專利名稱：無(wú)線發(fā)射機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供無(wú)線通信系統(tǒng)，例如，攜帶式電話系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)使用的無(wú)線發(fā)射機(jī)。
根據(jù)無(wú)線系統(tǒng)研究中心制定的日本數(shù)字蜂窩電話系統(tǒng)(攜帶式電話系統(tǒng))的標(biāo)準(zhǔn)STD-27，一個(gè)電話系統(tǒng)包括基地臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射信號(hào)功率由從基地臺(tái)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的用于控制移動(dòng)臺(tái)發(fā)射信號(hào)功率的設(shè)定信號(hào)來(lái)控制。
然而，根據(jù)這種攜帶式電話系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，在最大發(fā)射信號(hào)功率為0dB的地方以4dB的級(jí)差設(shè)置0至-20dB的發(fā)射信號(hào)功率要求移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射信號(hào)功率具有0.8W的最大發(fā)射信號(hào)功率。
控制移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射信號(hào)功率的允許誤差范圍通常定在指定控制值的+2dB和-4dB之間和定在最大發(fā)射信號(hào)功率的+20％與-50％之間(就最大發(fā)射信號(hào)功率為0.8W的情況而言，相當(dāng)于+0.8dB和-3dB)。
圖1示出了上述的控制發(fā)射信號(hào)功率的無(wú)線發(fā)射機(jī)的電路。
如圖1所示，調(diào)制器21調(diào)制的發(fā)射信號(hào)由可調(diào)增益放大器22、激勵(lì)放大器23和末級(jí)放大器24放大到期望的功率，通過(guò)方向耦合器25送到天線26，再經(jīng)天線發(fā)射出去。
方向耦合器25分流的發(fā)射信號(hào)由檢測(cè)器27檢測(cè)。這樣，檢測(cè)器27就輸出一個(gè)反映送給天線26的發(fā)射信號(hào)功率的檢測(cè)電壓。
另一方面，控制電路28以這樣的方式即根據(jù)上述的設(shè)定信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)于期望的發(fā)射信號(hào)功率的參考電壓的方式，產(chǎn)生一個(gè)用于設(shè)定數(shù)-模(D/A)轉(zhuǎn)換器29的信號(hào)。這樣，D/A轉(zhuǎn)換器29就根據(jù)上述設(shè)定信號(hào)輸出一個(gè)相應(yīng)于期望的發(fā)射信號(hào)功率的參考電壓。
D/A轉(zhuǎn)換器29輸出的參考電壓和檢測(cè)器27輸出的檢測(cè)電壓被送到減法器30，減法器30的相減結(jié)果通過(guò)低通濾波器31送到可調(diào)增益放大器22的增益控制端，從而確定了可調(diào)增益放大器22的增益。
上述單元構(gòu)成了用于確定發(fā)射信號(hào)功率的反饋環(huán)。在這一情況中，若低通濾波器31(例如)是一次積分型，那么該反饋環(huán)得到響應(yīng)，以致減法器30的輸出變成0[V]，當(dāng)檢測(cè)電壓等于參考電壓時(shí)該反饋環(huán)就穩(wěn)定了。
特別是在上述單元中，由拉普拉斯(Laplace)變換表示的變換函數(shù)以圖2所示的方式定義，相應(yīng)的變換函數(shù)設(shè)置如下可調(diào)增益放大器22…Ag(W/V)激勵(lì)放大器23…Ad末級(jí)放大器24…Af方向耦合器25…Ac檢測(cè)器…Bd[W/V]低通濾波器31…H(s)圖2所示電路中的單元與圖1所示電路中(相應(yīng))單元完全相同。
在圖2中，D/A轉(zhuǎn)換器29輸出的參考電壓x(s)設(shè)為輸入信號(hào)，送到天線26的發(fā)射信號(hào)功率y(s)設(shè)為輸出信號(hào)，此時(shí)該電路的變換函數(shù)由下列等式(1)表示G(s)=y(s)x(s)=AcAfAfAdAgH(s)1+AcAfAdAgBdH(s)]]>=11AH(s)+Bd---(1)]]>這里Ac Af Ad Ag＝A。
如果低通濾波器31是完全積分型的，則H(s)表示為H(s)＝α/s…(2)那么等式(1)就表示為G(s)=1sAα+Bd---(3)]]>因此，如果參考電壓被設(shè)為恒定值，x(t)＝V，那么當(dāng)t→∞時(shí)，發(fā)射信號(hào)功率y(t)就表示為L(zhǎng)im y(t)＝Lim sy(s)t→∞ s→∞=Lims→∞1sAα+BdVss]]>=VBd---(4)]]>因此，在上述單元中，發(fā)射信號(hào)功率y(t)就可以由參考電壓V確定。這時(shí)，減法器30的功率W表示如下W=V-VBdBd=0---(5)]]>這樣，減法器30的輸出就收斂到OV，并在檢測(cè)電壓等于參考電壓時(shí)建立起反饋環(huán)。
在攜帶式電話系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)STD-27中，當(dāng)發(fā)射信號(hào)電平值以下式計(jì)算時(shí)10logP[mW]1[mW][dBm]---(6)]]>在最大發(fā)射信號(hào)功率為0.8W的標(biāo)準(zhǔn)中，要求發(fā)射信號(hào)功率以4dB的級(jí)差在+9dBm與+29dBm之間設(shè)置。
發(fā)射信號(hào)功率的允許控制誤差在最大輸出的情況被確定為關(guān)于指定控制值的+0.8dB/-3dB，在其它情況為+2dB/-4dB。
作為一個(gè)例子，圖3示出了檢測(cè)器27的高頻輸入功率與直流功率特性曲線的測(cè)量結(jié)果。檢測(cè)器27的輸出功率變得等于基于描述反饋環(huán)工作的等式(6)的D/A轉(zhuǎn)換器29輸出的參考電壓。然而從控制的觀點(diǎn)，如圖4所示，其豎軸和橫軸被相互置換。并研究圖4所示輸出功率和參考電壓之間的關(guān)系。
在圖4中，當(dāng)輸出功率大時(shí)，相應(yīng)于參考電壓的輸出功率的變化量就小。另一方面，當(dāng)輸出功率小時(shí)，相應(yīng)于參考電壓的輸出功率的變化量就大。
具體地說(shuō)，假定D/A轉(zhuǎn)換器29的精確度為8位，D/A轉(zhuǎn)換器29的參考電壓為3.0V，那么1LSB(最低位)的變化量被表示為(3.0/28)-1＝12[mV]…(7)另一方面，如果方向耦合器25的變換函數(shù)表示為AC＝-15[dBm]…(8)當(dāng)期望的功率為+29 dBm時(shí)，則檢測(cè)器27的輸入功率表示為29－15＝14[dBm]…(9)當(dāng)期望的功率為+9 dBm，則檢測(cè)器27的輸入功率表示為9－15＝-6[dBm]…(10)
圖3的研究顯示，當(dāng)檢測(cè)器27的輸入為+14dBm時(shí)，則檢測(cè)器27的輸出電壓表示為1.13[V]…(11)圖3的研究還顯示，當(dāng)檢測(cè)器27的輸入為-6 dBm時(shí)，則檢測(cè)器27的輸出電壓表示為0.637[V]…(12)圖4的研究進(jìn)一步表明，當(dāng)檢測(cè)器27的輸入為+14dBm時(shí)，隨1LSB的變化(＝12mV)而變化的輸出電壓的變化量表示為0.2[dB] …(13)圖4的研究還表明，當(dāng)檢測(cè)器27的輸入為-6dBm時(shí)，隨1LSB的變化而變化(＝12mV)的輸出電壓的變化量表示為2.4[dBm] …(14)表1示出了這些結(jié)果。
表1
所以，如表1所表明的那樣，在29dBm輸出電平的情況中，每1LSB的變化量像0.2dBm那樣小，以致可以以期望的精確度控制發(fā)射信號(hào)功率。然而在9dBm輸出電平的情況中，每1LSB變化量為2.4dBm，其級(jí)差的變化量非常大。所以，不能以期望的精確度控制發(fā)射信號(hào)功率。為解決這一問(wèn)題，有人提出增加D/A轉(zhuǎn)換器29的分辨率。然而已經(jīng)提出的方法造成D/A轉(zhuǎn)換器的電路規(guī)模變大，而且還產(chǎn)生了其它問(wèn)題。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，傳統(tǒng)的電路在發(fā)射信號(hào)功率大時(shí)，能夠以期望的精確度控制發(fā)射信號(hào)功率。然而，當(dāng)發(fā)射信號(hào)功率小時(shí)，則不能以期望的精確度控制發(fā)射信號(hào)功率。此外，如果增加控制發(fā)射信號(hào)功率的分辨率，就不可避免地要增加D/A轉(zhuǎn)換器的電路尺寸并帶來(lái)其它各種問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)線發(fā)射機(jī)，它能夠逐步建立用于控制發(fā)射信號(hào)功率到期望值的參考電壓。這樣建立的參考電壓送到預(yù)定電壓分割單元并與發(fā)射信號(hào)功率的檢測(cè)電壓比較，同時(shí)響應(yīng)比較的輸出信號(hào)去控制發(fā)射信號(hào)功率。
按照本發(fā)明，提供了一種用于發(fā)射無(wú)線電波的發(fā)射機(jī)裝置，它包括一個(gè)放大具有可調(diào)幅度增益信號(hào)的可調(diào)放大器，一個(gè)用于向若干方向分配信號(hào)的分配電路，一個(gè)用于檢測(cè)分配電路信號(hào)的檢測(cè)電路，一個(gè)用于產(chǎn)生參考信號(hào)的參考信號(hào)產(chǎn)生電路，一個(gè)用于從參考信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出信號(hào)減去檢測(cè)電路輸出信號(hào)的減法電路，減法電路的輸出信號(hào)送給用于控制信號(hào)增益的可調(diào)放大器。其特征在于參考信號(hào)產(chǎn)生電路包括一個(gè)用于產(chǎn)生基礎(chǔ)參考信號(hào)的產(chǎn)生電路，一個(gè)用于設(shè)置作為階躍值的參考信號(hào)的設(shè)置電路，和一個(gè)用于減小產(chǎn)生電路的輸出信號(hào)電壓的減小電壓電路。
圖1是顯示傳統(tǒng)的無(wú)線發(fā)射機(jī)電路的方框圖；圖2是用于解釋圖1所示傳統(tǒng)電路的變換函數(shù)的方框圖；圖3是用于解釋圖1所示傳統(tǒng)電路的特性曲線圖；圖4是用于解釋圖1所示傳統(tǒng)電路的特性曲線圖；圖5是適用于本發(fā)明無(wú)線發(fā)射機(jī)的攜帶式電話系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射電路的方框圖。
在描述本發(fā)明之前，本發(fā)明的大部分特定特點(diǎn)將在下面作簡(jiǎn)要說(shuō)明。
根據(jù)本發(fā)明，在由可調(diào)增益放大器和功率放大器放大一個(gè)調(diào)制信號(hào)并把該調(diào)制信號(hào)送到天線上去的無(wú)線發(fā)射機(jī)中，輸出一個(gè)反映送到天線上的發(fā)射信號(hào)功率的檢測(cè)電壓，該檢測(cè)電壓與隨機(jī)參考電壓比較，與輸出相對(duì)應(yīng)，通過(guò)控制可調(diào)增益放大器的增益把發(fā)射信號(hào)功率控制在預(yù)定值，并逐步建立參考電壓，這樣建立的參考電壓由預(yù)定分壓?jiǎn)卧幚聿⑴c檢測(cè)電壓比較。
下面參照?qǐng)D5說(shuō)明本發(fā)明。圖5是顯示適用于本發(fā)明無(wú)線發(fā)射機(jī)的攜帶式電話系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射電路的方框圖。
如圖5所示，調(diào)制器1調(diào)制的發(fā)射信號(hào)由可調(diào)增益放大器2，激勵(lì)放大器3和末級(jí)放大器4放大到期望的功率，并通過(guò)方向耦合器5送到天線6，再?gòu)奶炀€6發(fā)射出去。
方向耦合器5分出的發(fā)射信號(hào)被檢測(cè)器7檢測(cè)。這樣，檢測(cè)器7輸出一個(gè)反映送到天線6上的發(fā)射信號(hào)功率的檢測(cè)電壓。
另一方面，控制電路8以這樣的方式即產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)期望的發(fā)射信號(hào)功率的參考電壓的方式產(chǎn)生用于設(shè)定D/A轉(zhuǎn)換器9的信號(hào)。
D/A轉(zhuǎn)換器9輸出的參考電壓加到電阻γ0和電阻γ1、γ2、γ3和開關(guān)S1、S2、S3的串聯(lián)電路的分壓電路10。這些開關(guān)S1、S2、S3在控制電路8輸出的控制信號(hào)i、j、k的控制下接通和斷開。
分壓電路10分配的參考電壓和檢測(cè)器7輸出的檢測(cè)電壓加到減法器11上。此外，相減的結(jié)果通過(guò)低通濾波器12送到可調(diào)增益放大器2的增益控制端，所以可調(diào)增益放大器2的增益就確定了。
所以，在這個(gè)電路中，由電阻γ0和由控制信號(hào)選擇的電阻γ1、γ2、γ3來(lái)分配D/A轉(zhuǎn)換器9的參考電壓。因此，如果電阻γ0、γ1、γ2、γ3的阻值是隨機(jī)確定的，那么分壓電路10分配的參考電壓特性就能接近檢測(cè)器7的電壓特性，從而可以增加設(shè)定的精確度。
具體地說(shuō)，假定V是D/A轉(zhuǎn)換器9的輸出電壓，那么分壓電路10的輸出電壓V0由下列等式(15)給出V0=RR+γV=11+γRV]]>1R=i1γ1+j1γ2+k1γ3---(15)]]>這里i、j、k由控制位確定。i，j，k＝0，1如果選擇下面的阻值γ3＝4a，γ2＝2a，γ1＝a …(16)那么分壓電路10的輸出電壓V0由下列等式(17)給出V0=11+γ4a(4i+2j+k)V---(17)]]>然而，根據(jù)該電路，D/A轉(zhuǎn)換器9的輸出電壓由分壓電路10分配。在這種情況中，當(dāng)發(fā)射信號(hào)功率大或參考電壓高時(shí)，可近似地建立參考電壓。另一方面，當(dāng)發(fā)射信號(hào)功率小或參考電壓低時(shí)，可精確地建立參考電壓。
具體地說(shuō)，下表2示出了每1LSB輸出功率的變化量。表2上的測(cè)量值是在下述情況下得到的當(dāng)期望的發(fā)射功率為29dBm時(shí)(i，j，k)＝(0，0，0)，當(dāng)期望的發(fā)射功率為9dBm時(shí)(i，j，k)＝(1，1，1)以及γ＝4a。
表2
根據(jù)傳統(tǒng)電路，當(dāng)發(fā)射信號(hào)功率大時(shí)，發(fā)射信號(hào)功率能以期望的精確度被控制；當(dāng)發(fā)射信號(hào)功率變小時(shí)，發(fā)射信號(hào)功率就不能以期望的精確度被控制。進(jìn)一步說(shuō)，當(dāng)增加控制發(fā)射信號(hào)功率的分辨力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)例如增加D/A轉(zhuǎn)換器尺寸這樣的各種問(wèn)題。然而，根據(jù)本發(fā)明，用于控制發(fā)射信號(hào)功率到預(yù)定值的參考電壓被逐步建立，這樣建立的參考電壓從預(yù)定的分壓?jiǎn)卧敵霾⑴c發(fā)射信號(hào)功率的檢測(cè)電壓比較，并且響應(yīng)比較輸出控制發(fā)射信號(hào)功率，因此可以得到期望的精確度而不需考慮發(fā)射信號(hào)功率的大小。此外，這里沒有增加D/A轉(zhuǎn)換器電路尺寸的風(fēng)險(xiǎn)。因此，靠這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就可以滿意地控制發(fā)射信號(hào)功率。
根據(jù)本發(fā)明，提供了無(wú)線發(fā)射機(jī)，在該無(wú)線發(fā)射機(jī)中，調(diào)制信號(hào)由可調(diào)增益放大器和功率放大器放大，然后送到天線上；其中，反映送到天線上的發(fā)射信號(hào)功率的檢測(cè)電壓被輸出，該檢測(cè)電壓與隨機(jī)的參考電壓比較，通過(guò)控制響應(yīng)比較輸出信號(hào)的可調(diào)增益放大器的增益把發(fā)射信號(hào)功率控制在預(yù)定的值。在這種情況中，逐步建立參考電壓，這樣建立的參考電壓由預(yù)定的分壓?jiǎn)卧幚聿⑴c檢測(cè)電壓比較。因此，期望的精確度可以被獲得而不用考慮發(fā)射信號(hào)功率的大小。此外，這里不存在增加D/A轉(zhuǎn)換器的電路尺寸的風(fēng)險(xiǎn)。所以，通過(guò)這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)發(fā)射信號(hào)功率可以得到滿意地控制。
本發(fā)明的無(wú)線發(fā)射機(jī)的使用不限于攜帶式電話系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射電路。當(dāng)本發(fā)明的無(wú)線發(fā)射機(jī)用于攜帶式電話系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射電路時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)不限于由無(wú)線系統(tǒng)研究中心制訂的日本數(shù)字蜂窩電話系統(tǒng)的STD-27，本發(fā)明也可以用于別的數(shù)字蜂窩電話系統(tǒng)，如北美的IS-54，IS-95和歐洲國(guó)家的GMS系統(tǒng)。
根據(jù)傳統(tǒng)的電路，當(dāng)發(fā)射信號(hào)功率大時(shí)，發(fā)射信號(hào)功率可以以期望精確度得到控制，當(dāng)發(fā)射信號(hào)功率變小時(shí)，就不能以期望的精確度控制發(fā)射信號(hào)功率。此外，當(dāng)控制發(fā)射信號(hào)功率的分辨率增加時(shí)，就會(huì)帶來(lái)像增加D/A轉(zhuǎn)換器的電路尺寸的各種問(wèn)題。
然而，根據(jù)本發(fā)明，用于把發(fā)射信號(hào)功率控制在預(yù)定值的參考電壓是逐步建立的，這樣建立的參考電壓從預(yù)定分壓?jiǎn)卧敵霾⑴c發(fā)射信號(hào)功率的檢測(cè)電壓比較，并響應(yīng)該比較輸出信號(hào)控制發(fā)射信號(hào)功率，因而可以得到期望的精確度而不需考慮發(fā)射信號(hào)功率的大小。此外，這里不存在增加D/A轉(zhuǎn)換器尺寸大小的風(fēng)險(xiǎn)。因此，用這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)就可以滿意地控制發(fā)射信號(hào)功率。
所以，根據(jù)本發(fā)明，可以減小整個(gè)設(shè)備的電路尺寸和提供便宜和高精確度的設(shè)備。
雖然已經(jīng)結(jié)合


了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，但應(yīng)該明白本發(fā)明不局限于該嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)施例。在不背離權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，本發(fā)明的各種變化和變形可以由本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員實(shí)施。
權(quán)利要求
1.用于發(fā)射無(wú)線電波的發(fā)射機(jī)裝置包括一個(gè)可調(diào)放大器，用于隨可調(diào)的幅度增益放大信號(hào)；分配單元，用于向多個(gè)方向分配信號(hào)；檢測(cè)單元，用于檢測(cè)從分配單元輸出的信號(hào)；參考信號(hào)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生參考信號(hào)；減法單元，用于從參考信號(hào)產(chǎn)生單元的輸出信號(hào)減去檢測(cè)單元的輸出信號(hào)，減法單元的輸出信號(hào)送到增益控制信號(hào)的可調(diào)放大器，其中參考信號(hào)產(chǎn)生單元包括用于產(chǎn)生基礎(chǔ)參考信號(hào)的產(chǎn)生單元，用于以步進(jìn)值建立參考信號(hào)的設(shè)置單元，和用于減小產(chǎn)生單元輸出信號(hào)的電壓的減小電壓?jiǎn)卧?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無(wú)線電波的發(fā)射機(jī)裝置，其特征在于產(chǎn)生單元包括數(shù)-模轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無(wú)線電波的發(fā)射機(jī)裝置，其特征在于減小電壓?jiǎn)卧ㄓ呻娮韬陀稍O(shè)置單元的輸出信號(hào)控制的開關(guān)組成的串聯(lián)組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射無(wú)線電波的發(fā)射機(jī)裝置，其特征在于減小電壓?jiǎn)卧娮韬陀稍O(shè)置單元的輸出信號(hào)控制的開關(guān)構(gòu)成的串聯(lián)組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)射無(wú)線電波的發(fā)射機(jī)裝置，其特征在于參考信號(hào)產(chǎn)生單元的每個(gè)電壓級(jí)差中的各電壓差值互不相同，在各電壓級(jí)差中分配單元輸出端上的各功率差值近似相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于發(fā)射無(wú)線電波的發(fā)射機(jī)裝置，其特征在于以分貝(dB)的形式測(cè)量功率差值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于發(fā)射無(wú)線電波的發(fā)射機(jī)裝置，其特征在于在參考信號(hào)產(chǎn)生單元的每個(gè)電壓級(jí)差中的各電壓差值互不相同，在每個(gè)電壓級(jí)差中分配單元輸出端上的各功率差值近似相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于發(fā)射無(wú)線電波的發(fā)射機(jī)裝置，其特征在于以分貝(dB)的形式測(cè)量功率差值。
全文摘要
一種發(fā)射機(jī)可以獲得期望的精確度而不需考慮發(fā)射信號(hào)的功率大小。調(diào)制器(1)調(diào)制的發(fā)射信號(hào)由增益可調(diào)放大器(2)，激勵(lì)放大器(3)和末級(jí)放大器(4)放大到期望的發(fā)射信號(hào)功率，并通過(guò)方向耦合器(5)把發(fā)射信號(hào)送到天線(6)。方向耦合器(5)分配的發(fā)射信號(hào)由檢測(cè)器(7)檢測(cè)。
文檔編號(hào)H03G1/00GK1146670SQ9611079
公開日1997年4月2日 申請(qǐng)日期1996年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月27日
發(fā)明者宇野雅博 申請(qǐng)人:索尼公司