CN1118122A - 具有开关线性放大器的双工作方式传输系统 - Google Patents

Abstract

一种双工作方式发射机电路，包括：一个增益可调非线性高功率放大器和一个线性高功率放大器，后者的输放端和输出端连接有第一和第二开关，前者输入端连接有一个增可发射机控制放大器；第二开关与传输功测定装置相连接，该测定装置又与一个滤波器相连接，包括一个功率电平控制电路。功率电平控制电路将测定的功率电平与所要求的功率电平相比较，并产生信号以指定模拟或数字式传输方式。

Description

具有开关线性放大器的双工作方式传输系统

本发明涉及双工作方式射频发射机，更具体地说，涉及一种包括装有按工作模式控制信号工作的开关线性放大器的来回传输路径的双工作发射机。

1992年元月9日颁发给Hori题为“输出波形控制电路”的美国专利5,121,081公开了时分多址联接系统的一种输出波形控制电路，该电路有一个第二驱动电路，根据比较器电路输出的信号给功率放大器发送控制信号。这样，通过同时控制功率放大器的工作电压和输入电平控制电路来的电平输入信号，可以避免功率放大器(包括C类放大器和输入/输出特性为非线性放大器)的输出特性急剧变化，且将功率放大器的输出波形控制得使其具有慢慢倾斜的前沿和后沿。

1991年10月22日颁发给Schwent等人题为“无线电话的双工作方式功率放大器”的美国专利5,060,294公开了一种可在线性方式也可在饱和方式下工作的双工作方式功率放大器。这种功率放大器构成无线电发射机的一部分时，分别在饱和方式或线性方式下工作时可以有效地放大调频或复合调制信号。由一个处理器判定信号的调制方式，并产生一个信号促使放大器在饱和方式或线性方式下工作。

1990年9月4日颁发给phillips等人题为“单边带通信系统的双工作方式的无线电收发机”的美国专利4,955,083公开了一种用在具有调频数据能力的单边带通信系统的无线电收发机。该发明的双工作方式的无线电收发机包括一个接收机，该接收机能进行解调并能从具有以导频单边带调制传送的语音消息的话路，或从高速数据消息通过同信道带宽的窄调频传输的数据信道获得AFC(自动频率控制)。此外，双工作方式无线电收发机还有一个发射机，能在适当的信道上传输按上述任一调制方式调制的信号，这取决于收自在控制信道上传输的高速数据消息的信息。

1990年5月8日颁发给Erb等人题为“具有数字偏置控制器的放大器”的美国专利4,924,191公开了一种放大器，该放大器配备有一个数字偏置控制器，供精密动态控制放大器中多个放大元件的工作点用。各个放大元件的工作点由一个处理器根据放大元件特性、工作环境和所加输入信号的变化使其达到最佳状态。采用处理器还可以使使用者遥控编程放大器中各个放大元件的工作点。处理器还可以使放大的工作特性随这些放大元件工作环境的变化而能动态地变化。处理器还在任何特定的放大元件不按其规定的技术规范工作时产生警报信号。这种数字偏置控制器可以在A类、AB类、B类或C类放大器中工作，无论这些放大器是否调谐、是在脉冲方式下或连续方式下工作，都行。

1984年5月1日颁发给Bell题为“双工作方式放大器”的美国专利4,446,440的美国专利公开了一种放大器，这种放大器在信号电压远低于电源的电压时以线性方式工作，在信号处于其它电压时以开关方式工作。

1981年3月17日颁发给Yorkanis题为“差动放大器的禁止电路”的美国专利4,257,009公开了一种系统，其中一对非相加组合器的输出端耦合到一个差动放大器的相应输入端，待放大的交流信号则加到其中一个组合器被选择的输入端。由一个控制电路以第一方式工作，将控制电压加到组合器的各输入端上，使其中一个组合器不让交流信号通过，并使两组合器将第一值的共模输入电压加到放大器的各输入端上。在第二方式下，控制电路改变各控制电压值，使得一方面使其中一个组合器让交流信号通过，另一方面也使两组合器将第二值的共模输入电压加到放大器输入端上，从而在两种方式下，放大器产生恒定的静态直流输出电压。

1977年7月5日颁发给Wermuth等人题为“传输因数可控且控制特性可转换的放大器”的美国专利4,034,308公开了一种增益与控制电压之是的关系合乎一定要求的放大器电路，该电路有一个差动放大器、多个互连在各放大器端子间的阻抗和多个开关，这些开关与各阻抗互连，且可以在两个能形成两个给电路带来相对于控制电压控制性来说彼此互补的增益的阻抗结构的状态之间转换。

1979年8月17日颁发给Hikari Honda题为“低功耗放大器”的美国专利54-104760公开了一种系统，放大器的一种低功耗偏置控制信号电路。输出功率经过检测，且产生根据传输信号电平改变放大器工作点的偏置控制信号。

Vaisanen1990年3月13日申请的、1990年10月3日公布的题为“改变发射工作方式类别的方法”的欧洲专利申请90302627.6中，公开了一种改变，特别是用于gsm无线电电话系统中的，无线电话发机的工作方式类别的方法。

当发射机有一个或若干A、B、AB或C类的功率放大级时，按照该发明，可以用一个半导体可控开关改变一个或若干功率放大级晶体管的工作点，从而使功率级放大器的工作类别改变到所要求的类别。

要提供移动电话系统中使用的这样一种射频发射机是有困难的，该发射机要以同一个在两种工作方式下都能达到可能有的最高效率的装置(这里将称之为双工作方式流动电话系统的DA MPS和CDMA传输系统)来广播等幅和不等幅的高频信号。这在手持式电话机的情况下是个特别严重的问题，因为手持式电话机为提供较长的工作时间和最大限度地减小废热引起的机身发热，要求发射机在所有工作方式下具有高的工作效率。

一般的解决办法是采用线性发射机，用同一个发射机放大等幅和不等幅信号。这样做必然效率差，特别是采用等幅信号传输时，更是如此。

本技术领域中过去采用的提高双工作方式传输效率的一个办法是配备一种发射机的工作点(因而发射机的效率)按待传输的信号加以调节的电路。在放大等幅信号的情况下，将工作范围调节到例如C类，从而提高效率。

本发明的目的是提供流动电话系统中使用的一种在传输等幅和不等幅信号时效率都高的双工作方式发射机。

附图示出了按本发明的原理实施的双工作方式发射机的原理方框图。

参看附图。从图中可以看到双工作方式发射机电路有一个放大倍数可以调节的高功率放大器10和一个线性高功率放大器12。放大器10的输入端连接有一个放大倍数可调节的高频发射机控制放大器18。象定向耦合器之类的传输功率测定装置20与开关16相连接，装置20还与收发两用滤波器22相连接。

功率电平控制装置24响应从装置20测出的传输功率和引线26上的功率电平信号。引线26上的功率电平信号表示所要求的发射机输出功率。功率电平控制装置24将从装置20测出的功率电平与引线26上所要求的功率电平相比较，在其输出引线34和35上产生差信号，并将引线34和35上的差信号提供给高功率放大器10和高频发射机控制放大器18。

高功率放大器10的输出可通过功率放大工作点、工作电压或输入工作功率控制。

供指定模拟或数字式传输方式的方式选择信号加到端子28上。方式控制装置25响应端子28上的方式选择信号加到端子28上。方式控制装置25响应端子28上的方式选择信号，并给开关14和16提供开关信号，给线性放大器12提供控制信号。因此，加到端子28的方式选择信号使发射机按非线性传输(模拟)方式工作或按线性传输(数字)方式工作。

待传输的调制信号加到控制放大器18的输入端上，再由高频放大器10输出。若开关14和16置于“a”的位置(即数字传输方式的位置)，来自放大器10的已调信号就加到并使其通过线性高功率放大器12、通过功率测定装置(差动耦合器)20并通过复式滤波器22加到天线(图中未示出)上发送出去。

非线性或模拟方式传输时，指定模拟方式的控制信号加到端子28上。方式控制装置25根据该控制信号在引线30和32上提从将开关14和16调制位置“b”的信号，从而使线性高功率放大器12断离放大器10与收发两用滤波器22之间的传输通道。放大器10的输出端通过耦合器20接滤波器22。放大器12处于不工作状态。为达到相当高的输出功率和高的工作效率，放大器10在靠近其饱和的非线性区工作，或就在该区工作。

可以通过调节放大器10的输入功率或装在放大器10中的一个输出晶体管的工作电压来控制发射机的输出功率。

线性或数字方式传输时，端子28上的方式控制信号指定数字传输模式，并促使方式控制装置25在引线30和32上提供使开关14和16转入位置“a”的信号，于是放大器10的输出端就与线性放大器12的输入端相连接。放大器18和放大器10总的输出功率调得低至使放大器18和10实际上以线性形式工作，例如在-6分贝补偿(book-off)的情况下工作；这就是说，放大器的输放功率调节得使输出功率比1分贝的压缩点(compression point)低大约6分贝，从而使放大器在线性方式下工作。放大器12，其收到的射频电平输入信号的功率是如此之低以致在线性方式下工作，即在A类状态下工作。

因此，本发明的传输系统中传输功率的调节是用定向耦合器20测定输出的传输信号功率、将其与功率电平控制装置24处引线2b上所要求的输出传输功率相比较、在模拟和数字方式下调节的。校正信号采用差分信号，将其反馈到放大器18和10上。

本发明的突出特点在于，模拟和数字方式下都可采用同样的结构，而且模拟方式下的输出功率可通过调节增益可控放大器18的增益或放大器10的偏置点或调节放大器10的工作点或在某些实施例中调节供电电压加以调节。在数字方式下，输出功率只能通过调节增益可控放大器18的增益加以调节。

上面介绍的是在模拟方式或数字方式下工作取决于方式控制信号的状态的一种双工作状态发射机结构。在数字方式下，在传输信号通道中串联连接上一个线性放大器。不言而喻，上述开关都是逻辑功能件，无需采用实际开关。在其它应用场合中，可以用例如一个或多个工率分配器代替开关14和/或16。

虽然上面已就一个最佳实施例来说明本发明的内容，但这里并没有将本发明的范围限制在上述提出的特定形式的意思。相反，那些可以包括在本发明如所附权利要求书中所述的精神实质和范围的其它方案、修改方案和等效方案都包括在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种双工作方式信号传输系统，其中已调信号是在数字或模以方式下传输的，其特征在于，它包括：

第一放大装置，其对已调制信号传输的放大增益响应可加以控制；

一个功率测定装置，与所述第一放大装置的输出端相连接，用以提供表示所述系统实际传输功率电平的信号；

一个输出装置，有一个滤波器和天线装置，供发送所述经调制的信号之用；

一个线性放大器；

工作方式控制信号，用以指定非线性模拟传输方式和线性数字传输方式；和

一种装置，它用来有选择地将所述第一放大装置从所述功率测定装置断开，并用以根据所述方式控制信号将所述线性放大器连接在第一放大装置与所述功率测定装置之间。

2.根据权利要求1所述的双工作方式信号传输系统，其特征在于，所述线性放大器根据指定非线性拟传输工作方式的控制信号从所述第一放大装置断开；且

所述线性放大器根据指定线性数字传输方式的方式控制信号连接在所述第一放大装置与所述功率测定装置之间。

3.根据权利要求2所述的双工作方式信号传输系统，其特征在于，它还包括：

信号发生装置，用以提供表示所要求的传输功率电平的信号；

功率电平控制装置，与所述功率测定装置相连接，且加有来自所述功率测定装置表示所述系统实际传输功率电平的所述信号，并加有表示所要求传输功率电平的信号，用以将所述实际和所要求的电平信号加以比较，从而产生表示差值的差分控制信号；和

连接控制装置，用以将来自所述功率电平控制装置的所述差分控制信号加到所述第一放大装置上，以控制所述第一放大装置的输出功率，从而提从等于所述要求的传输功率电平的实际传输功率。

4.根据权利要求2所述的双工作方式信号传输系统，其特征在于，所述第一放大装置是非线性放大装置，且所述非线性第一放大装置以所述非线性模拟传输方式提供所述传输系统传输来的经调制的非线性信号。

5.根据权利要求2所述的双工作方式信号传输系统，其特征在于，所述连接在所述第一放大装置与所述功率测定装置之间的所述线性放大器以所述线性数字传输方式提供所述传输系统传输来的经放大的线性信号。

6.根据权利要求4所述的双模信号传输系统，其特征在于，所述功率测定装置是个差动耦合电路。

7.根据权利要求4所述的双工作方式信号传输系统，其特征在于，所述第一放大装置有一个放大倍数可调节的高频发射机控制放大器和一个非线性高功率放大器，两者彼此串联连接。

8.根据权利要求4所述的双工作方式信号传输系统，其特征在于，所述来自所述第一放大装置的信号调节到使所述第一放装置根据模拟方式控制信号以非线性方式工作的高值。

9.根据权利要求5所述的双工作方式信号传输系统，其特征在于，来自所述第一放大装置的输出调节到使所述第一放大装置根据数字方式控制信号以线性方式工作的低值。