[发明专利]对放大器模块智能控制的功率放大系统

说明书

本发明一般涉及到无线电信的技术领域，特别是涉及到通信信号放大的功率保持问题。

由多个线性功率放大器构成的系统具有许多用途。例如，在蜂窝电话的基站或是“网孔站址”中使用了多信道四模块的线性放大器系统。例如，在George Calhoun，Wireless Access and the Local TelephoneNetwork 128-135(1992)中就描述了这种公知的基站或是网孔站址，本文参考了上述文献。这种放大器系统被用来在网孔站址内部放大各种不同频率的射频(RF)信号，或者是信道和载波等等。这样的系统通常包括一个分离器，多个线性放大器模块，一个合成器，一种分离器/合成器控制功能，以及一个监视和控制模块。此类系统的例子有SpectrianMC160A系列多载波功率放大器和PowerWave MCA9000-400系列的线性放大器系统。

在这种系统中将一个“输入信号”送入一个分离器。这一输入信号包括一或多个不同频率的射频信号。换句话说，这一输入信号可能是一种多信道信号。这些射频信号可能采用任何需要的格式或是协议，包括高级移动电话业务(AMPS)，时分多址(TDMA)或是码分多址(CDMA)等标准。分离器将输入信号分离成两个以上的结果信号。这些结果信号与输入具有相同的频率，但是输入信号的功率或是幅值被平均地分配给了这些结果信号。

在诸如PowerWave MCA9000-400系列四模块线性放大器系统这样一种典型的四模块线性放大器系统中，分离器的特征是有四个输出，每个输出连接到四个线性放大器模块当中的一个。分离器是按照连接到分离器上并且可供使用的线性放大器模块数量来配置的。用一个由微处理器或是移位逻辑电路构成的分离器/合成器控制功能框来监视连接到分离器上并且可供使用的放大器模块数量，并且相应地配置分离器和合成器。在一个所有四个模块都可供使用的四模块系统中，分离器/合成器控制功能框是这样来配置用于四个模块的分离器的，让分离器将一个输入信号分离成四个结果信号，每个结果信号与输入信号具有相同的频率成分及其四分之一的功率。如果分离器是按照连接了三个可供使用的放大器模块的形式配置的，分离器就将输入信号分离成三个功率均等的结果信号，或者说是输入信号的三分之一。同样，如果分离器是为两个模块而配置的，分离器就将输入信号分离成两个信号，而且，如果是为一个模块配置这样的分离器，分离器就不用分离信号。

四个模块分别将其输入信号放大到该模块所需的电平。放大的信号被连接到一个合成器。分离器/合成器控制功能框按照连接到分离器上并且可供使用的功率模块的数量来配置合成器。在一个四模块的系统中，分离器/合成器控制功能逻辑就是这样配置在这种系统中工作的合成器的。这样的合成器可以将四个放大的信号合成为一个用于传输的输出信号。通常是将这一合成的信号通过天线接口电路提供给发射天线。

另外在这种系统中还采用了一个监视和控制装置来控制每个模块的操作功率，对每个模块进行监视，起动或是停用各个模块，并且在系统工作参数超标时通知操作人员。这种装置还可以被用来和分离器/合成器控制功能框一起或者是代替后者来配置或是重新配置分离器和合成器。

在普通的蜂窝电话网孔站址内所使用的系统中，监视和控制装置不会单独地起动或是停用单个的功率放大器模块。所有这些模块或者都是工作的，或者都是不工作的。

在普通的网孔站址内采用的多信道多放大器线性放大器系统需要相当大的功率，因此，它的运行费用很高。普通网孔站址上的电源通常是为系统提供的功率是24-27伏DC电压和系统中随时需要的电流。系统所需要的功率在一天的时间中往往是随着用户对系统的使用而不断变化的。在用户需求达到最高点的高峰时期，系统可能需要1500-2500瓦。在低峰时期，系统需要的功率大约是150瓦，比高峰时期的需求要小得多。

在系统的工作期间，用来操作一个四模块线性放大器系统所需的大部分功率从某些方面来看可以被认为是主要用于维持所有四个功率放大器模块的有效状态。在高峰期间，往往需要用所有的四个放大器来放大系统所处理的信号。因此，在高峰期间往往需要使所有四个功率放大器都维持在有效状态。然而，在低峰期间，系统可能仅仅需要一到两个功率放大器模块就足以工作了。因此，在低峰期间可能仅仅需要有一到两个放大器模块保持有效状态。仅仅将必要的放大器模块维持在有效状态可以显著地减少平均功率。