專利名稱：改變射頻信號耦合的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻信號耦合器，具體涉及改變射頻(RF)信號耦合的裝置和方法。
通信系統(tǒng)諸如蜂窩無線電話通信系統(tǒng)和地面移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本工作和結(jié)構(gòu)在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是公知的。通信系統(tǒng)通常包括多個(gè)通信單元，預(yù)定數(shù)目的、位置遍及一個(gè)地理區(qū)域內(nèi)的基站(或轉(zhuǎn)發(fā)器)，以及一個(gè)控制器。通信單元可以是車載單元或便攜式單元，可包含一個(gè)發(fā)信機(jī)或一個(gè)收信機(jī)，或者兼有兩者以組成一個(gè)收發(fā)信機(jī)。通信單元經(jīng)一個(gè)通信信道連接到基站，通過通信信道發(fā)送和/或接收射頻(RF)信號。控制器包含一個(gè)集中呼叫處理單元或是諸分布控制器一起工作的一個(gè)網(wǎng)，以對各通信單元建立通信通路。
本領(lǐng)域眾所周知，發(fā)信機(jī)內(nèi)有一個(gè)自動(dòng)信號功率電平控制環(huán)路，它將發(fā)送的射頻信號輸出功率電平維持在多種預(yù)定的功率電平之一上。自動(dòng)信號功率電平控制環(huán)路一般包含有一個(gè)射頻信號耦合器、一個(gè)功率電平檢測器和一個(gè)處理器。射頻信號耦合器將一部分發(fā)送的射頻信號耦合到功率電平檢測器。功率電平檢測器檢測出所發(fā)送射頻信號的功率電平，以產(chǎn)生一個(gè)輸出信號。根據(jù)該輸出信號，由處理器調(diào)整發(fā)送的射頻信號的功率電平，來將發(fā)送的射頻信號輸出功率電平維持在多種預(yù)定的功率電平之一上。


圖1示例第一種現(xiàn)有技術(shù)的射頻信號耦合器100的電路示意圖。射頻信號耦合器通常包含一個(gè)原邊(Primarg)傳輸單元101和一個(gè)第一次邊(secondarg)耦合單元102。原邊(primarg)傳輸單元101在其輸入端接收一個(gè)射頻信號輸入，在其輸出端產(chǎn)生一個(gè)射頻信號輸出。第一次邊耦合單元102耦合得到一部分射頻信號，產(chǎn)生一個(gè)耦合的射頻輸出信號。原邊傳輸單元101和第一次邊耦合單元102的物理尺寸及第一次邊耦合單元與原邊傳輸單元之間的距離103三者決定了耦合的射頻信號量值。
圖2示例第二種先有技術(shù)的射頻信號耦合器200的電路示意圖，象圖1中一樣，它包含原邊傳輸單元101和第一次邊耦合單元102。第一次邊耦合單元102至少耦合得到一部分射頻信號，產(chǎn)生第一耦合的射頻輸出信號。一個(gè)第二次邊耦合單元201至少耦合得到一部分射頻信號，產(chǎn)生第二耦合的射頻輸出信號。改變兩個(gè)次邊耦合單元102和201的尺寸及分別改變每個(gè)次邊耦合單元102和201與原邊傳輸單元101之間的間隔103和202，可以調(diào)整第一和第二耦合的射頻信號量值。然而，這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于，在第一和第二次邊耦合單元102與201之間有交叉耦合。
圖3示例第三種現(xiàn)有技術(shù)的射頻信號耦合器300的電路示意圖，它能克服圖2中射頻信號耦合器的缺點(diǎn)。它不是將第二次邊耦合單元201放在第一次邊耦合單元102的對面，而是將第二次邊耦合單元201偏置于第一次邊耦合單元102的旁邊，來顯著地降低兩個(gè)次邊耦合單元102與201之間的交叉耦合。
在功率檢測器輸入端上耦合得到的所發(fā)送射頻信號功率電平范圍通常稱為“功率檢測器的動(dòng)態(tài)范圍”，據(jù)此可以得到功率檢測器的輸出信號。現(xiàn)在，某些通信系統(tǒng)要求發(fā)信機(jī)工作在一個(gè)較寬的信號功率電平范圍內(nèi)來與基站進(jìn)行通信，增加功率檢測器的動(dòng)態(tài)范圍能滿足這一要求。
功率檢測器的動(dòng)態(tài)范圍是與耦合得的發(fā)送射頻信號功率電平相關(guān)聯(lián)的。在高的發(fā)信機(jī)功率電平下，射頻信號耦合器將耦合出量值大的射頻信號功率電平供功率檢測器檢測。因此，在高的功率電平下有相當(dāng)一部分的耦合得的發(fā)送射頻信號功率損失了。所以，在高的功率電平下要增加發(fā)信機(jī)的電流消耗來補(bǔ)償該功率損失，而這將降低發(fā)信機(jī)的效率。而在低的發(fā)信機(jī)功率電平時(shí)，射頻信號耦合器僅提供出小量的射頻信號功率電平供功率檢測器檢測。不過，在這低的發(fā)信機(jī)功率電平下功率檢測器輸入端上可得到的射頻信號功率可能不足夠用來產(chǎn)生一個(gè)合用的輸出信號。
鑒此，現(xiàn)在需要制作出一種射頻信號耦合器，它能對發(fā)送的射頻信號提供出可變的射頻信號耦合，以增加發(fā)信機(jī)中功率檢測器的動(dòng)態(tài)范圍，使得該發(fā)信機(jī)能工作在一個(gè)較寬的預(yù)定功率電平范圍內(nèi)。
圖1示出第一種現(xiàn)有技術(shù)的射頻信號耦合器的電路示意圖。
圖2示出第二種現(xiàn)有技術(shù)的射頻信號耦合器的電路示意圖。
圖3示出第三種現(xiàn)有技術(shù)的射頻信號耦合器的電路示意圖。
圖4示出按照本發(fā)明的一個(gè)通信單元的電路框圖。
圖5示出按照本發(fā)明的圖4中射頻信號耦合器的電路框圖。
圖6示出按照本發(fā)明的包括有射頻信號開關(guān)的圖5中射頻信號耦合器的電路示意圖。
圖7示出按照本發(fā)明的圖6中射頻信號開關(guān)的電路圖。
圖8示出按照本發(fā)明的布置在多片基底上的圖6中射頻信號耦合器的示意圖。
總體上說，本發(fā)明提供一種改變射頻信號耦合的裝置和方法。其優(yōu)點(diǎn)在于可用來在一個(gè)傳輸單元的自動(dòng)功率電平控制環(huán)路中增加功率檢測器的動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)能在較高的功率電平上維持傳輸單元的效率。這是通過選擇具有強(qiáng)耦合的射頻信號耦合器第一工作模式和具有弱耦合的射頻信號耦合器第二工作模式來實(shí)現(xiàn)。第一工作模式響應(yīng)于第一預(yù)定的功率電平，響應(yīng)射頻信號使射頻信號耦合器產(chǎn)生第一耦合的射頻信號，第二工作模式響應(yīng)于第二預(yù)定的功率電平，根據(jù)射頻信號使射頻信號耦合器產(chǎn)生第二耦合的射頻信號。
參考圖4至圖8更充分地描述本發(fā)明。圖4示出按照本發(fā)明構(gòu)成的通信單元400的電路框圖。通信單元400總體上包含一個(gè)話筒401、一個(gè)自動(dòng)射頻信號功率電平控制器403和一個(gè)天線402。通信單元在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是公知的，所以除了為便于理解本發(fā)明的內(nèi)容以外，不作進(jìn)一步的敘述。一些實(shí)例的通信單元包括便攜式或移動(dòng)式蜂窩用戶單元(例如可供無線電話應(yīng)用的、型號為SUF1700B的Motorola產(chǎn)品)及基站或轉(zhuǎn)發(fā)器。
自動(dòng)射頻信號功率電平控制器總體上包括一個(gè)傳輸單元404、一個(gè)射頻信號耦合器405、一個(gè)功率檢測器406和一個(gè)處理器407。傳輸單元404的作用是在線路408上提供出可以有多種預(yù)定功率電平的射頻信號。射頻信號耦合器405在運(yùn)行中經(jīng)線路408連接至傳輸單元404的輸出端，并經(jīng)線路409連接至天線402上。耦合的射頻信號經(jīng)線路410輸出到功率檢測器406，它是線路408上輸入信號經(jīng)功率電平減低后的型式(version)。線路408上與線路410上功率電平之間的關(guān)系是射頻信號耦合器405的耦合因數(shù)。按照本發(fā)明，根據(jù)線路413上的一個(gè)控制信號和線路414上的另一個(gè)控制信號，可以選擇出具有不同耦合因數(shù)的不一樣的工作模式。
傳輸單元404中總體上包含的部件是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公知的，諸如話音處理器、調(diào)制器、信號合成器和射頻信號放大級等。根據(jù)線路412上的校正信號，可以由一級或幾級射頻信號放大級來給出增益。
功率檢測器406接收線路410上耦合得的射頻信號，將它轉(zhuǎn)換成檢波出的信號加到線路411上。已檢波信號中的直流成分在功率檢波器406的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)與線路410上耦合得的射頻信號的功率電平相對應(yīng)，因而與線路408上的射頻信號功率電平相對應(yīng)。線路408上的功率電平又與線路409上受到射頻信號耦合器405之插入損耗影響后的輸出功率電平相關(guān)聯(lián)，所以，線路411上的已檢信號直流分量實(shí)際上與線路409上輸出功率電平中的電平變化相對應(yīng)。
處理器407接收線路411上的已檢波信號，將它與對應(yīng)于線路409上預(yù)定輸出功率電平的目標(biāo)值進(jìn)行比較。這個(gè)比較用來在線路412上產(chǎn)生出一個(gè)調(diào)整傳輸單元404之增益的校正信號，以將線路409上的輸出功率電平維持在預(yù)定的功率電平上。根據(jù)該預(yù)定的功率電平值，處理器407還在線路413上產(chǎn)生一個(gè)控制信號，在線路414上產(chǎn)生另一個(gè)控制信號，用以在射頻信號耦合器的第一和第二工作模式之間進(jìn)行選擇。處理器407可以是一個(gè)諸如Motorola產(chǎn)品MC68HC11F1型號的微處理器，或者是一個(gè)諸如Motorola產(chǎn)品DSP56156FE-60型號的數(shù)字信號處理器，并可以結(jié)合進(jìn)其它電路，諸如運(yùn)算放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，以處理已檢波信號和校正信號。
圖5示出按照本發(fā)明構(gòu)成的圖4中射頻信號耦合器405的電路方框圖。射頻信號耦合器405總體上包含原邊傳輸單元501、第一耦合單元502、第二耦合單元503和開關(guān)506與511。原邊傳輸單元501有一個(gè)接收射頻輸入信號408的輸入端504和一個(gè)傳輸出射頻信號409的輸出端505。第一耦合單元502提供出第一耦合的射頻信號509，這是射頻輸入信號408經(jīng)功率電平減低后的射頻信號。當(dāng)?shù)谝获詈蠁卧?02起作用時(shí)，射頻信號509的功率等于射頻輸入信號408的功率乘以第一耦合常數(shù)。該第一耦合的射頻信號509加到線路410上，作為耦合的射頻信號輸出。第二耦合單元503提供出第二耦合的射頻信號510，這是射頻輸入信號408經(jīng)功率電平減低后的射頻信號。當(dāng)?shù)诙詈蠁卧?03起作用時(shí)，射頻信號510的功率等于射頻輸入信號408的功率乘以第二耦合常數(shù)。該第二耦合的射頻信號510也加到線路410上，作為耦合的射頻信號輸出。
每個(gè)耦合單元響應(yīng)控制信號413和另一個(gè)控制信號414。當(dāng)控制信號413使第一耦合單元502起作用時(shí)，在線路410上呈現(xiàn)第一耦合的射頻信號509。如果與此同時(shí)，另一個(gè)控制信號414使開關(guān)511處于開路狀態(tài)，這使第二耦合單元503不起作用，從而在510處無輸出，對線路410上的信號不起影響，或者說對原邊傳輸單元501中的信號不起影響。當(dāng)控制信號413使第二耦合單元503起作用時(shí)，在線路410上呈現(xiàn)第二耦合的射頻信號510。如果與此同時(shí)，另一個(gè)控制信號414使開關(guān)511處于開路狀態(tài)，使第一耦合單元502不起作用，從而在509處無輸出，對線路410上的信號不起影響，或者說對原邊傳輸單元501中的信號不起影響。當(dāng)該另一個(gè)控制信號414使開關(guān)511處于閉合狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)耦合單元502和503都將起作用，兩者對線路410上呈現(xiàn)的總功率都將作出貢獻(xiàn)。
原邊傳輸單元501與第一和第二耦合單元502和503可以由緊密鄰近的傳輸線來組成，諸如帶狀線或微帶線，或者由任何其它容許直接耦合的傳輸裝置來組成，例如孔徑耦合波導(dǎo)。改變原邊傳輸單元501與第一和第二耦合單元502和503的物理結(jié)構(gòu)，可以按需要地選定第一和第二耦合常數(shù)。在耦合器為帶狀線或微帶線的情況下，改變傳輸線之間的距離，改變緊密鄰近的傳輸線的長度，或者改變基底的介電常數(shù)，都可以得到所選取的耦合常數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的說明，第一耦合單元502可按相對的弱耦合來設(shè)計(jì)。該第一耦合單元502的耦合常數(shù)這樣選擇，對于傳輸單元404所運(yùn)用在多種功率電平上的較高等級電平來說，第一耦合常數(shù)恰恰足夠大，能為功率檢測器406之正常工作在線路410上提供出足夠的、耦合出的射頻信號。這個(gè)第一耦合單元502從原邊傳輸單元501中只耦合出一個(gè)小的量值的射頻信號功率，因而射頻輸入信號408的功率只減少掉一個(gè)小的量值。這是所希望的，以使得不致影響傳輸單元的效率。
第二耦合單元503可按相對的強(qiáng)耦合來設(shè)計(jì)。該第二耦合單元503的耦合常數(shù)這樣選擇，對于傳輸單元404所運(yùn)用在多種功率電平上的即使最低級電平來說，第二耦合常數(shù)應(yīng)足夠大，能為功率檢測器406之正常工作保證在線路410上呈現(xiàn)出足夠的、耦合出的射頻信號。此時(shí)，這個(gè)第二耦合單元503從原邊傳輸單元501中即使耦合出一個(gè)大量值的射頻信號功率，由于是在較低的功率電平上，傳輸單元的效率一般不會(huì)重大地下降。這是因?yàn)椋陬H低的功率電平下，傳輸單元的電流消耗與傳輸單元的功率輸出電平之間沒有強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。
由控制信號413確定，使兩個(gè)耦合器中的哪一個(gè)起作用而向線路410提供出耦合的射頻信號。另一個(gè)控制信號414可將兩個(gè)耦合器的啟動(dòng)線連系在一起，因而能使兩個(gè)耦合器都起作用。在任何情況下，不起作用的耦合器并不從原邊傳輸單元501中耦合出什么實(shí)際功率。當(dāng)傳輸單元的電流消耗與功率輸出電平之間有強(qiáng)烈的函數(shù)關(guān)系時(shí)，必需要防止在較高的功率輸出電平下強(qiáng)耦合器使傳輸單元的效率劣化。在較低的功率輸出電平下，因?yàn)槿躐詈掀鲗€路410中總功率的影響是微小的，所以可讓它起作用;而若此時(shí)不讓弱耦合器起作用有助于改善其它參數(shù)性能，則也可以讓它不起作用。根據(jù)功率檢測器406或根據(jù)諸如蜂窩電話系統(tǒng)中基站之類外部源所需的預(yù)定功率電平值，由處理器407來產(chǎn)生出控制信號413和另一個(gè)控制信號414。
圖6示出由傳輸線構(gòu)成的圖5中射頻信號耦合器405的電路示意圖。射頻信號耦合器總體上包含一個(gè)原邊射頻信號傳輸單元501、第一耦合單元502和第二耦合單元503。原邊射頻信號傳輸單元501有一個(gè)接收射頻輸入信號408的輸入端和一個(gè)傳輸出射頻輸出信號409的輸出端。第一耦合單元502與原邊傳輸單元501之間為弱耦合，耦合出微小量的功率以在其第一端601上給出第一耦合的射頻信號509，其第二端602通過一個(gè)終接電阻連接至地。第二耦合單元503與原邊傳輸單元501之間為強(qiáng)耦合，耦合出大量的功率以在其第一端603上給出第二耦合的射頻信號510，其第二端604通過一個(gè)開關(guān)606和一個(gè)終接電阻連接至地。
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，開關(guān)605和606響應(yīng)控制信號413。第一射頻信號開關(guān)605連接在第一耦合單元502的第二端602與第二耦合單元503的第一端603之間。該開關(guān)605選擇性地將第二耦合的射頻信號510連接到第一耦合單元502的第二端602上。一旦射頻信號送到該第一耦合單元502上，射頻信號便沿單元502前進(jìn)，出現(xiàn)在它的第一端601上。由于第二耦合單元503與原邊傳輸單元之間為強(qiáng)耦合，所以在端子601上它耦合出的信號較之第一耦合單元502給出的信號占優(yōu)勢，即端子601上的信號基本是第二耦合的射頻信號。合適地選擇終接電阻值和傳輸線阻抗，可使這種結(jié)構(gòu)的方向性維持在可接受的水平上。當(dāng)射頻信號開關(guān)605處于開路狀態(tài)時(shí)，便只有弱耦合器502上給出的第一耦合的射頻信號509能呈現(xiàn)在端子601上。所以，開關(guān)605實(shí)現(xiàn)的作用是選定有多少耦合的射頻信號會(huì)呈現(xiàn)在端子601上。
第二射頻信號開關(guān)606一端與第二傳輸線的第二端604連接，另一端經(jīng)一個(gè)終接電阻接地。該開關(guān)606可使端子604不連接到終接電阻上。當(dāng)兩個(gè)射頻信號開關(guān)605和606均處于開路狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)終接電阻元件都不與第二耦合單元503連接，于是第二耦合單元503上耦合得到的射頻信號功率將因端子603和604的開路而反射，回送到原邊射頻信號傳輸單元501中，使射頻輸入信號408損失極小。合適地選擇傳輸線阻抗可以保證在端部501處，對射頻輸入信號408呈現(xiàn)所希望的輸入阻抗。當(dāng)射頻信號開關(guān)606處于閉合狀態(tài)時(shí)，它將所希望的終接電阻連接到第二耦合單元503上，保證電路結(jié)構(gòu)有可接受的方向性。
控制信號413控制兩個(gè)射頻信號開關(guān)605和606的狀態(tài)，對于強(qiáng)耦合模式，使兩個(gè)開關(guān)都處于閉合狀態(tài)，對于弱耦合模式，使它們處于開路狀態(tài)。根據(jù)功率檢測器406或根據(jù)諸如蜂窩電話系統(tǒng)中基站之類外部源預(yù)定的功率電平值，由處理器407來產(chǎn)生出控制信號413。
圖7示出圖6中兩個(gè)射頻信號開關(guān)605和606的電路構(gòu)成圖。開關(guān)605一端連接上端子603處的第二耦合的射頻信號，另一端經(jīng)隔直流電容710連接至第一耦合單元502的第二端602上。開關(guān)606一端連接至第二耦合單元503的第二端604上，另一端607經(jīng)終接電阻接地。開關(guān)606通常包含有電感器701和704、電容器703和706、電阻705以及PIN二極管702。
PIN二極管702是個(gè)射頻開關(guān)，其陰極連接至第二耦合單元503的第二端604上，陽極連接至線路708上。當(dāng)加上足夠的直流偏置電流時(shí)，它呈現(xiàn)為一個(gè)小電阻與一個(gè)寄生電感的串聯(lián)。當(dāng)直流偏置去掉時(shí)，它呈現(xiàn)為一個(gè)大電阻與一個(gè)寄生電容的并聯(lián)。如果可以忽略寄生參量或者可以抵消它們，則根據(jù)所加的直流偏置電流，PIN二極管起射頻信號開關(guān)的作用。
電感器704的第一端經(jīng)線路708連接至PIN二極管702的陽極上，其第二端經(jīng)線路709連接至電阻705的第一端上。這個(gè)電感器作為一個(gè)射頻扼流圈，容許直流偏置電流加到PIN二極管上，而對開關(guān)606中會(huì)通過的射頻信號呈現(xiàn)為一個(gè)高阻抗，因而可使偏置電路與射頻單元隔離開。電阻705的第二端連接至電容器706的第一端上以及控制信號413上。當(dāng)PIN二極管702處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電阻705讓直流偏置電流流過PIN二極管702。電容器706是個(gè)旁路電容器，其第二端連接至地，使偏置電路對射頻信號有附加的隔離。
電容器703的第一端連接至線路708上，其第二端為連接至終接電阻的端子607。此電容器703選擇得與PIN二極管702導(dǎo)通時(shí)的寄生串聯(lián)電感組成諧振回路，以使二極管導(dǎo)通時(shí)通路能提供出合意的低阻抗。電容器703還用來隔斷直流。電感器701的第一端連接至第二耦合單元503的端子604上，其第二端為連接至終接電阻的端子607。此電感器701選擇得與PIN二極管702截止時(shí)的寄生并聯(lián)電容組成諧振回路，以使二極管截止時(shí)通路能提供出高的隔離性能。電感器701還供作PIN二極管702的直流通路，使直流電流經(jīng)端子607處的終接電阻到地。
開關(guān)605與開關(guān)606相同，所以不必再作說明。
圖8示出在多片基底上構(gòu)成的圖4中的射頻信號耦合器405。射頻信號耦合器405總體上包含原邊傳輸單元501、第一耦合單元502和第二耦合單元503。如結(jié)合圖6所作的闡述，由開關(guān)605和606選定射頻信號耦合器要工作的耦合模式。
第一基底801一般是片介電材料，諸如是TelfonTM、DuroidTM，或者是玻璃/環(huán)氧樹脂復(fù)合物，諸如G-10。在基底801的第一面上布置一層蝕刻的或印制的金屬導(dǎo)電膜，作為基底802和803上傳輸線結(jié)構(gòu)的地平面?；?01的第二面上不作金屬化處理。
基本傳輸單元501和第一耦合單元502一般是在第二基底802的第一面上布置的一層蝕刻的或印制的金屬導(dǎo)電膜。該第二基底802的第二面上不作金屬化處理。第一耦合單元502是一種其特征為相對地弱耦合的邊側(cè)耦合式傳輸線。第二基底802也采用介電材料，象關(guān)于基底801所敘述的一樣。
第二耦合單元503一般是在第三基底803的第一面上布置的一層蝕刻的或印制的金屬導(dǎo)電膜。在該第三基底803的第二面上作出金屬化，以形成一個(gè)帶狀線耦合器結(jié)構(gòu)。若對基底803的這第二面不作金屬化處理，可以形成一種偽微帶結(jié)構(gòu)。此兩種做法中不論哪一種，第二耦合單元503都是一個(gè)特征為相對地強(qiáng)耦合的寬邊耦合或傳輸線。第三基底803也采用介電材料，象關(guān)于基底801所敘述的一樣。
本發(fā)明提供出改變射頻信號耦合的一種方法和裝置。其優(yōu)點(diǎn)在于可用來在一個(gè)傳輸單元的自動(dòng)功率電平控制環(huán)路中增加功率檢測器的動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)能在較高的功率電平上維持傳輸單元的效率。采用本發(fā)明，先有技術(shù)中的一些問題都得到基本解決。僅有單個(gè)耦合輸出的現(xiàn)有技術(shù)的耦合器其功率控制環(huán)路的動(dòng)態(tài)范圍有限。具有兩個(gè)耦合輸出的現(xiàn)有技術(shù)的耦合器可以用強(qiáng)、弱兩種耦合來增加動(dòng)態(tài)范圍，但它們不能在較高功率電平上減小強(qiáng)耦合單元引入的損耗，即在較高的功率電平上會(huì)導(dǎo)致耦合器損耗增加。采用本發(fā)明，可以在較高功率電平上增加動(dòng)態(tài)范圍而不犧牲傳輸單元的效率，而那里一般地效率是最重要的。
權(quán)利要求
1.一種射頻信號定向耦合器，與傳輸單元結(jié)合使用，該傳輸單元可在多種預(yù)定的功率電平上提供出射頻信號，其特征在于，該定向耦合器包括一個(gè)原邊傳輸單元，它具有一個(gè)接收射頻信號的輸入端和一個(gè)傳輸出射頻信號的輸出端；一個(gè)第一定向耦合單元，用以從原邊傳輸單元中耦合出一部分射頻信號以給出第一耦合的射頻信號；一個(gè)第二定向耦合單元，用以從原邊傳輸單元中耦合出一部分射頻信號以給出第二耦合的射頻信號；一個(gè)開關(guān)，它與多種預(yù)定的功率電平中之至少一種電平相對應(yīng)，在運(yùn)行上連接至第一定向耦合單元和第二定向耦合單元，使得射頻信號定向耦合器能有選擇地給出第一耦合的射頻信號和第二耦合的射頻信號中的至少一個(gè)，由此，在多種預(yù)定功率電平的運(yùn)用中，傳輸單元的效率至少能實(shí)際上保持住。
2.一種射頻信號定向耦合器，與傳輸單元結(jié)合使用，該傳輸單元可在多種預(yù)定的功率電平上提供出射頻信號，其特征在于，該定向耦合器包括一個(gè)原邊射頻信號傳輸單元，它具有一個(gè)接收射頻信號的輸入端和一個(gè)傳輸出射頻信號的輸出端;一個(gè)第一定向耦合單元，用以從原邊傳輸單元中耦合出一部分射頻信號，以在第一定向耦合單元的第一端給出第一耦合的射頻信號，該第一定向耦合單元的第二端連接至地;一個(gè)第二定向耦合單元，用以從原邊傳輸單元中耦合出一部分射頻信號，以在第二定向耦合單元的第一端給出第二耦合的射頻信號，該第二定向耦合單元的第二端連接至地;第一開關(guān)，在運(yùn)行上連接至第一定向耦合單元和第二定向耦合單元，這里，根據(jù)第一預(yù)定的功率電平，該第一開關(guān)選擇性地將第二耦合的射頻信號傳送到第一定向耦合單元的第二端，并根據(jù)第二預(yù)定的功率電平，選擇性地使第二耦合的射頻信號不傳送到第一定向耦合單元的第二端;第二開關(guān)，在運(yùn)行上連接至第二定向耦合單元，這里，根據(jù)第一預(yù)定的功率電平，該第二開關(guān)選擇性地將第二定向耦合單元的第二端連接至地，并根據(jù)第二預(yù)定的功率電平，選擇性地使第二定向耦合單元的第二端不接地。
3.一種通信單元，其特征在于包括一個(gè)傳輸單元，用以在多種預(yù)定的功率電平之每一個(gè)上給出射頻信號;一個(gè)射頻信號定向耦合器，在運(yùn)行上連接至所述傳輸單元上，這里，根據(jù)第一預(yù)定的功率電平，該射頻信號定向耦合器工作于第一耦合模式，使得射頻信號定向耦合器給出與射頻信號相對應(yīng)的第一耦合的射頻信號，并根據(jù)第二預(yù)定的功率電平，該射頻信號定向耦合器工作于第二耦合模式，使得射頻信號定向耦合器給出與射頻信號相對應(yīng)的第二耦合的射頻信號，由此，在多種預(yù)定功率電平的運(yùn)用中，傳輸單元的效率至少能實(shí)際上保持住。
4.按照權(quán)利要求3的通信單元，其特征在于包括一個(gè)功率檢測器，在運(yùn)行上連接至所述射頻信號定向耦合器，這里，功率檢測器對第一和第二耦合的射頻信號中之至少一個(gè)進(jìn)行檢測，以產(chǎn)生出一個(gè)已檢波信號;一個(gè)處理器，在運(yùn)行上連接至所述功率檢測器、射頻信號定向耦合器和傳輸單元，這里，根據(jù)已檢波信號由處理器維持住射頻信號的功率電平，又在與第一預(yù)定的功率電平對應(yīng)的第一工作模式和與第二預(yù)定的功率電平對應(yīng)的第二工作模式之間，由處理器作出從二者中擇一的選擇，由此，在多種預(yù)定功率電平運(yùn)用之每一種電平下都能實(shí)際保持傳輸單元的效率。
5.按照權(quán)利要求3的通信單元，其特征在于，射頻定向耦合器的第一和第二工作模式還分別包含弱耦合模式和強(qiáng)耦合模式。
6.對于與一個(gè)傳輸單元結(jié)合著應(yīng)用的一個(gè)射頻信號定向耦合器進(jìn)行控制的方法，該傳輸單元能在多種預(yù)定的功率電平上給出射頻信號，該射頻定向耦合器包括一個(gè)原邊傳輸單元，它具有一個(gè)接收射頻信號的輸入端和一個(gè)傳輸出射頻信號的輸出端;第一定向耦合單元，它從原邊傳輸單元中耦合出一部分射頻信號，以給出第一耦合的射頻信號;第二定向耦合單元，它從原邊傳輸單元中耦合出一部分射頻信號，以給出第二耦合的射頻信號;其特征在于，該方法包括以下步驟根據(jù)多種預(yù)定的功率電平中的至少一種，選擇性地使第一和第二定向耦合單元中的至少一個(gè)起作用，由此，在多種預(yù)定功率電平的運(yùn)用中，傳輸單元的效率至少能實(shí)際上保持住。
7.對于與一個(gè)傳輸單元結(jié)合著應(yīng)用的一個(gè)射頻信號定向耦合器進(jìn)行控制的方法，該傳輸單元能在多種預(yù)定的功率電平上給出射頻信號，該射頻定向耦合器包括一個(gè)原邊射頻信號傳輸單元，它有一個(gè)接收射頻信號的輸入端和一個(gè)傳輸出射頻信號的輸出端;第一定向耦合單元，它從原邊傳輸單元中耦合出一部分射頻信號，以在第一定向耦合單元的第一端上給出第一耦合的射頻信號，該第一定向耦合單元的第二端連接至地;第二定向耦合單元，它從原邊傳輸單元中耦合出一部分射頻信號，以在第二定向耦合單元的第一端上給出第二耦合的射頻信號，該第二定向耦合單元的第二端連接至地;其特征在于，該方法包括以下步驟根據(jù)第一預(yù)定的功率電平，選擇性地將第二耦合的射頻信號傳送到第一定向耦合單元的第二端，并選擇性地將第二定向耦合單元的第二端連接至地;根據(jù)第二預(yù)定的功率電平，選擇性地不使第二耦合的射頻信號傳送到第一定向耦合單元的第二端，并根據(jù)第二預(yù)定的功率電平，選擇性地不使第二定向耦合單元的第二端連接至地。
8.對自動(dòng)射頻信號功率電平電路進(jìn)行控制的方法，該電路包括一個(gè)傳輸單元，用以在多種預(yù)定的功率電平之一上產(chǎn)生出射頻信號;一個(gè)射頻信號定向耦合器，在運(yùn)行上連接至所述傳輸單元，根據(jù)所述射頻信號產(chǎn)生出一個(gè)耦合的射頻信號;一個(gè)功率檢測器，它具有一個(gè)動(dòng)態(tài)范圍，在運(yùn)行上連接至所述射頻信號定向耦合器，用來檢測出耦合得的射頻信號的強(qiáng)度，以產(chǎn)生出一個(gè)已檢波信號;其特征在于，該方法包括以下步驟檢測出耦合得的射頻信號的功率電平，以產(chǎn)生出一個(gè)已檢波信號;根據(jù)已檢波信號值來保持住由傳輸單元給出的射頻信號的功率電平;在與第一預(yù)定的功率電平對應(yīng)的射頻信號定向耦合器第一工作模式中，由射頻信號定向耦合器根據(jù)所述射頻信號強(qiáng)度來產(chǎn)生出第一耦合的射頻信號，在與第二預(yù)定的功率電平對應(yīng)的射頻信號定向耦合器第二工作模式中，由射頻信號定向耦合器根據(jù)所述射頻信號強(qiáng)度來產(chǎn)生出第二耦合的射頻信號，在這兩種工作模式間作出選擇，由此，能增加功率檢測器的動(dòng)態(tài)范圍，另一方面則至少實(shí)際上保持住多種預(yù)定的功率電平上傳輸單元的效率，或者，功率檢測器的動(dòng)態(tài)范圍至少實(shí)際上保持住，另一方面則增加在多種預(yù)定的功率電平上傳輸單元的效率。
9.對通信單元進(jìn)行控制的一種方法，所述控制單元包括一個(gè)傳輸單元，用以在多種預(yù)定的功率電平之一上給出一個(gè)射頻信號;一個(gè)射頻信號定向耦合器，在運(yùn)行上連接至所述傳輸單元;其特征在于，該方法包括以下步驟在與第一預(yù)定的功率電平對應(yīng)的射頻信號定向耦合器第一工作模式中，由射頻信號定向耦合器根據(jù)所述射頻信號強(qiáng)度來產(chǎn)生出第一耦合的射頻信號，在與第二預(yù)定的功率電平對應(yīng)的射頻信號定向耦合器第二工作模式中，由射頻信號定向耦合器根據(jù)所述射頻信號強(qiáng)度來產(chǎn)生出第二耦合的射頻信號，在這兩種工作模式間作出選擇，由此，在多種預(yù)定的功率電平上傳輸單元的效率至少實(shí)際上保持住。
全文摘要
改變射頻信號耦合的一種裝置和方法。其優(yōu)點(diǎn)是可用來在一個(gè)傳輸單元的自動(dòng)功率電平控制環(huán)路中增加功率檢測器的動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)能在較高的功率電平上維持傳輸單元的效率。其實(shí)現(xiàn)方法是依靠在射頻信號定向耦合器的第一和第二兩種工作模式之間作出選擇，兩種工作模式是指分別根據(jù)第一和第二預(yù)定的功率電平由相應(yīng)的兩個(gè)定向耦合器分別產(chǎn)生出第一和第二耦合的射頻信號。再用控制信號來控制這兩個(gè)射頻信號的輸出組合情況。
文檔編號H04B1/04GK1109265SQ94190259
公開日1995年9月27日 申請日期1994年4月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月4日
發(fā)明者戴爾·G·施文特, 拉什迪·馬施迪·M·奧斯馬尼 申請人:莫托羅拉公司