專利名稱:適用于便攜無線電收發(fā)機(jī)的多電平功率放大電路的制作方法
概括地說，本發(fā)明與無線電收發(fā)機(jī)有關(guān)，更確切地說它涉及一種用于兩用電池運(yùn)行無線電收發(fā)機(jī)的改進(jìn)的多電平功率放大電路。
在以往的工藝中，雙向電池供電收發(fā)機(jī)里的功率放大器的最大功率輸出主要由電池電壓以及保持電池能量的要求確定。由于在邊遠(yuǎn)地區(qū)常希望車載操作，收發(fā)機(jī)離最近固定站的距離比便攜應(yīng)用的典型情況下的更遠(yuǎn)，所以，當(dāng)這種便攜無線電收發(fā)機(jī)用在車輛中時(shí)，需要更高的發(fā)射功率。而且由于這種收發(fā)機(jī)的發(fā)射與接收信號(hào)是雙向的，所以需要另一個(gè)前接信號(hào)分離濾波器并后接多路復(fù)用濾波器的功率放大器和一獨(dú)特的電源控制電路，以借助外部車載電池增大輸出功率。這一整套增加這種收發(fā)機(jī)的輸出功率電平的方法是昂貴的，并且使用了重復(fù)的收發(fā)機(jī)濾波器，功率放大器和電源控制電路。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)就是提供改進(jìn)的廉價(jià)功率放大電路，它適用不同的電源電壓，以提供不同組輸出功率電平。
本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供改進(jìn)的多電平功率放大電路，它可以監(jiān)測(cè)車用連接器是否接通，并可從一組功率電平轉(zhuǎn)換到另一組功率電平。
簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明包含能放大來自無線電發(fā)射機(jī)的無線電頻率(RF)信號(hào)，并將放大的RF信號(hào)維持在許多電平中的一個(gè)電平值上的功率放大電路。這種獨(dú)特的功率放大電路由以下幾部分組成一個(gè)功率放大器;向該功率放大器施加來自各自電壓源的兩個(gè)供電電壓中的一個(gè)裝置。兩個(gè)供電電壓中，一個(gè)電壓值較高，另一個(gè)較低;對(duì)所加的每一供電電壓，選擇其相應(yīng)的一組所述的多個(gè)電平的裝置。對(duì)應(yīng)于較高供電電壓的那組電平中的一部分電平的值大于對(duì)應(yīng)于較低供電電壓的那組電平的值。
圖1是一便攜無線電收發(fā)機(jī)的簡(jiǎn)圖，其中包括本發(fā)明及車用連接器電路。
圖2是圖1中所示的便攜無線電收發(fā)機(jī)的功率電平選擇過程的流程圖。
圖3、4、5是圖1、6、8、10和12中所示功率放大器方框中的功率放大器級(jí)的各種實(shí)施例。
圖6是另一種便攜無線電收發(fā)機(jī)的簡(jiǎn)圖，其中包括本發(fā)明及車用連接器電路。
圖7是圖6所示的便攜無線電收發(fā)機(jī)的功率電平選擇過程的流程圖。
圖8是另一種便攜無線電收發(fā)機(jī)的簡(jiǎn)圖，其中包括本發(fā)明及車用連接器電路。
圖9是圖8中所示的便攜式無線電收發(fā)機(jī)用以控制其電源控制方框中電路的過程的流程圖。
圖10又是一種便攜式無線電收發(fā)機(jī)的簡(jiǎn)圖，其中包括本發(fā)明及車用連接器電路。
圖11是圖10中所示的便攜無線電收發(fā)機(jī)的功率電平選擇過程的流程圖。
圖12又是一種便攜無線電收發(fā)機(jī)的簡(jiǎn)圖，其中包括本發(fā)明及車用連接器電路。
圖13是圖12中便攜無線電收發(fā)機(jī)的功率電平選擇過程的流程圖。
在圖1中顯示了實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)發(fā)明的便攜無線電收發(fā)機(jī)100以及一種車用連接器180。便攜無線電收發(fā)機(jī)100包括鍵盤114，顯示器116，麥克風(fēng)110，揚(yáng)聲器112，電池118，功率控制器150，電壓檢測(cè)器140，功率放大器(PA)122，計(jì)算器124，發(fā)射機(jī)濾波器126，接收機(jī)濾波器130，天線128，以及發(fā)射機(jī)，接收機(jī)和微處理機(jī)120。車用連接器180包括，車載電池182，電池充電器184，穩(wěn)壓器186和天線188，所有這些都是能在市場(chǎng)上買到的。
參看圖1中的無線電收發(fā)機(jī)100，功率控制器150包括功率檢測(cè)器152，通過三個(gè)二進(jìn)制控制信號(hào)與微處理機(jī)120相耦合的衰減器154，差動(dòng)放大器156和功率控制驅(qū)動(dòng)器158，這些都可象美國專利第4，523，155號(hào)中所公開與描述的那些進(jìn)行制作。(在這里將該專利引作參考資料)。微處理機(jī)120利用加在阻尼器154上的三個(gè)控制信號(hào)來選擇PA122的八個(gè)不同功率電平中的一個(gè)。加在差動(dòng)放大器156上的電壓Vref可由與電池118相連接的在市場(chǎng)上能買到的穩(wěn)壓器產(chǎn)生。PA122包括級(jí)連放大級(jí)132和134，并可按圖3、4和5所示的方式設(shè)置。PA122可用能在市場(chǎng)上買到的裝置如Motorola型MHW808功率放大器來實(shí)現(xiàn)。同樣，循環(huán)器124和天線128也可用能在市場(chǎng)上買到的裝置來實(shí)現(xiàn)。發(fā)射機(jī)濾拖器126和接收機(jī)濾波器130可象美國專利第4，431，977，所公開并描述的方法制作。電壓檢測(cè)器140可是傳統(tǒng)的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(如Motorola型MC 14442轉(zhuǎn)換器，其數(shù)字輸出對(duì)應(yīng)于Vsw的量值，或者是當(dāng)Vsw超出Vb一預(yù)設(shè)量時(shí)，其輸出從低態(tài)變到高態(tài)的傳統(tǒng)比較器。發(fā)射機(jī)，接收機(jī)和微處理機(jī)120以及相關(guān)的方框110，112，114和116也可由題為“DANATAC單體便攜式電話”的Morotora說明書第68P81046E60號(hào)或美國專利第4，486，624號(hào)所公布并描述的相應(yīng)的傳統(tǒng)電路來實(shí)現(xiàn)。上述以及其它Morotala說明書可從Morotola公尺出版服務(wù)部(地址Service Publication Department of Morotola，Inc.，1310 East Algonquin Road，Schaumburg，Illinois 60196，)獲得。也可從下面地址得到，(Motorola C&E Parts，1313 East，Algonquin Road，Schaumburg，Illinois 60196)。
參看圖1中的車用連接器180，穩(wěn)壓器196是可調(diào)的，并且可分流，如虛線183所示。穩(wěn)壓器186保證并優(yōu)化了PA122的效率。例如，穩(wěn)壓器186使PA122在車載電池182充電期間，或車輛突然啟動(dòng)而產(chǎn)生過壓狀態(tài)時(shí)免受損害。穩(wěn)壓器186還通過把Vr，因而也就是Vsw保持在剛好太到足以使PA122達(dá)到其最大功率電平的電壓，使PA122的效率得到優(yōu)化。然而，在不偏離本發(fā)明的精神及范圍的情況下，通過對(duì)穩(wěn)壓器186進(jìn)行分流(如虛線183所示)，也可達(dá)到這種最大功率電平。
當(dāng)圖1中的便攜無線電收發(fā)機(jī)100通過插頭或其它裝置與車用連接器180連接時(shí)，插頭185和插頭187分別插入各自相應(yīng)的插座，把電池118與電池充電器184，Vsw與來自穩(wěn)壓器186(或直接通過虛線183取自車用電池182)而不是來自電池118的Vr，天線188與發(fā)射機(jī)濾波器126和接收機(jī)濾波器130而不是與天線128連接起來。這樣，功率控制驅(qū)動(dòng)器158和PA122現(xiàn)在就通過穩(wěn)壓器186由車載電池182提供動(dòng)力。穩(wěn)壓器186提供電壓Vr，Vr的量值比電池118提供的電壓Vb的量值大。例如穩(wěn)壓器186可提供11伏電壓，而電池118提供6伏電壓。
圖(1)中的微計(jì)算機(jī)120通過監(jiān)測(cè)來自電壓控制器的VFH信號(hào)檢測(cè)連接器180的存在，如果電壓檢測(cè)器采用可在市場(chǎng)上買到的比較器(如Motorola型MC1710比較器)則當(dāng)Vsw超出VG設(shè)置值時(shí)VeH信號(hào)改變狀態(tài)。VeH信號(hào)狀態(tài)的改變通知微機(jī)120連接器180已接入?；蛘?，如果電壓檢測(cè)器140采用可在市場(chǎng)上買到的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(如Motorola型MC14442)則VEH信號(hào)就是VSW電壓量值的數(shù)字表示，并且(比如)，從6V變到11V，微機(jī)120把VEH信號(hào)值同前面的值或預(yù)定值相比較，已確定連接器180已接入(參見下面對(duì)圖8中框204的解釋)。
圖1中的微機(jī)120周期地監(jiān)測(cè)VEH信號(hào)已確定連接器180何時(shí)接入。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要特征，當(dāng)連接器180接入時(shí)，微機(jī)120改變收發(fā)機(jī)100的工作狀態(tài)。如當(dāng)連接器180接入時(shí)，收發(fā)機(jī)從狀態(tài)3變到狀態(tài)1，反之亦然。在工作狀態(tài)3，功率驅(qū)動(dòng)控制器158和PA122由電池118供電，并為PA122產(chǎn)生第一組功率電平。在最佳實(shí)施例中，第一組功率電平包括六個(gè)電平。當(dāng)轉(zhuǎn)換到工作狀態(tài)1時(shí)，為PA122產(chǎn)生出第二組工作電平，在最佳實(shí)施例中，它包括8個(gè)電平，多了兩個(gè)比第一組的電平更高的電平。在狀態(tài)1能產(chǎn)生附加的更高功率電平是因?yàn)榉€(wěn)壓器186提供的電壓Vr比電池118提供的電壓高。另外，功率電平1-6的確切值在狀態(tài)1和3之間也可有所變化，以補(bǔ)償天線188和128之間的增益變化。
在圖2的流程圖中，對(duì)圖1中微機(jī)120的上述工作進(jìn)行了更詳細(xì)的說明。以下的描述首先設(shè)定電壓檢測(cè)器140是比較器。流程圖從啟動(dòng)(START)方框202開始，并進(jìn)到判定方框206，在此對(duì)VEH信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。如VEH信號(hào)處于第一狀態(tài)(即二進(jìn)制的“1”)，就表明連接器180已被接入，程序進(jìn)行方框206。在框206，收發(fā)機(jī)100的工作狀態(tài)從類3變到類1。隨后，在方框208，從第二組功率電平的8個(gè)中選出電平SPL，衰減器154受到置位以產(chǎn)生SPL，在方框214微機(jī)120回車，以執(zhí)行其他任務(wù)。在單元無線電話系統(tǒng)中，便攜及可移動(dòng)收發(fā)機(jī)根據(jù)無線電話中心控制終端通過總站無線電設(shè)備發(fā)生的指令改變功率電平(見美國專利第4，485，486號(hào))。再回到方框204，若VEH信號(hào)處于第二狀態(tài)(即二進(jìn)制“0”)，則表明連接器180未接入，程序進(jìn)到方框210，在此收發(fā)機(jī)100的狀態(tài)從類1變到類3，隨后在方框212，從第一組功率電平中選出功率電平SPL。衰減器154受到置位以產(chǎn)生SPL。微機(jī)120在方框120回車以執(zhí)行其他任務(wù)。
圖2、7、9、11及13所示的流程圖給出了由微機(jī)120執(zhí)行的各程序步驟的詳細(xì)描述。把這些圖中的流程編成可在市場(chǎng)買到的適當(dāng)微機(jī)指令對(duì)內(nèi)行人來說不過是一種列行工作。
按本發(fā)明的另一特點(diǎn)，PA122的各級(jí)可在多個(gè)電源電壓下工作，以把其輸出功率定在第一或第二組中的選定功率電平，并在收發(fā)機(jī)與車載連接器180連接時(shí)，使PA122能達(dá)到較高的功率電平。在最佳實(shí)施例中，把不同的電壓源達(dá)到Vsw以向PA122未級(jí)134提供直流電能，使第二組功率電平比第一組或得更高的功率。另外，在最佳實(shí)施例中，功率驅(qū)動(dòng)控制器158改變級(jí)132上的供電電壓，以把PA122的輸出保持在微機(jī)選定的電平。因?yàn)轵?qū)動(dòng)器158還與電壓Vsw耦合，也可把較高的直流電壓加在PA 122的驅(qū)動(dòng)器級(jí)132上，從而在第二組功率電平中達(dá)到較高的功率。
在圖3、4和5中顯示了PA122另外的一些實(shí)施例。這些實(shí)施例表示了用能在市場(chǎng)上買到的功放電路所能實(shí)現(xiàn)的各種結(jié)構(gòu)，在圖3中顯示了有兩或多級(jí)302、304及306的PA122，其中通過接上Vsw或電源控制信號(hào)能把直流電壓加到上述各級(jí)中?？蛇m當(dāng)設(shè)置級(jí)302、304、306、Vsw，及電源控制信號(hào)，以優(yōu)化PA122的工作特性，如效率、穩(wěn)定性、功率變化連續(xù)性及其他具體要求。
在圖4中顯示了PA122的另一實(shí)施例。其中功率控制器同初級(jí)402的DC偏壓端耦合。當(dāng)把FET或正偏雙極元件在PA級(jí)中用作有源元件時(shí)，這種安排是常見的。因?yàn)樵龃蠊β瘦敵霾槐靥岣逷A所有級(jí)的直流供電電壓。級(jí)402和404與來自電池118的電壓Vb耦合。
圖5給出了PA122的另一實(shí)施例，其中功率控制信號(hào)與一電子可變阻尼器502耦合。阻尼器502改變放大器級(jí)504、506、508中的一或多級(jí)的RF輸入驅(qū)動(dòng)功率。衰減器502可是帶有可變偏壓的一或多個(gè)二級(jí)管，或者具有可變電阻的電阻網(wǎng)絡(luò)。如需要也可采用有圖3、4和5所示的特點(diǎn)的組合，以向?yàn)镻A 122選擇的電路提供適當(dāng)?shù)墓δ堋Ｋ械姆桨杆灿械年P(guān)鍵特征，即能夠達(dá)到更高功率的原因，在于當(dāng)接上連接器180時(shí)，加到選定PA級(jí)和/或功率控制驅(qū)動(dòng)器上的電源電壓被提高了。
圖6顯示了體現(xiàn)本發(fā)明的另一種便攜無線電收發(fā)機(jī)102，它帶有另一種車載連接器190。收發(fā)機(jī)102除功率控制器160、轉(zhuǎn)換門142及數(shù)據(jù)總線144以外，基本上與圖1的收發(fā)機(jī)100相同。功率控制器160包括對(duì)數(shù)放大器162、檢測(cè)器164和功率控制驅(qū)動(dòng)器166，這些都可按1985年4月30日提交的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)(Serial number)第729，016號(hào)所描述的那樣進(jìn)行制作。該專利申請(qǐng)題為“寬動(dòng)態(tài)范圍RF功率放大器的自動(dòng)輸出控制電路“(Automatic Output Control Circuitry for RF Power Amplifier With Wide Dynamic Range)，發(fā)明人是Richard J. Vilmur，并轉(zhuǎn)讓給了Motorola公司(這里將該申請(qǐng)列為參考文獻(xiàn))。數(shù)據(jù)總線144包含與連接器190耦合的3個(gè)控制信號(hào)，以從PA194的八個(gè)功率電平中選出一個(gè)。轉(zhuǎn)換門142與連接器190耦合，以產(chǎn)生VEH信號(hào)。
連接器190與圖1的連接器180相似，只是功率控制器192、PA194、穩(wěn)壓器191及濾波器196有所不同?？刂破?92可按與圖1的控制器150或圖6的控制器160相同的方式設(shè)置。穩(wěn)壓器191產(chǎn)生加在控制器192上的參考電壓Vr，它可用能在市場(chǎng)上買到的裝置來實(shí)現(xiàn)。PA194按與圖1、3、4及5中的PA122同樣的方式設(shè)置。濾波器196可按與發(fā)射器濾波器126相同的方式設(shè)置。
當(dāng)收發(fā)機(jī)102通過插頭或其他裝置與連接器190連接時(shí)，電池充電器184與電池118連接，轉(zhuǎn)換門142的輸入端接地，數(shù)據(jù)總線144與控制器192耦合，發(fā)射器濾波器126與PA 194(而不是天線128)耦合，接收器濾波器130與天線188(而不是天線128)耦合)。當(dāng)插入連接器190時(shí)，PA122輸出被維持在預(yù)定電平上，PA194和控制器192產(chǎn)生用于濾波器196和天線188的所需功率電平。微機(jī)120通過總線144把三個(gè)功率控制信號(hào)加在控制器192上，以選擇所需的PA194功率電平，這三個(gè)信號(hào)可是二進(jìn)制信號(hào)，從而可按美國專利第4，523，155號(hào)中所描述的方法選擇八個(gè)功率電平中的一個(gè)。
圖6的總線144也可包括雙向序列數(shù)據(jù)線，如美國專利第4，369，516和4，486，624中所描述的?？偩€144中的數(shù)據(jù)線可用于在微機(jī)120和控制器192內(nèi)部的另一微機(jī)之間傳送信息?？刂破?92中的微機(jī)可控與圖1、6及8中的微機(jī)120相似的方式設(shè)置，以控制控制器196。這些信息可在兩個(gè)微機(jī)間傳送功率電平及狀態(tài)情況，例如，微機(jī)120會(huì)周期地詢問控制器192中的微機(jī)，以確定連接器190何時(shí)接入，以及PA194的現(xiàn)行功率電平。
圖6中的車載連接器190借助與來自車載電池182的較高電壓耦合的PA194提高PA122的功率。微機(jī)120監(jiān)測(cè)VEH或數(shù)據(jù)總線144，以確定連接器190何時(shí)處于接入狀態(tài)。當(dāng)連接器190接入時(shí)，來自轉(zhuǎn)換門142時(shí)VEH信號(hào)處于二進(jìn)制“1”態(tài);當(dāng)連接器190未接入時(shí)，VEH信號(hào)處于“0”態(tài)。按以上敘述，微機(jī)120也可詢問控制器192中的微機(jī)，以確定連接器190是否接入。一旦確定連接器190已接入，微機(jī)120就把PA122的功率維持在預(yù)定值，如第一組功率電平中的某一個(gè)，該功率電平能在發(fā)射器濾波器126的輸出端提供11dBm的信號(hào)?？刂破?92響應(yīng)來自總線144的信號(hào)，以把PA194的輸出保持在第二組功率電平中的選定值上。在最佳實(shí)施例中，第二組包括八個(gè)電平。
圖6中微機(jī)120的上述操作由圖7中的流程圖作出了更詳細(xì)的說明。該流程從啟動(dòng)(START)開始，進(jìn)到判定方框706，在此對(duì)VEH進(jìn)行檢測(cè)。若VEH處于第一態(tài)(即二進(jìn)制“1”態(tài))，則表示連接器190已接入;流程進(jìn)行到方框708，在此收發(fā)機(jī)102的工作狀態(tài)從類3變到類1。隨后，在方框710，用控制器160從具有M個(gè)電平的第一組中選出電平K?？梢赃x定功率電平K，以在圖6的濾波器126的輸出端產(chǎn)生所需功率電平。隨后，在框712，用功率控制器192從有N個(gè)電平的第二組中選出功率電平SPL。隨后，在框714，控制器160受到置位以產(chǎn)生功率電平K，而控制器192受到置位以產(chǎn)生SPL。微機(jī)120在框722回車，以執(zhí)行其他任務(wù)。如前所述，第二組的N個(gè)功率電平中至少有一個(gè)大于第一組M個(gè)中的最大者。
回到判定方框706，若VEH處于第二態(tài)(二進(jìn)制“0”態(tài))，則表明連接器190未接入，程序進(jìn)到框716，在此收發(fā)機(jī)的工作狀態(tài)從類1變到類3。隨后，在框718中，從第一組的M個(gè)功率電平中選出SPL。微機(jī)120在722回車，以執(zhí)行其他任務(wù)。在具體應(yīng)用中，第一組的電平數(shù)目M及第二組的N可視需要選擇。
參見圖8，其中顯示了體現(xiàn)本發(fā)明的另一便攜無線電收發(fā)機(jī)104及車載連接器180。收發(fā)機(jī)104與圖1的收發(fā)機(jī)100除了功率控制器170及轉(zhuǎn)換門142以外基本相同?？刂破?70包括功率檢測(cè)器172、多通道模-數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器174、數(shù)-模(D/A)轉(zhuǎn)換器176和功率控制驅(qū)動(dòng)器178。檢測(cè)器172和驅(qū)動(dòng)器178可按美國專利第4，523，155中所描述的方式設(shè)置。轉(zhuǎn)換器174和176可采用能在市場(chǎng)買到的轉(zhuǎn)換器，如Motorola型MC14442和MC144111轉(zhuǎn)換器。變換門142與連接器180耦合，以產(chǎn)生VEH信號(hào)。
圖8中的微機(jī)120監(jiān)測(cè)VEH，或利用轉(zhuǎn)換器174確定連接器180何時(shí)處于接入狀態(tài)。來自變換門142的VEH信號(hào)當(dāng)連接器180接入時(shí)處于二進(jìn)制“1”態(tài)，而當(dāng)連接器180未接入時(shí)處于“0”態(tài)。若VEH信號(hào)受到監(jiān)測(cè)，微機(jī)120周期性地執(zhí)行圖2的流程。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，圖8的微機(jī)120可利用轉(zhuǎn)換器174把Vsw變成數(shù)字表示，再將其與一存貯的預(yù)定數(shù)進(jìn)行比較，以確定連接器180是否接入。轉(zhuǎn)換器174根據(jù)來自微機(jī)120的選擇信號(hào)，周期地監(jiān)測(cè)DPWR或Vsw。在Vsw的情況下，可由微機(jī)120存貯Vb和Vr的數(shù)字表示，以確定連接器180何時(shí)接入。圖2的流程圖可用于此目的，只要把判定框204的內(nèi)容變成“確定Vsw的數(shù)字表示是否大于Vb和Vr之間的某一電壓值的數(shù)字表示，〔如(Vb+Vr)/2〕”即可。因而，為監(jiān)測(cè)Vsw，微機(jī)120周期地執(zhí)行圖2的流程。為保持選定的功率電平，SPL，微機(jī)120周期地執(zhí)行圖9的程序。
圖9的流程圖對(duì)圖8中微機(jī)120的上述操作作了更詳細(xì)的說明。流程從啟動(dòng)(START)開始，并進(jìn)行到框904，在此DPWR從轉(zhuǎn)換器174輸入。DPWR是檢測(cè)器172的輸出的數(shù)字表示。隨后，在判定框906，檢查DPWR-SPL的絕對(duì)值是否大于TH，其中SPL是一選定的功率電平的數(shù)字表示，TH代表OPWR修正前DPWR與SPL間存在的最小差值。OPWR是一模擬控制信號(hào)的數(shù)字表示，當(dāng)用于與驅(qū)動(dòng)器178耦合時(shí)，該模擬數(shù)字信號(hào)被用于對(duì)PA122的輸出作微調(diào)。若DPWR-SPL的絕對(duì)值小于TH，程序進(jìn)到框908，在此回車以執(zhí)行其他任務(wù)?；氐脚卸?06，若｜DPWR-SPL｜＞TH，則流程進(jìn)到判定框910，在此檢查DPWR是否大于SPL，若DPWR＞SPL，則程序進(jìn)到框912，在此用DELTA減OPWR，DELTA是預(yù)定步長(zhǎng)，它取得足夠小，以使產(chǎn)生的DPWR間隔總比TH小。反之，若DPWR比SPL小，則流程從判定框910進(jìn)到框914，在此用OPWR加上DELTA，隨后，在框916，把OPWR輸出到轉(zhuǎn)換器176，微機(jī)120回車到框904，以重復(fù)該流程的處理步驟，直到｜DPWR-SPL｜＜TH。隨后，微機(jī)120在框908回車以執(zhí)行其他任務(wù)。
參見圖10，它顯示了體現(xiàn)本發(fā)明的另一便攜無線收發(fā)機(jī)106及車載連接器181。收發(fā)機(jī)106除功率控制器151及變換門142外，與圖1的收發(fā)機(jī)100基本相同?？刂破?51包括由阻尼器155和微分放大器157組成的附加控制通道，該通道與車載連接器181中的功率控制驅(qū)動(dòng)器189相連。變換門142與連接器181耦合，以產(chǎn)生VEH信號(hào)。連接器181與180相似，只是其中用驅(qū)動(dòng)器189取代了連接器180中的穩(wěn)壓器186。驅(qū)動(dòng)器189可按與驅(qū)動(dòng)器158同樣的方式制作，并也可安裝在控制器151中，其中車輛電池182同插頭185相連。
當(dāng)用圖10的收發(fā)機(jī)106通過插頭或其他方式與連接器181相連時(shí)，電池充電器184與電池118相連，濾波器120和130與天線188(而非128)相連，倒相門142的輸入接地，驅(qū)動(dòng)器189同微分放大器157的輸出端相連。Vsw與Vc2(而非Vb)相耦合。通過向PA122中的一或多個(gè)級(jí)提供幅值大于電池118所供電壓的電壓，車載連接器181可提高PA122的最大功率電平。這是由于驅(qū)動(dòng)器189與車載電池182相連，而電池182的電壓高于電池118的電壓Vb。
圖10的微機(jī)120周期地監(jiān)測(cè)來自倒相門142的VEH信號(hào)，以確定連接器181何時(shí)接入。在此，類1和3間的轉(zhuǎn)換，及在第一和第二組中選擇適當(dāng)功率電平都采取類似于圖2所示的方式。當(dāng)收發(fā)機(jī)106與連接器181分離時(shí)，工作類3與第一組功率電平中的一個(gè)電平SPL的選取與圖2所示的相同。但當(dāng)收發(fā)機(jī)106與連接器181耦合時(shí)，能否維持第二組中的選定功率電平取決于該電平是否超過第一組的最大功率電平。在此情況下，電壓Vc2與級(jí)134耦合，以獲得并維持第二組中的這個(gè)選定功率電平。
圖10的微機(jī)120的上述操作在圖11的流程圖中進(jìn)行了更詳細(xì)的說明。該流程從啟動(dòng)框開始并進(jìn)到框804，在此檢測(cè)VEH，若VEH處于第一態(tài)(即“0”態(tài))，測(cè)表明連接器181未接入，流程進(jìn)到806，在此收發(fā)機(jī)106的工作由類1變成類3。隨后，在框808，根據(jù)中央控制終端的指令，從第一組電平中選出一功率電平。第一組的M個(gè)電平最好接電平值增大的順序排列，從而使第M個(gè)電平為最大。隨后，在框810，阻尼器154被控制器151置位于維持選定功率電平SPL所需的值，而微機(jī)120回車，以在框822執(zhí)行其他任務(wù)。
回到判定框804，若VEH信號(hào)處于第二態(tài)(即“1”態(tài))，則表明連接器180已接入，流程進(jìn)到框812，在此工作狀態(tài)從類3變到類1。隨后在框814，根據(jù)中央控制終端的指令，從第二組的N個(gè)功率電平中選出一個(gè)。第二組的電平數(shù)N大于第一組的電平數(shù)。而且第二組有一或多個(gè)電平的值大于第一組中的最大者(電平M)。隨后，在判定框816，把選定電平值SPL同電平M的值比較。若SPL＞電平M，則流程進(jìn)到框819，在此衰減器154被置位，以產(chǎn)生最大衰減。衰減器154的衰減取得足夠大，以便對(duì)于PA122所有可能的輸出電平，衰減器154的輸出都比VRcf值小。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)器158產(chǎn)生出最大輸出電壓(一般比來自電池118的電壓值Vb的幅度略低)。隨后，在框820，衰減器155受到驅(qū)動(dòng)器189的置位，以維持在保持SPL所需的值。隨后微機(jī)120在框822回車，以執(zhí)行其他任務(wù)。
回到判定框816，若SPL的值比電平M小，則流程進(jìn)到框817，在此衰減器155被置位在其最大衰減。衰減器155的衰減取得充分大，使對(duì)PA122所有可能的輸出，衰減器155的輸出都低于Vrcf的值。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)器189產(chǎn)生的最大輸出電壓Vc2一般略小于車載電池182提供的電壓。隨后，在框818，衰減器154被置位于驅(qū)動(dòng)器158維持所選定功率電平SPL所需的值。隨后，在框822，微機(jī)120回車，以執(zhí)行其他任務(wù)。
參見圖12，其中顯示了另一體現(xiàn)本發(fā)明的便攜無線電收發(fā)機(jī)108及車載連接器181。收發(fā)機(jī)108除功率控制器171之外，與圖10的收發(fā)機(jī)106基本相同?？刂破?71包括多通道模-數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器174、代替圖10的衰減器154和155)。D/A轉(zhuǎn)換器176和177(代替微分放大器156和157)。
圖12的微機(jī)120的操作在圖13和圖9的流程圖中作了更詳細(xì)的說明。圖13的流程圖與圖11的基本相同。以啟動(dòng)框602開始，流程進(jìn)到框604，在此檢測(cè)VEH信號(hào)。若VEH處于第一狀態(tài)(即“0”態(tài))，就表明連接器181未被接入，則流程進(jìn)到框606，在此，收發(fā)機(jī)的工作狀態(tài)從類1變到類3。隨后，在框608，根據(jù)中央控制終端的指令，從第一組的M個(gè)功率電平中選出一個(gè)(電平1-M的值遞增排列，電平M最大)。隨后，在框610，選擇轉(zhuǎn)換器176，微機(jī)120在框622引出到圖9的框902，在那里轉(zhuǎn)換器176的輸出被調(diào)節(jié)到維持選定功率電平SPL所需的值。
回到判定框604，若VEH處于第二狀態(tài)(即“1”態(tài))，則表明連接器181已被接入，而流程進(jìn)到框612，在此工作從類3變到類1。隨后，在框614，按中央控制終端的指令，從第二組的N個(gè)功率電平中選出一個(gè)電平SPL。第二組的N個(gè)電平中至少有1個(gè)電平的值大于第一組的電平M。隨后，在判定框616，把選定的SPL值與第一組的電平M相比較，若該SPL大于電平M，則流程進(jìn)到框619。在那里轉(zhuǎn)換器176被置位于其最大值。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)器158產(chǎn)生最大輸出電壓(一般略低于來自電池118的電壓Vb)。隨后，在框620，選擇轉(zhuǎn)換器177，微機(jī)120從框622引出到圖9的框902，在那里轉(zhuǎn)換器177的輸出被調(diào)節(jié)到維持選定功率電平所需的值。
回到圖13的判定框616，若SPL的值不大于電平M，則流程進(jìn)到框617，在此轉(zhuǎn)換器177被置于其最大輸出。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)器189產(chǎn)生最大輸出電壓Vc2(一般略低于來自車載電池182的電壓)?？?17的一個(gè)替代方案是對(duì)轉(zhuǎn)換器177進(jìn)行置位，使驅(qū)動(dòng)器189產(chǎn)生大致等于電池118的電壓的電壓。隨后，在框618，選擇轉(zhuǎn)換器176，微機(jī)120在框622引出到圖9的框902，在那里轉(zhuǎn)換器176的輸出被調(diào)節(jié)到維持SPL所需的值。
總之，本說明書描述了獨(dú)特的多電平功率放大電路，它可有利地用于可插入車載連接器，從而利用車載電池的便攜無線電收發(fā)機(jī)。當(dāng)檢測(cè)到車載連接器接入時(shí)，功率放大器轉(zhuǎn)到第二組功率電平，在第二組電平中含有比用于便攜操作的第一組中的電平大的電平。本發(fā)明的多電平功率放大電路可用于多種用途，只要能把電池供電無線收發(fā)機(jī)插入用于從其他電源獲取供電的連接器。
權(quán)利要求
1.用于來自無線電發(fā)射機(jī)的射頻(RF)信號(hào)的功率放大電路，所述功率放大電路包括用于放大射頻信號(hào)以產(chǎn)生輸出射頻信號(hào)的放大裝置；用于向所述放大裝置提供分別來自第一和第二電壓源的第一和第二電源電壓之一的供電裝置，所述第二電源電壓具有大于所述第一電源電壓的幅度；耦合到所述供電裝置上的選擇裝置，用于在把所述第一電源電壓加到所述放大裝置上時(shí)選擇第一組電平中的一個(gè)，而在把所述第二電源電壓加到所述放大裝置上時(shí)選擇第二組電平中的一個(gè)，所述第二組電平至少包括一個(gè)其幅度大于所述第一組電平的任一電平幅度的電平；耦合到所述選擇裝置和放大裝置上的保持裝置，用于將輸出射頻信號(hào)保持在所述第一或第二組電平中的所述選定電平上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的功率放大電路，其中所述放大裝置至少包括第一和第二級(jí)聯(lián)放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的功率放大電路，其中所述第一電壓源是電池，所述供電裝置，選擇裝置和保持裝置耦合到所述電池上。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的功率放大電路，其中所述第二電壓源安置在轉(zhuǎn)接裝置中，所述供電裝置可移動(dòng)地耦合到所述轉(zhuǎn)接裝置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的功率放大電路，其中所述第二電壓源是電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4的功率放大電路，其中所述轉(zhuǎn)接裝置包括安置在所述第二電壓源和所述供電裝置之間的穩(wěn)壓裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4的功率放大電路，其中所述轉(zhuǎn)接裝置包括耦合到所述第二電壓源上的充電裝置，當(dāng)所述供電裝置耦合到所述轉(zhuǎn)接裝置上時(shí)，所述供電裝置進(jìn)一步將所述充電裝置耦合到所述第一電壓源上。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1的功率放大電路，其中所述選擇裝置是微計(jì)算機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1的功率放大電路，其中所述保持裝置包括耦合到射頻輸出信號(hào)上以產(chǎn)生控制信號(hào)的第一個(gè)裝置;耦合到所述控制信號(hào)上以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二個(gè)裝置，耦合到所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)上以根據(jù)其響應(yīng)改變射頻輸出信號(hào)的幅度的放大裝置。
10.用于來自具有第一電壓源并耦合到第二電壓源上的無線電發(fā)射機(jī)的射頻(RF)信號(hào)的功率放大電路，所述第二電壓源提供具有幅度大于所述第一電壓源提供的電壓幅度的電壓，所述功率放大電路進(jìn)一步包括。用于放大射頻信號(hào)以產(chǎn)生射頻輸出信號(hào)的放大裝置;用于將所述放大裝置耦合到代替所述第一電壓源的第二電壓源上的耦合裝置;用于檢測(cè)所述第二電壓源的存在的檢測(cè)裝置;用于在所述第二電壓源不存在時(shí)選擇第一組電平之一而在所述第二電壓源存在時(shí)選擇第二組電平之一的選擇裝置，所述第二組電平至少包括一個(gè)其幅度大于所述第一組電平中任一電平的幅度的電平;耦合到所述選擇裝置和放大裝置上用于將射頻輸出信號(hào)保持在所述選擇出的第一或第二組電平之一上的保持裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10的功率放大電路，其中所述第二電壓源安置在轉(zhuǎn)接裝置中，所述功率放大電路可移動(dòng)地耦合到所述轉(zhuǎn)接裝置上。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的功率放大電路，其中所述檢測(cè)裝置是具有輸入和作為輸出的控制信號(hào)的反相門裝置，而且所述耦合裝置將來自所述轉(zhuǎn)接裝置的信號(hào)地線耦合到所述反相門裝置的所述輸入上，當(dāng)所述反相門輸入是接地的時(shí)所述反相門裝置控制信號(hào)處于第二態(tài)而當(dāng)所述反相門輸入不接地時(shí)處于第一態(tài)，當(dāng)控制信號(hào)處于第一態(tài)時(shí)選擇裝置選擇第一組電平之一而當(dāng)控制信號(hào)處于第二態(tài)時(shí)選擇第二組電平之一。
13.包括耦合到第一電壓源上用于放大來自無線電發(fā)射機(jī)的射頻(RF)信號(hào)以產(chǎn)生射頻輸出信號(hào)的第一放大裝置和用于將所述射頻輸出信號(hào)保持在選擇出的第一組電平之一上的保持裝置的功率放大電路，所述功率放大電路耦合到接到第二電壓源上的用于放大射頻輸出信號(hào)的第二放大裝置上和用于將所述放大后的射頻輸出信號(hào)保持在選擇出的第二組電平之一上的第二保持裝置上，所述第二電壓源提供具有幅度大于由所述第一電壓源提供的電壓幅度的電壓，所述第一功率放大電路進(jìn)一步包括用于探測(cè)存在所述第二放大裝置的探測(cè)裝置;用于在探測(cè)出所述第二放大裝置時(shí)選擇預(yù)定的所述第一組電平之一的選擇裝置;用于在探測(cè)出所述第二放大裝置時(shí)選擇第二組電平之一的選擇裝置，所述第二組電平至少包括一個(gè)其幅度大于所述第一組電平的任一電平的幅度的電平;用于向所述第二保持裝置提供所述選擇出的第二組電平之一的裝置。
14.用于來自無線電發(fā)射機(jī)的射頻(RF)信號(hào)的功率放大電路，所述功率放大電路包括用于放大射頻信號(hào)以產(chǎn)生射頻輸出信號(hào)的放大裝置;用于所述放大裝置提供分別來自第一和第二電壓源的第一和第二電源電壓的供電裝置，所述第二電源電壓具有大于第一電源電壓的幅度;耦合到所述供電裝置上用于在第一電源電壓加到所述放大裝置上時(shí)產(chǎn)生處于第一狀態(tài)的控制信號(hào)且在所述第二電源電壓加到所述放大裝置上時(shí)產(chǎn)生處于第二狀態(tài)的控制信號(hào)的發(fā)生裝置;耦合到所述發(fā)生裝置上用于在控制信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí)選擇第一組電平之一且在控制信號(hào)處于第二狀態(tài)時(shí)選擇第二組電平之一的選擇裝置，所述第二組電平至少包括一個(gè)其幅度大于所述第一組電平的任一電平的幅度的電平;耦合到所述選擇裝置和放大裝置上用于將射頻輸出信號(hào)保持在所述選擇出的所述第一或第二組電平之一上的保持裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14的功率放大電路，其中所述第二電壓源安置在轉(zhuǎn)接裝置中，所述供電裝置可移動(dòng)地耦合在所述轉(zhuǎn)接裝置上。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15的功率放大電路，其中所述產(chǎn)生裝置是具有輸入和作為輸出的控制信號(hào)的反相門裝置，所述供電裝置將來自所述轉(zhuǎn)接裝置的信號(hào)地線耦合到所述反相門裝置的輸入上。
17.用于來自具有第一電壓源并耦合到第二電壓源上的無線電發(fā)射機(jī)的射頻(RF)信號(hào)的功率放大電路，所述第二電壓源提供具有幅度大于由所述第一電壓源提供的電壓幅度的電壓，所述功率放大電路進(jìn)一步包括用于放大射頻信號(hào)以產(chǎn)生射頻輸出信號(hào)的放大裝置;用于將所述放大裝置耦合到代替所述第一電壓源的第二電壓源上的耦合裝置;用于探測(cè)存在所述第二電壓源并在第一電壓源耦合到所述放大裝置上時(shí)產(chǎn)生處于第一態(tài)的控制信號(hào)和在第二電壓源耦合到所述放大電路上時(shí)產(chǎn)生第二態(tài)的探測(cè)裝置;用于在控制信號(hào)處理第一態(tài)時(shí)選擇第一組電平之一和在控制信號(hào)處于第二態(tài)時(shí)選擇第二組電平之一的選擇裝置，所述第二組電平至少包括一個(gè)其幅度大于所述第一組電平的任一電平的幅度的電平;耦合到所述選擇裝置和放大裝置上以將射頻輸出信號(hào)保持在所述選擇出的第一或第二組電平之一上的保持裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17的功率放大電路，其中所述第二電壓源安置在轉(zhuǎn)接裝置中，所述功率放大電路可移動(dòng)地耦合到所述轉(zhuǎn)接裝置上。
19.根據(jù)權(quán)利要求
17的功率放大電路，其中所述產(chǎn)生裝置是具有輸入和作為輸出的控制信號(hào)的反相門裝置，所述耦合裝置將來自轉(zhuǎn)接裝置的信號(hào)地線耦合到所述反相門裝置的輸入上。
20.用于來自無線電發(fā)射機(jī)的射頻(RF)信號(hào)的功率放大電路，所述功率放大電路包括用于放大射頻信號(hào)以產(chǎn)生射頻輸出信號(hào)的放大裝置，所述放大裝置至少包括第一和第二級(jí)聯(lián)放大器，所述第一放大器耦合到第一驅(qū)到動(dòng)信號(hào)上;用于向所述第二放大器提供來自第一電壓源的第一電源電壓或第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的供電裝置;耦合到用于在第一電源電壓加到所述第二放大器上時(shí)選擇第一組電平之一和在第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)加到所述第二放大器上時(shí)選擇第二組電平之一的所述供電裝置上的選擇裝置;耦合到所述選擇裝置和放大裝置上用于將射頻輸出信號(hào)保持在所述選擇出的所述第一或第二組電平之一上的保持裝置，所述保持裝置進(jìn)一步包括耦合到射頻輸出信號(hào)上用于產(chǎn)生具有與射頻輸出信號(hào)的幅度相關(guān)的幅度的輸出信號(hào)的探測(cè)裝置，耦合到所述探測(cè)裝置輸出信號(hào)上以產(chǎn)生第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第一裝置，耦合到所述探測(cè)裝置輸出信號(hào)上和來自第二電壓源的第二電源電壓上以產(chǎn)生第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二裝置，所述第二電源電壓具有大于第一電源電壓的幅度，并且所述放大裝置根據(jù)第一或第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)改變射頻輸出信號(hào)的幅度。
21.根據(jù)權(quán)利要求
20的功率放大電路，其中所述產(chǎn)生裝置包括耦合到所述探測(cè)裝置輸出信號(hào)上和用于產(chǎn)生控制信號(hào)的所述選擇裝置上的控制裝置，和耦合到所述控制信號(hào)上和所述第二電源電壓上用于產(chǎn)生所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求
21的功率放大電路，其中所述第二電壓源和所述驅(qū)動(dòng)裝置安置在轉(zhuǎn)接裝置中，所述供電裝置和所述控制裝置可移動(dòng)地耦合到所述轉(zhuǎn)接裝置上。
23.根據(jù)權(quán)利要求
22的功率放大電路，其中所述第二電壓源是電池。
24.根據(jù)權(quán)利要求
22的功率放大電路，其中所述轉(zhuǎn)接裝置包括耦合到所述第二電壓源上的充電裝置，當(dāng)所述供電裝置耦合到所述轉(zhuǎn)接裝置上時(shí)所述供電裝置進(jìn)一步將所述充電裝置耦合到所述第一電壓源上。
25.用于來自無線電發(fā)射機(jī)的射頻(RF)信號(hào)的功率放大電路;所述功率放大電路包括用于放大射頻信號(hào)以產(chǎn)生射頻輸出信號(hào)的放大裝置，所述放大裝置至少包括互相串聯(lián)耦合的第一和第二放大器，所述第一放大器耦合到第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)上;用于向所述第二放大器提供來自第一電壓源的第一電源電壓或第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的供電裝置;耦合到所述供電裝置上以在第一電源電壓加到所述第二放大器上時(shí)選擇第一組電平之一和在第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)加到所述第二放大器上時(shí)選擇第二組電平之一的選擇裝置，所述第二組電平至少包括一個(gè)具有大于所述第一組電平的任一電平的幅度的電平;耦合到所述選擇裝置和放大裝置上用于將射頻輸出信號(hào)保持在所述選擇出的所述第一或第二組電平之一上的保持裝置，所述保持裝置進(jìn)一步包括耦合到射頻輸出信號(hào)上以產(chǎn)生具有相應(yīng)于射頻輸出信號(hào)的幅度的幅度的輸出信號(hào)的探測(cè)裝置，耦合到探測(cè)裝置輸出信號(hào)上以產(chǎn)生第一和第二控制信號(hào)的裝置，耦合到所述第一控制信號(hào)上以產(chǎn)生所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第一驅(qū)動(dòng)裝置，耦合到第二控制信號(hào)和來自第二電壓源的第二電源電壓上以產(chǎn)生第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二驅(qū)動(dòng)裝置，所述第二電源電壓具有大于第一電源電壓的幅度，而且所述放大裝置根據(jù)第一或第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)改變射頻輸出信號(hào)的幅度。
26.根據(jù)權(quán)利要求
25的功率放大電路，其中所述第二電壓源和所述驅(qū)動(dòng)裝置安置在轉(zhuǎn)接裝置中，所述控制裝置可移動(dòng)地耦合到所述轉(zhuǎn)接裝置上。
27.根據(jù)權(quán)利要求
26的功率放大電路，其中所述第二電壓源是電池。
28.根據(jù)權(quán)利要求
26的功率放大電路，其中所述轉(zhuǎn)接裝置包括耦合到所述第二電壓源上的充電裝置，當(dāng)所述供電裝置耦合到所述轉(zhuǎn)接裝置上時(shí)，所述供電裝置進(jìn)一步將所述充電裝置耦合到所述第一電壓源上。
專利摘要
本說明書描述了獨(dú)特的可用于兩用便攜無線電收發(fā)機(jī)100的多電平功率放大電路120，122，140，150，該收發(fā)機(jī)可插入車用轉(zhuǎn)接器180以用汽車電池182工作。在檢測(cè)204到車用轉(zhuǎn)換器180的接入時(shí)，功率放大器122可工作在第二組功率電平208(它包括大于用在便攜工作的第一組功率電平212的電平)。本發(fā)明的多電平功率放大電路可用在不同的用途，其中兩用電池供電無線電收發(fā)機(jī)可插入車用轉(zhuǎn)換器以用汽車電池工作。
文檔編號(hào)H03G3/02GK86107133SQ86107133
公開日1987年6月10日 申請(qǐng)日期1986年10月30日
發(fā)明者詹姆斯·愛得華·米茨拉夫 申請(qǐng)人:莫托羅拉公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan