CN1096151C - 输出功率电平可控的发射机和控制其输出功率电平的方法 - Google Patents

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Abstract

射频发射机的增益控制器控制发射信号的功率电平。增益控制器响应输出功率电平控制信号提供第一增益控制信号和第二增益控制信号，分别控制第一和第二可变增益级的增益，并分别变化中频的发射信号的功率电平，使得发射信号输出功率电平在预定的较低范围内变化及变化射频的发射信号的功率电平，使得发射信号输出功率电平在预定的较高范围内变化。功率控制电路有利地使用在码分多址(CDMA)无线电电话机中，提供在85dB的功率电平范围内的功率控制。

Description

输出功率电平可控的发射机和控制其输出功率电平的方法
本发明一般涉及射频发射机，特别是涉及射频(RF)发射机的功率控制电路，该发射机可有利地用于码分多址(CDMA)无线电电话中。
码分多址(CDMA)蜂窝用户移动站的性能要求在1993年7月出版的电子工业协会EIA/TIA/IS-95的“双模宽带扩频蜂窝系统的移动站--陆地站兼容标准”(Electronic Industries Association EIA/TIA/IS-95“Mobile Station-Land Station Compatibility Standard for Dual-ModeWideband Spread Spectrum Cellular System”)(在这里称为“IS-95标准”)中规定了。IS-95标准为发射信号的输出功率控制规定了最小动态范围和允许的发射边带噪声辐射的最小量。
为III类移动站规定的输出功率控制的最小动态范围是73dB(-50dBm至+23dBm)。当考虑了发射增益容差时，要求的动态范围为85dB。
发射边带辐射技术要求提出了在较高输出功率可适用的dBc极限和在较低输出功率电平可适用的辐射最低限度。对于在900kHz和1.98MHz之间的载频的频率偏移，相对于在1.23MHz带宽中希望的发射功率最大辐射必需小于42dBc/30kHz或比-60dBm/30kHz和-55dBm/1MZz都小。对于载频频偏大于1.98MHz，相对于在1.23MHz带宽中希望的发射功率最大辐射必需小于-54dBc/30kHz或比-60dBm/30kHz和-55dBm/1MZz都小。为了产生高质量的的移动站，边带辐射技术被增加了10dB的余量。因此，辐射最低限度(-60dBm/30kHz和-55dBm/1MHz)的设计目标是-70dBm/30kHz和-65dBm/1MHz。
在其它的蜂窝系统(AMPS，NAMPS，NADC，GSM，PDC，等等)中，移动站要求的输出功率控制的动态范围典型地比CDMA移动站要求的输出功率控制的动态范围(即85dB)低得多(即20至30dB)。在这些其它的系统中，要求的输出功率控制的动态范围典型地是通过控制可变增益级诸如可变增益功率放大器(PA)或者控制压控衰减器(VCA)提供的，其功率放大器(PA)放大射频(RF)信号，其衰减器衰减中频(IF)信号。明显地，这些方案确实满足输出功率控制的动态范围要求或CDMA移动站的边带辐射要求。
当RF信号的增益控制电路靠近天线放置时，得到好的发射边带辐射性能。不幸的是，在这个条件下，没有提供很好的屏蔽和接地，不容易实现85dB的RF信号的增益控制。
85dB的增益控制范围可在典型地为100至200MHz的IF范围中的发射信号上实现。但是，在IF范围中控制功率控制的85dB动态范围是不利的，因为它不优化边带噪声辐射要求。为了满足边带噪声辐射要求，该增益控制级后面的增益必需最小，以便使在低输出功率电平的发射机中产生的边带噪声最小。这要求发射IF增益级输出较高的输出电平。这意味着发射IF增益级的高线性，这导致较高的电耗。例如，SONY CXA3002N发射增益控制放大器仅在中频具有85dB的动态范围，三阶拦截点(third order intercept point)(OIP3)输出+10dBm和35mA的电耗。
85dB增益控制级控制IF范围的发射信号的另一个缺点是对寄生噪声和在其它无线电部分产生的噪声敏感。例如，如果增益控制级输出的最大输出功率是足够线性的-5dBm和最坏情况的增益控制级后面的最大增益是35dB，则在这点接收的最大噪声和寄生噪声必需小于-105dBm/30kHz和-90dBm/1MHz，以便通过具有足够余量的辐射最低限度。不是不可能取得这些电平，但是，这可能要求使用额外的屏蔽和几个板和/或IC修正版。即使取得这样的隔离程度，电耗仍将高于所希望的。
因此，需要一种RF发射机的功率电平控制电路，在使RF发射机的边带噪声辐射、电耗和复杂性最小的同时提供输出功率控制的宽的动态范围。
根据本发明的一个方面，提供了一种以预定的输出功率电平范围内的一功率电平发射一发射信号的发射机，其特征在于，该发射机包括：一个信号发生器，用于产生中频的发射信号；第一可变增益级，连接到该信号发生器，响应于第一增益控制信号来控制中频的发射信号的功率电平；一个信号上变频器，连接到第一可变增益级，用于将该发射信号的频率从中频变换为射频；第二可变增益级，连接到该信号上变换器，响应于第二增益控制信号来控制该射频的发射信号的功率电平；以及一个增益控制器，连接到第一可变增益级和第二可变增益级，响应于输出功率电平控制信号提供第一增益控制信号和第二增益控制信号，其中第一增益控制信号控制第一可变增益级的增益以便变化中频的发射信号的功率电平，使得该发射信号的输出功率电平在预定的输出功率电平范围的较低范围内变化，和其中第二增益控制信号控制第二可变增益级的增益以便变化射频的发射信号的功率电平，使得该发射信号的输出功率电平在预定的输出功率电平范围的较高范围内变化。
根据本发明的另一个方面，提供了一种将发射信号的输出功率电平控制在预定的输出功率电平范围内的方法，其特征在于，该方法包括步骤：确定该发射信号的输出功率电平；以及比较该输出功率电平与输出功率跨越阈值电平；当该输出功率电平小于输出功率跨越阈值电平时，变化中频的发射信号的功率电平，产生在预定的输出功率电平范围的较低范围内的发射信号的输出功率电平，当该输出功率电平大于或等于输出功率跨越阈值电平时，变化射频的发射信号的功率电平，产生在预定的输出功率电平范围的较高范围内的发射信号的输出功率电平。
图1表示适合在码分多址(CDMA)射频(RF)蜂窝电话系统中使用的无线电电话机的方框图。
图2表示在图1的无线电电话机中所示的增益控制器的方框图。
图3是图4和5中所示的两个图的结合，表明图1的无线电电话机中所示的发射器的总增益对于输出功率的曲线图。
图4表示图1的无线电电话机中所示的发射器的第一可变增益级的增益对于输出功率的曲线图。
图5表示图1的无线电电话机中所示的发射器的第二可变增益级的增益对于输出功率的曲线图。
图1表示适合在码分多址(CDMA)射频(RF)蜂窝电话系统中使用的无线电电话机100的方框图。在本发明的优选实施例中，无线电电话机100是蜂窝无线电电话机，该电话机可采用本领域公知的多种形式，诸如车载单元、便携单元或者可搬运的单元。根据本发明的优选实施例，蜂窝无线电电话机是码分多址(CDMA)蜂窝无线电电话机，它被设计与在前述IS-95标准中叙述的CDMA蜂窝无线电电话系统兼容。
无线电电话机100一般包括一个发射器102、一个接收器104、一个无线电电话机控制器105和一个天线106。接收机104一般包括一个接收(Rx)带通滤波器140、一个信号接收器142、一个解码器与解调器144和一个信息宿146。无线电电话机控制器105一般包括一个微处理器、只读存储器和随机存取存储器。一般地，接收机104、无线电电话机控制器105和天线106都是本领域所公知的，如在具有型号#SUF1712的无线电电话机、美国专利No.5,321,847和前述IS-95标准中所教导的，它们被引入本文供参考。
发射器102一般包括一个信息源108、一个编码器与调制器110、一个发射(Tx)中频(IF)本机振荡器112、一个第一可变增益级114、一个上变频级116、一个发射(Tx)射频(RF)本机振荡器118、一个第二可变增益级120、一个末级和一个增益控制器130。上变频级116一般包括一个上变频混频器160和第一RF带通滤波器162。末级122一般包括一个激励放大器170、第二RF带通滤波器、一个功率放大器174和第三RF带通滤波器176。上变频级116和末级122的发射调整只通过例子叙述。与本发明兼容的其它发射调整可被实现，正如发射器设计领域的技术人员所熟悉的。
发射器102的110的编码器部分和接收器104的解码器与解调器144一般包含在专用集成电路(ASIC)中，如在IEEE1992年常规集成电路会议文集第10.2节第1-5页的“CDMA移动站Modem ASIC(CDMAMobile Station Modem ASIC)”中所叙述的，再如在IEEE1992年常规集成电路会议文集第10.1节第1-7页的文章“CDMA数字蜂窝系统ASIC概述(CDMA Digital Cellular System an ASIC Overview)”中所教导的(引入本文供参考)。
在工作中，无线电发射机102从信息源108接收信息，典型地如话音或数据。信息源提供由编码器与调制器110编码和调制的信息信号109。Tx IF本机振荡器112产生例如具有150MHz频率的Tx IF本机振荡器信号111。编码器与调制器110响应信息信号109调制Tx IF本机振荡器信号111，产生已调信号113。已调信号113的中心频率称为Tx IF频率，例如为150MHz。已调信号113由具有受增益控制信号131控制的增益的一个可变增益级114放大，产生Tx IF信号115。TxRF本机振荡器118产生具有高于希望的Tx IF中心频率(例如824至894MHz)的频率150MHz的Tx RF本机振荡器信号117。上变频级116将Tx IF信号115从Tx IF中心频率变频为希望的Tx RF中心频率并且使用第一RF带通滤波器162滤波这个信号而产生第一Tx RF信号119。第一Tx RF信号119由具有受增益控制信号133控制的增益的第二可变增益级120放大，产生第二Tx RF信号121。而第二Tx RF信号121由末级122放大和滤波，产生经过天线106发射的Tx输出信号123。
在优选的实施例中，第一可变增益级114和第二可变增益级120是温度补偿的连续可变压控衰减器。每个增益级的增益变换函数G(V)在该工作范围内基本上是控制电压的线性函数，式中的G(V)是以dB为单位的增益，而V是控制电压。另一个方案，可变增益级可以以本领域技术人员所熟悉的数字控制的衰减器或可变增益放大器实现。
接收器104以常规的方式提供一个接收信号强度指示(RSSI)信号148和一个闭环校正信号147给无线电电话机控制器105。在IS-95标准中所述的常规的方式中，无线电电话机控制器105将这两个信号与指示发射器及接收器增益偏差对于频率信道关系的信道增益调节信号组合，产生指示希望的发射机输出功率的Tx输出功率控制信号150。信道增益调节信号对于频率信道的关系的表是在无线电电话机100制造期间确定的并且存储在无线电电话机控制器105中。无线电电话机控制器105提供Tx输出功率控制信号150和跨越阈值信号151给增益控制器130。跨越阈值信号151是本发明的一个重要的特征并将参照图2、3、4和5更详细地叙述。响应Tx输出功率控制信号150和跨越阈值信号151，增益控制器分别提供第一增益控制信号131和第二增益控制信号133给第一可变增益级114和第二可变增益级120来控制该发射器的输出功率，同时使发射输出信号的边带噪声最小。增益控制器130的工作将在下文参照图2做更详细地叙述。
发射输出信号边带噪声可被表示为由该噪声源后面的增益级放大的独立噪声源来的噪声的和。噪声源包括涉及其输入的增益级的热噪声和耦合到一级的输入的外部干扰。涉及其输入的增益级的热噪声以术语噪声指数(F)、波兹曼常数(k，这里k＝1.38×10-23焦耳/K)，以绝对温度(T)表示的温度和以Hz表示的测量带宽(B)定义为kT·B·(F-1)，正如本领域技术人员所熟悉的。涉及其输入的热噪声在下文表示为Nth。例如，在T＝298K(25℃)，具有在30kHz带宽测量的噪声指数10的涉及一级的输入的热噪声是1.07毫微微瓦(fW)或-119.7dBm。在该级输入的外部干扰可由在该级的电源和地上耦合的共模和/或从噪声源来的辐射干扰的接收产生的。该干扰一般包括时钟谐波和由无线电电话机中的其它电路产生的高速数据信号的谐波。在极端的情况下，该干扰也可能由该无线电电话机外部的高功率无线电信源例如电视发射机产生。具有增益(G)的增益级的总噪声输出是[Nth+I]·G+No·G，式中I是在输入接收的干扰而No是从前一级来的输出噪声。在发射器102中，总的输出噪声(N)可以以下面所示的等式1(式1)表示。
式1：N＝(Nin1+Nmod)·G1·Gu·G2·Gf+Ninu·Gu·G2·Gf
          +Nin2·G2·Gf+Ninf·Gf
式中Gk是k级的增益，Nink＝Nthk+Ik，Nthk是k级的热噪声，Ik是在k级的输入干扰，Nin定义为数量(Nth+I)，而Nmod是编码器/调制器110的输出噪声。脚标k的定义如下：
   1—第一可变增益级114
   u—上变频级116
   2—第二可变增益级120
   f—末级122
注意在式1中，第二可变增益级120增益的减少将减少对来自除了末级以外的所有信源的总输出噪声的作用。因此，为使总输出噪声最小，希望使末级122的增益最小和使第二可变增益级120的范围最大。在理想的方法中，仅仅通过控制第二可变增益级120可实现整个输出功率动态范围而且第一可变增益级可除去。但是，实际的考虑排除了便携单元诸如CDMA无线电电话机的这种情况，便携单元小且轻，具有低成本和低功耗以及具有高频率和高动态范围功率控制。
在发射器102中，希望的Tx输出信号123的输出功率电平(P)可以以下式2表示：
                式2：P＝Pmod·G1·Gu·G2·Gf
式中Gk是k级的增益，而Pmod是已调信号113的功率电平。脚标k的定义与上面式1中叙述的相同。
在实施该理想的方法的一个挑战是在RF频率(例如824-849MHz)取得的85dB输出功率控制动态范围。在更高频率该挑战变得更大。在最小输出功率，到第二可变增益级120的输入信号达到比该输出功率大85dB。上面所讨论的关于干扰的一些相同情况适用于第二可变增益级120输入信号与该级输出的耦合。该耦合可是由该级的电源与地的共模耦合和/或在辐射输入信号的输出端的接收产生的。在理论上，这个问题可使用在射频的多个级、良好的接地实际和屏蔽来克服；但是，对于小的、轻的、低成本的便携单元一般来讲是不实际的。
根据本发明的优选实施例，更实际的解决方案是在Tx RF频率(824-849MHz)的可变增益级诸如第二可变增益级120和在Tx IF频率(150MHz)的可变增益级诸如第一可变增益级114之间划分功率控制动态范围的要求。一个功率控制方案在尽可能大的功率控制动态范围内控制第二可变增益级120和在其余范围内控制第一可变增益级114。因此，第二可变增益级120的增益控制范围最大，从实际上考虑例如仅限制为45dB。第一可变增益级114的增益控制范围则设计在至少40dB(即85dB～45dB)。上面所述的式1表示输出噪声在最高增益设定为最高。因此，希望在输出功率动态范围的高功率端调节第二可变增益级120，并在输出功率动态范围的低功率端调节第一可变增益级114。
根据优选的实施例，实际的功率控制方案的工作在图3、4和5最进一步说明。图3是图4和5中所示的曲线的结合，表明对于图1的无线电电话机中所示的发射器的总增益与总输出功率的曲线。图3中的曲线表示第一可变增益级114和第二可变增益级120之间发射器增益控制功能的划分。曲线300是以dB为单位的发射器增益对以dBm为单位的发射器输出功率的曲线图。虚线301表示增益跨越阈值电平。虚线302表示功率跨越电平。在曲线300的点A，第一可变增益级114和第二可变增益级120都在它们的预定的最大增益设定。在曲线300的点B，第一可变增益级114设定为其最大增益设定，而第二可变增益级120设定为其预定的最小增益设定。在曲线300的点B表示在第二可变增益级120与第一可变增益级114之间增益控制中的瞬变或跨越。在曲线300的点C，第一可变增益级114和第二可变增益级120都设定在它们的预定的最小增益设定。在虚线301以下和至虚线302的左侧的该曲线图的区域1相应于发射器输出功率/增益的低端。在这个区域中，第二可变增益级120的增益保持在其最小值不变，而第一可变增益级114增益是变化的，以便变化发射器的功率输出。在区域1，希望的输出功率的1dB的减小导致第一可变增益级114增益减小1dB和导致上述式1第一项的噪声影响减小1dB。在虚线301以上和至虚线302的右侧的该图的区域2相应于发射器输出功率/增益的高端。在这个区域，第二可变增益级120增益是变化的，以便变化发射器的功率输出，而第一可变增益级114的增益保持在其最大设定不变。在区域2，希望的输出功率减小1dB，导致第二可变增益级120增益减小1dB和导致上述式1除末项(末级)以外的所有输出噪声影响减小。
图4表示第一可变增益级114的增益对于输出功率的曲线图。曲线400是以dB为单位的第一可变增益级114增益对以dBm为单位的发射器输出功率的曲线图。虚线401表示第一可变增益级的最大增益电平。虚线402表示功率跨越阈值电平。在曲线400的点A，第一可变增益级114被箝位在它的预定的最大增益设定。在曲线400的点B，第一可变增益级114被箝位为其最大增益设定。在曲线400的点B表示在第二可变增益级120与第一可变增益级114之间增益控制中的瞬变或跨越。在曲线400的点C，第一可变增益级114在它的预定的最小增益设定。在到虚线402左侧的该曲线图的区域1相应于发射器输出功率/增益的低端。在这个区域，第二可变增益级120保持在其最小值不变，而第一可变增益级114增益是变化的，以便变化发射器的输出功率。在到虚线402的右侧的曲线图的区域2相应于发射器输出功率/增益的高端。在这个区域，第一可变增益级114增益保持不变或被箝位在其最大设定。
图5表示第二可变增益级120的增益对于输出功率的曲线。曲线500是以dB为单位的第二可变增益级120增益对以dBm为单位的发射器输出功率的曲线图。虚线501表示第二可变增益级的预定的最小增益电平。虚线502表示功率跨越阈值电平。在曲线500的点A，第二可变增益级120被设定在它的最大增益设定。在曲线500的点B，第二可变增益级120被箝位为其预定的最小增益设定。在曲线500的点B表示在第二可变增益级120与第一可变增益级114之间增益控制中的瞬变或跨越。在曲线500的点C，第二可变增益级120在它的最小增益设定。在到虚线502左侧的该曲线图的区域1相应于发射器输出功率/增益的低端。在这个区域，第二可变增益级120保持不变或箝位在其最小值。在到虚线502的右侧的曲线图的区域2相应于发射器输出功率/增益个高端。在这个区域，第二可变增益级120是变化的，以便变化发射器的输出功率。
现在参见图2，图2表示在图1中所示的增益控制器130的方框图。增益控制器130分别经过增益控制信号131和第二增益控制信号133耦合到第一可变增益级114和第二可变增益级120。增益控制器130被耦合以便接收该发送输出功率电平控制信号150和增益跨越阈值信号151。
增益控制器130一般包括第一箝位200、第一控制信号处理器214、第一数-模变换器(DAC)212、第二箝位220、第二控制信号处理器234和第二数-模变换器(DAC)232。第一控制信号处理器214一般包括第一多路复用器或定标器202、第一加法器或移位电路204和第一预失真电路210。第一预失真电路210一般包括第一增益控制线性化电路206和第三加法器208。第二控制信号处理器234一般包括第二多路复用器或定标器222、第二加法器或移位电路224和第二预失真电路230。第二预失真电路230一般包括第二增益控制线性化电路226和第三加法器228。
在增益控制器130中，DAC 212和DAC 232最好以硬件实现。而且，在增益控制器130中，箝位200、箝位220、第一控制信号处理器214和第二控制信号处理器234最好以软件实现。但是，如本领域技术人员少所熟知的，可使用增益控制器130的单元中的任何硬件和软件分配。
希望的输出功率电平从无线电电话机控制器105经过Tx输出功率控制信号150提供给增益控制器130。跨越阈值信号151也从无线电电话机控制器105提供给增益控制器130。跨越阈值信号151是输出功率电平或发射器增益电平的指示，在该电平发射器输出功率/增益的控制在第一可变增益级114和第二可变增益级120之间跨越。跨越阈值信号151是频率信道的函数和在无线电电话机100制造期间作为一个表存储在无线电电话机控制器105中。输出功率控制信号150和跨越阈值信号151被加到第一箝位200和第二箝位220电路的输入。
一般地，第一箝位200和第二箝位220包括一个跨越电路，响应输出功率电平控制信号150和跨越阈值信号151，通过控制第一增益控制信号131和第二增益控制信号133，该跨越电路在输出功率电平的预定范围的低范围和高范围之间提供发射信号的连续输出功率电平控制。
更具体地讲，第一箝位200响应输出功率控制信号150和跨越阈值信号151产生第一箝位输出信号201。第二箝位220响应输出功率控制信号150和跨越阈值信号151产生第二箝位输出信号221。当输出功率控制信号150大于跨越阈值信号151时，第一箝位输出信号203等于跨越阈值信号151而第二箝位输出信号223等于输出功率控制信号150。当输出功率控制信号150小于跨越阈值信号151时，第一箝位输出信号203等于输出功率控制信号150而第二箝位输出信号223等于跨越阈值信号151。
第一箝位输出信号203由第一控制信号处理器214处理，产生第一控制信号处理器输出信号209。第一控制信号处理器输出信号209由DAC 212从数字信号变换为模拟信号，产生增益控制信号131。在优选的实施例中，标定器202和移位器204构成第一线性变换器，被耦合从该第一箝位接收第一箝位输出信号201，用于变换第一箝位输出信号201为代表第一增益控制信号131的第一线性变换器输出信号205。第一控制信号处理器214的功能是把第一可变增益级114的增益转移函数变换为更好的增益转移函数。第一可变增益级114的增益转移函数被定义为作为第一控制信号131的函数的第一可变增益级114的增益。第一可变增益级114的更好的增益转移函数被定义为作为输出功率控制信号150的函数的第一可变增益级114的增益。最好是，更好的增益转移函数的形式是G(P)＝P+a1，式中G(P)是以dB为单位的第一可变增益级114的增益，P是以dBm为单位的输出功率控制信号150的值，而a1是一个常数。常数a1也称为偏移。希望的转移函数的斜率是1，使得输出功率控制信号150变化1dB导致第一可变增益级114增益变化1dB。希望的增益转移函数的斜率也称为灵敏度，代表对于输出功率控制信号变化的增益变化。
同样地，第二箝位输出信号223由第二控制信号处理器234处理，产生第二控制信号处理器输出信号229。第二控制信号处理器输出信号229由DAC 232从数字信号变换为模拟信号，产生第二增益控制信号133。在优选的实施例中，定标器222和移位器224构成第二线性变换器，被耦合从第二箝位220接收第二箝位输出信号221，用于变换第二箝位输出信号221为代表第二增益控制信号133的第二线性变换器输出信号225。第二控制信号处理器234的功能是把第二可变增益级120的增益转移函数变换为更好的增益转移函数。第一可变增益级114的增益转移函数被定义为作为第二控制信号131的函数的第一可变增益级114的增益。第一可变增益级114的更好的增益转移函数被定义为作为输出功率控制信号150的函数的第一可变增益级114的增益。最好是，更好的增益转移函数的形式为G(P)＝P+a2，式中G(P)是以dB为单位的第二可变增益级120的增益，P是以dBm为单位的输出功率控制信号150的值，而a2是常数。常数a2也称为偏移。更好的增益转移函数的斜率或灵敏度是1，使得输出功率控制信号150变化1dB导致第二可变增益级120增益变化1dB。
最好使用第一控制信号处理器214和第二控制信号处理器234电路，因为第一可变增益级114和第二可变增益级120的增益转移函数不是完全由更好的增益转移函数代表或完全由在整个工作范围内的线性方程式代表。在优选的实施例中，第一可变增益级114和第二可变增益级120具有的增益转移函数在它们的相应的增益控制范围大部分是线性的并随控制信号单调地增加。一般地这些增益转移函数的形式为G(V)＝mV+b+d(V)，式中V是增益控制信号电压，G(V)是以db为单位的增益，m和b是常数，而d(V)代表与方程式mV+b的线性部分的任何偏离。常数m代表斜率或灵敏度和b代表偏移。第一控制信号处理器214和第二控制信号处理器234电路在制造期间已调节好，控制信号处理器级与相应的可变增益级转移函数G(V)的级联产生更好的增益转移函数G(P)。换句话说，对于第一控制信号处理器214为G(V(P))＝P+a1或对于第二控制信号处理器234为G(V(P))＝P+a2。第一控制信号处理器214的操作在下面进一步叙述。第二控制信号处理器234的操作与第一控制信号处理器214的操作相同，在术语上作适当的改变，为简洁而省略。
在第一控制信号处理器214中，第一箝位输出信号203由具有增益k1的第一多路复用器202多路复用，产生第一多路复用器输出信号203。在第一加法器204中第一多路复用器输出信号203与常数c1相加产生第一加法器输出信号205。把第一加法器输出信号205提供给第一预失真电路210，产生第一控制信号处理器输出信号209。首先叙述在第一可变增益级114具有线性增益转移函数G(V)＝m1·V+b1，即d(V)＝0的情况的的第一控制信号处理器214的转移函数。而且，更好的增益转移函数G(V(P))是G(V(P))＝P+a1形式的。要求的第一控制信号处理器214转移函数则是V(P)＝k1·P+c1的形式，式中k1＝1/m1，和c1＝(a1-b1)/m1。k1和c1是在无线电电话机的制造期间确定的。在这个方程式V(P)＝k1·P+c1中，k1代表斜率或灵敏度，而c1代表偏移。
第一可变增益级114的增益转移函数随着控制信号电压单调地增加。因此，按下文所述可实现第一预失真电路210。把第一加法器输出信号205(V1)提供给第一增益控制线性化电路206和第三加法器208。第一增益控制线性化电路206产生响应于第一加法器输出信号205的多个校正值之一e(V1)。该校正值利用第三加法器208与第一加法器输出信号205相加，产生第一控制信号处理器输出信号209。校正值e(V1)最好根据第一可变增益级114增益转移函数的已知特性预定并且存储在第一增益控制线性化电路206中。校正值e(V1)具有mle(V1)＝-d(V1+e(V1))的特性。校正值e(V1)的表由V1进行索引。在另一个实施例中，第一增益控制线性化电路206的函数e(V1)以逐段线性校正方程式实现。另一个方案，在该无线电电话机的制造期间确定和存储该校正值或逐段线性校正方程式。
现在叙述第一可变增益级114具有非线性增益转移函数G(V)＝m1·V+b1+d(V)的情况的第一控制信号处理器214的操作。首先，考虑第一预失真电路210的级联的转移函数和第一可变增益级114增益转移函数，后者为G(V1)＝m1(V1+e(V1))+b1+d(V1+e(V1))。因为e(V1)是这样的：m1·e(V1)＝-d(V1+e(V1))，所以G(V1)＝m1·V1+b1。这时非线性情况变成上述的线性情况，G(V)＝m1·V+b1，式中V以V1代替。因此，从第一多路复用器202输入到第一加法器204输出的要求的转移函数是相同的，而且常数k1和c1是相同的(k1＝1/m1，和c1＝(a1-b1)/m1)。
总之，射频(RF)发射机(102)的增益控制器(130)控制在预定的输出功率电平的范围内发射的信号(123)的功率电平。响应输出功率控制信号(150)，增益控制器(130)提供第一增益控制信号(131)和第二增益控制信号(133)。第一增益控制信号(131)控制第一可变增益级(144)的增益，以便变化中频的发射信号(115)的功率电平，使得发射信号(123)的输出功率电平在该预定的输出功率电平的范围的较低范围内变化。第二增益控制信号(133)控制第二可变增益级(120)的增益以便变化射频的发射信号(121)的功率电平，使得发射信号(123)的输出功率电平在输出功率电平的预定范围的较高范围内变化，功率控制器(130)有利地使用在码分多址(CDMA)无线电电话机(100)中，提供在85dB功率电平范围内的功率控制，同时减小RF发射机(102)的边带噪声辐射、电耗和复杂性。

Claims (9)

1.一种以预定的输出功率电平范围内的一功率电平发射一发射信号的发射机，其特征在于，该发射机包括：
一个信号发生器，用于产生中频的发射信号；
第一可变增益级，连接到该信号发生器，响应于第一增益控制信号来控制中频的发射信号的功率电平；
一个信号上变频器，连接到第一可变增益级，用于将该发射信号的频率从中频变换为射频；
第二可变增益级，连接到该信号上变换器，响应于第二增益控制信号来控制该射频的发射信号的功率电平；以及
一个增益控制器，连接到第一可变增益级和第二可变增益级，响应于输出功率电平控制信号提供第一增益控制信号和第二增益控制信号，其中第一增益控制信号控制第一可变增益级的增益以便变化中频的发射信号的功率电平，使得该发射信号的输出功率电平在预定的输出功率电平范围的较低范围内变化，和其中第二增益控制信号控制第二可变增益级的增益以便变化射频的发射信号的功率电平，使得该发射信号的输出功率电平在预定的输出功率电平范围的较高范围内变化。
2.根据权利要求1的发射机，其特征在于，该信号发生器还包括：
一个发射中频本机振荡器，用于提供发射中频本机振荡信号；以及
一个调制器，用于调制带信息信号的该发射中频本机振荡信号，产生中频的发射信号。
3.根据权利要求1的发射机，其特征在于，该信号上变换器还包括：
一个发射射频本机振荡器，用于提供发射射频本机振荡信号；以及
一个混频器，响应该发射射频本机振荡信号，上变换中频的发射信号为射频的发射信号。
4.根据权利要求1的发射机，其中该增益控制器还包括：
一个跨越电路，响应输出功率电平控制信号和跨越阈值信号，通过控制第一增益控制信号和第二增益控制信号，提供在输出功率电平的预定范围的较低范围和较高范围之间的发射信号的连续输出功率电平控制。
5.根据权利要求4的发射机，其特征在于，该跨越电路还包括：
第一箝位，被连接用于接收输出功率电平控制信号和跨越阈值信号，用以产生代表第一增益控制信号的第一箝位输出信号，其中当输出功率控制信号的电平大于跨越阈值信号的电平时，第一箝位输出信号的电平被箝位在跨越阈值信号的电平，而其中当输出功率控制信号的电平小于跨越阈值信号的电平时，第一箝位输出信号的电平等于输出功率电平的电平；以及
第二箝位，被连接用于接收输出功率电平控制信号和跨越阈值信号，用以产生代表第二增益控制信号的第二箝位输出信号，其中当输出功率控制信号的电平小于跨越阈值信号的电平时，第二箝位输出信号的电平被箝位在跨越阈值信号的电平，而其中当输出功率控制信号的电平大于跨越阈值信号的电平时，第二箝位输出信号的电平等于输出功率电平控制信号的电平。
6.根据权利要求5的发射机，其特征在于，该增益控制器还包括：
第一线性变换器，被连接用于从第一箝位接收第一箝位输出信号，用以将第一箝位输出信号变换为代表第一增益控制信号的第一线性变换器输出信号；以及
第二线性变换器，被连接用于从第二箝位接收第二箝位输出信号，用以将第二箝位输出信号变换为代表第二增益控制信号的第二线性变换器输出信号。
7.根据权利要求6的发射机，其特征在于，
所说的第一线性变换器还包括：
第一标定器，被连接用于从第一箝位接收第一箝位输出信号，利用第一预定系数来标定第一箝位输出信号，使得第一可变增益级的增益对该输出功率控制信号的灵敏度等于1；
第一移位电路，连接到第一标定器，用于以第二预定系数来移位第一箝位输出信号，产生第一箝位输出信号与该线性变换器输出信号之间的第一偏移；和
所说的第二线性变换器还包括：
第二标定器，连接到第二箝位，用于以第三预定系数来移位第二箝位输出信号，使得第二可变增益级的增益对该输出功率控制信号的灵敏度等于1；以及
第二移位电路，连接到第二标定器，用于以第四预定系数来移位第二箝位输出信号，产生第二箝位输出信号与该线性变换器输出信号之间的第二偏移。
8.根据权利要求6的发射机，其特征在于，该增益控制器还包括：
第一预失真电路，连接到第一线性变换器，使响应于该第一线性变换器输出信号的第一增益控制信号预失真，以补偿代表作为第一可变增益级的第一增益控制信号的函数的增益的第一转移函数的非线性；以及
第二预失真电路，连接到第二线性变换器，使响应于该第二线性变换器输出信号的第二增益控制信号预失真，以补偿代表作为第二可变增益级的第二增益控制信号的函数的增益的第二转移函数的非线性。
9.一种将发射信号的输出功率电平控制在预定的输出功率电平范围内的方法，其特征在于，该方法包括步骤：
确定该发射信号的输出功率电平；以及
比较该输出功率电平与输出功率跨越阈值电平；
当该输出功率电平小于输出功率跨越阈值电平时，变化中频的发射信号的功率电平，产生在预定的输出功率电平范围的较低范围内的发射信号的输出功率电平，
当该输出功率电平大于或等于输出功率跨越阈值电平时，变化射频的发射信号的功率电平，产生在预定的输出功率电平范围的较高范围内的发射信号的输出功率电平。
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