CN1871791A - 移动终端内自动功率控制的参考信号的附加调整 - Google Patents

Abstract

本发明通常涉及在移动发射机的模拟前端中使用的自动功率控制(APC)电路的领域。尤其涉及一种功率控制电路(101M，101N)及相应的方法，用于通过执行APC环的参考信号(V_ref)的附加调整来控制在可变增益功率放大器(105)的输出端口发射的RF信号(x(t))的功率电平(P_out)。因此，在发射天线(110)与所述功率放大器(105)不匹配的情况下，为了不使正在进行的呼叫断开，建议提高辐射RF功率(P_out)。在有物体非常靠近所述终端天线的情况下，天线的负载就会发生改变并测量增强的反射信号。在闭环中，这种增强的反射信号与用来计算(S1A)参考信号(V_ref)的参考斜坡信号(V_ramp)混合，这将会导致辐射功率增加并防止所述呼叫断开，其中所述参考信号代表要发射的RF信号(x(t))的功率(P_out)的额定功率电平(P_ref)。根据所述参考斜坡信号(V_ramp)与DC反馈信号(V_PD)计算(S1A)参考信号(V_ref)的步骤通过以下子步骤实现：所述DC反馈信号(V_PD)的处理型式(K·G_OP·V_PD)与所述参考斜坡信号(V_ramp)相乘(S1a’)，再将所述乘法步骤(S1a’)的输出信号(V_ramp·K·G_OP·V_PD)与所述参考斜坡信号(V_ramp)相加(S1a”)，以便得出所述参考信号(V_ref)。

Description

移动终端内自动功率控制的参考信号的附加调整

发明领域及背景

本发明通常涉及在诸如移动发射机的模拟前端中使用的自动功率控制(APC)电路的领域。尤其涉及集成在移动发射机模拟前端中的闭环功率控制电路的不同实施例以及相应的方法，用于通过执行APC环的参考信号的附加调整来控制在集成于该移动RF发射机内的可变增益功率放大器的输出端口处要发射的RF信号的辐射功率电平。

在近几年中，对应用于无线通信设备中的高效功率控制电路的需求日益增高。在闭环功率控制中的一项关键任务就是模拟电路的设计，该电路被集成在无线RF发射机的模拟前端中，用于按时间t来控制要发射的RF信号x(t)的输出功率P_out。斜坡的斜率太大则引起不希望的频谱展宽，斜率太低则违背所规定的时间限制。因此，通常由功率放大器(PA)在无线RF发射机的输出端口提供的所述输出功率P_out由一个外部控制电压V_ctrl设定。V_ctrl与P_out之间的关系通常是非线性的，且受温度、容差、供电电压、频率和PA输入功率的影响。要实现P_out的足够稳定性，就需要一个功率控制回路，虽然一些设计者还在使用诸如通过控制所述PA供电电压的无反馈原理。这种功率控制回路典型地包括：一个RF检测器和一个加有来自基带控制器的输入信号的回路放大器。常规功率控制回路设计的主要区别在于各自应用的RF检测器，但所述回路放大器也包括吸引人的设计观点。

在功率控制回路设计中的一个重要问题是动态范围。对于基于GSM的移动电话，最大天线功率为33dBm，最小功率电平为5dBm。所述检测器动态必须显著较高，例如大于34dB，它比较接近一个好的二极管检测器的能力。需要大的动态范围的另一个原因是，例如：在基于TDMA的常规通信系统中，功率放大器在“节电”模式下启动，在该模式中，所述RF电平由噪声电平和串音决定。对于GSM系统该电平将低于大约-48dBm，这将导致动态范围大于70dB。如果将控制电压V_ctrl加在所述功率放大器的控制输入端，那么输出功率P_out就会增加。但是由于有限的检测器动态，所述回路不会被锁定且在该检测器响应的点可能产生大的超调量。

有两个问题会使功率控制回路设计成为一项艰巨的任务。一个是一些功率放大器不是很快速，这意味着加在控制输入上的一个阶跃ΔV_ctrl与输出功率的相应变化ΔP_out之间可能存在显著延迟。这会限制所述功率控制回路的速度并能引起不稳定性。第二个问题是功率放大器和许多检测器都是非线性电路元件。当一个功率控制回路由一个理想线性检测器和一个线性回路放大器构成时，理想功率放大器将有一个常数斜率dP_out/dV_ctrl，但实际上dP_out/dV_ctrl是控制电压V_ctrl的函数，这会产生一个依赖于偏压的全回路增益，并使得所述反馈系统的频率补偿变得相当困难。但如果该回路稳定，那么所述电路可能对一些功率电平来说太慢。

所述功率放大器是移动发射机的一个组件，它将要发射的RF信号x(t)放大到驱动发射天线所需的必需功率电平P_out。在大多数无线通信系统中，通常由于需要送给天线的的功率(输出功率)本身数量非常大，所以所述功率放大器是最大的功耗器。这还不包括该功率放大器内消耗的总功率，只是驱动天线所需的功率数量。该功率放大器消耗的总功率必然要大于所述输出功率，这是由于总有一些功率消耗在有源器件和外围电路中。由于所述功率输出规定本身总是大于RF系统中该块其余部分的功耗，且这种功率放大器的功耗将大于所规定的功率输出，所以该功率放大器无疑为该系统的主要功耗器。

通常，由于要可靠发射被调制的RF信号x(t)需要相当高的功率电平，所以在所述功率放大器中就有大量功率被消耗掉。在许多无线应用中，这种放大器所消耗的功率数量不是关键的；只要所发射信号有足够的功率，就足够了。但是，在只有有限数量的能量可以使用，而又不足以用于所述发送过程时，就必须使所有设备的功耗最小，以便使能量可使用的时间长度最大化。

当今所使用的功率放大器的不同种类多得无法计算，且它们的范围从完全线性到完全非线性，以及从非常简单到异常复杂。在PA术语中，“线性”功率放大器是一种在其输入与输出之间呈线性关系的放大器。虽然一个功率放大器可以包括多个按非线性形式(如：一个FET在切断和饱和之间切换的情况)工作的晶体管，但它仍能被认为是线性的。非线性功率放大器的特征是相当高的效率，而其非线性使所述输出信号扩展(原因是由于互调产物，尤其是当在本机振荡器中有许多将引起该功率放大器输入的扩展的相位噪声时)。

典型的功率放大器包括几个串联级。通常每一级都比前一级更大更强。由于多数静态电流由那些高功率级引起，这些高功率级对于无线通信所需的低输出功率电平是不需要的，所以当不需要高功率级时对其旁路的装置将导致能耗的显著降低。

由于无线电话靠电池电源工作，所以也希望它们的发射机尽可能有效的工作以节省电源和延长电池的寿命。理想地，对于诸如受UMTS标准约定的那些W-CDMA系统，功率放大器级在其所要求的动态范围内应能够有效地、线性地工作。但是，现有技术还不能接近这种理想状态，且多数无线电话现在还缺乏功率管理。在低功率发送期间，功率被不需要的级联放大器级所浪费。因此，已有很多尝试来旁路没用的级。

在正常工作状态下，常规无线RF收发信机设备使用一种自动功率控制(APC)电路来控制其放大器级的输出功率。在大多数RF收发信机中发现的所述APC电路都有一个外部连接，用来与一个线性功率放大器相连。在完成对最终的功率放大器输出端口处的调制RF信号的功率检测之后，所述信号被转换成DC电压并被反馈给一个可变增益的中频(IF)级，以便在长时间内保持最终的输出功率不变。由于所述APC电压的生成完成得很早，因温度漂移、工作电压偏差等引起的所述增益漂移没有得到该电路的补偿。另一种选择方案是根据最终放大器的驱动功率得出所述APC电压，并将其馈送至所述RF收发信机的外部APC输入。该原理是：当所述功率放大器变得过驱动时，就会产生反馈到收发信机的APC电路中的一个负电压。该电压作为该收发信机发射级中的一种增益控制，于是自动地降低驱动功率(该收发信机的输出功率)并限制来自于所述过驱动的放大器的畸变。

图1a所示为根据现有技术的常规APC环100a的示意框图，其被用于稳定实现RF信号发生器的模拟电路的输出端口114b’的功率。该电路还能用于执行调幅(AM)。它包括：一个频率合成单元102’(FSU)，一个电源分压器106”(如：定向耦合器)，它将所述调制的RF输出信号的反射波馈送至宽带检测二极管108’；以及一个放大器级112’，其输出信号被馈送至一个电控衰减器103’，如：调幅器级，其包括利用用混合微波集成电路(MIC)技术实现可调电阻的电流控制的PIN二极管。如果所述RF信号发生器被用于频率扫描应用，那么通常会用一个外部检测器(未示出)来保持被测试RF单元的输入端口上的功率电平恒定。

图1b所示为在基于EDGE通信环境中的无线通信设备使用的、包括现有技术APC环的QAM发射机100b的示意框图，用于稳定在QAM发射机100b发射天线110处的RF输出信号的功率电平P_out。因此，比较器级112加有代表RF输出信号x(t)的功率P_out的额定功率电平P_ref的参考信号V_ref，该RF输出信号的实际输出功率电平由定向耦合器106’提供并通过宽带检测二极管108反馈给所述APC环，该比较器级112的输出端口与一个可变增益功率放大器105的增益控制输入端口相连，而该可变增益功率放大器105控制该QAM发射机100b的输出功率电平P_out。

复值模拟基带信号x_LP(t)(要发射的实值RF带通信号x(t)的复包络或等效低通信号)因此可被写成：

x_LP(t)＝i(t)+j·q(t)＝a(t)·e^j.(t)       (1)

其中：

i(t)：＝Re{x_LP(t)}，                       (1a)

q(t)：＝Im{x_LP(t)}，                       (1b)

$a\left(t\right):=\left|x_{\mathrm{LP}}\left(t\right)\right|=\sqrt{i^2\left(t\right)+q^2\left(t\right)},---\left(1c\right)$

以及j： $=\sqrt{-1}$ 是虚数单位。因此

i(t)表示x_LP(t)在时域中的同相(I)分量，

q(t)表示x_LP(t)在时域中的正交(Q)信号，

a(t)表示x_LP(t)的幅度分量，x_LP(t)由x(t)的所述包络给出，以及

(t)表示x_LP(t)的相位分量，x_LP(t)也是x(t)的相位分量。

i(t)和q(t)分别通过两个调制器级104a和104b从基带直接上变换到RF带，这两个调制器级由提供正弦波高频载波信号的本机振荡器102驱动，该正弦波为：

c_i(t)≡c(t)：＝A_c·cos(2π·f_LO·t)，(2a)

其中，A_C(以 为单位)是所述载波信号c_i(t)的振幅系数以及f_LO(以GHz为单位)是所述本机振荡器102提供的载波频率。希尔伯特变换器104c与上变换混频器104a的一个输入端口相连，并提供所述载波信号c_i(t)的90度相移，这样用于正交信号q(t)从基带直接上变换到RF带的载波信号由以下给出：

$c_q\left(t\right):=A_c\·\cos (2\mathrm{\π}\·f_{\mathrm{LO}}\·t+\frac{\mathrm{\π}}{2})=-A_c\·\sin (2\mathrm{\π}\·f_{\mathrm{LO}}\·t).---\left(2b\right)$

用x_LP(t)(或分别为i(t)和q(t))，要发射的调制RF信号x(t)于是可按以下写出：

$x\left(t\right)=\mathrm{Re}\{x_{\mathrm{LP}}\left(t\right)\·e^{+j\·2\mathrm{\π}\·f_{\mathrm{LO}}\·t}\}=i\left(t\right)\·c_i\left(t\right)+q\left(t\right)\·c_q\left(t\right)$

$=i\left(t\right)\·\cos (2\mathrm{\π}\·f_{\mathrm{LO}}\·t)-q\left(t\right)\·\sin (2\mathrm{\π}\·f_{\mathrm{LO}}\·t)---\left(3\right)$

由于到达一定距离的接收器需要一定的输出功率电平P_out，所以在发射之前，所得到的RF信号x(t)必须经放大。因此需要一个增益控制功率放大器105。

由于在基于TDMA的通信系统的上行链路中所发射信号流的RF功率的脉冲串特性，所以在不同的时隙之间，无线RF发射机的输出功率必须分别向上倾斜到合适的电平或向下倾斜到零，这样，所述RF输出功率P_out在发送期间才能恒定以简化不同TDMA信道的时分复用。在数据发送开始之前的某个特定时间，所述移动终端将所述发射功率从零升至所需要的输出功率电平P_out。相应时隙TS_i的这部分被称为“上斜坡”。在达到所需的输出功率电平P_out之后，数据发送开始。相应时隙TS_i的这部分通常被称为“有用部分”。该TS_i的最后部分被称为“下斜坡”。

目前，用于稳定QAM发射机100b输出功率电平P_out的这种上斜坡和下斜坡处理是通过根据图1b中所描述的现有技术的APC电路101来实现的。因此，其上加有代表RF输出信号x(t)的功率P_out的额定功率电平P_ref的参考信号V_ref及实际输出功率电平P_out的比较器器级112的输出端口与控制所述的输出功率电平P_out的可变增益功率放大器105的增益控制输入端口相连。所述实际输出功率电平P_out或者由直接测量提供(如图1b所示，其中P_out的一部分通过定向耦合器106’耦合输出并通过宽带检测二极管108反馈给所述APC环101)，或者由间接测量提供(如：通过测量所述功率放大器105的供电电流，该供电电流和所述输出功率P_out成正比)。然后将测量到的与P_out成比例的电压电平V_PD和与所述功率电平P_out成比例的额定电压电平V_ref进行比较。如果所述实际功率电平P_out高于所述参考信号的功率电平P_ref，则降低所述可变增益功率放大器105的增益G_PA以调整P_out。反之，如果P_out低于P_ref，则升高G_PA以调整P_out。在“上斜坡”部分期间所述额定功率电平P_ref升高，在“下斜坡”部分期间降低，在“有用”部分期间保持稳定。由于所述APC环101根据所述参考信号的功率电平P_ref来调整输出功率电平P_out，所以该输出功率P_out分别向上或向下倾斜，且在“有用”部分期间保持在预定电平上。

图2a所示为常规闭环功率控制电路的原理框图200a，用于稳定在集成可变增益功率放大器105输出端口发射的调制RF信号x(t)的辐射功率电平P_out，其中，所述常规闭环功率控制电路用现有技术的电流检测回路101M(这里简称为电流检测APC环)实现。该电流检测APC环100M能有利地应用于装有补片天线的移动RF发射机。所述电流检测回路101M配置了微控制器202(μC)，它的一个输入端口(2)加有参考信号V_ref，该参考信号代表要发射的RF信号x(t)的输出功率P_out的额定功率电平P_ref，另一个输入端口(1)加有从低欧姆电阻R_M上的电压降U_RM得到的信号，该电阻作为所述可变增益功率放大器105的电源供电线路中的电流传感器204，其中，所述电压降U_RM与该可变增益功率放大器105的DC供电电流I_PA成比例。所述微控制器202输出端口的功率控制信号经低通滤波被馈送至功率放大器105的第一输入端口(功率控制输入端口)。而且，所述电流检测APC环101M包括一个数字信号处理装置201C，用于提供一个参考斜坡信号V_ramp作为所述的参考信号V_ref。

如图2b所示，其示出了上述电流检测APC环200a的技术实现200b，所述微控制器202包括一个运算放大器113用于放大从所述电压降U_RM得出的信号，以及一个比较器级112”，它的第一输入端口加有代表发射的RF信号x(t)的输出功率P_out的额定功率电平P_ref的参考信号V_ref，以及第二输入端口加有从所述电压降U_RM得出的信号的一种放大型式。

现有技术简述

US 4,442,407涉及一种用于功率放大器的双环自动电平控制(ALC)电路。因此，根据比较对应于所加电源电压幅度加权和的信号和所述最终放大器吸收的电流以及调制信号的振幅得出的误差信号，由第一ALC环对加在RF放大器最终一级的电源电位进行调制。

US 6,563,385 B2揭示一种方法和装置，用于调整RF放大器在诸如使用多调制技术和不存在RF信号等变化工作条件的情况下的DC偏压。因此，为了使被配置用来放大用两种或多种数据调制技术调制的载波信号的RF放大器的偏压最优化，偏压点需要根据被放大的信号是如何调制的来进行动态设置。

US 5,603,106揭示了一种发射功率控制电路，它不受元件频率依赖性的影响，而且它能被调整用于被选定的所有发送功率电平。该电路包括一个控制数据表，在该表中存储着某一个监测电压的数字数据和若干发送功率值，所述监测电压取决于若干发射频率值的发射功率电平。

US 6,070,058揭示了一种用于控制输出功率以避免超出某一特定限度的控制回路。所述输出功率控制系统确定总输出功率何时超过某输出功率触发电平，并自动进入一种饱和防范模式，这样，通过修改闭环功率控制寄存器来减少所述总输出功率。在该发明的一个实施例中，一个输出检测器和一个输出比较器持续地监测所述输出功率，且在该发明的另一个实施例中，一个模-数转换器对输出功率电平进行采样。

EP 1 229 664 A1与带有警报系统的用户移动终端有关，用于在辐射能量变高且可能伤害用户大脑的情况。

现有技术缺点

上述文献US 4,442,407、6,563,385、US 5,603,106和US6,070,058都不解决当物体靠近所述终端天线时可能会使正在进行的呼叫断开这一问题。

在EP 1 229 664 A1中，测量所述发射天线的反射功率，但该文献没有揭示用闭环控制来自动调整要发射的RF信号的功率电平。

本发明目的

鉴于上述现有技术，本发明的目的在于提供一种功率控制技术和相应的一种自动功率控制(APC)电路，用于稳定要发射信号的功率电平，其中，所述APC电路应能调整辐射功率，这样正在进行的呼叫例如在所述发射天线与功率放大器不匹配时不会断开。

通过独立权利要求的特征来实现上述目标。优选特征在从属权利要求中被定义。

发明概述

本发明提出一种例如集成在移动发射机模拟前端中的闭环功率控制电路以及相应的方法，用于通过执行所述APC环的参考信号V_ref的附加调整来控制在被集成在所述移动RF发射机中的可变增益功率放大器的输出端口发射的调制RF信号x(t)的辐射功率电平P_out。因此，在所述发射机的发射天线与所述功率放大器不匹配的情况下，为了不使正在进行的呼叫断开，建议提高辐射的RF功率P_out。如果有物体非常靠近该终端天线，那么天线的负载就会发生改变并测量增强的反射信号。在闭环中，这种增强的反射信号与用来计算参考信号V_ref的参考斜坡信号V_ramp混合，这将会导致所辐射功率增加并防止所述呼叫断开，所述参考信号代表要发射的该调制RF信号x(t)功率P_out的额定功率电平P_ref。

附图简述

从以下描述、所附权利要求以及附图中，本发明的特征、观点和有用的实施例将变得明显。因此，

图1a所示为一种模拟RF信号发生器的示意框图，包括一个现有技术的常规自动功率控制(APC)环，用于稳定在RF信号发生器输出端口的功率电平P_out，

图1b所示为QAM发射机的示意框图，包括一个现有技术的自动功率控制(APC)电路，用于稳定在QAM发射机输出端口的功率电平P_out，

图2a为一框图，示出常规闭环功率控制电路的原理，该电路根据现有技术实现作为电流检测回路(以下称为电流检测APC环)，

图2b为一框图，示出图2a所示的这种电流检测APC环的技术实现，

图3a为一框图，示出根据本发明一个实施例所建议的电流检测APC环的原理，

图3b为一框图，示出图3a所示实施例建议的电流检测APC环的数字实现，

图3c为一框图，示出图3a所示实施例建议的电流检测APC环的模拟实现，

图4a+b为一个流程图的两个部分，示出本发明的一种方法，用于在所述发射机的发射天线与所述功率放大器不匹配的情况下，为了不使正在进行的呼叫断开而稳定无线通信设备的移动发射机发射的调制RF信号x(t)的功率电平P_out，以及

图4c+d为图4a+b所示流程图的两个部分，示出根据本发明的两个可选方案的计算参考信号V_ref的步骤，该参考信号代表要发射的调制RF信号x(t)的所述RF功率P_out的额定功率电平P_ref。

发明详述

下面将详细阐述图3a-c和4a-d所示的本发明不同的实施例。图1a-4d中的附图标记所表示的所有符号的意义可以从附录表中查找。

本发明的一个实施例涉及一种闭环功率控制电路，由集成在移动RF发射机300a的模拟前端中的两个闭环电路101M和101N组成，如图3a所示，用于稳定在集成在该发射机中的可变增益功率放大器105的输出端口发射的RF信号x(t)的辐射功率电平P_out。因此，所述功率控制电路101M+N包括一个电流检测回路101M，用于补偿所述功率放大器105因温度漂移dT/dt或电池电压漂移dU_batt/dt所引起的的不稳定性。该电流检测回路101M的特征在于一个集成的微控制器202(μC)，它的一个输入端口(2)加有参考信号V_ref，该参考信号代表要发射的RF信号x(t)的输出功率P_out的额定功率电平P_ref，以及另一个输入端口(1)加有从低欧姆电阻R_M上的电压降U_RM得出的信号，该电阻作为所述功率放大器105的电源供电线路中的电流检测器204，其中，所述电压降U_RM与可变增益功率放大器105的DC供电电流I_PA成比例。所述微控制器202的输出信号被馈送至可变增益功率放大器105的第一输入端口(功率控制输入端口)。而且，所述功率控制电路101M+N配置一个数字信号处理装置201C，用于提供一个用于计算所述参考信号V_ref的参考斜坡信号V_ramp。在移动RF发射机300a、300b或300c的发射天线110与所述功率放大器105不匹配的情况下，为了防止正在进行的呼叫断开，所述发射机包括用于进行所述功率控制环的参考信号V_ref的附加调整的装置，尤其是：在所述功率放大器105输出端口处的去耦装置106(如：定向耦合器106’或环形器106”)，用于提供一个代表要发射的RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号V_PD；功率检测装置108，用于检测所述DC反馈信号V_PD的RF功率；以及一个反馈回路101N，用于将从所述DC反馈信号V_PD得出的参考信号V_ref馈送至所述比较器级112”的第一输入端口，以便在天线不匹配的情况下增加所述RF信号x(t)的辐射功率P_out。

如图3b+c所示，它分别示出上述电流检测APC环200a的数字实现300b和模拟实现300c，所述微控制器202包括一个运算放大器113，用于放大从所述电压降U_RM得出的信号，以及一个比较器级112”，其第一输入端口加有代表要发射的RF信号x(t)的输出功率P_out的额定功率电平P_ref的参考信号V_ref，以及其第二输入端口加有从所述电压降U_RM得出的信号的放大型式。

根据本发明的中心思想，所述反馈回路101N包括模拟和/或数字信号处理装置301a、301b、301b’、301c和302，用于根据检测的DC反馈信号V_PD计算所述参考信号V_ref。如图3c所示，它示出了根据图3a所示的实施例300a建议的电流检测APC环101M+N的模拟实现，所述模拟信号处理装置包括：一个乘法器301b，用于将所述DC反馈信号V_PD的放大的、模-数转换的、限幅的以及归一化的型式K·G_OP·V_PD与参考斜坡信号V_ramp相乘，其中，K是归一化因子(以V^-1为单位)，G_OP表示所述反馈回路101N中运算放大器303的增益系数；以及一个加法元件301a，用于将乘法元件301b的输出信号V_ramp·K·G_OP·V_PD与所述参考斜坡信号V_ramp相加，以便得出所述参考信号V_ref。如图3b所示，它示出了根据图3a所示的实施例建议的电流检测APC环101M+N的数字实现，所述数字信号处理装置201C包括：一个乘法元件301b’，用于将增益系数控制单元301c提供的增益系数χ：＝1+K·G_OP·V_PD与所述参考斜坡信号V_ramp相乘，以便得出所述参考信号V_ref。

在没有物体靠近发射机300a(300b、300c)的天线110的情况下，该天线的负载为额定值，且V_PD非常小，这样χ几乎等于1，所述乘法器301b的输出信号几乎为零且V_ref几乎等于V_ramp。否则，如果有物体非常靠近天线110，那么所述天线负载就会发生改变且V_PD升高。如果所述运算放大器303的增益系数G_OP没有设置为零，那么X大于1(由于K＞0)，V_PD被所述运算放大器303放大，而且，在V_PD超过预定门限值V_thresh的情况下，V_PD受到所述限制电平控制单元302的限幅。因此，所述乘法器301b的输出信号比零大得多且与V_ramp相比V_ref升高。如图3a所示，为了调谐所述反馈回路101N，K、G_OP和V_thresh的值能够由控制单元201单独进行设置。

本发明的另一实施例(如图4a-d所示的流程图所示)涉及一种方法，用于稳定在集成在无线通信设备的移动RF发射机300a、300b或300c中的可变增益功率放大器105的输出端口发射的调制RF信号x(t)的功率电平P_out，以便在所述发射机300a、300b或300c的发射天线110与所述功率放大器105不匹配的情况下，防止正在进行的呼叫断开。在完成了对代表所述RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号的电压电平V_PD的检测(S1)之后，便根据参考斜坡信号V_ramp和所述DC反馈信号V_PD来计算(S1A)代表RF输出信号x(t)的输出功率P_out的额定功率电平P_ref的参考信号V_ref，其中所述参考斜坡信号V_ramp由集成在所述发射机中的数字信号处理装置201C提供。之后，将获得的参考信号V_ref馈送(S2)至电流检测回路101M的反馈链路中比较器级112”的第一输入端口。同时，通过检测位于可变增益功率放大器105的供电线路上的作为电流检测器(204)的低欧姆电阻R_M上的与所述DC供电电流I_PA成比例的电压降U_RM，来测量(S3)该功率放大器105的DC供电电流I_PA。然后，将从该电压降U_RM得出的信号馈送(S4)至所述比较器级112”的第二输入端口，并与所述参考信号V_ref的电压电平进行比较(S5)。随后，将与从所述电压降U_RM得出的信号和计算出的参考信号V_ref之差(U_RM-V_ref)成比例的信号馈送(S6)至该功率放大器105的第一输入端口(功率控制输入端口)，这样，通过将低通滤波的在所述比较器级112”的输出信号和要发射的、在该可变增益放大器105的第二输入端口处被放大之前的RF信号x(t)之间的差进行放大，实际功率电平P_out就能被调整(S7)。

根据该实施例的第一可选方案，根据参考斜坡信号V_ramp与代表要发射的RF信号x(t)的反射波的前述DC反馈信号V_PD计算(S1A)所述参考信号V_ref的步骤通过以下步骤实现：将DC反馈信号V_PD的放大的、模-数转换的、限幅的以及归一化的型式K·G_OP·V_PD与参考斜坡信号V_ramp相乘(S1a’)，其中，G_OP表示所述反馈回路101N中运算放大器303的增益系数，K是归一化因子(以V^-1为单位)；以及将乘法步骤(S1a’)的输出信号V_ramp·K·G_OP·V_PD与所述参考斜坡信号V_ramp相加(S1a”)，以便得出所述参考信号V_ref：

V_ref(V_PD，V_ramp)＝V_ramp+V_ramp·K·G_OP·V_PD＝V_ramp·χ (4a)

其中χ：＝1+K·G_OP·V_PD·(4b)

根据该实施例的第二可选方案，所述计算步骤(S1A)通过以下步骤实现：将增益系数控制单元301c提供的如等式(4b)所定义的增益系数χ：＝1+K·G_OP·V_PD与如等式(4a)给出的参考斜坡信号V_ramp相乘，以得出所述参考信号V_ref，。

最后，本发明的另一实施例涉及包含上述闭环功率控制电路101M+N的移动RF发射机300a、300b或300c。

              表：所示特征及其相应的附图标记

序号	技术特征(系统元件或处理步骤)
		100a	模拟RF信号发生器的示意框图，包括：现有技术的常规自动功率控制(APC)环101S，它用于稳定该RF信号发生器100a输出端口的功率电平Pout，其特征在于，比较器级112’上加有代表RF输出信号x(t)所需的输出功率电平的额定功率电平Pref的参考信号Vref，该RF输出信号x(t)实际输出功率电平Pout由定向耦合器106’提供并由宽带检测二极管108’反馈至APC环101S，该比较器级112’输出信号被馈送至电控衰减器103’来控制所述输出功率电平Pout
100b	包括现有技术的自动功率控制(APC)电路的QAM发射机的示意框图，它被用于稳定QAM发射机100b的输出端口的功率电平Pout，其中，比较器级112上加有代表要发射的调制RF信号x(t)的功率Pout的额定功率电平Pref的参考信号Vref，该RF信号x(t)的实际输出功率电平Pout由定向耦合器106’提供并由宽带检测二极管108反馈至APC环101，该比较器级112的输出端口与可变增益功率放大器105的增益控制输入端口相连来控制所述输出功率电平Pout
		101	现有技术的QAM发射机100b的自动功率控制(APC)环(参见图1b)，它被用于稳定该QAM发射机100b输出端口的功率电平Pout，其特征在于，比较器级112上加有代表调制RF信号x(t)的输出功率Pout的额定功率电平Pref的参考信号Vref，该RF信号x(t)的实际输出功率电平Pout由定向耦合器106’提供并由宽带检测二极管108’反馈至APC环101，该比较器级112的输出信号被馈送至可变增益放大器105的增益控制输入端口来控制所述RF输出信号x(t)的功率电平Pout
101S	现有技术的RF信号发生器的APC环(参见图1a)，它被用于稳定该RF信号发生器100a的输出端口的功率电平

	Pout，其特征在于，比较器级112’上加有代表要发射的调制RF信号x(t)的输出功率Pout的额定功率电平Pref的参考信号Vref，该RF信号x(t)的实际输出功率电平Pout由定向耦合器106’提供并由宽带检测二极管108’反馈至APC环101S，该比较器级112’的输出信号被馈送至电控衰减器103’的控制输入端口来控制所述RF输出信号x(t)的功率电平Pout
		101M	现有技术的移动发射机300a(300b、300c)的电流检测(APC)环(参见图2a+b和3a-c)，它被用于稳定该移动发射机200a(200b)或300a(300b、300c)的输出端口的功率电平Pout，其特征在于，集成的比较器级112”的第一输入端口加有代表RF输出信号x(t)所需的输出功率电平的额定功率电平Pref的参考信号Vref，以及其第二输入端口加有从作为集成可变增益功率放大器105的电源供电线路中的电流传感器204的低欧姆电阻RM上的电压降URM得到的信号，所述电压降URM与可变增益功率放大器105的DC供电电流IPA成比例，该集成的比较器级112”的输出信号被馈送至可变增益放大器105的第一输入端口(所述功率控制输入端口)来控制所述RF输出信号x(t)的功率电平Pout
101N	反馈回路，用于将代表RF输出信号x(t)所需的输出功率电平的额定功率电平Pref的参考信号Vref馈送至比较器级112”的第一输入端口，从代表要发射的RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号VPD计算出所述参考信号Vref，所述反馈信号VPD由定向耦合器106’或环形器106”形式的功率检测器106提供，并由一个宽带检测二极管108”进行检测
		102	QAM发射机100b的调制器级104中的本机振荡器(LO)，它提供频率可调谐的正弦波振荡器信号c(t)
102’	RF信号发生器100a的本机振荡器(L0)，它提供具有正弦波振荡器信号c(t)的调幅器级103’
		103’	RF信号发生器100a的电控衰减器，如：调幅器级，包括：

	利用混合微波集成电路(MIC)技术实现可调电阻的电流控制的PIN二极管，它被用于衰减本机振荡器102’提供的正弦波信号的功率电平Pc
		104	QAM发射机100b调制器级，包括：两个上变换混频器104a+b，它们由本机振荡器102驱动，用于把要发射信号的同相(I)和正交(Q)信号从基带直接上变换到RF带；一个90度相移器104c，与上变换混频器104a的一个输入端口相连；以及一个加法元件104d，用于组合这两个上变换混频器104a和104b的RF输出信号
104a	调制器级104的第一上变换混频器，由本机振荡器102驱动，用于把要发射信号的正交(Q)信号从基带直接上变换到RF带
		104b	调制器级104的第二上变换混频器，由本机振荡器102驱动，用于把要发射信号的同相(I)信号从基带直接上变换到RF带
104c	调制器级104的90度相移器(希尔伯特变换器)，与上变换混频器104a的一个输入端口相连
		104d	调制器级104的加法元件，用于组合这两个上变换混频器104a和104b的RF输出信号
105	可变增益功率放大器(PA)，用于控制要在所述QAM发射机100b(移动发射机200a、200b、300a、300b或300c)输出端口处发射的RF信号x(t)的功率电平Pout，它的增益系数GPA由所述比较器级112的输出信号(或从作为可变增益功率放大器105的电源供电线路中的电流传感器(204)的低欧姆电阻RM上的电压降URM得到的输入信号，其中所述电压降URM与可变增益功率放大器105的DC供电电流IPA成比例，所述输入信号由比较器级112”提供)控制
		106	可变增益功率放大器105的输出端口处的去耦装置(RPS)，其由定向耦合器106’或环形器106”实现，用于为反馈回路101N的反馈链路提供提取的代表要发射

	的RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号VPD
		106’	可变增益功率放大器105的输出端口处的定向耦合器，它为所述APC环101S(101)提供提取的代表要发射的RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号VPD
106”	可变增益功率放大器105的输出端口处的环形器，它为反馈回路101N的反馈链路提供提取的代表要发射的RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号VPD
		108	APC环101的反馈链路中的宽带检测二极管，用于检测所述DC反馈信号VPD的实际RF功率电平
108’	APC环101S的反馈链路中的宽带检测二极管，用于检测所述DC反馈信号VPD的实际RF功率电平
		108”	APC环101N的反馈链路中的宽带检测二极管，用于检测所述DC反馈信号VPD的实际RF功率电平
108E	外部自动功率控制(APC)检测器(未示出)，用于检测所述DC反馈信号VPD的实际功率电平
		109’	RF信号发生器100a的可控电流源，用于产生强度与所需的输出功率电平的额定值Pref成正比的电流IG
110	QAM发射机100b的发射(Tx)天线
		112	QAM发射机100b的APC环101的比较器级，其上加有代表RF输出信号所需的输出功率电平的额定功率电平Pref的参考信号Vref，该RF输出信号的实际输出功率电平Pout由定向耦合器106’提供并通过宽带检测二极管108反馈至该APC环101，其中，所述比较器级112的输出信号被馈送至功率放大器105的增益控制输入端口(参见图1b)
112’	RF信号发生器100a的APC环101S的比较器级，其上加有代表RF输出信号所需的输出功率电平的额定功率电平Pref的参考信号Vref，该RF输出信号x(t)的实际输出功率电平Pout由定向耦合器106’提供并通过宽带检测二极管108’反馈至该APC环101S，其中，所述比较器级112’的输出信号被馈送至所述电控衰减器103’的增益控制输入端口(参见图1a)
		112”	移动发射机300a(300b或300c)的APC环101M中的比

	较器级，其上加有代表RF输出信号所需的输出功率电平的额定功率电平Pref的参考信号Vref，该RF输出信号的输出信号被馈送至可变增益功率放大器105的第一输入端口(功率控制输入端口)(参见图3a-c)
		113	运算放大器(OP Amp)，用于放大要馈送至比较器级112”的第二输入端口的信号，所述信号从可变增益功率放大器105的电源供电线路中的低欧姆电阻RM上的电压降URM得到，其中，所述电压降URM与电流传感器204检测到的可变增益功率放大器105的DC供电电流IPA成比例
114a’	用于外部APC检测器108E的RF信号发生器100a的RF输入端口
		114b’	RF信号发生器100a的RF输出端口
200a	示出用现有技术的电流检测回路实现的常规闭环功率控制电路(以下称电流检测APC环)的原理的框图
		200b	示出该电流检测APC环200a的技术实现的框图
201	BB DSP 201C的基带块，它提供一个参考斜坡信号Vramp，用于计算代表要发射的RF信号x(t)所需的输出功率电平的额定功率电平Pref的参考信号Vref
		201a	BB DSP 201C的数-模转换器(DAC)
201b	BB DSP 201C的模-数转换器(ADC)
		201C	基带数字信号处理器(BB DSP)，包括：用于提供参考斜坡信号Vramp的基带块和所述数-模转换器201a
202	移动发射机300a(300b或300c)的APC环101M中的微控制器(μC)，所述微控制器202实现所述运算放大器113和所述比较器级112”
		203	低通滤波器(LPF)，用于对要馈送至可变增益功率放大器105的第一输入端口(功率控制输入端口)的比较器级112”的输出信号进行滤波
204	电流传感器，由可变增益功率放大器105的电源供电线路中的低欧姆电阻RM实现，用于通过检测在所述低欧姆电阻RM上与供电电流IPA成比例的电压降URM来测量该可变增益功率放大器105的DC供电电流IPA

300a	框图，示出根据本发明一个实施例所建议的电流检测APC环101M+N的原理
		300b	框图，示出根据所述实施例300a所建议的电流检测APC环101M+N的数字实现
300c	框图，示出根据所述实施例300a所建议的电流检测APC环101M+N的模拟实现
		301a	加法元件，用于将乘法元件301b的输出信号Vramp·K·GOP·VPD与基带块201产生的参考斜坡信号Vramp相加，其中K表示归一化因子(以V-1为单位)，以便得出参考信号Vref＝Vramp+Vramp·K·GOP·VPD＝Vramp·χ(χ：＝1+K·GOP·VPD)，所述参考信号Vref代表经所述反馈回路101N的反馈链路反馈至APC环101M的RF输出信号所需的输出功率电平的额定功率电平Pref
301b	乘法器，用于将代表要发射的RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号VPD的放大的、模-数转换的、限幅的以及归一化的型式K·GOP·VPD与参考斜坡信号Vramp相乘，其中，GOP表示所述反馈回路101N中的运算放大器303的增益系数，K是归一化因子(以V-1为单位)
		301b’	乘法元件，用于将增益控制单元301c提供的增益系数χ：＝1+K·GOP·VPD与基带块201产生的参考斜坡信号Vramp相乘
301c	BB DSP 201C的增益系数控制单元，它提供所述的增益系数χ
		302	BB DSP 201C的限制电平控制单元，用于对放大的、代表要发射的RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号VPD的振幅进行限制
303	具有增益系数GOP的运算放大器(OP Amp)，用于放大所述DC反馈信号VPD
		400a’400b	一种方法流程图的第一和第二部分，用于根据本发明稳定无线通信设备的移动发射机300a、300b或300c所发射的调制RF信号x(t)的功率电平Pout，以便在发射机300a、300b或300c的天线110与功率放大器105不匹配的情况下，防止正在进行的呼叫断开

400c	图4a+b所示流程图的一部分，示出根据本发明的第一方面的根据参考斜坡信号Vramp和上述代表要发射的RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号VPDf计算(S1A)所述参考信号Vref的步骤，该步骤由子步骤S1a’和S1a”实现
		400d	图4a+b所示流程图的部分，示出根据本发明的第二方面的根据参考斜坡信号Vramp和上述代表要发射的RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号VPDf计算(S1A)所述参考信号Vref的步骤，该步骤由子步骤S1b实现
S	RF信号发生器100a的开关，用于有选择地选择一个内部APC检测器108’或一个外部APC检测器108E
		S1	步骤#1：检测代表要发射的RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号的电压电平VPD
S1A	步骤#1A：根据数字信号处理器201C提供的参考斜坡信号Vramp和上述DC反馈信号VPDf计算代表RF输出信号x(t)的输出功率Pout的额定功率电平Pref的参考信号Vref，
		S1a’	步骤#1a’：将代表要发射的RF信号x(t)的反射波的DC反馈信号VPD的放大的、模-数转换的、限幅的以及归一化的型式K·GOP·VPD与基带块201产生的参考斜坡信号Vramp相乘，其中GOP表示用于放大所述DC反馈信号VPD的运算放大器303的增益系数，K是归一化因子(以V-1为单位)
S1a”	步骤#1a”：将乘法步骤S1a’的结果Vramp·K·GOP·VPD与参考斜坡信号Vramp相加，以便得出一个参考信号Vref(VPD，Vramp)＝Vramp+Vramp·K·GOP·VPD＝Vramp·χ(其中χ：＝1+K·GOP·VPD)该信号代表要发射的RF信号x(t)所需的输出功率电平的额定功率电平Pref，该RF信号x(t)的反射波经所述反馈回路101N的反馈链路反馈至APC环101M
		S1b	步骤#1b：将增益系数控制单元301c提供的增益系数χ：＝1+K·GOP·VPD与基带块201产生的参考斜坡信号Vramp相乘，其中，GOP表示所述运算放大器303的增益系数，K是归一化因子(以V-1为单位)，以便得出一个参考信号

	Vref(VPD，Vramp)＝Vramp·χ＝Vramp+Vramp·K·GOP·VPD该信号代表要发射的RF信号x(t)所需的输出功率电平的额定功率电平Pref，该RF信号x(t)的反射波经所述反馈回路101N的反馈链路反馈至APC环101M
		S2	步骤#2：将获得的参考信号Vref馈送至自动功率控制回路101M的反馈链路中的比较器级112”的第一输入端口
S3	步骤#3：通过检测作为位于可变增益功率放大器105的供电线路中的电流检测器204的低欧姆电阻RM上的与所述DC供电电流IPA成比例的电压降URM，来测量该可变增益功率放大器105的DC供电电流IPA
		S4	步骤#4：将从该电压降URM得出的信号馈送至所述比较器级112”的第二输入端口
S5	步骤#5：将从所述电压降URM得出的信号的电压电平与所述参考信号Vref的电压电平进行比较
		S6	步骤#6：将与从所述电压降URM得出的信号和计算出的参考信号Vref之差(URM-Vref)成比例的信号馈送至该功率放大器105的第一输入端口(功率控制输入端口)
S7	步骤#7：通过将低通滤波的在所述比较器级112”的输出信号和要发射的、在该可变增益功率放大器105的第二输入端口处被放大之前的RF信号x(t)之间的差进行放大，对实际功率电平Pout进行调整

Claims (9)

1.一种用于控制要在可变增益功率放大器(105)输出端口处发射的信号(x(t))的输出功率电平(P_out)的功率控制电路，所述功率控制电路(101M+N)包括：

一个电流检测回路(101M)，含有一个集成的比较器级(112”)，该比较器级的第一输入端口加有代表输出功率(P_out)的额定功率电平(P_ref)的参考信号(V_ref)，其第二端口加有来自被置于可变增益功率放大器(105)的电源供电线路中的电流传感器(204)的信号，其中，所述比较器级(112”)的输出信号被馈送至该可变增益功率放大器(105)的功率控制输入端口，

其特征在于，

-功率检测装置(108)，用于检测代表要发射信号(x(t))的反射波的反馈信号(V_PD)的功率，以及

-一个反馈回路(101N)，用于将从所述反馈信号(V_PD)得出的所述参考信号(V_ref)和一个参考斜坡信号(V_ramp)馈送至该比较器级(112”)的第一输入端口，以便在发射天线(110)与所述可变增益功率放大器(105)不匹配的情况下增加所述信号(x(t))的辐射功率(P_out)。

2.根据权利要求1的功率控制电路，

其特征在于，

信号处理装置包括

-一个乘法器(301b)，用于将所述反馈信号(V_PD)的处理型式(K·G_OP·V_PD)与参考斜坡信号(V_ramp)相乘，

-一个加法元件(301a)，用于将乘法元件(301b)的输出信号(V_ramp·K·G_OP·V_PD)与参考斜坡信号(V_ramp)相加，以便得出所述参考信号(V_ref)。

3.根据权利要求1的功率控制电路，

其特征在于，

数字信号处理装置(201C)，包括：一个乘法元件(301b’)，用于将增益系数控制单元(301c)提供的增益系数(χ：＝1+K·G_OP·V_PD)与所述参考斜坡信号(V_ramp)相乘，以便得出所述参考信号(V_ref)，其中，K是归一化因子(以V^-1为单位)，G_OP表示所述反馈回路(101N)中运算放大器(303)的增益系数。

4.根据权利要求1-3中任一项的功率控制电路，

其特征在于，

在所述可变增益功率放大器(105)的输出端口处的去耦装置(106)，用于提供一个反馈信号(V_PD)。

5.根据权利要求4的功率控制电路，

其特征在于，

所述去耦装置(106)用一个定向耦合器(106’)或环形器(106”)实现。

6.一种用于稳定要在可变增益功率放大器(105)的输出端口处发射的信号(x(t))的功率电平(P_out)的方法，

所述方法的特征在于以下步骤：

-检测(S1)代表所述信号(x(t))反射波的反馈信号的电压电平(V_PD)，

-根据一个参考斜坡信号(V_ramp)和所述反馈信号(V_PD)计算(S1A)代表RF输出信号(x(t))的输出功率(P_out)的额定功率电平(P_ref)的参考信号(V_ref)，

-将获得的参考信号(V_ref)馈送(S2)至电流检测回路(101M)的反馈链路中的比较器级(112”)的第一输入端口，

-将代表可变增益功率放大器(105)的DC供电电流(I_PA)的信号馈送(S4)至所述比较器级(112”)的第二输入端口，

-将从所述电压降(U_RM)得出的信号的电压电平与所述参考信号(V_ref)的电压电平进行比较(S5)，

-将作为从所述电压降(U_RM)得出的信号和计算出的参考信号(V_ref)之差的函数的信号馈送(S6)至该功率放大器(105)的第一输入端口，且

-通过放大所述比较器级(112”)的输出信号和要发射的、在该可变增益放大器(105)的第二输入端口处被放大之前的信号(x(t))之差，对实际功率电平(P_out)进行调整(S7)。

7.根据权利要求6的方法，

其特征在于，

计算所述参考信号(V_ref)的步骤(S1A)包括以下步骤：

-将反馈信号(V_PD)的处理型式(K·G_OP·V_PD)与参考斜坡信号(V_ramp)相乘(S1a’)，以及

-将乘法步骤(S1a’)的输出信号(V_ramp·K·G_OP·V_PD)与参考斜坡信号(V_ramp)相加(S1a”)，以便得出所述参考信号(V_ref)。

8.根据权利要求6的方法，

其特征在于，

计算所述参考信号(V_ref)的步骤(S1A)包括以下步骤：

将增益系数控制单元(301c)提供的增益系数(χ：＝1+K·G_OP·V_PD)与所述参考斜坡信号(V_ramp)相乘(S1b)，以便得出所述参考信号(V_ref)。

9.一种无线通信设备，

其特征在于，

一种移动RF发射机(300a、300b或300c)，包括根据权利要求1-5中任何一项的功率控制电路(101M+N)。

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