專利名稱：對放大器模塊智能控制的功率放大系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到無線電信的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到通信信號放大的功率保持問題。
由多個線性功率放大器構(gòu)成的系統(tǒng)具有許多用途。例如，在蜂窩電話的基站或是“網(wǎng)孔站址”中使用了多信道四模塊的線性放大器系統(tǒng)。例如，在George Calhoun，Wireless Access and the Local TelephoneNetwork 128-135(1992)中就描述了這種公知的基站或是網(wǎng)孔站址，本文參考了上述文獻。這種放大器系統(tǒng)被用來在網(wǎng)孔站址內(nèi)部放大各種不同頻率的射頻(RF)信號，或者是信道和載波等等。這樣的系統(tǒng)通常包括一個分離器，多個線性放大器模塊，一個合成器，一種分離器/合成器控制功能，以及一個監(jiān)視和控制模塊。此類系統(tǒng)的例子有SpectrianMC160A系列多載波功率放大器和PowerWave MCA9000-400系列的線性放大器系統(tǒng)。
在這種系統(tǒng)中將一個“輸入信號”送入一個分離器。這一輸入信號包括一或多個不同頻率的射頻信號。換句話說，這一輸入信號可能是一種多信道信號。這些射頻信號可能采用任何需要的格式或是協(xié)議，包括高級移動電話業(yè)務(wù)(AMPS)，時分多址(TDMA)或是碼分多址(CDMA)等標(biāo)準(zhǔn)。分離器將輸入信號分離成兩個以上的結(jié)果信號。這些結(jié)果信號與輸入具有相同的頻率，但是輸入信號的功率或是幅值被平均地分配給了這些結(jié)果信號。
在諸如PowerWave MCA9000-400系列四模塊線性放大器系統(tǒng)這樣一種典型的四模塊線性放大器系統(tǒng)中，分離器的特征是有四個輸出，每個輸出連接到四個線性放大器模塊當(dāng)中的一個。分離器是按照連接到分離器上并且可供使用的線性放大器模塊數(shù)量來配置的。用一個由微處理器或是移位邏輯電路構(gòu)成的分離器/合成器控制功能框來監(jiān)視連接到分離器上并且可供使用的放大器模塊數(shù)量，并且相應(yīng)地配置分離器和合成器。在一個所有四個模塊都可供使用的四模塊系統(tǒng)中，分離器/合成器控制功能框是這樣來配置用于四個模塊的分離器的，讓分離器將一個輸入信號分離成四個結(jié)果信號，每個結(jié)果信號與輸入信號具有相同的頻率成分及其四分之一的功率。如果分離器是按照連接了三個可供使用的放大器模塊的形式配置的，分離器就將輸入信號分離成三個功率均等的結(jié)果信號，或者說是輸入信號的三分之一。同樣，如果分離器是為兩個模塊而配置的，分離器就將輸入信號分離成兩個信號，而且，如果是為一個模塊配置這樣的分離器，分離器就不用分離信號。
四個模塊分別將其輸入信號放大到該模塊所需的電平。放大的信號被連接到一個合成器。分離器/合成器控制功能框按照連接到分離器上并且可供使用的功率模塊的數(shù)量來配置合成器。在一個四模塊的系統(tǒng)中，分離器/合成器控制功能邏輯就是這樣配置在這種系統(tǒng)中工作的合成器的。這樣的合成器可以將四個放大的信號合成為一個用于傳輸?shù)妮敵鲂盘?。通常是將這一合成的信號通過天線接口電路提供給發(fā)射天線。
另外在這種系統(tǒng)中還采用了一個監(jiān)視和控制裝置來控制每個模塊的操作功率，對每個模塊進行監(jiān)視，起動或是停用各個模塊，并且在系統(tǒng)工作參數(shù)超標(biāo)時通知操作人員。這種裝置還可以被用來和分離器/合成器控制功能框一起或者是代替后者來配置或是重新配置分離器和合成器。
在普通的蜂窩電話網(wǎng)孔站址內(nèi)所使用的系統(tǒng)中，監(jiān)視和控制裝置不會單獨地起動或是停用單個的功率放大器模塊。所有這些模塊或者都是工作的，或者都是不工作的。
在普通的網(wǎng)孔站址內(nèi)采用的多信道多放大器線性放大器系統(tǒng)需要相當(dāng)大的功率，因此，它的運行費用很高。普通網(wǎng)孔站址上的電源通常是為系統(tǒng)提供的功率是24-27伏DC電壓和系統(tǒng)中隨時需要的電流。系統(tǒng)所需要的功率在一天的時間中往往是隨著用戶對系統(tǒng)的使用而不斷變化的。在用戶需求達到最高點的高峰時期，系統(tǒng)可能需要1500-2500瓦。在低峰時期，系統(tǒng)需要的功率大約是150瓦，比高峰時期的需求要小得多。
在系統(tǒng)的工作期間，用來操作一個四模塊線性放大器系統(tǒng)所需的大部分功率從某些方面來看可以被認(rèn)為是主要用于維持所有四個功率放大器模塊的有效狀態(tài)。在高峰期間，往往需要用所有的四個放大器來放大系統(tǒng)所處理的信號。因此，在高峰期間往往需要使所有四個功率放大器都維持在有效狀態(tài)。然而，在低峰期間，系統(tǒng)可能僅僅需要一到兩個功率放大器模塊就足以工作了。因此，在低峰期間可能僅僅需要有一到兩個放大器模塊保持有效狀態(tài)。僅僅將必要的放大器模塊維持在有效狀態(tài)可以顯著地減少平均功率。
如上所述，普通的系統(tǒng)不能對單個功率放大器模塊的有效或是停用加以控制。而是所有模塊在任何特定的時間都維持在相同的工作狀態(tài)。例如，在一種普通的四模塊系統(tǒng)中，所有的四個模塊在高峰和非高峰期間都保持在有效狀態(tài)。因此，由于所有模塊總是都在工作或是都在停用的，這些功率放大器模塊使用的功率比滿足系統(tǒng)操作所需要的功率要高。因此，普通系統(tǒng)中功率的使用效率比較低，因而其操作費用超過了實際的需要。
按照本發(fā)明的線性功率放大器系統(tǒng)包括一條輸入線，一個分離器，多個線性功率放大器模塊，一個合成器，以及一個控制功能框?？刂乒δ芸虬凑者B接到分離器上的有效的放大器模塊數(shù)量來配置分離器和合成器。輸入線從多個信道上向分離器提供多個輸入信號，按照分離器的配置從多個分離器輸出當(dāng)中分離信號。每個分離器輸出連接到一個線性功率放大器模塊。分配給每個分離器輸出的信號通過這種連接方式聯(lián)系到對應(yīng)的放大器模塊。每個線性放大器模塊放大這種聯(lián)系信號，并且將每個模塊的輸出提供給合成器。合成器按照它的配置來合成放大的信號，并且將合成信號輸出到一個輻射器。由一個微處理器構(gòu)成的控制功能框從系統(tǒng)中接收信號，對信號進行估算，并且用來控制線性功率放大器模塊?？刂乒δ芸蜻€要估算出在任何特定的時間點上應(yīng)該有多少線性放大器模塊處在有效狀態(tài)以及有多少應(yīng)該處在停用狀態(tài)。這一決定是根據(jù)需要有多少放大器模塊才能執(zhí)行系統(tǒng)所承擔(dān)的任務(wù)而作出的?？刂乒δ芸驒z查它從系統(tǒng)中接收到的信號，從中確定系統(tǒng)在目前所處理的信號量?？刂乒δ芸蚩梢酝ㄟ^對信號的功率電平進行估算而確定系統(tǒng)中當(dāng)前所處理的信號量?？刂乒δ芸蚩梢杂贸绦騺泶_定系統(tǒng)中需要用多少個放大器模塊來放大檢測到的信號量。另外，也可以部分或是全部地通過人的干預(yù)，上游信息，以及由公共控制模塊所提供的其它因素來作出這種決定。
按照本發(fā)明的線性功率放大器系統(tǒng)在功率的使用效率方面比慣用的系統(tǒng)更加有效。這樣的效率可以使本發(fā)明的線性功率放大器系統(tǒng)的運行費用比慣用系統(tǒng)的運行費用進一步降低。
本發(fā)明的系統(tǒng)與慣用系統(tǒng)之間在構(gòu)造上的差別包括通信線路對個別功率放大器模塊實施獨立的控制。構(gòu)造上的差別還包括在一個移動通信網(wǎng)孔站址中采用了由一個分離器，一個合成器以及獨立控制的功率放大模塊所體現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)上的組合。
按照本發(fā)明的系統(tǒng)采用了對線性放大器模塊的智能控制，從而提高了功率的使用效率。這種智能控制是在對系統(tǒng)之內(nèi)甚至脫離系統(tǒng)的某些點上的狀態(tài)進行估算的基礎(chǔ)上執(zhí)行的。這些狀態(tài)可能是各種類型的信號，包括CDMA，TDMA和AMPS等等。按照本發(fā)明的系統(tǒng)還可以對各種類型的這些信號進行估算，并且按照估算的結(jié)果對獨立的放大器模塊執(zhí)行智能化的控制。在這些系統(tǒng)中采用了分離和合成RF信號的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的一個目的是提供這樣一種線性功率放大器系統(tǒng)，它可以通過一種反映實際需求容量的方法來控制單個功率放大器的啟用/停用，從而能夠比慣用的系統(tǒng)更加有效地使用功率。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種線性功率放大器系統(tǒng)，它能夠?qū)ο到y(tǒng)中的多個功率放大器模塊執(zhí)行智能化的控制，從而根據(jù)需要將個別的模塊置于有效或是停用狀態(tài)，與其它模塊的狀態(tài)無關(guān)。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種移動通信線性功率放大器，它需要的操作功率比普通的移動通信功率放大器所需的功率要低。
從本文的以下內(nèi)容中可以看出本發(fā)明的其它目的，特征及其優(yōu)點。


圖1示意性地表示了本發(fā)明的線性功率放大器系統(tǒng)的一個實施例，它具有四個功率放大器模塊，一個用來監(jiān)視系統(tǒng)輸出的控制功能框，控制功能框和模塊之間的一條通信線路，以及一個用來監(jiān)視模塊并且相應(yīng)地配置分離器和合成器的一個分離器/合成器控制功能框。
圖2示意性地表示了本發(fā)明的系統(tǒng)的第二實施例，它具有四個功率放大器模塊，用來監(jiān)視系統(tǒng)輸出和模塊、并且用來配置分離器和合成器的一個控制功能框，以及設(shè)在微處理器和模塊之間的多條通信線路。
圖3示意性地表示了本發(fā)明的系統(tǒng)的第三實施例，它具有四個功率放大器模塊，用來監(jiān)視系統(tǒng)輸出和系統(tǒng)輸入、并且用來相應(yīng)地配置分離器和合成器的一個控制功能框，以及設(shè)在微處理器和模塊之間的一條通信線路。
圖4示意性地表示了本發(fā)明的系統(tǒng)的第四實施例，它具有四個功率放大器模塊，用來監(jiān)視公共控制模塊的輸出的一個控制功能框，以及設(shè)在微處理器和模塊之間的一條通信線路，在其中用公共控制模塊來監(jiān)視站址發(fā)射機的通信總線，并且用來配置分離器和合成器。
圖5示意性地表示了本發(fā)明的系統(tǒng)的第五實施例，它具有四個功率放大器模塊，用來監(jiān)視公共控制模塊的輸出的一個微處理器，，以及設(shè)在微處理器和模塊之間的一條通信線路，在其中用公共控制模塊來監(jiān)視由中心操作站址通過站址接收機到公共控制模塊的通信，并且用來配置分離器和合成器。
圖6示意性地表示了一個用戶臺，在其中包括本發(fā)明的線性放大器系統(tǒng)。
本發(fā)明可以對多個線性功率放大器模塊執(zhí)行智能控制?？梢杂靡粋€微處理器，邏輯電路來構(gòu)成控制功能框，或者是采用分布處理方式，使用人工智能或是按照一定的規(guī)則，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及其它任何理想的方式或者是控制程序來實現(xiàn)這種控制功能框，在必要時對系統(tǒng)和其它因素進行監(jiān)視，并且根據(jù)監(jiān)視和估算的結(jié)果對系統(tǒng)的放大容量進行控制。由于僅僅是啟用滿足系統(tǒng)操作所需要的放大器容量，這種智能控制功能框可以使線性放大器系統(tǒng)比慣用的系統(tǒng)更加有效地使用功率。
按照最佳的實施例，在蜂窩電話網(wǎng)孔站址中使用了一種多信道四模塊的線性放大器系統(tǒng)。然而，本發(fā)明也可以用于其它的各種系統(tǒng)，包括PCS站址，其它移動無線電站址，多于或是少于四模塊的系統(tǒng)，以及除了用于移動無線電站址之外的其它系統(tǒng)中。
在一個最佳實施例中，控制功能框被連接到系統(tǒng)內(nèi)部以及可能是系統(tǒng)外部的一或多個電路或是部件(“點”)上，用來監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)部(并且有可能是系統(tǒng)外部)的各種狀態(tài)例如是系統(tǒng)中各個點上的輸入或是輸出。用控制功能框估算這些點上的狀態(tài)，以便確定需要用多少功率放大器模塊來滿足系統(tǒng)在此時的需求?？梢赃B接控制功能框的這些點包括系統(tǒng)的輸入點，系統(tǒng)輸出，公共控制模塊的輸出，系統(tǒng)外部的點，或者是這些點的組合。系統(tǒng)中受到監(jiān)視的狀態(tài)應(yīng)該包括這些點上的信號功率。在確定了需要用多少模塊來滿足系統(tǒng)操作需求之后，控制功能框就在特定的時間起動需要的特定模塊，并且停用在該時間段不需要的模塊。與慣用的系統(tǒng)一樣，用微處理器或是其它邏輯電路構(gòu)成的控制功能框被用來監(jiān)視模塊?？刂乒δ芸虬凑宅F(xiàn)有并且正在工作的模塊數(shù)量來配置分離器和合成器。
由按照本發(fā)明的控制功能框或是分離器/合成器控制功能框所執(zhí)行的針對分離器和合成器的控制算法應(yīng)該能夠動態(tài)地控制分離器和合成器的重新配置，并且動態(tài)地起動或是停用放大器模塊，從而維持系統(tǒng)的增益不變。如果不能準(zhǔn)確地控制分離器和放大器模塊的動態(tài)起動和停用，模塊就有可能出現(xiàn)過載并且損壞。
有些慣用的分離器和合成器具有控制輸入端，可以用來按照本發(fā)明的方式根據(jù)處在有效狀態(tài)的放大器模塊數(shù)量來動態(tài)地配置分離器和合成器。其它的分離器和合成器需要配備新的控制接口，用一個接口連接到按照本發(fā)明的控制功能框或是分離器/合成器控制功能框上。
本發(fā)明的設(shè)計，結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的工作方式可以根據(jù)本發(fā)明的使用需要而靈活地掌握。控制功能框在系統(tǒng)內(nèi)部連接的點的數(shù)量和位置是可以改變的?？刂乒δ芸蝽憫?yīng)它所連接的點上的某些或是一定范圍內(nèi)的狀態(tài)。可以采用人的介入，外部控制的介入，或者是其它外部輸入來取代或是修改這種方法，在起動模塊時不考慮系統(tǒng)的狀態(tài)，而是反映一定的容量需求。無論是不是分布式的，控制功能框都能夠按照預(yù)定的時間間隔，隨機的時間間隔，或者是持續(xù)不斷的方式來估算和調(diào)節(jié)模塊的操作狀態(tài)。
圖1表示用來體現(xiàn)本發(fā)明最佳模式的一種四模塊線性放大器系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括一個分離器16，四個功率放大器模塊28，29，30，31，一個合成器54，以及一個控制功能框62。在系統(tǒng)工作時，采用AMPS，TDMA或是CDMA等等格式的一或多個射頻信號(未示出)從分離器18的輸入線14上提供給分離器16。分離器16在多個分離器輸出20，21，22，23當(dāng)中按照輸入信號的音量，信號的劣化情況，哪些放大器模塊是處在有效狀態(tài)，以及其它的因素來分配信號。
圖1所示系統(tǒng)中的分離器具有四個輸出20，21，22，23。這四個輸出20，21，22，23被連接到四個線性放大器模塊28，29，30，31。
每個線性放大器模塊具有至少兩種操作狀態(tài)，有效或是放大或是“on”的狀態(tài)，以及停用或是打開或是“off”的狀態(tài)。處在有效狀態(tài)的放大器模塊按照預(yù)定的增益放大輸入的信號。處在停用狀態(tài)的放大器模塊基本上相當(dāng)于開路并且不能連通信號。
每個模塊具有一個控制端口。模塊的操作狀態(tài)取決于在模塊的控制端口68，69，70，71上接收到的信號。如果在模塊的控制端口上提供一個預(yù)計使模塊處在有效狀態(tài)的信號，處在停用狀態(tài)的模塊就會改變到有效狀態(tài)，如果它已經(jīng)是處在有效狀態(tài)，就保持有效狀態(tài)不變。如果在模塊的控制端口上提供一個預(yù)計使模塊處在停用狀態(tài)的信號，處在有效狀態(tài)的模塊就會改變到停用狀態(tài)，如果它已經(jīng)是處在停用狀態(tài)，就保持停用狀態(tài)不變。系統(tǒng)和模塊的設(shè)計和編程可以使其按照理想的方式對各種各樣的信號作出反應(yīng)。
處在有效狀態(tài)的每個模塊將模塊的輸入信號放大，在其輸出端提供一個放大的信號。在圖1中用42，43，44和45表示模塊的輸出。輸出42，43，44和45被連接到合成器的輸入端300，301，302，303。放大的信號從輸出端進入一個合成器54。合成器54合成輸入的信號，并且在合成器輸出端56上提供一個輸出信號。在圖示的實施例中，合成器輸出56就是系統(tǒng)的輸出。合成器輸出56可以連接到一個天線電路(未示出)，將信號通過天線向外發(fā)送。
控制功能框最好是預(yù)編程?？刂乒δ芸蚩梢员O(jiān)視合成器輸出信號的狀態(tài)，這其中特別是包括輸出信號的功率電平，從而種確定需要有多少有效的放大器模塊才能滿足系統(tǒng)操作的需求。在這種情況下，合成器輸出56被連接到控制功能框62的一個輸入端64。控制功能框估算其輸入端64上的信號，并且從它的控制輸出端66向放大器模塊28，29，30，31發(fā)出一個控制信號。由控制功能框62連通的控制信號取決于控制功能框62輸入端上得到的信號?？刂乒δ芸?2可以預(yù)編程以對其輸入端64上的信號進行估算，從中確定四個功率放大器模塊28，29，30，31當(dāng)中應(yīng)該有幾個處在有效狀態(tài)才能滿足線性功率放大器系統(tǒng)10的操作。例如，控制功能框的程序能夠確定出現(xiàn)在系統(tǒng)輸出端上的給定的信號功率電平可以使系統(tǒng)處理一定數(shù)量的呼叫，并且僅僅需要有兩個功率模塊就足以放大這些呼叫的信號。
在對其輸入端64上的信號進行估算之后，如果控制功能框62確定在四個放大器模塊28，29，30，31當(dāng)中僅僅需要有兩個模塊處在有效狀態(tài)就足以操作線性放大器系統(tǒng)10，控制功能框62就向放大器模塊的控制端口68，69，70，71提供一個預(yù)定的信號，使兩個模塊28，29進入有效狀態(tài)，而另外兩個模塊30，31進入停用狀態(tài)。按照選定的設(shè)計方案，這種信號可以是模擬或是數(shù)字的信號，最好是采用數(shù)字信號。如果控制功能框62確定了僅僅需要有一個放大器模塊處在有效狀態(tài)，控制功能框62就向模塊提供不同的預(yù)定信號，讓一個模塊進入有效狀態(tài)，而其它三個模塊處在停用狀態(tài)。同樣，如果控制功能框62確定了需要有三個放大器模塊處在有效狀態(tài)，控制功能框就向這些模塊提供適當(dāng)?shù)念A(yù)定信號；如果控制功能框62確定了四個放大器模塊都需要處在有效狀態(tài)，控制功能框就向這些模塊提供適當(dāng)?shù)念A(yù)定信號。
分離器/合成器控制功能框400被連接到放大器模塊28，29，30，31。每個放大器模塊28，29，30，31都有一個放大器模塊狀態(tài)輸出端420，421，422，423，它可以反映出相應(yīng)模塊的工作狀態(tài)。功能框400還要連接到分離器16和合成器54。連接到放大器模塊28，29，30，31上的功能框可以使功能框400監(jiān)視模塊的工作狀態(tài)，并且確定有哪些放大器模塊是處在有效狀態(tài)。功能框采用這種信息來相應(yīng)地配置分離器16和合成器54。因此，如果控制功能框62確定僅僅需要有兩個放大器模塊就可以滿足系統(tǒng)的操作需求，并且起動兩個放大器模塊，同時停用另外兩個模塊，分離器/合成器控制功能框400就能識別出僅有兩個模塊處在有效狀態(tài)，并且相應(yīng)地配置分離器和合成器。因此，如果僅有兩個放大器模塊28，29處在有效狀態(tài)，分離器/合成器控制功能框400就可以這樣來配置分離器，讓分離器將輸入信號分離成兩個信號后僅僅提供給兩個分離器的輸出20，21。類似地，功能框400可以這樣來配置合成器，用合成器僅僅合成其兩個合成器輸入端300，301上的信號。按照圖1的系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比的優(yōu)點在于它可以根據(jù)需要對單個的放大器模塊進行獨立的動態(tài)控制。
圖2表示了本發(fā)明的另一個實施例。圖2所示系統(tǒng)的工作方式與上述圖1的系統(tǒng)基本上相同。然而，圖2所示系統(tǒng)中的控制功能框在結(jié)構(gòu)和操作上與上述的控制功能框有所不同。圖2中所示的控制功能框具有四個控制輸出端100，101，102，103，每個控制輸出端連接到一個，并且是僅僅一個放大器控制端口68，69，70，71。另外，圖1中的分離器/合成器控制功能框400的功能是由圖2中的控制功能框62執(zhí)行的。
在對其輸入端64上的信號進行估算之后，如果控制功能框62確定在四個放大器模塊28，29，30，31當(dāng)中僅僅需要有兩個模塊處在有效狀態(tài)就足以操作線性放大器系統(tǒng)10，控制功能框62就在其中兩個控制輸出端100，101上提供數(shù)字1，而在另外兩個輸出端102，103上提供數(shù)字0。將數(shù)字1提供給兩個放大器控制端口68，69，并且將數(shù)字0提供給另外兩個放大器控制端口70，71。每個放大器模塊的程序可以在其放大器控制端口上出現(xiàn)數(shù)字1時進入有效狀態(tài)，而在其放大器控制端口上出現(xiàn)數(shù)字0時進入停用狀態(tài)。因此，當(dāng)控制功能框62提供兩個數(shù)字1和兩個數(shù)字0時，有兩個模塊28，29處在有效狀態(tài)，而兩個模塊30，31處在停用狀態(tài)。
如果控制功能框62確定僅僅需要有一個放大器模塊處在有效狀態(tài)，控制功能框就提供一個數(shù)字1和三個數(shù)字0，因此，僅有一個模塊28處在有效狀態(tài)，而其它三個模塊29，30，31處在停用狀態(tài)。同樣，如果控制功能框確定需要有三個放大器模塊處在有效狀態(tài)，控制功能框就提供三個數(shù)字1和一個數(shù)字0，這樣就有三個模塊28，29，30處在有效狀態(tài)，而另外一個模塊31處在停用狀態(tài)。如果控制功能框確定四個模塊都應(yīng)該處在有效狀態(tài)，控制功能框就提供四個數(shù)字1，不提供數(shù)字0，因此，所有四個模塊28，29，30，31都會處在有效狀態(tài)。
在圖2中，控制功能框62被連接到分離器16和合成器54。另外，控制功能框62還要連接到四個放大器模塊28，29，30，31。在執(zhí)行上一段所述的確定工作的同時，如果控制功能框62確定需要有三個放大器模塊處在有效狀態(tài)，除了向放大器模塊提供信號之外，控制功能框還要配合著三個放大器模塊的操作來配置分離器16和合成器54。在這種配置中，分離器需要在分離器的輸出端20，21，22將輸入信號分離成三個信號，并且由合成器來合成出現(xiàn)在合成器的三個輸入端300，301，302上的信號。同樣，如果控制功能框62確定僅僅需要一個放大器模塊，功能框62就按照一個放大器模塊的操作來配置分離器16和合成器54。
圖3表示了本發(fā)明的又一個實施例。圖3所示系統(tǒng)的工作方式與圖1的系統(tǒng)基本上相同。然而，圖3所示系統(tǒng)中的控制功能框62具有兩個控制功能框輸入端64，65。一個控制功能框輸入端64就象圖1和圖2中連接到合成器輸出上的單個控制功能框輸入端一樣地連接到合成器輸出56上。圖3所示系統(tǒng)的第二控制功能框輸入端65連接到輸入線14上。這樣，系統(tǒng)輸入信號不僅能夠連通到分離器輸入端18，還可以連通到一個控制功能框輸入端65。最好是預(yù)先按照系統(tǒng)的增益來設(shè)計控制功能框。也可以將控制功能框設(shè)計成根據(jù)其適當(dāng)連接的輸入來計算系統(tǒng)增益，例如圖3所示。圖3所示的控制功能框62同時使用系統(tǒng)輸出信號和系統(tǒng)輸入信號來確定為了提供滿足系統(tǒng)操作所需的放大能力應(yīng)該有多少放大器模塊處在有效狀態(tài)，以及應(yīng)該有多少處在停用狀態(tài)。如上所述，在完成了這種估算之后，控制功能框向各個模塊發(fā)送控制信號，起動必要的模塊并且停用不必要的模塊。
另外，圖3中所示的分離器16和合成器54的配置是由控制功能框62來控制的。然而，在圖3所示的實施例中，功能框62并沒有連接到放大器模塊28，29，30，31上。在功能框確定應(yīng)該如何配置分離器16和合成器54的過程中，這些模塊28，29，30，31并沒有受到功能框62的監(jiān)視(盡管功能框62為了其它沒有說明的原因也可以對模塊進行監(jiān)視)。在確定了需要起動多少放大器模塊就能滿足系統(tǒng)的操作需求之后，由控制功能框來配置分離器16和合成器54。
在圖中表示了控制功能框輸入端的最佳連接方式。然而，這些連接也可以設(shè)在系統(tǒng)內(nèi)部任意一處。例如圖3中所示，控制功能框輸入端可以連接到分離器的四個輸出和系統(tǒng)中所有四個放大器的輸出。這樣所能提供給控制功能框的信息與圖3所示的將控制功能框輸入端連接到系統(tǒng)輸入線14和合成器輸出56上所獲的信息是基本上相同的。分離器輸出端上的四個連線所能提供的信息與連接到輸入線14上的情況基本上是相同的，而放大器模塊輸出端上的四個連線所能提供的信息與連接到合成器輸出56上的情況也是基本上相同的。
圖4表示了本發(fā)明的再一個實施例。圖4所示系統(tǒng)的工作方式與圖1的系統(tǒng)基本上相同。然而，圖4所示的系統(tǒng)中包括一個公共控制模塊80。公共控制模塊80被用來按照要求監(jiān)視和控制系統(tǒng)中獨立的部分。也可以用它來指示控制功能框按照要求工作。在圖4中，公共控制模塊80包括兩個公共控制輸入端83，85。一個輸入端83連接到分離器監(jiān)視端口91上。分離器監(jiān)視端口91用一或多個信號的形式提供關(guān)于分離器16當(dāng)前和/或以往的操作狀態(tài)。公共控制模塊80可以借助于分離器監(jiān)視端口91和輸入端83的連接來監(jiān)視分離器16的操作。第二輸入端85連接到合成器監(jiān)視端口93上，用來提供關(guān)于合成器54當(dāng)前和/或以往的操作信息。公共控制模塊80可以通過合成器監(jiān)視端口93和第二輸入端85之間的連接來監(jiān)視合成器54的操作狀態(tài)。公共控制模塊還可以監(jiān)視諸如輸入線14(在圖中未示出)那樣的獨立的線路。
圖4所示的公共控制模塊80包括兩個公共控制輸出端82，84。一個輸出端82連接到一個分離器控制端口90。另一個輸出端84連接到合成器控制端口91。分離器控制端口90允許用外部設(shè)備來控制分離器的各種操作方式，而合成器控制端口91允許用外部設(shè)備來控制合成器的各種操作方式。
新式的網(wǎng)孔站址具有多個發(fā)射機200，201，202，203可以和一個中心操作站址210進行通信。在蜂窩移動通信中使用了中心操作站址或是稱作網(wǎng)絡(luò)控制器。中心操作站址或是網(wǎng)絡(luò)控制器的功能和結(jié)構(gòu)及其在無線通信系統(tǒng)中的使用可以參見George Calhoun，Wireless AccessAnd the Local Telephone Network 129-135(1992)，它可以作為本文的參考資料。中心操作站址210監(jiān)視各個網(wǎng)孔站址并且管理著網(wǎng)孔站址的操作。它可以包括用于射頻通信的多個發(fā)射機和接收機，以及用來監(jiān)視和估算網(wǎng)孔站址的操作和有關(guān)的信息，并且與網(wǎng)孔站址進行通信的計算機硬件。
在圖4中表示了四個發(fā)射機200，201，202，203。這些發(fā)射機和上述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一同被裝在網(wǎng)孔站址處。中心操作站址210向發(fā)射機200，201，202，203提供發(fā)射機的指定操作頻率和狀態(tài)。例如，中心操作站址210可以通知發(fā)射機應(yīng)該按照特定的頻率工作，并且四個發(fā)射機當(dāng)中僅有兩個需要投入工作(或是“on”)。這是通過由中心操作站址210用射頻信號212與設(shè)在網(wǎng)孔站址處的接收機202進行通信而實現(xiàn)的。接收機202進而用一條通信總線96與發(fā)射機進行通信。接收機202通過通信總線96向發(fā)射機200，201，202，203發(fā)送信號，讓發(fā)射機使用指定的頻率和/或進入指定的狀態(tài)。
公共控制模塊80包括一個公共控制輸入端81。將公共控制輸入端81連接到通信總線96上。這樣就能將通信總線96上的信號提供給公共控制模塊80和發(fā)射機200，201，202，203。這樣，公共控制模塊80就能監(jiān)視接收機202與發(fā)射機200，201，202，203之間的通信。公共控制模塊通過這種監(jiān)視就可以確定由多少發(fā)射機處在工作狀態(tài)以及它的發(fā)射頻率。公共控制模塊80對這種信息進行估算。公共控制模塊80向它的公共控制輸出端86發(fā)送相應(yīng)的信號，將公共控制輸出端86連接到控制功能框輸入端64?？刂乒δ芸?2用這一相應(yīng)的信號來確定為了提供必要的放大能力而需要有多少放大器模塊處在有效狀態(tài)，而又有多少放大器模塊應(yīng)該處在停用狀態(tài)。如上所述，在完成了這種估算之后，控制功能框就向各個模塊發(fā)送控制信號，起動必要的模塊，并且停用不必要的模塊。
圖4中所示的公共控制模塊80執(zhí)行圖1中所示的分離器/合成器控制功能框400的監(jiān)視和分離器/合成器配置功能。公共控制模塊80連接到放大器模塊28，29，30，31，從而監(jiān)視模塊28，29，30，31當(dāng)中有哪些處在有效狀態(tài)，又有哪些處在停用狀態(tài)。與圖1所示的控制功能框400一樣，公共控制模塊80按照工作的放大器模塊數(shù)量來配置合成器16和分離器54。用連接到分離器82，90的模塊80向分離器提供這種配置。同樣，用連接到合成器84，91的模塊80向合成器提供這種配置。
圖4所示的實施例可以和普通的中心操作站址配合使用。本實施例不需要對設(shè)在中心操作站址的通信系統(tǒng)進一步編程。
圖5表示了本發(fā)明的又一個實施例。圖5所示系統(tǒng)的工作方式與圖1和圖4的系統(tǒng)基本上相同。然而，不是象圖4的系統(tǒng)那樣監(jiān)視通信總線，圖5所示的系統(tǒng)是直接與中心操作站址210進行通信。中心操作站址210用射頻信號213與設(shè)在網(wǎng)孔站址的接收機203進行通信。接收機203接收到這些信號，并且向公共控制模塊80發(fā)送相應(yīng)的信號。這樣，中心操作站址210就能向公共控制模塊80發(fā)送信息。這種信息可供公共控制模塊使用，并且隨之供控制功能框62使用，從中確定需要有多少放大器模塊28，29，30，31處在有效狀態(tài)，而又有多少應(yīng)該處在停用狀態(tài)。為中心操作站址210，公共控制模塊80以及控制功能框62預(yù)先編制的程序使得中心操作站址210能夠通過用射頻信號213與接收機203建立的通信以及隨之與公共控制模塊80和控制功能框62的通信來控制放大器模塊的操作狀態(tài)。圖5中所示的公共控制模塊80象上述的圖4中所示的公共控制模塊80一樣執(zhí)行監(jiān)視和分離器/合成器的配置功能。
在普通的蜂窩通信系統(tǒng)中使用圖5所示的實施例需要在中心操作站址執(zhí)行一些程序。中心操作站址需要調(diào)整與公共控制模塊的通信。
盡管本發(fā)明是參照蜂窩移動電話網(wǎng)孔站址的情況而言的，本發(fā)明也可以用于網(wǎng)孔站址之外的其他場合。例如可以用于Special MobileRaido應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明還可以用于使用多個信道并且用多個放大器模塊執(zhí)行放大的任何系統(tǒng)。
無線基站在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。在George Calhoun，WirelessAccess And the Local Telephone Network 126-135，241-377(1992)中已經(jīng)描述了這種基站和包括各個部件工作方式在內(nèi)的基站工作方式，它可以作為本文的參考資料。圖6示意性地表示了一個用戶設(shè)備500的實施例，在其中包括本發(fā)明的線性放大器系統(tǒng)10。圖6所示的用戶設(shè)備500包括用戶設(shè)備的用戶接口502。這種接口502可以包括普通的電話連接，無線連接的遠程用戶接口，用戶中繼臺，或者是無線連接的電話或是移動電臺。用戶接口502連接到用戶線接口系統(tǒng)，用來實現(xiàn)用戶接口502與用戶設(shè)備500之間的通信。線路接口系統(tǒng)504連接到一個模-數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)506，將用戶接口502的模擬通信信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。模-數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)506連接到一個調(diào)制系統(tǒng)508，它按照預(yù)定的方式對轉(zhuǎn)換系統(tǒng)506輸出的數(shù)字信號進行調(diào)制。將調(diào)制系統(tǒng)508連接到采用本發(fā)明的一個線性放大器系統(tǒng)10上。用放大器系統(tǒng)10放大本發(fā)明的這種調(diào)制信號。線性放大器系統(tǒng)連接到一個無線系統(tǒng)/天線電路510。無線系統(tǒng)510準(zhǔn)備通過連接到無線系統(tǒng)510上的天線512發(fā)送放大的信號。
通用控制器518監(jiān)視和控制著用戶設(shè)備500的所有部件。通過控制電路516將通用控制器518連接到各個部件。將用戶設(shè)備500連接到一個電源設(shè)備520上，為設(shè)備500提供其工作中所需的電源。
上文的作用是為了解釋和說明本發(fā)明的最佳實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然還可以對上述實施例作出適當(dāng)?shù)男薷暮妥兏嵌疾粫鰴?quán)利要求書中限定的本發(fā)明的范圍和實質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種線性功率放大器系統(tǒng)包括一條輸入線；一個分離器，上述分離器包括一個分離器輸入和多個分離器輸出；多個線性功率放大器模塊，每個放大器模塊包括一個放大器輸入和一個放大器輸出，每個放大器輸入連接到至少一個分離器輸出；一個合成器，上述合成器包括多個合成器輸入和一個合成器輸出，每個合成器輸入連接到至少一個放大器輸出；一個控制功能框，上述控制功能框包括至少一個控制功能框輸入和至少一個控制功能框輸出；其中的上述輸入連接到上述分離器輸入；每個控制功能框輸出連接到至少一個放大器；以及一旦在至少一個控制功能框輸入上檢測到一個預(yù)定的信號，控制功能框就在至少一個控制輸出上向至少一個放大器提供一個預(yù)定的控制信號，從而使每個放大器模塊的操作狀態(tài)對應(yīng)著來自控制功能框的預(yù)定的控制信號。
2.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是進一步包括第二控制功能框，將上述第二控制功能框連接到上述分離器和每個放大器模塊，一旦檢測出每個放大器模塊的操作狀態(tài)，第二控制功能框就按照每個放大器模塊的操作狀態(tài)來配置分離器。
3.按照權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征是上述第二控制功能框連接到上述合成器，一旦檢測到每個放大器模塊的操作狀態(tài)，第二控制功能框就按照每個放大器模塊的操作狀態(tài)來配置合成器。
4.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是控制功能框連接到每個線性放大器模塊，并且還連接到分離器上，一旦檢測到每個放大器模塊的操作狀態(tài)，控制功能框就按照每個放大器模塊的操作狀態(tài)來配置分離器。
5.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是至少一個控制功能框輸入端連接到這樣的至少一個點上，將上述至少一個點上的信號提供給至少一個控制功能框輸入端。
6.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征是上述合成器輸出連接到至少一個控制功能框輸入。
7.按照權(quán)利要求1的線性放大器系統(tǒng)，其特征是上述系統(tǒng)進一步包括一個公共控制模塊，上述公共控制模塊包括至少一個公共控制輸入和至少一個公共控制輸出，其中的至少一個公共控制輸出連接到至少一個控制功能框輸入。
8.按照權(quán)利要求1的線性功率放大器系統(tǒng)，其特征是進一步包括一條輸出線，將上述輸出線連接到至少一個控制功能框輸入，并且將上述輸出線連接到上述合成器輸出。
9.按照權(quán)利要求6的線性功率放大器系統(tǒng)，其特征是上述系統(tǒng)進一步包括一個公共控制模塊，上述公共控制模塊包括至少一個公共控制輸出和至少一個公共控制輸入，將至少一個公共控制輸出連接到至少一個控制功能框輸入。
10.按照權(quán)利要求7的線性功率放大器系統(tǒng)，其特征是至少一個公共控制輸入連接到一個接收機輸出。
11.按照權(quán)利要求6的線性功率放大器系統(tǒng)，其特征是其中的至少一個公共控制輸入連接到一條通信總線上。
12.按照權(quán)利要求11的線性功率放大器系統(tǒng)，其特征是上述同通信總線連接到至少一個發(fā)射機。
13.按照權(quán)利要求7的線性功率放大器系統(tǒng)，其特征是上述系統(tǒng)進一步包括一個接收機和一個接收機輸出，其中的上述接收機輸出連通到至少一個公共控制輸入。
14.按照權(quán)利要求13的線性功率放大器系統(tǒng)，其特征是上述系統(tǒng)進一步包括一個中心控制站址，其中的上述站址與上述接收機進行通信。
15.按照權(quán)利要求14的線性功率放大器系統(tǒng)，其特征是上述站址用射頻信號與上述接收機進行通信。
16.按照權(quán)利要求1的線性功率放大器系統(tǒng)，其特征是上述控制功能框是一個微處理器。
17.按照權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其特征是上述公共控制模塊連接到每個放大器模塊和分離器上，一旦檢測到每個放大器模塊的操作狀態(tài)，公共控制模塊就按照每個放大器模塊的操作狀態(tài)來配置分離器。
18.一種線性功率放大器系統(tǒng)，其特征是包括多個線性功率放大器模塊，每個放大器模塊包括一個放大器輸入，一個放大器輸出，以及一個放大器控制端口；一個控制功能框，上述控制功能框包括至少一個控制功能框輸入和至少一個控制功能框輸出；每個控制輸出連接到至少一個放大器控制端口；一旦在至少一個控制功能框輸入上檢測到預(yù)定的信號，控制框就在至少一個控制輸出上向至少一個放大器控制端口提供一個預(yù)定的控制信號；并且每個放大器模塊的操作狀態(tài)響應(yīng)由它的對應(yīng)的放大器控制端口接收到的信號。
19.在線性功率放大器系統(tǒng)內(nèi)部使用的一種控制功能框，其特征是上述系統(tǒng)中包括放大器模塊，其中的上述控制功能框?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)部的若干個點進行估算，從中確定需要有多少放大器模塊才能滿足系統(tǒng)的操作需求，從而起動必要的放大器模塊，并且停用不必要的模塊。
20.在包括放大器模塊的一種線性功率放大器系統(tǒng)內(nèi)部用來控制放大器模塊的一種方法，由控制功能框來執(zhí)行上述的方法，其特征是該方法包括以下步驟對線性功率放大器系統(tǒng)中有關(guān)的點進行估算，上述系統(tǒng)中包括多個放大器模塊；為了維持系統(tǒng)的操作需求，確定那些放大器模塊應(yīng)該處在有效狀態(tài)，在其中采用滿足系統(tǒng)操作需求的參數(shù)對控制功能框預(yù)編程；起動那些為了滿足系統(tǒng)操作需求而應(yīng)該處在有效狀態(tài)的模塊；以及停用那些為了滿足系統(tǒng)操作需求而不需要處在有效狀態(tài)的模塊。
21.按照權(quán)利要求20的方法，其特征是進一步包括以下步驟按照有效和無效模塊的數(shù)量來配置分離器。
22.按照權(quán)利要求21的方法，其特征是進一步包括以下步驟按照有效和無效模塊的數(shù)量來配置合成器。
23.在包括放大器模塊的一種線性功率放大器系統(tǒng)內(nèi)部用來控制放大器模塊的一種方法，由控制功能框來執(zhí)行上述的方法，其特征是該方法包括以下步驟從線性功率放大器系統(tǒng)中有關(guān)的點上收集信息，上述系統(tǒng)中包括多個放大器模塊；估算上述的信息，從中確定為了維持系統(tǒng)的操作需求應(yīng)該有那些放大器模塊處在有效狀態(tài)，在其中采用滿足系統(tǒng)操作需求的參數(shù)對控制功能框預(yù)編程；起動那些為了滿足系統(tǒng)操作需求而應(yīng)該處在有效狀態(tài)的模塊；以及停用那些為了滿足系統(tǒng)操作需求而不需要處在有效狀態(tài)的模塊。
24.按照權(quán)利要求23的方法，其特征是進一步包括以下步驟按照有效和無效模塊的數(shù)量來配置分離器。
25.按照權(quán)利要求24的方法，其特征是進一步包括以下步驟按照有效和無效模塊的數(shù)量來配置合成器。
26.一種用戶設(shè)備，上述設(shè)備包括一個輸入；一個分離器，上述分離器包括一個分離器輸入和多個分離器輸出；多個線性功率放大器模塊，每個放大器模塊包括一個放大器輸入和一個放大器輸出，每個放大器輸入連接到至少一個分離器輸出；一個合成器，上述合成器包括多個合成器輸入和一個合成器輸出，每個合成器輸出連接到至少一個放大器輸入；一個控制功能框，上述控制功能框包括至少一個控制功能框輸入和至少一個控制功能框輸出；一個調(diào)制系統(tǒng)；一個無線電系統(tǒng)；一個天線；上述的調(diào)制系統(tǒng)連接到上述輸入；上述的合成器連接到上述無線電系統(tǒng)；上述的無線電系統(tǒng)連接到上述天線；上述的輸入連接到上述分離器輸入；其中的每個控制功能框輸出連接到至少一個放大器上；并且一旦在至少一個控制功能框輸入上檢測到預(yù)定的信號，控制功能框就在至少一個控制輸出上向至少一個放大器控制端口提供一個預(yù)定的控制信號，從而使每個放大器模塊的操作狀態(tài)響應(yīng)它從控制功能框接收到的預(yù)定的控制信號。
全文摘要
本文中公開了一種在線性放大器系統(tǒng)中對有效的放大器模塊數(shù)量進行智能控制的產(chǎn)品和系統(tǒng)。采用這種控制方式的系統(tǒng)可以避免消耗不必要的功率。本發(fā)明對系統(tǒng)進行監(jiān)視,并且從系統(tǒng)中有關(guān)的信號中收集信息,特別是關(guān)于信號功率的信息。用一個控制功能框估算收集到的信息,從中確定需要有多少模塊才能滿足放大器系統(tǒng)的操作需求,或者是決定是否已經(jīng)被指定了執(zhí)行某種功能。一旦作出決定,控制功能框就向功率放大器模塊提供控制信號,起動必要數(shù)量的模塊并且停用不必要數(shù)量的模塊。同時,控制功能框還要按照需要的放大器模塊數(shù)量來配置分離器和合成器。這種收集,估算和控制操作是連續(xù)執(zhí)行的。
文檔編號H03G3/30GK1259242SQ98805652
公開日2000年7月5日 申請日期1998年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月31日
發(fā)明者A·T·德馬爾科 申請人:貝爾紹思知識產(chǎn)權(quán)公司