CN1114117A - 高频功率放大器的调控方法和电路 - Google Patents

Abstract

本发明的给出调控高频功率放大器的方法，其特 征是：将输入到高频功率放大器输入端的信号减少到 预定衰减值，而将反馈电路的信号放大到预定增益 值，这样，在信号通路不中断的情况下，使高频功率放 大器能进入“关”状态。本发明电路的特征：放大装置 连在反馈线路中检波器输入端，放大装置的增益幅度 与衰减器的衰减幅度相等。

Description

高频功率放大器的调控方法和电路

本发明是有关高频功率放大器的调控方法和电路。

该方法包括：把要放大的信号输入给正向线路中高频功率放大器，在正向线路高频功率放大器输出端产生一个取样信号被送到反馈线路，利用反馈线路并基于取样信号，由与高频功率放大器输入端相连的控制装置，来控制高频功率放大器，经控制信号的控制，使高频功率放大器进入“关”状态。

本发明电路(arrangement)包括：一个与正向线路相连的高频功率放大器、一个控制器与高频功率放大器输入端相连的衰减器、一个与高频功率放大器的输出、输入端间的反馈线路相连的取样装置和检测装置。延向线路和反馈线路构成了一个功率控制环路，通过环路把发射机的功率送到天线。

本技术方案特别涉及多信道无线电发射机，即怎样接通无线电发射机高频功率放大器的传输功率，特别是怎样断开传输功率，使它进入“关”状态。举个无线电发射机的例子是利用TDMA系统GSM移动电话网的基台无线电发射机，该发射机的高频功率放大器把从调制器接收到的信号进行放大后输到天线。

GSM发射机中，对于发射机的工作和传输功率开关作了严格的技术限定。在GSM传输中，关掉传输功率时，应当能够在闲机时隙期间使传输功率至少减少70dB，实际上减少了80dB：这是通过放大器的控制减少40dB，通过降低增益和使用RF转换装置又减少约40dB。现有技术存在的问题是检测器的动态范围只有约40dB。

现有技术的方法和电路中，由放大器输入端位于功率控制环路中的开关来断开传输功率，但这样使信号通路也中断，检波输出在某种程度上是波动的，这样在放大器输入端的控制器上产生了一个内容不确定的控制信号，这又造成许多问题，在传输功率再次接通后引起控制误差。功率关闭时，控制误差还可以导致衰减值减少。使检测器和控制器间的最大允许增益值受到了限制，最大增益值又决定了在“开”状态下输出功率的精确度。

在另一实例中，转换装置位于功率控制环路外的天线线路中，但要求有放大器和大功率RF转换器，却导致了更多的功率损耗。

在以前的技术中，也有使用对数RF段放大器和检波器来增大检波器的动态范围的，但这些元件是昂贵的混合元件，因而不是适当的选择。

从欧洲专利申请0 135 154中得知的一种控制传输功率的装置，但其中未提及使放大器处于“关”状态的情况。该文件透露，此装置的目的是把因功率放大器的非线性引起的环路增益变动减至最低。该文件是关于控制DC增益的，而非控制RF增益或RF衰减，而后者正是本发明所涉及的。该欧洲专利申请公开文件的解决办法中，对功率控制环的控制源于环路内部。

本发明的目的是给出调控高频功率放大器的新方法和装置电路(arrangement)，排除以前出现的那些问题。这个目的是通过本发明方法取得的，其特征是：将输入到高频功率放大器输入端的信号减少到预定衰减值，而将反馈电路的信号放大到预定增益值，这样，在信号通路不中断的情况下，使高频功率放大器能进入“关”状态。本发明电路的特征：放大装置连在反馈线路中检波器输入端，放大装置的增益幅度与衰减器的衰减幅度相等。

本发明的方法和电路是基于这样的构想上的：衰减和增益都提供给功率控制环路，而不使信号通路中断，因而检测器不会对以不利方式关断传输功率起反应，以前的误差就是由于电路中断而引起的。

本发明方法有几项优势，特别是：即使电源断开，功率控制环路也不中断，这是由于采用了较窄的频谱范围和重新调整增益时能引起很快的反馈。本发明方法中的高频功率放大器的性能要好于已有的发明，在放大状态或开、关电源时都如此。本发明的新方法要比转换器装在天线电路中的办法的功率损耗小，而比转换器位于功率放大器输入端的装置能提供更精确的输出功率。

下面利用附图更详细地介绍本发明。

图1是本发明的装置方框图；

图2是反馈线路放大装置位置的实施例。

图1中电路包括一个由正向线路(A)和反馈线路(B)组成的功率控制环(回路)。该电路包括：与正向线路相连的高频功率放大器以及连在高频功率放大器输入侧的控制器2和衰减器3。控制器2可利用如一个压控衰减器(VCA)来实现；衰减器3则可利用开关和电阻来实现，使该衰减器可以获得一个40dB或者更小的衰减值。图中P(输入)表示输入端，输入要放大的来自发射机调制器的信号；P(输出)表示由放大器输出端开始的天线线路。此外，该装置还包括取样器4、与放大器输出输入端之间的反馈线路(B)相连的检波器5，取样器4最好由定向耦合器组成，如微波传输定向耦合器，在此产生与放大器输出信号的强度成比例的取样信号6，取样信号6可以用如由二极管组成的检波器5来检测。

检波器5输入端的反馈线路B与放大装置7相连，其增益的幅度与高频功率放大器1输入端的衰减器3的衰减度几乎完全相同。图1最佳实施例表示衰减器3没有使信号通路中断，它连在控制器2和高频功率放大器1之间；反馈线路B中放大装置7位于充当取样器4的定向耦合器和检波器5之间。图1中所示电路还包括控制单元8、加法器9和低通滤波器10。

衰减器3不使信号通路中断，它也可以连接在控制器2之前，那样图1中的控制器2和衰减器3的次序要相反。

高频功率放大器的调控方法包括：将要放大的信号输入正向线路A中的高频功率放大器1，由取样器4产生一个取样信号，这个信号从高频功率放大器1输出端的正向线路A到反馈线路B。该方法还包括：用检波器5检测取样信号，检测到的取样信号与从控制器8获得的参考信号11相加，用低通滤波器10对和信号12进行低通滤波并放大，如需要。该方法还包括：通过与高频功率放大器输入端相连的控制器2，基于经检测、累加和过滤后的取样信号，来控制高频功率放大器1的增益。电源断开时，该方法包括使高频功率放大器1进入“关”状态，这一状态由控制单元8产生的控制信号13和14来控制。高频功率放大器进入“关”状态却未使信号通路中断，它是这样实现的：用衰减器3将高频功率放大器1输入端的输入信号减小到预定值，同时将反馈线路B的信号放大到预定值，最好使放大值正好与输入端信号的衰减值相同，这时，高频功率放大器1输入端正向线路的衰减值实质上正是反馈线路的放大值，正因如此，检波器5未反应出电源断开，所以能够避免控制误差的产生。

由电压控制的控制器(2)将信号衰减40dB，而衰减器3又将其衰减40dB，因而通过的信号衰减了80dB，这就足够了。为了不超出检波器5的动态范围，放大装置7把反馈线路上同时传递给检波器5的信号放大40dB，例如使用40dB增益的可变增益放大器作为反馈线路的放大装置7。当高频功率放大器本身的电源断开时，放大装置7才在电源“关”状态下起作用。相应地，衰减器3如使用40dB可变衰减器，也只有当高频功率放大器本身的电源断开，处于“关”状态时衰减器才起作用。在最佳实施例中，如图1正向线路A的衰减和反馈线路B的增益可通过公用控制单元8来接通。通过公用控制单元8把参考信号11输到加法器12，这是个在结构上最简单易行的方案。控制单元8对于环路来说构成了外部控制器8，由它来控制RF衰减和RF增益。

在一个最佳实施例中，使用独立检波器来检测单独的功率范围，这些独立检测器的灵敏度互不相同。第一个检波器用来检测“关”状态，第二个检波器用来检测“开”状态。其灵敏度是这样选择的，使检测装置在“关”状态起作用，即电源断开时，检波装置有较高的灵敏度。

图2显示了反馈电路中放大装置7的一个实施例。图2中输入端“IN”和图1中的取样器4连接，输出端“OUT”和图1中的检波器5相连。在图2实施例中，电路包括：第一开关装置51与反馈线路中放大器7串联，电路还包括第二、三开关装置52、53和位于其间的传导装置54，传导装置54可与第二、三开关装置52、53串联或与第一开关装置51和放大器串联。开关装置51、53处在公用控制下，在图2中上部位置表示没有增益送到反馈线路时的正常状态，开关装置51、53在下部位置时，约在40dB的增益被提供给反馈线路，即和图1中衰减器3正向信号的衰减量一样。至于元件的选择，如图2所示的方案是个最佳实施例，因为使用了价格合理的开关装置，图2所示的“单刀双掷”(SPDT)型开关器的典型衰减量在GSM频率中约是30dB。

在图2中，当开关器51在打开状态，即在上部位置时，放大器与终端55相连，它可是一个电阻器，优点是：当开关51打开，放大装置7的输入并不保持接通状态；，因此，当开关51和52在下边位置时，放大装置7的输入端通过开关51和52与输入“IN”相连，或当开关51、52在上边位置时，放大装置7通过开关51与终端即电阻55相连。

图2仅介绍了一例子即一个最佳实施例，显而易见，图2方案有多种可供选择的设置，例如，在输入、输出端之间的两信号通道可包含一个单独的定向耦合器和(或)一个检波器。

在一个最佳实施例中，通过变动高频功率放大器1输出端的取样信号6，使其进入放大器7，而得到不同的放大值。这也可通过装在放大器7输入端的至少两个单独定向耦合器，或者相应装置使其输出信号相互偏离，而达到。

尽管参照附图对本发明进行了描述，但是本发明显然不只局限于此，可在附后的权利要求中阐述的发明范围内对它作出多种修改。

Claims (10)

1.一种高频功率放大器的调控方法，包括：

—把要放大的信号输入的正向线路(A)中的高频功率放大器(1)；

—从正向线路(A)在高频功率放大器(1)的输出端产生一个取样信号(6)，送到反馈线路(8)；

—由与高频功率放大器(1)输入端相连的控制器(2)通过反馈电路(B)基于取样信号来控制高频功率放大器(1)；

—使高频功率放大器(1)进入受控制信号(13)、(14)控制的“关”状态；

其特征在于通过高频功率放大器(1)输入端的被输入信号减弱到所需衰减值，并将反馈线路(B)的信号放大到所需增益值，使高频功率放大器(1)处于“关”状态而信号通路不中断。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于高频功率放大器(1)输入端的正向线路(A)的衰减值基本等于反馈线路(B)的增益值。

3.根据权利要求1和2的方法，权利要求正向线路(A)的衰减和反馈电路(8)的增益由公共控制器(8)连接起来。

4.根据权利要求1、2或3的方法，通过改变高频功率放大器(1)的输出端获得的取样信号并送入放大装置(7)，来提供不同的放大值。

5.根据权利要求4，所述的方法，其特征在于通过放大装置(7)输入端至少两个定向耦合器或类似装置，可提供不同的放大率。

6.一种控制高频功率放大器的电路，包括一个与正向线路(A)相连的高频功率放大器(1)、与高频功率放大器输入侧相连的控制器(2)和衰减装置(3)、与高频功率放大器输出端和输入端之间的反馈线路(B)相连的取样器(4)和检波器(5)，其特征在于放大装置(7)在反馈线路(B)上与检波器(5)输入侧相连，装置(7)的增益幅度与衰减器(3)的衰减幅度相同。

7.根据权利要求6所述的电路，衰减器(3)不中断信号通路，它连接于控制器(2)和高频功率放大器(1)之间，或位于控制器(2)之前，反馈线路(B)的放大装置(7)连在作为取样器(4)的方向耦合器和检波器(5)之间。

8.根据权利要求6和7所述的电路，其特征在于该电路包括第一开关装置(51)与反馈线路(B)的放大装置(7)串联，还包括第二、三开关装置(52)、(53)和其间的传导装置(54)；第二、三开关(52)、(53)既可以与传导装置(54)串联，又可以与第一开关(51)和放大装置(7)串联。

9.根据权利8所述的电路，其特征在于放大装置(7)的输入端被第一开关装置(51)关闭时，放大装置(7)的输入端与终端(55)最好是电阻相连。

10.根据权利要求6，7或8所述的电路，其特征在于使用单独的检测装置来检测单独的功率范围。

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