專利名稱：射頻信號收發(fā)器及使用其的通訊系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通訊，尤其涉及一種具有放大器預失真功能的射頻信號收發(fā)器。
背景技術：
無線通訊裝置，例如無線網絡、蜂巢式無線通訊的基地臺、信號轉發(fā)器(R印eater)等， 皆會使用到功率放大器(Power Amplifier)以放大射頻信號。放大器的輸入信號在通過放大 之后，輸入信號與輸出信號之間會有非線性的問題(Non-linearity)。在信號輸入放大器之 前，可以用數(shù)字失真器(Digital Distorter)進行預失真處理(Predistortion)以改善所述非 線性的問題。
無線通訊裝置功率放大器與天線之間若以較長的電纜連接，信號雖通過預失真及功率放 大，在通過電纜后送往天線時仍然會有較大的功率損失。然而為了方便設備的管理與維護， 目前許多的通訊系統(tǒng)都是以此方式連接功率放大器與天線。舉例來說，傳統(tǒng)的無線通訊基地 臺通常把功率放大器及數(shù)字失真器放在室內，并以電纜傳送放大后射頻信號至位于室外的天 線。此作法會造成在電纜傳送射頻(Radio Frequency,簡稱RF)信號較大的功率損失。
發(fā)明內容
為了減少射頻信號的功率損失，本發(fā)明提供一種射頻信號收發(fā)器，耦接基頻模塊，且包 括天線、接收路徑、傳送路徑、耦合器、切換組件、控制器及處理器。所述天線用于通過無 線通訊信道以輸出或接收射頻信號。所述接收路徑用于供通過所述天線接收的射頻信號通過 所述接收路徑以送至所述基頻模塊。所述傳送路徑用于供來自所述基頻模塊的信號通過所述 傳送路徑傳遞至所述天線以發(fā)送。所述傳送路徑包含調變器、數(shù)字至模擬轉換器及放大器。 所述調變器從所述基頻模塊接收并調變量位訊號。所述數(shù)字至模擬轉換器接收并處理所述調 變后的數(shù)字訊號以產生模擬訊號。所述放大器接收并放大所述模擬訊號以產生放大后的模擬 訊號，通過所述天線發(fā)送出所述放大后的模擬訊號。所述耦合器用于接收自所述放大器送出 的一部分信號。切換組件耦接所述接收路徑?？刂破饔糜诳刂扑銮袚Q組件以耦接所述接收 路徑至所述耦合器或所述天線。所述處理器，當所述接收路徑耦接至所述耦合器，根據所述 耦合器所接收的一部分信號控制所述調變器以執(zhí)行信號預失真。
本發(fā)明提供一種射頻信號通訊系統(tǒng)，耦接基頻模塊，且包括天線、接收路徑、傳送路徑 、耦合器、切換組件、控制器及處理器。所述天線用于通過無線通訊信道以輸出或接收射頻信號。所述接收路徑用于供通過所述天線接收的射頻信號通過所述接收路徑以送至所述基頻 模塊。所述傳送路徑用于供來自所述基頻模塊的信號通過所述傳送路徑傳遞至所述天線以發(fā) 送。所述傳送路徑包含調變器、數(shù)字至模擬轉換器及放大器。所述調變器從所述基頻模塊接 收并調變量位訊號。所述數(shù)字至模擬轉換器接收并處理所述調變后的數(shù)字訊號以產生模擬訊 號。所述放大器接收并放大所述模擬訊號以產生放大后的模擬訊號，通過所述天線發(fā)送出所 述放大后的模擬訊號。所述耦合器用于接收自所述放大器送出的一部分信號。切換組件耦接 所述接收路徑?？刂破饔糜诳刂扑銮袚Q組件以耦接所述接收路徑至所述耦合器或所述天線 。所述處理器，當所述接收路徑耦接至所述耦合器，根據所述耦合器所接收的一部分信號控 制所述調變器以執(zhí)行信號預失真。
本發(fā)明提供一種射頻信號通訊系統(tǒng)，包括天線、接收路徑、傳送路徑、耦合器、切換組 件、及控制器。所述天線用于通過無線通訊信道以輸出或接收射頻信號。所述接收路徑用于 供通過所述天線接收的射頻信號通過所述接收路徑以送至一基頻模塊。所述傳送路徑用于供 來自所述基頻模塊的信號通過所述傳送路徑傳遞至所述天線以發(fā)送。所述傳送路徑包含預失 真執(zhí)行單元及放大器。所述預失真執(zhí)行單元用于對所述傳送路徑上的信號執(zhí)行預失真。所述 放大器接收并放大所述預失真處理后的信號以產生放大后的模擬訊號，通過所述天線發(fā)送出 所述放大后的模擬訊號。所述耦合器用于接收自所述放大器送出的一部分信號。所述切換組 件耦接所述接收路徑。所述控制器用于偵測所述傳送路徑上是否有信號，并根據所述偵測結 果以控制所述切換組件以耦接所述接收路徑至所述耦合器或所述天線。其中所述預失真執(zhí)行 單元從所述接收路徑取得并利用所述耦合器所接收的一部分信號，以執(zhí)行信號預失真。
本發(fā)明的收發(fā)器及通訊系統(tǒng)通過縮短功率放大器與天線之間的距離，可有效減少射頻信 號的功率損失。
圖l為無線通訊系統(tǒng)的實施方式的結構示意圖。
圖2為無線通訊系統(tǒng)的內部模塊的實施方式的結構示意圖。
圖3為無線通訊系統(tǒng)的外部模塊的實施方式的結構示意圖。
圖4為無線通訊系統(tǒng)的內部模塊及外部模塊之間的信道示意圖。
圖5為無線通訊系統(tǒng)的直流電注入器及直流電導出器的實施方式的結構示意圖。
具體實施例方式
請參照圖l，無線通訊系統(tǒng)100是可以收發(fā)射頻信號的裝置，例如無線通訊的基地臺或轉 發(fā)器(R印eater)。所述的基地臺或轉發(fā)器可以是符合電機電子工程師學會(Institute ofElectrical and Electronics Engineers, IEEE )的802. ll的標準(即WiFi)或802. 16的標準 (即WiMAX)的無線網絡、蜂巢式無線通訊的基地臺或轉發(fā)器。無線通訊系統(tǒng)100包含射頻模塊 101及基頻模塊30?；l模塊30用于處理基頻信號(Baseband Signal)。射頻模塊101轉換來 自基頻模塊30的基頻信號成為中頻信號(Immediate Frequency Signal)及射頻信號(Radio Frequency Signal)，并且轉換從無線通道接收到的射頻信號成為中頻信號及基頻信號。
射頻模塊101更包含外部模塊10及內部模塊20 。信道102連接外部模塊10及內部模塊20 。 需要了解的是，外部模塊10及內部模塊20之間可以用一條或多條電纜連接以構成通道102， 或者用其它的傳輸介質連接，例如光纖。內部模塊20調變基頻信號。外部模塊10從內部模塊 20接收信號，在放大所述信號后，通過所連接的天線103發(fā)送，或者從天線103接收信號，在 放大所述信號后，通過信道102傳送至內部模塊20?；l模塊30與內部模塊20可以整合成同 一裝置，或是分開的二個裝置。圖2及圖3分別顯示內部模塊20與外部模塊10的實施方式。
信道102中可以包含多個子信道以分別傳送外部模塊10及內部模塊20之間的發(fā)送信號、 接收信號、頻率信號、控制信號及電力信號。參照圖4，信道102包含子信道P100、 P102、 P103、 P104及P105。舉例來說，子通道PIOO、 P102、 P103及P104分別為約略400、 300、 10 及200百萬赫(mega hertz，腿z)的頻帶，然而并非限定于此。子通道P100用于傳輸從衰減器 (Attenuator Pad)PADl送至衰減器PADll的發(fā)送信號。子通道P102用于傳輸從衰減器PAD12 送至衰減器PAD2的接收信號。子通道P103用于傳輸衰減器PAD3及衰減器PAD13之間的頻率信 號。子通道P104用于傳輸衰減器PAD4及衰減器PAD14之間的控制信號。子信道P105用于從內 部模塊20傳輸直流電至外部模塊10。所述各信號在無線通訊系統(tǒng)100中的傳輸路徑詳述如下
頻率信號傳輸路徑
參照圖2，頻率分配器(Clock Distributor) 15提供頻率信號(Clock)至內部模塊20中的 多個組件，例如合成器(Synthesizer) SYN1及SYN2，并通過帶通濾波器(Band Pass Filter)BPF3、衰減器PAD3、匯集/分散器201及信道102以提供頻率信號至外部模塊10中的多 個組件。頻率分配器15中包含緩沖器(Buffer)，用于將輸入頻率分配器15的頻率信號用緩沖 器隔離并輸出。
參照圖3，頻率分配器15提供頻率信號通過信道102、匯集/分散器301、衰減器PAD13及 帶通濾波器BPF13送至頻率分配器314。頻率分配器314再將頻率信號分布至外部模塊10中的 多個組件，例如合成器SYN3及RF調制解調器315。頻率分配器314中包含緩沖器(Buff er)，用 于將輸入頻率分配器314的頻率信號用緩沖器隔離并輸出?？刂菩盘杺鬏斅窂?br>
圖2中的控制器16用于控制內部模塊20中的各組件，例如控制合成器SYN1及SYN2。圖3中 的控制器316用于控制外部模塊10中的各組件，例如合成器SYN3及放大器TA1、 TA2及RA3?？?制器16與316之間的控制信號通訊通過RF調制解調器17及315轉換成模擬訊號后，通過帶通濾 波器BPF4及BPF14、衰減器PAD4及PAD14、匯集/分散器201及301、通道102來相互傳送。多任 務器318從其連接的多個組件接收信號，例如從溫度偵測器319接收表示溫度的信號、從電流 偵測器320接收已測得的電流信號、從帶通濾波器BPF11及功率偵測器(Power Detector)PD1 接收信號、或從耦合器313及功率偵測器PD2接收信號。
溫度偵測器319用于偵測外部模塊10的溫度，并輸出偵測結果。電流偵測器320。電流偵 測器320用于偵測放大器306的電流，并輸出偵測結果?？刂破?16可以根據從接收的偵測結 果，測出外部模塊10溫度過高或放大器306電流異常的情形，并執(zhí)行相應的保護措施。功率 偵測器PD1用于偵測發(fā)送信號的路徑上的信號，例如偵測帶通濾波器BPF11及放大器TA1之間 的中頻(Immediate Frequency)信號，并輸出偵測結果至多任務器318及開關控制器305。功 率偵測器PD2用于偵測耦合器313所接收的取樣信號，并輸出偵測結果至多任務器318。耦合 器313用于擷取功率放大器306發(fā)送的信號，作為數(shù)字預失真的回饋信號。在其它實施方式中 ，耦合器313可以擷取天線103已發(fā)送的信號，作為數(shù)字預失真的回饋信號。多任務器318所 接收的多個信號，在控制器316的控制下，擇一輸出。多任務器318的輸出信號通過模擬至數(shù) 字轉換器317轉換成數(shù)字信號后，輸入至控制器316?？刂破?16再根據所接收的數(shù)字信號控 制各組件例如放大器TA1、 TA2、 RA2合成器SYN3。
發(fā)送信號傳輸路徑
參照圖2，調變器13從基頻模塊30接收數(shù)字訊號，對所述數(shù)字訊號執(zhí)行預失真以補償無 線通訊系統(tǒng)100的放大器在放大功能上的失真，并調變所述數(shù)字訊號。數(shù)字信號處理器ll依 據其接收的輸入信號來控制調變器13以執(zhí)行數(shù)字預失真。數(shù)字信號處理器ll的輸入信號是 利用耦合器313取樣放大器306所發(fā)射信號而得的。數(shù)字至模擬轉換器12接收并處理所述調變 后的數(shù)字訊號以產生模擬訊號。所述模擬訊號通過低通濾波器LPF1濾波后，合成器SYN1從頻 率分配器15提供的頻率產生周期信號，混合器203將濾波后的信號與所述周期信號混合。所 述混合后的信號通過帶通濾波器BPFl濾波及衰減器PADl后到達匯集/分散器201 ，通過匯集/ 分散器201與來自PAD3及PAD4的信號一起通過信道102傳送至外部模塊10。直流電壓VDC也通 過直流電注入器202送至信道102，再通過信道102送至外部模塊10。
參照圖3，直流電導出器302導出通道102中的直流 至直流對直流轉換器303。直流對直流轉換器303提供直流電至外部模塊10的各組件。藉此內部模塊20通過信道102傳送電能至外 部模塊IO，以提供外部模塊10工作所需的電能。圖5顯示直流電注入器202及直流電導出器 302的實施方式。直流電注入器202可以由電容C2及線圈W2連接而成。直流電注入器302可以 由電容C3及線圈W3連接而成。
信道102中的信號通過匯集/分散器301送至衰減器PAD11、 PAD13及PAD14，并通過帶通濾 波器BPFll、 BPF13及BPF14濾波。通過BPF11濾波后的信號送至放大器TA1及功率偵測器PD1 。 當功率偵測器PD1偵測到BPF11與放大器TA1之間的信號功率大于一預定值時，輸出信號至開 關控制器305。開關控制器305根據功率偵測器PD1輸出的信號以控制開關SW1及SW2以及功率 放大器306。開關控制器305的控制程序將稍后說明。
放大器TA1將濾波后的信號放大后，送至混合器(Mixer) 307。混合器307混合振蕩器308 提供的信號及從放大器TA1接收的放大信號，并傳送至帶通濾波器BPF15進行濾波。濾波器 BPF15濾波后的信號傳送至放大器TA2及306進行放大后，通過順通器(Circulator) 310及天線 103發(fā)送至無線通訊信道。
BPF11用來過濾中間頻率信號，舉例來說，用于獲取20 400腿z的信號，BPF15用來過 濾射頻信號，舉例來說，用于獲取800 3500腿z的信號。放大器TA1及2在不同的頻率工作 ，并用來分配不同的增益(Gain)。
接收信號傳輸路徑
通過天線103及順通器310從無線通訊信道接收的信號依序送至開關SW1、放大器RA1、開 關SW2的終端a、放大器RA2及帶通濾波器BPF16。通過帶通濾波器BPF16濾波的信號送至混合 器311，與振蕩器312提供的信號混合。所述混合器311混合后的信號通過放大器RA3、帶通濾 波器BPF12及衰減器PAD12送至匯集/分散器301，再通過信道102送至內部模塊20。
參照圖2，來自PAD12的信號通過信道102送至匯集/分散器201，再通過PAD2及帶通濾波 器BPF2濾波后，送至混合器204與合成器SYN2提供的信號進行混合。合成器SYN2利用頻率分 配器15提供的頻率信號產生周期信號。所述混合后的信號通過低通濾波器LPF2濾波后，送至 模擬至數(shù)字轉換器14轉換為數(shù)字訊號，然后送至基頻模塊30。模擬至數(shù)字轉換器14與數(shù)字訊 號處理器11之間也具有傳輸路徑206以連接二者。無線通訊系統(tǒng)100通過天線103所發(fā)射的無 線射頻信號的取樣信號可以通過所述傳輸路徑206回饋至數(shù)字訊號處理器11，數(shù)字訊號處理 器11根據從傳輸路徑206接收的回饋信號以調整調整器13所執(zhí)行的數(shù)字預失真。
開關SW2可以連接終端a或b至開關SW2的輸出端，藉以決定輸出天線103或耦合器313所接 收的信號至放大器RA2。天線103所接收的信號通過順通器310、開關SW1、放大器RA1后送至終端a。耦合器313擷取部分從放大器306發(fā)射的射頻信號，通過分流器(Splitter) 321及衰減 器PAD5，將擷取的信號送至開關SW2的終端b。既然無線通訊系統(tǒng)100的信號傳送及接收不會 同時進行，開關控制器305根據功率偵測器PD1輸出信號以控制開關SW1及SW2，在無線通訊系 統(tǒng)100傳送射頻信號時，讓耦合器313擷取的信號可以通過無線通訊系統(tǒng)100的接收路徑送至 數(shù)字訊號處理器ll 。數(shù)字訊號處理器11再根據所述擷取的信號控制調變器13進行數(shù)字預失真 。在無線通訊系統(tǒng)100接收無線電頻率信號時，讓天線103接收的信號可以通過上接收路徑送 至基頻模塊30，此時開關控制器305可以關閉放大器306。
當功率偵測器PD1偵測到發(fā)送信號路徑上的信號功率大于預定值時，此時通訊系統(tǒng)100正 在傳送信號，開關控制器305控制開關SW1及SW2以耦接所述接收路徑至耦合器313。亦即開關 SWl切換至終端d的位置；而開關SW2切換至終端b的位置。當功率偵測器PD1偵測到發(fā)送信號 路徑上的信號功率小于所述預定值時，此時通訊系統(tǒng)100正在接收信號，開關控制器305控制 開關SW1及SW2以耦接所述接收路徑至天線103。亦即開關SWl切換至終端c的位置；而開關 SW2切換至終端a的位置。
這樣的作法可以分時復用信號接收路徑上的各組件，而不需要額外的專門用來傳送數(shù)字 預失真的回饋信號的路徑及組件。
在其它實施方式中，開關控制器305也可以與控制器316整合在一起。無線通訊系統(tǒng)IOO 中的放大器數(shù)量可以調整。
總之，所述無線通訊系統(tǒng)100具有傳送路徑及接收路徑。來自基頻模塊30的信號通過所 述傳送路徑傳遞至天線103以發(fā)送；通過天線103接收的射頻信號通過所述接收路徑以送至基 頻模塊30。無線通訊系統(tǒng)100具有控制器用于控制切換組件以耦接所述接收路徑至耦合器 313或天線103。當所述接收路徑耦接至耦合器313，數(shù)字訊號處理器11根據所述耦合器313所 接收的一部分信號來執(zhí)行預失真。這樣的作法可以充分的運用信號接收路徑上的各組件，而 不需要另外一個專門用來傳送數(shù)字預失真的回饋信號的路徑。
權利要求
1.一種射頻信號收發(fā)器，耦接基頻模塊，其特征在于包括天線，用于通過無線通訊信道以輸出或接收射頻信號；接收路徑，用于供通過所述天線接收的射頻信號通過所述接收路徑以送至所述基頻模塊；傳送路徑，用于供來自所述基頻模塊的信號通過所述傳送路徑傳遞至所述天線以發(fā)送，所述傳送路徑包含調變器，從所述基頻模塊接收并調變數(shù)字訊號；數(shù)字至模擬轉換器，接收并處理所述調變后的數(shù)字訊號以產生模擬訊號；以及放大器，接收并放大所述模擬訊號以產生放大后的模擬訊號，通過所述天線發(fā)送出所述放大后的模擬訊號；耦合器，用于接收自所述放大器送出的一部分信號；切換組件，耦接所述接收路徑；控制器，用于控制所述切換組件以耦接所述接收路徑至所述耦合器或所述天線；以及處理器，當所述接收路徑耦接至所述耦合器，根據所述耦合器所接收的一部分信號控制所述調變器以執(zhí)行信號預失真。
2 如權利要求l所述的射頻信號收發(fā)器，其特征在于更包含 第一模塊，包含所述調變器及所述數(shù)字至模擬轉換器；以及第二模塊，通過電纜連接于所述第一模塊，且所述第二模塊包含所述放大器，所述模 擬訊號通過所述電纜傳送至所述放大器；其中所述調變器執(zhí)行所述信號預失真以補償所述放大器的放大功能上的信號失真。
3 如權利要求2所述的射頻信號收發(fā)器，其特征在于，所述放大器為 功率放大器，所述第一及第二模塊之間僅由所述電纜連接。
4 如權利要求2所述的射頻信號收發(fā)器，其特征在于，所述天線接收 的射頻信號從所述第二模塊通過所述電纜以送至所述第一模塊及所述基頻模塊。
5.如權利要求4所述的射頻信號收發(fā)器，其特征在于，所述第一模塊 包含所述處理器，所述耦合器所接收的一部分信號通過所述電纜以送至所述處理器。
6.如權利要求5所述的射頻信號收發(fā)器，其特征在于，所述第一模塊 通過所述電纜傳送電能至所述第二模塊，以提供所述第二模塊工作所需的電能。
7.如權利要求l所述的射頻信號收發(fā)器，其特征在于，當所述控制器 偵測到所述傳送路徑上的信號時，控制所述切換組件以耦接所述接收路徑至所述耦合器。
8.如權利要求7所述的射頻信號收發(fā)器，其特征在于，當所述控制器 偵測到所述傳送路徑上無信號時，控制所述切換組件以耦接所述接收路徑至所述天線。
9.一種射頻信號通訊系統(tǒng)，其特征在于包括 天線，用于通過無線通訊信道以輸出或接收射頻信號；接收路徑，用于供通過所述天線接收的射頻信號通過所述接收路徑以送至一基頻模塊傳送路徑，用于供來自所述基頻模塊的信號通過所述傳送路徑傳遞至所述天線以發(fā)送 ，所述傳送路徑包含預失真執(zhí)行單元，用于對所述傳送路徑上的信號執(zhí)行預失真；以及放大器，接收并放大所述預失真處理后的信號以產生放大后的模擬訊號，通過所述天 線發(fā)送出所述放大后的模擬訊號；耦合器，用于接收自所述放大器送出的一部分信號；切換組件，耦接所述接收路徑；以及控制器，用于偵測所述傳送路徑上是否有信號，并根據所述偵測結果以控制所述切換 組件以耦接所述接收路徑至所述耦合器或所述天線；其中所述預失真執(zhí)行單元從所述接收路徑取得并利用所述耦合器所接收的一部分信號 ，以執(zhí)行信號預失真。
10.如權利要求9所述的射頻信號通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述預失 真執(zhí)行單元更包含調變器，從所述基頻模塊接收并調變一數(shù)字訊號；以及處理器，當所述接收路徑耦接至所述耦合器，根據所述耦合器所接收的一部分信號控 制所述調變器以執(zhí)行信號預失真。
11.如權利要求9所述的射頻信號通訊系統(tǒng)，其特征在于更包含 第一模塊，包含所述預失真執(zhí)行單元，所述預失真執(zhí)行單元用于執(zhí)行所述信號預失真以補償所述放大器的放大功能上的信號失真；以及第二模塊，通過電纜連接于所述第一模塊，且所述第二模塊包含所述放大器，所述預 失真處理后的信號通過所述電纜傳送至所述放大器。
12.如權利要求9所述的射頻信號通訊系統(tǒng)，其特征在于當所述控制 器偵測到所述傳送路徑上的信號時，控制所述切換組件以耦接所述接收路徑至所述耦合器。
13.如權利要求12所述的射頻信號通訊系統(tǒng)，其特征在于當所述控制 器偵測到所述傳送路徑上無信號時，控制所述切換組件以耦接所述接收路徑至所述天線。
14.如權利要求9所述的射頻信號通訊系統(tǒng)，其特征在于所述通訊系 統(tǒng)為無線通訊基地臺或轉發(fā)器。
全文摘要
一種射頻信號通訊系統(tǒng)，包括無線通訊的天線。通過所述天線接收的射頻信號通過所述系統(tǒng)的接收路徑以送至基頻模塊。所述系統(tǒng)的傳送路徑包含預失真執(zhí)行單元及放大器，所述預失真執(zhí)行單元用于對所述傳送路徑上的信號執(zhí)行預失真以補償所述放大器的放大功能上的失真。利用耦合器擷取從所述放大器送出的部分射頻信號作為所述預失真的回饋信號。所述系統(tǒng)使所述所述回饋信號與所述天線接收的信號分時復用所述接收路徑。
文檔編號H04B7/005GK101588187SQ200810301748
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權日2008年5月23日
發(fā)明者翁國執(zhí) 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司