專利名稱：用于補(bǔ)償相位突變的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)(wireless radio system)，并且更具體而言，提供了用于在微波和毫米波數(shù)字無(wú)線電臺(tái)中補(bǔ)償相位突變(phasehit)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
用戶對(duì)無(wú)線通信的需求創(chuàng)新高。當(dāng)前，無(wú)線系統(tǒng)在蜂窩網(wǎng)絡(luò)、固定網(wǎng)絡(luò)、專用網(wǎng)絡(luò)等中被實(shí)現(xiàn)，并且可以應(yīng)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、本地多點(diǎn)分布服務(wù)以及網(wǎng)狀體系結(jié)構(gòu)。這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般包括節(jié)點(diǎn)或終端，每個(gè)節(jié)點(diǎn)或終端包括室內(nèi)單元(IDU)和室外單元(ODU) 。 IDU —般包括調(diào)制解調(diào)器和電源。ODU用于向收發(fā)機(jī)天線發(fā)送數(shù)據(jù)和從收發(fā)機(jī)天線接收數(shù)據(jù)，并且一般包括大量配件。ODU配件可以包括電源、頻率變換器、頻率合成器、雙工器以及其它電路。
為了制造ODU，各種配件被安裝在一外殼中，并且ODU隨后被測(cè)試。其基于溫度波動(dòng)的可操作特性被測(cè)量，通?；ㄙM(fèi)數(shù)小時(shí)完成的處理較貴，需要手工勞動(dòng)，并且導(dǎo)致低的可靠性。具有基于溫度的可操作特性，ODU和IDU可以更好地解釋發(fā)送到收發(fā)機(jī)天線的外出信號(hào)(outgoingsignal)和從收發(fā)機(jī)天線接收的進(jìn)入信號(hào)(incoming signal)。
由于ODU共享無(wú)線電波(airwave)，因此，管理機(jī)構(gòu)對(duì)各種無(wú)線電臺(tái)頻帶的帶寬和幅度施加了限制。因此，數(shù)字RF電信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者被f足使在受限的可用波帶中發(fā)送盡可能多的數(shù)據(jù)。結(jié)果，設(shè)計(jì)者已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了各種調(diào)制方案。 一些調(diào)制方案包括幅度調(diào)制(其中，不同的幅度被用來(lái)表示信息符號(hào)或數(shù)字狀態(tài))、頻率調(diào)制(其中，不同的頻率被用來(lái)表示信息符號(hào)或數(shù)字狀態(tài))和相位調(diào)制(其中，特定的相位被用來(lái)表示信息符號(hào)或數(shù)字狀態(tài))。其它更多的精密且有效的調(diào)制方案包括正交幅度調(diào)制
(QAM)以及其它相干相移鍵控(PSK)和頻移鍵控(FSK)調(diào)制方案。為了利用QAM對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼，載波頻率的相位和幅度被相対-于穩(wěn)定頻率、單幅度基準(zhǔn)源來(lái)操縱。圖1A示出了圓形QAM調(diào)制方案的符號(hào)圖。如圖所示，軸10和12將點(diǎn)或符號(hào)的星座劃分為四個(gè)象限。每個(gè)點(diǎn)以旋轉(zhuǎn)方式位于星座空間周?chē)⑶冶硎窘?jīng)編碼信息的特定成員。艮口，每個(gè)字符(諸如經(jīng)編碼的ASCII "A"符號(hào))由圓形星座空間中的向量表示，其中載波相位角相對(duì)于基準(zhǔn)相位角，并且基準(zhǔn)幅度和載波幅度等于向量幅度。因此，例如，向量14可以表示經(jīng)編碼的ASCII "A"符號(hào)，而向量16可以表示經(jīng)編碼的ASCII "B"符號(hào)。隨著星座中的點(diǎn)數(shù)的增加，由單個(gè)點(diǎn)傳達(dá)的信息的量或粒度也增加。然而，由于隨著點(diǎn)數(shù)的增加在相鄰點(diǎn)之間進(jìn)行區(qū)分的角度減小，因此，不同點(diǎn)之間的辨別變得更加困難。因此，QAM調(diào)制方案中潛在的誤差也增加。
圖1B示出了矩形QAM調(diào)制方案的符號(hào)圖。類(lèi)似于圖1A，圖1B的符號(hào)圖包括兩個(gè)軸10和12，軸10和12將點(diǎn)或符號(hào)的星座劃分為四個(gè)象限。在此示例中，每個(gè)點(diǎn)位于矩形形狀中，并且表示一組比特，其中，比特?cái)?shù)表示QAM調(diào)制或QAM水平的分辨率；并且比特值表示基準(zhǔn)值。對(duì)于在此所示的16點(diǎn)QAM調(diào)制方案，星座空間中的每個(gè)點(diǎn)表示四(4)比特。隨著星座空間中的點(diǎn)數(shù)的增加，與單個(gè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的比特?cái)?shù)也增加。然而，類(lèi)似于圓形QAM，隨著星座中點(diǎn)數(shù)的增加，在不同點(diǎn)之間進(jìn)行辨別時(shí)潛在的誤差也增加。
調(diào)制解調(diào)器QAM調(diào)制方案中的典型星座可以包括64、 128、 256或更
多數(shù)目的點(diǎn)。各種QAM調(diào)制方案用圓形和/或矩形星座來(lái)表示。例如，64-QAM在數(shù)據(jù)誤差發(fā)生之前僅容許大約四(4)度的相位誤差。具有128點(diǎn)或256點(diǎn)的星座甚至進(jìn)一步增加了誤差可能性。因此，當(dāng)在諸如具有IDU
和ODU部件的分離裝配(split-mount)無(wú)線電臺(tái)之類(lèi)的無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)調(diào)制方案時(shí)，相位噪聲變成一個(gè)大問(wèn)題。相位誤差可能導(dǎo)致對(duì)點(diǎn)的錯(cuò)誤解釋或者比特差錯(cuò)。如果差錯(cuò)突發(fā)(burst)超過(guò)了接收機(jī)的糾錯(cuò)能力，則可能發(fā)生幀丟失，并且必須重新發(fā)送幀，因此浪費(fèi)了寶貴的帶寬資源。
一種類(lèi)型的典型相位擾動(dòng)稱作"相位突變"。相位突變是本地振蕩器頻率的突然改變，常常是由在溫度改變(尤其是變冷)期間振蕩器的封裝內(nèi)的壓力和/或張力的突然機(jī)械釋放引起的。相位突變的典型原因是周?chē)鷾囟炔▌?dòng)。例如，升高和降低溫度可以導(dǎo)致ODU的物理配件(尤其是頻率合成器)的擴(kuò)張和收縮，這可以引起其頻率響應(yīng)的改變。
使相位突變最小化的現(xiàn)有技術(shù)包括仔細(xì)選擇具有類(lèi)似溫度擴(kuò)張系數(shù)的材料和組件，以及仔細(xì)組裝ODU的配件。然而，不能保證材料和組件的溫度系數(shù)的完美匹配以及制造時(shí)的完美組裝以使它們的行為與溫度波動(dòng)匹配。此外，涉及仔細(xì)選擇重要部件(例如VCO)的現(xiàn)有技術(shù)限制了具有專有技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量的銷(xiāo)售商的數(shù)目。此外，即使具有特殊選擇的組件，熱測(cè)試也會(huì)因組件缺陷而產(chǎn)生低的制造產(chǎn)率。因此，熱測(cè)試必須被重復(fù)若干次，這增加了產(chǎn)品成本。
因此，尤其在使用QAM調(diào)制或其它PSK/FSK方案時(shí)，需要減小無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)中的相位突變的風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供了具有相位突變補(bǔ)償?shù)念l率合成器模塊，包括外殼；容納在外殼內(nèi)的頻率合成器；以及包括加熱器元件的加熱器模塊，加熱器元件與頻率合成器進(jìn)行熱傳遞并且能操作以產(chǎn)生適應(yīng)地調(diào)節(jié)頻率合成器的溫度的熱。
頻率合成器模塊可以被配置在具有室外單元(ODU)和室內(nèi)單元(IDU)的無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)中，其中，頻率合成器被布置在ODU中。頻率合成器模塊還可以包括絕緣材料，絕緣材料被布置在外殼的壁與加熱器模塊內(nèi)。絕緣材料可以包裹加熱器模塊的至少一部分。外殼可以具有電磁屏蔽特性。加熱器模塊基本上可以與頻率合成器電隔離。加熱器模塊可以位于外殼附近或位于外殼內(nèi)。加熱器模塊還可以包括具有適于隨溫度而變化的阻抗值的正熱敏電阻器(具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻器)， 以及電壓調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)節(jié)器具有輸入管腳、輸出管腳和調(diào)節(jié)管腳，其中，輸入管腳適于接收變化的輸入電壓，輸出管腳適于將可改變的輸出電壓提供給加熱器元件以基于可改變的輸出電壓適應(yīng)地調(diào)節(jié)由加熱器元件生成的熱，調(diào)節(jié)管腳可操作地被耦合到熱敏電阻器以維持調(diào)節(jié)管腳處的基本上恒定的電壓。電壓調(diào)節(jié)器和正熱敏電阻器可以被配置為在頻率合成器低于室溫時(shí)激:勵(lì)加熱器元件，在頻率合成器在大約室溫和高溫度閾值(例如，大約65°C)之間時(shí)以小于最大功率的功率激勵(lì)加熱器元件，并且在溫度基本上處于或高于高溫度閾值時(shí)基本上禁止加熱器元件。頻率合成模塊可操作來(lái)控制ODU中的一個(gè)或多個(gè)頻率變換器。
根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種方法，包括提供容納在外殼中
的頻率合成器；提供具有加熱器元件的加熱器模塊，加熱器元件與頻率合成器進(jìn)行熱傳遞；以及利用加熱器模塊生成熱以及適應(yīng)地調(diào)節(jié)頻率合成器的溫度。
該方法可以由具有室外單元(ODU)和室內(nèi)單元(IDU)的無(wú)線電臺(tái)執(zhí)行，其中，頻率合成器被布置在ODU中。絕緣材料可以被布置在外殼的壁和加熱器模塊之間。絕緣材料可以包裹加熱器模塊的至少一部分。外殼可以具有電磁屏蔽特性。加熱器模塊基本上可以與頻率合成器電隔離。加熱器模塊可以位于外殼附近或位于外殼內(nèi)。加熱器模塊還可以包括具有適于隨溫度而變化的阻抗值的正熱敏電阻器；以及具有輸入管腳、輸出管腳和調(diào)節(jié)管腳的電壓調(diào)節(jié)器，其中，輸入管腳適于接收變化的輸入電壓，輸出管腳適于將可改變的輸出電壓提供給加熱器元件以基于可改變的輸出電壓適應(yīng)地調(diào)節(jié)由加熱器元件生成的熱，調(diào)節(jié)管腳可操作地被耦合到正熱敏電阻器以維持調(diào)節(jié)管腳處的基本上恒定的電壓。該方法還可以包
括為了適應(yīng)地調(diào)節(jié)熱，對(duì)電壓調(diào)節(jié)器和正熱敏電阻器進(jìn)行配置以在頻率
合成器低于室溫時(shí)激勵(lì)加熱器元件，在頻率合成器在大約室溫和高溫度閾
值(例如，大約65°C)之間時(shí)以小于最大功率的功率激勵(lì)加熱器元件，并且在溫度基本上處于或高于高溫度閾值時(shí)基本上禁止加熱器元件。該方法可操作來(lái)控制所述ODU中的一個(gè)或多個(gè)頻率變換器。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種方法，包括獲取當(dāng)在預(yù)定溫度范圍內(nèi)時(shí)具有預(yù)定操作特性的頻率合成器；獲取具有加熱器元件的加熱器模塊，加熱器元件進(jìn)行操作以基于周?chē)鷾囟冗m應(yīng)地生成熱；以及設(shè)置與頻率合成器進(jìn)行熱傳遞的加熱器元件以適應(yīng)地將頻率合成器加熱到預(yù)定溫度范圍內(nèi)。
根據(jù)又一實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)，包括ODU，該ODU包括用于將外出信號(hào)上變頻到發(fā)送頻率的發(fā)送頻率上變頻器、用于將進(jìn)入信號(hào)從接收頻率下變頻到較低頻率的接收頻率下變頻器；以及被耦合
到發(fā)送頻率上變頻器和接收頻率下變頻器的頻率合成器模塊，該頻率合成
器模塊具有外殼；容納在外殼中的頻率合成器；以及加熱器模塊，該加
熱器模塊具有與頻率合成器進(jìn)行熱傳遞以適應(yīng)地調(diào)節(jié)頻率合成器的溫度的
加熱元件。該無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)還可以包括IDU以及耦合到ODU的收發(fā)機(jī)天線。進(jìn)入信號(hào)和外出信號(hào)可以是正交幅度調(diào)制(QAM)信號(hào)。


圖1A是圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的圓形QAM調(diào)制星座空間的符號(hào)圖。圖1B是圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的矩形QAM調(diào)制星座空間的符號(hào)圖。圖2是圖示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)的框圖。圖3是圖示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2的頻率合成器模塊的細(xì)節(jié)的框圖。
圖4是圖示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的頻率合成器模塊的細(xì)節(jié)的框圖。
圖5是圖示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2的示例加熱器模塊的細(xì)節(jié)的電路圖。
圖6是圖示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5的加熱器模塊的總功耗相對(duì)于溫度和各種輸入電壓(Vin)的曲線圖。
圖7是圖示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖5的加熱器模塊的總功耗相對(duì)于
10溫度和輸入電壓(Vin)的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面的描述被提供以使得本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員都能夠制造和使用本發(fā)明，并且下面的描述是在具體應(yīng)用及其要求的上下文中被提供的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)實(shí)施例進(jìn)行各種修改，并且在此定義的一般原理在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以應(yīng)用到這些和其它實(shí)施例和應(yīng)用中。因此，本發(fā)明不限于所示出的實(shí)施例，而是與符合在此公開(kāi)的原理、特征和技術(shù)的最寬范圍一致。
圖2是圖示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)100的框圖。無(wú)線
電臺(tái)系統(tǒng)100包括IDU 105，該IDU 105被耦合到ODU 110， ODU 110進(jìn)而被耦合到發(fā)送/接收天線150。 IDU 105包括對(duì)要發(fā)送的外出QAM信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的QAM調(diào)制器115。 QAM調(diào)制器115被耦合到頻率復(fù)用器120，頻率復(fù)用器120迸而被耦合以將外出QAM信號(hào)發(fā)送到ODU 110。IDU 105還包括對(duì)進(jìn)入QAM信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的QAM解調(diào)器125。 QAM解調(diào)器125被耦合到頻率復(fù)用器120，頻率復(fù)用器120進(jìn)而被耦合以從ODU110接收進(jìn)入QAM信號(hào)。頻率復(fù)用器120用來(lái)向ODU 110發(fā)送QAM信號(hào)以及從ODU 110接收QAM信號(hào)。
ODU 110包括頻率復(fù)用器130，頻率復(fù)用器130被耦合到IDU 105的頻率復(fù)用器120并且與IDU 105的頻率復(fù)用器120協(xié)同操作來(lái)在它們之間傳輸外出QAM信號(hào)和進(jìn)入QAM信號(hào)。頻率復(fù)用器130被耦合到發(fā)送頻率上變頻器135，發(fā)送頻率上變頻器135利用頻率合成器模塊175將外出QAM信號(hào)的發(fā)送頻率從其原始或中間的發(fā)送頻率(例如，約2 GHz)上變頻到發(fā)送頻率(例如，約6-38 GHz)。發(fā)送頻率上變頻器135被耦合到功率放大器140，功率放大器140進(jìn)而被耦合到雙工器145，雙工器145進(jìn)而被耦合到發(fā)送/接收天線150。雖然ODU被示為僅包括一個(gè)發(fā)送頻率上變頻器135，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以使用任何數(shù)目的發(fā)送頻率上變頻器。
ODU 110還包括低噪聲放大器155，其被耦合以從雙工器145接收進(jìn)入QAM信號(hào)。低噪聲放大器155被耦合到接收頻率下變頻器160，接收頻率下變頻器160使用頻率合成器模塊175將進(jìn)入QAM信號(hào)的接收頻率(例如，約6-38 GHz)下變頻到中間接收頻率(例如，約lGHz)。接收頻率下變頻器160被耦合到第二接收頻率下變頻器165，第二接收頻率下變頻器165使用本地振蕩器170將進(jìn)入QAM信號(hào)的中間接收頻率(例如，約lGHz)下變頻到第二中間接收頻率(例如，約126 MHz)。第二接收頻率下變頻器165被耦合到頻率復(fù)用器130。雖然發(fā)送頻率上變頻器135和接收頻率下變頻器160的頻率變換被描述為由同一頻率合成器模塊175來(lái)控制，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以替代地使用各自的頻率合成器。此外，雖然第二接收頻率下變頻器165未被示為由頻率合成器模塊175控制，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到其可以由頻率合成器模塊175控制。另外，雖然ODU IIO被示為包括兩個(gè)接收頻率下變頻器160和165，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到可以使用任何數(shù)目的接收頻率下變頻器。
在一個(gè)實(shí)施例中，使頻率合成器模塊175維持在穩(wěn)定溫度以避免由周?chē)鷾囟雀淖円鸬臏囟炔▌?dòng)，由此減小相位突變的風(fēng)險(xiǎn)。使頻率合成器模塊175維持在穩(wěn)定溫度避免了由制造期間的重復(fù)熱測(cè)試引起的成本，避免了需要過(guò)分仔細(xì)地選擇和組裝合成器175組件(例如，昂貴且難以找到的高品質(zhì)VCO、基準(zhǔn)振蕩器、環(huán)路濾波器等等)，為滿足無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)100的要求的頻率合成器175組件的供應(yīng)商提供了更好的定義和更多的機(jī)會(huì)，使得能夠從不同銷(xiāo)售商選擇頻率合成器175組件，等等。此外，頻率合成器模塊175可以將制造期間的熱測(cè)試減少到僅一個(gè)采樣組。頻率合成器模塊175可以保證其溫度總是維持在0°C以上以避免最可能發(fā)生相位突變的冷溫度水平。下面將參考圖3更詳細(xì)描述頻率合成器模塊175。
圖3是圖示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的頻率合成器模塊175的細(xì)節(jié)的框圖。頻率合成器模塊175包括頻率合成器205和加熱器模塊210。頻率合成器205包括基準(zhǔn)振蕩器215，基準(zhǔn)振蕩器215被耦合到鎖相環(huán)(PLL)220， PLL 220進(jìn)而被耦合到環(huán)路濾波器225，并且環(huán)路濾波器225進(jìn)而被耦合到壓控振蕩器230。當(dāng)頻率合成器205組件的操作是傳統(tǒng)的時(shí)，不需要組件215-230是昂貴的、經(jīng)仔細(xì)選擇的傳統(tǒng)組件(因?yàn)榻M件215-230被加熱并且可選地被維持在穩(wěn)定溫度)。為了方便，對(duì)頻率合成器205的操作進(jìn)行一般的描述?；鶞?zhǔn)振蕩器215提供具有預(yù)定頻率的基準(zhǔn)信號(hào)。VCO230生成具有響應(yīng)于控制電壓而變化的頻率的輸出信號(hào)。PLL 220將來(lái)自VCO 230的輸出信號(hào)的相位與來(lái)自基準(zhǔn)振蕩器215的基準(zhǔn)信號(hào)的相位相比較，以提供與相位差相對(duì)應(yīng)的控制脈沖。環(huán)路濾波器225使用來(lái)自PLL220的控制脈沖生成對(duì)VCO 230的輸出信號(hào)進(jìn)行控制的控制電壓。
加熱器模塊210包括DC電壓源(VDC) 235，其對(duì)加熱器電路240供電。加熱器電路240適應(yīng)地驅(qū)動(dòng)加熱器元件245，加熱器元件245適應(yīng)地加熱頻率合成器205。加熱器模塊210可以由絕緣材料250完全包裹起來(lái)，例如，以在物理上和電磁上與加熱器模塊210絕緣。在一個(gè)實(shí)施例中，加熱器模塊210操作以將成比例控制的熱傳遞到頻率合成器205的機(jī)械外殼或?qū)⒃摕嵩陬l率合成器205的機(jī)械外殼內(nèi)部傳遞。在一個(gè)實(shí)施例中，加熱器模塊210在IDU 105中使用-48 VDc電壓供應(yīng)，同時(shí)完全隔離兩個(gè)電路。因此，加熱器模塊210可以在不干擾頻率合成器205的功能的情況下提供均一的且受控的加熱，并且可以維持頻率調(diào)諧和DC功耗的系統(tǒng)要求。下面將參考圖4描述加熱器頻率合成器175的另外的細(xì)節(jié)。下面參考圖5描述示例加熱器模塊210的另外的細(xì)節(jié)。
圖4是圖示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的頻率合成器模塊175的細(xì)節(jié)的框圖。如圖所示，加熱器模塊210位于頻率合成器210的外殼405的內(nèi)部。在各種實(shí)施例中，加熱器模塊210可以被布置在頻率合成器210的外殼405的內(nèi)壁或外壁上的任何位置(例如，中央頂部、左上側(cè)、右上側(cè)、頂部角落側(cè)、左下側(cè)，等等)或者在其外殼405材料本身內(nèi)。加熱器模塊210的加熱器元件245必須直接或間接地與頻率合成器205進(jìn)行熱傳遞。使加熱器模塊210位于外壁上可以加強(qiáng)對(duì)兩個(gè)電路的隔離。使加熱器模塊210位于內(nèi)壁上可以提高加熱器模塊210的效率并且增強(qiáng)屏蔽加熱器模塊210以防電磁干擾(EMI)。使加熱器模塊210位于其外殼405材料本身內(nèi)可以加強(qiáng)對(duì)兩個(gè)電路的隔離，提高效率，以及屏蔽加熱器模塊210以防EMI。圖5是圖示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的加熱器模塊210的細(xì)節(jié)的電路
圖。加熱器模塊210包括輸入電容器2 (CI)、電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)、PNP晶體管5 (Ql)、正溫度系數(shù)熱敏電阻器(正熱敏電阻器)9(R5)、加熱電阻器12 (RlQad)、輸出電容器11 (C2)、基極電阻器3(Rl)和6 (R3)、射極電阻器4 (R2)以及電壓設(shè)置電阻器8 (R4)和10 (R6)。加熱器模塊210由電池電壓1供電，其可來(lái)自IDU 105。比較在圖2中一般地示出的加熱器模塊210和在圖5中具體示出的加熱器模塊210，圖2的一般VDC 235具體示為電池電壓1 (DC)，或者電池電壓1(DC)與輸入電容器2 (Cl)的組合。圖2的一般加熱器元件250具體示為加熱電阻器12，或者加熱電阻器12與電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的組合。一般加熱器電路240具體示為圖5的加熱器模塊210的所有其它電路元件。圖2的一般絕緣材料250未在圖5中示出。
輸入電容器2 (Cl)作為旁路電容器操作以使得加熱器模塊210遠(yuǎn)離電池。輸出電容器ll (C2)提高了電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的穩(wěn)定性和加熱器模塊210的瞬時(shí)響應(yīng)。
電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的輸出電壓(V。ut)由電阻器8 (R4)與正熱敏電阻器9 (R5)和電阻器IO (R6)的和之比來(lái)設(shè)置。電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)伺服輸出電壓(V。ut)以將調(diào)節(jié)管腳(ADJ)處的電壓維持在基準(zhǔn)電壓，例如高于地的+1.24Vdc。電流I4等于
<formula>formula see original document page 14</formula>在電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的調(diào)節(jié)管腳(ADJ)處，存在下面的條件
<formula>formula see original document page 14</formula>
因此
<formula>formula see original document page 14</formula>其中，Iadj是電壓調(diào)節(jié)器的ADJ管腳偏置電壓，并且Ic是晶體管5 (Ql)的集電極電流。
在晶體管5 (Ql)中，存在下面的關(guān)系<formula>formula see original document page 14</formula>
Ic = lbX晶體管5的beta增益 (5)Ie = Ic+Ib (6)其中，Ib、 Ic和Ie分別是晶體管5 (Ql)的基極電流、集電極電流和射極電流。11和I2分別是電阻器3 (Rl)和電阻器6 (R3)兩端的電流。加熱電阻器12 (R,。ad)的電流由下式給出
Iload = Vout /Rload ( 7 )
電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的輸出電壓可以利用下面的公式來(lái)計(jì)算-Vout = 1.24V [l+R4/(R5+R6)]+(I3)(R4) (8 )
室溫水平時(shí)的操作在低電池輸入電壓電平時(shí)，電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的輸出電壓接近于輸入電壓，只相差電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的去勵(lì)電壓(drop-out voltage) 。 Ic非常小(例如，微不足道的)。電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)上的功耗Pl也較小。加熱電阻器12 (Rlc)ad)上的功耗由下式給出
P2=(Vout)2/Rload9) (9)加熱器模塊210的總功耗是電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的功耗和加熱電阻器
12 (R!。ad)的功耗之和
Ptotal=Pl+P2 (10)隨著電池輸入電壓電平的增加，晶體管5 (Ql)的集電極電流Ic也增加，根據(jù)等式(3)這導(dǎo)致電流I3降低。結(jié)果，根據(jù)等式(8)，電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的輸出電壓(V。ut)降低。
電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)上的功耗Pl由于較大的去勵(lì)電壓而開(kāi)始增加。加熱電阻器12 (Ri。aa)上的功耗由于電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的較低的輸出電壓(V。ut)而開(kāi)始降低。利用晶體管5 (Ql)、基極電阻器3 (Rl)和6(R3)以及射極電阻器4 (R2)的優(yōu)化值，當(dāng)電池輸入電壓1 (DC)在規(guī)定界限(-26至-60 VDC)內(nèi)變化時(shí)，加熱器模塊210的總功耗保持恒定。絕緣材料250可以使電池電壓在加熱器模塊210中保持浮動(dòng)(floating)，加熱器模塊210如同輸入電壓為正一般進(jìn)行操作。由于加熱器模塊210不直接與頻率合成器205共享同一電池電壓，因此，加熱器模塊210保持與頻率合成器205隔離并且對(duì)頻率合成器205的功能沒(méi)有影響。
15各個(gè)溫度水平時(shí)的操作
在室溫(例如，+25°C)和冷溫(例如，-33 °C)之間，正熱敏電阻器9 (R5)的阻抗值幾乎保持不變。因此，在這兩個(gè)溫度之間，加熱器模塊210的總功耗幾乎保持不變。
在室溫(例如，+25°C)和大約+40。C之間，正熱敏電阻器9 (R5)的阻抗值開(kāi)始慢慢增加。結(jié)果，電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的輸出電壓(V。ut)開(kāi)始慢慢降低?？偣囊步档?。
在大約+40。C以上，正熱敏電阻器9 (R5)的阻抗值快速增加。結(jié)果，電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)的輸出電壓(V。ut)開(kāi)始快速降低。總功耗也開(kāi)始快速降低。在大約+65T及以上時(shí)，正熱敏電阻器9 (R5)的阻抗值較高，總功耗較小，并且加熱器模塊210幾乎被關(guān)閉。
綜上所述，在一個(gè)實(shí)施例中，加熱器模塊210在不干擾頻率合成器205的功能的情況下從變量-48 VDC電池電壓提供均一的且受控的加熱效果。兩個(gè)可替代加熱器元件245包括電壓調(diào)節(jié)器7 (Ul)和加熱電阻器12(Rbd)。在室溫和冷溫之間，加熱器模塊210將頻率合成器205的溫度提高到0°C以上，從而防止相位突變最可能發(fā)生的低溫。當(dāng)頻率合成器205處于相位突變不太可能發(fā)生的較高溫度(例如，+25°C以上)時(shí)，加熱器模塊210回退。當(dāng)溫度達(dá)到+65。C及以上時(shí)，加熱器模塊210關(guān)閉。
圖6是圖示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的加熱器模塊210的總功耗相對(duì)于溫度和各種輸入電壓(Vin)的曲線圖。如圖所示，當(dāng)溫度低于+35。C時(shí)，加熱器模塊210的總功耗恒定(無(wú)論Vin如何都是有效的)，在大約+35。C和大約+65。C之間時(shí)，總功耗逐漸下降(再次，無(wú)論Vin如何都是有效的)，而當(dāng)溫度高于大約+65。C及以上時(shí)，總功耗較低(再次，無(wú)論V,n如何都是有效的)。
圖7是圖示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的加熱器模塊210的總功耗相對(duì)于溫度和輸入電壓(Vm)的曲線圖。如圖所示，總功耗在26V至60V的范圍中相對(duì)恒定，保持在4.3W (在26V時(shí))和6.3W (在60V時(shí))之間。
本發(fā)明的前面的描述和優(yōu)選實(shí)施例僅僅是示例，并且可以根據(jù)前面的教導(dǎo)對(duì)上述實(shí)施例和方法進(jìn)行其它變更和修改。這里描述的實(shí)施例不希望是排它性的或限制性的。本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種具有相位突變補(bǔ)償?shù)念l率合成器模塊，包括外殼；頻率合成器，該頻率合成器容納在所述外殼內(nèi)；以及加熱器模塊，該加熱器模塊包括加熱器元件，該加熱器元件與所述頻率合成器進(jìn)行熱傳遞并且進(jìn)行操作以產(chǎn)生適應(yīng)地調(diào)節(jié)所述頻率合成器的溫度的熱。
2. 如權(quán)利要求1所述的頻率合成器模塊，所述頻率合成器模塊被配置在具有室外單元(ODU)和室內(nèi)單元(IDU)的無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)中，其中，所述頻率合成器被布置在所述ODU中。
3. 如權(quán)利要求1所述的頻率合成器模塊，還包括絕緣材料，該絕緣材料被布置在所述外殼的壁與所述加熱器模塊內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求3所述的頻率合成器模塊，其中述加熱器模塊的至少一部分。
5. 如權(quán)利要求1所述的頻率合成器模塊，其中蔽特性。
6. 如權(quán)利要求1所述的頻率合成器模塊，其中上與所述頻率合成器電隔離。
7. 如權(quán)利要求1所述的頻率合成器模塊，其中所述外殼附近或位于所述外殼內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求1所述的頻率合成器模塊，其中括正熱敏電阻器，該正熱敏電阻器具有適于隨溫度而變化的阻抗值；以及電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器具有輸入管腳、輸出管腳和調(diào)節(jié)管腳，其中，所述輸入管腳適于接收變化的輸入電壓，所述輸出管腳適于將可改變的輸出電壓提供給所述加熱器元件以基于所述可改變的輸出電壓適應(yīng)地調(diào)節(jié)由所述加熱器元件生成的熱，所述調(diào)節(jié)管腳可操作地被耦合到所述正熱所述絕緣材料包裹J所述外殼具有電磁屏所述加熱器模塊基本所述加熱器模塊位于所述加熱器模塊還包敏電阻器以用于維持所述調(diào)節(jié)管腳處的基本上恒定的電壓。
9. 如權(quán)利要求8所述的頻率合成器模塊，其中，為了適應(yīng)地調(diào)節(jié)熱，所述電壓調(diào)節(jié)器和所述正熱敏電阻器被配置為在所述頻率合成器低于室溫時(shí)激勵(lì)所述加熱器元件，在所述頻率合成器在大約室溫和高溫度閾值之間時(shí)以小于最大功率的功率激勵(lì)所述加熱器元件，并且在溫度基本上處于或高于所述高溫度閾值時(shí)基本上禁止所述加熱器元件。
10. 如權(quán)利要求9所述的頻率合成器模塊，其中，所述高溫度閾值為大約65°C。
11. 如權(quán)利要求2所述的頻率合成器模塊，所述頻率合成模塊進(jìn)行操作來(lái)控制所述ODU中的一個(gè)或多個(gè)頻率變換器。
12. —種方法，包括.-提供容納在外殼中的頻率合成器；提供具有加熱器元件的加熱器模塊，所述加熱器元件與所述頻率合成器進(jìn)行熱傳遞；以及利用所述加熱器模塊生成熱并且適應(yīng)地調(diào)節(jié)所述頻率合成器的溫度。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述方法由具有室外單元(ODU)和室內(nèi)單元(IDU)的無(wú)線電臺(tái)執(zhí)行，其中，所述頻率合成器被布置在所述ODU中。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，絕緣材料被布置在所述外殼的壁和所述加熱器模塊之間。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述絕緣材料包裹所述加熱器模塊的至少一部分。
16. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述外殼具有電磁屏蔽特性。
17. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述加熱器模塊基本上與所述頻率合成器電隔離。
18. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述加熱器模塊位于所述外殼附近或位于所述外殼內(nèi)。
19. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述加熱器模塊還包括正熱敏電阻器，該正熱敏電阻器具有適于隨溫度而變化的阻抗值；以及電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器具有輸入管腳、輸出管腳和調(diào)節(jié)管腳，其中，所述輸入管腳適于接收變化的輸入電壓，所述輸出管腳適于將可改變的輸出電壓提供給所述加熱器元件以基于所述可改變的輸出電壓適應(yīng)地調(diào)節(jié)由所述加熱器元件生成的熱，所述調(diào)節(jié)管腳可操作地被耦合到所述正熱敏電阻器以用于維持所述調(diào)節(jié)管腳處的基本上恒定的電壓。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，還包括為了適應(yīng)地調(diào)節(jié)所述熱，配置所述電壓調(diào)節(jié)器和所述正熱敏電阻器以在所述頻率合成器低于室溫時(shí)激勵(lì)所述加熱器元件，在所述頻率合成器在大約室溫和高溫度閾值之間時(shí)以小于最大功率的功率激勵(lì)所述加熱器元件，并且在溫度基本上處于或高于所述高溫度閾值時(shí)基本上禁止所述加熱器元件。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述高溫度閾值為大約65°C。
22. 如權(quán)利要求13所述的方法，所述方法可操作來(lái)控制所述ODU中的一個(gè)或多個(gè)頻率變換器。
23. —種方法，包括獲取當(dāng)在預(yù)定溫度范圍內(nèi)時(shí)具有預(yù)定操作特性的頻率合成器；獲取具有加熱器元件的加熱器模塊，所述加熱器元件進(jìn)行操作以基于周?chē)鷾囟冗m應(yīng)地生成熱；以及設(shè)置與所述頻率合成器進(jìn)行熱傳遞的所述加熱器元件以適應(yīng)地將所述頻率合成器加熱到所述預(yù)定溫度范圍內(nèi)。
24. —種無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)，包括ODU，該ODU包括發(fā)送頻率上變頻器，用于將外出信號(hào)上變頻到發(fā)送頻率；接收頻率下變頻器，用于將進(jìn)入信號(hào)從接收頻率下變頻到較低頻率；以及頻率合成器模塊，被耦合到所述發(fā)送頻率上變頻器和所述接收頻率下變頻器，所述頻率合成器模塊具有外殼；容納在所述外殼中的頻率合成器；以及加熱器模塊，該加熱器模塊具有與所述頻率合成器進(jìn)行熱傳遞以適應(yīng)地調(diào)節(jié)所述頻率合成器的溫度的加熱元件。
25. 如權(quán)利要求24所述的無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)，還包括耦合到所述ODU的收發(fā)機(jī)天線和IDU。
26. 如權(quán)利要求24所述的無(wú)線電臺(tái)系統(tǒng)，其中，所述進(jìn)入信號(hào)和外出信號(hào)是正交幅度調(diào)制(QAM)信號(hào)。
全文摘要
一種具有相位突變補(bǔ)償?shù)念l率合成器模塊，包括外殼；該外殼內(nèi)的頻率合成器；和包括加熱器元件的加熱器模塊，加熱器元件與頻率合成器進(jìn)行熱傳遞以產(chǎn)生適應(yīng)地調(diào)節(jié)頻率合成器的溫度的熱。頻率合成器模塊可以在ODU中并與加熱器模塊電隔離。加熱器模塊可包括隨著溫度變化的正熱敏電阻器；以及具有輸入管腳、輸出管腳和調(diào)節(jié)管腳的電壓調(diào)節(jié)器，其中，輸入管腳適于接收變化的輸入電壓，輸出管腳適于將可改變的輸出電壓提供給加熱器元件以從而適應(yīng)地調(diào)節(jié)所生成的熱，調(diào)節(jié)管腳被耦合到正熱敏電阻器以維持調(diào)節(jié)管腳處的基本上恒定的電壓。加熱器模塊可以當(dāng)?shù)陀谑覝貢r(shí)進(jìn)行加熱，當(dāng)在室溫和閾值之間時(shí)以小于最大功率的功率進(jìn)行加熱，并且當(dāng)高于閾值時(shí)禁止。
文檔編號(hào)H05B1/02GK101578910SQ200780048727
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月27日
發(fā)明者友明·秦, 大衛(wèi)·C·M·潘姆, 弗蘭克·S·馬蘇莫托 申請(qǐng)人:哈里斯施特拉特克斯網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行公司