[发明专利]用于产生射频信号的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及产生已调射频信号，更具体而言是涉及一个低频或中频信息信号的调制和放大以产生一个高功率射频(RF)信号。

背景技术

近些年来，无线电通信领域中的发展产生了对于高功率射频放大器的增长的需要。一个原因是对于使用时间相关的包络的调制方法的增加的使用，这些使用时间相关的包络的调制方案例如是QAM(正交幅度调制)、OFDM(正交频分调制)和CDMA(码分多址)。另一个原因是向多载波无线电(MCR)的发展。

在蜂窝网络中，终端能够连接到无线电基站。在无线电基站中，需要发射机部分中的一个线性高功率放大器，用来为每个无线电信道提供足够的功率以达到由基站覆盖的小区的外边界。传统上，在无线电频率功率放大器中的效率和线性之间有一个折衷。例如，C类型放大器具有高效率，但是没有足够的线性，而例如A类型放大器非常线性，但是效率低。

当相同的放大器被用于在不同载波上调制的几个信息信号的同时放大或者当诸如QAM的线性调制被使用时，需要高线性。这是因为，在这种情况下，有关的信号分量的所有相位和幅度位置在都需要在放大中被保持。如果许多载波在一个单独的放大器中被放大，则总信号的包络将是时间相关的，即使单独的信号不是这样。如果没有获得线性，则信号分量之间的互调将出现，或者已放大信号和的频谱将变宽，从而导致与其它信道上的信号的干扰。

这样，由于需要高功率的同时还需要非常严格的线性，所以寻找用于例如MCR(多载波无线电)基站维持高效率的解决方案是尤其困难的。

出版的国际专利申请WO98/11683中，发明人L.Hellberg等人公开了一种用于产生具有高效率和线性的中等宽带(即包括MCR信号)的高功率RF信号的方法。在该方法中，使用一个增量-总和调制器来从信息信号中产生数字信号，随后是数字上混频和随后的开关和带通滤波。增量-总和调制利用一个量化过程将模拟(或者高多电平数字)信号变换为只含有M个(优选地，但不是必需相等间隔的)电平。然后，带通滤波器滤去在该过程中产生的所谓量化噪声。开关过程提供放大。带通滤波器的输入通过M个开关连接到M个不同的恒定电压。在一个给定的时间，一个并且只有一个开关闭合，而所有其它开关打开。数字控制信号(数字上混频增量-总和编码基带信号)确定那个开关是闭合的。增量-总和放大器具有一个等于“载波”频率两倍的开关频率。这些开关都连接到DC电压。

如果理想的开关(以及理想的带通滤波器)被使用，则放大器将具有100％的效率和线性。但是，实际的开关并非是理想的，因此它们要消耗功率，并且无法获得100％的线性。功率被消耗是由于闭合开关两端之间的压降以及流经打开的开关的泄漏电流。

此外，开关具有在闭合和打开状态之间有限的转换次数。这导致开关瞬变的一个问题。如果在开关瞬变的某个时期中，两个开关同时闭合，即都在一个低阻抗状态，则将导致几乎短路的电源。

另一方面，如果在开关瞬变期间，所有开关同时打开，即都在高阻抗状态，则带通滤波器将产生一个电压瞬变。带通滤波器必须对于带外信号具有高的输入阻抗。为此原因，在开关瞬变的短时间间隔中，它可以考虑为一个恒定电流发生器。该恒定电流通过高阻抗开关，产生一个高电压瞬变。这消耗瞬变电源，可能产生非线性，并且甚至降低开关的寿命。从带通滤波器中获取需要的选择性也是较困难的，这是因为它将看到一个时变阻抗。

减小瞬变问题的一个方法是使用更快的开关。不过，通常在速度、闭合开关的导电率(对于打开状态中的给定的最小“闭合阻抗”)以及所需要的控制信号功率之间有一个折衷。这样，小的瞬变损耗将意味着例如稳态“闭合”状态中的较高欧姆损耗(或者较高的控制信号功率)。

发明内容

本发明涉及用于产生已调射频(RF)信号的方法和设备。本发明特别涉及用于低频或中频信息信号的调制和放大以产生高功率RF信号的方法和设备。

本发明的一个目的是克服当由量化和开关而产生高功率RF信号时的瞬变问题。

本发明的另一个目的是通过降低开关频率而使用较低功率来控制开关。