專利名稱：能夠降低相位誤差的突發(fā)型傳輸輸出功率控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線發(fā)射機的突發(fā)型傳輸功率控制裝置，更具體的涉及這樣一種突發(fā)型傳輸功率控制裝置，其適用于需要在較寬的動態(tài)范圍穩(wěn)定地和精確地控制傳輸功率的時分多址(TDMA)系統(tǒng)的無線發(fā)射機。
近年來，在移動通訊終端領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展非常引人注目，特別是為移動的用戶使用電話設(shè)計的移動通信特別研究組(GSM)系統(tǒng)的蜂窩電話移動通訊系統(tǒng)。此種移動通訊系統(tǒng)使用的傳輸系統(tǒng)正在或已經(jīng)從模擬無線傳輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到數(shù)字無線傳輸系統(tǒng)，以便于滿足基于數(shù)字交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)兼容的要求，從而提高聲音質(zhì)量，保持編碼信號的保密性，并提高通訊容量。
除了諸如GSM等地面移動通訊系統(tǒng)外，近年來，作為可彼此通過便攜終端技術(shù)以無縫方式相連的全球數(shù)字移動通訊系統(tǒng)的低和中等高度軌道的移動衛(wèi)星通訊系統(tǒng)在商業(yè)上已經(jīng)成為可能。事實上，對此種系統(tǒng)和此種終端的需求正在迅速地增加。
在此種的移動通訊系統(tǒng)中，為了使通訊簡化的目的，同時為了降低便攜終端上的硬件的負荷，TDMA無線系統(tǒng)被用于便攜終端。
另外，為了維持可保證業(yè)務(wù)強度的一定電平和保證在同一通訊單元中高密度的多路存取的傳輸/接收線路的質(zhì)量，使用了高速自動功率控制(APC)系統(tǒng)，為了精確的控制傳輸突發(fā)輸出電平和防止該系統(tǒng)在開/關(guān)突發(fā)時擴散進基頻上的傳輸頻譜的相鄰信道中，該系統(tǒng)適用于控制在穩(wěn)態(tài)突發(fā)前沿和后沿加有斜坡信號的功率輸出。
第一現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型功率控制裝置為閉合環(huán)路型，其通過檢波器檢測一部分傳輸功率，并將其反饋回由GaAs場效應(yīng)晶體管(FET)或Si雙極晶體管(參見JP-A-5-152977中的圖9)構(gòu)成的大功率放大器的柵極。后面將對此進行詳細描述。
然而，在上述的第一現(xiàn)有技術(shù)突發(fā)型傳輸功率控制裝置中，由于檢波器的動態(tài)范圍窄，很難提高傳輸突發(fā)信號的上升和下降特性的速度以及提高傳輸突發(fā)信號的功率電平。
第二現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型傳輸控制裝置在第一現(xiàn)有技術(shù)突發(fā)型傳輸控制裝置的閉合環(huán)路中還包含一個可變衰減器(參見JP-A-5-152977的

圖10)。通過控制可變衰減器的衰減程度從而使檢波器的輸入電平恒定，由此擴展閉合環(huán)路的動態(tài)范圍，從而在可再現(xiàn)的基礎(chǔ)上，檢波器穩(wěn)定的操作。在后面將對此進行詳細描述。
然而，在上述的第二現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型傳輸控制裝置中，并沒提高大功率放大器2的控制靈敏度，從而所顯示的阻尼系數(shù)較高，并在上升突發(fā)期間產(chǎn)生上沖和下沖。
第三現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型傳輸控制裝置在第二現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型傳輸控制裝置的大功率放大器的前置級包括一個可變功率驅(qū)動放大器，以便根據(jù)功率輸出電平抑制大功率放大器2的控制靈敏度的波動(參見JP-A-5-152977和JP-A-10-172380的圖1)。在后面將對此進行詳細描述。
然而，在上述的第三現(xiàn)有技術(shù)突發(fā)型傳輸控制裝置中，由于在突發(fā)上升和下降時間段中在高輸出控制放大器中產(chǎn)生的包絡(luò)幅度的波動貫穿到上述的相位波動區(qū)，從而在大功率放大器中產(chǎn)生相位波動。
本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠降低諸如相位誤差等相位波動的突發(fā)型傳輸控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明，突發(fā)型傳輸輸出控制裝置包括由用于放大調(diào)制波信號的一個可變功率驅(qū)動器、一個飽和型大功率放大器和定向耦合器構(gòu)成的開放環(huán)路。閉合環(huán)路由與定向耦合器相連的可變衰減器、檢波器和與飽和型輸出功率放大器相連的相對誤差放大器構(gòu)成。一電壓變換器向飽和型大功率放大器提供電壓，致使飽和型大功率放大器的飽和輸出只在包含上升和下降時段的穩(wěn)態(tài)突發(fā)波形前沿和后沿上升較短的一段時間。
通過下面結(jié)合相應(yīng)附圖的詳細的描述會對本發(fā)明有更清楚的了解，其中圖1為用于描述第一現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型傳輸輸出功率控制裝置的電路圖；圖2A，2B和2C為用于描述圖1的裝置的操作的時序圖；圖3為用于描述第二現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型傳輸輸出功率控制裝置的電路圖；圖4表示出圖3的誤差電壓和傳輸突發(fā)信號之間的關(guān)系的示意圖；圖5為用于描述第三現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型傳輸輸出功率控制裝置的電路圖；圖6為用于描述根據(jù)本發(fā)明的突發(fā)型傳輸輸出功率控制裝置的第一實施例的電路圖；圖7A到7E為用于描述圖6的裝置的操作的時序圖；圖8為用于描述根據(jù)本發(fā)明的突發(fā)型傳輸輸出功率控制裝置的第二實施例的電路圖；及圖9為圖6和圖8的電壓變換器的一個改型的電路圖。
在對最佳實施例進行描述之前，將首先參考圖1，2A，2B，2C，3，4和5對現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型傳輸輸出功率控制裝置進行描述。
在圖1中，其描述了第一現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型傳輸輸出控制裝置(參見JP-A-5-152977的圖9)，從調(diào)制波發(fā)生器1(在此情況下為壓控振蕩器(VCO))產(chǎn)生的調(diào)制信號Sin被發(fā)送到大功率放大器2。其結(jié)果，由通過調(diào)制信號Sin驅(qū)動大功率放大器2以通過定向耦合器3產(chǎn)生傳輸突發(fā)信號Sout。從天線4輻射傳輸突發(fā)信號Sout。
定向耦合器3取出一部分傳輸突發(fā)信號Sout，而由二極管構(gòu)成的檢波器5檢測定向耦合器3的輸出信號。相對誤差放大器6將圖2A中所示的基準(zhǔn)電壓Vref與圖2B中所示的檢波器5的檢波電壓Vdet進行比較，以根據(jù)基準(zhǔn)電壓Vref和檢波電壓Vdet之間的差產(chǎn)生誤差電壓Verror。
大功率放大器2由具有用于接收誤差電壓Verror的柵極、接地的源極和用于接收來自電源電池7的電源電壓Vp的漏極的的GaAs場效應(yīng)晶體管(FET)構(gòu)成。
因此，通過檢波器5和相對誤差放大器6的閉合環(huán)路將突發(fā)信號Sout反饋到大功率放大器2，致使圖2C中所示的傳輸突發(fā)信號Sout接近如圖2A所示的基準(zhǔn)電壓Vref。即當(dāng)Vdet大于Vref時，此時傳輸突發(fā)信號Sout的電平高于所需的電平，相對誤差放大器6將誤差電壓Verror降低，由此降低傳輸突發(fā)信號Sout的電平。另一方面，當(dāng)Vdet小于Vref時，此時傳輸突發(fā)信號Sout的電平低于所需的電平，相對誤差放大器6增大誤差電壓Verror，由此增大傳輸突發(fā)信號Sout的電平。
由控制部分8產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓Vref，控制部分8從基站等類似的地方接收控制信號Sout?？刂撇糠?在由時間t2和t3限定的穩(wěn)態(tài)時間期間產(chǎn)生一個矩形包絡(luò)波形，在由時間t1和t2限定的上升時間期間產(chǎn)生一個上升斜坡包絡(luò)波形，及在由時間t3和時間t4限定的下降時間期間產(chǎn)生一個下降斜坡包絡(luò)波形。上升和下降斜坡包絡(luò)波形有助于消除由于大功率放大器2的GaAs FET的開關(guān)所造成的傳輸突發(fā)信號Sout的寄生頻譜。
需注意的是，基于控制信號Scont的基準(zhǔn)電壓Vref的波形被預(yù)先存儲在只讀存儲器(ROM)或隨機存取存儲器(RAM)中。
在諸如高斯最小頻移鍵控(GMSK)調(diào)制的固定包絡(luò)調(diào)制的情況下，該調(diào)制不象用于個人數(shù)字蜂窩(PDC)的π/4頻移正交相移鍵(QPSK)調(diào)制，其是與幅度波動本征無關(guān)的角調(diào)制，不需要相對誤差控制以為環(huán)路放大器選擇相對較大時間常數(shù)，其中的環(huán)路放大器包含相對誤差放大器6，用于在檢波傳輸突發(fā)信號Sout的包絡(luò)后平滑包括幅度波動的檢波電壓Vdet，同時還考慮到了平均功率。換句話說，為了進行對飽和功率電平的反饋控制和因此進行自動功率控制(APC)環(huán)路的高速操作的目的，可預(yù)先選擇相對較小的時間常數(shù)并只指定設(shè)計參數(shù)。
在圖1的突發(fā)型傳輸功率控制裝置中，由于檢波器5的動態(tài)范圍窄，很難提高傳輸突發(fā)信號Sout的上升和下降特性的速度和提高傳輸突發(fā)信號Sout的功率電平。
同樣，當(dāng)為大功率放大器2選擇了低傳輸功率電平時，檢測靈敏度波動依賴于其溫度。
另外，當(dāng)為大功率放大器2選擇了低傳輸功率電平時，大功率放大器2的輸出柵極控制靈敏度變高并波動，因此無法可重復(fù)地穩(wěn)定的進行小功率APC控制。
在圖3中，其描述了第二現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型傳輸控制裝置(參見JP-A-5-152977的圖10)，可變衰減器被安插在圖1的定向耦合器3和檢波器5之間。通過來自控制部分8的控制電壓Va控制可變衰減器9，從而使檢波器5的最大輸入電平恒定。因此，如果通過將可變衰減器9設(shè)置到相對于檢波器5的上游，檢波器5的控制靈敏度可被保持在基本恒定的水平，其可通過由大功率放大器2、定向耦合器3、可變衰減器9、檢波器5和相對誤差放大器6構(gòu)成的閉合環(huán)路，在從小的功率輸出到大的功率輸出的較寬的動態(tài)范圍內(nèi)提供精確的傳輸功率控制。因此，閉合環(huán)路的動態(tài)范圍被拓寬，從而可重復(fù)的穩(wěn)定的進行檢波器5的操作。
在圖3的突發(fā)型傳輸控制裝置中，由于大功率放大器2的控制靈敏度未被改進，特別是，由于當(dāng)為大功率放大器2選擇了低傳輸功率電平時，大功率放大器2的控制靈敏度為高，從而可獲得較高的開放環(huán)路增益和較寬的環(huán)帶，由此顯示出高的阻尼系數(shù)并在上升突發(fā)期間產(chǎn)生上沖或下沖。
更具體的，通常對于誤差電壓Verror和傳輸突發(fā)信號Sout之間或大功率放大器2的輸出電壓之間的關(guān)系，通過由每一大功率放大器2的誤差電壓增加造成的功率增加所限定的控制靈敏度是以曲線的形式，當(dāng)后者產(chǎn)生一個低功率輸出時其是高的并落在接近最大功率輸出點的飽和電平。
因此，大功率放大器2的控制靈敏度基于傳輸功率電平變化到一個較大的范圍。
尤其是，當(dāng)功率電平為低時，控制靈敏度快速升高，使閉合環(huán)路按如上所述的方式產(chǎn)生寄生振蕩。
需注意的是，通過適當(dāng)?shù)倪x擇某些其他的常數(shù)以使環(huán)路帶變窄并為閉合環(huán)路采用一個大的時基，可消除在當(dāng)選擇小的功率輸出時所產(chǎn)生的上述的閉合環(huán)路的振蕩，以便延遲它的響應(yīng)。然而，通過此校正控制靈敏度的技術(shù)，閉合環(huán)路的響應(yīng)被恒定的延遲。尤其是，由于在當(dāng)選擇了最大的功率輸出時，大功率放大器2的控制靈敏度下降，閉合環(huán)路的響應(yīng)在此時被最大的延遲，使其無法在穩(wěn)態(tài)突發(fā)前后以所需的方式控制包含斜坡波形的突發(fā)輸出。結(jié)果，不再可能希望在各種的變化環(huán)境中的APC的效果，所述的環(huán)境變化包含電壓、大功率放大器2的輸入電平和/或功率增益的波動。
因此，在圖3的突發(fā)型傳輸控制裝置中，如果在閉合環(huán)路中存在電阻/電感/電容(RLC)常數(shù)使得相位在環(huán)帶內(nèi)受到最大的變化，對相位或?qū)Ψ榷詿o法保證安全余量，并且由于在開放環(huán)路轉(zhuǎn)移特性的高階曲線與0增益相交的頻率處或接近該頻率處會產(chǎn)生正反饋，所以可能產(chǎn)生寄生振蕩。
在圖5中，其示出了第三現(xiàn)有技術(shù)的突發(fā)型傳輸輸出控制裝置(參見JP-A-5-152977和JP-A-10-172380的圖1)，能夠調(diào)節(jié)增益的可變功率驅(qū)動放大器10被連接在調(diào)制波發(fā)生器1和大功率放大器2之間，從而根據(jù)功率輸出電平抑制大功率放大器2的控制靈敏度的波動。
在圖5中，除了通過來自相對誤差放大器6的誤差電壓Verror控制大功率放大器2的輸出的反饋控制之外，還通過如下的方式進行控制可變功率驅(qū)動放大器10的輸出電平的前饋控制，即大功率放大器2可相對于所需的傳輸功率電平顯示出基本上恒定的控制靈敏度數(shù)值。換句話說，除了被用于維持閉合環(huán)路的檢測靈敏度相對傳輸功率輸出中的波動穩(wěn)定外的閉合環(huán)路反饋控制外，響應(yīng)傳輸功率電平在可變功率驅(qū)動放大器10的輸出電平上還設(shè)置開路控制，即前饋控制，從而使大功率放大器2的控制靈敏度將是恒定的數(shù)值。因此，在寬的動態(tài)功率輸出范圍中，在包含上升和下降斜坡時間的穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間間隔內(nèi)可精確穩(wěn)定的控制功率輸出。
例如，當(dāng)需要通過將來自大功率放大器2的傳輸突發(fā)信號Sout從所選的最大輸出電平減少10dB時，大功率放大器2的輸入電平被減少12dB，以使圖4中的控制靈敏度從曲線1移到曲線2。其結(jié)果，在選擇最大的功率輸出時，在不修改所獲得的誤差電壓Verror和控制靈敏度的情況下可進行反饋操作，從而APC的效果保持穩(wěn)定和精確，而與低功率輸出或最大的功率輸出被選擇無關(guān)。
類似的，當(dāng)需要通過將來自大功率放大器2的傳輸突發(fā)信號Sout從所選的最大輸出電平減少24dB并借助APC方式反饋穩(wěn)定功率輸出時，大功率放大器2的輸入電平被減少30dB，以使圖4中的控制靈敏度從曲線C1移到曲線C2。
因此，在不修改控制靈敏度的情況下可進行反饋操作，從而APC的效果保持穩(wěn)定和精確，而與選擇低功率輸出或最大的功率輸出無關(guān)。
為大功率放大器2的每個功率輸出電平預(yù)先選擇最優(yōu)控制電壓V6，并被存儲進控制部分8的ROM或RAM中，從而在當(dāng)選擇了相應(yīng)的功率輸出命令時，可通過輸出功率設(shè)置命令從ROM或RAM中獲得最優(yōu)控制電壓，以便保證基本上最優(yōu)的驅(qū)動輸入。接著通過閉合環(huán)路反饋系統(tǒng)進行穩(wěn)定和精確控制輸出的操作。
然而，當(dāng)將圖5的傳輸功率控制裝置應(yīng)用到用于移動通訊(GSM)的全球系統(tǒng)的地面移動通訊終端時，個人通訊網(wǎng)絡(luò)(PCN)或使用GMSK調(diào)制的個人通訊系統(tǒng)(PCS)或應(yīng)用GMSK調(diào)制系統(tǒng)的中等高度軌道移動衛(wèi)星通訊終端，仍然存在一個問題，即由于在突發(fā)上升和下降時間內(nèi)所可能產(chǎn)生的大功率放大器2的相位波動，而造成傳輸突發(fā)的相位誤差。
地面移動通訊終端和中等高度軌道移動衛(wèi)星通訊終端使用固定的包絡(luò)調(diào)制系統(tǒng)，其可保證在當(dāng)選擇了高功率輸出電平時在大功率放大器2的飽和區(qū)中高效的工作。因此，在飽和區(qū)中通常設(shè)置大功率放大器2的穩(wěn)態(tài)工作點。通常在此情況下，在大功率放大器2的輸出飽和點或接近該點處存在相位調(diào)制(PM)區(qū)。
如上所述，在大功率放大器2中產(chǎn)生相波動，這是因為在突發(fā)上升和下降時間內(nèi)，在大功率放大器2內(nèi)所產(chǎn)生的幅度包絡(luò)的突然的波動與上述的相位波動區(qū)相交。
在圖6中，其描述了根據(jù)本發(fā)明的突發(fā)型傳輸控制裝置的第一實施例，用傳輸轉(zhuǎn)換器1’代替圖5的調(diào)制波發(fā)生器1。傳輸變換器1’包含調(diào)制器和本機振蕩器，以通過GMSK調(diào)制方式調(diào)制兩個數(shù)字基帶信號I和Q或一輸入基座信號并輸出調(diào)制信號Sin。
同樣，由DC/DC轉(zhuǎn)換器或串聯(lián)下電路器(dropper)構(gòu)成的電壓轉(zhuǎn)換器11被連接在圖6的電源電池7和大功率放大器2之間。電壓轉(zhuǎn)換器11通常向大功率放大器的漏極電壓端提供穩(wěn)定的電源電壓Vp’，并在控制部分8的控制下只在包含突發(fā)上升和下降斜坡時間的穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間前后的短時間內(nèi)進行工作以增大電源電壓Vp’。
電壓轉(zhuǎn)換器11由用于放大控制電壓Vc的同相電壓放大器111、具有用于接收同相位電壓放大器111的輸出電壓的運算放大器的電壓跟隨器112、具有與電壓跟隨器113的輸出相連的基極，集電極與電源電池相連而發(fā)射極與大功率放大器2的漏極電壓端相連的大功率NPN-型晶體管113，以及連接在晶體管113的基極和集電極之間的電阻器114構(gòu)成。
通過同相電壓放大器111放大來自控制部分8的控制電壓Vc并通過電壓跟隨器112提供給晶體管113的基極。此時，通過同相電壓放大器111的工作使被放大的電壓的電壓電平低于電源電池7的電壓Vp。
因此，將電壓Vp’提供給大功率放大器2的漏極電壓端，其中的電壓Vp’低于電源電池7的電壓Vp，并從晶體管113的基極電壓下降到發(fā)射極和基極間的電壓值(大約0.6到0.7伏)。
控制部分8根據(jù)來自基站的包含突發(fā)時間命令和輸出功率設(shè)置命令的控制信號Sout，產(chǎn)生對可變衰減器9的電壓Va，對可變功率驅(qū)動放大器10的控制電壓Vb，對電壓轉(zhuǎn)換器11的控制電壓Vc和對相對誤差放大器6的基準(zhǔn)電壓Vref。突發(fā)時間命令指定下一個傳輸突發(fā)的時序，而輸出功率設(shè)置命令指定傳輸突發(fā)信號的輸出電平。同樣，以與圖5中相同的方式，通過控制可變衰減器9的衰減程度，從而使對檢波器5的輸入將是恒定的數(shù)值，而不依賴于傳輸突發(fā)信號Sout。其結(jié)果，可獲得檢測系統(tǒng)的寬的動態(tài)范圍，并在與傳輸功率無關(guān)的情況下保持檢測系統(tǒng)的檢測靈敏度穩(wěn)定。另外，以與圖5中相同的方式，通過控制可變功率驅(qū)動放大器10的輸出電平使大功率放大器2的輸入電平優(yōu)化，以便于保持與傳輸功率輸出電平相關(guān)的大功率放大器的控制靈敏度。
下面將參考圖7A，7B，7C，7D和7E描述圖6的突發(fā)型傳輸控制裝置。
相對誤差放大器6將圖7A中所示的基準(zhǔn)電壓Vref與圖7B中所示的檢波電壓Vdet進行比較，以產(chǎn)生誤差電壓Verror，并將其發(fā)送到大功率放大器2的柵極端。因此，通過由誤差電壓Verror的反饋控制傳輸突發(fā)信號Sout，從而檢波電壓Vdet接近基準(zhǔn)電壓Vref。其結(jié)果，如圖7C中所示，傳輸突發(fā)信號Sout的波形接近基準(zhǔn)電壓Vref的波形。
假設(shè)正如實施例中的一樣，諸如GMSK的固定包絡(luò)調(diào)制很合適，可為環(huán)路的閉合環(huán)路帶選擇相當(dāng)大的值。通過如此的設(shè)計環(huán)路，致使環(huán)路響應(yīng)(環(huán)路時間常數(shù))比突發(fā)時間快，而比符號率慢，通過如此的選擇環(huán)路常數(shù)，從而使電路以高速穩(wěn)定的跟隨包括斜坡的高速突發(fā)。
更具體的，基準(zhǔn)電壓Vref具有在時基上通過卷積在突發(fā)的上升和下降時間的斜坡輸出包絡(luò)波形和穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間內(nèi)的矩形輸出包絡(luò)波形所獲得的波形。控制部分8中的ROM和RAM存儲表示圖7A中所示基準(zhǔn)電壓Vref和傳輸功率電平之間的相關(guān)性的瀏覽表。
在穩(wěn)態(tài)突發(fā)期間，在假設(shè)檢波電壓為理想的情況下，在每個傳輸功率電平的穩(wěn)態(tài)期間，基準(zhǔn)電壓Vref被保持在與檢波電壓Vdet的電平相對應(yīng)的一個電平，因此，傳輸突發(fā)信號Sout是在與由穩(wěn)態(tài)突發(fā)期間中的傳輸功率電平設(shè)置命令所確定的傳輸功率電平相對應(yīng)的一個電平。然后，控制部分8從瀏覽表獲得與由傳輸功率設(shè)置命令所確定的傳輸功率電平相對應(yīng)的基準(zhǔn)電壓Vref，并在由突發(fā)時間所確定的時間將其輸出到相對誤差放大器6。
當(dāng)檢波電壓高于基準(zhǔn)電壓時，相對誤差放大器6降低施加到大功率放大器2的誤差電壓Verror，因此傳輸突發(fā)信號Sout高于所需的電平，以便降低大功率放大器2的傳輸功率輸出電平。另一方面，相對誤差放大器7在當(dāng)檢波電壓低于基準(zhǔn)電壓時，增大施加到大功率放大器2的誤差電壓Verror，因此傳輸突發(fā)信號Sout低于所需的電平，以便增大功率放大器2的傳輸功率輸出電平。
大功率放大器2的柵電壓端與位于大功率放大器2內(nèi)的最后級的晶體管的柵極相連。因此，大功率放大器2的輸出電平根據(jù)誤差電壓Verror而發(fā)生變化。
因此，響應(yīng)誤差電壓Verror，傳輸突發(fā)信號Sout在穩(wěn)態(tài)突發(fā)前后被自動控制變?yōu)榈扔诎ㄐ逼虏ㄐ蔚乃璧膫鬏斴敵鲭娖?，如圖7A所示。
因此，以與圖5中所示的相同的方式，由于如上所述通過控制可變衰減器9可拓寬檢測系統(tǒng)的動態(tài)范圍，從而裝置可在與傳輸功率輸出電平無關(guān)的情況下以可重復(fù)的工作方式穩(wěn)定的工作。
除了上述的通過來自相對誤差放大器6的誤差電壓Verror控制大功率放大器2的輸出的反饋控制外，控制部分8產(chǎn)生控制電壓Vb，以提供前饋控制用于控制可變功率驅(qū)動放大器10的輸出電平，以這樣一種方式使大功率放大器2具有相對于所需傳輸功率電平基本上恒定的控制靈敏度值。
因此，以與圖5的裝置相同的方式，具有控制檢測系統(tǒng)和大功率放大器2的靈敏度的結(jié)構(gòu)，其通過開放環(huán)路根據(jù)每個所選的傳輸功率輸出電平，使用從控制部分8提供的控制電壓Va和Vb，在包含檢測系統(tǒng)和大功率放大器2的閉合環(huán)路反饋控制系統(tǒng)中，可在包含傳輸突發(fā)的上升和下降時間的穩(wěn)態(tài)突發(fā)期間，在功率輸出的寬的動態(tài)范圍內(nèi)，可精確穩(wěn)定的控制功率輸出。
在上述的條件下，通常的，在大功率放大器2的輸出飽和點或其附近存在相位調(diào)制(PM)波動區(qū)。為了避免PM波動區(qū)同時獲得高精確的APC，可設(shè)置電壓轉(zhuǎn)換器11。
如圖7D中所示，控制電壓Vc具有兩個電勢電平，其包括在從時間t2到時間t3的穩(wěn)態(tài)突發(fā)期間對應(yīng)于電源電壓Vp’的恒定電勢電平和從時間t1到時間t2及從時間t3到時間t4的包括上升和下降斜坡時間的穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間前后的短時間內(nèi)的用于增大電源電壓Vp’的高電勢電平。
通過電壓轉(zhuǎn)換器11的同相電壓放大器111對控制電壓Vc進行放大，并將其在通過電壓跟隨器112后提供到晶體管113的基極。此時，通過同相電壓放大器111工作從而使得被放大的電壓的電壓電平將低于電源電池7的輸出電壓電平Vp。
因此，低于電源電池7的輸出電壓的并且已經(jīng)從晶體管113的基極電壓下降了晶體管113的發(fā)射機和極基之間的電壓的電壓Vp’倍加到大功率放大器2的漏極電壓端。
當(dāng)通過控制部分8控制電壓轉(zhuǎn)換器11，以便在包括上升和下降斜坡時間的穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間前后的短時間內(nèi)增加電源電壓Vp’時，大功率放大器2的飽和功率輸出只在該短的時間內(nèi)上升。
因此，在傳輸突發(fā)信號Sout從上升斜坡時間移向穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間或從穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間移向下降斜坡時間中的移動過程中，大功率放大器2的工作點被暫時設(shè)置在飽和區(qū)外，但位于保證可輸出補償?shù)木€性區(qū)內(nèi)。因此，大功率放大器2的飽和點可被控制，以至在突發(fā)上升和下降時間內(nèi)大功率放大器2中所產(chǎn)生的幅度包絡(luò)的急速波動不會與相位波動區(qū)相交。其結(jié)果，可抑制由于各種的因素造成的由于大功率放大器2的相位波動(相位誤差)所造成的信號接收的降低，并可將傳輸突發(fā)的平均相位誤差(或最大相位誤差)限制在允許的范圍中。
雖然部分傳輸突發(fā)上的相位誤差會降低通訊線路另外一端的信號接收，本發(fā)明可成功的補償此種的降低。
需注意的是，將控制電壓設(shè)置在可保證所需的傳輸功率輸出電平在上升斜坡時間后處于穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間內(nèi)，從而使得大功率放大器2的工作點從線性區(qū)移到飽和區(qū)。其結(jié)果，大功率放大器2在幾乎占據(jù)了所有傳輸突發(fā)信號Sout的穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間內(nèi)能夠可靠高效的工作，從而使配備有圖6所示的傳輸功率控制裝置的移動終端可有效的防止平均功耗的不必要的增加。
另外，在從上升斜坡時間向穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間或從穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間向下降斜坡時間移動的過程中通過控制部分8控制電源電壓Vp’的變化，從而通過反饋控制可穩(wěn)定的控制傳輸突發(fā)包絡(luò)，以劃出連續(xù)的和適宜的包絡(luò)軌跡，從而傳輸突發(fā)包絡(luò)不會由于電源電壓Vp’的變化而產(chǎn)生任何的轉(zhuǎn)折點。
如圖7D中所示，在從上升斜坡時間向穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間或從穩(wěn)態(tài)突發(fā)期間向下降斜坡時間期間移動的過程中可通過使基準(zhǔn)電壓Vin變?yōu)閮A斜而實現(xiàn)此種控制。
需注意，如果大功率放大器2的功率控制由于電源電壓VP’的變化而產(chǎn)生波動，在功率輸出中的此種的波動通過高速APC反饋控制已足以抑制，而不會產(chǎn)生任何問題。
如上所述，在第一實施例中，一個先決的條件是，在包含尤其適用于放大和突發(fā)傳輸不包含任何幅度波動的調(diào)制波(例如GMSK)的大功率放大器2的利用TDMA無線通訊系統(tǒng)的無線發(fā)射機中，高穩(wěn)定、精確及高速的APC被用于維持一輸出電平，該輸出電平包含在穩(wěn)態(tài)突發(fā)期間在所選的寬輸出范圍中用于傳輸恒定電平的突發(fā)波的有效位數(shù)據(jù)，當(dāng)在反饋環(huán)路中存在環(huán)路常量時，為了在寬的動態(tài)范圍內(nèi)將檢波器5的檢測靈敏度和放大器2的檢測靈敏度維持在恒定的電平，響應(yīng)傳輸輸出電平通過前饋控制控制驅(qū)動放大器10和檢波器9。
同樣，在第一實施例中，一個先決的條件是，在上升和下降期間觀察到的高速斜坡波形的基礎(chǔ)上緩和的控制輸出包絡(luò)斜坡，從而符合產(chǎn)生傳輸功率輸出電平的寬范圍的要求，并防止在瞬變響應(yīng)時間瞬變頻譜的擴散，同時確保時間對瞬變響應(yīng)的屏蔽。
另外，為了防止傳輸突發(fā)產(chǎn)生任何的相位誤差，可設(shè)置電壓轉(zhuǎn)換器11，致使大功率放大器2的電源電壓Vp’只在包含上升和下降斜坡時間的穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間前后的短時間內(nèi)上升。因此，可通過使在突發(fā)上升和下降時間前后在大功率放大器2中產(chǎn)生的幅度包絡(luò)中的急速的波動不與相位波動區(qū)相交的方法，控制大功率放大器2的飽和點。
大功率放大器2的相位波動的結(jié)果所產(chǎn)生的傳輸突發(fā)的相位誤差是現(xiàn)有技術(shù)中未解決的問題，本發(fā)明提出一種新技術(shù)，通過控制大功率放大器2的電源電壓Vp’解決此問題。
因此，在第一實施例中，由于為了防止相位波動的裝置所造成的大功率放大器2的效率的降低被限制在包含上升和下降斜坡時間的穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間前后的短時間內(nèi)，從而在不增大整個移動終端的平均功耗的情況下克服了上述的問題。
在圖8中，其描述了根據(jù)本發(fā)明的突發(fā)型傳輸控制裝置的第二實施例，同時通過按圖6中的模擬方式對可變功率驅(qū)動放大器10的增益控制，可選擇大功率放大器2的最優(yōu)輸入電平，其是通過圖8中的數(shù)字方式的數(shù)字基帶電平轉(zhuǎn)換器12進行選擇的。同樣，用固定增益驅(qū)動放大器10’替代圖6中的可變功率驅(qū)動放大器10。
更具體的，根據(jù)來自控制部分8的數(shù)字電平轉(zhuǎn)換信號Sd，通過改變基帶的兩個數(shù)字調(diào)制波I和Q的數(shù)值，數(shù)字基帶電平轉(zhuǎn)換器12可變地控制電平?？刂撇糠?中的ROM或RAM存儲表示數(shù)字調(diào)制波I和Q的相關(guān)性的瀏覽表，其中調(diào)制波I和Q適用于實現(xiàn)大功率放大器2和所選的傳輸功率輸出電平的最優(yōu)輸入電平。
控制部分8向數(shù)字基帶電平轉(zhuǎn)換器12輸出數(shù)字電平轉(zhuǎn)換信號Sd，以這樣一種方式可為大功率放大器2獲得對應(yīng)由傳輸功率設(shè)置命令確定的傳輸功率輸出電平的最優(yōu)輸入電平。
圖8的控制部分8的操作與圖6的控制部分8的操作基本相同，區(qū)別在于其產(chǎn)生數(shù)字電平轉(zhuǎn)換信號Sd，且不產(chǎn)生任何的控制電壓Vb。
可通過簡單的方式集成包括數(shù)字基帶電平轉(zhuǎn)換器12和傳輸轉(zhuǎn)換器1’的圖8中的突發(fā)型傳輸功率控制裝置，以通過可重復(fù)的方式低成本的，通過使用數(shù)字技術(shù)而不是高頻模擬技術(shù)，進行大功率放大器3的輸入電平的最優(yōu)化操作以控制移動終端，。
在圖6和圖8中，通過串聯(lián)下電路器構(gòu)成電壓轉(zhuǎn)換器11，由此所獲得的好處在于，可大大的降低生產(chǎn)成本。然而，由于使用用于大電流的NDN-型晶體管113以在其集電極和發(fā)射極之間需要大的功耗，從而電源效率低。同樣，電壓不能高于電源電池7的輸出電壓Vp。
在圖9中，其描述了圖6和圖8的電壓轉(zhuǎn)換器11的作了改變的一電路圖，電壓轉(zhuǎn)換器11由開關(guān)穩(wěn)壓器91和用于向開關(guān)穩(wěn)壓器91提供時鐘信號的振蕩器92構(gòu)成，其可提高電源效率和總體的效率。同樣，大功率放大器2的電源電壓可被提高到高于電源電池7的電壓Vp。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，為了防止產(chǎn)生傳輸突發(fā)的相位誤差，設(shè)置電壓轉(zhuǎn)換器用于只在包含上升和下降斜坡時間的穩(wěn)態(tài)突發(fā)前后的短時間內(nèi)升高電壓電壓。因此，可以控制大功率放大器的飽和點，以致使在上升和下降斜坡時間附近產(chǎn)生的大功率放大器中的幅度包絡(luò)的快速波動不會與相位波動區(qū)相交。
其結(jié)果，可抑制由于大功率放大器的相位波動(相位誤差)所造成的任何可能的接收信號的降低，并可將傳輸突發(fā)的平均相位誤差或最大相位誤差限制在允許的范圍內(nèi)。
同樣，用固定增益驅(qū)動放大器和數(shù)字基帶電平轉(zhuǎn)換器替代可變功率驅(qū)動放大器。其結(jié)果，能夠以數(shù)字的方式而不是模擬的方式實現(xiàn)飽和型大功率放大器的輸入電平的最優(yōu)化，從而以簡單的方式集成傳輸功率控制裝置，以可重復(fù)及低成本的方式控制傳輸功率。
另外，為了保證在穩(wěn)態(tài)突發(fā)期間所需的傳輸功率輸出電平，當(dāng)飽和型大功率放大器的電源電壓被設(shè)置到低限值時，在幾乎構(gòu)成全部的傳輸突發(fā)時間的穩(wěn)態(tài)突發(fā)時間可使大功率放大器高效的工作，從而根據(jù)本發(fā)明的包括傳輸功率輸出控制裝置的無線發(fā)射機可防止任何的不必要的平均功耗的增大。
另外，由于電壓轉(zhuǎn)換器是通過串聯(lián)下電路器構(gòu)成的，可低成本的以簡單的方式制備電壓轉(zhuǎn)換器。另外，由于通過開關(guān)穩(wěn)壓器構(gòu)成電壓轉(zhuǎn)換器，可將電源電壓升高到高于無線發(fā)射機的電源電池的輸出電壓以上。
權(quán)利要求
1.一種突發(fā)型傳輸輸出功率控制裝置，其特征在于包含用于放大調(diào)制波信號(Sin)的可變功率驅(qū)動器(10)；飽和型大功率放大器(2)，其與所述可變功率驅(qū)動器相連，用于放大所述可變功率驅(qū)動器的輸出信號；定向耦合器(3)，其與所述飽和型大功率放大器相連，用于獲得所述大功率放大器的一部分輸出信號；可變衰減器(9)，其與所述定向耦合器相連，用于接收所述大功率放大器的所述的一部分輸出信號；與所述可變衰減器相連的檢波器(5)，通過調(diào)節(jié)所述可變衰減器的衰減程度從而使所述檢波器的輸入電平恒定；相對誤差放大器(6)，其與所述檢波器相連，用于將所述檢波器的輸出信號與在其前沿和后沿包括上升和下降斜坡波形的具有穩(wěn)態(tài)突發(fā)波形的基準(zhǔn)電壓(Vref)進行比較以產(chǎn)生誤差電壓(Verror)，并將所述誤差電壓傳送到所述飽和型大功率放大器的輸入端，由此控制所述飽和型大功率放大器的輸出信號，致使所述檢波器的輸出信號可接近所述基準(zhǔn)電壓；及電壓轉(zhuǎn)換器(11)，其與所述飽和型大功率放大器相連，用于向所述飽和型大功率放大器提供電源電壓(Vp’)，致使所述飽和型大功率放大器的飽和輸出只在包括所述上升和下降時間的所述穩(wěn)態(tài)突發(fā)波形前沿和后沿的短時間內(nèi)升高；控制所述可變功率驅(qū)動器使所述飽和型大功率放大器的控制靈敏度相對于傳輸電平將是穩(wěn)定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包含傳輸轉(zhuǎn)換器(1’)，用于調(diào)制兩個數(shù)字基帶信號(I，Q)以產(chǎn)生所述調(diào)制的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在所述穩(wěn)態(tài)突發(fā)波形期間由所述電壓轉(zhuǎn)換器提供到所述飽和型大功率放大器的所述電源電壓為低限值，由此保證了所述飽和型大功率放大器的所需要的傳輸功率電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述電壓轉(zhuǎn)換器包含一串聯(lián)的下電路器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述電壓轉(zhuǎn)換器包含開關(guān)穩(wěn)壓器。
6.一種突發(fā)型傳輸輸出功率控制裝置，其特征在于包含用于調(diào)節(jié)數(shù)字基帶信號(I，Q)的數(shù)字基帶電平轉(zhuǎn)換器(12)；傳輸轉(zhuǎn)換器(I’)，其與所述數(shù)字基帶電平轉(zhuǎn)換器相連，用于調(diào)制所述兩個被調(diào)節(jié)的數(shù)字基帶信號，以產(chǎn)生調(diào)制波信號(Sin)；固定功率驅(qū)動器(10’)，其與所述傳輸轉(zhuǎn)換器相連，用于放大所述調(diào)制波信號；一個飽和型大功率放大器(2)，其與所述可變功率驅(qū)動器相連，用于放大所述可變功率驅(qū)動器的輸出信號；定向耦合器(3)，其與所述飽和型大功率放大器相連，用于獲得所述大功率放大器的一部分輸出信號；可變衰減器(9)，其與所述定向耦合器相連，用于接收所述大功率放大器的所述的一部分輸出信號；檢波器(5)，其與所述可變衰減器相連，通過調(diào)節(jié)所述可變衰減器的衰減程度以使得所述檢波器的輸入電平將是恒定的；相對誤差放大器(6)，其與所述檢波器相連，用于將所述檢波器的輸出信號與具有在其前沿和后沿包括上升和下降斜坡波形的穩(wěn)態(tài)突發(fā)波形的基準(zhǔn)電壓(Vref)進行比較，以產(chǎn)生誤差電壓(Verror)，并將所述誤差電壓傳送到所述飽和型大功率放大器的輸入端，由此控制所述飽和型大功率放大器的輸出信號，從而使得所述檢波器的輸出信號靠近所述基準(zhǔn)電壓；及電壓轉(zhuǎn)換器(11)，其與所述飽和型大功率放大器相連，用于向所述飽和型大功率放大器提供電源電壓(Vp’)，致使所述飽和型大功率放大器的飽和輸出只在包含所述上升和下降時間的所述穩(wěn)態(tài)突發(fā)波形前沿和后沿的短時間內(nèi)上升；控制所述數(shù)字基帶電平轉(zhuǎn)換器使得所述飽和型大功率放大器的控制靈敏度相對于傳輸電平將是恒定的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于由所述電壓轉(zhuǎn)換器提供到所述飽和型大功率放大器的電源電壓在所述穩(wěn)態(tài)突發(fā)波形期間為低極限值，由此可保證所述飽和型大功率放大器的所需的傳輸功率電平。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述電壓轉(zhuǎn)換器包含一串聯(lián)下電路器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述電壓轉(zhuǎn)換器包含開關(guān)穩(wěn)壓器。
全文摘要
一種突發(fā)型傳輸輸出功率控制裝置,其包含一個由用于放大調(diào)制波信號(S
文檔編號H01Q11/00GK1258964SQ99126369
公開日2000年7月5日 申請日期1999年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)明者望月拓志 申請人:日本電氣株式會社