專利名稱:無隔離器的發(fā)射機(jī)補(bǔ)償變化負(fù)荷的方法
本發(fā)明涉及射頻發(fā)射機(jī)，具體涉及具有變化天線負(fù)載的線性射頻發(fā)射機(jī)。
眾所周知，射頻(RF)發(fā)射機(jī)調(diào)制基帶信號例如模擬話音或數(shù)字話音樣值成為RF載頻，放大該RF載頻并經(jīng)天線通過空中發(fā)射RF載頻作為電磁能量。接著，由接收機(jī)的天線接收該電磁能量，通過解調(diào)回復(fù)列基帶信號，并且(如果發(fā)送的是話音)由接收機(jī)使其變?yōu)榭陕劦脑捯簟?br>眾所還知，許多通信系統(tǒng)例如蜂窩電話和集群，利用了頻譜有效的調(diào)制技術(shù)例如時(shí)分多址(TDMA)格式中的正交幅度調(diào)制(QAM)和正交相移鍵控(QPSK)。這些頻譜有效的調(diào)制技術(shù)典型地利用數(shù)字符號星座構(gòu)象格式(例如QAM格式)使基帶信號與RF載波幅度和相位的改變相關(guān)，這一技術(shù)在共同未決的美國專利申請序號07/783,298中描述，題目為“具有時(shí)域?qū)ьl分量的通信信號”，現(xiàn)已轉(zhuǎn)讓給摩托羅拉公司。由于頻譜有效調(diào)制技術(shù)要求RF載波幅度的變化，必須使用線性的A類或AB類放大器。如果放大器不是線性的，它在鄰近RF載波的頻率上提供無用的RF能量或鄰近頻道干擾，因此這種鄰近頻道干擾可能在鄰近頻率或信道上干擾進(jìn)行中的雙向通信。
放大器的線性受到發(fā)射機(jī)天線所呈現(xiàn)的變化負(fù)載的影響。典器線性的任何預(yù)防措施。
據(jù)此，現(xiàn)在在具有線性放大器的發(fā)射機(jī)中需要一種無需隔離器而能補(bǔ)償變化負(fù)荷影響的方法。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的線性發(fā)射機(jī)的方框圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明由發(fā)射機(jī)執(zhí)行的步驟的流程圖。
總地來說，本發(fā)明提供一種用以使發(fā)射機(jī)元需利用隔離器(環(huán)形器加電阻性終端)補(bǔ)償天線負(fù)載變化的方法。這是利用確定負(fù)載變化對發(fā)射機(jī)的反饋環(huán)路的環(huán)路增益的影響來實(shí)現(xiàn)的。發(fā)射機(jī)一確定出該影響，就調(diào)整反饋環(huán)路內(nèi)可變增益級的增益或信號源電平以保持發(fā)射機(jī)的線性要求。
結(jié)合圖1和2更全面地描述本發(fā)明。圖1示出發(fā)射機(jī)100的方框圖，其中包括一個(gè)信號源101、兩個(gè)可變增益級104和105、一個(gè)頻率上變換器106、一個(gè)放大單元107、一個(gè)取樣器108、一個(gè)天線109、一個(gè)反饋單元111和一個(gè)反射能量呈現(xiàn)器114。在正交幅度調(diào)制(QAM)方案中，信號源101典型地是數(shù)字信號處理器(DSP)，它產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的同相(I)和正交(Q)信號的表示物并處理這些I和Q信號成為基帶模擬波形。求和點(diǎn)102和103分別接收基帶模擬I和Q波形，并從反饋單元111的基帶輸出減掉它們。這樣得到的波形繼續(xù)傳輸?shù)剿鼈兏髯缘脑鲆婕?04和105以便放大，繼續(xù)再傳送到頻率上變換器106，用于變換選擇的射頻(RF)載波。放大單元107放大RF載波并把放大的RF載波提供到取樣器108和天線109，以便無線電發(fā)送。
取樣器108對放大單元107提供的放大的RF信號取樣并把正向和反射的信號樣值112和113提供到反射能量呈現(xiàn)器114和把型地，設(shè)計(jì)的天線提供固定負(fù)載，例如50歐姆。但因接收能量的反射，故使負(fù)載變化。
為使負(fù)載變化減至最小，發(fā)射機(jī)通常含有隔離器，以向放大器提供基本上不變的負(fù)載阻抗。該隔離器包括一個(gè)環(huán)形器和一個(gè)終端阻抗，該阻抗典型的為50歐姆。該環(huán)形器是一個(gè)三端裝置，它提供從放大器到天線和從天線列終端阻抗的RF能量的定向流動，因此由放大器來源的RF能量提供到天線，而進(jìn)入天線的任何RF能量在終端阻抗中被吸收。為此，該隔離器對放大器呈現(xiàn)不變的阻抗。
雖然該隔離器對RF放大器提供一個(gè)不變的負(fù)載阻抗，但是尺寸、成本和帶寬限制典型地禁止在移動無線設(shè)備、便攜式無線電設(shè)備和蜂窩式電話機(jī)中使用普通的隔離器。例如，工作在132MHz的無線電設(shè)備要求的隔離器其體積為8.19立方厘米(0.5立方英寸)，重量為227克(0.5磅)和每年100,000個(gè)數(shù)量，每個(gè)費(fèi)用30美元。鑒此，隔離器使這種無線電設(shè)備的設(shè)計(jì)受到明顯的限制。另外，因隔離器具有固定帶寬，故工作在寬頻范圍的發(fā)射機(jī)中可能要求多個(gè)隔離器。這種帶寬限制在較低的RF載頻，例如VHF是最明顯的，在該頻帶分配的頻帶可復(fù)蓋百分比大部分的帶寬。
為了避免使用隔離器，現(xiàn)有頻率調(diào)制(FM)的發(fā)射機(jī)包括非線性放大器，利用保護(hù)的反饋電路。保護(hù)反饋電路在非線性放大器的輸出監(jiān)視電壓駐波比(VSWR)并相應(yīng)地降低由非線性放大器提供至天線的輸出功率量。當(dāng)VSWR超過預(yù)定電平時(shí)，這種方法一般地降低非線性放大器的輸出功率一個(gè)固定量。例如，當(dāng)在非線性放大器的輸出檢測到3∶1VSWR時(shí)，非線性放大器的輸出功率能降低3dB。這種方法對于非線性放大器行得通，但是不包括用于維持放大正向信號樣值112提供到反饋單元111。反饋單元111可能包括一個(gè)頻率下變換器、增益級和環(huán)路相位調(diào)整電路，它接收正向信號樣值112，由頻率上變換器106按相反的處理次序把它頻率下變換，并產(chǎn)生基帶的模擬I和Q數(shù)據(jù)表示物。這些基帶I和Q信號把反相的輸入提供到求和點(diǎn)102和103，這樣完成反饋通路。在這樣的發(fā)射機(jī)中提供閉環(huán)反饋是已知的，因此除了便于本發(fā)明的理解之外，將不贅述。反射能量呈現(xiàn)器114接收正向和反射信號樣值112和113，根據(jù)其輸入信號樣值產(chǎn)生反射能量的表示物。如下描述的，反射能量的表示物有助于確定兩個(gè)可變增益級104和105的增益和由信號源101產(chǎn)生的I和Q信號表示物的信號電平。
發(fā)射機(jī)100的功能部件可包括各種各樣的電路拓?fù)?。增益?04和105典型地是可變高增益的低頻放大器，其工作頻帶被限制到負(fù)反饋環(huán)路的適當(dāng)工作要求的環(huán)路帶寬，因此包含由信號源101提供的數(shù)據(jù)調(diào)制信號的帶寬。頻率上變換器106包括混頻器116和120、本地振蕩器117、90°移相器118和信號組合器119。在頻率上交頻器106中通過基帶I信號波形與本地振蕩器頻率的混合，基帶Q信號波形與本地振蕩器頻率的90°移相型式信號混合和以公共RF載頻相加兩個(gè)混頻器輸出產(chǎn)生的獨(dú)立的I和Q數(shù)據(jù)信號，來實(shí)現(xiàn)從基帶至RF載波頻率的頻率變換。放大單元107是RF功率放大器，它提供RF載頻的功率放大，它包含上變頻的數(shù)據(jù)信號而且是由級聯(lián)一些放大器級或晶體管共同形成的。由于模擬的I和Q波形的包絡(luò)是幅度相關(guān)的，放大單元107是線性的、A類或AB類放大器，而與固定包絡(luò)、或C類的非線性放大器相反。取樣器108最好是一種定向耦合器，它提供正向和反射電壓或電流，在天線109上出現(xiàn)的波形的定標(biāo)的表示物。
取樣器108、反饋環(huán)路單元111和求和點(diǎn)102和103相組合配置，以增強(qiáng)放大單元107的線性放大特性。如上簡述，這些單元形成一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)，它降低落在指定頻帶之外的無用信號的功率電平。這些無用信號產(chǎn)生由放大單元107的非線性引起的并可能在鄰近RF信道產(chǎn)生干擾，因此破壞那些信道的通信。在鄰近RF信道中的無用信號稱為鄰近信道干擾。對于時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)來說，當(dāng)把鄰近信道內(nèi)信號的信號功率與RF載波信號功率比較時(shí)，鄰近信道的鄰近信道干擾技術(shù)規(guī)范可能是在-60dBc范圍內(nèi)。這個(gè)技術(shù)規(guī)范典型地是利用其線性提供-30dBc鄰近信道的鄰近信道干擾的放大單元107和使用已知的笛卡爾反饋校正技術(shù)改進(jìn)鄰近信道的鄰近信道干擾30dB來實(shí)現(xiàn)的。
因天線109阻抗的改變，使得放大單元107的輸出端上變化負(fù)荷的影響可由測量放大單元107的增益變化、或利用天線109所接收反射能量來確定加負(fù)荷的表示物、或利用這二者來確定。為了測量放大單元107的增益變化，當(dāng)可變增益級104和105未啟動時(shí)，從信號源101輸入訓(xùn)練信號115到圖1的點(diǎn)B122，該訓(xùn)練信號如在美國專利號5066923、題目為“線性發(fā)射機(jī)的訓(xùn)練方法和設(shè)備”中公開的信號，該專利轉(zhuǎn)讓給了摩托羅拉公司。未啟動可變增益級104和105有效地打開發(fā)射機(jī)100內(nèi)的反饋環(huán)的前向路徑。該訓(xùn)練信號115由頻率上變頻器106上變頻，由放大單元107放大和由取樣器108取樣。前向取樣信號112經(jīng)反饋單元111和求和點(diǎn)102返回到點(diǎn)A121，這樣完成了通過反饋環(huán)的轉(zhuǎn)移。在這個(gè)訓(xùn)練序列期間環(huán)路增益確定器110被啟動，通過檢測點(diǎn)A121和B122的電壓和形成兩個(gè)電壓的比值即V(A)/V(B)來測量反饋環(huán)路的開環(huán)增益。這個(gè)比率代表整個(gè)環(huán)路增益減去未啟動可變增益級104和105的增益影響，即開環(huán)增益。該環(huán)路增益確定器110包括電壓增益級(例如運(yùn)算放大器)、取樣和保持電路、模/數(shù)變換器和微處理器。
如上簡述，反射能量呈現(xiàn)器114處理前向112和反射的113信號樣值，以產(chǎn)生提供給放大單元107的負(fù)荷表示物。前向信號樣值112包括出現(xiàn)在放大單元107的輸出端的前向RF載波能量的定標(biāo)度再現(xiàn)物。反射信號樣值113包括由天線109接收的反射RF載波能量的定標(biāo)度的重現(xiàn)物。如所周知的，通過以前向信號樣值112的幅度除以反射信號樣值113的幅度形成的比值正比于負(fù)載反射系數(shù)的幅度。這個(gè)比值可通過獨(dú)立地整流和濾波反射和前向信號樣值113和112和接著使用電壓增益級(例如運(yùn)算放大器)、取樣和保持電路、模/數(shù)變換器和微處理器確定產(chǎn)生數(shù)量的比率在反射能量呈現(xiàn)器114內(nèi)來計(jì)算。這個(gè)比值提供由天線109提供的負(fù)載失配的定標(biāo)的表示物，這樣，小的比值表示最小的失配。處理前向和反射信號樣值112和113的另一個(gè)方法包括形成反射的和前向的信號樣值112和113的直接比值，這樣產(chǎn)生負(fù)載反射系數(shù)的矢量表示物。矢量表示物包括幅度和相位部分，并提供出比定標(biāo)的或幅度表示物由于天線109引起的負(fù)載失配的更詳細(xì)的電學(xué)上描述；同時(shí)要求反射能量呈現(xiàn)器114內(nèi)有更復(fù)雜的電路，來計(jì)算精確的比值。
反射能量呈現(xiàn)器114或環(huán)路增益確定器110得到變化負(fù)荷的影響，就可通過DC控制電壓或電壓可變衰減器可修改可改變增益級的增益，根據(jù)發(fā)射機(jī)100的線性技術(shù)規(guī)范，基本上保持整個(gè)反饋環(huán)路增益在預(yù)定增益電平。另一方面，反射能量呈現(xiàn)器114或環(huán)路增益確定器110可命令信號源101調(diào)整它產(chǎn)生的I和Q信號的電平。這種調(diào)整改變放大單元107的輸出功率電平，以適應(yīng)變化的負(fù)荷，而同時(shí)保持發(fā)射機(jī)100的線性技術(shù)規(guī)范。
圖2示出實(shí)施本發(fā)明的發(fā)射機(jī)可執(zhí)行的步驟流程圖。在開始方框進(jìn)入該流程，邏輯流程前進(jìn)到步驟200，發(fā)射機(jī)確定變化的負(fù)荷對整個(gè)環(huán)路增益的影向。如上所討論的，在發(fā)射機(jī)的輸出端上變化負(fù)荷是對無線呈現(xiàn)的時(shí)間相關(guān)負(fù)載阻抗，即接收從建筑物、墻、或山等反射的反射信號的結(jié)果。由于天線輸出端上的負(fù)荷變化，放大單元的增益變化，它改變發(fā)射機(jī)的反饋環(huán)路的整個(gè)增益。為了確定整個(gè)環(huán)路增益的變化及其對發(fā)射機(jī)性能的影響，邏輯流程可前進(jìn)到兩個(gè)并行路徑之一，這取決于可能的負(fù)載阻抗的分布和取決于功率放大器增益和線性的影響。
當(dāng)由于天線接收的反射能量引起的負(fù)載阻抗的范圍設(shè)有明顯地偏離放大單元設(shè)計(jì)的阻抗時(shí)，(即整個(gè)環(huán)路增益變化是適度的)，隨后是從步驟202啟始的路徑。在發(fā)射機(jī)中選擇所使用的那種方法是根據(jù)發(fā)射機(jī)將所存在的已知環(huán)境。例如，工作在開闊區(qū)例如房間的中心或場地的中間的發(fā)射機(jī)，將具有輕微的負(fù)載變化，從步驟202的路徑是適合的。工作很靠近高反射負(fù)載(例如金屬壁或建筑物處)的發(fā)射機(jī)將具有大負(fù)載變化，為此，使用從步驟206的路徑。
當(dāng)選擇前者路徑時(shí)，邏輯流程前進(jìn)到步驟202，在這里可變增益級臨時(shí)地解除工作。可變增益級的解除工作一般地是通過降低在DC供電電壓源的每級有源器件增益來降低每級的增益接近于零來實(shí)現(xiàn)的。典型地在每個(gè)訓(xùn)練序列的開始執(zhí)行這種解除工作，它可能在TDMA通信系統(tǒng)中一個(gè)時(shí)隙一次那樣經(jīng)常(例如每15毫秒一次)地出現(xiàn)，這樣隨后響應(yīng)于變化的負(fù)荷可變增益級的增益被周期地調(diào)整。
可變增益級一解除工作，邏輯流程繼續(xù)到步驟203，在這里信號源提供給發(fā)射機(jī)該訓(xùn)練信號，該信號在存在放大單元時(shí)被取樣。在每個(gè)訓(xùn)練序列的開始加上的訓(xùn)練信號用于測量和調(diào)整反饋環(huán)路相位參數(shù)并建立該信號源可能驅(qū)動功率放大器或放大單元的最大信號電平。在訓(xùn)練序列期間所使用的方法在前述的美國專利號5066923中已有詳細(xì)描述，鑒此，除了便于理解本發(fā)明外，這里不再贅述。在訓(xùn)練序列期間，在無I和Q數(shù)據(jù)調(diào)制時(shí)，信號源把訓(xùn)練信號施加到I信道的可變增益級的輸出端。該訓(xùn)練信號可周期地或者在需要的基礎(chǔ)上使用。例如，在TDMA系統(tǒng)中，利用三個(gè)時(shí)隙的時(shí)間幀，當(dāng)通信是無效時(shí)，在每個(gè)時(shí)隙的部分期間可能被施加上訓(xùn)練信號。在信號源施加上訓(xùn)練信號之后，它被上變頻到RF載頻，由放大單元放大，和由定向耦合器或等效取樣器取樣。取樣的訓(xùn)練信號被下變頻并在反饋單元內(nèi)調(diào)整相位，以便傳送到I信道的求和點(diǎn)的該基帶信號正確地反相。該基帶信號通過求和點(diǎn)前進(jìn)到I信道的解除工作的可變增益級的輸入，這樣通過完全的反饋環(huán)路實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移。
當(dāng)基帶信號到達(dá)I信道的已解除工作的可變增益級的輸入端時(shí)，邏輯流程前進(jìn)列步驟204，在這里發(fā)射機(jī)確定反饋環(huán)路的開環(huán)增益變化。發(fā)射機(jī)的環(huán)路增益確定器測量由訓(xùn)練信號和基帶反饋信號提供的信號電壓并形成兩個(gè)信號電壓的比值，以產(chǎn)生開環(huán)電壓增益。開環(huán)增益代表整個(gè)反饋環(huán)增益小于解除工作的增益級的增益。由于功率放大器包括在反饋環(huán)的正向路徑中，由于發(fā)射機(jī)負(fù)載變化產(chǎn)生的功率放大器增益和線性變化被表示為開環(huán)增益的變化。
一旦確定了開環(huán)增益變化而且訓(xùn)練序列結(jié)束，邏輯流程前進(jìn)到步驟205或者步驟212，或者二者。當(dāng)需要環(huán)路增益補(bǔ)償功率放大器增益的變化時(shí)，出現(xiàn)邏輯流程轉(zhuǎn)移到步驟205。在步驟205，發(fā)射機(jī)根據(jù)開環(huán)增益的變化調(diào)整I和Q信道的可變增益級的增益。用公知的方法，通過改變環(huán)路補(bǔ)償元件，例如可變電阻器或經(jīng)增益控制信號，例如直流電壓來調(diào)整這些級的增益，以便保持預(yù)定的整個(gè)環(huán)路增益。對于整個(gè)環(huán)路增益或相應(yīng)于整個(gè)環(huán)路增益改變一范圍的值范圍為小偏離時(shí)，該預(yù)定環(huán)路增益可能是常數(shù)值。當(dāng)信號源調(diào)整需要補(bǔ)償功率放大器線性的變化時(shí)，出現(xiàn)邏輯流程轉(zhuǎn)移到步驟212。在步驟212，發(fā)射機(jī)根據(jù)開環(huán)增益的變化調(diào)整I和Q信號的信號源電平。環(huán)路增益確定器根據(jù)開環(huán)增益變化的范圍發(fā)送信號源一個(gè)標(biāo)度指令。標(biāo)度指令指示信號源電平調(diào)整的方向和量值。當(dāng)發(fā)射機(jī)負(fù)載相反地影響功率放大器線性時(shí)，降低I和Q信號電平有助于在防止鄰近信道的鄰近位道干擾中的負(fù)反饋環(huán)的工作。對于那些提供改進(jìn)功率放大器線性的發(fā)射機(jī)負(fù)載，增加數(shù)據(jù)信號電平可能是適當(dāng)?shù)?，因此利用有利?fù)載條件，它允許增加發(fā)射機(jī)功率輸出電平。當(dāng)環(huán)路增益需要補(bǔ)償功率放大器增益和線性二者的變化時(shí)，也可同時(shí)把或順序地執(zhí)行程序塊212和205的信號源電平和可變增益級的增益調(diào)整。
當(dāng)選擇在步驟200的可用的兩個(gè)路徑選擇的后者時(shí)，邏輯流程前進(jìn)到步驟206，在這里發(fā)射機(jī)確定反射的能量。當(dāng)發(fā)射機(jī)在發(fā)射RF載波時(shí)，反射的能量是由天線接收的RF載波能量。反射的能量由天線阻抗和其負(fù)載阻抗之間的阻抗失配引起的。正如參見步驟200簡要討論的，典型地這樣設(shè)計(jì)天線，其輸入阻抗基本上匹配功率放大器的輸出阻抗和其輸出阻抗匹配自由空間的阻抗。因此，當(dāng)天線靠近一個(gè)物體例如金屬壁時(shí)呈現(xiàn)的阻抗偏離希望的自由空間阻抗并且反射到天線的能量的總量正比例于天線的負(fù)載阻抗對于自由空間呈現(xiàn)的偏離總量。類似地，眾所公知，由天線接收的反射能量進(jìn)入功率放大器的輸出，因此，有放地改變其負(fù)載，即天線的輸入阻抗。因此，由天線提供給功率放大器的負(fù)載阻抗是在天線的接近處物體的函數(shù)并且可由從天線反射功率電平來確定。
通過選擇在步驟206處的兩個(gè)可用路徑的任何一個(gè)路徑可實(shí)現(xiàn)反射能量的確定。當(dāng)選擇第一路徑時(shí)，邏輯流程前進(jìn)到步驟208，在這里發(fā)射機(jī)取樣反射的能量并產(chǎn)生反射能量的定標(biāo)量或量值、表示物。在天線的輸入端呈現(xiàn)的正向和反射的RF載波信號經(jīng)定向耦合器或其它能夠差分這些數(shù)量的定向特性的其它器件取樣。如圖1所示的，正向的和反射的信號樣值被檢波和濾波，以產(chǎn)生正比于它們的各個(gè)量值的DC電壓。反射信號樣值量值與正向信號樣值量值的比率提供反射能量的定標(biāo)量表示物，而且稱為“負(fù)載反射系數(shù)的量值”。這樣，這個(gè)比值的最大值是1，它相應(yīng)于所有正向能量被反射。
當(dāng)選擇在步驟206的第二路徑時(shí)，邏輯流程進(jìn)展到步驟209，在這里發(fā)射機(jī)取樣反射的能量并產(chǎn)生反射能量的矢量表示物。在這個(gè)步驟內(nèi)執(zhí)行的取樣類似于關(guān)于步驟208所討論的取樣，除了正向和反射的信號樣值不是簡單地檢波和濾波之外。發(fā)射機(jī)使用熟知的技術(shù)對正向和反射信號樣值進(jìn)行運(yùn)算，推斷與反射信號樣值與正向信號樣值比值相關(guān)的幅度和相位量。這個(gè)比率形成反射能量的矢量表示并鑒別負(fù)載反射系數(shù)的幅度和相位。
負(fù)載反射系數(shù)的值指示變化天線負(fù)載偏離產(chǎn)生最佳功率放大器性能的正常負(fù)荷的程度。一般地，最可能使發(fā)射機(jī)不穩(wěn)定性的天線負(fù)載是與大反射系數(shù)相關(guān)的負(fù)載，即產(chǎn)生負(fù)載反射系數(shù)的幅度大于一半的負(fù)載。類似地，這些高反射負(fù)載通常降級功率放大器的線性性能而且為了避免鄰近信道的鄰近信道干擾，可能要求信源電平調(diào)整。
在改變天線負(fù)載的條件下，通過電路復(fù)雜性和發(fā)射機(jī)性能可獲得電平之間的折衷確定選擇使用定標(biāo)量或矢量表示物?？赡艿奶炀€負(fù)載的分布包括復(fù)數(shù)阻抗平面產(chǎn)生二維變量。因此，反射系數(shù)是二維變量，具有幅度和相位信息二者。反射能量的矢量表示物表明二維天線負(fù)載為單維量，忽略由相位項(xiàng)包含的負(fù)載信息。雖然產(chǎn)生這樣的反射系數(shù)的電路復(fù)雜性相對于矢量表示物被降低了，區(qū)別于相位的定標(biāo)量表示物的不可能性可產(chǎn)生環(huán)路增益和信號源電平的次最佳調(diào)整。相反，由矢量表示物提供的天線負(fù)載的幅度和相位二者的知識可能允許響應(yīng)由天線呈現(xiàn)的變化負(fù)載精確設(shè)定環(huán)路增益和信號源電平。典型地提供這樣的精確要求更大的電路復(fù)雜性。
當(dāng)?shù)玫降姆瓷淠芰康亩?biāo)量或矢量表示物時(shí)，邏輯流程繼續(xù)從步驟208和209到步驟210和211，在這里發(fā)射機(jī)根據(jù)確定的反射能量表示調(diào)整I和Q信道的可變增益級的增益和I及Q信號的信號源電平。類似于關(guān)于步驟205和212的討論，發(fā)射機(jī)的反射能量呈現(xiàn)器產(chǎn)生一個(gè)增益控制信號，以調(diào)整可變增益級和產(chǎn)生定標(biāo)指令以調(diào)整信號源。根據(jù)天線負(fù)載條件和發(fā)射機(jī)的線性要求，發(fā)射機(jī)可調(diào)整可變增益級和信號源電平二者，或可能僅進(jìn)行二種調(diào)整之一。此外，如通過選擇反射能量表示物確定的，天線負(fù)載變化的程度可能用于影響在步驟205和212中由環(huán)路增益確定器進(jìn)行的可變增益級和信號源的調(diào)整。對于大負(fù)載反射系數(shù)幅度，可變增益級的增益設(shè)定和給予信號源的標(biāo)度指令值相對于由環(huán)路增益確定器提供的它們各自的設(shè)定可能要求降低。
由反射能量的矢量表示物得到的負(fù)載反射系數(shù)信息可以數(shù)字格式加到只讀存儲器(ROM)的查閱表的地址線上，該表包含在發(fā)射機(jī)反射能量呈現(xiàn)器內(nèi)。在ROM中駐留的是一組預(yù)定數(shù)據(jù)，它可能是用于控制可變增益級和信號源電平二者。寫入到ROM中的數(shù)據(jù)由在發(fā)送機(jī)生產(chǎn)時(shí)的預(yù)訓(xùn)練操作來確定。這種預(yù)訓(xùn)練過程控制發(fā)射機(jī)到一系列選擇的非最佳負(fù)載。在每一個(gè)負(fù)載配置之下，環(huán)路增益和信號源電平可在穩(wěn)定性和最大可允許鄰近信道的鄰近信道干擾的限制之內(nèi)調(diào)整提供最佳的發(fā)射機(jī)性能。代替ROM表，負(fù)載反射系數(shù)的矢量表示物可提供到微處理器或數(shù)字信號處理器(DSP)，作為數(shù)學(xué)方程的一個(gè)輸入。微處理器或DSP估算數(shù)學(xué)公式并產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂屏恳员阍O(shè)定環(huán)路增益和信號源電平。
通過一個(gè)例子可進(jìn)一步理解本發(fā)明?？紤]TDMA通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)里有用戶單元，例如移動的或便攜的無線電話機(jī)，在TDMA時(shí)間幀的預(yù)指配的時(shí)隙期間發(fā)送數(shù)字化的話音或數(shù)據(jù)。在這個(gè)具體例子中，6個(gè)15毫秒傳輸時(shí)隙包括90毫秒時(shí)間帖。在進(jìn)行傳輸?shù)耐瑫r(shí)具體用戶的傳輸?shù)湫偷貙⒈恢付繒r(shí)間幀至少一個(gè)時(shí)隙。在每個(gè)幀的每時(shí)隙的第一個(gè)一毫秒部分專用于傳輸訓(xùn)練序列。訓(xùn)練序列提供用于在傳輸時(shí)隙的開始調(diào)整環(huán)路相位一種裝置。由于環(huán)路周圍的相位初始是未知的，用反饋環(huán)開口進(jìn)行環(huán)路相位調(diào)整。本發(fā)明中，這是通過使反饋環(huán)內(nèi)存在的基帶可變增益級不工作實(shí)現(xiàn)的。然后已知的技術(shù)被用于交替地測量和調(diào)整環(huán)路相位，以產(chǎn)生負(fù)反饋要求的希望的反饋信號極性。
在訓(xùn)練序列的第一部分期間，當(dāng)基帶可變增益級不工作和環(huán)路相位已基本上調(diào)整到負(fù)反饋需要的值時(shí)，發(fā)射機(jī)測量I信道的可變基帶級上的信號電壓。這種測量代表反饋開環(huán)增益，即反饋環(huán)增益減去可變基帶增益級的增益，并且當(dāng)在發(fā)射機(jī)中不使用隔離器時(shí)，提供與可變天線負(fù)載相關(guān)的功率放大器增益變化的指示。功率放大器增益的變化導(dǎo)致反鎖環(huán)增益變化和影響由整個(gè)發(fā)射機(jī)提供線性增量的總量。當(dāng)發(fā)射機(jī)檢測開環(huán)增益變化時(shí)，它調(diào)整可變基帶增益級的增益，以便補(bǔ)償由于天線的負(fù)載改變由功率放大器引起的增益變化。
訓(xùn)練序列的第二部分用于確定信號源可能提供的最大允許數(shù)據(jù)信號電平。當(dāng)利用反射能量的定標(biāo)量表示物時(shí)，在確定負(fù)載反射系數(shù)的幅度期間，該訓(xùn)練序列的這部分也用作測試信號。一般地，在可變基帶增益級中要求的增益降低量是正比于負(fù)載反饋系數(shù)的幅度。對于反射系數(shù)幅度小于0.15時(shí)，發(fā)射機(jī)可能不調(diào)整可變基帶增益級或信號源。另一方面，對于反射系數(shù)幅度在0.15至0.5范圍時(shí)，發(fā)射機(jī)可能降低可變基帶增益級的增益。
由于在天線呈現(xiàn)失匹的負(fù)載，可變基帶增益級的增益降低典型地需要防止反饋環(huán)路的不穩(wěn)定工作。高電抗的或諧振接近工作頻率的天線負(fù)載可能消托反饋環(huán)相位邊際，產(chǎn)生反饋環(huán)路的不穩(wěn)定性。當(dāng)測量主要的反射系數(shù)幅度時(shí)，除了基帶可變增益級的增益降低之外，本發(fā)明開始降低信號源電平。因此，產(chǎn)生的信號源電平是在訓(xùn)練序列的第二部分期間確定的最大允許電平以下。信號源電平的降低允許保持功率放大器的線性，因此阻止了由于變化天線負(fù)載而引起鄰近信道的鄰近信道干擾的出現(xiàn)。
當(dāng)反射能量的矢量表示物結(jié)合到這個(gè)例子時(shí)，在訓(xùn)練序列的第一部分期間執(zhí)行的開環(huán)增益的確定可能是不需要的。更確切地說，從存儲在發(fā)射機(jī)ROM中的數(shù)據(jù)或經(jīng)DSP計(jì)算提供的數(shù)據(jù)直接地確定調(diào)整可變基帶增益級和信號源。
在一毫秒訓(xùn)練序列期間的結(jié)束，時(shí)隙的其余14毫秒用于用戶數(shù)據(jù)或數(shù)字化話音信息的傳輸。為了能夠使發(fā)射機(jī)跟蹤隨時(shí)間變化的天線負(fù)載對環(huán)路增益和線性的影響，每個(gè)時(shí)隙可重復(fù)訓(xùn)練過程。
本發(fā)明提供一種不用隔離器的發(fā)射機(jī)補(bǔ)償變化天線負(fù)荷影響的方法。用這種方法，在發(fā)射機(jī)的放大單元或功率放大器與其天線之間不要求隔離器而保證最佳的發(fā)射機(jī)性能。而且，本發(fā)明的方法允許取消隔離器，因此使發(fā)射機(jī)能夠比使用隔離器占據(jù)較小體積，成本低，重量輕和較小頻帶限制而同時(shí)仍能保持希望的發(fā)射機(jī)功能。
權(quán)利要求
1．一種不用隔離器的發(fā)射機(jī)補(bǔ)償變化的負(fù)荷的方法，其中，該發(fā)射機(jī)包括閉環(huán)反饋、至少一個(gè)線性放大單元、一個(gè)天線和至少一個(gè)增益級，其中，該閉環(huán)反饋基本上保持至少一個(gè)放大單元的線性工作，其特征在于，該方法包括以下步驟a)收發(fā)射機(jī)確定變化負(fù)荷對發(fā)射機(jī)整個(gè)環(huán)路增益的影響，以確定整個(gè)環(huán)路增益的改變；和b)由發(fā)射機(jī)根據(jù)整個(gè)環(huán)路增益變化調(diào)整至少一個(gè)增益級的增益，以基本上保持整個(gè)環(huán)路增益在預(yù)定增益系數(shù)。
2．根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，步驟(a)的整個(gè)環(huán)路增益變化的確定包括a1)臨時(shí)地解除工作至少一個(gè)增益級；和a2)確定變化的負(fù)荷對整個(gè)環(huán)路增益的影響少于至少一個(gè)增益級的增益，以便根據(jù)開環(huán)增益變化通過調(diào)整至少一個(gè)增益級的增益產(chǎn)生開環(huán)增益變化，以便基本上保持整個(gè)環(huán)路增益在預(yù)定增益系數(shù)。
3．根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，變化負(fù)荷影響的確定進(jìn)一步包括確定由天線接收的反射能量，步驟(b)進(jìn)一步包括確定反射能量表示物和根據(jù)反射能量表示物和整個(gè)環(huán)路增益變化調(diào)整至少一個(gè)增益級的增益，以便基本上保持整個(gè)環(huán)路增益在預(yù)定增益系數(shù)，其中反射能量表示物包括量值部分。
4．根據(jù)權(quán)利要求
3的方法，其特征在于，步驟(b)進(jìn)一步包括確定反射能量的矢量表示物和根據(jù)反射能量的矢量表示物調(diào)整至少一個(gè)增益級的增益，以便基本上保持整個(gè)環(huán)路增益在預(yù)定增益系數(shù)，其中反射能量的矢量表示物包括幅度部分和相位部分。
專利摘要
一種包括放大單元、天線、增益級和閉環(huán)反饋的發(fā)射機(jī)，可不使用隔離器補(bǔ)償變化的天線負(fù)載。這可是通過確定變化負(fù)荷對整個(gè)環(huán)路增益的影響來實(shí)現(xiàn)的。發(fā)射機(jī)知道該影響，調(diào)整增益級的增益，以保持不變的整個(gè)環(huán)路增益，這樣就不需要隔離器了。
文檔編號H03F1/32GKCN1046385SQ94192522
公開日1999年11月10日 申請日期1994年6月3日
發(fā)明者勞倫斯·弗蘭西斯·西甘, 保羅·豪·蓋拉斯, 威廉·約瑟夫·特尼 申請人:摩托羅拉公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan