專利名稱：放大系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放大系統(tǒng)，特別是一種適用于信號接收機(例如便攜式電話手機或衛(wèi)星接收機)的放大系統(tǒng)。
無線電信號接收機通常包括一串濾波級和放大級(“增益級”)，所收到的射頻信號相繼通過這些級。整個鏈路上的濾波級和放大級交替安排。各濾波器濾除不需要的(頻帶外的)頻率，而放大器放大保留的信號。得出的信號通過一個混頻器使頻率降低，然后被解調(diào)。
特別靈敏的信號接收機(這些接收機經(jīng)過鏈路后有極高的放大率)可能有其特殊的問題。隨著對信號有極高的靈敏度，接收機必須有極低的噪聲特性(所謂噪聲指數(shù))；否則噪聲將會放大到將信號淹沒的程度。但是，要得到所需要的靈敏度可能要有許多增益級僅在接收機的UHF(超高頻)段就可能有三個或更多的增益級，而一種典型的常規(guī)移動電話中卻只有一兩個增益級。例如，對于一個按標(biāo)準(zhǔn)接收段原理設(shè)立的三增益級的UHF段，其IIP3(“第三級輸入監(jiān)測點”)的性能已相當(dāng)差(可能比只有一兩個增益級的對應(yīng)信號接收機差20分貝)。因此，這種信號接收機特別容易受到不需要的信號(特別是所需頻帶邊緣緊外側(cè)的信號)的干擾。如果信號接收機的濾波器是一些對所需頻帶邊緣緊外側(cè)的信號只有很少衰減的低插入損失的濾波器時，這些問題就更為尖銳。
本發(fā)明提供了一種用于無線電接收機的放大系統(tǒng)，它包括放大裝置，用于放大施加于一個放大器輸入端上的信號，以產(chǎn)生一個放大器輸出信號；以及控制裝置，用于感測所述放大器輸出信號，且在該輸出信號有相對高的一電平時，響應(yīng)該電平而控制施加于放大器輸入端的電流，以保持所述放大裝置處于一線性工作狀態(tài)。
所述施加于放大器輸入端的電流最好起著偏置所述施加于放大器輸入端上的信號的作用。
所述放大器裝置的增益最好不受或基本上不受控制裝置工作的影響。
最好是，所述控制裝置只響應(yīng)所述輸出信號的一個相對高的電平來控制施加于放大器輸入端的電流，以保持所述放大裝置處于一線性工作狀態(tài)-最好是處于基本上為線性的工作狀態(tài)。
最好是，所述放大裝置包括一個放大器或由一個放大器組成，該放大器最好用雙極晶體管或場效應(yīng)晶體管(FET)。該放大裝置可以包括一個濾波器，該濾波器適于一個頻帶通過。
所述放大系統(tǒng)適于作為信號接收機(最好是無線電信號接收機)的一部分。該接收機適宜包括至少兩個且最好至少三個串聯(lián)耦合的增益級，該增益級適宜接在天線與第一個(或僅此一個)混頻裝置之間。所述放大裝置最好是這樣的放大裝置，其各增益級總是最靠近所述混頻裝置的。所述混頻裝置最好將收到的信號頻率降低，以提供一個中頻信號。所述放大系統(tǒng)最好是一種手機例如無線電話(即“移動電話”或“便攜式電話”)或傳呼機的一部分。
衛(wèi)星/移動電話要求有特別靈敏的信號接收機，由于地面無線電信號與收到的衛(wèi)星信號之間信號強度的差別，可能遇到頻帶干擾強度方面的特殊問題。例如，假設(shè)一個建議的衛(wèi)星/移動電話服務(wù)站工作于2170-2200MHz，而假設(shè)所推薦的UMTS地面/衛(wèi)星電話網(wǎng)絡(luò)工作在其鄰近的頻帶上，則在離基站100米處的UMTS信號強度可能大于-30分貝米，由于衛(wèi)星/移動電話服務(wù)站在地表上典型的信號強度可能是-100分貝米，因此該UMTS信號可能存在著對衛(wèi)星/移動電話有強烈潛在干擾的一些信號。為了克服上述缺點，最好是將本發(fā)明的放大系統(tǒng)或信號接收機用于衛(wèi)星和/或衛(wèi)星/移動電話的信號接收機中。
以下結(jié)合附圖以舉例方式詳細(xì)地描述本發(fā)明。


圖1是衛(wèi)星/移動電話系統(tǒng)的原理方框圖2是衛(wèi)星/移動電話手機的原理方框圖；圖3是圖2所示電話手機一部分的電子路徑示意圖；圖4為一示意圖，更詳細(xì)地示出控制電話手機一個放大器的IIP3的回路；圖5更詳細(xì)示出一個自適應(yīng)回路的例子；圖6和圖7示出類似于圖4的其中放大器用了一個FET的電路。
附圖示出的本發(fā)明實施例是用于衛(wèi)星/移動電話手機中的一個放大系統(tǒng)。該放大系統(tǒng)包括含一放大器的增益段。設(shè)有一個控制電路，用于感測由放大器輸出的信號電平。當(dāng)該電平升高時，控制電路使加到放大器信號輸入端的電流增大，以改善放大器的線性。
參看圖1，衛(wèi)星/移動電話系統(tǒng)包括繞地球運行的衛(wèi)星1和2，它們彼此可以通信，并可以與電話手機3、4以及與通往陸路電話系統(tǒng)7、8上的網(wǎng)間連接器5、6通信。(實際上，該系統(tǒng)通常包括兩個以上的衛(wèi)星，且?guī)в性S多移動電話)。各移動電話通過與衛(wèi)星通信而可彼此發(fā)出和接收電話呼叫，并能與接到陸路系統(tǒng)的電話機9和11通話。1995年的國際衛(wèi)星通信雜志第13卷453-471頁上的文章“移動式P-制式衛(wèi)星系統(tǒng)的比較”中對這種系統(tǒng)作了全面討論。
任何一個移動電話與衛(wèi)星之間的距離決定于衛(wèi)星軌道的高度和系統(tǒng)所用衛(wèi)星的數(shù)目，其通信必經(jīng)的距離可能高達(dá)40,000公里以上。因此，與陸路移動電話系統(tǒng)相比較，由衛(wèi)星/移動電話所收到的信號，其強度通常很低，更容易受干擾。
參看圖2，衛(wèi)星/移動電話手機11(例如圖1中的電話手機3或4)有一天線12；一射頻(RF)段13，用以處理所收到的信號，將其頻率降低到基頻帶，并用以產(chǎn)生RF信號，由天線發(fā)射出去；還有一處理段14，其中含有微處理器，用以控制電話并將RF段連接到喇叭15和話筒16上。鍵盤17和顯示器18連到處理段使用戶能控制電話。
圖3更詳細(xì)示出了電話機11的FR段13。天線收發(fā)器(duplexer)27(或其他適宜的裝置，例如開關(guān))將天線12連接到UHF發(fā)送電路28和UHF接收電路29。在接收電路中，從點30起，有一條放大器35、36、37和帶通濾波器32、33、34交替連接的鏈路。從該鏈路的38處輸出的信號進(jìn)入混頻器39，通過與40處產(chǎn)生的本機信號混合將頻率降低而成為中頻信號。
在30處對信號的干擾，看來會在放大器37中造成最大問題，因為該放大器處理的信號已經(jīng)過了兩個增益級。為有助于解決這一問題，最后一個增益級附加了一個控制電路41，該電路更詳細(xì)地示于圖4中。
圖4示出了放大器37，其放大作用是由一個雙極晶體管提供的。放大器的輸入端42接晶體管基極，從晶體管集電極提供放大器的輸出43。晶體管的發(fā)射極按常規(guī)接地。輸入端42與電源電壓Vcc之間接一個有源偏置電路44，通常作為溫度補償之用。(僅示出該有源偏置電路的一部分)。所述控制電路41利用了此有源偏置電路的幾部分。
在圖4的實施方案中，耦合器45安排在放大器37的輸出端43處，以感測放大器的輸出信號。該耦合器在46處提供了一個RF信號輸出，該輸出信號是由輸出端43的信號耦合過來的。此耦合器通常為15分貝左右的耦合器。
耦合器的輸出通到檢測器47，從而被轉(zhuǎn)換成48處的一個電壓，其大小取決于43處的輸出電平。該檢測器例如是一個二極管。
48處的該電壓加到電壓增益電路49(例如一個放大器)，使48處的電壓變化得到反向和放大(壁如說放大20倍)。(50處的電壓隨48處電壓的減小而增大，隨48處電壓的增大而減小)。在一些合適的電路中，電壓增益電路49例如可以是一個差分放大器。
最后，已放大的信號通往51處而進(jìn)入所述有源偏置電路。(在一個典型的現(xiàn)有技術(shù)的有源偏置電路中，點51直接連到Vcc)。
以下更詳細(xì)地描述控制電路41的工作。當(dāng)30處信號中的一個強干擾到達(dá)放大器37時，輸入到耦合器45處的輸出信號的電平將升高。結(jié)果，從43處信號耦合來的46處的信號電平也升高，于是檢測器47輸出的電壓也升高，接著電壓增益電路49將使51處的電壓降低。這將使有源偏置電路在52處注入到放大器37輸入端的電流增加。因此，放大器的線性(例如通過對其IIP3的測量)得到改善，從而使其增益保持不變。其效果是降低了43處輸出中由強干擾造成的頻帶內(nèi)信號的退敏度和失真度。該有源偏置電路在減小濾波器32、33和天線收發(fā)器27對頻帶干擾衰減不夠而造成的有害作用方面特別有效。
圖5更詳細(xì)示出一個適宜的自適應(yīng)回路的例子，其中用了與圖1至4中相同的標(biāo)號。
對于一個典型的放大器，當(dāng)自適應(yīng)回路(由耦合器45、檢測器47和電壓增益電路49構(gòu)成)被一強干擾信號啟動時，在52處注入的電流可以是5毫安左右。該注入的電流改善了放大器37的線性，特別是高信號電平時的線性，從而達(dá)到了將放大器保持在線性工作狀態(tài)的目的?？梢赃x擇電壓增益電路49的響應(yīng)程度，以便提供所需的注入放大器37的電流大小。
利用自適應(yīng)回路在52處注入電流時，放大器將消耗較多的電能，因此，可將該回路設(shè)計成在較低的信號強度(例如-90分貝米)時不啟動(或剛剛工作)，因為從檢測器輸出的是零電壓(或只是稍大于零的電壓)，電壓放大器以最大增益工作而51處的電壓接近Vcc。于是，可設(shè)置成在很低信號強度時，回路對放大器的線性影響很小或沒有實際的影響。當(dāng)信號強度增加時，由該自適應(yīng)回路注入的電流也增加。對于大于例如-15分貝米和可能高達(dá)例如5分貝米的信號強度，該回路可以引起特別高的注入電流。
耦合器45可放在(圖3的53處)緊隨放大器37的濾波器34的后面，以感測該濾波器的輸出，而不是感測放大器37的直接輸出。自適應(yīng)回路41可以用于任何這類放大器中即其輸出或取決于該輸出的一個信號能被鏈路感測(chain-sensing)且能將電流反饋到其輸入端或反饋到與其輸入有關(guān)的信號中的放大器中。最好是，加有該回路的放大器是離天線較遠(yuǎn)的放大器，該放大器最好是如圖3所示的鏈路的最后一級放大器。
圖6和圖7示出類似于圖4的其中放大器用了一個FET的電路。所有類似的部件用了與圖1-5中部件相同的標(biāo)號。圖6所示電路的作用是要使FET的漏極電壓隨著FET輸出端上信號強度的增加而升高。圖6中，電壓增益電路54不起使48處電壓反向的作用。因此，在圖6中，51處的電壓隨著48處電壓的升高而升高，從而通過鏈路56(由一個電感57和一個電阻58構(gòu)成)自適應(yīng)地控制FET55的漏極。圖7所示電路的作用是要使FET的柵極電壓隨著FET輸出端上信號強度的增加而降低。圖7中，鏈路由一個電感59構(gòu)成。
本發(fā)明包括了以上明確描述的或暗示的任何新穎特征或這些特征的組合，或其引伸出的特征，而不管是不是涉及所要求的發(fā)明或提出的任何一個或全部問題。
閱讀了以上的說明之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本發(fā)明范圍內(nèi)作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于無線電接收機的放大系統(tǒng)，包括放大裝置，用于放大施加于一個放大器輸入端上的信號，以產(chǎn)生一個放大器輸出信號；以及控制裝置，用于感測所述放大器輸出信號，且在該輸出信號有相對高的一電平時，響應(yīng)該電平而控制施加于放大器輸入端的電流，以保持所述放大裝置處于一線性工作狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，所述電流為一偏置電流。
3.如權(quán)利要求1或2所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括放大裝置的一個有源偏置電路，并借助該有源偏置電路來控制施加于放大器輸入端的電流。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，所述放大裝置是一個放大器。
5.如權(quán)利要求1-3之一所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，所述放大裝置包括一個濾波器。
6.如上述權(quán)利要求之一所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括一個檢測裝置，用于檢測輸出信號的電平。
7.如權(quán)利要求6所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置還包括一個耦合裝置，用于將所述檢測裝置耦合到所述放大裝置的輸出端。
8.如上述權(quán)利要求之一所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括第二放大裝置，用于放大所收到的信號，其輸出端接所述放大器輸入端。
9.如權(quán)利要求8所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，兩個所述放大裝置包括至少有三個放大器的一條鏈路。
10.如上述權(quán)利要求之一所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括一個天線，用于接收無線電信號，該天線接到所述放大器輸入端。
11.如上述權(quán)利要求之一所述的放大系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括一個混頻裝置，其輸入端連接成能接收與所述放大器輸出信號相關(guān)的一個信號。
全文摘要
一種用于無線電接收機中的放大系統(tǒng),包括:放大裝置,用于放大施加于一個放大器輸入端上的信號,以產(chǎn)生一個放大器輸出信號;以及控制裝置,用于感測所述放大器輸出信號,且在該輸出信號有相對高的一電平時,響應(yīng)該電平而控制施加于放大器輸入端的電流,以保持所述放大裝置處于一線性工作狀態(tài)。
文檔編號H03F3/189GK1179031SQ9711862
公開日1998年4月15日 申請日期1997年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月12日
發(fā)明者J·沙慕爾斯 申請人:諾基亞流動電話有限公司