模型调整功率控制信号Vramp,因此当功率放大单元27的输出功率随着工作温度而改变时,功率放大单元27的输出功率与时间(power vs.time)的曲线仍会落在原本预设的区域,如图5B所示,其中实线为功率放大单元27的输出功率与时间的曲线,而虚线则为相关规范的曲线,例如全球行动通讯系统(Global System for Mobile Communications,GSM)的规范。
此外基频单元21可依据功率放大单元27的特性或依据功率放大单元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行为模型,调整传送至控制单元25的控制单元控制信号S1,而控制单元25则会依据控制单元控制信号S1调整功率放大单元27的输出信号特性,使得功率放大单元27的输出功率与时间(power vs.time)的曲线落在原本预设的区域。
在本发明另一实施例中,基频单元21可依据功率放大单元27的特性或依据功率放大单元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行为模型,调整传送至射频收发单元23的射频收发单元控制信号S2及/或基频信号BB_sig,以此来调整输送至功率放大单元27的射频信号RF的信号特性,使得功率放大单元27的输出功率与时间(power vs.time)的曲线落在原本预设的区域。例如若功率放大单元27的温度特性是,输出功率随着温度上升而下降,当功率放大单元27的工作温度上升,而导致功率放大单元27的输出功率下降时,基频单元21可透过射频收发单元控制信号S2控制射频收发单元23,以提高射频收发单元23输送至功率放大单元27的射频信号RF的强度,或是基频单元21可以直接调高基频信号BB_sig的强度,以提高射频收发单元23输送至功率放大单元27的射频信号RF的强度。反之,若功率放大单元27的温度特性是,输出功率随着温度上升而上升,当功率放大单元27的工作温度上升,而导致功率放大单元27的输出功率上升时,基频单元21则可透过射频收发单元控制信号S2控制射频收发单元23,以降低射频收发单元23输送至功率放大单元27的射频信号RF的强度,或是基频单元21可以直接降低基频信号BB_sig的强度,以降低射频收发单元23输送至功率放大单元27的射频信号RF的强度。
当然在实际应用时,基频单元21可依据功率放大单元27的特性或依据功率放大单元27的特性所建立的查找表(look up table)或等效行为模型,同时功率控制信号Vramp及/或控制单元控制信号S1及/或射频收发单元控制信号S2及/或基频信号BB_sig,藉此以改变功率放大单元27的输出功率及/或输入功率放大单元27的射频信号RF的强度,以使得功率放大单元27的输出功率与时间的关系符合相关的要求或规范。
在本发明一实施例中,基频单元21可由功率放大单元27、射频收发单元23及/或其他外部的系统及/或基频单元21本身,取得或是预估功率放大单元27的工作资讯,例如功率放大单元27的工作温度及/或接收的射频信号RF的频率及/或频宽等资讯,并依据功率放大单元27的工作资讯及其特性,调整功率放大单元27的输出信号特性,或调整射频收发单元23输送至功率放大单元27的射频信号RF的信号特性。
在本发明中所述的连接指的是一个或多个物体或构件之间的直接连接或者是间接连接,例如可在一个或多个物体或构件之间存在有一个或多个中间连接物。
说明书的系统中所描述的也许、必须及变化等字眼并非本发明的限制。说明书所使用的专业术语主要用以进行特定实施例的描述,并不为本发明的限制。说明书所使用的单数量词(如一个及该个)亦可为多个,除非在说明书的内容有明确的说明。例如说明书所提及的一个装置可包括有两个或两个以上的装置的结合,而说明书所提的一物质则可包括有多种物质的混合。
以上所述者,仅为本发明的较佳实施例而已,并非用来限定本发明实施的范围,即凡依本发明权利要求保护范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修改,均应包括于本发明的保护范围内。
Claims (23)
1.一种无线射频模块的功率放大单元的补偿方法,其特征在于,无线射频模块包括一基频单元、一射频收发单元、一控制单元及一功率放大单元,且该基频单元透过该控制单元及该射频收发单元连接该功率放大单元,包括以下步骤:
取得该功率放大单元的至少一特性,其中该特性包括该功率放大单元的输出功率的大小;
于该基频单元中设定该功率放大单元的特性;
该基频单元依据该功率放大单元的特性,传送至少一控制信号至该控制单元;及
该控制单元依据该控制信号调整该功率放大单元的输出信号特性。
2.如权利要求1所述的补偿方法,其特征在于,该控制信号为模拟信号或数字信号。
3.如权利要求1所述的补偿方法,其特征在于,该特性包括该功率放大单元的输出功率对温度关系的特性。
4.如权利要求1所述的补偿方法,其特征在于,该特性包括该功率放大单元的输出功率对频率关系的特性。
5.如权利要求1所述的补偿方法,其特征在于,该特性包括该功率放大单元的输出信号对时间关系的特性。
6.如权利要求1所述的补偿方法,其特征在于,该特性包括该功率放大单元的线性度特性。
7.如权利要求1所述的补偿方法,其特征在于,该特性包括该功率放大单元的偏压特性。
8.如权利要求1所述的补偿方法,其特征在于,该特性包括该功率放大单元的记忆效应特性。
9.如权利要求1所述的补偿方法,其特征在于,还包括以下步骤:依据该功率放大单元的特性建立一查找表或一等效行为模型。
10.如权利要求9所述的补偿方法,其特征在于,还包括以下步骤:该基频单元依据该查找表或该等效行为模型,调整传送至该控制单元的该控制信号。
11.如权利要求10所述的补偿方法,其特征在于,还包括以下步骤:该基频单元取得该功率放大单元的至少一工作资讯。
12.如权利要求11所述的补偿方法,其特征在于,还包括以下步骤:该基频单元依据该功率放大单元的该工作资讯及该查找表或该等效行为模型,调整传送至该控制单元的该控制信号。
13.如权利要求11所述的补偿方法,其特征在于,该工作资讯包括该功率放大单元的工作温度或工作频率或工作频宽。
14.如权利要求11所述的补偿方法,其特征在于该工作资讯包括该无线射频模块的工作信号特性。
15.如权利要求9所述的补偿方法,其特征在于,还包括以下步骤:该射频收发单元传送一射频信号至该功率放大单元。
16.如权利要求15所述的补偿方法,其特征在于,还包括以下步骤:该基频单元依据该查找表或该等效行为模型,调整传送至该射频收发单元的至少一射频收发单元控制信号,而该射频收发单元则依据该射频收发单元控制信号调整该射频信号的特性。
17.如权利要求15所述的补偿方法,其特征在于,还包括以下步骤:该基频单元依据该查找表或该等效行为模型,调整传送至该射频收发单元的基频信号特性。
18.如权利要求15所述的补偿方法,其特征在于,还包括以下步骤:该基频单元取得该功率放大单元的至少一工作资讯。
19.如权利要求16所述的补偿方法,其特征在于,还包括以下步骤:该基频单元依据该功率放大单元的该工作资讯及该查找表或该等效行为模型,调整传送至该控制单元的该控制信号。
20.如权利要求16所述的补偿方法,其特征在于,该工作资讯包括该功率放大单元的工作温度、接收的该射频信号的频率或频宽。
21.如权利要求18所述的补偿方法,其特征在于,还包括以下步骤:该基频单元依据该查找表或该等效行为模型及该功率放大单元的该工作资讯,调整传送至该射频收发单元的至少一射频收发单元控制信号,而该射频收发单元则依据该射频收发单元控制信号调整该射频信号的特性。
22.如权利要求1所述的补偿方法,其特征在于,该控制信号包括一功率控制信号及/或一功率放大单元控制信号。
23.如权利要求22所述的补偿方法,其特征在于,该基频单元包括一数字模拟转换单元,并透过该数字模拟转换单元将该功率控制信号传送至该控制单元。
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