CN1108025C - 控制功率包络的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制功率包络的装置。其装置包括一可变增益放大器、一功率放大单元、一耦合单元、一检波单元、一误差计算单元，还包括一控制功率输出的PC单元；采用全闭环加预测的方法，将控制功率输出的PC单元输出的一模板电压Vm，加到误差计算单元，与输入到误差计算单元的检波电压Vf进行比较，产生一个控制增益的信号Vct1，输入到可变增益放大器，控制发射功率包络。具有集成度高、生产和调试方便、改善发射功率控制性能等优点。
Description
本发明涉及一种用于基站发射机和其他任何有突发形式的发射设备的控制功率包络的装置。
在峰窝小区中，对距离基站远近不同的移动台，需要的基站发射功率不同，距离近的移动台需要基站有较低的发射功率，距离远的移动台需要基站有较高的发射功率。因此基站必须具有这样一种装置，它能在每一时隙动态改变发射功率等级。根据GSM05.05协议要求，对功放输出功率的时域包络和频域瞬态谱都提出了严格要求。为了满足这样的要求，必须使功率包络的上升、下降变化足够快，在每时隙的8.25保护比特内完成功率包络曲线的升降及功率等级改变，但又要求功率变化对频谱扩展影响最小，即功率包络需要以某种最优曲线变化。在每时隙的147BITS稳幅阶段，要求功率波动不超过+/-1DB。当不连续发射时，功率变化应达到70dBc。
在荷兰阿尔卡塔尔有限公司申请的中国专利CN1097530A中，介绍了一种实现功率等级改变的方法，该方法没有考虑功放器件的非线性，不适合实际应用。
在美国摩托罗拉公司申请的中国专利CN1067536A中，介绍了一种控制功率包络斜升的方法和装置，该专利方法考虑了功放的非线性和响应死区，但它是将功率斜升分为两段处理，切换到闭环控制。这样会带来两个问题，一是在由开环控制切换到闭环控制时，不可避免地将产生输出突变；二是在不同的功率等级下，功率控制的切换点确定较复杂，对生产及调试不利。
本发明的目的是为了克服上述方法和装置的缺点，而提供的一种采用数字器件配合小部分模拟电路，方便生产和调试，同时能使发射功率控制性能改善的控制功率包络的装置。
实现本发明的技术方案是：一种控制功率包络的装置，包括一可变增益放大器(201)、一功率放大单元(202)、一耦合单元(203)、一检波单元(204)、一误差计算单元(206)；所述可变增益放大器(201)有两个输入端和一个输出端，两个输入端中一个为待放大的信号Pin，另一个为从误差计算单元(206)输出的控制增益的信号Vct1，从可变增益放大器(201)输出的信号经功率放大单元(202)功率放大后成为发射输出功率Pout，其有小部分信号经耦合单元(203)耦合到检波单元(204)产生检波电压Vf输出到误差计算单元(206)，还包括一个控制功率输出的PC单元(205)，从该控制功率输出的PC单元(205)输出一个模板电压Vm，加到误差计算单元(206)，与输入到误差计算单元的检波电压Vf进行比较，产生一个控制增益的信号Vct1，与待放大信号Pin一起输入到可变增益放大器(201)；其特点是，所述的控制功率输出的PC单元(205)包括：通过数据线顺序连接的一地址产生逻辑电路(301)、一存储器(302)以及一D/A转换器(303)；各时隙的静态和动态功率等级信号通过数据线加到地址产生逻辑电路(301)，同时，一时钟脉冲信号也加到地址产生逻辑电路(301)，输出相应的地址，驱动存储器(302)输出数据，该数据通过D/A转换器(303)转换后输出模板电压Vm。
由于本发明采用了以上的技术方案，其产生的效果是明显的：通过确定预期的输出功率包络，预测得到功率控制单元应输出的模板电压，将功率控制用全闭环方式实现，从而改善了控制性能。
以下结合实施例和附图对本发明的优点、性能、特征作更详细的说明。
图1是本发明的控制功率包络的装置的电原理图；
图2是本发明控制功率输出的PC单元的电方框图；
图3是本发明可变增益放大器的受控电压与实际输出功率之间关系的曲线图；
图4是本发明控制功率输出的PC单元输出的模板电压与检波单元输出电压之间关系的曲线图。
请参阅图1，本发明控制功率包络的装置包括一用于控制输出功率的可变增益放大器201，它有2个输入、1个输出，2个输入中，一个作为待放大的信号Pin，另一个作为控制增益的信号Vct1。可变增益放大器201的输出作为功率放大单元202的输入，功率放大单元202的输出是最终的受控发射功率输出Pout，该发射功率中有小部分通过耦合单元203耦合到检波单元204，产生检波电压Vf到误差计算的单元206。在本发明中还包括用于控制功率输出的PC单元205，其同时输出一模板电压Vm到误差计算的单元206，经误差计算的单元206比较后输出一控制增益的信号Vct1到可变增益放大器201，作为该可变增益放大器201的另一个输入信号，与待放大信号Pin一起输入到可变增益放大器201。
误差计算单元206主要是差分积分放大器，实际使用中，可将该环节近似为一阶滞后环节。
请参阅图2，本发明控制功率输出的PC单元的电方框图。本发明的控制功率输出的PC单元205包括：通过数据线顺序连接的一地址产生逻辑电路301、一存储器302以及一D/A转换器303；各时隙的静态和动态功率等级信号通过数据线加到地址产生逻辑电路301，同时，一时钟脉冲信号也加到地址产生逻辑电路301，输出响应的地址，驱动存储器302输出数据，该数据通过D/A转换器303转换后输出模板电压Vm。
在实施例中，存储器302采用可擦写的存储器，保存Vm的数字值；地址产生逻辑电路301为一个地址发生器，它可根据各时隙的静态和动态功率等级，输出相应的地址，驱动存储器输出数据，通过D/A单元输出模板电压Vm。在功率进入稳态阶段，将控制功率输出的PC单元205输出的模板Vm锁定，以使Vm保持在锁定的值上。由闭环控制保证了功率波动不超过预定范围。
实现本发明的控制功率包络的方法是：
①建立误差计算单元206环节的数学模型，根据实际电路参数，并考虑控制功率输出的PC单元205的输出电压Vm和检波单元204的输出电压Vf的输出的延时特性进行计算，而得到该数学模型；
②建立初期的功率包络曲线：按照所选择的理想的最优爬坡曲线，计算在不同时刻对应的发射功率Pout，生成预期的功率包络曲线，建立数据曲线；
③断开闭合环路，测量在对误差计算单元206输出到可变增益放大器201的控制电压Vct1从最小变化到最大时测量检波单元204对应的检波输出电压Vf和功率放大单元202对应的发射功率输出Pout，建立数据曲线；
④预测模板电压Vm：根据步骤②和③所生成的数据曲线，提取出相应的控制电压Vct1，再根据此时的检波电压Vf，考虑由步骤①得到的数学模型，从而得到控制功率输出的PC单元205的模板单元Vm曲线。
图3、图4分别为步骤③、④的曲线图，图中：曲线101表示受控单元201的受控电压，曲线102表示功放实际输出功率，曲线104表示检波单元204的输出电压，曲线103表示控制功率输出的PC单元205输出的模板电压。
从上述曲线中可看出：可变增益单元201的受控电压与受控增益的关系是非线性的。检波单元204的输出电压Vf与实际输出功率之间的对应关系也是非线性的。因此，控制功率输出的PC单元205输出的模板电压曲线Vm必须考虑到这些非线性环节，对此加以补偿。在对201单元控制时，还必须考虑到误差计算单元206的时间延迟因素应对此环节加以预测。
为了使功率变化足够快，并且对频谱扩展要足够小，必须选择一条合适的曲线类型，使功率包络按此曲线变化。在实施例中选择了功率的升余弦函数作为功率输出曲线102。
根据误差计算单元206的时间响应特性，建立该单元的数学模型。根据实际装置测试在不同的Vct1下功率输出Pout和功率检波电压Vf。由上面确定的功率包络升降曲线就可以获得控制功率输出的PC单元205应该输出的模板电压Vm，并将此Vm保存。
Claims (1)
1.一种控制功率包络的装置，包括一可变增益放大器(201)、一功率放大单元(202)、一耦合单元(203)、一检波单元(204)、一误差计算单元(206)；所述可变增益放大器(201)有两个输入端和一个输出端，两个输入端中一个为待放大的信号Pin，另一个为从误差计算单元(206)输出的控制增益的信号Vct1，从可变增益放大器(201)输出的信号经功率放大单元(202)功率放大后成为发射输出功率Pout，其有小部分信号经耦合单元(203)耦合到检波单元(204)产生检波电压Vf输出到误差计算单元(206)，其特征在于：还包括一个控制功率输出的PC单元(205)，从该控制功率输出的PC单元(205)输出一个模板电压Vm，加到误差计算单元(206)，与输入到误差计算单元的检波电压Vf进行比较，产生一个控制增益的信号Vct1，与待放大信号Pin一起输入到可变增益放大器(201)；其特征在于：所述的控制功率输出的PC单元(205)包括：通过数据线顺序连接的一地址产生逻辑电路(301)、一存储器(302)以及一D/A转换器(303)；各时隙的静态和动态功率等级信号通过数据线加到地址产生逻辑电路(301)，同时，一时钟脉冲信号也加到地址产生逻辑电路(301)，输出相应的地址，驱动存储器(302)输出数据，该数据通过D/A转换器(303)转换后输出模板电压Vm。
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