CN1189021A - 移动无线电通信终端的功率放大器的供电电路 - Google Patents

移动无线电通信终端的功率放大器的供电电路 Download PDF

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Abstract

一种用于移动无线电通信终端中的功率放大器(1)的供电电路,包含:一有源三端功率器件(3),用于控制所述功率放大器,该器件接收作为相对慢变化量的函数的控制电压(Vc)和有源三端器件供电电压(Vt),并向所述功率放大器提供指定供电电流(Ia);装置(5),用于产生所述有源三端器件的供电电压,且适于向所述有源三端器件提供供电电压(Vt),其对于相对慢变化的指定数值的所述发射功率,在所述有源三端器件的端子之间的电压降是极小的。

Description

移动无线电通信终端的功率 放大器的供电电路
本发明一般地涉及移动无线电通信终端，更具体地说，涉及向装在这类终端中的功率放大器的供电，以便控制发射功率。
在蜂窝式移动无线电通信系统中，众所周知要作为来自系统本身的功率基准的函数，特别是作为一个移动体和与之通信的永久性基地(或称基站)中的一个单元的距离的函数来控制发射的功率，以便降低系统中的干扰总水平。
在采用时分多址(TDMA)技术的数字移动无线电通信系统中，还公知要按照所要发送信号波形的函数控制发射功率。更确切地说，由于为了在预定的时间间隔内按帧结构发送，所要发送的信息采用数据包或“信息串”的形式，波形的电平对应于以斜向上升前沿和斜向下降后沿之间的信息包的工作部分，两后斜向变化部分对应于工作部分两侧的防护时间。
为了按这样一种方式向功率放大器供电，以便能这样控制发射功率，公知为了控制这样的功率放大器，有一种有源三端功率器件，该有源三端器件不仅接收作为需发射功率的函数的控制电压，还接收对于有源三端器件的供电电压，并且在指定供电电压下对所述功率放大器提供供电电流。对于有源三端器件的所述供电电压通常也是固定的，因此实际上按照需发射的最大功率的函数设定。
这种电路的主要缺点是在低发射功率下效率低，这是由于所述供电电流与有源三端器件的端子之间的电压降的乘积升到相对高的数值。
为了避免这个缺点，在模拟移动无线电通信系统的范围内，由文献EP0626765可知，经过一个电压变换器提供所述供电电流和所述放大器供电电压，变换器本身包含一个按照需发射功率的函数受控的控制用有源三端器件，不过其本身不全部提供所述功率放大器的供电电压和电流，而是仅提供按照指令的发射功率的函数变化的部分的所述供电电压和电流。
这样一种解决方案不适合于上面概括说明类型的数字移动无线电通信系统，或者更一般地说不适合于这样的任何一种系统，其中发射功率很可能变化相当快，即相对于这样一种电压变换器所需的反应时间是太快了，这是由于其中存在的元件例如电感和电容具有相对大的时间常数。为了提供指令的量值，在按照缩写GSM(“全球移动通信系统”)的移动无线电通信系统中，发送的信号在所述上升和下降斜向变化部分的期间在大约30微秒的时间间隔内可能变化70dB。
本发明的一个特定目的是改进在低发射功率下的效率，同时本发明还可适用于发射功率可能变化相当快的系统。
因此，本发明提供一种用于移动无线电通信终端的功率放大器的供电电路，该功率放大器适合于提供可能出现相当快变化和相对慢变化的发射功率，该供电电路的特征在于，包含：
一个有源三端功率器件，用于控制所述功率放大器，该器件接收作为所述相当快变化量的函数的控制电压，以及有源三端器件供电电压，并向所述功率放大器按照一称为对于所述功率放大器的供电电压的指定电压提供指定的供电电流；以及
一个装置，用于产生用于所述有源三端器件的供电电压，以及适于向所述有源三端器件提供一个按照这样一种方式变化的供电电压，即对于指定数值的所述发射功率如果变化相对较慢，则在所述有源三端器件的端子之间的电压降是极小的。
通过参照附图阅读如下对实施例的介绍将会使本发明的其它目的和特征变得更明显，其中：
图1是表示本发明的供电电路第一实施例的电路示意图；
图2是表示本发明的供电电路第二实施例的电路示意图；
图3是表示本发明的供电电路第三实施例的电路示意图。
图1表示用于移动无线电终端的功率放大器10功率放大器接收一代表所要发送信息的需放大的信息S1，并由一用于控制发送对应的经放大的信号S2的功率的供电电路2供电。
所涉及的移动无线电通信系统是一种利用时分多址技术的数字系统。所要发送的所要述信息采用数据包或“数据串”的形式，以帧结构按预定的时间间隔发送，因此如上面解释的载有该信息的信号的发射功率可能相当快地变化。
所涉及的移动无线电通信系统还是一种蜂窝式系统，如上面概括介绍的在这种情况下，为了降低系统中干扰的总水平，发射功率也可能根据受移动无线电通信系统本身控制的所述功率而十分缓慢地变化。
用于功率放大器1的供电电路2包含：一个有源三端功率器件3，用于控制所述功率放大器，所述有源三端器件接收作为需发射功率的函数的控制电压Vc以及供电电压Vt(称为有源三端器件的供电电压)，并且该器件向所述功率放大器提供一按指定电压Va(称为功率放大器的的供电电压)的指定供电电流。
该有源三端器件3可以由任何一种电子功率器件例如双极型晶体管或场效应晶体管构成。
施加到有源三端器件3上的控制电压Vc是由控制电压发生器4提供的，该发生器4适于产生与在所涉及的系统(例如在GSM系统中)中所发送的各种不同型式的数据包相对应的各种不同控制电压波形，这些数据包包含：通常缩写为“RACCH”(随机存取控制信道)的存取数据包，或者以“TCH”(“业务信道”)开始的业务数据包；以及对于每种类型的数据包，控制电压波形还对应于由该系统接收的各种发射功率基准值，发生器4接收一个能够选择其中这一个或另一个的各种可能的控制电压的外部控制信号C。
供电电路2还包含一装置5，用于产生用于所述有源三端器件的供电电压，并且适于提供按这样一种方式变化的供电电压Vt，即对于由系统接收的指定的基准发射功率电平，在所述有源三端器件端子之间的电压降Vt-Va是十分小的。
因此，虽然，有源三端器件3实际上能提供全部的电流和电压向功率放大器1供电，但在低发射功率电平下的效率仍优于上述在先技术，同时还使供电电路能相当快地改变发射功率。
为了防止有源三端器件3运行在饱和状态，由于饱合将会使发送的信号失真，最好使由装置5提供的供电电压是这样的，即令在有源三端器件的端子之间的电压降Vt-Va维持高于最小阈值。
在图1所示实例中，装置5包含一受控的电压变换器，其由电池6提供的固定电压Vb提供一可变电压Vt，电压Vt按照这样一种方式变化，即对于指定的发射功率，有源三端器件3的端子之间的电压降Vt-Va是十分小的。
这样一种可控的电压变换器是公知的，因此这里不再介绍。用于这样一种变换器的控制信号例如可以由一对应表7得到，该表的内容例如可以通过实验确定。在图1所示的实例中，这样一个对应表可以利用外部控制信号寻址查询，该信号可以与由发生器4接收的信号C相同。
因此，两种可能的使发射功率变化(相对慢变化和相对快变化)的起因可彼此不影响，这是由于电压变换器仅按照移动站的远离程度的函数受控制(对应于所述相对慢的变化)，这样一种变换器的问题即对于按“数据串”工作的系统(对应于所述相对快变化)不够快的问题并不发生。
为了消除可能引起实际发射功率不与按指定控制电压预期产生的功率相同的各种可能的原因(特别是温度、元件老化…等)，还对所述发射功率进行伺服控制使之达到与控制电压相对应的功率，利用差分放大器8进行所述伺服控制，该放大器8接收来自发生器4的控制电压和代表实际发射功率的电压，该代表实际发射功率的电压是由根据利用耦合器10所获取的部分发射功率工作的检测器9获得的。
为了在与需发射信号对应的波形的迅速变化过程中，限制在用于产生有源三端器件上的供电电压的装置5的电流需求，提供一个与所述发生器装置5并联的(作为储能电容器的)电容器也是有利的。
图2中所示的供电电路与图1所示的电路的差别仅在于，它的对应表(现标为12)利用功率放大器的实际供电电压Va寻址查询，所述表的内容例如通过实验确定，以便调节由装置5提供的电压Vt，使得在两个电压之间的差Vt-Va保持低于预定的阈值。关于功率放大器的供电电压Va的数值是由连接到功率放大器1的功率输入端的峰值电压检测器13确定的。
此外，如在图2中所示，由于这样一种控制希望在稳定的状态下更具体地实现，可以连续地利用所述外部基准信号C进行控制，以便能使这样一个系统在先于这样一种稳定控制的起始阶段期间能够更快地集中到预期的数值。所述对应表的内容例如可以通过实验确定，以便使所述表能在这样的情况下即由外部基准信号或供电电压的检测值Va来寻址查询。
图3中所示的供电路与图1的区别仅在于其中的装置5的实施方面，以及在这一实例中，它们包含：一电压变换器14，其由电池6提供的固定电压Vb提供一电压Vb1，电压Vb1不同于Vb；以及开关15，其接收由电池6提供的电压Vb和来自电压变换器14的电压Vb1，并且按照由信号C所代表的指令发射功率的函数选择这两个电压中的这一个或另一个。
虽然这种电路比前述电路具有较低的性能(由于电压Vt仅可取两个可能的数值)，不过实施方面具有相似的优点，特别是，为了使其符合本发明的要求与对于图1中所示的电路所需要的相比，对于常规的供电电路需要进行的改动较少，因为在这一实例中，倘若在移动无线电通信终端中已设有一非可控的变换器例如变换器14，装设一个开关例如开关15就足够了，以便由一个电压例如电压Vb提供一个电压例如Vb1，用于向不同于该供电电路的电路供电，其中电压例如Vb1大于Vb，并用于向该供电电路供电。

Claims (7)

1.一种用于移动无线电通信终端中的功率放大器(1)的供电电路，该功率放大器适于提供可以产生相对快变化和相对慢变化的发射功率，供电电路(2)的特征在于，包含：
一个有源三端功率器件(3)，用于控制所述功率放大器，该器件接收作为所述相对快变化量的函数的控制电压(Vc)以及有源三端器件的供电电压(Vt)，并按照一称之为用于所述功率放大器的供电电压的指定电压(Va)向所述功率放大器提供一给定供电电流(Ia)；以及
一装置(5)，用于产生该所述有源三端器件的供电电压，并且适于向所述有源三端器件提供按照这样一种方式变化的供电电压(Vt)，即对于易产生相对慢变化的指定数值的所述发射功率，在所述有源三端器件的端子之间的电压降是极小的。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，由一信号控制所述用于产生对于所述有源三端器件的供电电压的装置(5)，该信号来自利用关于发射功率的外部基信号寻址查询的对应表(7)。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，由一信号控制所述用于产生所述有源三端器件的供电电压的装置(5)，该信号来自一个利用代表功率放大器的供电电压的信号寻址查询的对应表。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，由一信号控制所述用于产生所述有源三端器件的供电电压的装置(5)，该信号来自一利用关于发射功率(C)的外部基准信号和利用代表功率放大器的供电电压的信号寻址查询的对应表(12)。
5.根据权利要求1到4中任何一项所述的电路，其特征在于，所述用于产生所述有源三端器件的供电电压的装置(5)包含一提供由固定电压(Vb)产生的可变供电电压(Vt)的电压变换器。
6.根据权利要求1到4中任何一项所述的电路，其特征在于，所述用于产生所述有源三端器件的供电电压的装置(5)包含一由第一固定电压(Vb)提供具有不同数值(Vb1)的第二固定电压的电压变换器(14)以及开关(15)，按这样一种方式控制以便选择所述第一和第二固定电压中的这一个或另一个，即对于指定的发射功率，在所述有源三端器件的端子之间的电压降极小。
7.根据权利要求1到6中任何一项所述的器件，其特征在于，它还包含一与所述用于产生所述有源三端器件的供电电压的装置的输出端并联的储能电容器(11)。
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