TW296504B - - Google Patents

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A7 A7 B7 五、發明説明（1 發明背暑 1 .發明領域 本發明係關於射頻訊鏡功率放大器之控制電路。 2 ·以前技術説明 :=通統’例如细胞式無線電話系統與陸地行動通 統，（基f運作與結構在本技術領域爲 眾所知。用户 :内量1疋藉由維持射頻傳輸訊號輸出功率於夠低之位 準，在每一區站nb 一 内，以使相同之射頻頻率可同時使用於 相鄰區域來最大化。無線通訊系統之傳輸功率通常藉由傳 輸訊號輸出控制系統來維持在多個指定位準之-。基本上 :輸訊號輸出控制系統包含一用以偵測射頻功率放大器 1 <傳輸訊號C力率位準的制電路與—回應偵測電 路:輸㈣控制射頻功率放大器之增益的電路。 奴而§ ’無線電話運用回授電路來控制功率放大器之 =供對疋射頻輸出能量傳送至偵測電路，而偵測電 ::、怎；輸出功率位準之功率位準訊號。比較功率位 Z 2:t t考訊號以產生一控制訊號，而該控制訊號是用 .曰又放大咨之輸出功率並導致參考訊號與功率位準訊號 之至取小化。 大部：包含射頻功率控制之以前技術傳送器運用某種型 二：二：體偵測器來轉換射頻載波至對應之直流位準。圖1 ^一二種傳輸訊號輸出控制系統。射頻傳輸訊號放大於 :接：;2 =頻放大器電路1〇且然後經由四終端，傳輸線 <輸入埠與輸出埠來傳送至天線輸出電路Μ。 4- 本纸張纽顧 i^n If—. ----------^—I (.請先閲贫背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 .^. A7 296504 五、發明説明（2 ) 大器電路10之放大射頻傳輸訊號輸出不僅傳送至天線電路 14而且傳送至偵測器電路16以進行傳統方式之偵測。 一般而T，耦接器12是配置成爲挪用放大器電路1〇之功 率輸出的大約3-5%給偵測器電路16。偵測器電路16之偵 測器二極體D1連接至耦接器12之耦接終端"c,,，且因而連 接至射頻放大器電路10之輸出側。二極體〇1之陽極的電壓 藉由偏壓電路24維持於略爲順向偏壓，而偏壓電路24包含 電阻器R2 ’二極體D2，與電阻器尺3。電阻器以镇接至耗 接器12之負載終端”L”。電阻器^之値通常選爲匹配該電 路夂特性阻抗且可爲，例如，5 〇歐姆之數量級。由於終端 負載形成匹配，終端負載表現得如同具有無限長度（無反射） 以致所有傳送至電阻器R丨之功率皆受到吸收且轉換成爲熱 能。 一 半波整流之偵測訊號經由緩衝放大器電路2 〇傳送至輸出 位準控制電路1 8。輸出位準控制電路〗8比較緩衝放大器電 路20之輸出與參考位準產生電路22所提供之可變位準參: 訊號，並控制射頻放大器電路1〇之放大率以致天線電路“ 具有所要輸出位準之射頻訊號。 例如圖1所描述之傳統裝置之—缺點是偵測器電路之動態 範圍相當有限，如同熟悉本技術領域者應可輕易理解，偵 測器電路之動態範圍是功率偵測器之輸入之耦接傳輸射頻 訊號功率位準的範圍且在該等功率位準之功率偵測器之輸 出訊號爲可用的。功率偵測器電路之動態範圍相關於耦接 傳輸射頻訊號之功率位準。因爲耦接器具有固定之耦接係 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐 ^-- (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _________ B7 五、發明説明（3 ) ~~~一 數，傳送至射頻耦接器12之耦接終端之傳輸輸出射頻訊號 的邵份基本上無論振幅爲何皆維持不變。在高傳送器功率 位準之下’射頻耦接耦接極多數量之訊號功率以供功率偵 測益來進仃偵測，且—大部份之耦接傳輸射頻訊號會喪失 。爲求補償，增加傳送器之電流汲取以彌補高功率位準之 功率損失，因而降低傳送器之效率。在低傳送器功率位準 ’射頻耦接器提#少量之訊號功率位準以供偵測器電路進 行偵"、I極多數量之挪用訊號功率消耗於電阻器r 1。因此 ，在功率偵測器電路之輸入可能沒有足夠之訊號功率可用 以產生可用之輸出訊號。事實上，圖i之電路無法偵測低於 某一振幅臨限値之傳輸訊號，而該臨限値一般可爲2至3毫 瓦特或更高之數量級。 . 發明摘要 、如本文所述，射頻（RF)電路包含用以產生射率輸出訊號 (射頻Λ號產生器。四埠射頻訊號耦接裝置之第一埠耦至 射f訊號產生裝置，而該裝置可配置，例如，成爲射頻放 大器偵W器％路耗接至第三璋以獲得射頻輸出訊號之振 幅的量測與—具有不同於特性阻抗之阻抗値的終端阻抗且 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 該終端阻抗Μ接至第四淳以致第三蜂接收該射頻訊號產生 裝置所傳迗之訊號能量的一部份與該第四埠所反射之訊號 能量的一部份。 根據本發明之一示範實例，終端阻抗具有一非線性阻抗 値丄^該非線性阻抗値隨著輸出功率訊號之振幅而變。舉 特疋範例而言，此是藉由串聯之阻抗轉換器與二極體來達 -6 - 本紙張尺度適用中國國家榇準（ CNS )八4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 —---------B7 五、發明説明（4 ) 成谭傳送之訊號趨近於下振幅臨限値時，二極體本身近 似開路。一極體與阻柷轉換器之組合因此表現得有如短路 以致二極體所反射回到偵測器電路之訊號與入射訊號具有 相同足相位。因爲反射之確切數目決定於電路之喪失特性 即Qil數’人射至二極體之訊號可受到反射並相加許 多’人。增妓（大爲增加因此可在需要之時獲得，以致偵測 之振11¾ L限値大爲降低，相較於傳統之功率位準偵測方法 。本發明之傳輸位準偵測電路因此需要遠低於傳統電路之 功率，以致只需挪用放大器輸出之i % _ 2 %或更少來維持可 靠之運作。 田…：，s如述之振幅增加超過下振幅臨限値時，二極體 足非線性行爲開始造成訊號之輕微截波。此種截波不會嚴 重影響功率偵測器電路輸入之可用訊號功率位準直到達到 逆較南之訊號位準爲止。當入射至二極體之訊號趨近於給 疋之上振幅臨限値時，二極體與阻抗轉換器之組合同時配 置成爲趨近於開路情況。當傳送之射頻訊號之振幅趨近於 上臨限値時’二極體所造成之截波會增加而導致二極體之 阻抗降低。因此藉由選擇具有適當工作曲線之二極體，可 提供較高振幅訊號之控制式衰減。 根據本發明來建造之傳輸功率位準偵測電路具有大爲增 加之動態範圍且因此免除相關於傳統偵測電路之缺點。本 發明在較低傳輸功率位準提供增益並，隨意地，在較高傳 輸功率位準提供衰減。更明確地説，本發明使得遠較弱之 訊號，振幅在0 · 5毫瓦特或更低之數量級，可受到偵測，以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公餐） ----------装------1T------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 五 、發明説明（5 致射頻功率放大器輸&之遠較小部份 用。當本發明之偵測器電路建構於一電電路使 電話單元，眭号枯， 电乜裝置，例如無線 争 偵測器電路可大爲延長工作循環時門$ 可使用較小之電池來獲得相同之工作循環時間。衣時間或 ，本發明之—簡化實例中，該簡化實例特 低振幅訊號，如圖所示在一毫瓦特之一 、相田 μ 先凡伢心邯份的數量級，終 =3 Γ疋配置成爲短路或通往接地之分流路徑以致增益永 硬:最大値，無論傳送之射頻訊號之振幅爲何。 精由下列詳細説明以及附圖應可更加瞭解本發明之 特點與優點。 世圖簡短説明^ 在附圖巾’在該等許多圖形中相同之參考字元皆表示類 似之組件： ’ 圖疋展示傳統之傳輸訊號輸出担制電路的電路圖； 、圖2是描寫根據本發明示範實例之傳輸訊號輸出控制電路 之一實例的電路圖；且 圖3疋描寫根據本發明之傳輸訊號輸出控制電路之一修改 實例的電路圖。 發明詳細^^ 雖然本發明將針對一較佳實例來加以説明，吾人並未意 欲限制本發明於該實例。相反地，吾人意欲涵蓋包含於本 發明之精神與範疇以内之所有替代方案，修改與等效物， 如同附加之申請專利範圍所定義。 現在詳細參看附圖，而在該等許多附圖中相同之參考號 -8 本紙張尺度適财_家榡準（CNS )遷格（21()>< 297公疫） 拉衣------、玎------0 (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五 、發明説明（6 Α7 Β7 經濟部中央操準局員工消費合作社印製 碼表示相同之組件’圖2展示實現本發明之一通訊單元的方 塊圖。通訊單元在本技術領域通常爲眾所知且吾人相信通 訊單元之詳細説明並非瞭解本發明所必需，只要説明利用 專先方式來產生之射頻訊號傳送至射頻（RF)功率放大器1〇， 在功率放大器10中該等射頻訊號放大至所要之射頻功率位準， 且該射頻功率位準可爲多個預定之功率位準之一，即已足夠。 功率放大器1 0之輸出耦接至一傳統之四埠，射頻耦接器 12之輸入終端ί且接著經由輸出終端〇耦接至天線輸出電路 1 4。熟悉本技術領域者應可輕易認知，射頻耦接器，例如 耦接器1 2，通常包含一初級傳輸組件（未加以展示）與一次 級耦接組件（未加以展示），而該初級傳輸組件連接輸入终 端I與輸出終端Ο，且該次級耦接組件連接耦接終端c與負 載終端L。初級傳輸組件因此在其之輸入終端接收射頻輸入 並在其之輸出終端傳送射頻輸出。次級耦接组件耦接—部 份之射頻訊號以產生耦接之射頻輸出訊號。初級傳輸组件 與次級耦接組件之實體尺寸與兩者之間的距離 射頻訊號的數量。 接〈 耦接之射頻訊號自耦接器I 2之終端C輸出至功率偵測器 電路16且是傳送至輸入終端之輸入訊號的降低功率位準版 本。終端〇與C所輸出之訊號功率位準之間的關係是射頻耦 接益12足耦接因數。根據本發明，耦接因數必須選成大足 以提供足夠之耦接射頻訊號來使偵測器電路丨6可在傳輸單 7L運作之多個功率位準之最低功率位準適當地運作。但是 ，如同下文即將詳細加以説，本發明在最低射頻功率位準 -9- t ® S ^#?TcNS ) ( 2, ο χ 297^^--— --- 1-- f請先閱請背面之注意事11再填寫本頁〕 -*β . II - I!— 線. 五 、發明説明（ A7 B7 二，供之增輕無需選擇錢高 輪早兀之效率之耦接因素。換句 曰p普傅 多個功率位準之較高功率位準時°擇=輸單元運作於 免除截去初級傳輸組件之大量功時率選擇^接因數可低至 之t::接：:2::級傳輸組件與第接組件利用緊鄭 =輸，4 ’例如帶狀線或微㈣輸帶，或任何其他允許方 二轉接（傳輸裝置’例如孔徑接接波導，來構成。耗接 !數是精由改變初級組件與輕接組件之實體構造來選擇成 馬所要I値。就帶狀線或微波傳輸帶轉接器之情形而言， 改變傳輸線之間的距離，該等線緊鄰之長度，或基質之 電常數將可產生選擇之耦接常數。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 繼續參看圖2，應可看出圖！之負載電阻器^爲串聯之阻 柷轉換器30與二極體03所取代。二極體〇3是，例如， Shottky能障型二極體，而阻抗轉換器可配置成爲Η#波長 傳輸線或共振器。-此種阻抗轉換傳輸線具有第一端與第 二端。第一端之阻抗値，在第二端看起來，幾乎等於第一 端之値的數學倒數，反之亦，然。如果阻抗轉換傳輸線之二 極體在第一端短路在—起，第一端之阻抗視爲零跋姆。第 一端足阻抗因此非常高，或接近無限大，看起來像是開路 。相反地，如果第一端之阻抗是無限大，例如當二導體皆 未連接至任何事物時，第二端之阻抗將接近零且可視爲定 義一短路情形。 一極體D3充當控制式電阻。當傳送之訊號趨近於下振幅 臨限値時，例如一毫瓦特之百分之一的數量級，二極體〇3 -10- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規‘ 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 296504 A7 ______B7 五、發明説明（8 ) 本身近似於開路。二極體D 3與阻抗轉換器3 〇之組合因此表 現如同短路以致二極體D 3所反射回到偵測器電路丨6之訊號 具有相同於入射訊號的相位。因爲反射之確切數目決定於 電路之喪失特性，亦即〇因數，入射至二極體D3i訊號可 在射頻耦接器1 2之耦接埠c受到反射並相加許多次。每一 次入射訊號受到反射，增益會對應增加以致可輕易達成5〇 或更南數量級之最大增益。增益之大爲增加因此可在需要 之時獲得，以致偵測之振幅臨限値大爲降低，相較於傳統 之功率位準偵測方法。當然，當射頻訊號之振幅增加超過 下振幅臨限値時，二極體D 3之非線性行爲開始造成訊號之 輕微截波。此種截波不會嚴重影響功率偵測器電路之輸入 的可用訊號功率位準直到達到遠較高之訊號位準爲止，而 現在將對此加以説明。 * 於 當入射至二極體之訊號趨近〃给定之上振幅臨限値時，二 極體D3與阻抗轉換器30之組合同時配置成爲趨近於一開路 情況。當傳送之射頻訊號之振幅趨近於上臨限値時，二極 體D3對於訊號之截波會增加。因此藉由選擇具有適當工作 曲線之一極體，可提供較高振幅訊號之控制式衰減。 在圖丨之傳統裝置中，偵測電路所接收之訊號的大小與傳 送之射頻訊號具有線性對應關係。由於二極體〇3所引起之 非線性，當設定參考位準產生器2 2所提供之參考電壓位準 時必須預先考慮增盈與衰減對於偵測訊號的效應。吾人相 信此是在普通熟悉本技術領域者之能力範圍以内且因此省 略位準設定過程之詳細説明。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CN'S ) A4規格（210X 297公| ) 1 I I ^ 、-5 ^ (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 克、發明説明（9 ) 圖3展示一種修改之實例，而該種實例特別適用於尸各遭 遇相當低傳輸功率位準之情形。如自圖3可見，轉接器^ 之負載終端受到分流以短路至接地。如前所討論，此1終 瑞使得最大數量之功率反射回到偵測器電路，因此尤其適 用於意欲進行相當弱，低振幅傳輸之情形。但是因爲此種 装置無法區分高振幅訊號與低振幅訊號，較大振幅之訊號 也會受到反射，以致在較高輸出位準可能對偵測器電路與 其他元件造成損害。 藉由前面之説明，熟悉本技術領域者應可明白在下列申 請專利範圍所定義之本發明的範W内可進行多種修改。 I----------^------、玎------ii (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -12 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 8 8 8 8 ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1- 一種射頻（RF)電路，該種射頻電路包含： 一用以產生射頻輸出訊號之射頻訊號產生裝置與一用 以獲得該射頻輸出訊號之振幅之量測的偵測電路，該種 射頻電路之特徵爲： 一四埠射頻訊號耦接裝置，該耦接裝置具有耦接至該 射頻訊號產生裝置之第一埠，第二埠，耦接至該偵測電 路之第三埠，與第四埠；及 一搞接至第四埠之終端阻抗，該終端阻抗具有—阻抗 値以致第三埠接收該射頻訊號產生裝置所傳送之訊號能 量的一部份與該第四埠所反射之訊號能量的一部份。 2. 根據申請專利範圍第1項之電路，該電路之特徵爲該終 端阻抗具有非線性相關於射頻輸出訊號之振幅的瞬間阻 抗値’以致當該射頻輸出訊號趨近於下振幅限値時該瞬 間阻抗値近似一開路而當該射頻輸出訊號趨近於上振幅 臨限値時該瞬間阻抗値近似一短路。 3. 根據申請專利範圍第2項之電路，該電路之特徵爲該終 端阻抗包含一Μ接至接地之二極體。 4. 根據申請專利範圍第3項之電路，該電路之特徵爲該終 端阻抗另外包含一耦接至該二極體之阻抗轉換器，因此 當該射頻輸出訊號趨近於下振幅臨限値時該終端阻抗近 似一短路且因此當該射頻輸出訊號趨近於上振幅臨限値 時該終端阻抗近一開路，以致提供增益給該偵測電路所 接收之低於第一振幅位準之訊號而提供衰減給該偵測電 路所接收之高於第二振幅位準之訊號。 -13- 本紙張尺度適财關緖準(CNS)A4規格⑽X2·^) .......................裝................訂................線 (請先閱讀背面之注意事項存蜞寫本頁) Λ8 B8 C8 〇8 申請專利範圍

   經濟部中央標準局員工消費合作社印製 5. 根據申清專利範圍第4項之♦牧 抗轉換器是W4波長共振器。路之特徵爲該阻 6. 利範圍第1項之電路，該電路之特徵爲該終 :抗包含—通往接地之Μ路路徑以致其之阻抗大約爲 7且水遠提供增益給該偵測電路所接收之訊號。 7. 專利範圍第1項之電路，該電路之特徵爲該訊 就產生裝置是具有可轡輪+ 疋/、令j又輸出功率之射頻放大器且是用以 放大射頻訊號至多個輸出功率位準之一。 8. 根據申請專利範圍第7項之電路，該電路之特徵爲該伯 ，電路可運作以制該射頻放大Μ輸出之射頻訊號的 振幅且其中該電路另外包含_至該㈣電路與該射頻 放大器之裝置，而該裝置是用以根據偵測之振幅之函數 來碉整射頻放大器之增益。 9. 根據申請專利範圍第丨項之電路，該電路之另一特徵爲 一耦接至該耦接裝置之第二埠的傳輸天線。 10. —種用以維持來自一射頻（RF)訊號放大器之射頻訊號之 大小於來自一訊號源之位準控制訊號所選之多個位準之 一的方法，該種方法之特徵爲下列步驟： 提供四埠耦接器之第三埠之輸出至偵測電路以獲得訊 號放大器輸出之振幅的量測，四埠耗接器之第一蟀轉接 至訊號放大器之輸出而第三埠接收訊號放大器所輸出之 訊號能量的一部份與耦接至四埠耦接器之第四埠之终端 阻抗所反射之訊號能量的一部份；及 傳送可變控制訊號至訊號放大器以調整訊號放大器之 裝 ........訂................線 (請先閲讀背面之注意事項再場寫本頁) -14- 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A8 B8 〜 -------Ss '申請專利範i ' ' ' 輪出-相關於在該提供步驟所獲得之量測之大小的數量 u.根據申請專利範圍第10项之方法，肖方法之特徵爲終端 2阻抗是一阻抗轉換器與—二極體之組合。 、據申凊專利範圍第1 1項之方法，該方法之特徵爲該阻 抗轉換器是1 / 4波長傳輸線共振器。 13·根據申請專利範圍第10項之方法，該方法之特徵爲該阻 抗轉換器是電氣連接第四埠與接地之短路。 種用以匕制射頻（RF)訊號之輸出功率之大小的電路， 該種電路包含： —具有可變輸出功率之放大器與一耦接至該放大器之 傳輸天線，而孩放大器是用以放大射頻訊號且該傳輸天 線是用以傳送具有一大小之放大射頻傳輸，該種電路之 特徵爲： 一用以Μ接至該放大器與該傳輸天線之耦接器，該耦 接备具有耦接至放大器之第一終端，耦接至該傳輸天線 之第二終端，第三終端，與第四終端，並包含一連接該 第三終端與第四終端之傳輸線； 一核接至該耦接器之第三終端之偵測電路且該偵測電 路是用以接收耦接之訊號並用以產生對應於放大射頻傳 輸訊號之振幅之第一訊號； 一回應該偵測電路所輸出之訊號的傳輸訊號輸出位準 控制器且該控制器是用以傳送可變控制訊號至放大器以 調整放大器之輸出一相關於第一訊號之大小的數量；及 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公發) ........................裝----------------tr................線 (請先閲讀背面之;±意事項再場寫本頁) ABCD 六、申請專利範圍 一耦接至該第四終端之可變電阻且該可變電阻是用以 定義一通往接地之可變電阻路徑，該電阻會改變以回應 射頻傳輸訊號之振幅。 15. 根據申請專利範圍第1 4項之電路，該電路之特徵爲該可 變電阻包含一二極體。 16. 根據申請專利範圍第1 5項之電路，該電路之特徵爲該可 變電阻另外包含一阻抗轉換器。 17. 根據申請專利範圍第1 6項之電路，該電路之特徵爲該阻 抗轉換器是1 / 4波長共振器。 .......................裝.............-:訂................線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X 297公釐)