傳輸器級的製作方法

2023-06-13 15:05:11 1

專利名稱：傳輸器級的製作方法
技術領域：
本發明與傳輸器級有關，特別是與根據EDGE或UMTS規格的可經由操作於非線性範圍的放大器而傳送相位與振幅調變信號的傳輸器級有關。
背景技術：
移動式通信服務具有頻帶(frequency band)限制，數據傳輸所需的信道頻寬(channel bandwidth)與可能的數據率(data rate)皆為關鍵的因子，其代表傳輸系統的效率，亦即在一頻帶內需儘量提高數據率；目前已有多種可以提高相同信道頻寬的數據率的方法，藉以具有更高效率的訊息流(message flow)。
過去幾年中，在移動式通信領域中建立了全球移動通信系統(Global Systemfor Mobile Communication，GSM)標準，並是利用高斯最小位移鍵控(GaussianMinimum Shift Keying，GMSK)調變技術。GMSK是所謂連續相位調變(ContinuousPhase Modulation，CPM)方法的其中一種，該等方法皆為具有固定振幅與穩定相位的非線性數字調變方法。
改變調變技術會使訊息流增加，在此，GSM-EDGE(Enhancement Data Ratio forGSM Evaluation)標準中以3π/8-8PSK(Phase Shift Keying，相位位移鍵控)調變來取代GMSK調變，或是全球移動式電信系統(Universal MobileTelecommunications System，UMTS)標準中以正交相位位移鍵控(QuadraturePhase Shift Keying，QPSK)調變來取代GMSK調變；除相位調變之外，該3π/8-8PSK調變與該QPSK調變亦包含了振幅表示，藉此，便可以相同的信道頻寬增加數據率來其它信息。
在移動終端中的一個關鍵點是RF傳輸放大器關於欲以EDGE與UMTS標準傳輸的RF信號的傳輸行為；相對於GMSK調變，相位與振幅皆以3π/8-8PSK調變與QPSK調變加以調變，而加寬在非線性功率放大器之後的輸出信號頻譜以及使傳輸信號產生明顯失真(distortion)，這將導致在接收場強度相同時比特誤率(BitError Rates，BER)的增加。
為了使這些失真最小化，在實際上則需要使用線性功率放大器，相較於效率可達50％至60％的非線性功率放大器而言，線性放大器的效率一般較低，僅約35％。
由低效率的組件所產生的系統高能量消耗是對比於移動式站臺所需達成的最長操作時間。
像極性環(polar loop)這類的信號重建技術使得在EDGE標準與UMTS標準中亦可使用非線性功率放大器。
舉例而言，在US 4,481,672、WO 02/47249A2、US 4,630,315或GB 2368214A等專利文件中皆說明了所謂的極性環傳輸電路。
在專利EP 1211801 A2中揭示了一種適合用於具有相位與振幅調變的未來移動式無線系統的極性圈傳輸電路，其亦可用於根據GSM標準的習知系統。極性圈電路包含了一功率放大器，其接收來自輸入側的VCO的信號，藉助限定傳輸信號為目標信號的振幅以及藉助限定實際信號、該等限定信號的後續相位比較與後續的低通濾波即可獲得該VCO的控制信號。
可控制非線性功率放大器的振幅控制信號是藉助作為目標信號的傳輸信號的包絡(envelope)檢測、實際信號的封包檢測、藉助不同放大器的差異形成以及後續的低通濾波而產生。
振幅調校與相位調校的實際信號是分流自該非線性功率放大器輸出，並饋送至一可編程放大器，接著向下混波至一中頻，饋送至一躍立型(ramp-like)可控制放大器，然後一方面饋送至整流器以調校振幅，另一方面則饋送至限波器(limiter)以調校相位。
從輸出分流的反饋信號首先會被饋送至該可編程放大器的控制終端，並在該處以極性圈傳輸電路輸出處的控制信號對功率級加以調校。在此，該可編程放大器是一線性放大器，於其輸入處所饋送的信號將藉此而線性衰減；但其輸出處的無線頻率信號的電壓並不是與控制終端所饋送的調整信號線性相關，且舉例而言，該無線頻率信號為該調整信號的每一最低有效位(Least Significant Bit，LSB)2dB。
如專利EP 1211801 A2中所揭示的典型極性圈傳輸電路適用於以GSM標準為基礎的蜂窩式無線電話(cellular radio telephone)，也適用於用以調變相位與振幅的其它調變方法。
至於就其它組件而言，這樣的蜂窩式移動無線系統具有自動放大調校的組件，其中，在基站及/或在移動式部份中執行場強度測量，以於確定目前的傳輸信道因低接收場強度而不符要求時，調校該行動電話及/或該基站的傳輸功率。
一方面由於對低比特誤率的需求，因此需要使用非常高的傳輸功率，這是因為這樣一來接收器的信號/噪聲比(signal/noise ratio)及比特誤率會自然降低；另一方面，由於人群之間阻值的增加，因此不需高功率。此外，高傳輸功率使電池僅能以粗網(rough-meshed)方式加以設計，或使載頻(carrier frequency)不能夠再為了在有限頻帶中容許較高的使用量而以網格點(cell raster)方式被重複使用。
特別是，在使用非線性放大器時，高傳輸功率會增加側信道鋸齒幹擾，亦即由於其非線性的原因，實際上以一種載頻為規格的傳輸器在側信道中也會傳輸功率，然而該側信道實際上不得傳輸任何功率或僅可傳輸低於一臨界值以下的功率；因此當所謂的側信道傳輸處於特定規格上時，這樣的傳輸裝置並不符合要求。舉例而言，就前述EDGE標準而言，當相對於載頻的偏移頻率為+/-200kHz時，無線裝置的輸出信號頻譜須小於-54dBc，且當相對於載頻的偏移頻率為+/-300kHz時，無線裝置的輸出信號頻譜則必須小於-60dBc。
對UMTS標準而言，在所有側信道中的輸出信號頻譜必須優於-45dBc。
然而，寬頻CDMA(code division multiple access，分碼多任務)技術是與UMTS同時使用，其中，與基站通信的行動電話需具有與基站相同的功率，因此在行動電話中需執行非常快速的功率調校。
此外，特別是對行動電話而言，由於行動電話市場具有高度競爭性，因此其價格必須不能太高，其中價格的優勢可使一種系統得以生存(亦即被市場接受)，而其它的系統則無法成功推行於市場中。
因此就行動電話而言，需使用儘可能敏感的傳輸功率調校，其可快速降低功率，並可於良好傳輸信道的情形中儘可能向遠處傳輸，然其亦可非常快速地增加傳輸功率，且在不良信道的情形中大部分都能夠特別強烈地增加功率。因此極性圈電路一方面必須操作於功率放大器的高動態範圍中，而另一方面則需與關於形成該極性圈的鎖幅循環(amplirude-locked loop)與鎖相循環(phase-locked loop)競爭非常高的動態範圍。
專利EP 1211801 A2的揭示內容的缺點在於輸出功率的調整是由反饋分支中(feedback branch)的可編程放大器產生，該可編程與下遊的躍立型可控制放大器因此必須提供非常高動態的輸出信號，然其在最大輸出傳輸功率的情形中非常小，而在其它的情形(亦即最小輸出功率時)中又非常大，且在此處會特別接近傳輸信號產生器的輸出信號振幅。
目前已發現到包含一完整鎖相循環與一完整鎖幅循環的增強型極性圈並不能適用於所有情形，在許多應用中，是以包絡回復(Envelope Restoration，ER)為基礎的電路較為適用；正如同極性圈電路，根據ER原理的傳輸電路亦具有一鎖相循環，但與極性圈電路不同的是，其並不包含鎖幅循環，而是在無須反饋的情形下，以欲傳輸信號的振幅調變表示為基礎而控制其振幅。
專利US 6,256,482中則揭示了一種不含鎖幅循環(amplitude-locked loop，ALL)的傳輸器級。
一般而言，用於蜂窩式移動無線電的傳輸器級必須符合狹隘的規格且同時又不能太昂貴，亦即必須以最少的電路花費執行，特別是在行動電話市場中具有非常明顯的低價格需求，因顧客在與網絡供貨商籤定契約時，僅花費少數的錢或甚至不用花錢在行動電話上。由於網絡經營者必須在訂定契約時同時「給出」行動電話，因此製造成本較低的行動電話是網絡經營者的利潤關鍵。

發明內容
本發明的目的之一在於提供一種精確操作且又不昂貴的傳輸器級。
此一目的可藉助權利要求1或權利要求20所述的傳輸器級、如權利要求21所述的傳輸方法、或藉助如權利要求22所述的電腦程式而實現。
本發明利用不昂貴的傳輸器級，其僅具有一鎖相循環，但可直接根據包絡回復原理而執行自一功率放大器輸出的信號振幅調變，亦即無須反饋。
該鎖相循環包含有一前送分支與一反饋分支，並包含一相位檢測器，其用於比較作為一目標信號的相位表示與一實際信號，以提供一調整信號，該調整信號由一循環濾波器濾波並被饋送至一可控制震蕩器，其依序耦合至該功率放大器的信號輸入。
根據本發明的第一構想，該前送分支具有一數字/模擬轉換器於信號流中該可控制震蕩器上遊與該相位檢測器下遊之間；此外，該反饋分支具有一模擬/數字轉換器於信號流方向中該相位檢測器上遊與該分流裝置下遊，該分流裝置將部分的功率放大器輸出信號分流以反饋，因此該相位檢測器是一數字相位檢測器。本發明的優點為不須使用極性圈電路中所使用的昂貴的模擬相位檢測器電路。
特別是對EDGE或UMTS應用而言，基帶調變信號是以數字方式存在，因此本發明構想是儘可能在數字域(digital domain)中處理信號，其中信號是儘可能較晚到達模擬域(analog domain)中，這不僅是單純基於昂貴的模擬裝置製造成本的考量，亦包括其組裝與校正成本，且其將妨礙結合性。
根據本發明，該傳輸器級中的顯著部分可完全整合於一數位訊號處理器(digital signal processor，DSP)中，其一方面可量產，另一方面可使DSP與DSP之間(亦即行動電話與行動電話之間)的誤差降低至最小。
根據本發明的另一構想，在用於將欲傳輸信號的振幅表示轉換為一放大控制信號的該放大控制裝置中還具有一數字/模擬轉換器，其將通常以數字形式存在的振幅表示信號轉為模擬信號，該數字/模擬轉換器是耦合至該功率放大器的放大控制輸出。
在本發明的一個較佳實施例中，該放大控制裝置包含一可變增益放大器，經由其便可將該功率放大器的輸出水平控制於一高動態範圍中。該可變增益放大器的控制輸入由信道測量裝置加以尋址，以依需要調整基站接收器的傳輸功率。
該放大器是配置在該數字/模擬轉換器的上遊，因此完全作為一數字放大器；因此可將從該基站(或行動電話)的一信道決定裝置所供給的數位訊號饋送至該傳輸器級，且該數字放大器因其數字性質的原因，亦可彈性執行可選擇轉換功能。
在本發明的一個較佳實施例中，該反饋分支具有一降壓式轉換器，以將具有一傳輸頻率的分流信號轉換為較易支配的中頻(intermediate frequency)，其中以中頻為其頻率而存在的信號會接著被模擬/數字轉換以進行其它的數字處理，以於最後饋送至該前送分支中的相位檢測器。在本發明的另一個較佳實施例中，該頻率轉換器的上遊連接了一個具有可變衰減的衰減器，並是根據該放大控制裝置中的該可變增益放大器而操作，以提供一個具有固定功率的信號，或是所提供信號具有在良好定義的預定範圍內的功率，且與該功率放大器的輸出功率無關，因此便可確保混波器與下遊的模擬/數字轉換器都不會被過度調變(over-modulated)。
特別是本發明的優點在於，由於所有的模擬/數字轉換器一方面皆操作於寬裕支配的頻率範圍中，且另一方面皆於臨界值內處理具有已知的功率水平係數的輸入信號，因此在該鎖相循環中不需要快速、昂貴、高動態的模擬/數字轉換器。
本發明的另一優勢是，可將與前方的數字界面的偏移向上偏移至一個較佳的抗鋸齒濾波器(anti-aliasing filter，AAF)中，使得該傳輸器級的一最大部分具有數字形式，並因此可以整合執行於一數位訊號處理器中。
藉助該反饋分支中可變衰減器的使用，可使回覆信號的振幅穩定以避免該反饋分支中的模擬/數字轉換器的過度調變。
本發明的另一項優勢在於一EDGE或UMTS信號源的I/Q信號可以完全以數字方式加以處理為振幅信息A(t)與相位信息φ(t)，藉此，便不需使用在極性圈類型中所必須使用的限波器電路與振幅解調器。
此外，本發明的優點在於使用了該相位信息的較佳數字頻率轉換，藉此便能夠確定該PLL循環的頻寬得以有效調整。特別是，該PLL的循環濾波器與連接至該放大控制裝置中一可變放大器下遊的低通濾波器皆以數字方式實行，因此可簡單且彈性調整該數字濾波器的濾波器係數，以執行所需的轉換功能。
本發明的另一個優點是該PLL可校正非線性功率放大器的AM/PM失真。
此外，本發明的優點在於，由於該鎖相循環的實質部分與該放大控制裝置的實質部分是完全以數字方式執行功率放大器的振幅調變，因此本發明能夠提供高度的精確性。
此外，本發明亦可經由對FIR或IIR濾波器的濾波係數的軟體調整而精確控制濾波器特性，並可適應例如該功率放大器與該VCO的組件特性。
在本發明的傳輸器級中，由於高度的數位訊號處理，因此本發明一方面可以不昂貴的方式執行，且另一方面又可相當精確，以符合現代移動式無線電標準的既定規格。


圖1為本發明的傳輸器級的電路方塊圖；圖2為根據本發明另一較佳實施例的傳輸器級的電路方塊圖；圖3表列了可變衰減器與可變放大器的控制連接；以及圖4為該VCO輸出頻譜與該功率放大器輸出頻譜的比較圖。
具體實施例方式
圖1是本發明的傳輸器級的電路方塊圖，該傳輸器級利用一種具有信號輸入11、一信號輸出12與一放大控制輸入13的功率放大器10來傳輸一振幅與相位調變信號。
該傳輸器級包含提供裝置14以提供該振幅與相位調變信號，並是以組件標號14標示於圖1中，該提供裝置14可產生該信號，其最終由該放大器10輸出並以例如一天線而加以傳播，並是耦合至該電路的整體輸出15。
如圖1所示的傳輸器級還包含一個具有一前送分支16與一反饋分支17的鎖相循環(PLL)，該前送分支16包含一相位檢測器以比較該裝置14所提供作為相位目標信號18的相位表示以及一相位實際信號19，以提供一調整信號，該調整信號是經由一循環濾波器加以濾波，並饋送至一可控制震蕩器，並是耦合至該功率放大器的信號輸入11。
該反饋分支17耦合至分流裝置20，其用以分流該功率放大器10信號輸出12的信號，並將其饋送至該反饋分支17；該反饋分支還包含用以自該分流裝置20所提供的分流信號決定該相位實際信號19的裝置。
如圖1所示的本發明的傳輸器級還包含了放大控制裝置21，其用以將振幅表示(亦即由裝置14所供應的振幅目標信號22)轉換為一放大控制信號，該放大控制信號則被饋送至該功率放大器10的放大控制輸入13。
根據本發明，該前送分支16具有一數字/模擬轉換器於信號流方向中該可控制震蕩器的上遊與該相位檢測器的下遊；此外，該反饋分支17具有一模擬/數字轉換器於信號流方向中該分流裝置的下遊，使得該前送分支16中的相位檢測器可為數字相位檢測器；在根據本發明的第一構想中，用以提供AM/PM信號(亦即該振幅目標信號22與該相位目標信號18)的裝置14是執行以使至少該相位目標信號為數位訊號。
根據本發明的另一構想，裝置14是用以提供至少該振幅目標信號22為數位訊號，在此例中，該放大控制裝置21中具有一數字/模擬轉換器，以使用於提供AM/PM信號的該裝置14可以供應一數字振幅目標信號22，另一方面可將一模擬信號饋送至該功率放大器10的放大控制輸入13。
根據本發明的又一構想，用於提供AM/PM信號的裝置14提供了一數字相位目標信號18與一數字振幅目標信號22，使得該放大控制裝置21中具有一數字/模擬轉換器，且數字/模擬與模擬/數字轉換可分別執行於該前送分支16與該反饋分支17中，因此本發明的整個傳輸器級(如圖1所示)可分為一數字域23與一模擬域24，其間則分別具有一A/D界面與一D/A界面。
在本發明的一較佳實施例中，整個數字區域(亦即在數字/模擬轉換器或模擬/數字轉換器上遊的所有信號處理)是整合於一數位訊號處理器中，因此在數字側便可儘可能執行最多的信號處理，亦即可以不昂貴的方式精確執行。
圖2是根據本發明另一較佳實施例的傳輸器級的電路方塊圖，其中標號23的部分代表數字域且並是以數位訊號處理器(digital signal processor，DSP)的方式實行。
在圖2中，如圖1所示的前送分支16包含了一相位及/或頻率檢測器160，其接收該相位目標信號18與該相位實際信號19，並於輸出側提供一調整信號161，該調整信號161經一根據既定循環特性的低通濾波器162加以濾波；該低通濾波器162的輸出信號被饋送至一數字/模擬轉換器163，其連接至輸出側上的一個對應調整的抗鋸齒濾波器164，以抑制DAC 163執行操作時所產生的鋸齒幹擾。
該抗鋸齒濾波器164的輸出側與一可控制震蕩器165連接，在圖2所示的本發明較佳實施例中，並是一電壓控制震蕩器(Voltage-controlled oscillator，VCO)；在輸出側，該VCO 165提供一頻率f2的信號，其以相位調變傳載該相位目標信號18的相位信息；該VCO 165還可將頻率為中頻f1的相位目標信號18轉換為傳輸頻率f2，其一般為900MHz、1.8GHz或2.1GHz等。
在圖2所示的本發明的較佳實施例中，該反饋分支17包含一可控制衰減器170、一具有局部震蕩器171a與一混波器171b的頻率轉換器，以將RF頻率的反饋信號轉換為中頻f1而更利於處理；該混波器171b輸出的信號為中頻(IF)且被饋送至一模擬/數字轉換器172，其再次表示模擬域與數字域之間的界面；該模擬/數字轉換器172的數字輸出信號被供應至一IQ解調器173而執行IQ解調變，以於輸出側獲得一I分量174a與一Q分量174b。該I/Q分量被饋送至轉換器175，其將I與Q轉換為一相位表示(φ)，其將於後續說明中加以解釋。
在該I/Q-φ轉換器175輸出處，如圖1所示的相位實際信號19會被饋送至該相位檢測器160的實際信號輸出。
在圖2所示的較佳實施例中，如圖1所述的用於提供AM/PM信號的裝置14包含一EDGE或UMTS信號產生器140，其提供一I信號141a與一Q信號141b，即輸入信號Sin(t)。I與Q存在於基帶中，且代表時間相關信息信號由一I/Q-A/φ轉換器142轉換為一基帶振幅調變信號143b與一基帶相位調變信號143a；信號143a與信號143b被饋送至一數字頻率轉換器144，亦即圖2所示的DDS(直接數字合成器)，該數字混波器144可根據任意數字運算而將該相位信息143a(亦即時間相關基帶相位表示)轉換為頻率為中頻f1的相位調變信號的相位表示，其中此一信號是作為圖2所示的實施例中的相位目標信號18。
此外，就振幅表示而言，混波器144還可輸出相同未改變或經調配(亦即經放大、衰減等)的振幅目標信號22，其被饋送至如圖1所示的放大裝置21；在圖2所示的較佳實施例中，該放大裝置21包含一可變放大器210、下遊的一低通濾波器211、一數字/模擬轉換器(DAC)212、以及在該DAC 212下遊的抗鋸齒濾波器213(亦即圖2中所示的AAF2)；所述的組件彼此皆有效耦合，如圖2所示。該抗鋸齒濾波器213輸出一放大控制信號13，該輸出信號Sout(t)的水平是可加以控制的；就水平控制而言，圖2所示的傳輸器級還包含一水平控制單元30，其一方面經由控制信號Sc控制該可變增益放大器210，以於該放大器10輸出12得到較高的信號水平；為確保在同一時間中反饋分支中的該模擬/數字轉換器172不會被過度調變，水平控制器30進一步經由一控制信號Sd控制該衰減器170的可變衰減。
針對此一構想使用如圖3所示的連接，特別是，該傳輸器及輸出信號Sout(t)的平方值與信號產生器140輸出信號Sin(t)的平方值間的比值是以放大率V加以表示，該可變衰減器的衰減則依V的反比例而調整，亦即經由信號Sd；此外，整個傳輸器級的放大率是該可變增益放大器210控制信號的函數，此信號則表示為Sc。
根據本發明另一較佳構想，圖2所示的傳輸器級還包含一頻寬調整裝置31，其對應提供了低通濾波器162與211所需的濾波係數；本發明的優勢之一在於用以決定PLL實質特性的該等低通濾波器162與211(特別是低通濾波器162)可以數字方式執行，並因此可以數字方式進行可變調整，且可依需求置於軟體中，其中調整數字濾波器的濾波特性在實質上比調整模擬低通濾波器的特性更簡單也較不昂貴。
圖4說明了圖2所示電路的兩種頻譜比較圖，具有較低功率的頻譜40a是VCO 165輸出(亦即輸入該功率放大器10信號輸入11的信號)的頻譜，另一個具有較高功率的頻譜是該功率放大器10輸出12所獲得的頻譜，其以40b加以表示。由圖4可明顯得知，該功率放大器10的頻譜40b具有充分的敏感性，可符合UMTS與EDGE規格中關於側信道傳輸的需求；此外，該功率放大器輸出信號的動態範圍是落在60dB的範圍中。進一步而言，由圖4可知，該功率放大器頻譜的頻寬是維持於PLL輸出的VCO輸出信號的頻寬內，且部分朝向較高偏移頻率，甚至優於該VCO 165的輸出頻譜。
本發明的構想是以EP技術為基礎，在此，該PLL是傳輸器級的一個實質部分，EDGE或UMTS信號源140的I/Q信號轉換為數字轉換器142中的數字振幅信息A(t)與數字相位信息φ(t)，振幅表示即可由I分量與Q分量計算如下A(t)＝(I(t)2+Q(t)2)1/2對相位信息φ(t)而言，可導出下式_(t)＝arctan(Q(t)/I(t))因此，由裝置142所產生的輸出信號s1(t)可由下式表示
s1(t)＝A(t)·cos(ω1(t)+_(t))該相位信息φ(t)是調變至組件144中的載頻s1。
該電路輸出的輸出信號Sout(t)是於可調校衰減器170中衰減，且經衰減的信號s2(t)是於混波器171b中轉換為頻率f1，接著該信號是於模擬/數字轉換器172中數位化，然後映像(mapped)為塊狀IQ解調器173的數字域23中的I(t)與Q(t)信號。
由I(t)與Q(t)計算出的相位φ2(t)＝f(I(t)，Q(t))(其中將反正切(arctangent)函數以函數f表示)被饋送至相位頻率檢測器160；在該相位頻率檢測器中執行輸入信號φ1(t)(即相位目標信號18)與輸出信號的轉換部分φ2(t)的比較。錯誤信號(即「tune」)則經一循環濾波器162而以低通性質加以濾波，並接著於數字/模擬轉換器162中轉換為模擬表示，再經一抗鋸齒濾波器164濾波；經濾波的信號接著被饋送至電壓控制震蕩器165作為調整信號，所產生的信號可對應該調整信號而以一中央頻率f2校正該VCO的頻率與相位；該PLL可校正該功率放大器中因AM/PM失真而產生的相位差。
經調變信號(即AM部分)的包絡經由操作電壓的調變而被饋送至該非線性功率放大器(PA)，因此，由數字轉換器142的信號I(t)與Q(t)所得的振幅信息可由可控制放大器210放大，經放大的信號接著經由具低通特性的循環濾波器210而被導送，經濾波的信號接著被轉換於數字/模擬轉換器212中並經由後續的抗鋸齒濾波器213加以濾波，以被饋送至該非線性功率放大器10中作為振幅調校電壓。
該傳輸放大器10的輸出功率可依需求而經由可控制放大器210以控制值fc加以調整，該可控制衰減器170是由控制值sd根據傳輸放大器10的輸出功率加以調整，這使回覆信號在混波器171b後具有相同的信號水平；換言之，即執行反饋信號s2(t)的振幅穩定化。在此，該ADC 172輸入的信號最好是具有相同的固定功率水平，然而根據組件的執行情形，信號亦可位於一預定範圍中，例如目標水平值的±10％；藉此，即使再高輸出功率時亦可避免模擬/數字轉換器172的過度調變。當然該分流裝置20亦可與衰減器170同時執行，以作為類似於可變方向耦合器的裝置。
放大器10是借藉助一供應電壓的變動而可以振幅調變。在控制信號(RS)與輸出功率間的一線性連結是不需要的。一張列表可以表列控制輸入信號的放大以及與每一輸入信號相關的電晶體的一供應電壓級。借藉助交換或重新編寫這張列表，所述的電晶體級可能因此能夠容易地適應其它的放大器。
在圖4中，在VCO之後的相位調變信號40a的頻譜與在功率放大器之後的相位調變信號40b的振幅已說明如圖中所示。從圖中可以看出這樣的頻譜經過該功率放大器之後達到優於60dB的力度(dynamics)。這對於達到EDGE標準說明書是需要的。
雖然本發明所述的分割成數字域與模擬域的概念已經描述於先前技術中的包絡重構技術基礎，但是值得說明的是這樣的概念也可以用於極性環的技術上。請參閱圖2，如圖1中所示的放大控制裝置21的一改良將會包含，例如藉助I與Q逐次取樣的平方值、藉助總和的平方值以及藉助確保的平方根取出值來計算，例如來自反饋分支的IQ解調器173的輸出信號的實際振幅信息。所述的實際振幅信息隨後將會與在DDC 144的輸出端的實際振幅信息比較，已獲得一比較信號傳送到如圖2所示的放大器210而不是目標的放大信息。因此，所述的放大控制裝置將可以運作如圖1的裝置14所供應的振幅重現，以轉換成從該比較結果推導出來的一放大控制信號，其中該比較結果為與從計入該反饋分支的實際振幅信息的一比較。
根據所述的情況，本發明的傳送方法可以一硬體或一軟體來實施。而其執行過程可以在一數字儲存媒體中進行，特別是一軟式磁碟驅動器或具有電性讀取控制信號的CD，該CD可以與一可程序的計算機系統反應，以使得本發明的傳送方法可以實施。一般來說，本發明因此也包含具有一程序代碼儲存於可讀取機器載體以執行本發明所述方法的一計算機產品，尤其是當該計算機產品是操作於該計算機上的時候。換句話說，當該電腦程式操作於計算機上時，本發明也可以藉助具有程序代碼以執行該方法的電腦程式來實現。
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權利要求
1.一種利用一具有信號輸入(11)、一信號輸出(12)與一放大控制輸入(13)的功率放大器(10)傳輸一振幅與相位調變信號的傳輸器級，其包含用於提供該振幅與相位調變信號的一振幅表示與一相位表示的提供裝置(14)；一鎖相循環，其具有一前送分支(16)與一反饋分支(17)；其中該前送分支(16)包含一相位檢測器(160)、一循環濾波器(162)與一可控制震蕩器(165)，該相位檢測器(160)用於比較作為一目標信號(18)的相位表示與一實際信號(19)，以提供一調整信號，該震蕩器(16)耦合至該功率放大器(10)的信號輸入(11)；其中該反饋分支(17)耦合至一分流裝置(20)以分流該功率放大器信號輸出(12)的信號，且其包含用於決定該實際信號(19)的裝置(170，171a，171b，173，175)；以及放大控制裝置(21)，用於將振幅表示轉換為一放大控制信號，並是饋送至該功率放大器(10)的放大控制輸入(13)；其中該前送分支(16)具有一數字/模擬轉換器(163)，其位於信號流方向上該可控制震蕩器(165)的上遊；其中該反饋分支(17)具有一模擬/數字轉換器(172)，其位於信號流方向上該相位檢測器(160)的上遊與該分流裝置(20)的下遊；其中該相位檢測器(160)是作為數字相位檢測器，以及其中該提供裝置(14)是用於提供數字形式的相位表示。
2.如權利要求1所述的傳輸器級，其特徵在於該相位檢測器(160)是一數字相位/頻率檢測器。
3.如權利要求1或2所述的傳輸器級，其特徵在於該提供裝置(14)包含一數字IQ產生器(14)，用以提供一時間相關I信號(141a)與一時間相關Q信號(141b)，以及一數字轉換器(142)，用以將該時間相關I信號(141a)與該時間相關Q信號(141b)轉換為一數字時間相關振幅表示(143b)與一數字時間相關相位表示(143a)。
4.如權利要求3所述的傳輸器級，其特徵在於該IQ產生器是一EDGE或UMTS產生器。
5.如前述各項權利要求中任一項所述的傳輸器級，其特徵在於該提供裝置(14)還包含一數字混波器(144)，以將一數字時間相關相位表示轉換為一中頻(f1)。
6.如前述各項權利要求中任一項所述的傳輸器級，其特徵在於該反饋分支(17)包含一模擬混波器(171b)，以將分流信號自一傳輸頻率(f2)轉換至一中頻(f1)，以及其中該模擬/數字轉換器(172)是配置在該模擬混波器(171b)信號流的下遊。
7.如前述各項權利要求中任一項所述的傳輸器級，其特徵在於該反饋分支(17)中的該模擬/數字轉換器(172)在其信號流下遊還包含一用於IQ解調變的數字IQ解調器(173)，以獲得一I分量(174a)及一Q分量(174b)，且其中還配置一轉換裝置(175)以將該I分量與該Q分量轉換為一作為實際信號(19)的數字相位表示。
8.如前述各項權利要求中任一項所述的傳輸器級，其特徵在於該反饋分支(17)還包含一可控制衰減器(170)於該模擬/數字轉換器(172)與該分流裝置(20)間，其中該可控制衰減器(170)是用以提供一衰減信號於輸出側且其水平位於一預定範圍中，而不論該放大器(10)信號輸出(12)的信號具一可變水平。
9.如權利要求8所述的傳輸器級，其特徵在於該預定範圍小於一預定額定值的±30％。
10.如權利要求9所述的傳輸器級，其特徵在於該預定額定值與該反饋分支(17)中的該模擬/數字轉換器(172)的調變特性有關。
11.如前述各項權利要求中任一項所述的傳輸器級，其特徵在於該前送分支(16)的該循環濾波器(162)是作為數字濾波器且配置在該前送分支(16)中該數字/模擬轉換器(163)信號流上遊。
12.如權利要求11所述的傳輸器級，其特徵在於該循環濾波器(162)包含可調整濾波係數，其可根據該可控制震蕩器(165)、該功率放大器(10)或該傳輸信號的特性而調整。
13.如前述各項權利要求中任一項所述的傳輸器級，其特徵在於在該前送分支(16)中的該數字/模擬轉換器(163)與該可控制震蕩器(165)間信號流中配置一模擬抗鋸齒濾波器，以至少部分抑制該數字/模擬轉換器(163)所產生的一鋸齒幹擾。
14.如前述各項權利要求中任一項所述的傳輸器級，其特徵在於該放大控制裝置(21)包含一可變增益放大器(210)，經由其可變增益便可調整該功率放大器(10)信號輸出(12)的信號功率水平。
15.如權利要求14所述的傳輸器級，其特徵在於該放大控制裝置(21)還包含一低通濾波器(211)，其配置在該可變放大器(210)信號流下遊。
16.如權利要求14或15所述的傳輸器級，其特徵在於該反饋分支(17)包含一可控制衰減器(170)於該模擬/數字轉換器(172)與該分流裝置(20)之間，其中該可控制衰減器是用於提供一衰減信號於輸出側且其水平位於一預定範圍中，而不論該放大器(10)信號輸出(12)的信號具一可變水平，以及其中還具有另一水平控制裝置(30)，其用於在該可變放大器高度放大時增加該可控制衰減器的衰減，並在該可變放大器低放大時減少該可控制衰減器的衰減。
17.如前述各項權利要求中任一項所述的傳輸器級，其特徵在於該放大控制裝置(21)中具有另一數字/模擬轉換器(212)，以使一模擬放大控制信號得以被饋送至該功率放大器(10)的該放大控制輸入(13)，其中該提供裝置以數字形式提供該振幅表示。
18.如權利要求17所述的傳輸器級，其特徵在於在該另一數字/模擬轉換器(212)的信號流方向下遊中配置一模擬抗鋸齒濾波器(213)，以至少部分抑制該數字/模擬轉換器(212)所產生的一鋸齒幹擾。
19.如權利要求16或17中所述的傳輸器級，其特徵在於該放大控制裝置(21)中的該可控制放大器(210)是作為數字放大器，其可變增益可經由一數字放大控制信號(SC)加以控制。
20.一種利用一具有信號輸入(11)、一信號輸出(12)與一放大控制輸入(13)的功率放大器(10)傳輸一振幅與相位調變信號的傳輸器級，其包含用於提供該振幅與相位調變信號的一振幅表示與一相位表示的提供裝置(14)；具有一前送分支(16)與一反饋分支(17)的一鎖相循環；其中該前送分支(16)包含一相位檢測器(160)、一循環濾波器(162)與一可控制震蕩器(165)，該相位檢測器(160)用於比較作為一目標信號(18)的相位表示與一實際信號(19)，以提供一調整信號，該震蕩器(16)耦合至該功率放大器(10)的信號輸入(11)；其中該反饋分支(17)耦合至一分流裝置(20)以分流該功率放大器信號輸出(12)的信號，且包含用於決定該實際信號(19)的裝置(170，171a，171b，172，173，175)；以及放大控制裝置(21)，用於將振幅表示(22)轉換為一放大控制信號，並是饋送至該功率放大器(10)的放大控制輸入(13)；其中該放大控制裝置(17)具有一模擬/數字轉換器(172)，以使一模擬放大控制信號得以被饋送至該功率放大器(10)的放大控制輸入(13)，以及其中該提供裝置(14)是用於提供數字形式的相位表示。
21.一種利用具有一信號輸入(11)、一信號輸出(12)與一放大控制輸入(13)的一功率放大器(10)傳輸一振幅與相位調變信號的方法，其包含以下步驟提供(40)該振幅與相位調變信號的一振幅表示與一相位表示；比較作為目標信號的相位表示(18)與一相位實際信號(19)，以獲得一可控制震蕩器的一調整信號，該可控制震蕩器系耦合至該功率放大器(10)的信號輸入(11)；藉助分流該功率放大器信號輸出(12)的信號及將分流信號轉換為該相位實際信號(19)而計算該相位實際信號(19)；以及自該振幅表示(22)決定一放大控制信號，並將該放大控制信號饋送至該功率放大器(10)的放大控制輸入(13)；其中決定調整信號的步驟包含一數字/模擬轉換步驟，其中決定該實際信號(19)的步驟包含一數字/模擬轉換步驟，其中在該比較步驟中是比較數位訊號，以及其中在該提供步驟中是以數字形式提供該振幅與相位調變信號的相位表示。
22.一種電腦程式，其具有用於執行如權利要求21所述的傳輸方法的程序代碼，而該程序是於一計算機上執行。
全文摘要
一種根據包絡重建原理操作的傳輸器級，其包含用於提供欲傳送的振幅與相位調變信號的一振幅表示與一相位表示的提供裝置(14)，以及具有一前送分支(16)與一反饋分支(17)的一鎖相循環(PLL)，以及一放大控制裝置(21)，用於將振幅表示轉換為一放大控制信號，並是饋送至一非線性功率放大器(10)的放大控制輸入(13)。在該前送分支(16)中配置一數字/模擬轉換器；此外，在該反饋分支(17)中配置一模擬/數字轉換器，以使該鎖相循環的相位檢測器可以數字形式執行，藉助儘可能大部分的數位訊號處理，即可獲得一種較經濟且可精確操作的傳輸器級。
文檔編號H03F3/189GK1729617SQ200380106793
公開日2006年2月1日 申請日期2003年11月14日 優先權日2002年12月18日
發明者郝曼·加法裡, 拉爾夫·布而登斯基, 格拉爾德·烏爾裡奇特 申請人:德商弗朗霍夫應用研究促進學會