[发明专利]具有嵌套的调幅控制器和调相控制器的功率放大器

说明书

本发明涉及线性发射机，具体涉及嵌套在射频发射机的功率放大器(PA)组件周围的调幅(AM)控制环和调相(PM)控制环。

一般地说，射频发射机(例如用于无线电话机中的射频(RF)发射机)使用标准的调相(PM)技术。因调制格式中无调幅(AM)分量，故PM发射机使用高效的和具有大幅度非线性的功率放大器(PA)。这些PA通常使用晶体管偏置技术，从而使偏置电流最小化，并且通过改变偏置电流来控制输出功率。

近来，需要一种用于发射具有AM分量和PM分量的信号的发射机。AM/PM发射机要求具有用于幅度和相位的调制电路。一般地说，调制电路由控制环电路配置形成。图1是现有技术AM/PM发射机的详细方框图，该发射机具有AM115控制环和PM117控制环。除了调相之外，PM控制环117还进行相位基准信号121至所需输出频率的频率变换。

PM控制环117包括混频器101、鉴相器103和压控振荡器(VCO)105。混频器产生中频信号127，该信号的频率等于频率基准输入信号123的频率与从VCO105反馈信号的频率之差。根据中频信号127的相位与相位基准输入信号121的相位差，鉴相器103产生误差信号。鉴相器的输出驱动VCO的调谐端，致使VCO输出信号具有近似等于相位基准输入信号121相位的相位，从而提供了VCO输出信号的调相。为了进行频率变换，鉴相器的输出驱动VCO的调谐端，致使VCO输出信号具有等于本机振荡器输入信号频率加上相位基准信号频率的频率。

AM控制环在具有输出幅度控制端的功率放大器(PA)107上被构成一体。AM控制环115包括PA107、输出功率耦合器109、包络检波器111和差分放大器113。PA输出信号的分量通过耦合器109反馈到包络检波器111。根据包络检波器111输出与幅度基准输入信号125的电压之差，差分放大器113产生误差信号。差分放大器113驱动PA输出幅度控制端，致使PA输出的幅度响应幅度基准输入信号125的电压，从而实现功率放大器输出信号的调幅。

当进入PA控制端的AM控制信号引起PA输出信号的相移时，就会产生问题，称为AM至PM的变换效应。这种AM至PM的变换效应是PA非线性的结果，该非线性是PA的特性，PA使用了用于将偏置电流最小化和将功率效率最大化的设计技术，当通过变化偏置电流控制输出功率时就会产生上述特性。

在过去已经采用了若干种方案去消除上述的AM至PM变换效应。首先是通过采用更为线性的PA组件，减少AM至PM的变换效应。然而，线性的PA效率较低，消耗功率较大，因此并不希望用于便携式无线电话机。第二种方案是调整基准信号的相位，致使PA输入信号的相位被预失真，从而抵消PA中产生的相位失真。然而，所需的预失真度取决于输出信号电平、电源电压和温度，结果形成非常复杂的开环控制方案。第三种方案是将PA嵌套在对PA输入信号移相的预失真环中，致使通过预失真环的总相移被自动地限制为0。

图2是嵌套在预失真环中的PA的简化方框图。在该电路中，输入信号在进入PA205之前先通过输入耦合器201和移相器203。PA输出信号通过输出耦合器207。输入耦合器201和输出耦合器207将输入信号和PA输出信号的分量馈送到鉴相器209。根据输入信号与PA输出信号相位之差，鉴相器产生误差信号。鉴相器209的输出驱动移相器203的控制端，致使PA的输入被自动地预失真，PA的输出信号具有近似等于输入信号的相位。因此，预失真环消除了PA中的相位失真。然而，该预失真环电路增加了不希望有的成本知复杂性。此外，当PA的相移超过移相器的有限范围时会产生问题。

因此，期望研制一种AM/PM发射机，能够进行调频、频率变换和调幅，其中对于PA中产生的相位失真没有限制，不取决于输出信号电平、电源电压或温度。

图1是现有技术发射机的详图。

图2是现有技术功率放大器的详图。

图3是以方框图形式表示的根据本发明的无线电话系统图。

图4是以方框图形式表示的根据本发明的发射机详图。

图5是以方框图形式表示的根据本发明的发射机详图。

图6是以方框图形式表示的根据本发明发射机另一种实现方案的详图。