專利名稱：用于確定高頻功率放大器的工作特性的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的裝置。
背景技術(shù)：
在高頻功率放大器，例如變頻短波發(fā)射機(jī)的晶體管功率輸出級(jí)工作時(shí)，
必需確定和監(jiān)測(cè)各種工作參數(shù)，特別是負(fù)載和功率的匹配。從DE27 10 752 Al和DE 39 18 159 Al中分別得知各種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的針 對(duì)該目的模擬裝置。它們的共同之處在于，使用定向耦合器來(lái)確定功率放大 器和天線之間的連接線的參數(shù)，并且根據(jù)利用定向耦合器分別獲得的、分別 與連接線上的前向波和返回波成比例的模擬前向電壓和才莫擬返回電壓，通過(guò) 相對(duì)復(fù)雜的模擬電路以模擬方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所需工作參數(shù)的計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供這樣一種裝置，利用該裝置，可以更精確地且以 簡(jiǎn)單得多和對(duì)成本更有利的方式來(lái)確定高頻功率放大器的工作參數(shù)。
這個(gè)目的是以根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的裝置為基礎(chǔ)通過(guò)權(quán)利 要求1的區(qū)別特征實(shí)現(xiàn)的。有利的進(jìn)一步展開(kāi)被載入從屬權(quán)利要求中。
根據(jù)本發(fā)明，為了獲取計(jì)算所需的工作參數(shù)所必需的、功率放大器和天 線之間的連接線上的測(cè)量值，使用按照Buschbeck ( Meinke/Grundlach, TaschenbuchderHochfrequenztechnik (高頻技術(shù)手冊(cè))，第3版，1560-1561 頁(yè))的本身已知的耦合設(shè)備，這種耦合設(shè)備所具備的優(yōu)點(diǎn)在于，所獲取的分 別與線上的復(fù)電壓或與復(fù)電流成比例的測(cè)量電壓與耦合設(shè)備在線路上的安 裝位置無(wú)關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明對(duì)以這種方式獲得的復(fù)模擬測(cè)量電壓進(jìn)行數(shù)字化，而后能夠
4根據(jù)這些數(shù)字值，采用合適的已知算法在計(jì)算單元中計(jì)算高頻功率放大器的 輸出和天線之間的、通常由同軸線形成的連接線上的各種所需的工作參數(shù)， 例如復(fù)前向電壓和復(fù)返回電壓、復(fù)前向功率和復(fù)返回功率、天線的復(fù)負(fù)載阻 抗、反射系數(shù)和電壓駐波比。
利用根據(jù)本發(fā)明的裝置，不僅能夠確定以上以示例方式提及的功率放大 器的上述工作參數(shù)，而且還能夠利用合適的已知算法與對(duì)計(jì)算單元適用的數(shù) 字值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)功率放大器的工作有用的其它計(jì)算。例如，能夠利用已知算法 并且實(shí)際上是按照解調(diào)模式對(duì)與線上的復(fù)電壓成比例的數(shù)字化測(cè)量電壓進(jìn) 行數(shù)字解調(diào)。該解調(diào)模式對(duì)應(yīng)于用于產(chǎn)生經(jīng)由功率放大器放大的高頻信號(hào)的 調(diào)制模式，例如，放大調(diào)制、頻率調(diào)制或相位調(diào)制或所需的任何其它較高值 類(lèi)型的調(diào)制。
然后，可以將以這種方式數(shù)字解調(diào)后的在功率放大器的輸出端的有用信 號(hào)反饋給無(wú)線電系統(tǒng)的輸入端，以對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估并且例如利用監(jiān) 測(cè)揚(yáng)聲器使輸出信號(hào)在那里可以被聽(tīng)到。以這種方式能夠產(chǎn)生所謂的側(cè)音信 號(hào)。利用該側(cè)音信號(hào)，例如能夠監(jiān)測(cè)并提高短波電話無(wú)線電系統(tǒng)的話音舒適 度。這種反饋?zhàn)约涸捯舻臐撃軇龠^(guò)先前使用的、在麥克風(fēng)放大器之后直接反 饋給監(jiān)測(cè)揚(yáng)聲器，這是因?yàn)榘ǚ糯笃髟趦?nèi)的無(wú)線電系統(tǒng)的所有級(jí)也被評(píng) 估。這種直接在天線的基部對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的潛能能夠被有利地分別用 于以CW模式進(jìn)行監(jiān)測(cè)或用于在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
另一種潛能是根據(jù)供應(yīng)給計(jì)算機(jī)的、對(duì)應(yīng)于復(fù)前向電壓的數(shù)字值來(lái)確定 由非線性造成的輸出級(jí)的失真。相應(yīng)地，供應(yīng)給功率放大器的有用信號(hào)能夠 在失真的反方向上以已知方式進(jìn)行放大前的預(yù)失真，以便補(bǔ)償功率放大器中 的失真。在工作期間也能夠持續(xù)監(jiān)測(cè)在輸出級(jí)對(duì)失真的這種確定，以便例如 即使負(fù)載變化、連接另一天線或者在頻率變化的情況下，也能夠通過(guò)預(yù)失真 的對(duì)應(yīng)改變使系統(tǒng)自動(dòng)線性化。
任何常規(guī)信號(hào)處理器或者用于特殊任務(wù)的所謂現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列
(FPGA)適合用作計(jì)算單元。利用FPGA,例如按照所謂Cordic算法能夠以低成本進(jìn)行上述數(shù)字計(jì)算。


下面參照示意圖和示例性計(jì)算等式(1)至(7)，基于示例性實(shí)施例對(duì)
本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)說(shuō)明。附圖如下
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的具有進(jìn)一步展開(kāi)的短波功率輸出級(jí)的概略電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出具有高頻功率放大器1的短波功率輸出級(jí)的概略電路圖，待放 大的有用信號(hào)從控制和調(diào)制設(shè)備2被供應(yīng)給高頻功率放大器1。功率放大器 1的輸出通過(guò)同軸連接線3供給天線4。在該連接線3的任意位置處外導(dǎo)體 被中斷，并且通過(guò)與同軸線3的內(nèi)導(dǎo)體直接連接的電容分壓器5按照 Buschbeck來(lái)獲取與復(fù)電壓5成比例的測(cè)量電壓Uu。測(cè)量電壓Uu在模擬/數(shù) 字轉(zhuǎn)換器6中被數(shù)字化并被供應(yīng)給計(jì)算單元7。利用分配給同軸線3的內(nèi)導(dǎo) 體的換流器8，獲得電阻器處的與線路上的復(fù)電流7相對(duì)應(yīng)的測(cè)量電壓Ui。 模擬測(cè)量值-Ui通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器9被供應(yīng)給計(jì)算單元7，測(cè)量電壓+Ui 通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器10被供應(yīng)給計(jì)算單元7。由于獲得的兩個(gè)電壓值+Ui 和-Ui被設(shè)置為彼此正交，所以也可以任選地只使用單個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器9 或10，而后能夠在計(jì)算機(jī)7中直接計(jì)算對(duì)應(yīng)的另一個(gè)值，以便節(jié)省一個(gè)模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。計(jì)算機(jī)7例如為FPGA。
按照已知的線路理論公式，例如，如在Meinke/Grundlach所著的教科書(shū) Taschenbuch der Hochfrequenztechnik (高頻技術(shù)手冊(cè))所描述的，功率放大 器的范圍變化很大的工作參數(shù)能夠在計(jì)算機(jī)7中分別根據(jù)分別與線路上的 復(fù)電壓Z7或復(fù)電流？成比例的^:字化電壓Uu和Ui來(lái)確定，并且在電壓Uu和 Ui中，復(fù)電壓或復(fù)電流的相位信息在數(shù)字化之后分別被保留。在所有情況下， 分別通過(guò)比例系數(shù)k和m考慮電壓Ua和Ui之間以及復(fù)值5和7之間的比例，k和m通過(guò)測(cè)量一艮據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定或通過(guò)仿真確定。
例如，根據(jù)數(shù)字化的電壓值電壓Uu和U,，可以分別按照等式(1 )計(jì)算 復(fù)前向電壓，或者按照等式(2)計(jì)算復(fù)返回電壓，或者按照等式(3)計(jì)算 復(fù)前向功率，或者按照等式(4)計(jì)算返回功率。另一潛能是按照等式(5) 從這些電壓中計(jì)算復(fù)負(fù)載阻抗S。相應(yīng)地，利用該已知復(fù)負(fù)載阻抗，例如， 通過(guò)在功率放大器和天線4之間自適應(yīng)地插入不同長(zhǎng)度的50歐姆線部分， 能夠改善功率消耗、互調(diào)和/或諧波間隔，這是由于以功率放大器工作在最 佳匹配范圍的方式通過(guò)插入的線路部分能夠優(yōu)化復(fù)匹配。以這種方式，例如， 能夠產(chǎn)生低通特性，并且低通特性工作在容性范圍，從而使得諧波間隔提高。 同樣，可以以功率放大器能夠更好地匹配于其散射參數(shù)的方式來(lái)對(duì)》文大進(jìn)行 優(yōu)化。相應(yīng)地，能夠通過(guò)計(jì)算復(fù)負(fù)載阻抗來(lái)優(yōu)化功率放大器的效率。
根據(jù)數(shù)字化的電壓值，也能夠例如按照等式(6)來(lái)計(jì)算復(fù)反射系數(shù)？， 或者按照等式(7)來(lái)計(jì)算電壓駐波比s (VSWR)。
本發(fā)明并不限于所描述的示例性實(shí)施例。所描述的或所示出的所有元件 能夠根據(jù)需要彼此結(jié)合。如上所述，如確定放大器的失真和通過(guò)對(duì)輸入信號(hào) 的相應(yīng)預(yù)失真而進(jìn)行的相關(guān)聯(lián)的、可能的線性化那樣，對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行數(shù)字 解調(diào)也是可能的。
權(quán)利要求
1、一種用于確定高頻功率放大器的工作參數(shù)的裝置，所述工作參數(shù)例如所述功率放大器(1)的輸出與復(fù)負(fù)載特別是天線(4)之間的連接線(3)上的復(fù)前向電壓和復(fù)返回電壓、復(fù)前向功率和復(fù)返回功率、復(fù)負(fù)載阻抗、反射系數(shù)或電壓駐波比，其特征在于，利用耦合設(shè)備(5，8)確定與所述連接線(3)上的復(fù)電壓成比例的模擬測(cè)量電壓Uu以及與所述連接線(3)上的復(fù)電流成比例的模擬測(cè)量電壓Ui，利用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(6、9、10)對(duì)這些測(cè)量電壓進(jìn)行數(shù)字化，并且在計(jì)算單元(7)中根據(jù)這些數(shù)字值計(jì)算所需的工作參數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置， 其特征在于，所述復(fù)前向電壓和/或所述復(fù)返回電壓在所述計(jì)算單元(7)中根據(jù)所述數(shù) 字測(cè)量電壓來(lái)計(jì)算(等式1或2 )。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置， 其特征在于，所述復(fù)前向功率和/或所述復(fù)返回功率在所述計(jì)算單元(7)中根據(jù)所述數(shù) 字測(cè)量電壓來(lái)計(jì)算(等式3或4 )。
4、 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在于，所述負(fù)載的復(fù)阻抗在所述計(jì)算單元(7 )中才艮據(jù)所述數(shù)字測(cè)量電壓來(lái)計(jì)算(等 式5)。
5、 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在于，所述復(fù)反射系數(shù)在所述計(jì)算單元(7)中根據(jù)所述數(shù)字測(cè)量電壓來(lái)計(jì)算(等 式6)。
6、 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在于，所述電壓駐波比在所述計(jì)算單元(7)中才艮據(jù)所述數(shù)字測(cè)量電壓來(lái)計(jì)算(等 式7)。
7、 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在于，所述高頻信號(hào)按照調(diào)制模式在所述計(jì)算單元(7)中根據(jù)與所述連接線(3) 上的復(fù)電壓5成比例的數(shù)字測(cè)量電壓來(lái)數(shù)字解調(diào)，所述調(diào)制模式用于生成通過(guò) 所述功率放大器(1 )放大的高頻信號(hào)。
8、 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在于，所述復(fù)前向電壓根據(jù)所述數(shù)字測(cè)量電壓來(lái)確定，并且所述功率放大器的失 真按照已知算法在所述計(jì)算單元(7)中根據(jù)所述復(fù)前向電壓來(lái)確定。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置， 其特征在于，待放大的高頻信號(hào)的對(duì)應(yīng)預(yù)失真以已知方式根據(jù)所確定的失真來(lái)計(jì)算。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的裝置， 其特征在于，所述耦合裝置(5， 8 )是按照Buschbeck的耦合器。
全文摘要
為了確定HF功率放大器(1)的輸出和復(fù)負(fù)載特別是天線(4)之間的連接線(3)上的HF放大器(1)的工作參數(shù)(例如，復(fù)前向和反射電壓和/或功率、復(fù)負(fù)載阻抗、反射系數(shù)或紋波系數(shù))，利用Buschbeck耦合設(shè)備來(lái)確定與連接線上的復(fù)電壓U成比例的模擬測(cè)量電壓U_u以及與連接線(3)上的復(fù)電流I成比例的模擬測(cè)量電壓U_i。數(shù)字化所述測(cè)量電壓，所述數(shù)字值使期望的工作特性能夠在在計(jì)算機(jī)(7)中來(lái)計(jì)算。
文檔編號(hào)G01R27/04GK101467053SQ200780021681
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者丹尼爾·赫貝爾, 亨德里克·克勒, 貝恩德·魏格恩泰勒 申請(qǐng)人:羅德施瓦茲兩合股份有限公司