[发明专利]功率放大器及无线电发射机

说明书

本发明涉及如使用闭合回路反馈(如，Cartesian反馈)的放大器这样的功率放大器，以及包括这种放大器的无线电发射机。

对可用于通信系统的的有限频谱的持续地关注促进了频谱有效地线性调制方案的发展。由于这些线性调制方案的包络是波动的，所以在非线性功率放大器中会产生互调产品。具体说，在专用移动无线电(PMR)环境中，带外辐射的限制就很严(到－60～－70dBc的量级)，因此，线性调制方案将要求高度线性的发射机。

在便携式PMR设备中还要强调增加电池寿命。因此，所用的放大器的工作效率必要最大化。为实现线性和高效率，在功率放大器(P.A.)中必需应用所谓的线性化技术，以改善更有效的放大器类型(如，AB类、B类或C类放大器)的线性。目前在设计线性发射机时通常用的一种线性化技术是Cartesian(笛卡尔)反馈。这是一种在将基带反馈信号放大和上变换到其输出频率和功率电平上之前，将该信号以其“I”和“Q”的格式加到“I”和“Q”输入信号上的闭环负反馈技术。

对于中继无线电制造商的一种非常有用和理想的实施是一个无线单元具有在中继和直接/常规两种方式下工作的能力。正在审查中的英国专利申请No.9401703.5题为“无线发射机和双方式远地无线电的功率放大器”(在本申请递交日时还未公开)一文中提出了用于实现包括在闭合和开放环路方式间转换的特性的装置。

在负反馈闭环方式和开环方式之间转换时固有的一问题是合成功率输出电平的变化。从闭环工作到开环工作的转换使发射机总功率增益增加闭合的“环路增益”的一个因子。因此，最终的P.A.器件将由于该“环路增益”的驱动电平的增加而达到饱和，而且将不会出现其所需的理想的30dB线性特性，以满足直接方式工作的相邻信道功率电平。从而这种无线性在相邻信道间产生过大的干扰。

在某些线性化训练方案中也需要开环方式和闭环方式之间的转换。莫托罗拉公司的美国专利No.5,066,923号就描述了一个训练方案，其中，放大器的相位在开环方式进行调节，闭合该环，并调节放大器的增益。在上述专利中，描述等效开环和闭环增益间转换的需要以及描述了以可选择地启动和断开环路中增益单元的方式实现转换的方法。如果增益单元在环路中选择性地启动或断开，就会影响相移和相位稳定性，以及电路的复杂性。

理想的方法是把功率放大器和其环路控制电路集成到一个集成电路中。遗憾的是，在该特性的电路被集成时，很难提供控制环路中各单元增益的调节。因此，需要更适于集成的改进的电路。

根据本发明，提供一个具有输入和输出的功率放大器，在输入和输出之间包括：一个放大器电路，它包括具有用于接收要放大的信号的输入端的前向环路增益单元，连到前向环路增益单元的输出端用于提供负反馈信号的反馈单元，用于从要放大的信号中减去负反馈信号的减法器单元，从而提供一个放大器控制环路和环路闭合装置，用于根据环路闭合信号可选择地打开或闭合控制环路；还包括控制环路之外的增益调节装置，根据环路闭合信号，当环路打开时选择第一外部增益，当环路闭合时选择第二外部增益，选择所述第一和第二外部增益以使之在环路开放和闭合期间放大器输入和输出的转换时保持基本不变的增益。

由于增益调节是在环路外部进行的，任何对相移和相位稳定性的不良影响都可被减小或消除，而且电路可设计成具有减小的相位裕度且电路更简单。

本发明的优点是适于分离制造的简单电路并极适于集成。

本发明也应用于基本直接转换发射机以后的产品。

下面将结合附图，通过一个例子说明本发明的最佳实施例。

图1是本发明第一实施例的电路图。

图2是本发明第二实施例的电路图。

图1示出了根据本发明第一最佳实施例的使用Cartseian反馈线性化的功率放大器。

该功率放大器包括一个具有输入11和输出12的功率放大器件10。输出端12连到天线和反馈耦合器14上。反馈耦合器14连到与混频器16和环路滤波器17相连的可变衰减器15上。环路滤波器17通过开/闭开关18连到求和单元19的负输入端。求和单元19的输出通过增益单元20、环路滤波器21和转换器混频器22连到功率放大器输入端11上。本机振荡器25向混频器22和16提供注入信号。

第一和第二并行连接的增益单元30和31连到求和单元19的正输入端26，增益单元30和31有各自的开/闭开关32和33。增益单元30和31接收从数/模转换器(DAC)35输入的信号。