无隔离器的发射机补偿变化负荷的方法技术

一种不用隔离器的发射机补偿变化的负荷的方法，其中，该发射机包括闭环反馈、至少一个线性放大单元、一个天线和至少一个增益级，其中，该闭环反馈基本上保持至少一个放大单元的线性工作，其特征在于，该方法包括以下步骤： ａ）收发射机确定变化负荷对发射机整个环路增益的影响，以确定整个环路增益的改变；和 ｂ）由发射机根据整个环路增益变化调整至少一个增益级的增益，以基本上保持整个环路增益在预定增益电平。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及射频发射机，具体涉及具有变化天线负载的线性射频发射机。众所周知，射频(RF)发射机调制基带信号例如模拟话音或数字话音样值成为RF载频，放大该RF载频并经天线通过空中发射RF载频作为电磁能量。接着，由接收机的天线接收该电磁能量，通过解调回复列基带信号，并且(如果发送的是话音)由接收机使其变为可闻的话音。众所还知，许多通信系统例如蜂窝电话和集群，利用了频谱有效的调制技术例如时分多址(TDMA)格式中的正交幅度调制(QAM)和正交相移键控(QPSK)。这些频谱有效的调制技术典型地利用数字符号星座构象格式(例如QAM格式)使基带信号与RF载波幅度和相位的改变相关，这一技术在共同未决的美国专利申请序号07/783,298中描述，题目为“具有时域导频分量的通信信号”，现已转让给摩托罗拉公司。由于频谱有效调制技术要求RF载波幅度的变化，必须使用线性的A类或AB类放大器。如果放大器不是线性的，它在邻近RF载波的频率上提供无用的RF能量或邻近频道干扰，因此这种邻近频道干扰可能在邻近频率或信道上干扰进行中的双向通信。放大器的线性受到发射机天线所呈现的变化负载的影响。典器线性的任何预防措施。据此，现在在具有线性放大器的发射机中需要一种无需隔离器而能补偿变化负荷影响的方法。图1示出根据本专利技术的线性发射机的方框图。图2示出根据本专利技术由发射机执行的步骤的流程图。总地来说，本专利技术提供一种用以使发射机元需利用隔离器(环形器加电阻性终端)补偿天线负载变化的方法。这是利用确定负载变化对发射机的反馈环路的环路增益的影响来实现的。发射机一确定出该影响，就调整反馈环路内可变增益级的增益或信号源电平以保持发射机的线性要求。结合图1和2更全面地描述本专利技术。图1示出发射机100的方框图，其中包括一个信号源101、两个可变增益级104和105、一个频率上变换器106、一个放大单元107、一个取样器108、一个天线109、一个反馈单元111和一个反射能量呈现器114。在正交幅度调制(QAM)方案中，信号源101典型地是数字信号处理器(DSP)，它产生数字数据的同相(I)和正交(Q)信号的表示物并处理这些I和Q信号成为基带模拟波形。求和点102和103分别接收基带模拟I和Q波形，并从反馈单元111的基带输出减掉它们。这样得到的波形继续传输到它们各自的增益级104和105以便放大，继续再传送到频率上变换器106，用于变换选择的射频(RF)载波。放大单元107放大RF载波并把放大的RF载波提供到取样器108和天线109，以便无线电发送。取样器108对放大单元107提供的放大的RF信号取样并把正向和反射的信号样值112和113提供到反射能量呈现器114和把型地，设计的天线提供固定负载，例如50欧姆。但因接收能量的反射，故使负载变化。为使负载变化减至最小，发射机通常含有隔离器，以向放大器提供基本上不变的负载阻抗。该隔离器包括一个环形器和一个终端阻抗，该阻抗典型的为50欧姆。该环形器是一个三端装置，它提供从放大器到天线和从天线列终端阻抗的RF能量的定向流动，因此由放大器来源的RF能量提供到天线，而进入天线的任何RF能量在终端阻抗中被吸收。为此，该隔离器对放大器呈现不变的阻抗。虽然该隔离器对RF放大器提供一个不变的负载阻抗，但是尺寸、成本和带宽限制典型地禁止在移动无线设备、便携式无线电设备和蜂窝式电话机中使用普通的隔离器。例如，工作在132MHz的无线电设备要求的隔离器其体积为8.19立方厘米(0.5立方英寸)，重量为227克(0.5磅)和每年100,000个数量，每个费用30美元。鉴此，隔离器使这种无线电设备的设计受到明显的限制。另外，因隔离器具有固定带宽，故工作在宽频范围的发射机中可能要求多个隔离器。这种带宽限制在较低的RF载频，例如VHF是最明显的，在该频带分配的频带可复盖百分比大部分的带宽。为了避免使用隔离器，现有频率调制(FM)的发射机包括非线性放大器，利用保护的反馈电路。保护反馈电路在非线性放大器的输出监视电压驻波比(VSWR)并相应地降低由非线性放大器提供至天线的输出功率量。当VSWR超过预定电平时，这种方法一般地降低非线性放大器的输出功率一个固定量。例如，当在非线性放大器的输出检测到3∶1VSWR时，非线性放大器的输出功率能降低3dB。这种方法对于非线性放大器行得通，但是不包括用于维持放大正向信号样值112提供到反馈单元111。反馈单元111可能包括一个频率下变换器、增益级和环路相位调整电路，它接收正向信号样值112，由频率上变换器106按相反的处理次序把它频率下变换，并产生基带的模拟I和Q数据表示物。这些基带I和Q信号把反相的输入提供到求和点102和103，这样完成反馈通路。在这样的发射机中提供闭环反馈是已知的，因此除了便于本专利技术的理解之外，将不赘述。反射能量呈现器114接收正向和反射信号样值112和113，根据其输入信号样值产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确定两个可变增益级104和105的增益和由信号源101产生的I和Q信号表示物的信号电平。发射机100的功能部件可包括各种各样的电路拓扑。增益级104和105典型地是可变高增益的低频放大器，其工作频带被限制到负反馈环路的适当工作要求的环路带宽，因此包含由信号源101提供的数据调制信号的带宽。频率上变换器106包括混频器116和120、本地振荡器117、90°移相器118和信号组合器119。在频率上交频器106中通过基带I信号波形与本地振荡器频率的混合，基带Q信号波形与本地振荡器频率的90°移相型式信号混合和以公共RF载频相加两个混频器输出产生的独立的I和Q数据信号，来实现从基带至RF载波频率的频率变换。放大单元107是RF功率放大器，它提供RF载频的功率放大，它包含上变频的数据信号而且是由级联一些放大器级或晶体管共同形成的。由于模拟的I和Q波形的包络是幅度相关的，放大单元107是线性的、A类或AB类放大器，而与固定包络、或C类的非线性放大器相反。取样器108最好是一种定向耦合器，它提供正向和反射电压或电流，在天线109上出现的波形的定标的表示物。取样器108、反馈环路单元111和求和点102和103相组合配置，以增强放大单元107的线性放大特性。如上简述，这些单元形成一个负反馈系统，它降低落在指定频带之外的无用信号的功率电平。这些无用信号产生由放大单元107的非线性引起的并可能在邻近RF信道产生干扰，因此破坏那些信道的通信。在邻近RF信道中的无用信号称为邻近信道干扰。对于时分多址(TDMA)系统来说，当把邻近信道内信号的信号功率与RF载波信号功率比较时，邻近信道的邻近信道干扰技术规范可能是在-60dBc范围内。这个技术规范典型地是利用其线性提供-30dBc邻近信道的邻近信道干扰的放大单元107和使用已知的笛卡尔反馈校正技术改进邻近信道的邻近信道干扰30dB来实现的。因天线109阻抗的改变，使得放大单元107的输出端上变化负荷的影响可由测量放大单元107的增益变化、或利用天线109所接收反射能量来确定加负荷的表示物、或利用这二者来确定。为了测量放大单元107的增益变化，当可变增益级104和105未启动时，从信号源101输入训练信号115到图1的点B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1．一种不用隔离器的发射机补偿变化的负荷的方法，其中，该发射机包括闭环反馈、至少一个线性放大单元、一个天线和至少一个增益级，其中，该闭环反馈基本上保持至少一个放大单元的线性工作，其特征在于，该方法包括以下步骤a)收发射机确定变化负荷对发射机整个环路增益的影响，以确定整个环路增益的改变；和b)由发射机根据整个环路增益变化调整至少一个增益级的增益，以基本上保持整个环路增益在预定增益系数。2．根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤(a)的整个环路增益变化的确定包括a1)临时地解除工作至少一个增益级；和a2)确定变化的负荷对整个环路增益的影响少于至少一个增益级的增益，以便根据开环增益...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯·弗兰西斯·西甘，保罗·豪·盖拉斯，威廉·约瑟夫·特尼，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：