專利名稱：無線功率合成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線功率合成裝置。
無線通信中，發(fā)射功率的大小會影響到通信距離，同時不同的通信距離又需要不同的發(fā)射功率。因此，為了滿足不同的需要，需要有不同的功率等級的功率放大器。
如

圖1所示，無線通信中，無線發(fā)射部分由無線發(fā)射通道1及功率放大器2兩部分組成。如果需要提高功率，實(shí)現(xiàn)方法有3種1)對功率放大器重新開發(fā)，這樣需要進(jìn)行重新設(shè)計，包括新器件的選用、功放結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱設(shè)計，或進(jìn)行末級功率合成設(shè)計，甚至涉及到整個無線發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)更改；2)在無線發(fā)射部分的功率放大器2之后另加一個功率更大的功率放大器3來提高功率，如圖2所示，由于沒有增益很低的功率管可用，所以，需要將功率放大器的輸出功率進(jìn)行衰減，才不致使功率更大的功率放大器進(jìn)入飽和，但是，由于大功率信號無法進(jìn)行連續(xù)衰減，個體之間的增益差，很難保證功率更大的功率放大器不進(jìn)入飽和區(qū)，同時大功率信號的衰減，又需要以熱的形式散發(fā)，這樣也給熱設(shè)計帶來一定的難度；3)利用2個功率放大器進(jìn)行功率合成，形成功率放大合成裝置4，如圖3所示，這樣需要對電路進(jìn)行更改、對無線發(fā)射部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)的更改，甚至容納該無線發(fā)射部分的機(jī)架結(jié)構(gòu)以及電源的更改。
綜上所述，現(xiàn)有的增加功率的方法皆不盡完善。
本發(fā)明的目的在于提供一種在不改變原有無線發(fā)射部分的前提下，能倍增功率、降低功耗、靈活配置的無線功率合成裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的無線功率合成裝置的主技術(shù)方案為它包括第一定向耦合器、移相器、功率放大器和合路器，其中第一定向耦合器，與移相器和合路器相連，接收無線發(fā)射部分的輸出信號，作耦合處理后，將信號一方面通過直通支路向合路器輸出，另一方面將信號向移相器輸出；移相器，與第一定向耦合器相連，接收第一定向耦合器的輸出，作移相處理，并輸出移相信號；功率放大器，與移相器相連，接收移相器輸出的移相信號，進(jìn)行功率放大，并輸出放大后的信號；合路器，與功率放大器和第一定向耦合器相連，接收功率放大器和第一定向耦合器的輸出信號，進(jìn)行合成后，輸出合成信息。
上述的無線功率合成裝置，還包括衰減器和群時延濾波器，其中該衰減器連接在所述的移相器和功率放大器之間，將移相信號進(jìn)行衰減控制后輸入至功率放大器；該群時延濾波器連接在所述的定向耦合器和合路器之間，將耦合信號濾波后輸入至合路器。
上述的無線功率合成裝置，還包括第二定向耦合器、微處理器和第二檢波器，其中該第二定向耦合器與合路器和第二檢波器相連，將合路器的輸出信號作耦合處理后，一方面將直通信號功率通過合成輸出端口輸出，另一方面將耦合輸出信號向所述的第二檢波器輸出；該第二檢波器與所述的第二定向耦合器和微處理器相連，將耦合輸出信號進(jìn)行小信號檢波放大，將檢波后的直流信號送到微處理器；該微處理器與第二檢波器、移相器和衰減器相連，將第二檢波器輸出的直流信號進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，優(yōu)化計算出控制移相器、衰減器的數(shù)據(jù)，再將此數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)/模擬變換后向所述的移相器和衰減器輸出。
上述的無線功率合成裝置，還包括第三定向耦合器和第一檢波器，其中該第三定向耦合器連接在所述的功率放大器和合路器之間，將功率放大器的輸出信號進(jìn)行耦合處理后，一方面通過直通支路向合路器輸出信號，另一方面將耦合輸出信號送到第一檢波器；該第一檢波器連接在所述的第三耦合器和處理器之間，將第三定向耦合器耦合輸出信號進(jìn)行小信號檢波放大，將檢波后的直流信號送到微處理器。
在上述的無線功率合成裝置的主方案中，它還包括衰減器、微處理器、第一檢波器、第二檢波器、第二定向耦合器和第三定向耦合器，其中該衰減器連接在所述的移相器和功率放大器之間，將移相信號進(jìn)行衰減控制后輸入至功率放大器中；該第三定向耦合器連接在所述的功率放大器和合路器之間，將功率放大器的輸出信號進(jìn)行耦合處理后，一方面通過直通支路向合路器輸出信號，另一方面將耦合輸出信號送到第一檢波器；該第二定向耦合器與合路器和第二檢波器相連，將合路器的輸出信號作耦合處理后，一方面將直通信號功率通過合成輸出端口輸出，另一方面將耦合輸出信號向所述的第二檢波器輸出；該第二檢波器連接在所述的第二定向耦合器和微處理器之間，將第二定向耦合器耦合輸出信號進(jìn)行小信號檢波放大，將檢波后的直流信號送到微處理器；該第一檢波器連接在所述的第三耦合器和處理器之間，將第三定向耦合器耦合輸出信號進(jìn)行小信號檢波放大，將檢波后的直流信號送到微處理器；該微處理器與第一、第二檢波器、移相器和衰減器相連，將第一、第二檢波器輸出的直流信號進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，優(yōu)化計算出控制移相器、衰減器的數(shù)據(jù)，再將此數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)/模擬變換后向所述的移相器和衰減器輸出。
由于采用了上述的技術(shù)解決方案，即不改變原有無線發(fā)射部分的前提下，在無線發(fā)射機(jī)架上設(shè)置的的另外一個槽位使用本功率合成裝置，通過電纜跳線，將無線發(fā)射部分的功率引入本功率合成裝置，合成功率的大小可以通過微處理器(CPU)進(jìn)行控制，同時將合成后的信號功率通過電纜引出到天饋部分發(fā)射出去。本發(fā)明提供一種簡潔的、靈活配置的裝置。另外，本發(fā)明與現(xiàn)有的3種技術(shù)方案相比較，第一，避免了對功率放大器的重新設(shè)計；第二，有效地利用了射頻功率，達(dá)到提高功率的目的，降低了因衰減射頻功率而帶來的熱耗，從而降低了功率消耗；第三，使用兩個功率放大器進(jìn)行合成所帶來的對無線發(fā)射部分電路、熱設(shè)計的重新設(shè)計及進(jìn)行結(jié)構(gòu)的更改，甚至機(jī)架結(jié)構(gòu)、電源的更改等。本發(fā)明在郊區(qū)或人口稀少的偏遠(yuǎn)地區(qū)，解決廣覆蓋問題，在采用相同功率放大器的基礎(chǔ)上，功率可以在原功率放大器輸出功率的基礎(chǔ)上提高2.2dB(分貝)。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1是現(xiàn)有的無線發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是現(xiàn)有的提高功率實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖3是現(xiàn)有的提高功率實(shí)施例之二的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例之二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例之三的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明實(shí)施例之四的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例之五的結(jié)構(gòu)示意圖。
如4所示，本發(fā)明實(shí)施例之一，可應(yīng)用于對合成功率穩(wěn)定性要求不高的非線性窄帶系統(tǒng)。該無線功率合成裝置，它包括第一定向耦合器14、移相器13、功率放大器12和合路器11，其中第一定向耦合器14，與移相器13和合路器11相連，接收無線發(fā)射部分的輸出信號，作耦合處理后，將信號一方面通過直通支路向合路器11輸出，另一方面將信號向移相器13輸出，該第一定向耦合器14可采用-30dB的耦合量，方向性由系統(tǒng)增益決定；移相器13，與第一定向耦合器14相連，接收第一定向耦合器14的輸出，作移相處理，并輸出移相信號，可采用壓控移相器，移相范圍0～-360°；功率放大器12，與移相器13相連，接收移相器13輸出的移相信號，進(jìn)行功率放大，并輸出放大后的信號，該功率放大器12可以與無線發(fā)射部分中的功率放大器2相同，也可以不同；合路器11，與功率放大器12和第一定向耦合器14相連，其-90°端口接收功率放大器、0°端口接收第一定向耦合器的輸出信號，進(jìn)行合成后，輸出合成功率。
如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例之二，可應(yīng)用于對合成功率穩(wěn)定性要求不高的系統(tǒng)。該無線功率合成裝置，除了包括上述的第一定向耦合器14、移相器13、功率放大器12和合路器11外，還包括衰減器15和群時延濾波器16，其中該衰減器15連接在所述的移相器13和功率放大器12之間，將移相信號進(jìn)行衰減控制后輸入至功率放大器12中，通過對功放輸入信號的衰減，使功率放大器不至于飽和或調(diào)整移相后的增益變化；該群時延濾波器16連接在所述的定向耦合器14和合路器11之間，將耦合信號濾波后輸入至合路器中，群時延之和是由第一定向耦合器14的耦合支路、移相器、衰減器、功率放大器的總?cè)簳r延之和所決定，從而保證信號到達(dá)合路器0°及-90°端口群時延的平衡。
如圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例之三，可應(yīng)用于非線性系統(tǒng)。該無線功率合成裝置，除了包括上述的第一定向耦合器14、移相器13、功率放大器12、合路器11、衰減器15和群時延濾波器16外，還包括第二定向耦合器19、微處理器17和第二檢波器18，其中該第二定向耦合器19與合路器11和第二檢波器18相連，將合路器11的輸出信號作耦合處理后，一方面將直通信號功率通過合成輸出端口輸出，另一方面將耦合輸出信號向所述的第二檢波器18輸出，該第二定向耦合器19可采用-33dB的耦合量；該第二檢波器18與所述的第二定向耦合器19和微處理器17相連，將耦合輸出信號進(jìn)行小信號檢波放大，將檢波后的直流信號送到微處理器，該第二檢波器18需要有較高的線性度及功率檢測靈敏度。
該微處理器17與第二檢波器18、移相器13和衰減器15相連，將第二檢波器18輸出的直流信號進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，優(yōu)化計算出控制移相器13、衰減器15的數(shù)據(jù)，再將此數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)/模擬變換后向所述的移相13器和衰減器15輸出。
如圖7所示，本發(fā)明實(shí)施例之四，可應(yīng)用于窄帶無線系統(tǒng)。該無線功率合成裝置，除了包括上述的第一定向耦合器14、移相器13、衰減器15、功率放大器12、合路器11、第二定向耦合器19、微處理器17和第二檢波器18之外，還包括第三定向耦合器20和第一檢波器21，其中該第三定向耦合器20連接在所述的功率放大器12和合路器11之間，將功率放大器的輸出信號進(jìn)行耦合處理后，一方面通過直通支路向合路器輸出信號，另一方面將耦合輸出信號送到第一檢波器21，該第一定向耦合器20可采用-27dB的耦合量；該第一檢波器21連接在所述的第三耦合器20和處理器17之間，將第三定向耦合器20耦合輸出信號進(jìn)行小信號檢波放大，將檢波后的直流信號送到微處理器17，該第一檢波器21需要有較高的線性度及功率檢測靈敏度。
如圖8所示，本發(fā)明實(shí)施例之五，該無線功率合成裝置，包括上述的第一定向耦合器14、群時延濾波器16、移相器13、衰減器15、功率放大器12、合路器11、群時延濾波器16、第二定向耦合器19、微處理器17和第二檢波器18。
無線發(fā)射部分輸出的功率送到功率合成裝置中，經(jīng)過-30dB(分貝)的耦合、移相、衰減，送到功率合成裝置中的功率放大器進(jìn)行功率放大，耦合器的直通支路功率在通過群時延濾波器之后，與功率合成裝置中功率放大器放大后的功率進(jìn)行合成，這樣就達(dá)到功率合成的目的。其中無線發(fā)射部分中的功率放大器與功率合成裝置中的功率放大器，可以是相同功率等級的功率放大器，也可以是不同功率等級的功率放大器，這樣就可以作到同相、等幅或不等幅功率合成。
權(quán)利要求
1.一種無線功率合成裝置，其特征在于，它包括第一定向耦合器、移相器、功率放大器和合路器，其中第一定向耦合器，與移相器和合路器相連，接收無線發(fā)射部分的輸出信號，作耦合處理后，將信號一方面通過直通支路向合路器輸出，另一方面將信號向移相器輸出；移相器，與第一定向耦合器相連，接收第一定向耦合器的耦合輸出，作移相處理，并輸出移相信號；功率放大器，與移相器相連，接收移相器輸出的移相信號，進(jìn)行功率放大，并輸出放大后的信號；合路器，與功率放大器和第一定向耦合器相連，接收功率放大器和第一定向耦合器的直通輸出信號，進(jìn)行合成后，輸出合成功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線功率合成裝置，其特征在于它還包括衰減器和群時延濾波器，其中該衰減器連接在所述的移相器和功率放大器之間，將移相信號進(jìn)行衰減控制后輸入至功率放大器；該群時延濾波器連接在所述的定向耦合器和合路器之間，將耦合直通信號濾波后輸入至合路器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無線功率合成裝置，其特征在于它還包括第二定向耦合器、微處理器和第二檢波器，其中該第二定向耦合器與合路器和第二檢波器相連，將合路器的輸出信號作耦合處理后，一方面將直通信號功率通過合成輸出端口輸出，另一方面將耦合輸出信號向所述的第二檢波器輸出；該第二檢波器與所述的第二定向耦合器和微處理器相連，將耦合輸出信號進(jìn)行小信號檢波放大，將檢波后的直流信號送到微處理器；該微處理器與第二檢波器、移相器和衰減器相連，將第二檢波器輸出的直流信號進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，優(yōu)化計算出控制移相器、衰減器的數(shù)據(jù)，再將此數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)/模擬變換后向所述的移相器和衰減器輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無線功率合成裝置，其特征在于它還包括第三定向耦合器和第一檢波器，其中該第三定向耦合器連接在所述的功率放大器和合路器之間，將功率放大器的輸出信號進(jìn)行耦合處理后，一方面通過直通支路向合路器輸出信號，另一方面將耦合輸出信號送到第一檢波器；該第一檢波器連接在所述的第三耦合器和處理器之間，將第三定向耦合器耦合輸出信號進(jìn)行小信號檢波放大，將檢波后的直流信號送到微處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線功率合成裝置，其特征在于它還包括衰減器、微處理器、第一檢波器、第二檢波器、第二定向耦合器和第三定向耦合器，其中該衰減器連接在所述的移相器和功率放大器之間，將移相信號進(jìn)行衰減控制后輸入至功率放大器中；該第三定向耦合器連接在所述的功率放大器和合路器之間，將功率放大器的輸出信號進(jìn)行耦合處理后，一方面通過直通支路向合路器輸出信號，另一方面將耦合輸出信號送到第一檢波器；該第二定向耦合器與合路器和第二檢波器相連，將合路器的輸出信號作耦合處理后，一方面將直通信號功率通過合成輸出端口輸出，另一方面將耦合輸出信號向所述的第二檢波器輸出；該第二檢波器連接在所述的第二定向耦合器和微處理器之間，將第二定向耦合器耦合輸出信號進(jìn)行小信號檢波放大，將檢波后的直流信號送到微處理器；該第一檢波器連接在所述的第三耦合器和處理器之間，將第三定向耦合器耦合輸出信號進(jìn)行小信號檢波放大，將檢波后的直流信號送到微處理器；該微處理器與第一、第二檢波器、移相器和衰減器相連，將第一、第二檢波器輸出的直流信號進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，優(yōu)化計算出控制移相器、衰減器的數(shù)據(jù)，再將此數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)/模擬變換后向所述的移相器和衰減器輸出。
全文摘要
一種無線功率合成裝置,包括第一定向耦合器、移相器、功率放大器和合路器,第一定向耦合器與移相器和合路器相連,接收無線發(fā)射部分的輸出信號,耦合處理后,將信號輸出;移相器與第一定向耦合器相連,接收耦合輸出,作移相處理后輸出;功率放大器與移相器相連,接收移相器輸出,進(jìn)行功率放大后輸出;合路器與功率放大器和第一定向耦合器相連,接收它們輸出的信號,合成后,輸出合成功率。本發(fā)明在不改變原有無線發(fā)射部分的前提下,能倍增功率、降低功耗。
文檔編號H04B1/04GK1388651SQ01113019
公開日2003年1月1日 申請日期2001年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月30日
發(fā)明者樊建成 申請人:華為技術(shù)有限公司