CN1314767A - 具有频率自优化的发射机电路 - Google Patents

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韦拉蒂莫·莱维汀
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Abstract

一种设计成工作于一个规定的发送频率范围上的发射机电路中,关于所规定的发送频率范围内该发射机电路中的上变频器要工作的特定频率方面的信息,将它用来产生一个提供发射机电路内高功率放大器应用的控制信号,高功率放大器根据控制信号指明的频率使其工作自动地优化。例如,对于一个PCS基站发射机中的发射机电路,由发送上变频器从一个告警控制板上接收新的控制信号标识出基站发射机使用的具体的5MHz或15MHzPCS频块。

Description

具有频率自优化的发射机电路
本发明涉及电子电路，具体涉及供通信应用的功率放大器。
无线通信系统一般地运行于特定的信号频率范围上。例如，按照CDMA(码分多址)通信用的U.S.PCS(个人通信系统)标准，从基站到移动单元的正向链路传输工作于1930MHz至1990MHz的60MHz频率范围内。(从移动单元回传到基站的反向链路传输工作于一个不同的频率范围内。)这60MHz正向链路传输频率划分成6个频块(frequencyblock):3个15MHz的频块，每一频块内有11个1.25MHz的频率信道；3个5MHz的频块，每一频块内有3个1.25MHz的频率信道。总共42个频率信道，每个频率信道能支持多达例如是64个不同的CDMA码信道。
当在现场配置时，各个具体的基站是指配运行于各个具体的PCS频块内的。为了避免设计、建造和编排6种不同类型的基站发射机(每一发射机适用于每个不同的PCS频块)，对于全部频块一般只采用单一种通用的基站发射机设计。此种场合下，重要的是通用的基站发射机能在60MHz正向链路发送频率范围内的所有频率上都可满意地工作。
图1示出在PCS通信系统的正向链路发射机内应用的一个常规的基站发射机电路100的方框图。基站发射机电路100中包含有：振荡器102，产生出频率在869MHz至894MHz之间的一个射频信号104；以及发送上变频器106，它将射频信号104变换成一个PCS频块信号108，其具有的频率对应于1930-1990MHz PCS范围内诸PCS频块之一(例如是一个具体的5MHz或15MHz PCS频块的中心频率)。具体的PCS频块是由接收自告警控制板(ACB)118的一个数字控制信号120予以规定的。然后，将上变频器106产生的PCS频块信号108提供至高功率放大器110上，由它进一步放大PCS频块信号而产生一个放大的PCS频块信号112，用于随后的发射机内的处理(例如，调谐到该PCS频块内一个具体的PCS频率信道上，由数据和代码进行调制以及发射等)(图1中未示出)。一个实践的基站发射机电路100中，高功率放大器110是纽约Hauppauge的Microwave Power Devices公司之一个子公司MPD科技公司生产的No.34874/EB500600-3型放大器。
此外，如图1中所指明，放大器告警信号114从高功率放大器110上反馈回到发送上变频器106中，以指出在高功率放大器110内存在一种告警情况。发送上变频器告警信号116则是从发送上变频器106上反馈回到告警控制板118中，以指出或是在发送上变频器106内、或是在高功率放大器110内存在一种告警情况。
图2示出用于图1中基站发射机电路100的一个常规的发送上变频器106的方框图。如图2中所示，上变频器106从图1的振荡器102上绕过1dB衰减器202接收射频信号104。混频器206将接收到的射频信号与低通滤波器222来的一个混频用信号224进行混频，使接收到的射频信号变频为具有所需的PCS频块频率的一个混频器输出信号204。该混频器输出信号204通过电位计208、5dB放大器210、20dB放大器212和带通滤波器214的处理，产生出PCS频块信号108，馈送给图1的高功率放大器110。
合成器218从ACB118上接收控制信号120，配合5dB放大器220和低通滤波器222将15MHz的本地时钟信号216变频成一个混频用信号224，它具有的频率适应于使混频器206产生的混频器输出信号204能符合由控制信号120予以规定的所需PCS频块频率。合成器218中可包含一个锁相环路或者其它的可控信号发生器，它产生出一个锁定检测信号226，以指明混频用信号224何时已达到了所需的频率值。
逻辑电路228:(1)从合成器218上接收锁定检测信号226和从高功率放大器110上接收放大器告警信号114；以及(2)产生出供调压器和开关232用的控制信号230，调压器和开关232随后产生出信号去控制放大器210、212和220的增益。此外，发送上变频器告警信号116从逻辑电路228反馈至告警控制板118上。
在通信系统中，限制出现互调失真(IMD)(在CDMA系统中也称为频谱再增长(SR))十分重要。因为互调失真会导致不能够滤除的、对邻信道的干扰，所以它是放大器中一个重要的性能劣化效应的因素。IMD是一种非线性失真效应，它是由放大器中输出功率对输入功率之特性为非线性而不是线性所造成的。非线性特性的原因在于放大器中应用的功率晶体管在制造时所使用的半导体材料的物理性质问题。为了获得线性的输出输入特性，通常应用了某种形式的线性化措施，诸如前馈方式和/或预失真方式，但一般仍然不能在一个宽广的频率范围上提供出优化的线性性能。
因此，尽管一个放大器在一个特定的窄的频率范围上(例如，高达大约20MHz的频率范围)能做到充分地优化，但是难以使单一个放大器优化到在PCS基站正向链路发射机中需要得到支持的整个60MHz频率范围上都提供出低电平的IMD。一种可选方案这样地设计，诸如图1中的高功率放大器110，它将放大器做成所谓的智能型放大器，包含有复杂的电路(例如具有频率检测电路)，用以测量诸如图1中PCS频块内信号108之类的接收信号之频率，然后根据测量得到的频率随之使放大器的工作自动地优化。可是，这样一种可选方案往往成本很高，阻碍了在通常的PCS通信系统的基站内得以实用。结果，诸如图1中基站发射机电路100之类内的典型基站放大器，是在厂家制造期间尽可能好地在整个60MHz PCS正向链路频率范围上做到性能优化，随后当基站具体配置于现场时(这个基站用的具体的PCS频块已经知道)，将不再进行优化处理。
本发明的目的是提供一种具有频率自优化处理的发射机电路，应用于遵从例如是美国U.S.PCS标准的无线通信系统的基站正向链路发射机中。本发明的频率自优化基站发射机电路使用到数字信息，当常规的基站发射机电路配置好用于现场工作时，该数字信息便能在该发射机电路中得以应用，它对于现场中表明的指配给基站的特定PCS频块，可根据该特定的PCS频块优化放大器的工作。结果，不需要在发射机电路内应用昂贵的智能型放大器，这种频率自优化基站发射机电路就能在整个60MHz PCS频率范围上提供出比之常规的基站发射机电路所能提供的性能要好的性能(例如，较低的互调失真)。并且，由于本发明依赖于实际的数字信息，应用它来指出特定的PCS频块，所以本发明甚至能工作得比之发射机的设计更精确，设计中是依赖于智能型放大器来检测频块之频率的。此外，由于本发明减小了互调失真，本发明能够在不违反FCC(美国联邦通信委员会)关于对其它频段中的传输造成干扰的规则下，借助于使用更高的传输功率电平而能做到增加系统容量(例如，每个PCS频率信道有更多的CDMA码和/或更大的基站覆盖区域)。
在一个实施例中，本发明的一个发射机电路设计成工作于一个规定的发送频率范围上，该发射机电路中包含有：(a)一个振荡器，配置成产生出在一个第一频率上的第一信号；(b)一个上变频器，配置成将该第一信号变换成在不用于第一频率的一个第二频率上的第二信号，这里，该第二频率处于规定的发送频率范围内，并由上变频器内可予应用的频率信息对之作出规定；以及(c)一个放大器，配置成放大该第二信号。上变频器根据用以规定第二频率的频率信息来产生一个用于该放大器的控制信号，该放大器应用此控制信号使其在放大第二信号中的工作自动地优化。
另一个实施例中，本发明的一个用于发射机电路中的放大器设计成工作于一个规定的发送频率范围上，这里，该放大器配置成：(1)接收和放大一个输入信号，其输入频率处在规定的发送频率范围内；(2)接收一个与输入信号之输入频率相对应的控制信号；以及(3)应用该控制信号使其在放大该输入信号中的工作自动地优化。
另又一个实施例中，本发明之用以在一个发射机电路内产生出信号的一种方法设计成在一个规定的发送频率范围上进行工作，包含有步骤：(a)产生出一个在第一频率上的第一信号；(b)将该第一信号变换成在不同于第一频率的一个第二频率上的第二信号，这里，该第二频率处在规定的发送频率范围内，并由发射机电路内可予应用的频率信息对之作出规定；(c)根据用以规定该第二频率的频率信息，产生一个控制信息；以及(d)用一个放大器放大该第二信号，这里，放大器接收和应用该控制信号使其在放大第二信号中的工作自动地优化。
从下面的详细说明、所附的权利要求书和有关的附图中，本发明的各方面特点、特性和优点将十分充分地表现出来；各附图中：
图1示出在PCS通信系统的正向链路发射机中应用的一个常规的基站发射机电路的方框图；
图2示出用于图1中基站发射机电路的一个常规的发送上变频器的方框图；
图3示出按照本发明的一个实施例在PCS通信系统的正向链路发射机中应用的一个基站发射机电路的方框图；以及
图4示出用于图3中基站发射机电路的一个发送上变频器的方框图。
图3示出按照本发明的一个实施例在PCS通信系统的正向链路发射机中应用的一个基站发射机电路300的方框图。如图3中所示，基站发射机电路300中包含振荡器302、发送上变频器306、高功率放大器310和告警控制板(ACB)318。象图1的常规基站发射机电路100那样，基站发射机电路300的振荡器302产生一个射频信号304，它由发送上变频器306变换成一个频块信号308，然后由高功率放大器310予以放大，产生出供随后的发射机处理电路(未示出)用的一个放大的PCS频块信号312，这里，60MHz PCS频率范围内该具体的PCS频块是由发送上变频器306从告警控制板(ACB)318上接收到的控制信号320予以规定的。象常规的基站发射机电路100中那样，高功率放大器310向发送上变频器306反馈回一个告警信号314，而发送上变频器306向告警控制板318反馈回一个告警信号316。
然而，除了那些通常的信号之外，发送上变频器306还产生一个控制信号集322用于高功率放大器310。这些控制信号标识出60MHzPCS频率频范围内一个特定的频率子范围，它对应于从告警控制板318上接收到的控制信号320内标识出的该PCS频块。一个实施例中，控制信号322内包含2比特信息，用于标识出60MHz PCS频率范围内三个20MHz频率子范围(例如，(01)标识为1930至1950MHz,(10)标识为1950至1970MHz，而(11)标识为1970至1990MHz)之一。第四个2比特值(00)可以保留为一个复位信号，以在电路测试期间告知高功率放大器正在提供一个新的值。
按照本发明的这种实施方案，高功率放大器310设计成是根据控制信号320标识出的该具体的20MHz频率子范围而使其工作自动地优化的。由于对于典型的PCS应用场合该放大器只需在20MHz频率范围充分地优化，本发明的这种实施方案确保了基站发射机电路300有满意的性能(例如，就充分低的互调失真而言)。一种实施方案中，由高功率放大器310从存储器(例如是一张查找表)中检索供规定的频率子范围用的可调谐参数，并应用那些可调谐参数来精细调谐其工作。可以理解到，在其它实施方案中，发送上变频器306能够向高功率放大器310提供出更为特定的频块的频率，从而在更窄的频率子范围上做到工作优化(例如，具体地5MHz或15MHz的PCS频块)。
图4示出图3中基站发射机电路300用的发送上变频器306的方框图。发送上变频器306中的单元402-432可对比于图2的常规发送上变频器106中的相应单元202-232，它们工作情况类同。然而，按照本发明的这种实施方案，发送上变频器306中此外有一个可编程逻辑器件(PLD)(或是其它合适的处理装置)434和一个包含着带有积分器之施密特触发器的电路处理框438。
类似于合成器418,PLD434从告警控制板318上接收一个控制信号320。PLD434对控制信号320内的信息进行处理，以确定出控制信号320内对于发送上变频器306所规定的具体的PCS频块。PLD434应用这个PCS频块信息产生出一个2比特控制信号436，它标识出供高功率放大器310应用来使其工作优化的、相应的20MHz频率子范围。控制信号436组成了图3中所示的控制信号322的一部分。一种实施方案中，PLD434还从ACB318上接收启动信号和时钟信号。
在一种实施方案里，发送上变频器306配置成有上拉电阻与控制信号436相连结，以保证当发送上变频器306中发生故障时有合适的默认值施加上，它使得高功率放大器310的工作优化于60MHz PCS频率范围的中央(也就是大约1960MHz)。
此外，电路处理框438监测自逻辑电路428来的告警信号316，以对高功率放大器310产生一个复位信号440。具体地，在电路处理框438内，积分器将告警信号316进行累加，由施密特触发器根据所产生的累加的积分器信号产生出复位信号440。类似于控制信号436，复位信号440组成了图3中所示的控制信号322的一部分。高功率放大器310应用复位信号440来确定是否对其工作进行复位。
在一种实施方案中，由告警控制板318产生的控制信号320中包括一个19比特的值，它如表1中所列地标识出具体的PCS频块。如表1中所指出，每个19比特控制值的最先6个比特和最后3个比特对于所有6个各别的PCS频块是相同的，只是“中间的”10个比特随不同的PCS频块而变；一种实施方案中，PLD434对这10个中间比特进行处理以识别出规定的PCS频块，并如表1中所示地为2比特控制信号436产生出比特A和B并传输至高功率放大器310上。
                                   表1控制信号值
PCS块 频率范围 19比特控制信号值 比特A 比特B
 A 1930-1945MHz (0010100101100100000) 0  1
 B 1950-1965MHz (0010101000101000000) 1  0
 C 1970-1985MHz (0010101100100101000) 1  1
 D 1945-1950MHz (0010100111101111000) 0  1
 E  1965-1970MHz (0010101011000011000) 1  0
 F  1985-1990MHz (0010101011101100000) 1  1
尽管本发明就具有发送上变频器的一种基站发射机电路关系作出了说明，但本发明的实施例可以有其它的设计方法。例如，本发明的另一种发射机电路可以带一个无线电装置，设计得能产生一个具有合适频率的信号而不需要上变频到PCS频率范围上。然后，由装设在高功率放大器之内或之外的一个处理装置(例如是PLD)处理告警控制板(或是基站内具有可供应用的频率信息的其它电路)来的控制信号，以确定出在使高功率放大器工作优化时所应用的合适的频率子范围。PLD装设在高功率放大器之内时，自告警控制板来的控制信号可以直接输入至高功率放大器上而不需经过任何的中间电路。
尽管本发明就1930MHz至1990MHz的60MHz PCS正向链路频带的情况作出了说明，但本发明的实施例也可以设计成工作于其它频率范围上。因此，可以应用本发明来设计这样的基站发射机电路，它们供无线通信系统中诸基站的发射机应用，但遵从有关的通信标准而不是U.S.PCS标准。此外，本发明也能应用于其它场合，那里的数字信息可以用来标识出一个特定的频块或信道频率以达到一种自优化的发射机电路，而不论它们使用于基站发射机中或是其它地方。
进一步可以知道，本技术领域内的熟练人员可以对上面为了表述本发明的特性而已作出说明和示例之各部分的细节、部件和安排作出各种改变，它们偏离不开下面的权利要求书中所表明的本发明的范畴。

Claims (25)

1．一种设计为在一个规定的频率范围上工作的发射机，包括：
(a)一个振荡器，配置成产生出一个在第一频率上的第一信号；
(b)一个上变频器，配置成将该第一信号变换为在一个不同于第一频率的第二频率上的第二信号，其中该第二频率处在所规定的发送频率范围之内，并且是由在上变频器内可得到的频率信息所规定的；以及
(c)一个放大器，配置成放大第二信号，其中：
上变频器根据应用来规定出第二频率的频率信息产生出一个用于该放大器的控制信号；以及
该放大器应用该控制信号自动地优化其用于放大第二信号的工作。
2．权利要求1的发明，其中，该放大器根据控制信号从存储器中检索一个或多个数值以用于一个或多个可调谐的参数，并应用那些可调谐的参数使其在放大第二信号中的工作优化。
3．权利要求1的发明，还包括一个向上变频器提供出频率信息的告警控制板，其中，上变频器中包含一个可编程逻辑器件，它配置成对该频率信息进行处理以产生出用于该放大器的控制信号。
4．权利要求3的发明，其中，该频率信息以一个19比特的值从告警控制板传输至上变频器上，该19比特的值标识出所规定的发送频率范围内六个不同的频块之一。
5．权利要求3的发明，其中，上变频器中还包括一个电路处理块，它配置成对于从上变频器到告警控制板的告警信号进行监测，以产生一个用于放大器的复位信号。
6．权利要求5的发明，其中，该电路处理块中包括一个配置有积分器的施密特触发器，其中，积分器将告警信号累加以产生一个累加的积分器信号，施密特触发器根据该累加的积分器信号产生出复位信号。
7．权利要求1的发明，其中：
所规定的发送频率范围是用于一种无线通信系统内一个基站正向链路的发送频率范围；
该第二频率对应于基站正向链路发送频率范围内一个特定的频块；以及
由控制信号标识出基站正向链路发送频率范围内的一个频率子范围，它对应于该特定的频块。
8．权利要求7的发明，其中：
基站正向链路发送频率范围是一个PCS基站正向链路发送频率范围；以及
特定的频块是该PCS基站正向链路发送频率范围内六个不同的PCS频块之一。
9．权利要求8的发明，其中，控制信号中包括一个2比特的值，它标识出PCS基站正向链路发送频率范围内三个不同的频率子范围之一。
10．权利要求9的发明，还包括一个配置成向上变频器提供出频率信息的告警控制板，其中，上变频器内包括一个可编程逻辑器件，它配置成对该频率信息进行处理，以产生出用于放大器的控制信号，其中：
该频率信息以一个19比特的值从告警控制板传输至上变频器上，该19比特的值标识出所规定的发送频率范围内六个不同的频块之一；
上变频器中还包括一个电路处理块，它配置成对于从上变频器到告警控制板的告警信号进行监测，以产生一个用于放大器的复位信号；
该电路处理块中包括一个配置有积分器的施密特触发器，其中，积分器将告警信号累加以产生一个累加的积分器信号，施密特触发器根据该累加的积分器信号产生出复位信号；以及
该放大器根据控制信号从存储器中检索一个或多个数值以用于一个或多个可调谐的参数，并应用那些可调谐的参数使其在放大第二信号中的工作优化。
11．一种在一个发射机电路中应用的放大器，设计成工作于一个规定的发送频率范围上，其中，该放大器安排为接收和放大一个输入信号，该输入信号具有在所规定的发送频率范围内的一个输入频率；
放大器配置成接收一个与该输入信号之输入频率相对应的控制信号；以及
放大器配置成应用该控制信号自动地优化其用于放大该输入信号的工作。
12．权利要求11的发明，其中，该放大器根据控制信号从存储器中检索一个或多个数值以用于一个或多个可调谐的参数，并应用那些可调谐的参数优化其用于放大输入信号的工作。
13．权利要求11的发明，其中，该放大器配置成接收一个复位信号，并根据该复位信号使其工作复位。
14．权利要求11的发明，其中：
所规定的发送频率范围是用于一种无线通信系统内一个基站正向链路的发送频率范围；
该输入频率对应于基站正向链路发送频率范围内一个特定的频块；以及
由控制信号标识出基站正向链路发送频率范围内的一个频率子范围，它对应于该特定的频块。
15．权利要求14的发明，其中：
基站正向链路发送频率范围是一个PCS基站正向链路发送频率范围；以及
特定的频块是该PCS基站正向链路发送频率范围内六个不同的PCS频块之一。
16．权利要求15的发明，其中，控制信号中包括一个2比特的值，它标识出PCS基站正向链路发送频率范围内三个不同的频率子范围之一。
17．权利要求16的发明，其中：
放大器根据控制信号从存储器中检索一个或多个数值以用于一个或多个可调谐的参数，并应用那些可调谐的参数优化其用于放大输入信号的工作；以及
放大器配置成接收一个复位信号，并根据该复位信号使其工作复位。
18．一种用以在设计成工作于一个规定的发送频率范围上的发射机电路内产生出信号的方法，包括有步骤：
(a)产生出一个在第一频率上的第一信号；
(b)将该第一信号变换为在一个不同于第一频率的第二频率上的第二信号，其中该第二频率处在所规定的发送频率范围之内，并且是由在发射机电路内可得到的频率信息所规定的；
(c)根据该频率信息产生一个控制信号，用于规定该第二频率；以及
(d)由一个放大器放大该第二信号，其中，该放大器接收和应用该控制信号自动地优化其用于放大该第二信号的工作。
19．权利要求18的发明，其中，该放大器根据控制信号从存储器中检索一个或多个数值以用于一个或多个可调谐的参数，并应用那些可调谐的参数优化其用于放大第二信号的工作。
20．权利要求18的发明，其中，该频率信息是一个可予应用的19比特的值，它标识出所规定的发送频率范围内六个不同的频块之一。
21．权利要求18的发明，还包括有对发射机电路内的告警信号进行监测以产生出一个用于放大器之复位信号的步骤。
22．权利要求18的发明，其中：
所规定的发送频率范围是用于一种无线通信系统内一个基站正向链路的发送频率范围；
该第二频率对应于基站正向链路发送频率范围内一个特定的频块；以及
由控制信号标识出基站正向链路发送频率范围内的一个频率子范围，它对应于该特定的频块。
23．权利要求22的发明，其中：
基站正向链路发送频率范围是一个PCS基站正向链路发送频率范围；以及
特定的频块是该PCS基站正向链路发送频率范围内六个不同的PCS频块之一。
24．权利要求23的发明，其中，控制信号中包括一个2比特的值，它标识出PCS基站正向链路发送频率范围内三个不同的频率子范围之一。
25．权利要求24的发明，还包括有对发射机电路内的告警信号进行监测以产生出一个用于放大器之复位信号的步骤，其中：
放大器根据控制信号存储器中检索一个数值以用于一个或多个可调谐的参数，并应用那些可调谐的参数化其用于放大第二信号的工作；
该频率是一个可予应用的19比特的值，它标识出所规定的发送频率范围内六个不同的频块之一。
CN01111482A 2000-03-16 2001-03-15 具有频率自优化的发射机电路 Pending CN1314767A (zh)

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