專利名稱：發(fā)送裝置及無線通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于放大發(fā)送信號的功率并輸出該發(fā)送信號的發(fā)送裝置，以及使用該發(fā)送裝置的無線通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
常規(guī)地，作為用于放大含包絡(luò)波動分量的調(diào)制信號的射頻功率放大器，A類或AB類放大器被用來線性地放大包絡(luò)波動分量。這些A類或AB類線性放大器提供高線性性，但會不斷地消耗伴隨著直流偏置分量的功率，因此功率效率比例如C類～E類非線性放大器要低。這帶來如下缺陷當(dāng)在以電池作為電源的移動無線設(shè)備中使用這種具有高功耗的射頻功率放大器時(shí)，電池壽命會很短。當(dāng)包括多個(gè)高功率發(fā)送設(shè)備的無線系統(tǒng)的基站設(shè)備使用折衷射頻功率放大器時(shí)，基站設(shè)備的規(guī)模增大且發(fā)熱量增加。
根據(jù)這些情況，業(yè)已提出各種用極化調(diào)制來提高功率效率的方法。

圖11是示出使用極化調(diào)制系統(tǒng)的常規(guī)發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖11所示，常規(guī)的發(fā)送裝置包括振幅/相位分離部分61、振幅調(diào)制信號放大器62、頻率合成器63、以及作為非線性放大器的射頻功率放大器64。
振幅/相位分離部分61將輸入的基帶調(diào)制信號S10分離成基帶振幅調(diào)制信號S11和基帶相位調(diào)制信號S12。振幅調(diào)制信號放大器62對該基帶振幅調(diào)制信號S11執(zhí)行預(yù)定放大，然后將所得的信號作為電源電壓提供給射頻功率放大器64。頻率合成器63用該基帶相位調(diào)制信號S12對載波信號執(zhí)行相位調(diào)制以獲取射頻相位已調(diào)制信號S13，并將該射頻相位已調(diào)制信號S13發(fā)送至射頻功率放大器64。因此，射頻功率放大器64在根據(jù)基帶振幅調(diào)制信號S11的電源電壓下放大該射頻相位已調(diào)制信號S13，并將得所的信號作為發(fā)送輸出信號S14輸出。
現(xiàn)在，將描述使用極化調(diào)制系統(tǒng)的發(fā)送裝置的操作。當(dāng)基帶調(diào)制信號S10為Si(t)時(shí)，Si(t)由表達(dá)式(1)表示。這里，a(t)表示振幅數(shù)據(jù)，而exp[jΦ(t)]表示相位數(shù)據(jù)。
Si(t)＝a(t)exp[jΦ(t)]……(1)振幅/相位分離部分61從Si(t)中提取振幅數(shù)據(jù)a(t)和相位數(shù)據(jù)exp[jΦ(t)]。振幅數(shù)據(jù)a(t)對應(yīng)于基帶振幅調(diào)制信號S11，而相位數(shù)據(jù)exp[jΦ(t)]對應(yīng)于基帶相位調(diào)制信號S12。振幅數(shù)據(jù)a(t)由振幅調(diào)制信號放大器62放大并被提供給射頻功率放大器64。因此，射頻功率放大器64的電源電壓值是基于振幅數(shù)據(jù)a(t)設(shè)定的。
頻率合成器63通過用相位數(shù)據(jù)exp[jΦ(t)]調(diào)制載波角頻率ωc來生成射頻相位已調(diào)制信號S13，并將該射頻相位已調(diào)制信號S13輸入至射頻功率放大器64。當(dāng)射頻相位已調(diào)制信號S13為信號Sc時(shí)，信號Sc由表達(dá)式(2)表示。
Sc＝exp[ωct+Φ(t)]……(2)因?yàn)樯漕l功率放大器64是非線性放大器，所以射頻功率放大器64的電源電壓值a(t)與來自頻率合成器63的輸出信號相乘，所得的信號按增益G被放大以生成發(fā)送輸出信號S14。從射頻功率放大器64輸出該發(fā)送輸出信號S14。當(dāng)發(fā)送輸出信號S14是RF信號Srf時(shí)，RF信號Srf由表達(dá)式(3)表示。
Srf＝Ga(t)Sc＝Ga(t)exp[ωct+Φ(t)]……(3)輸入到射頻功率放大器64的信號是沒有振幅方向上的波動分量的相位調(diào)制信號，所以是恒定包絡(luò)信號。這允許將高效率的非線性放大器用作射頻功率放大器64，因此，能提供高效率的發(fā)送裝置。例如，在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中描述了使用這類極化調(diào)制系統(tǒng)的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1日本專利第3207153號專利文獻(xiàn)2日本專利公開第2001-156554號公報(bào)專利文獻(xiàn)3USP 6,191,65
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所解決的問題
上述使用極化調(diào)制系統(tǒng)的常規(guī)發(fā)送裝置在與電源電壓相應(yīng)的輸出飽和狀態(tài)下使用射頻功率放大器64作為非線性放大器。因此，射頻功率放大器64的輸入電平需要高到某個(gè)程度。然而，當(dāng)輸入電平升高時(shí)，存在著由于從射頻功率放大器64的輸入到輸出的功率漏泄、低電源電壓下晶體管的操作極限等而變得難以獲取發(fā)送輸出信號特別是低輸出電平的信號的問題。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能以高功率效率控制從低輸出電平到高輸出電平的大范圍的發(fā)送輸出電平的發(fā)送裝置，以及使用這種發(fā)送裝置的無線通信設(shè)備。
問題的解決方案本發(fā)明針對一種使用極化調(diào)制的發(fā)送裝置，以及一種用于從天線發(fā)送出發(fā)送信號的無線通信設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置包括振幅/相位分離部分、頻率合成器、倍乘器、第一至第四切換部分、振幅調(diào)制信號放大器、可變增益放大器、以及射頻功率放大器。根據(jù)本發(fā)明的無線通信設(shè)備包括上述發(fā)送裝置，其中用功率放大處理發(fā)送信號并將其輸出至天線。
振幅/相位分離部分將輸入的基帶調(diào)制信號分離成基帶振幅調(diào)制信號和基帶相位調(diào)制信號。頻率合成器用基帶相位調(diào)制信號對射頻載波信號執(zhí)行相位調(diào)制以生成射頻相位已調(diào)制信號。倍乘器將基帶振幅調(diào)制信號乘以一預(yù)定值。第一切換部分和第二切換部分允許向其輸入從倍乘器輸出的作為倍乘結(jié)果取得的基帶振幅調(diào)制信號以及預(yù)定直流電壓信號，并從這些信號中選擇并輸出一個(gè)。振幅調(diào)制信號放大器基于從第一切換部分輸出的信號提供電源電壓?？勺冊鲆娣糯笃鞲鶕?jù)從第二切換部分輸出的信號放大由頻率合成器生成的射頻相位已調(diào)制信號。射頻功率放大器用從振幅調(diào)制信號放大器提供的電源電壓對經(jīng)可變增益放大器放大的射頻相位已調(diào)制信號執(zhí)行功率放大。分別設(shè)置在射頻功率放大器之前和之后的第三切換部分和第四切換部分選擇或者通過射頻功率放大器輸出經(jīng)可變增益放大器放大的射頻相位已調(diào)制信號，或者不用射頻功率放大器而輸出該射頻相位已調(diào)制信號。使用這種結(jié)構(gòu)，可根據(jù)從第四切換部分輸出的信號的功率電平來控制第一至第四切換部分的切換操作。
通常，在從第四切換部分輸出的信號的功率電平要高于第一預(yù)定值的第一模式中，第一切換部分選擇經(jīng)倍乘的基帶振幅調(diào)制信號，第二切換部分選擇直流電壓信號，而第三和第四切換部分選擇一條用于通過射頻功率放大器來輸出射頻相位已調(diào)制信號的路徑。在從第四切換部分輸出的信號的功率電平要低于第二預(yù)定值的第二模式中，第一切換部分選擇直流電壓信號，第二切換部分選擇經(jīng)倍乘的基帶振幅調(diào)制信號，而第三和第四切換部分選擇一條用于不使用射頻功率放大器而輸出射頻相位已調(diào)制信號的路徑。
較佳的是，在從第四切換部分輸出的信號的功率電平要等于或低于第一預(yù)定值且等于或高于第二預(yù)定值的第三模式中，第一切換部分選擇直流電壓信號，第二切換部分選擇經(jīng)倍乘的基帶振幅調(diào)制信號，而第三和第四切換部分選擇一條用于通過射頻功率放大器來輸出射頻相位已調(diào)制信號的路徑。
上述可變增益放大器可包括放大器，用于放大由頻率合成器生成的射頻相位已調(diào)制信號；以及倍乘器，用于將經(jīng)該放大器放大的射頻相位已調(diào)制信號乘以從第二切換部分輸出的信號。
該發(fā)送裝置還可包括相位校正部分和振幅校正部分，用于為第一至第三模式中的每一種模式存儲相位校正信息和振幅校正信息，用于在模式切換時(shí)能連續(xù)地改變信號相位和信號振幅。在此情況中，頻率合成器可以基于相位校正信息來校正射頻相位已調(diào)制信號的相位；而可變增益放大器可以基于振幅校正信息來校正射頻相位已調(diào)制信號的振幅。
可以滯后地執(zhí)行模式切換。
可以將衰減器插入由第三和第四切換部分提供的路徑上，用于不使用射頻功率放大器而輸出射頻相位已調(diào)制信號。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置根據(jù)射頻功率放大器的輸出功率電平從多個(gè)操作模式中選擇最優(yōu)操作模式，并最優(yōu)地控制從射頻功率放大器的輸入到輸出的漏泄。因此，可以高功率效率和高線性地來執(zhí)行功率放大，并能在從高電平到低電平的寬范圍內(nèi)控制發(fā)送輸出功率。另外，防止了伴隨著操作模式的切換的輸出信號的振幅和相位的不連續(xù)變化，從而振幅和相位被連續(xù)地改變。因此，能抑制包括伴隨著切換的過渡期頻譜擴(kuò)張?jiān)趦?nèi)的問題。
附圖簡要說明[圖1]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的發(fā)送裝置的示意結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置可切換的操作模式。
圖3示出用作非線性放大器的射頻功率放大器5的電路配置。
圖4示出用作非線性放大器的射頻功率放大器5的操作。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的發(fā)送裝置的示意結(jié)構(gòu)的框圖。
圖6是示出根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)送裝置切換圖2中的操作模式的方法的流程圖。
圖7示出當(dāng)根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)送裝置切換圖2中的操作模式時(shí)的滯后特性。
圖8A示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置的發(fā)送輸出信號的振幅的連續(xù)變化。
圖8B示出根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置的發(fā)送輸出信號的相位的連續(xù)變化。
圖9A是示出基于根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的發(fā)送裝置的另一示意結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9B是示出基于根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的發(fā)送裝置的又一示意結(jié)構(gòu)的框圖。
圖10是示出包括根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置的無線通信設(shè)備的框圖。
圖11是示出常規(guī)的發(fā)送裝置的示意結(jié)構(gòu)的框圖。
附圖標(biāo)記的說明1、61振幅/相位分離部分2、17倍乘器3、8、9、14切換部分
4、62振幅調(diào)制信號放大器5、64射頻功率放大器6、63頻率合成器7可變增益放大器11相位校正部分12振幅校正部分15控制部分16放大器20無線通信設(shè)備21發(fā)送裝置22接收裝置23發(fā)送/接收切換部分24天線50非線性放大器51寄生電容實(shí)施本發(fā)明的最佳模式[第一實(shí)施例]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的使用極化調(diào)制系統(tǒng)的發(fā)送裝置的示意結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1所示，根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)送裝置包括振幅/相位分離部分1、倍乘器2、振幅調(diào)制信號放大器4、射頻功率放大器5、頻率合成器6、可變增益放大器7、控制部分15、以及第一至第四切換部分3、8、9和14。
振幅/相位分離部分1將輸入的基帶調(diào)制信號S1分成基帶振幅調(diào)制信號S2和基帶相位調(diào)制信號S3。倍乘器2將基帶振幅調(diào)制信號S2乘以從控制部分15提供的平均輸出電平指定信號SL。第一切換部分3基于從控制部分15給出的模式切換信號SM選擇來自倍乘器2的輸出信號或來自控制部分15的直流電壓信號SV，并將所選擇的信號輸出至振幅調(diào)制信號放大器4。振幅調(diào)制信號放大器4根據(jù)由第一切換部分3所選擇的信號將電源電壓提供給射頻功率放大器5。頻率合成器6用基帶相位調(diào)制信號S3對載波信號進(jìn)行相位調(diào)制以生成射頻相位已調(diào)制信號S4。第二切換部分8基于模式切換信號SM選擇來自倍乘器2的輸出信號或來自控制部分15的直流電壓信號SV，并將所選擇的信號作為增益控制信號S5輸出至可變增益放大器7?？勺冊鲆娣糯笃?根據(jù)從第二切換部分8輸出的增益控制信號S5控制由頻率合成器6生成的射頻相位已調(diào)制信號S4的增益。射頻功率放大器5根據(jù)從振幅調(diào)制信號放大器4給出的電源電壓放大從可變增益放大器7輸入的信號的功率，并輸出所獲得的信號作為發(fā)送輸出信號S6。第三和第四切換部分9和14基于模式切換信號SM選擇或?qū)碜钥勺冊鲆娣糯笃?的輸出信號輸入至射頻功率放大器5，或讓該信號通過以輸出而不將該信號輸入至射頻功率放大器5。只要具有切換功能，第四切換部分14可以是任何形式。例如，第四切換部分14可以是FET開關(guān)、二極管開關(guān)或如分支點(diǎn)所示的具有高阻抗的傳輸路徑。
控制部分15確定射頻功率放大器5的操作模式并控制連接狀態(tài)以使該發(fā)送裝置具有對應(yīng)于預(yù)定操作模式的電路。操作模式由基于由無線基站所指定的接收信號狀態(tài)或該發(fā)送裝置中的接收信號狀態(tài)的發(fā)送功率電平，以及由射頻功率放大器5的特性來確定。通常，從功率效率的觀點(diǎn)來看，當(dāng)發(fā)送輸出信號S6的功率電平為高時(shí)，射頻功率放大器5作為非線性放大器工作的操作模式是合乎需求的。當(dāng)發(fā)送輸出信號S6的功率電平為低時(shí)(在射頻功率放大器5可作為非線性放大器工作的范圍之外)，射頻功率放大器5作為線性放大器工作的操作模式是合乎需求的。用于切換操作模式的信號是模式切換信號SM。例如，2位模式切換信號可以用于在發(fā)送功率電平為高時(shí)輸出“01”，而在發(fā)送功率電平為低時(shí)輸出“10”。平均輸出電平指定信號SL用于指定從發(fā)送裝置輸出的信號的平均功率電平。直流電壓信號SV是用于控制振幅調(diào)制信號放大器4和可變增益放大器7的增益的固定電壓?？刂撇糠?5可以設(shè)置在發(fā)送裝置內(nèi)或發(fā)送裝置之外。
下面，將描述根據(jù)第一實(shí)施例的具有上述結(jié)構(gòu)的發(fā)送裝置的操作。在下列例子中，發(fā)送裝置可以在三個(gè)操作模式下操作發(fā)送輸出信號S6的功率電平為高(第一模式)、中(第三模式)和低(第二模式)的操作模式(見圖2)。
(1)第一模式當(dāng)發(fā)送輸出信號S6的功率電平為高時(shí)，為了允許射頻功率放大器5在飽和操作范圍或切換操作范圍內(nèi)作為非線性放大器工作，控制部分15選擇第一模式。在該第一模式中，第一和第二切換部分3和8各選擇“端子b”，而第三和第四切換部分9和14各選擇“端子a”。根據(jù)第一模式的平均輸出電平指定信號被輸出至倍乘器2。
倍乘器2將由振幅/相位分離部分1分離的基帶振幅調(diào)制信號S2乘以平均輸出電平指定信號SL。所得的乘積信號通過第一切換部分3輸出至振幅調(diào)制信號放大器4。振幅調(diào)制信號放大器4放大輸入的乘積信號并將所得的信號作為電源電壓輸出至射頻功率放大器5。射頻功率放大器5使用該電源電壓來對輸入的相位己調(diào)制信號進(jìn)行振幅調(diào)制。為了根據(jù)基帶振幅調(diào)制信號S2的電平以高效率生成要給予射頻功率放大器5的電源電壓，使用以脈沖寬度表示振幅信息的D類放大器作為振幅調(diào)制信號放大器4是合乎需求的。
同時(shí)，由振幅/相位分離部分1分離的基帶相位調(diào)制信號S3被用于由頻率合成器6對載波信號進(jìn)行相位調(diào)制。通過相位調(diào)制生成的射頻相位已調(diào)制信號S4被輸出至可變增益放大器7?？勺冊鲆娣糯笃?基于增益控制信號S5來放大(或衰減)射頻相位已調(diào)制信號S4。增益控制信號S5是通過第二切換部分8提供的固定直流電壓信號SV。因此，從該可變增益放大器7輸出的信號是恒定包絡(luò)信號，它是沒有振幅方向上的波動分量的相位已調(diào)制信號。該恒定包絡(luò)信號通過第三切換部分9并在電源電壓下由射頻功率放大器5用振幅調(diào)制進(jìn)行處理。然后，所得的信號通過第四切換部分14并作為發(fā)送輸出信號S6輸出。
圖3和4分別示出用作非線性放大器的射頻功率放大器5的電路配置和操作。如圖3所示，射頻功率放大器5可以被視為具有連接在輸入和輸出之間的寄生電容51的非線性放大器50。我們了解在非線性放大器50中，當(dāng)電源電壓超過預(yù)定值時(shí)，電源電壓的平方與輸出功率成正比(水平軸為對數(shù)軸)。從圖3和圖4中可了解漏泄電流的大小是由寄生電容51的電平和非線性放大器50的輸入信號的電平(可變增益放大器7的輸出信號的電平)定義的。
在沒有可變增益放大器7的情況下，則發(fā)生下列情況。頻率合成器6的輸出通常是恒定的，所以漏泄功率的大小也是恒定的。因此，可以通過減小非線性放大器50的電源電壓的值來降低發(fā)送輸出信號S6的電平。然而，非線性放大器50的電源電壓的值不能被減小至小于由漏泄功率限定的預(yù)定值。
作為對比，在第一實(shí)施例中，可變增益放大器7的增益由增益控制信號S5控制，從而輸入至射頻功率放大器5的相位已調(diào)制信號的電平得到控制。這使得可以降低漏泄功率。結(jié)果，可以拓寬射頻功率放大器5中由電源電壓控制的輸出功率的范圍(動態(tài)范圍)。
(2)第二模式當(dāng)發(fā)送輸出信號S6的功率電平為低時(shí)，為了允許射頻功率放大器5在非飽和操作范圍內(nèi)作為線性放大器工作，控制部分15選擇第二模式。在該第二模式中，第一和第二切換部分3和8各選擇“端子a”，而第三和第四切換部分9和14各選擇“端子b”。根據(jù)第二模式的平均輸出電平指定信號SL被輸出至倍乘器2。
頻率合成器6將由振幅/相位分離部分1所分離的基帶相位調(diào)制信號S3用于對載波信號進(jìn)行相位調(diào)制。通過相位調(diào)制生成的射頻相位已調(diào)制信號S4被輸出至可變增益放大器7。倍乘器將由振幅/相位分離部分1所分離的基帶振幅調(diào)制信號S2乘以平均輸出電平指定信號SL。所得的乘積信號，即具有與基帶振幅調(diào)制信號S2和平均輸出電平指定信號SL的乘積值成正比的包絡(luò)分量的信號(振幅信號)，通過第二切換部分8并作為增益控制信號S5被輸出至可變增益放大器7?？勺冊鲆娣糯笃?基于該增益控制信號S5對射頻相位已調(diào)制信號S4進(jìn)行振幅調(diào)制。由可變增益放大器7用振幅調(diào)制處理的信號通過第三和第四切換部分9和14并作為發(fā)送輸出信號被輸出而不通過射頻功率放大器5。
在第二模式中，射頻功率放大器5不執(zhí)行放大。因此，不從振幅調(diào)制信號放大器4向射頻功率放大器5提供功率，因而功耗被抑制。結(jié)果，可以在輸出發(fā)送輸出信號S6，特別是具有低功率電平的信號的同時(shí)，顯著地降低功耗?？梢蕴峁┚哂邢轮恋碗娖降膶捿敵龉β士刂品秶陌l(fā)送裝置?？梢酝ㄟ^例如經(jīng)由第一切換部分3將0V的直流電壓信號SV給予振幅調(diào)制信號放大器4，或通過用設(shè)置在振幅調(diào)制信號放大器4和射頻功率放大器5之間的第五切換部分(未示出)來使其相互不導(dǎo)通來抑制功耗。
(3)第三模式當(dāng)發(fā)送輸出信號S6的功率電平具有中值電平時(shí)，控制部分15選擇第三模式。在該第三模式中，第一至第四切換部分3、8、9和14各選擇“端子a”。根據(jù)第三模式的平均輸出電平指定信號SL被輸出至倍乘器2。在第三模式中，射頻功率放大器5作為其中輸入和輸出具有線性關(guān)系的線性放大器工作。
倍乘器2將由振幅/相位分離部分1分離的基帶振幅調(diào)制信號S2乘以平均輸出電平指定信號SL。所得的乘積信號通過第二切換部分8并作為增益控制信號S5被輸出至可變增益放大器7。振幅調(diào)制信號放大器4接收通過第一切換部分3輸入的直流電壓信號SV，并將一恒定的電源電壓輸出至射頻功率放大器5。
同時(shí)，頻率合成器6將由振幅/相位分離部分1所分離的基帶相位調(diào)制信號S3用于對載波信號進(jìn)行相位調(diào)制。通過相位調(diào)制生成的射頻相位已調(diào)制信號S4被輸出至可變增益放大器7?？勺冊鲆娣糯笃?根據(jù)增益控制信號S5對射頻相位已調(diào)制信號S4進(jìn)行振幅調(diào)制。
當(dāng)發(fā)送輸出信號S6的功率電平具有中值電平時(shí)，射頻功率放大器5的操作可以超出非線性操作范圍。即，輸出功率相對于電源電壓的變化的線性性可能會退化。即使在這種情況中，在第三模式中仍可維持輸出信號相對于輸入信號的線性性，并能拓寬對輸出功率電平的控制范圍，因?yàn)樯漕l功率放大器5在第三模式中作為線性放大器工作。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的發(fā)送裝置根據(jù)射頻功率放大器的輸出功率電平從多個(gè)操作模式中選擇最優(yōu)操作模式，并最優(yōu)地控制從射頻功率放大器的輸入至輸出的漏泄。因此，能以高功率效率和高線性性來執(zhí)行功率放大，并能在從高電平到低電平的更廣的范圍內(nèi)控制發(fā)送輸出功率。
在第一實(shí)施例中，在第一模式下，向可變增益放大器7提供的增益控制信號S5是固定直流電壓信號SV?；蛘撸缭诘诙偷诙Ｊ街?，通過允許射頻功率放大器5作為非線性放大器工作，以使到射頻功率放大器5的輸入根據(jù)即時(shí)的輸出功率而變化，從而可使增益控制信號S5根據(jù)振幅調(diào)制信號而變化。在此情況下也提供相同的效果。
在可變增益放大器7屬于根據(jù)增益控制信號S5非線性地變化(例如，具有指數(shù)的輸入/輸出特性)的類型的情況中，具有將非線性特征校正成線性特性的功能的元件(未示出)被插在可變增益放大器7之前或之后。
或者，如在用于低輸出功率電平的第二模式中，可以將衰減器插到其中第三和第四切換部分9和14選擇端子b的傳輸路徑中。由于該具有衰減器的結(jié)構(gòu)的緣故，可以進(jìn)一步衰減發(fā)送輸出信號的電平，并能發(fā)送具有非常低的電平的輸出信號。因此，可以在更廣的范圍內(nèi)控制發(fā)送功率。
可以將與振幅調(diào)制信號放大器4等效的放大器插到第二切換部分8的輸出端c和可變增益放大器7之間，即插在增益控制信號S5流過的路徑上。
在第一模式(其中射頻功率放大器5執(zhí)行振幅調(diào)制)中振幅路徑和相位路徑之間的延遲差與第二和第三模式(其中可變增益放大器7執(zhí)行振幅調(diào)制)中的延遲差不同。在必要時(shí)可適當(dāng)?shù)靥砑佑糜谛Ｕ舆t差的功能塊(未示出)。
在上述三個(gè)操作模式中，射頻發(fā)送信號的路徑是不同的。因此，在這三個(gè)操作模式中，路徑的增益和相位特征也不同。因此，當(dāng)操作模式被切換時(shí)，發(fā)送輸出信號的振幅和相位發(fā)生劇變。例如，當(dāng)?shù)谌Ｊ角袚Q至第二模式時(shí)，發(fā)生下列情況。在第三模式中，射頻發(fā)送信號通過射頻功率放大器5；而在第二模式中，射頻發(fā)送信號不通過射頻功率放大器5(通過從第三切換部分的端子b至第四切換部分的端子b的傳輸路徑)。因?yàn)閮蓷l路徑之間的特性差異，所以發(fā)送輸出信號的振幅和相位發(fā)生劇變。
在第二實(shí)施例中，發(fā)送輸出信號的振幅和相位被校正成在操作模式被切換時(shí)不發(fā)生信號的劇烈變化(從而確保信號的連續(xù)性)。發(fā)送輸出信號的振幅和相位也被校正成參考相位的連續(xù)性和ACLR特性達(dá)到3GPP(第3代移動通信合作計(jì)劃)的標(biāo)準(zhǔn)。第二實(shí)施例中所述的對發(fā)送輸出信號的振幅和相位的校正與公知的極化調(diào)制系統(tǒng)必不可少的畸變補(bǔ)償(見專利文獻(xiàn)3)并行地執(zhí)行。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的使用極化調(diào)制系統(tǒng)的發(fā)送裝置的示意結(jié)構(gòu)的框圖。如圖5所示，根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)送裝置包括振幅/相位分離部分1、倍乘器2、振幅調(diào)制信號放大器4、射頻功率放大器5、頻率合成器6、可變增益放大器7、相位校正部分11、振幅校正部分12、控制部分15、以及第一至第四切換部分3、8、9和14。如圖5所示，除了根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)送裝置的各元件以外，根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)送裝置還包括相位校正部分11以及振幅校正部分12。
下文將主要就相位校正部分11和振幅校正部分12對根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)送裝置進(jìn)行描述。
相位校正部分11與每一操作模式相對應(yīng)地存儲頻率合成器6用于校正基帶相位調(diào)制信號S3的相位的相位校正信息。振幅校正部分12與每一操作模式相對應(yīng)地存儲可變增益放大器7用于校正射頻相位已調(diào)制信號S4的振幅的振幅校正信息。相位校正信息和振幅校正信息可以用表的形式存儲。
圖6是示出根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)送裝置在第一實(shí)施例中所述的三個(gè)模式(圖2)中切換操作模式所用的方法的流程圖。
當(dāng)極化調(diào)制發(fā)送處理被啟動時(shí)，平均輸出電平指定信號SL被輸入到控制部分15中(步驟S11)。接著，控制部分15核查該平均輸出電平指定信號SL以確定是否需要切換操作模式(步驟S12)。操作模式的切換點(diǎn)不只由平均輸出電平的值來確定，而由平均輸出電平是被增大還是減小來確定。即，操作模式的切換點(diǎn)具有滯后。
圖7示出在操作模式從第二模式轉(zhuǎn)移至第三模式然后轉(zhuǎn)移至第一模式期間的滯后特性。當(dāng)平均輸出電平從低輸出電平變到中位輸出電平時(shí)，操作模式在圖7中的點(diǎn)B處從第二模式轉(zhuǎn)移至第三模式。作為對比，當(dāng)平均輸出電平從中位輸出電平變到低輸出電平時(shí)，操作模式在圖7中的點(diǎn)A處從第三模式轉(zhuǎn)移至第二模式。通過提供這種滯后特性，即使在平均輸出電平在操作模式的切換點(diǎn)附近頻繁變化時(shí)，也能使操作模式的切換次數(shù)最小化，從而能以更高的確定性實(shí)現(xiàn)振幅和相位的連續(xù)性。這在操作模式從第三模式轉(zhuǎn)移至第一模式時(shí)(點(diǎn)D和點(diǎn)E)同樣適用。
當(dāng)在步驟S12中確定需要切換操作模式時(shí)，控制部分15將模式切換信號SM輸出至相位校正部分11和振幅校正部分12。相位校正部分11選擇與模式切換信號SM對應(yīng)的相位校正信息，并將所選擇的相位校正信息輸出至頻率合成器6(步驟S13)。振幅校正部分12選擇與模式切換信號SM對應(yīng)的振幅校正信息，并將所選擇的振幅校正信息輸出至可變增益放大器7(步驟S13)。頻率合成器6和可變增益放大器7使用這種校正信息來執(zhí)行處理操作。
由于使用校正信息的處理操作的緣故，振幅和相位可以連續(xù)地改變而不會在操作模式的切換前后之間劇烈地改變。圖8A和圖8B分別示出由根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置實(shí)現(xiàn)的發(fā)送輸出信號的振幅和相位的連續(xù)改變。
當(dāng)步驟S13中的模式切換處理完成時(shí)，或當(dāng)在步驟S12中確定不需要切換操作模式時(shí)，確定是否終止發(fā)送(步驟S14)。當(dāng)將不終止發(fā)送時(shí)，處理在下一信號發(fā)送開始時(shí)返回步驟S11并重復(fù)步驟S12-S14的循環(huán)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的發(fā)送裝置根據(jù)射頻功率放大器的輸出功率電平從多個(gè)操作模式中選擇最優(yōu)操作模式，并最優(yōu)地控制從射頻功率放大器的輸入至輸出的漏泄。因此，能以高功率效率和高線性性執(zhí)行功率放大，并能在從高電平至低電平的廣范圍內(nèi)控制發(fā)送輸出功率。另外，防止了伴隨著操作模式的切換的輸出信號的振幅和相位的不連續(xù)變化，由此，振幅和相位將連續(xù)地變化。因此，能抑制包括伴隨著切換的過渡期頻譜擴(kuò)張?jiān)趦?nèi)的問題。
在第二實(shí)施例中，相位校正部分11和振幅校正部分12分別將相位校正信息和振幅校正信息輸出至頻率合成器6和可變增益放大器7。在控制部分15具有相位校正信息和振幅校正信息的情況中，控制部分可以直接控制頻率合成器6和可變增益放大器7?；蛘?，可以檢測來自射頻功率放大器5的發(fā)送輸出信號S6，并可以將檢測結(jié)果反饋至控制部分15。在此情況中，能更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)發(fā)送輸出信號的振幅和相位的連續(xù)性。
如圖9A中所示，第二實(shí)施例中所述的可變增益放大器7可以設(shè)置為放大器16和倍乘器17。在此情況中，從第二切換部分8輸出的增益控制信號S5被輸入倍乘器17。如圖9B所示，作為基帶振幅調(diào)制信號S2與平均輸出電平指定信號SL的乘積的替代，可以將基帶振幅調(diào)制信號S2直接輸入第二切換部分8的端子a。在此結(jié)構(gòu)中，在第二模式和第三模式下，放大器16基于振幅校正信息控制平均輸出電平，且倍乘器17執(zhí)行振幅調(diào)制。通過允許倍乘器17執(zhí)行振幅調(diào)制，就可使輸出信號的包絡(luò)相對于振幅信號線性地改變。
平均輸出電平能以下述各種方式控制。例如，在平均輸出電平受第二切換部分8的輸出的控制的情況中，可以將平均輸出電平指定信號SL與基帶振幅調(diào)制信號S2的乘積作為輸入信號S5輸入到倍乘器17。在平均輸出電平在倍乘器17之后某一級被控制的情況下，可以設(shè)置附加的可變增益放大器。在射頻功率放大器5執(zhí)行振幅調(diào)制的情況中，可以選擇第二切換部分8的端子b，從而將施加于端子b的直流電壓信號SV輸出至倍乘器17。
在第一和第二實(shí)施例中，發(fā)送裝置包括倍乘器2。只要能從振幅/相位分離部分1輸出用基于平均輸出電平指定信號SL控制的平均輸出電平來處理的基帶振幅調(diào)制信號S2，就可以省略該倍乘器2。
圖10是示出包括根據(jù)上述第一或第二實(shí)施例的發(fā)送裝置的無線通信設(shè)備20的示意結(jié)構(gòu)的框圖。如圖10所示，無線通信設(shè)備20包括發(fā)送裝置21和接收裝置22。發(fā)送裝置21和接收裝置22通過發(fā)送/接收切換部分23與天線24連接。使用根據(jù)第一或第二實(shí)施例的發(fā)送裝置作為發(fā)送裝置21。無線通信設(shè)備20是例如諸如移動電話之類的移動無線通信終端、具有對話功能等的移動信息終端，或無線基站。
在無線通信設(shè)備20的情況下，在發(fā)送時(shí)，發(fā)送裝置21通過發(fā)送/接收切換部分23從天線24釋放發(fā)送輸出信號S6。在接收時(shí)，接收裝置22通過發(fā)送/接收切換部分23從天線24接收輸入接收信號并解調(diào)該輸入接收信號。當(dāng)輸出功率電平為高時(shí)，發(fā)送裝置21中的射頻功率放大器作為非線性放大器工作，這將提高功率效率。在移動無線終端設(shè)備等的情況下，電池消耗速率被降低，從而能延長電池使用壽命。通過功率效率的提高，能減小射頻功率放大器的大小，還能減少發(fā)熱量。這允許減小包括此射頻功率放大器的無線通信設(shè)備的大小。當(dāng)輸出功率電平為低時(shí)，射頻功率放大器能作為線性放大器使用，或可允許信號通過傳輸路徑或衰減器而不使用射頻功率放大器。以此方式，可以拓寬輸出電平范圍以包括較低的電平。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置在應(yīng)用于包括多個(gè)高功率發(fā)送設(shè)備的無線系統(tǒng)的基站設(shè)備時(shí)，可提高輸出功率電平為高時(shí)的功率效率。這能減小射頻功率放大器的大小、產(chǎn)熱量以及各種類型的設(shè)備的大小，并能提高空間效率。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可應(yīng)用于諸如移動電話或移動信息終端之類的移動終端設(shè)備，以及諸如無線基站之類的無線通信設(shè)備；尤其可用于例如以高功率效率在很廣的范圍上控制發(fā)送輸出功率。
權(quán)利要求
1.一種使用極化調(diào)制的發(fā)送裝置，包括振幅/相位分離部分，用于將輸入的基帶調(diào)制信號分離成基帶振幅調(diào)制信號和基帶相位調(diào)制信號；頻率合成器，用于用所述基帶相位調(diào)制信號對射頻載波信號執(zhí)行相位調(diào)制以生成射頻相位已調(diào)制信號；倍乘器，用于將所述基帶振幅調(diào)制信號乘以一預(yù)定值；第一切換部分和第二切換部分，用于允許向其輸入從所述倍乘器輸出的作為倍乘結(jié)果取得的所述基帶振幅調(diào)制信號以及預(yù)定的直流電壓信號，并從所述信號中選擇并輸出一個(gè)；振幅調(diào)制信號放大器，用于基于從所述第一切換部分輸出的信號來提供電源電壓；可變增益放大器，用于根據(jù)從所述第二切換部分輸出的信號放大由所述頻率合成器生成的所述射頻相位已調(diào)制信號；射頻功率放大器，用于用從所述振幅調(diào)制信號放大器提供的電源電壓對經(jīng)所述可變增益放大器放大的所述射頻相位已調(diào)制信號執(zhí)行功率放大；第三切換部分和第四切換部分，分別設(shè)置在所述射頻功率放大器之前和之后，用于選擇或者通過所述射頻功率放大器輸出經(jīng)所述可變增益放大器放大的所述射頻相位已調(diào)制信號，或者不用所述射頻功率放大器而輸出所述射頻相位已調(diào)制信號；其中，所述第一至第四切換部分的切換操作根據(jù)從所述第四切換部分輸出的信號的功率電平來控制。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)送裝置，其特征在于在從所述第四切換部分輸出的信號的功率電平要高于第一預(yù)定值的第一模式中，所述第一切換部分選擇所述經(jīng)倍乘的基帶振幅調(diào)制信號，所述第二切換部分選擇所述直流電壓信號，而所述第三和第四切換部分選擇一條用于通過所述射頻功率放大器來輸出所述射頻相位已調(diào)制信號的路徑；并且在從所述第四切換部分輸出的信號的功率電平要低于第二預(yù)定值的第二模式中，所述第一切換部分選擇所述直流電壓信號，所述第二切換部分選擇所述經(jīng)倍乘的基帶振幅調(diào)制信號，而所述第三和第四切換部分選擇一條用于不使用所述射頻功率放大器來輸出所述射頻相位已調(diào)制信號的路徑。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)送裝置，其特征在于在從所述第四切換部分輸出的信號的功率電平要等于或低于所述第一預(yù)定值且等于或高于所述第二預(yù)定值的第三模式中，所述第一切換部分選擇所述直流電壓信號，所述第二切換部分選擇所述經(jīng)倍乘的基帶振幅調(diào)制信號，而所述第三和第四切換部分選擇一條用于通過所述射頻功率放大器來輸出所述射頻相位已調(diào)制信號的路徑。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)送裝置，其特征在于，所述可變增益放大器包括放大器，用于放大由所述頻率合成器生成的所述射頻相位已調(diào)制信號；以及倍乘器，用于將經(jīng)所述放大器放大的所述射頻相位已調(diào)制信號乘以從所述第二切換部分輸出的信號。
5.如權(quán)利要求3所述的發(fā)送裝置，其特征在于，所述可變增益放大器包括放大器，用于放大由所述頻率合成器生成的所述射頻相位已調(diào)制信號；以及倍乘器，用于將經(jīng)所述放大器放大的所述射頻相位已調(diào)制信號乘以從所述第二切換部分輸出的信號。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)送裝置，其特征在于，還包括相位校正部分，用于為所述第一至第三模式中的每一種模式存儲相位校正信息，用于在模式切換時(shí)連續(xù)地改變信號相位；以及振幅校正部分，用于為所述第一至第三模式中的每一種模式存儲振幅校正信息，用于在模式切換時(shí)連續(xù)地改變信號振幅；其中所述頻率合成器基于所述相位校正信息來校正所述射頻相位已調(diào)制信號的相位；而所述可變增益放大器基于所述振幅校正信息來校正所述射頻相位已調(diào)制信號的振幅。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)送裝置，其特征在于，所述模式切換是滯后地執(zhí)行的。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)送裝置，其特征在于，將衰減器插入到由所述第三和第四切換部分提供的路徑上，用于不使用所述射頻功率放大器而輸出所述射頻相位已調(diào)制信號。
9.一種用于從天線發(fā)送出發(fā)送信號的無線通信設(shè)備，所述無線通信設(shè)備包括如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的發(fā)送裝置，其中所述發(fā)送信號用功率放大來處理并被輸出至所述天線。
全文摘要
在發(fā)送輸出信號(S6)的功率電平為高的第一模式中，倍乘器(2)的輸出被輸入至振幅調(diào)制信號放大器(4)，且射頻功率放大器(5)在來自振幅調(diào)制信號放大器(4)的電源電壓下用非線性區(qū)對射頻相位已調(diào)制信號(S4)執(zhí)行振幅調(diào)制。在發(fā)送輸出信號(S6)的功率電平為低的第二模式中，倍乘器(2)的輸出被輸入至可變增益放大器(7)，且可變增益放大器(7)對射頻相位已調(diào)制信號(S4)執(zhí)行振幅調(diào)制。振幅已調(diào)制信號不通過射頻功率放大器(5)而被輸出。
文檔編號H03F3/24GK1943121SQ20068000015
公開日2007年4月4日 申請日期2006年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者原義博, 松浦徹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社