ES2546073T3 - Método y dispositivo para controlar una amplificación de potencia - Google Patents

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Abstract

Un método para controlar una amplificación de potencia, que comprende: proporcionar a la salida (S101) una señal de tensión en conformidad con el estado de un equipo de red, NE, en un sistema de radiocomunicaciones; en donde proporcionar una señal de tensión en conformidad con el estado del equipo NE comprende: proporcionar, a la salida, una primera señal de tensión en conformidad con el estado de NE si el estado de NE es inactivo; en donde el estado Inactivo indica que el equipo NE está en un intervalo de tiempo de reposo, no accesible por ningún abonado; y aplicar (S102) la señal de tensión a un electrodo de rejilla o a un electrodo base de al menos un transistor de amplificador de potencia en una unidad de amplificador de potencia; en donde aplicar la señal de tensión a un electrodo de rejilla o a un electrodo base de al menos un transistor de amplificador de potencia en una unidad de amplificador de potencia comprende: aplicar la primera señal de tensión al electrodo de rejilla o al electrodo base del al menos un transistor de amplificador de potencia para permitir la desconexión del al menos un transistor de amplificador de potencia.

Description

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de control principal, a modo de ejemplo, la prioridad de las señales de control externas se establece como la más alta y de este modo, cuando se recibe una señal de alarma de fallo o una señal para la desactivación forzada del transmisor o del amplificador de potencia, aun cuando el equipo NE esté en los intervalos de tiempo de no reposo según se indica por la señalización, la unidad de control principal determina todavía el estado del equipo NE como ocupado en función de la prioridad.
El módulo de adquisición del estado 204 está adaptado para determinar un estado actual del equipo NE en conformidad con la información anterior. El equipo NE puede estar en un estado Inactivo o en un estado Ocupado. El estado Inactivo indica que el equipo NE no es requerido para proporcionar una señal de RF, a modo de ejemplo, el equipo NE no es objeto de acceso por ningún abonado, en un intervalo de tiempo de reposo ni recibe una señal de control para permitir la desactivación del amplificador de potencia. El estado Ocupado indica que el equipo NE es requerido para proporcionar una señal de RF, a modo de ejemplo, el equipo NE es objeto de acceso por abonados, en un intervalo de tiempo no de reposo o recibe una señal de control para desactivar el amplificador de potencia.
El módulo de envío de señal 206 está adaptado para enviar la señal de control de tensión en función del estado del equipo NE. A modo de ejemplo, la señal de control de tensión correspondiente al estado Inactivo se representa por una tensión lógica “0” y la señal de control de tensión correspondiente al estado Ocupado se representa por una tensión lógica "1". Además, se puede adoptar también una expresión lógica inversa, es decir, la señal de control de tensión correspondiente al estado Inactivo se representa por una tensión lógica "1" y la señal de control de tensión correspondiente al estado Ocupado se representa por una tensión lógica "0". La señal de control de tensión es objeto de salida desde un puerto A22.
La unidad de control principal 200 puede ser un circuito integrado o un módulo funcional de un circuito integrado, a modo de ejemplo, un módulo funcional integrado en un circuito integrado de control de un terminal inalámbrico tal como un teléfono móvil. La unidad de control principal 200 puede ser también una parte de un controlador de estación base y la señal de control de tensión se envía directamente a un transmisor en un lado de estación base a través de un canal de señalización por el controlador de estación base. La unidad de control principal 200 puede estar también directamente integrada en una placa de un transmisor.
La unidad de control de tensión 210 está conectada a la unidad de control principal 200 y está adaptada para recibir la señal de control de tensión procedente de la unidad de control principal 200 a través de un puerto B21, para obtener la señal de tensión en función de la señal de control de tensión y para aplicar la señal de tensión obtenida a un electrodo de rejilla o a un electrodo base de un transistor de amplificador de potencia 221 en el amplificador de potencia 220 a través de un puerto B22. El valor de la señal de tensión varía para diferentes transistores de amplificador de potencia. A modo de ejemplo, cuando el transistor de amplificador de potencia es un transmisor LDMOS de canal N, la señal de tensión correspondiente a la señal de control de tensión "1" (el estado Ocupado) puede ser 2 V a 5 V y la señal de tensión correspondiente a la señal de control de tensión "0" (el estado Inactivo) puede ser 0 V a 2 V. Cuando el transistor de amplificador de potencia es un transistor MESFET GaAs en el modo de agotamiento de canal N, la señal de tensión correspondiente a la señal de control de tensión "1" (el estado Ocupado) puede ser -4 V a 0 V y la señal de tensión correspondiente a la señal de control de tensión "0" (el estado Inactivo) puede ser -5 V a -4 V. La unidad de control de tensión puede estar constituida por un circuito conmutador analógico
o un circuito conversor digital a analógico. La unidad de control de tensión puede ajustarse por separado o integrarse en la unidad de control principal como un módulo funcional.
El amplificador de potencia 220 está adaptado para activarse o desactivarse en conformidad con la señal de tensión de polarización aplicada al electrodo de rejilla o a un electrodo base del transistor de amplificador de potencia 221 allí existente. Un puerto C21 del amplificador de potencia 220 está adaptado para recibir una señal de RF, un puerto C22 está adaptado para conectar una tensión de suministro de energía constante Vdd y un puerto C23 está adaptado para la salida de la señal de RF.
El amplificador de potencia 220 puede ser de clase A o de clase AB y el transistor de amplificador de potencia 221 incluye, sin limitación, a un transistor LDMOS, un transistor GaAs MESFET, un transistor BJT, un transistor de efecto de campo de unión (JFET) o un transistor de nitruro de galio (GAN).
Cuando el amplificador de potencia está constituido por múltiples transistores de amplificador de potencia, la unidad de control de tensión permite la activación o desactivación del amplificador de potencia controlando la tensión de rejilla o al tensión base del uno o múltiples transistores de amplificador de potencia en la unidad del amplificador de potencia. Según se ilustra en la Figura 7, una unidad de control principal 300 obtiene información relacionada con un equipo NE por intermedio de un puerto A31, un puerto A32 envía una señal de control de tensión a un puerto B31 de unidad de control de tensión 310, a unidad de control de tensión 310 responde a la señal y un puerto B32 proporciona una señal de tensión a un electrodo de rejilla o a un electrodo base de un transistor de amplificador de potencia 321 y a un electrodo de rejilla o a un electrodo base de un transistor de amplificador de potencia 332 en una unidad de amplificador de potencia 320. Un puerto C31 del amplificador de potencia 320 está adaptado para recibir una señal de RF, un puerto C32 está adaptado para conectar una tensión de suministro de energía constante Vdd y un puerto C33 está adaptado para proporcionar la señal de RF. En la práctica, los transistores de amplificador de potencia conectados a y controlados por, la unidad de control de tensión pueden determinarse en conformidad
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con la estructura interna del amplificador de potencia. Cuando necesitan controlarse múltiples transistores de amplificador de potencia, se utilizan múltiples señales de tensión, que varían en conformidad con las condiciones específicas del amplificador de potencia.
Puesto que la unidad de control de tensión procesa señales de baja tensión y de baja intensidad de corriente, la estructura del circuito es simple y el coste de fabricación es bajo. Además, puesto que el circuito incluye menos componentes, también se mejora la estabilidad del circuito.
El sistema para controlar la amplificación de potencia es aplicable a un transmisor de RF y también es aplicable a un equipo NE tal como una estación base o un terminal inalámbrico. Cuando el sistema para controlar la amplificación de potencia se aplica en el terminal inalámbrico, con el fin de simplificar la conexión del equipo y mejorar el nivel de integración, la unidad de control de tensión puede estar directamente integrada en la unidad de control principal, o la unidad de control principal, la unidad de control de tensión y la unidad de amplificador de potencia pueden estar integradas en un circuito integrado o en un módulo funcional de un circuito integrado.
Un sistema para controlar la amplificación de potencia se da a conocer en una tercera forma de realización de la presente invención, en donde la unidad de control de tensión está integrada en una unidad de control principal. Haciendo referencia a la Figura 8, el sistema incluye una unidad de control principal 400 y una unidad de amplificador de potencia y la unidad de amplificador de potencia incluye un amplificador de potencia 420.
Una unidad de control de tensión 401 está integrada en la unidad de control principal 400. Un puerto A41 de la unidad de control principal 400 es un puerto de entrada de información adaptado para obtener información relacionada con equipo NE. La información incluye al menos una de entre: señalización, información de servicio, señales de control externas y señales de reloj internas del equipo NE. Un estado actual del equipo NE se determina en función de la información anterior. Una señal de tensión de polarización se aplica a un electrodo de rejilla o a un electrodo base para un transistor de amplificador de potencia 421 en conformidad con el estado actual del equipo NE.
El equipo NE puede estar en un estado Inactivo o en un estado Ocupado. El estado Inactivo indica que el equipo NE no es requerido para proporcionar una señal de RF, a modo de ejemplo, el equipo NE no es accedido por ningún abonado, en un intervalo de tiempo de reposo ni recibe una señal de control para la desactivación del amplificador de potencia. El estado Ocupado indica que el equipo NE es requerido para proporcionar una señal de RF, a modo de ejemplo, el equipo NE es accedido por abonados, en un intervalo de tiempo no de reposo, ni recibe una señal de control para activar el amplificador de potencia. Tomando a modo de ejemplo un terminal móvil de GSM, en el proceso en que el terminal establece conexiones, el lado de la red proporciona un mensaje de asignación de canal de servicio, en donde se especifican los números de secuencia de intervalos de tiempo disponibles para el terminal. La unidad de control principal obtiene el mensaje y determinar si el terminal está en un estado Ocupado en función del mensaje y el reloj interno cuando llegan los intervalos de tiempo especificados.
La unidad de control de tensión 401 integrada en la unidad de control principal 400 proporciona una señal de tensión en conformidad con el estado del equipo NE, y la señal de tensión se aplica al electrodo de rejilla o al electrodo base del transistor de amplificador de potencia 421 por intermedio de un puerto A42. El valor de la señal de tensión varía para diferentes transistores de amplificador de potencia. A modo de ejemplo, si el transistor de amplificador de potencia es un transistor LDMOS de canal N, la señal de tensión correspondiente al estado Ocupado del equipo NE puede ser 2 V a 5 V y la señal de tensión correspondiente al estado Inactivo puede ser 0 V a 2 V. Si el transistor de amplificador de potencia es un transistor MESFET GaAs en el modo de agotamiento de canal N, la señal de tensión correspondiente al estado Ocupado puede ser -4 V a 0 V y la señal de tensión correspondiente al estado Inactivo puede ser -5 V a -4 V.
El amplificador de potencia 420 está adaptado para su activación o desarrollo en función de la señal de tensión aplicada al electrodo de rejilla o al electrodo base del transistor de amplificador de potencia 421 allí existente. Un puerto C41 del amplificador de potencia 420 está adaptado para recibir una señal de RF, un puerto C42 está adaptado para conectar una tensión de suministro de energía constante Vdd y un puerto C43 está adaptado, para proporcionar, a la salida, la señal de RF.
El amplificador de potencia 420 puede ser de clase A o de clase AB y el transistor de amplificador de potencia 421 incluye, sin limitación, a un transistor LDMOS, un transistor GaAs MESFET, un transistor BJT, un transistor de efecto de campo de unión JFET o un transistor de nitruro de galio (GAN).
La unidad de control de tensión está directamente integrada en la unidad de control principal. De este modo, el nivel de integración del equipo se mejora y se simplifican las conexiones de circuitos y de configuración y se acorta, en gran medida, el retardo de la señal de control para dar la respuesta a la señal de tensión más a su debido tiempo. Además, la función de la unidad de control principal 400 puede realizarse mediante un circuito integrado dedicado, una unidad central de procesamiento (CPU) o un conjunto matricial de puertas lógicas programables en campo (FPGA).
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existente. El primer amplificador de potencia 620, el segundo amplificador de potencia 630 y el tercer amplificador de potencia 640 pueden incluir, respectivamente, uno o más transistores de amplificador de potencia y los puertos C62, C65 y C68 están conectados a una tensión constante Vdd de una fuente de alimentación de energía, respectivamente. La unidad de control principal controla, mediante las señales de tensión, el número de los amplificadores de potencia que están en el estado Activo, en función de la potencia de RF de entrada, con el fin de mejorar la eficiencia global de la unidad de amplificador de potencia. A modo de ejemplo, solamente un amplificador de potencia se activa cuando la potencia de la señal de RF de entrada es pequeña y tres amplificadores de potencia se activan cuando la potencia de la señal de RF de entrada es de gran magnitud. Los tres amplificadores de potencia pueden controlarse de forma uniforme por una sola señal de tensión, con el fin de doblar la potencia de salida.
El primer amplificador de potencia 620, el segundo amplificador de potencia 630 y el tercer amplificador de potencia 640 pueden ser de amplificadores de Clase A o de Clase AB y los transistores de amplificador de potencia incluyen, sin limitación, a transistores LDMOS, GaAs MESFET, BJT, JFET o GAN.
La unidad de control principal proporciona múltiples señales de tensión a través de la unidad de control de tensión, que realiza el control colectivo sobre los múltiples amplificadores de potencia, economiza el coste del equipo y mejora la eficiencia de los amplificadores de potencia.
El sistema para controlar la amplificación de potencia es aplicable a un transmisor de RF y es también aplicable a un equipo NE tal como una estación base o un terminal inalámbrico.
A veces, múltiples amplificadores de potencia necesitan conectarse en serie en funcionamiento para obtener una más alta ganancia. Un sistema para controlar la amplificación de potencia se da a conocer en una sexta forma de realización de la presente invención, en donde amplificadores de potencia están conectados en serie en condiciones operativas. Haciendo referencia a la Figura 11, el sistema incluye una unidad de control principal 700, una unidad de control de tensión 710 y una unidad de amplificador de potencia constituida por un primer amplificador de potencia 720, un segundo amplificador de potencia 730 y un tercer amplificador de potencia 740.
Un puerto A71 de la unidad de control principal 700 es un puerto de entrada de información adaptado para obtener información relacionada con un equipo NE. La información incluye al menos una de entre: señalización, información de servicio, señales de control externas y señales de reloj internas del equipo NE. Un estado actual del equipo NE se determina en función de la información anterior.
El equipo NE puede estar en un estado Inactivo o en un estado Ocupado. El estado Inactivo indica que el equipo NE no es requerido para proporcionar una señal de RF, a modo de ejemplo, el equipo NE no es accedido por ningún abonado, en un estado de tiempo de reposo, ni recibe una señal de control para desactivar el amplificador de potencia. El estado Ocupado indica que el equipo NE es requerido para proporcionar una señal de RF, a modo de ejemplo, el equipo NE es accedido por abonados, en un intervalo de tiempo no de reposo o recibe una señal de control para activar el amplificador de potencia.
La unidad de control principal 700 envía una señal de control de tensión en función del estado del equipo NE. A modo de ejemplo, la señal de control de tensión correspondiente al estado Inactivo se representa por una tensión lógica "0" y la señal de control de tensión correspondiente al estado Ocupado se representa por una tensión lógica "1". Además, se puede adoptar también una expresión lógica inversa, es decir, la señal de control de tensión correspondiente al estado Inactivo se representa por una tensión lógica "1" y la señal de control de tensión correspondiente al estado Ocupado se representa por una tensión lógica "0". La señal de control de tensión se proporciona desde un puerto A72. Cuando la unidad de amplificador de potencia está constituida por múltiples amplificadores de potencia, la unidad de control principal proporciona múltiples señales de control de tensión independientes y la expresión lógica de cada señal de control de tensión es la misma que la descripción precedente. La unidad de control principal 700 puede ser un circuito integrado o un módulo funcional de un circuito integrado. La unidad de control principal puede ser también una parte de un controlador de estación base y la señal de control de tensión se envía directamente a un transmisor en un lado de estación base a través de un canal de señalización por el controlador de la estación base. La unidad de control principal puede estar también directamente integrada en una placa de un transmisor.
La unidad de control de tensión 710 está conectada a la intercambio principal 700 y adaptada para recibir las señales de control de tensión procedentes de la unidad de control principal 700 a través de un puerto B71, para obtener señales de tensión en función de las señales de control de tensión y para aplicar las señales de tensión obtenidas a los electrodos de rejilla de los transistores de amplificador de potencia 721, 731 y 741 o a los electrodos bases de los transistores de amplificador de potencia 721, 731 y 741 a través de un puerto B72, respectivamente. En este caso, el puerto B72 puede proporcionar tres señales de tensión independientes para controlar los tres amplificadores de potencia de forma independiente o proporcionar solamente una señal de tensión para controlar uniformemente los tres amplificadores de potencia. Además, para los amplificadores de potencia conectados en serie, la señal de tensión puede aplicarse a amplificadores de potencia individuales. A modo de ejemplo, en esta forma de realización, la señal de tensión se aplica a solamente el electrodo de rejilla del transistor de amplificador de
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