CN1179688A - 无线电通信系统的功率控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

采用同样频率的无线电发射/接收系统包括一种功率控制电路,它能避免由于自发射机的载波辐射而造成的接收机灵敏度的降低,并能精细地控制功率。该功率控制电路包括分别设置在中频级和本地振荡频率级的第一和第二可变衰减器,以便精细地控制下一个射频级的功率强度。一个CPU控制第一和第二可变衰减器的衰减程度。第一和第二衰减器的每一个包括:第一PIN二极管,产生第一电流,第二PIN二极管,产生其流向与第一电流相反的第二电流。

Description

无线电通信系统的功率控制电路及其控制方法

本发明涉及一种无线电通信系统，更具体地说，是涉及控制采用同样频率的无线电发射机/接收机的传输功率的功率控制装置。

一般，通过控制系统中多级放大器的增益来控制无线电通信系统的传输功率。尤其是，在发送和接收模式共用同样频率的无线电通信系统中，因为将电池连续地用于发射信号使电池可能很快耗尽。另外，在同时使用多个无线电通信系统的情况下，这些无线电通信系统会相互干扰。因此，需要控制传输功率。

参看图1，按照现有技术的功率控制电路包括：发射机100、接收机200、和中央处理单元(CPU)300。在通过发射机100的发射模式中，来自调制器114的调制信号输出，首先通过中频(IF)级中的多级放大器149放大，并经第一滤波器106传送给第一混频器108的输入端。并且，将自压控振荡器(VCO)118的本地振荡频率输出，经第一发射/接收控制开关116传送给第一混频器108的另一输入端。然后，第一混频器108将调制信号与本地振荡频率混频，以产生射频。之后，将自第一混频器108的射频输出在第二滤波器110中滤波，并加到射频(RF)级中的多级放大器，即驱动放大器148和功率放大器160。将第二滤波器110用于除去在对加到第一混频器108的调制信号与本地振荡频率的混频中由于第一混频器108的特性而产生的噪音分量。将自功率放大器160输出的增益控制信号加到耦合器122。并通过第二发射/接收控制开关128，第三滤波器126和天线130发送到空间。此外，耦合器122分摊了功率放大器160的功率，从而使电平检测器124检测自功率放大器160输出的增益控制信号的强度。电平检测器124将电平检测结果，经过模-数转换器(ADC)162供给中央处理单元300。中央处理单元300检测自电平检测器124输出的信号的强度，并产生控制信号，以控制多级放大器149、驱动放大器148和功率放大器160的输出，从而控制传输的功率。第一和第二发射/接收控制开关116和128确定在中央处理单元300控制之下的发射/接收路径。

另外，在接收模式中，接收机200接收经天线130接收的数据。通过第三滤波器126和第二发射/接收的数据。通过第三滤波器126和第二发射/接收控制开关128将接收数据加到低噪音放大器132。将经过低噪音放大器132放大的信号用第四滤波器134滤波，加到第二混频器136的输入端。将自压控振荡器118输出的本地振荡频率经第一发射/接收控制开关116加到第二混频器136的另一输入端。第二混频器136将加到它的输入端的上述信号混频，以产生解调信号，将该解调信号经第五滤波器140加到解调器112，在解调器112中解调成原来的信号。

因此，当对方的接收机的天线端口需要恒定功率值时，通过用于改变放大器增益的可变衰减器，使发射机的发射功率与对方接收机的输入电平匹配。

然而，因为用于控制功率的可变衰减器包括多级放大器，不可能知道放大器的动态范围，使得在控制功率中产生困难。而且，在大批生产的情况下，由于其中有源元件的偏差很难精细地控制功率。

另外，在操作的接收模式，因为采用同样的频率，可能将发射机的载波反向地加到接收机，从而使接收灵敏度变坏。

因此，本发明的目的是提供一种具有可变衰减器的功率控制电路，该可变衰减器在采用同样频率的发射/接收系统中能够避免接收机灵敏度的降低并能精细地控制功率。

根据本发明的一方面，在包括用于接收发射信号的接收机和用于通过无线向空间发射信号的发射机的无线电通信系统中的功率控制电路包括：第一和第二可变衰减器分别设置在中频级和本地振荡频率级，以便精细地控制下一个频级的功率强度；中央处理单元，用于产生对第一和第二可变衰减器的控制信号，以控制第一和第二可变衰减器的衰减程度。

第一和第二衰减器的每一个包括：第一PIN二极管，响应自中频级的信号电平而导通，并产生流向衰减器输出端的第一电流；和第二PIN二极管，响应自中央处理单元的信号电平而导通，并产生与第一电流的流向相反的第二电流。

从下面结合附图对实施例的详细描述，将使本发明的上述和其它目的，特征和优点变得更加清楚，其中：

图1是根据现有技术的无线电发射/接收系统的方框图；

图2是根据本发明实施例的无线电发射/接收系统的分框图；

图3a和3b是根据本发明最佳实施例的可变衰减器的详细电路图；

图4是根据本发明的实施例控制无线电发射/接收系统的功率的流程图。

下面将结合附图详细描述本发明的最佳实施例，其中相同的标号代表相同的元件。应该清楚地知道，为了更好地了解本发明，只是用举例的方式来表示如详细电路元件等许多细节，没有那些细节仍可实施本发明。而且，应指出，如果认为在本发明构思的描中是没有达必的，则就有意地省略了相关现有技术的详细描述。

参看图2，根据本发明的无线电发射/接收系统包括发射机100A、接收机200、和用于控制发射机100A及接收机200的中央处理单元300。根据功能可将发射机/接收机(100A和200)划分为IF(中频)级、本地振荡频率级、RF(射频)级，和混频器级(108和136)。

即，IF级包括：发射机100A的调制器114、第二可变衰减器144和第一滤波器164；和接收机200的解调器112及第五滤波器140。本地振荡频率级包括：压控振荡器118和由发射机100A和接收机200共用的第一发射/接收控制开关116；和接收机200的第一可变衰减器142。另外RF级包括：发射机100A的天线130、第三滤波器126、由发射机100A和接收机200共用的第二发射/接收控制开关128、发射机100A的第二滤波器110、驱动放大器148、功率放大器160、FET150、耦合器122和电平检测器124；和接收机200的低噪音放大器132和第四滤波器134。

在发射机100A的操作中，将自调制器114输出的调制信号在第二可变衰减器144上衰减后加到第一滤波器146。第二可变衰减器144的衰减程度是由自中央处理单元300的控制信号确定的。将从中央处理单元300产生的数字控制值用数-模转换器(DAC)147转换成模拟控制信号，并加到第二可变衰减器144。将自第二可变衰减器144输出的中频信号用第一滤波器164滤波，并加到第一混频器108的输入端。将自压控振荡器118输出的本地振荡频率经第一发射/接收控制开关116加到第一可变衰减器142。在这里与第二可变衰减器144的控制方式一样，第一可变衰减器142衰减本地振荡频率输入，并将其输出加到第一混频器108的另一输入端。第一混频器108对加到它输入端的输入信号进行混频。在第二滤波器110中对自第一混频器108输出的混频信号进行滤波，从中滤除噪音分量，并传送给由驱动放大器148和功率放大器160构成的多级放大器。在这里，多级放大器放大加来的输入信号的功率，以具有按照自中央处理单元300产生的控制信号的要求功率的射频提供给下一级。当在接收模式的操作时，中央处理单元300对FET 150产生发射功率启动信号RXPE，从而切断了加给多级放大器的电源电压。通过耦合器122、第二发射/接收控制开关128和天线130，将自多级放大器输出的功率放大信号发射到空间。在这里，为了检测功率放大信号输出的强度，耦合器122将自多级放大器的功率放大信号的一部分供给电平检测器124。电平检测器124测量功率放大信号的电平。将自电平检测器124的电平检测信号输出在模-数转换器(ADC)162中转换为数字信号。并传送给中央处理单元300。然后，根据来自模-数转换器162的数字信号，中央处理单元300控制第一和第二可变衰减器142和144以及多级放大器的输出。

参看图3a和3b，这是表示根据本发明的最佳实施例的第一和第二可变衰减器142和144的详细电路图，其中图3a表示详细的电路图，图3b表示图3a的等效图。如图所示，可变衰减器包括第一和第二PIN二极管306和310。通过将供电压Vcc经偏置电阻R_S和第一电感L₁加到其阳极来对第一PIN二极管加偏压。第一PIN二极管306响应加到其输入端INPUT的输入信号而导通。第二PIN二极管310响应自中央处理单元300产生的模拟控制信号而导通。结果，流经第一PIN二极管306的电流I₁可被流经第二PIN二极管310的电流I₂抵消，从而导致了衰减。此时，中央处理单元控制加到第二PIN二极管310的模拟控制信号，以确定衰减器的衰减程度。参看图3b，当把第一和第二PIN二极管306和310认为是第一和第二电阻R1和R4时，其衰减程度可由下式确定： $R1=\mathrm{Zo}({10}^{\frac{L}{20}}-1),R4\frac{\mathrm{Zo}}{({10}^{\frac{L}{20}}-1)}$

其中Zo表示特性阻抗，L代表以分贝(dB)表示的衰减程度。

现在，参看图2-4，来描述用于控制根据本发明实施例的无线电发射/接收系统的功率的方法。首先，在步骤402，中央处理单元300检查现在的操作模式是不是发射模式。如果是发射模式，则接收机200在中央处理单元300的控制之下，通过步骤404，接收自发射机100A的发射信号，并将它送给中央处理单元300。然后，在步骤406，中央处理单元300检测发射信号的功率值。在步骤408，中央处理机300根据检测的结果计算控制第一和第二可变衰减器142和144的衰减程度的控制信号的电平。在步骤410，中央处理机300将计算电平的控制信号供给第一和第二可变衰减器142和144。在这里，第一可变衰减器142粗控系统的功率，由这个衰减器所控制的本地振荡频率的强度控制第一混频器108的增益。进一步，第二可变衰减器144精细地控制系统的功率。

然而，如果在步骤402判定现在的操作模式是接收模式，中央处理单元300将产生用于控制第一和第二可变衰减器142和144的控制信号电平，以便在步骤412将衰减程度设置为最大值。然后，在步骤414，中央处理单元300将对FET 150产生发射功率启动信号TxPE，以便切断供给驱动放大器148和功率放大器140的电源电压，从而完全地关掉发射机100A。

如上所述，根据本发明的采用同样频率的无线电发射/接收系统包括功率控制电路，该功率控制电路能避免由于自发射机的载波辐射而使接收机的灵敏度降低，并能精细地控制功率。因此，可改善系统的稳定性并可减小系统的功率损耗。

虽然以上已描述了本发明的较佳实施例，但不言而喻，对本技术领域的人员来说，在所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，这里所教导的基本发明构思是可有多种变型和/或修改的。

Claims (3)

1.在包括用于接收发射信号的接收机和用于通过天线向空间发射信号的发射机的无线电通信系统中的一种功率控制电路，其特征在于，包括：

分别设置在中频级和本地振荡频率级的第一和第二可变衰减器，以精细地控制下一射频级的功率强度；

中央处理单元，对所述第一和第二可变衰减器产生控制信号，以控制所述第一和第二可变衰减器的衰减程度。

2.根据权利要求1的功率控制电路，其特征在于，所述第一和第二衰减器的每一个包括：

连接的第一PIN二极管，响应自所述中频级的信号电平而导通，以产生流向所述衰减器输出端的第一电流；

连接的第二PIN二极管，响应自所述中央处理单元的信号电平而导通，以产流向与所述第一电流相反的第二电流。

3.在无线电通信系统中的一种功率控制方法，该无线电通信系统包括有可变衰减器的用于接收发射信号的接收机和用于通过天线发射信号到空间的发射机，其特征在于，所述的方法包括步骤：

检测该系统是处在发射模式或是接收模式；

如果系统是在发射模式，接收自所述发机的天线的发射信号，检测发射信号的功率值，并控制在发射机中的所述可变衰减器的衰减程度；

如果系统是在接收模式，控制所述可变衰减器的衰减程度使之为最大值，并产生发射功率启动信号以切断供给所述发射机中射频级的电源，从而关断所述发射机。

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