調整電路的製作方法
2023-06-10 00:47:56 1
專利名稱：調整電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於調整信號幅度的調整電路。
背景技術：
例如功率放大器的非線性元件引起信號失真。減少放大器引起的失真已通過各種手段進行了嘗試。由於作為輸入信號振幅的函數的被放大信號的幅度或相位的失真經常類似於一種已知函數，所以失真由具有相似特徵行為的部件進行補償。用於預矯正的典型部件包括二極體、場效應電晶體或雙極結型電晶體。儘管這種解決方案簡單，但它並不準確。一個部件的特徵曲線不能足夠好地消除例如功率放大器的非線性元件的失真。儘管所述部件被用於線性化非線性元件的行為，但該部件自身也會引起相位以及幅度二者的非線性。
幅度的預矯正能夠通過使用查找表來執行，該查找表能夠被更新以便達到自適應，這是由於放大器失真受到例如溫度、放大器壽命以及饋送到放大器的信號的變化的影響。
除了查找表，一種高於一階的多項式也被用於評估失真。通常，階數必須至少為5或甚至為7階才能足夠好地消除失真。但這也大大增加了乘法運算的次數。
查找表或多項式都帶來複雜、低速以及不理想的補償電路，這導致信號處理中有問題的延遲。更進一步，用於多項式求解的乘法操作難於實施並引起不必要的延遲。因此，無論是否使用線性化，如果接入信號的功率電平變化，則功率放大器不能線性地放大信號，例如在UMTS(通用移動通信系統)、CDMA(碼分多址)、WCDMA(寬帶碼分多址)無線電系統的情況下。
發明內容
本發明的目的是提供改進的調整電路以及改進的調整方法。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於射頻信號幅度調整的調整電路，該調整電路包括用於輸入以及輸出的多個端子；具有匹配來自所述多個端子的輸入信號和到所述多個端子的輸出信號的作用的匹配部件；以及在所述匹配部件與地之間的至少一個可調電阻單元，用於改變幅度調整電路的至少一個端子處的電阻。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於調整信號幅度的調整電路，該調整電路包括用於輸入以及輸出的多個端子；以及至少一對可調阻抗單元，可調阻抗單元的每一對位於一對輸入和輸出端子之間，可調阻抗單元的每一個都並聯連接於信號線路與地之間，並且每對阻抗單元具有彼此互補的電抗。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於在調整電路中調整射頻信號幅度的方法，調整電路包括用於輸入以及輸出的多個端子；具有匹配來自所述多個端子的輸入信號和至所述多個端子的輸出信號的作用的匹配部件；以及在所述匹配部件與地之間的至少一個可調電阻單元。該方法包括利用至少一個可調電阻單元，通過改變每個電阻單元中至少一對可調阻抗單元的阻抗，來調整所述調整電路的至少一個端子的電阻。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於在調整電路中調整信號幅度的方法，該調整電路包括用於輸入以及輸出的多個端子；以及至少一對可調阻抗單元，可調阻抗單元的每一對位於一對輸入和輸出端子之間，可調阻抗單元的每一個並聯連接於信號線路與地之間。該方法包括調整該調整電路的阻抗，並在調整期間保持每一對阻抗單元的電抗相對於彼此互補。
本發明的優選實施方式在從屬權利要求中將得到描述。
本發明的調整電路以及方法帶來了若干優勢。該調整電路簡單，並提供了在寬頻帶中對幅度和相位的線性衰減/控制響應。
在下文中，通過參考優選實施方式並結合附圖詳細描述本發明，其中圖1示出了一種無線電系統；圖2A示出了一種具有傳輸線路的調整電路；圖2B示出了一種具有定向耦合器的調整電路；圖2C示出了一種具有循環器的調整電路；圖3示出了一種在信號發生器與負載之間的調整電路；圖4是示出了電感調整阻抗曲線的史密斯圓圖；圖5是示出了電容調整阻抗曲線的史密斯圓圖；圖6是示出了調整並聯阻抗曲線的史密斯圓圖；圖7示出了通過電容二極體實現對阻抗的電感調整；圖8示出了通過電容二極體實現對阻抗的電容調整；圖9是示出了方法的流程圖；以及圖10是示出了方法的流程圖。
具體實施例方式
本解決方案特別適用於在例如UMTS或WCDMA的無線電系統中的傳輸器，但不僅限於此。
首先藉助於圖1描述了該無線電系統。典型的數字無線電系統包括訂戶設備100至104、至少一個基站106以及基站控制器108。基站106還可以被稱為節點B而基站控制器108可以被稱為無線電網絡控制器。該訂戶設備100至104使用信號110至114與基站106進行通信。該基站106能夠通過數字傳輸鏈路116被連接到該基站控制器108。該訂戶設備100至104可以是固定安裝的端子、安裝於車輛中的用戶設備或便攜移動端子。信號110至114在訂戶設備100至104與基站106之間承載數字信息，例如由訂戶或無線電系統產生的語音或數據信息或控制信息。
圖2A示出了用於調整信號幅度的調整電路。圖2A中的調整電路包括輸入端子200以及輸出端子202。總體而言，該電路可以具有多個用於輸入以及輸出的端子。信號發生器204，其可以為在基站或用戶設備中的傳輸器的一部分，為輸入端子200提供信號。該電路包括匹配部件206，其具有匹配來自端子200的輸入信號和至端子202的輸出信號的作用。該匹配部件對該電路的阻抗起作用，並且具有不同屬性的匹配部件能夠改變該電路的阻抗。該匹配部件206可以是，例如傳輸線路，其長度1可以是信號波長λ的四分之一，即1＝λ/4+nλ/2，其中n＝0、1、2、……、∞。相應地，該匹配部件的相位偏移Δ(弧度)也能夠表示為Δ＝π/2+nπ，其中π≈3.1415926。傳輸線路的阻抗可以為50Ω、75Ω、100Ω、600Ω或任何其他期望的值。圖2A中的調整電路包括兩個在該匹配部件206和地之間的可調電阻單元208、210，用於在幅度調整電路的輸入和輸出端子200、202處改變電阻。負載212可以是非線性元件，例如放大器，該負載可以被連接到輸出端子202。由負載212引起的幅度的非線性可以被調整電路消除。
除了傳輸線路206，能夠使用一種線圈和電容的梯形結構。在這種實現方法中，線圈串聯連接，並且每個線圈都具有雙邊連接以通過電容接地。通過選擇線圈和電容的適當的值，能夠達到所要求的相位偏移Δ＝π/2+nπ。
每個可調電阻單元208、210可以包括多個並聯和/或串聯的部件，這些部件中至少某些是可調的。該電阻單元208、210中的部件也具有相對於彼此的互補電抗。例如，電阻單元208可以包括可調阻抗單元2080、2082，並且電阻單元210可以包括可調阻抗單元2100、2102。阻抗單元2080可以為感性，並且阻抗單元2082可以為容性，反之亦然。在電阻單元208中的該阻抗單元2080、2082調整期間，它們的電抗可以保持彼此相反，並且調整可以僅改變電阻單元208的電阻值。在相似的方式中，對具有互補電抗的阻抗單元2100、2102的調整可以改變電阻單元210的電阻。
本發明的實施方式可以包括從非線性元件212的輸出至可調電阻單元208、210的反饋214(由虛線示出)，該反饋214用於調整阻抗單元2080、2082以及2100、2102，但是該特徵並不是必需的。該反饋可以包括反饋轉換器(未示出)，該轉換器將該非線性元件212的輸出信號轉換為阻抗單元2080、2082以及2100、2102適當的格式。
圖2B示出了其中匹配部件是具有四個端子252至258的定向耦合器250的示例。在這個示例中，兩個端子252、254具有可調電阻單元260、262，不過通常至少一個端子具有可調電阻單元。
圖2C示出了其中匹配部件是具有三個端子272至276的循環器270的示例。在這個示例中，端子272具有可調電阻單元278。當傳輸從端子274向端子276傳送時，端子276為輸出端子。其他端子中的任何一個也可以具有可調電阻單元。
圖3示出了用於調整信號幅度的調整電路的另一個示例。圖3中的調整電路包括輸入端子300以及輸出端子302。通常，該電路可以具有多個用於輸入輸出的端子。信號發生器304將信號饋送到輸入端子300。一對可調阻抗單元306、308並聯連接於信號線路(該線在端子300和302之間)與地之間。地可以是零電位或相對於信號線路中檢測到的信號的任何其他參考電平。阻抗單元306可以為感性並且阻抗單元308可以為容性。通常可以為電路提供多於一對的可調阻抗單元使得每對可調阻抗單元位於一對輸入輸出端子之間。每對的阻抗單元具有相對於彼此的互補電抗。可以將為例如放大器的非線性元件的負載310連接到輸出端子302。如在圖2A、2B以及2C中，每個阻抗單元可以包括多個並聯和/或串聯的部件。
在圖2A、2B、2C和圖3中所述的調整電路能夠作為可調衰減器，因為其可變電阻在期望的幅度內衰減了向負載輸入的信號。
圖2A、2B、2C和圖3中涉及的阻抗單元的互補電抗可以使用複數而加以數學表示，使得阻抗能夠被作為複數值來考慮，該複數值的實部表示電阻以及複數值的虛部表示電抗。兒該電抗取決於電感或電容。兩個並聯的阻抗單元Z1＝R1+jX1、Z2＝R2+jX2的阻抗Z，可以表示為Z=11Z1+1Z2=11R1+jX1+1R2+jX2;---(1)]]>其中R1+jX1為第一阻抗單元Z1，R2+jX2為第二阻抗單元Z2，R1是第一阻抗單元的電阻部分，R2是第二阻抗單元的電阻部分，X1是第一阻抗單元的電抗部分，X2是第二阻抗單元的電抗部分，以及j為虛數單位。該阻抗Z還能表示為Z=R1R2+j(R1X2+R2X1)-X1X2R1+R2+j(X1+X2),---(2)]]>其可以具有實數值，即，如果電阻部分R1和電阻部分R2具有相同的值，R1＝R2，並且如果電抗部分X1與電抗部分X2相反，X1＝-X2，則阻抗Z可以為阻性。當該阻抗Z為純阻性時，該並聯的阻抗Z1、Z2的值是相對於彼此的復共軛，即，Z1＝R1+jX1，Z2=Z1=R1-jX1.]]>圖4示出了電阻單元208的可調阻抗單元2080的曲線400，電阻單元208在史密斯圓圖中具有感性電抗。該曲線也相似於阻抗單元306的曲線。該阻抗單元的值可以選擇，使得調整範圍的最小和最大值都在史密斯圓圖的實軸中。不具有互補電抗的可調阻抗單元的曲線在這種情況下是史密斯圓圖上的、在實軸之上彎曲的弧。
圖5是示出了具有容性電抗的電阻單元208的阻抗單元2082的阻抗曲線500的史密斯圓圖。該曲線也相似於阻抗單元308的曲線。與圖4相似，阻抗單元的值可以選擇，使得調整範圍的最小和最大值都在史密斯圓圖的實軸中。不具有互補電抗的可調阻抗單元的曲線在這種情況下是史密斯圓圖上的、在實軸之下彎曲的弧。
圖6是示出了電阻單元206的阻抗單元2080與阻抗單元2082的組合的阻抗曲線600的史密斯圓圖。該曲線相似於阻抗單元306和阻抗單元308二者的組合的曲線。由於互補電抗(涉及等式(2)中的X1和X2)彼此相反，組合的阻抗Z為阻性並因此為一條在整個調整範圍內的直線。
圖7示出了具有與圖4中的曲線相似行為的阻抗單元。該阻抗單元可以使用一對陰極彼此面對的電容二極體700來實現。不過通常，該阻抗單元可以使用至少一個電容二極體來實現。該電容二極體對700在一個端子處接地。調整阻抗的調整信號從二極體對700之間被饋送。該調整信號能夠例如被表示如下Vadjustment＝V0-VC，其中Vadjustment為調整電壓，V0為恆定電壓(例如大約8V)，以及VC為改變電容二極體對700的阻抗的可變電壓。電容二極體對700的另一端子通過線圈702接地。該電容二極體對700的相同端子也穿過傳輸線路704、708一段以及電阻706被連接到信號線路。
圖8示出了具有與圖5中的的曲線有相似行為的阻抗單元。這種阻抗單元還可以使用一對陰極彼此面對的電容二極體800來實現。調整阻抗的調整信號從二極體對800之間被饋送。在這種情況下，該調整能夠直接使用可變電壓VC來執行，即Vadjustment＝VC。因此該曲線在圖4和圖5中方向相反，並在調整範圍內的任何點上具有彼此相反的電抗值。該電容二極體對800的另一個端子通過線圈802接地。該電容二極體對800穿過傳輸線路804、808一段被連接到信號線路，在傳輸線路804、808兩者之間設有電阻806以接地。
當頻率被認為是2140MHz時，能夠給出下列示例，但不限於此。每個電容二極體包括1.5mH電感以及如下的部件的值傳輸線路704Z0＝63Ω，I＝0.668×λ電阻706R＝120Ω傳輸線路708Z0＝50Ω，I＝0.107×λ傳輸線路804Z0＝50Ω，I＝0.794×λ電阻806R＝90Ω傳輸線路808Z0＝106Ω，I＝0.804×λ。
舉例而言，電容二極體的電容C能夠表達為C＝[8.75/(1+Vadjustment/2.3)1.1+1.2]pF。在另一種頻率下，能夠使用不同的值。線圈702、802用於直流接地。電容二極體的使用加快了電路調整並且因此能夠被用於高頻。
通過將圖7和圖8的可調阻抗單元並聯，可形成可調電阻。該可調阻抗的設計可以使得電抗部分的絕對值相等但該值的符號相反，而導致史密斯圓圖中的直線。電容二極體支持高調整速度、高回波損耗以及高達5dB甚至更高的調整範圍。
圖9是示出了在調整電路中調整信號幅度的方法的流程圖。在方法步驟900中，幅度調整電路的至少一個輸入和輸出端子處的電阻利用至少一個可調電阻單元進行調整。
圖10是示出了在調整電路中調整信號幅度的方法的流程圖。在方法步驟1000中，調整電路的阻抗被調整。在步驟1002中，每對阻抗單元的電阻在調整期間保持彼此互補。
被調整的信號可以為射頻信號，該信號可以為基帶信號或由載波調製的信號。信號頻率可以從千赫變化到千兆赫。
儘管上文參考根據附圖的示例描述了本發明，但顯然，本發明不限於此，而是能夠在隨附的權利要求書的範圍中以多種方式加以修改。
權利要求
1.一種用於調整射頻信號的幅度的調整電路，所述調整電路包括用於輸入以及輸出的多個端子；匹配部件，具有匹配來自所述多個端子的輸入信號和到所述多個端子的輸出信號的作用；以及在所述匹配部件和地之間的至少一個可調電阻單元，用於改變所述多個端子中的至少一個端子的電阻。
2.一種用於調整信號的幅度的調整電路，所述調整電路包括用於輸入以及輸出的多個端子；以及至少一對可調阻抗單元，所述可調阻抗單元的每一對位於所述多個端子的一對輸入和輸出端子之間，其中所述可調阻抗單元的每一對並聯連接於信號線路和地之間，以及所述可調阻抗單元的每一對的所述阻抗單元具有彼此互補的電抗。
3.一種用於調整射頻信號的幅度的調整電路，所述調整電路包括用於輸入以及輸出的多個端子；匹配裝置，用於匹配來自所述多個端子的輸入信號和至所述多個端子的輸出信號，以及在所述匹配裝置和地之間的至少一個可調電阻裝置，用於改變所述多個端子中的至少一個端子的電阻。
4.一種用於調整信號的幅度的調整電路，所述調整電路包括用於輸入以及輸出的多個端子；以及至少一對可調阻抗裝置，其中所述可調阻抗裝置的每一對位於一對輸入和輸出端子之間，在其中所述可調阻抗裝置的每一對並聯連接於信號線路與地之間，以及所述可調阻抗裝置的每一對的所述阻抗裝置具有彼此互補的電抗。
5.根據權利要求1所述的電路，其中所述至少一個可調電阻單元包括至少一對具有可調的互補電抗的阻抗單元。
6.根據權利要求2所述的電路，其中所述每對中的至少一對阻抗單元在調整範圍的任何點處具有相對於彼此相反的電抗值。
7.根據權利要求1所述的電路，其中所述至少一個可調電阻單元包括一對電容二極體。
8.根據權利要求1所述的電路，其中所述匹配部件包括傳輸線路。
9.根據權利要求1所述的電路，其中所述匹配部件包括定向耦合器。
10.根據權利要求1所述的電路，其中所述匹配部件包括循環器。
11.根據權利要求1所述的電路，其中從非線性元件的輸出將反饋輸入到所述至少一個可調電阻單元，用於根據反饋信號調整所述至少一個可調電阻單元。
12.根據權利要求2所述的電路，其中從非線性元件的輸出將反饋輸入到所述至少一對可調阻抗單元，用於根據反饋信號調整所述至少一對可調阻抗單元。
13.一種用於在調整電路中調整射頻信號的幅度的方法，所述調整電路包括用於輸入以及輸出的多個端子；匹配部件，具有匹配來自所述多個端子的輸入信號和到所述多個端子的輸出信號的作用；以及在所述匹配部件和地之間的至少一個可調電阻單元，所述方法包括利用所述至少一個可調電阻單元，通過改變每個電阻單元中至少一對可調阻抗單元的阻抗，來調整所述調整電路的多個端子中的至少一個端子的電阻。
14.一種用於在調整電路中調整信號的幅度的方法，所述調整電路包括用於輸入以及輸出的多個端子；以及至少一對可調阻抗單元，其中所述可調阻抗單元的每一對位於一對輸入和輸出端子之間，所述至少一對可調阻抗單元的每一對並聯連接於信號線路和地之間，所述方法包括調整所述調整電路的阻抗；以及在所述調整期間，保持所述每一對阻抗單元的電抗相對於彼此互補。
15.根據權利要求13所述的方法，進一步包括從非線性元件的輸出向至少一個可調電阻單元輸入反饋信號，並根據所述反饋信號調整所述至少一個可調電阻單元。
16.根據權利要求14所述的方法，進一步包括從非線性元件的輸出向所述至少一對可調阻抗單元輸入反饋信號，並且根據所述反饋信號調整所述至少一對可調阻抗單元。
17.根據權利要求13所述的方法，其中所述調整步包括利用所述至少一個可調電阻單元調整所述電阻，在其中至少一個可調電阻單元包括至少一個電容二極體。
全文摘要
本發明涉及用於調整射頻信號幅度的調整電路。所述調整電路包括用於輸入和輸出的多個端子，對匹配到端子的輸入信號和匹配來自端子的輸出信號起作用的匹配部件。所述調整電路還包括在所述匹配部件和地之間的至少一個可調電阻單元，用於改變所述幅度調整電路的至少一個端子處的輸入和輸出電阻。所述用於調整信號幅度的調整電路還可以包括用於輸入和輸出的多個端子，至少一對可調阻抗單元。所述阻抗單元的每一對位於一對輸入和輸出端子之間。每個可調阻抗單元並聯連接於信號線路和地之間，並且每對所述阻抗單元具有相對於彼此互補的電抗。
文檔編號H03C1/00GK1914792SQ200580003550
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月28日 優先權日2004年1月30日
發明者埃羅·庫克卡裡, 泰羅·奧伊蘭基, 帕西·庫爾特蒂奧 申請人:諾基亞公司