Устройство и способ управления выходной мощностью мобильной станции

 

Изобретение относится к системам мобильной связи и может быть использовано для управления мощностью в радиочастотном усилителе мощности. Устройство для управления уровнем выходной мощности в мобильной станции для передачи радиочастотного сигнала, усиленного усилителем мощности, содержит схему обнаружения индикаций уровня принимаемого сигнала для обнаружения уровня сигнала, схему управления, имеющую запоминающее устройство для хранения значений управления напряжением смещения и значений управления током смещения, усилитель мощности. В способе управления уровнем выходной мощности в мобильной станции обнаруживают уровень сигнала, принимаемого от базовой станции, считывают из запоминающего устройства значение управления напряжением смещения и значение управления током смещения, соответствующее обнаруженному уровню сигнала, эти значения подают в усилитель мощности. Достигаемый технический результат - минимизация энергопотребления мобильной станции. 4 с. и 8 з.п.ф-лы, 8 ил.

Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится, в общем случае, к системам мобильной связи и, в частности, к устройству и способу минимизации энергопотребления в мобильной станции за счет управления напряжением/током смещения в радиочастотном усилителе мощности.

Уровень техники При разработке усилителя мощности мобильной станции важнейшими моментами являются линейность характеристики и энергопотребление. Иными словами, усилитель мощности разрабатывается с учетом отдачи по мощности и линейности при максимальном РЧ- (радиочастотном) выходном сигнале. Чтобы выполнить двоякие требования максимальной отдачи по мощности и линейности, обычно используется усилитель мощности класса AB. Затем для каждого каскада усиления определяется соответствующее согласование по импедансу и состояние смещения. Однако мобильная станция не всегда выдает максимальный выходной сигнал, и ее передаваемый выходной сигнал может изменяться в зависимости от расстояния от базовой станции и скорости мобильной станции. При приближении к базовой станции мощность передачи мобильной станции снижается. Напротив, если мобильная станция удаляется от базовой станции, в то же время оставаясь в пределах радиуса сотовой ячейки или при возрастании скорости мобильной станции, передаваемый выходной РЧ сигнал приближается к максимальному выходному сигналу усилителя.

Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую, обычный усилитель мощности, на который подаются фиксированные напряжение смещения и ток смещения с целью получения максимального выходного сигнала мобильной станции.

Согласно фиг. 1, усилители 101 и 102 усиливают входной РЧ-сигнал в соответствии с подаваемыми на них входными напряжением смещения и током смещения, имеющими фиксированные значения. Источник питания 103 выдает на усилители 101 и 102 фиксированное напряжение смещения. Схема управления током 104 выдает на усилители 101 и 102 фиксированный ток смещения.

Усилитель мощности вышеописанной конструкции работает при фиксированных напряжении смещения и токе смещения. Однако, согласно графику, изображенному на фиг. 6, при снижении уровня выходной мощности такого усилителя мощности его отдача по добавленной мощности (О.Д.М., т.е. отношение разности выходной мощности переменного тока и входной мощности переменного тока к мощности постоянного тока усилителя мощности) значительно снижается. Пунктирная линия на графике О.Д.М. иллюстрирует случай, когда напряжение смещения и ток смещения имеют фиксированные значения, предписанные для получения максимального выходного РЧ-сигнала.

Согласно графику, имеет место чрезмерное потребление энергии источника постоянного тока, поскольку усилитель мощности класса AB, который нормально работает вблизи максимального уровня выходного сигнала, при снижении уровня выходного сигнала переходит в режим A. Один из предложенных способов решения этой проблемы состоит в том, чтобы избирательно задействовать усилитель мощности при низком уровне выходного сигнала и при высоком уровне выходного сигнала, используя коммутируемые усилители, подключенные последовательно или параллельно.

На фиг. 2 изображена блок-схема, иллюстрирующая другой обычный усилитель мощности, в котором усилители подключены параллельно. Согласно фиг. 2, усилители, подключенные параллельно, коммутируются в соответствии с нужным уровнем выходного сигнала (т.е. высоким или низким).

Согласно фиг. 2, схема обнаружения 206 ИУПС (индикации уровня принимаемого сигнала) обнаруживает уровень сигнала, принимаемого от базовой станции (не показана) и сообщает схеме управления 205 обнаруженный уровень сигнала. Схема управления 205 управляет коммутаторами 201 и 207 с целью запуска соответствующего усилителя в соответствии с выходным сигналом схемы обнаружения 206 ИУПС и, кроме того, управляет источником питания 208 с целью подачи питания на активированный усилитель. Коммутаторы 201 и 207, управляемые схемой управления 205, обуславливают прохождение входного РЧ-сигнала либо через усилители 202 и 203, либо через усилитель 204. Источник питания 208 выдает фиксированное напряжение либо на усилители 202 и 203, либо на усилитель 204. На невыбранные усилители (т. е. 202, 203 или 204) напряжение не подается. Усилители 202, 203 и 204 используются для парного усиления входного РЧ-сигнала.

В ходе работы схема обнаружения 206 ИУПС обнаруживает уровень принимаемого сигнала. Если обнаруженный уровень принимаемого сигнала выше заданного уровня, схема управления 205 управляет коммутаторами 201 и 207 для усиления входного РЧ-сигнала усилителем 204, имеющим низкий уровень выходного сигнала, и для вывода усиленного сигнала через выходной вывод РЧ, РЧ_вых, и одновременно устанавливает регулируемое напряжение питания V_ус1 равным 0 вольт. Если обнаруженный уровень сигнала ниже заданного уровня, схема управления 205 управляет коммутаторами 201 и 207 для усиления входного РЧ-сигнала усилителями 202 и 203, имеющими высокий уровень выходного сигнала, и для вывода усиленного РЧ-сигнала на выходной вывод РЧ, РЧ_вых, и одновременно устанавливает регулируемое напряжение питания V_ус2 равным 0 вольт. Таким образом, для получения низкого уровня выходного сигнала используется усилитель, который рассеивает малую мощность постоянного тока, что позволяет избежать чрезмерного рассеяния мощности путем отключения питания, подаваемого на усилитель, для которого необходима высокая мощность постоянного тока.

Коммутационный способ в случае последовательно подключенных усилителей аналогичен описанному коммутационному способу в случае параллельно подключенных усилителей, и потому здесь опущено его подробное описание. Заметим только, что в случае последовательно подключенных усилителей потребление энергии источника постоянного тока при необходимости низкого уровня выходного сигнала можно снизить, отключив напряжение смещения, подаваемое на выходной оконечный усилитель. При этом РЧ-сигнал усиливается во входном усилителе и коммутируется в обход выходного оконечного усилителя на выходной вывод РЧ, РЧ_вых.

Вышеупомянутые коммутационные способы не обеспечивают окончательного решения, поскольку они имеют следующие недостатки. Во-первых, при параллельном подключении дополнительного усилителя возрастает стоимость и увеличивается объем. Кроме того, при фиксированных напряжении и токе смещения трудно оптимизировать отдачу усилителя. Во-вторых, увеличение уровней выходного сигнала выше двух ведет к значительному усложнению схемы. Хотя решения, известные из уровня техники, дают возможность увеличить отдачу в пределах ограниченного диапазона, оптимизация отдачи остается весьма трудной задачей.

Сущность изобретения Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в создании устройства и способа для минимизации энергопотребления мобильной станции посредством управления током смещения и напряжением смещения в соответствии с нужным уровнем выходной мощности передачи.

Для решения вышеупомянутой задачи настоящего изобретения предложено устройство для управления уровнем выходной мощности в мобильной станции для передачи РЧ-сигнала, усиленного усилителем мощности, через антенну и для приема сигнала от базовой станции через антенну, содержащее схему обнаружения ИУПС для обнаружения уровня сигнала, принимаемого от базовой станции, и схему управления, имеющую запоминающее устройство для хранения значений управления напряжением смещения и значений управления током смещения, соответствующих уровням принимаемых сигналов, причем схема управления считывает значение управления напряжением смещения и значение управления током смещения, соответствующие обнаруженному уровню сигнала, и подает считанные значения в усилитель мощности в качестве сигналов управления.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложен способ управления уровнем выходной мощности в мобильной станции, имеющей запоминающее устройство для хранения значений управления напряжением смещения и значений управления током смещения, соответствующих уровням принимаемых сигналов, усилитель мощности для усиления РЧ-сигнала и антенну для передачи РЧ-сигнала, усиленного по мощности усилителем мощности, и для приема сигнала от базовой станции. Способ заключается в том, что обнаруживают уровень сигнала, принимаемого от базовой станции, считывают значение управления напряжением смещения и значение управления током смещения из запоминающего устройства, соответствующие обнаруженному уровню сигнала, и подают считанное значение управления напряжением смещения и считанное значение управления током смещения в усилитель мощности.

Краткое описание чертежей Вышеупомянутые и другие задачи, признаки и достоинства настоящего изобретения явствуют из нижеследующего подробного описания, приведенного в сочетании с прилагаемыми чертежами, в которых: Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую обычную конфигурацию усилителя мощности, согласно которой для получения максимального выходного сигнала мобильной станции подаются фиксированные напряжение и ток смещения; Фиг. 2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую другую обычную конфигурацию усилителя мощности, согласно которой усилители подключены параллельно; Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую устройство управления мощностью для непрерывного управления напряжением смещения и током смещения с целью получения максимальной отдачи по отношению к уровням выходного сигнала, отвечающее примеру осуществления настоящего изобретения; Фиг. 4 представляет собой принципиальную схему усилителей мощности, изображенных на фиг. 3; Фиг. 5 представляет собой график напряжения смещения и напряжения управления током смещения как функции уровня передаваемой мощности с целью получения максимальной отдачи, согласно настоящему изобретению;
Фиг. 6 представляет собой график отдачи по добавленной мощности (О.Д.М.) как функции уровня выходной мощности передачи в случае обычного управления с фиксированным смещением и в случае управления с регулируемым смещением, отвечающем настоящему изобретению;
Фиг. 7 представляет собой график, иллюстрирующий подавление мощности соседнего канала (ПМСК) как функцию уровня выходной мощности передачи в случае обычного управления с фиксированным смещением и в случае управления с регулируемым смещением, отвечающем настоящему изобретению;
ФИГ. 8 представляет собой график, иллюстрирующий коэффициент усиления по мощности как функцию уровня выходной мощности передачи, согласно настоящему изобретению.

Подробное описание преимущественного примера осуществления
Ниже приведено описание преимущественного примера осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. В нижеследующем описании общеизвестные конструкции или функции не описаны подробно, чтобы не затемнять сущность настоящего изобретения.

В общем случае, когда для коммутации выходного сигнала в соответствии с нужным уровнем выходной мощности используются последовательно или параллельно подключенные усилители, конструкция схемы управления мощностью сильно усложняется, если число уровней превышает два. В действительности, рассеиваемую мощность можно сэкономить лишь при наличии нескольких уровней мощности. Другими словами, какое-либо ограничение по уровням выходной мощности, позволяющим повысить отдачу, делает невозможным оптимизацию энергопотребления.

Потребление энергии источника постоянного тока можно минимизировать, если имеется возможность регулировать минимальную мощность постоянного тока для смещения в диапазоне непрерывной линейности по всем областям регулировки уровней выходной мощности. Для этого нужно точно знать характеристики усилителя мощности и осуществлять надлежащее управление.

В случае выполнения вышеизложенных требований, т.е. если напряжение смещения и ток смещения можно изменить на напряжение и ток для максимизации отдачи, энергопотребление можно оптимизировать, не прибегая к коммутации. В общем случае, S-параметр транзистора нечувствителен к изменению состояния смещения. Это значит, что максимальный выходной сигнал при изменении состояния смещения и согласованном импедансе для линейности изменяется не сильно. Настоящее изобретение направлено на способ управления для минимизации, мощности постоянного тока на основании уровня принимаемого сигнала. Настоящее изобретение предлагает способ управления напряжением смещения и током смещения, подаваемыми в усилитель мощности, в соответствии с нужным уровнем выходной мощности передатчика.

Схема управления 304, изображенная на фиг. 3 в соответствии с настоящим изобретением, содержит запоминающее устройство для хранения значений, необходимых для минимизации потребления усилителями мощности 302 и 303 энергии источника постоянного тока. Точнее говоря, значения управления напряжением смещения, значения управления током смещения и значения автоматической регулировки усиления (АРУ) усилителя с АРУ хранятся в запоминающем устройстве с целью получения передаваемого сигнала, имеющего оптимальный уровень выходной мощности, в зависимости от уровня принимаемого сигнала. Значения управления напряжением смещения, значения управления током смещения и значения АРУ определяются экспериментально и могут выражаться как значения напряжения, что отражено на графике, приведенном на фиг. 5.

На фиг. 3 изображено устройство управления мощностью для непрерывного управления напряжением смещения и током смещения с целью получения максимальной отдачи по мощности в соответствии с нужным уровнем выходной мощности передатчика в мобильной станции.

В устройстве управления мощностью, изображенном на фиг. 3, антенна (не показана) принимает сигнал, передаваемый от базовой станции, или передает усиленный по мощности РЧ-сигнал (т.е. передаваемый сигнал) на базовую станцию. Схема обнаружения 305 ИУПС обнаруживает уровень сигнала, принимаемого от базовой станции, и сообщает схеме управления 304 обнаруженный уровень сигнала. Схема управления 304 считывает значение управления напряжением смещения, значение управления током смещения и значение АРУ, хранящиеся в ее внутреннем запоминающем устройстве, согласно уровню сигнала, сообщенной схемой обнаружения 305 ИУПС, и подает эти значения на соответствующий элемент. Значение управления напряжением смещения и значение управления током смещения используются для управления напряжением смещения и током смещения, которые необходимы усилителям мощности 302 и 303. Иными словами, можно сказать, что уровень мощности последнего выходного каскада (РЧ_вых) определяется коэффициентом усиления по мощности усилителей мощности 302 и 303, управляемых значением управления током смещения и значением управления напряжением смещения, и коэффициентом усиления по мощности усилителя с АРУ 307, управляемого значением автоматической регулировки усиления. Соответственно, значение управления напряжением смещения и значение управления током смещения используются в качестве значений управления для управления оптимальными напряжением смещения и током смещения, необходимыми в усилителях мощности 302 и 303. Значение АРУ представляет собой значение управления для управления коэффициентом усиления по мощности усилителя с АРУ 307 с целью получения уровня мощности, необходимого на последнем выходном каскаде (РЧ_вых). В то же время значение АРУ должно определяться на основании коэффициента усиления по мощности усилителя мощности 302 и 303, регулируемого значением управления напряжением смещения и значением управления током смещения. Чтобы использовать эти значения управления в виде значений напряжения, схема управления 304 должна содержать внутреннюю или отдельную схему для генерирования значений напряжения. Схема управления 304 может входить в состав модема мобильной станции (ММС) или использовать дополнительную специализированную интегральную схему. Регулируемый источник питания 301, управление которым осуществляется посредством значения управления напряжением смещения, подаваемого схемой управления 304, подает на усилители 302 и 303 такое напряжение смещения, чтобы максимизировать их отдачу по мощности. Усилитель с АРУ 307, управление которым осуществляется посредством значения АРУ, подаваемого схемой управления 304, управляет коэффициентом усиления входного сигнала РЧ (промежуточной частоты). Гетеродин 308 генерирует несущую волну, подаваемую на преобразователь частоты 309. Преобразователь частоты 309 умножает выходной сигнал усилителя с АРУ 307 на несущую волну, выдаваемую гетеродином 308, с целью получения выходного РЧ-сигнала, полученного преобразованием с повышением частоты. Предусилитель 310 усиливает РЧ-сигнал, выдаваемый преобразователем частоты 309. Усилители мощности 302 и 303 усиливают РЧ-сигнал, выдаваемый предусилителем 310, в соответствии с напряжением смещения, выдаваемым регулируемым источником питания 301, и током смещения, определяемым значением управления током смещения, выдаваемым схемой управления 304, таким образом выдавая передаваемый сигнал (т. е. выходной сигнал РЧ), имеющий нужный уровень выходной мощности. Это возможно благодаря тому, что напряжение смещения и ток смещения усилителей мощности 302 и 303 находится под управлением значений управления напряжением смещения и значений управления током смещения, полученных экспериментальным путем и сохраненных в запоминающем устройстве схемы управлений 304. Методика управления током смещения посредством значения управления током смещения известна специалистам в данной области, и поэтому мы не будем останавливаться на ее подробном описании.

Таким образом, устройство управления мощностью, отвечающее настоящему изобретению, оптимизирует отдачу по мощности усилителей мощности 302 и 303 с помощью значения управления напряжением смещения и значения управления током смещения, соответствующих обнаруженному уровню принимаемого сигнала, и управляет коэффициентом усиления усилителя с АРУ 307 с помощью значения АРУ, соответствующего обнаруженному уровню принимаемого сигнала.

Принципиальная схема усилителей мощности 302 и 303 подробно изображена на фиг. 4.

Согласно фиг. 4, входной вывод РЧ, РЧ_вх подключен к базе первого транзистора T1 через конденсатор C1 и входную схему согласования 401, которые соединены друг с другом последовательно. Конденсатор C1 подключает входной сигнал, а входная схема согласования 401 осуществляет согласование по импедансу между входным выводом РЧ_вх и первым транзистором T1. Входной вывод напряжения управления током смещения V_{смещ.упр} подключен к базе первого транзистора T1 через индуктивность L1 и резистор R1, которые соединены друг с другом последовательно. Между входным выводом напряжения управления током смещения V_{смещ.упр} и землей подключен конденсатор C2. Конденсатор C2 служит для устранения шума мощности. Индуктивность L1 представляет собой элемент ВЧ-дросселя, а резистор R1 представляет собой элемент ограничения тока. Входной вывод напряжения управления, предназначенный для подачи напряжения смещения V_у, подключен к коллектору первого транзистора T1 через индуктивность L2. Между выводом напряжения управления напряжением смещения и землей подключен конденсатор C3. Конденсатор C3 служит для устранения шума мощности. Индуктивность L2 представляет собой элемент ВЧ-дросселя, Эмиттер первого транзистора T1 заземлен, а его коллектор подключен к базе второго транзистора T2 через конденсатор C4 и промежуточную схему согласования 402, которые соединены друг с другом последовательно. Конденсатор C4 служит для подключения выходного сигнала первого транзистора T1, а промежуточная схема согласования 402 служит для согласования по импедансу выхода первого транзистора T1 и входа второго транзистора T2. Входной вывод напряжения управления током смещения V_{смещ.упр} подключен к базе второго транзистора T2 через индуктивность L4 и резистор R2, которые соединены друг с другом последовательно. Между входным выводом напряжения управления током смещения V_{смещ.упр} и землей подключен конденсатор C5. Конденсатор C5 служит для устранения шума мощности. Индуктивность L4 представляет собой элемент ВЧ-дросселя, а резистор R2 представляет собой элемент ограничения тока. Напряжение смещения V_у поступает через вход напряжения управления смещением на коллектор второго транзистора T2 через индуктивность L5. Между выводом управления напряжением смещения и землей подключен конденсатор C6. Конденсатор C6 служит для устранения шума мощности. Индуктивность L5 представляет собой элемент ВЧ-дросселя. Эмиттер второго транзистора T2 заземлен, а его коллектор подключен к выходному выводу РЧ, РЧ_вых, через выходную схему согласования 403 и конденсатор C7, которые соединены друг с другом последовательно. Выходная схема согласования 403 служит для согласования по импедансу второго транзистора T2 и выходного вывода РЧ_вых. Конденсатор C7 служит для подключения выходного сигнала выходной схемы согласования 403.

Согласно фиг. 4, напряжение смещения V_у, выдаваемое регулируемым источником питания 301, поступает на коллектор (или сток, если используются полевые транзисторы) как первого, так и второго транзистора T1, T2, а напряжение управления током смещения V_{смещ.упр} поступает от схемы управления 304 на базу (или затвор, если используются полевые транзисторы) каждого из них в качестве аналогового сигнала. Однако соответствующее напряжение смещения может поступать на базу (или затвор) каждого из транзисторов T1 и T2 от регулируемого источника питания 301 под управлением схемы управления 304 с целью подачи напряжения управления током смещения V_{смещ.упр}.

Теперь, со ссылкой на фиг. 3 и 4, опишем работу устройства управления мощностью для непрерывного управления напряжением смещения и током смещения в соответствии с нужным уровнем выходной мощности передачи.

Согласно фиг. 3, сигнал, передаваемый с базовой станции, поступает на схему обнаружения 305 ИУПС через антенну (не показана). Схема обнаружения 305 ИУПС обнаруживает уровень сигнала, принимаемого от базовой станции через антенну, и сообщает схеме управления 304 обнаруженный уровень сигнала. Схема управления 304 считывает из своего внутреннего запоминающего устройства значение управления напряжением смещения и значение управления током смещения для максимальной отдачи по мощности, соответствующие обнаруженному уровню сигнала.

Считанное значение управления напряжением смещения поступает на регулируемый источник питания 301, в результате чего он подает напряжение смещения на коллекторы (или стоки) усилителей мощности 302 и 303. Считанное значение управления током смещения поступает на базы (или затворы), что позволяет управлять током с помощью значения управления током смещения. Таким образом, схема управления 304 подает значение управления напряжением смещения на регулируемый источник питания 301 и значение управления током смещения на вывод 306 управления током смещения базы, в результате чего на усилители 302 и 303 поступают напряжение смещения и напряжение управления током смещения, изображенные на фиг. 5. Напряжение смещения подается непосредственно, как сигнал управления напряжением коллектора (или стока), на коллектор каждого из транзисторов T1 и T2 от регулируемого источника питания 301. Управление током смещения осуществляется регулировкой тока, втекающего в каждый транзистор, в соответствии с приложенным к базе (или затвору) напряжением, принимающим значение управления током смещения.

Соответствие между напряжением смещения и напряжением управления током смещения, изображенными на фиг. 5, и нужным уровнем выходного сигнала передатчика хранится в запоминающем устройстве схемы управления 304 в виде данных или запрограммировано как функция. Конкретно, фиг. 5 иллюстрирует соотношение между уровнем передаваемой мощности P_вых передаваемого сигнала (т. е. выходного РЧ-сигнала), отвечающем уровню сигнала, обнаруженному схемой обнаружения 305 ИУПС, и значением управления напряжения смещения и значением управления током смещения для получения максимальной отдачи. Значение управления напряжением смещения и значение управления током смещения являются значениями управления, определяемыми экспериментальным путем, которые необходимы для максимальной отдачи при данном уровне передаваемой мощности. Поэтому значение управления напряжением смещения и значение управления током смещения определяются экспериментальным путем в зависимости от уровня принимаемого сигнала и хранятся в запоминающем устройстве схемы управления 304.

Изменение коэффициента усиления, обусловленное управлением усилителями мощности 302 и 303, необходимо компенсировать. С этой целью схема управления 304 подает соответствующее напряжение управления (т.е. значение АРУ) на усилитель с АРУ 307. Значение АРУ также считывается из запоминающего устройства схемы управления 304 в соответствии с обнаруженным уровнем сигнала.

Информация о напряжении управления усилителем с АРУ, необходимая для компенсации изменения коэффициента усиления усилителей мощности 302 и 303 в соответствии с нужным уровнем выходного сигнала передачи, хранится в запоминающем устройстве схемы управления 304 в виде данных или запрограммирована как функция с учетом характеристики коэффициента усиления по мощности, изображенной на фиг. 8. Иными словами, чтобы получить максимальную отдачу в соответствии с уровнем мощности передаваемого сигнала, коэффициент усиления усилителей мощности 302 и 303, обусловленный снижением тока смещения и напряжения смещения, компенсируется усилителем с АРУ 307. Например, если уровень мощности передаваемого сигнала изменяется от 20 дБм до 10 дБм, коэффициент усиления по мощности уменьшается на 4 дБм от 20 дБм до 16 дБм, что следует из фиг. 8. Если предположить, что уровень входного сигнала усилителя с АРУ 307 имеет фиксированное значение - 10 дБм, а коэффициент усиления преобразователя частоты 309 составляет 0 дБм, то коэффициент усиления усилителя с АРУ 307 должен уменьшиться на 4 дБм от 10 дБм при уровне выходного сигнала 20 дБм. При этом значения АРУ для управления усилителем с АРУ 307 хранятся в запоминающем устройстве схемы управления 304. Таким образом, значение АРУ для управления усилителем с АРУ 307 определяется в соответствии с уровнем выходного сигнала усилителей мощности 302 и 303 и хранится в запоминающем устройстве схемы управления 304.

Таким образом, усилитель с АРУ 307 управляет коэффициентом усиления входного сигнала ПЧ в соответствии с напряжением управления, поступающем от схемы управления 304. Преобразователь частоты 309 умножает выходной сигнал усилителя с АРУ 307 на несущую волну, выдаваемую гетеродином 308, с целью формирования РЧ-сигнала, полученного преобразованием с повышением частоты. Предусилитель 310 усиливает РЧ-сигнал, полученный преобразованием с повышением частоты, до уровня, необходимого на входном выводе РЧ, РЧ_вх, усилителя мощности 302. Усилители мощности 302 и 303 усиливают выходной РЧ- сигнал до нужного уровня выходного сигнала в соответствии с напряжением смещения, которое регулируемый источник питания 301 подает на коллектор (или сток), и током смещения, управляемым значением управления током смещения, которое схема управления 304 подает на базу (или затвор), и выдают усиленный сигнал через выходной вывод РЧ, РЧ_вых. РЧ-сигнал, выдаваемый через выходной вывод РЧ, РЧ_вых, передается на базовую станцию через антенну.

На фиг. 6 и 7 изображены соответственно график отдачи по добавленной мощности (О. Д. М. ) и график подавления мощности соседнего канала (ПМСК; мощность внутриполосного канала/мощность соседнего канала) как функции необходимого уровня выходной мощности передатчика. На каждом графике изображены две кривые, одна из которых соответствует обычному управлению с фиксированным смещением, а другая - управлению смещением, отвечающему настоящему изобретению.

Согласно фиг. 6, отдача по добавленной мощности (О.Д.М.) при отвечающем изобретению управлении с переменным смещением повышается в 10 раз, если уровень выходного сигнала P_вых меньше 0 дБм; в 6-8 раз, если он находится между 0 дБм и 10 дБм; и в 2-4 раза, если он составляет от 10 до 20 дБм, по сравнению с обычным управлением с фиксированным смещением. ПМСК не претерпевает больших изменений, что отражено на фиг. 7.

На фиг. 8 отражена зависимость коэффициента усиления по мощности от уровня выходного сигнала усилителя мощности 302.

Согласно фиг. 8, коэффициент усиления по мощности при минимальном уровне выходного сигнала составляет 4 дБ, а при максимальном уровне выходного сигнала коэффициент усиления по мощности составляет 23 дБ. Согласно графику, в диапазоне между минимальным и максимальным уровнями выходного сигнала коэффициент усиления постепенно возрастает или уменьшается прямо пропорционально уровню выходного сигнала. Эта характеристика коэффициента усиления отличается от обычного усилителя, для которого характерна равномерная зависимость коэффициента усиления. Изменение коэффициента усиления усилителя мощности компенсируется управлением коэффициентом усиления усилителя с АРУ 307. Таким образом, если коэффициент усиления усилителя мощности уменьшается, то схема управления 304 увеличивает коэффициент усиления усилителя с АРУ 307, чтобы поднять уровень выходного сигнала усилителя с АРУ 307 в соответствии со входным сигналом ПЧ. Усиленный сигнал ПЧ преобразуется в сигнал РЧ, имеющий нужный выходной уровень, посредством преобразователя частоты 309 и предусилителя 310 и поступает на входной вывод РЧ_вх усилителя мощности 302.

Тот факт, что управление напряжением смещения и током смещения осуществляется в соответствии с уровнем выходного сигнала усилителя мощности позволяет поддерживать линейность усилителя мощности и минимизировать потребление энергии источника постоянного тока. Работу устройства управления мощностью, отвечающего настоящему изобретению, предпочтительно отличают следующие моменты. Во-первых, поддерживается исключительная линейная характеристика (например, ПМСК, ИМИЗ (интермодуляционные искажения третьего порядка)) усилителя мощности. Во-вторых, удается избежать резких колебаний тока смещения и напряжения смещения. Напряжение смещения и ток смещения выбираются в диапазоне, в котором сигнал управления током V_{смещ.упр} и управляющее напряжение V_у линейно изменяются в соответствии с уровнем выходного сигнала, в результате чего ток смещения и напряжение смещения изменяются постепенно, что дает возможность легко и надежно управлять напряжением и током в соответствии с уровнем выходного сигнала. При резких колебаниях напряжения смещения и тока смещения усилитель мощности может войти в состояние избыточного смещения и в результате будет работать неправильно. В-третьих, при выполнении двух вышеуказанных условий О.Д.М. достигает максимального значения.

Из вышеприведенного описания следует, что, поскольку управление усилителем мощности мобильной станции осуществляется таким образом, что напряжение смещения и ток смещения поддерживают линейность даже при низком уровне выходного сигнала и обеспечивает повышение отдачи, энергия батареи расходуется более экономно, что дает возможность продлить время пользования мобильной станцией без подзарядки батареи.

Хотя изобретение было продемонстрировано со ссылкой на определенный преимущественный пример его осуществления, специалистам очевидно, что возможны различные изменения, касающиеся формы и деталей, но не выходящие за рамки сущности и объема изобретения, которые заданы в прилагаемой формуле изобретения.

Формула изобретения

1. Устройство для управления уровнем выходной мощности в мобильной станции для передачи радиочастотного (РЧ) - сигнала, усиленного усилителем мощности, через антенну и для приема сигнала от базовой станции через антенну, содержащее схему обнаружения индикации уровня принимаемого сигнала (ИУПС) для обнаружения уровня сигнала, принимаемого от базовой станции, и схему управления, имеющую запоминающее устройство для хранения значений управления напряжением смещения и значений управления током смещения, соответствующих уровням принимаемых сигналов, причем схема управления считывает значение управления напряжением смещения и значение управления током смещения, соответствующие обнаруженному уровню сигнала, и подают считанные значения в усилитель мощности.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в запоминающем устройстве хранятся значения автоматической регулировки усиления, соответствующие уровням принимаемых сигналов, для управления коэффициентом усиления усилителя с автоматической регулировкой усиления.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что дополнительно содержит регулируемый источник питания для подачи на усилитель мощности регулируемого напряжения смещения, соответствующего считанному значению управления напряжением смещения.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что значения управления напряжением смещения, значения управления током смещения и значения автоматической регулировки усиления являются значениями напряжения заданных уровней.

5. Устройство для управления уровнем выходной мощности в мобильной станции, имеющей усилитель с автоматической регулировкой усиления для усиления входного сигнала в зависимости от значения автоматической регулировки усиления, преобразователь частоты для преобразования сигнала, усиленного усилителем с автоматической регулировкой усиления, в сигнал радиочастоты (РЧ), усилитель мощности для усиления РЧ-сигнала, полученного от преобразователя частоты, с целью выдачи усиленного по мощности передаваемого сигнала, и антенну для передачи усиленного по мощности передаваемого сигнала и приема сигнала от базовой станции, содержащее схему обнаружения индикации уровня принимаемого сигнала (ИУПС) для обнаружения уровня сигнала, принимаемого от базовой станции, и схему управления, имеющую запоминающее устройство для хранения значений автоматической регулировки усиления, значений управления напряжением смещения и значений управления током смещения, соответствующих уровням принимаемых сигналов, причем схема управления считывает значение автоматической регулировки усиления, значение управления напряжением смещения и значение управления током смещения, соответствующие обнаруженному уровню сигнала, подает считанное значение автоматической регулировки усиления в усилитель с автоматической регулировкой усиления и считанное значение управления напряжением смещения и считанное значение управления током смещения в усилитель мощности.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что дополнительно содержит регулируемый источник питания для подачи на усилитель мощности регулируемого напряжения смещения, соответствующего считанному значению управления напряжением смещения.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что значения управления напряжением смещения, значения управления током смещения и значения автоматической регулировки усиления являются значениями напряжения заданных уровней.

8. Способ управления уровнем выходной мощности в мобильной станции, имеющей запоминающее устройство для хранения значений управления напряжением смещения и значений управления током смещения, соответствующих уровням принимаемых сигналов, усилитель мощности для усиления входного радиочастотного (РЧ)-сигнала и антенну для передачи РЧ-сигнала, усиленного по мощности усилителем мощности, и для приема сигнала от базовой станции, заключающийся в том, что обнаруживают уровень сигнала, принимаемого от базовой станции, считывают из запоминающего устройства значение управления напряжением смещения и значение управления током смещения, соответствующие обнаруженному уровню сигнала, и подают считанное значение управления напряжением смещения и считанное значение управления током смещения в усилитель мощности.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно сохраняют в запоминающем устройстве значения автоматической регулировки усиления, соответствующие уровням принимаемых сигналов, и считывают значение автоматической регулировки усиления, соответствующие обнаруженному уровню сигнала, с целью подачи считанного значения автоматической регулировки усиления в усилитель с автоматической регулировкой усиления.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно подают в усилитель мощности регулируемое напряжение смещения, соответствующее считанному значению управления напряжением смещения.

11. Способ управления уровнем выходной мощности в мобильной станции, имеющей усилитель с автоматической регулировкой усиления для усиления входного сигнала в зависимости от значения автоматической регулировки усиления, преобразователь частоты для преобразования сигнала, усиленного усилителем с автоматической регулировкой усиления, в сигнал радиочастоты (РЧ), усилитель мощности для усиления РЧ-сигнала, полученного из преобразователя частоты, с целью выдачи усиленного по мощности передаваемого сигнала, и антенну для передачи усиленного по мощности передаваемого сигнала и приема сигнала от базовой станции, заключающийся в том, что обнаруживают уровень сигнала, принимаемого от базовой станции, считывают из запоминающего устройства значение управления напряжением смещения, значение управления током смещения в значение автоматической регулировки усиления, соответствующие обнаруженному уровню сигнала, подают считанное значение управления напряжением смещения и считанное значение управления током смещения в усилитель мощности и подают считанное значение автоматической регулировки усиления в усилитель с автоматической регулировкой усиления.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что дополнительно подают в усилитель мощности регулируемое напряжение смещения, соответствующее считанному значению управления напряжением смещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8