專(zhuān)利名稱(chēng)：控制功率包絡(luò)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于基站發(fā)射機(jī)和其他任何有突發(fā)形式的發(fā)射設(shè)備的控制功率包絡(luò)的方法和裝置。
在峰窩小區(qū)中，對(duì)距離基站遠(yuǎn)近不同的移動(dòng)臺(tái)，需要的基站發(fā)射功率不同，距離近的移動(dòng)臺(tái)需要基站有較低的發(fā)射功率，距離遠(yuǎn)的移動(dòng)臺(tái)需要基站有較高的發(fā)射功率。因此基站必須具有這樣一種裝置，它能在每一時(shí)隙動(dòng)態(tài)改變發(fā)射功率等級(jí)。根據(jù)GSM05．05協(xié)議要求，對(duì)功放輸出功率的時(shí)域包絡(luò)和頻域瞬態(tài)譜都提出了嚴(yán)格要求。為了滿(mǎn)足這樣的要求，必須使功率包絡(luò)的上升、下降變化足夠快，在每時(shí)隙的8．25保護(hù)比特內(nèi)完成功率包絡(luò)曲線的升降及功率等級(jí)改變，但又要求功率變化對(duì)頻譜擴(kuò)展影響最小，即功率包絡(luò)需要以某種最優(yōu)曲線變化。在每時(shí)隙的147BITS穩(wěn)幅階段，要求功率波動(dòng)不超過(guò)+／-1DB。當(dāng)不連續(xù)發(fā)射時(shí)，功率變化應(yīng)達(dá)到70dBc。
在荷蘭阿爾卡塔爾有限公司申請(qǐng)的中國(guó)專(zhuān)利CN1097530A中，介紹了一種實(shí)現(xiàn)功率等級(jí)改變的方法，該方法沒(méi)有考慮功放器件的非線性，不適合實(shí)際應(yīng)用。
在美國(guó)摩托羅拉公司申請(qǐng)的中國(guó)專(zhuān)利CN1067536A中，介紹了一種控制功率包絡(luò)斜升的方法和裝置，該專(zhuān)利方法考慮了功放的非線性和響應(yīng)死區(qū)，但它是將功率斜升分為兩段處理，切換到閉環(huán)控制。這樣會(huì)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題，一是在由開(kāi)環(huán)控制切換到閉環(huán)控制時(shí)，不可避免地將產(chǎn)生輸出突變；二是在不同的功率等級(jí)下，功率控制的切換點(diǎn)確定較復(fù)雜，對(duì)生產(chǎn)及調(diào)試不利。
本發(fā)明的目的是為了克服上述方法和裝置的缺點(diǎn)，而提供的一種采用數(shù)字器件配合小部分模擬電路，方便生產(chǎn)和調(diào)試，同時(shí)能使發(fā)射功率控制性能改善的控制功率包絡(luò)的方法和裝置。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是一種控制功率包絡(luò)的裝置，包括一可變?cè)鲆娣糯笃?201)、一功率放大單元(202)、一耦合單元(203)、一檢波單元(204)、一誤差計(jì)算單元(206)；所述可變?cè)鲆娣糯笃?201)有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，兩個(gè)輸入端中一個(gè)為待放大的信號(hào)Pin，另一個(gè)為從誤差計(jì)算單元(206)輸出的控制增益的信號(hào)Vct1，從可變?cè)鲆娣糯笃?201)輸出的信號(hào)經(jīng)功率放大單元(202)功率放大后成為發(fā)射輸出功率Pout，其有小部分信號(hào)經(jīng)耦合單元(203)耦合到檢波單元(204)產(chǎn)生檢波電壓Vf輸出到誤差計(jì)算單元(206)，其中還包括一個(gè)控制功率輸出的PC單元(205)，從該控制功率輸出的PC單元(205)輸出一個(gè)模板電壓Vm，加到誤差計(jì)算單元(206)，與輸入到誤差計(jì)算單元的檢波電壓Vf進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個(gè)控制增益的信號(hào)Vct1，與待放大信號(hào)Pin一起輸入到可變?cè)鲆娣糯笃?201)。
上述控制功率包絡(luò)的裝置，其中所述的控制功率輸出的PC單元(205)包括通過(guò)數(shù)據(jù)線順序連接的一地址產(chǎn)生邏輯電路(301)、一存儲(chǔ)器(302)以及一D／A轉(zhuǎn)換器(303)；各時(shí)隙的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功率等級(jí)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線加到地址產(chǎn)生邏輯電路(301)，同時(shí)，一時(shí)鐘脈沖信號(hào)也加到地址產(chǎn)生邏輯電路(301)，輸出相應(yīng)的地址，驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器(302)輸出數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通過(guò)D／A轉(zhuǎn)換器(303)轉(zhuǎn)換后輸出模板電壓Vm。
一種控制功率包絡(luò)的方法，采用全閉環(huán)加預(yù)測(cè)的方法，其包括以下四個(gè)步驟①建立誤差計(jì)算單元(206)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型；②建立初期的功率包絡(luò)曲線；③針對(duì)誤差計(jì)算單元(206)輸出的控制電壓Vct1的變化測(cè)量檢波單元(204)和發(fā)射功輸出功率Pout的變化；④根據(jù)步驟②和③確定預(yù)測(cè)模板電壓Vm。
上述控制功率包絡(luò)的方法，其中所述的四個(gè)步驟的建立過(guò)程是①根據(jù)實(shí)際電路參數(shù)，并考慮控制功率輸出的PC單元(205)的輸出電壓Vm和檢波單元(204)的輸出電壓Vf的輸出的延時(shí)特性進(jìn)行計(jì)算，而得到誤差計(jì)算單元(206)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型；②按照所選擇的理想的最優(yōu)爬坡曲線，計(jì)算在不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率Pout，生成預(yù)期的功率包絡(luò)曲線，建立數(shù)據(jù)曲線；③斷開(kāi)閉合環(huán)路，針對(duì)誤差計(jì)算單元(206)輸出到可變?cè)鲆娣糯笃?201)的控制電壓Vct1從最小變化到最大時(shí)測(cè)量檢波單元(204)對(duì)應(yīng)的檢波輸出電壓Vf和功率放大單元(202)對(duì)應(yīng)的發(fā)射功輸出率Pout，建立數(shù)據(jù)曲線；④根據(jù)步驟②和③所生成的數(shù)據(jù)曲線，提取出相應(yīng)的控制電壓Vct1，再根據(jù)此時(shí)的檢波電壓Vf，考慮由步驟①得到的數(shù)學(xué)模型，從而得到控制功率輸出的PC單元(205)的模板電壓Vm曲線。
由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，其產(chǎn)生的效果是明顯的通過(guò)確定預(yù)期的輸出功率包絡(luò)，預(yù)測(cè)得到功率控制單元應(yīng)輸出的模板電壓，將功率控制用全閉環(huán)方式實(shí)現(xiàn)，從而改善了控制性能。
以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、性能、特征作更詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明的控制功率包絡(luò)的裝置的電原理圖；圖2是本發(fā)明控制功率輸出的PC單元的電方框圖；圖3是本發(fā)明可變?cè)鲆娣糯笃鞯氖芸仉妷号c實(shí)際輸出功率之間關(guān)系的曲線圖；圖4是本發(fā)明控制功率輸出的PC單元輸出的模板電壓與檢波單元輸出電壓之間關(guān)系的曲線圖。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明控制功率包絡(luò)的裝置包括一用于控制輸出功率的可變?cè)鲆娣糯笃?01，它有2個(gè)輸入、1個(gè)輸出，2個(gè)輸入中，一個(gè)作為待放大的信號(hào)Pin，另一個(gè)作為控制增益的信號(hào)Vct1?？勺?cè)鲆娣糯笃?01的輸出作為功率放大單元202的輸入，功率放大單元202的輸出是最終的受控發(fā)射功率輸出Pout，該發(fā)射功率中有小部分通過(guò)耦合單元203耦合到檢波單元204，產(chǎn)生檢波電壓Vf到誤差計(jì)算的單元206。在本發(fā)明中還包括用于控制功率輸出的PC單元205，其同時(shí)輸出一模板電壓Vm到誤差計(jì)算的單元206，經(jīng)誤差計(jì)算的單元206比較后輸出一控制增益的信號(hào)Vct1到可變?cè)鲆娣糯笃?01，作為該可變?cè)鲆娣糯笃?01的另一個(gè)輸入信號(hào)，與待放大信號(hào)Pin一起輸入到可變?cè)鲆娣糯笃?201)。
誤差計(jì)算單元206主要是差分積分放大器，實(shí)際使用中，可將該環(huán)節(jié)近似為一階滯后環(huán)節(jié)。
請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明控制功率輸出的PC單元的電方框圖。本發(fā)明的控制功率輸出的PC單元205包括通過(guò)數(shù)據(jù)線順序連接的一地址產(chǎn)生邏輯電路(301)、一存儲(chǔ)器(302)以及一D／A轉(zhuǎn)換器(303)；各時(shí)隙的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功率等級(jí)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線加到地址產(chǎn)生邏輯電路(301)，同時(shí)，一時(shí)鐘脈沖信號(hào)也加到地址產(chǎn)生邏輯電路(301)，輸出響應(yīng)的地址，驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器(302)輸出數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通過(guò)D／A轉(zhuǎn)換器(303)轉(zhuǎn)換后輸出模板電壓Vm。
在實(shí)施例中，存儲(chǔ)器302采用可擦寫(xiě)的存儲(chǔ)器，保存Vm的數(shù)字值；地址產(chǎn)生邏輯電路301為一個(gè)地址發(fā)生器，它可根據(jù)各時(shí)隙的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功率等級(jí)，輸出相應(yīng)的地址，驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器輸出數(shù)據(jù)，通過(guò)D／A單元輸出模板電壓Vm。在功率進(jìn)入穩(wěn)態(tài)階段，將控制功率輸出的PC單元205輸出的模板Vm鎖定，以使Vm保持在鎖定的值上。由閉環(huán)控制保證了功率波動(dòng)不超過(guò)預(yù)定范圍。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制功率包絡(luò)的方法是①建立誤差計(jì)算單元206環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)實(shí)際電路參數(shù)，并考慮控制功率輸出的PC單元205的輸出電壓Vm和檢波單元204的輸出電壓Vf的輸出的延時(shí)特性進(jìn)行計(jì)算，而得到該數(shù)學(xué)模型；②建立初期的功率包絡(luò)曲線按照所選擇的理想的最優(yōu)爬坡曲線，計(jì)算在不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率Pout，生成預(yù)期的功率包絡(luò)曲線，建立數(shù)據(jù)曲線；③斷開(kāi)閉合環(huán)路，測(cè)量在對(duì)誤差計(jì)算單元206輸出到可變?cè)鲆娣糯笃?01的控制電壓Vct1從最小變化到最大時(shí)測(cè)量檢波單元204對(duì)應(yīng)的檢波輸出電壓Vf和功率放大單元202對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率輸出Pout，建立數(shù)據(jù)曲線；④預(yù)測(cè)模板電壓Vm根據(jù)步驟②和③所生成的數(shù)據(jù)曲線，提取出相應(yīng)的控制電壓Vct1，再根據(jù)此時(shí)的檢波電壓Vf，考慮由步驟①得到的數(shù)學(xué)模型，從而得到控制功率輸出的PC單元205的模板單元Vm曲線。
圖3、圖4分別為步驟③、④的曲線圖，圖中曲線101表示受控單元201的受控電壓，曲線102表示功放實(shí)際輸出功率，曲線104表示檢波單元204的輸出電壓，曲線103表示控制功率輸出的PC單元205輸出的模板電壓。
從上述曲線中可看出可變?cè)鲆鎲卧?01的受控電壓與受控增益的關(guān)系是非線性的。檢波單元204的輸出電壓Vf與實(shí)際輸出功率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也是非線性的。因此，控制功率輸出的PC單元205輸出的模板電壓曲線Vm必須考慮到這些非線性環(huán)節(jié)，對(duì)此加以補(bǔ)償。在對(duì)201單元控制時(shí)，還必須考慮到誤差計(jì)算單元206的時(shí)間延遲因素應(yīng)對(duì)此環(huán)節(jié)加以預(yù)測(cè)。
為了使功率變化足夠快，并且對(duì)頻譜擴(kuò)展要足夠小，必須選擇一條合適的曲線類(lèi)型，使功率包絡(luò)按此曲線變化。在實(shí)施例中選擇了功率的升余弦函數(shù)作為功率輸出曲線102。
根據(jù)誤差計(jì)算單元206的時(shí)間響應(yīng)特性，建立該單元的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)實(shí)際裝置測(cè)試在不同的Vct1下功率輸出Pout和功率檢波電壓Vf。由上面確定的功率包絡(luò)升降曲線就可以獲得控制功率輸出的PC單元205應(yīng)該輸出的模板電壓Vm，并將此Vm保存。
權(quán)利要求
1．一種控制功率包絡(luò)的裝置，包括一可變?cè)鲆娣糯笃?201)、一功率放大單元(202)、一耦合單元(203)、一檢波單元(204)、一誤差計(jì)算單元(206)；所述可變?cè)鲆娣糯笃?201)有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，兩個(gè)輸入端中一個(gè)為待放大的信號(hào)Pin，另一個(gè)為從誤差計(jì)算單元(206)輸出的控制增益的信號(hào)Vct1，從可變?cè)鲆娣糯笃?201)輸出的信號(hào)經(jīng)功率放大單元(202)功率放大后成為發(fā)射輸出功率Pout，其有小部分信號(hào)經(jīng)耦合單元(203)耦合到檢波單元(204)產(chǎn)生檢波電壓Vf輸出到誤差計(jì)算單元(206)，其特征在于還包括一個(gè)控制功率輸出的PC單元(205)，從該控制功率輸出的PC單元(205)輸出一個(gè)模板電壓Vm，加到誤差計(jì)算單元(206)，與輸入到誤差計(jì)算單元的檢波電壓Vf進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個(gè)控制增益的信號(hào)Vct1，與待放大信號(hào)Pin一起輸入到可變?cè)鲆娣糯笃?201)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制功率包絡(luò)的裝置，其特征在于所述的控制功率輸出的PC單元(205)包括通過(guò)數(shù)據(jù)線順序連接的一地址產(chǎn)生邏輯電路(301)、一存儲(chǔ)器(302)以及一D／A轉(zhuǎn)換器(303)；各時(shí)隙的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)功率等級(jí)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線加到地址產(chǎn)生邏輯電路(301)，同時(shí)，一時(shí)鐘脈沖信號(hào)也加到地址產(chǎn)生邏輯電路(301)，輸出相應(yīng)的地址，驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器(302)輸出數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通過(guò)D／A轉(zhuǎn)換器(303)轉(zhuǎn)換后輸出模板電壓Vm。
3．一種控制功率包絡(luò)的方法，其特征在于采用全閉環(huán)加預(yù)測(cè)的方法，其包括以下四個(gè)步驟①建立誤差計(jì)算單元(206)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型；②建立初期的功率包絡(luò)曲線；③針對(duì)誤差計(jì)算單元(206)輸出的控制電壓Vct1的變化測(cè)量檢波單元(204)和發(fā)射功輸出功率Pout的變化；④根據(jù)步驟②和③確定預(yù)測(cè)模板電壓Vm。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種控制功率包絡(luò)的方法，其特征在于所述的四個(gè)步驟的建立過(guò)程是①根據(jù)實(shí)際電路參數(shù)，并考慮控制功率輸出的PC單元(205)的輸出電壓Vm和檢波單元(204)的輸出電壓Vf的輸出的延時(shí)特性進(jìn)行計(jì)算，而得到誤差計(jì)算單元(206)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型；②按照所選擇的理想的最優(yōu)爬坡曲線，計(jì)算在不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率Pout，生成預(yù)期的功率包絡(luò)曲線，建立數(shù)據(jù)曲線；③斷開(kāi)閉合環(huán)路，針對(duì)誤差計(jì)算單元(206)輸出到可變?cè)鲆娣糯笃?201)的控制電壓Vct1從最小變化到最大時(shí)測(cè)量檢波單元(204)對(duì)應(yīng)的檢波輸出電壓Vf和功率放大單元(202)對(duì)應(yīng)的發(fā)射功輸出率Pout，建立數(shù)據(jù)曲線；④根據(jù)步驟②和③所生成的數(shù)據(jù)曲線，提取出相應(yīng)的控制電壓Vct1，再根據(jù)此時(shí)的檢波電壓Vf，考慮由步驟①得到的數(shù)學(xué)模型，從而得到控制功率輸出的PC單元(205)的模板電壓Vm曲線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種控制功率包絡(luò)的裝置和方法。其裝置包括一可變?cè)鲆娣糯笃?、一功率放大單元、一耦合單元、一檢波單元、一誤差計(jì)算單元,還包括一控制功率輸出的PC單元;采用全閉環(huán)加預(yù)測(cè)的方法,將控制功率輸出的PC單元輸出的一模板電壓Vm,加到誤差計(jì)算單元,與輸入到誤差計(jì)算單元的檢波電壓Vf進(jìn)行比較,產(chǎn)生一個(gè)控制增益的信號(hào)Vctl,輸入到可變?cè)鲆娣糯笃?控制發(fā)射功率包絡(luò)。具有集成度高、生產(chǎn)和調(diào)試方便、改善發(fā)射功率控制性能等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03G1/00GK1280423SQ99113859
公開(kāi)日2001年1月17日 申請(qǐng)日期1999年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月8日
發(fā)明者蘇豫新 申請(qǐng)人:深圳市華為技術(shù)有限公司