放大器阻抗匹配制造技术

一种射频发射机，包括：笛卡尔环路放大器（２）、网络部分（８）和天线（６）。该网络部分（８）包括低通ＬＣ滤波器，其工作来变换由网络部分（８）和天线（６）呈现给所述放大器（２）的有效阻抗，使得所述天线（６）的有效阻抗的增加导致呈现给放大器（２）的有效阻抗的降低。该网络部分（８）还包括缓冲部分，其包括另一低通滤波器级内部的电阻器。该电阻器充当缓冲器，以限制呈现给放大器（２）的最小阻抗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及无线电发射机放大器，并具体但不排他地涉及在数字无线电(无线通信)应用中使用的线性放大器。
技术介绍
数字无线电发射机中经常需要线性放大器，以提供至少包括调幅元素的输入信号的可靠线性放大。在这样的无线电发射机中，为了精确放大信号，放大器的线性和功率控制很重要。在一个具体例子中，用于TETRA(地面中继无线电)的信号包括相位和振幅调制。TETRA通信设备使用通过使用笛卡尔环路反馈而确保其线性的线性放大器。该配置在WO 00/10247中进行了更详细的描述。在该放大器配置中，重要的是，为了维持线性，放大器的平均输出功率保持恒定。利用正确连接的天线，这在理论上很容易实现，因为天线呈现给放大器的阻抗应该保持恒定。然而，我们知道天线的有效阻抗实际上可取决于其他物体(特别是金属物体)的接近程度而发生波动。如果将该波动的阻抗呈现给放大器，则增加削波的风险(由于如果阻抗增加太大，则信号电压可能超过其最大设计值)。因为该削波降低了所发送信号的质量并在相邻信道中产生了不必要的假象(artefacts)，所以该削波是不受欢迎的。在上述类型的现有技术发射机中，通常在天线和放大器之间使用隔离器。隔离器是本领域公知的设备。其包括圆盘形状的铁氧体构件和另一单独的磁体。隔离器一般具有在使用时分别与放大器和天线相连的两个连接管脚。隔离器的重要特性在于其向与放大器相连的管脚1呈现恒定的阻抗，而不管与管脚2相连的天线的阻抗波动如何。事实上，隔离器是公知为循环器的波操纵设备的特殊例子，其中输入信号根据每一输出端相对于输入端的阻抗而与两个输出端之一成正比。在该隔离器的特殊例子中，输出端之一被固定值的电阻器端接，使得在阻抗失配的情况下，反射信号在该电阻器中耗散，而不会被反射回放大器的输出端。这导致输入端呈现的固定阻抗与该电阻器的值相等，而不管输出端的阻抗如何。通过向放大器呈现恒定阻抗，隔离器在数字无线电应用中是非常宝贵的，其中面对潜在改变的天线阻抗的情况，线性和恒定输出功率对于放大器的操作是很重要的。然而，隔离器所需的铁氧体构件和单独的磁体使得该组件笨重庞大。此外，隔离器是相对昂贵的组件，不仅因为所需的材料，而且因为很难可靠地设计和制造它们。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是减轻上述问题。当从第一方面考虑时，本专利技术提供了一种射频发射机，包括线性放大器，用于放大包括至少调幅元素的信号；与所述放大器的输出端相连的天线；和安排在所述放大器和所述天线之间的网络部分，所述网络部分包括至少一个电感-电容滤波器，被安排为变换由天线和网络部分呈现给所述放大器的有效阻抗，使得所述天线的有效阻抗的增加导致呈现给放大器的有效阻抗的降低，该发射机还包括与放大器串联的电阻器，用于限制呈现给放大器的最小有效阻抗；其中在放大器和天线之间不提供隔离器。在本专利技术中，在放大器和天线之间安排包括电感-电容(LC)滤波器的网络部分，以变换天线的阻抗，并更具体地，当天线的有效阻抗增加时，减小该放大器所见的有效阻抗。这消除了在发射机电路中包括隔离器的需求。因此，这尤其在手持发射机的环境中提供了例如成本和重量降低的优点。此外，通过使发射机更小或通过添加例如更大电池等附加特征，可利用所需空间减少这一点。先前在现有技术中已相信，需要线性化的恒定平均功率放大器的无线电发射机中的天线的波动阻抗使得提供隔离器成为必要，以将天线阻抗的波动与放大器相隔离，从而防止阻抗失配引起削波或上述与其关联的问题。然而，申请人已认识到该信念中隐含以下假设天线的周围环境可相对于其自由空间值而增加或降低其有效阻抗。此外，申请人已理解事实上，在这种类型的实际无线电发射机配置中，天线的有效阻抗通常仅相对于其自由空间值增加，而不是增加或减小。这意味着通过变换有效阻抗的增加以导致呈现给放大器的阻抗的降低，可以在不需要隔离器的情况下，避免由于向放大器呈现比匹配阻抗更高的阻抗而导致的信号削波。通过提供与放大器输出端串联的电阻器，而建立可呈现给放大器的最小阻抗。这确保如果天线的有效阻抗增加得太多(或者在天线被完全断开的更差情况下)，呈现给放大器的阻抗不能对应地下降为小于电阻器的值。这防止过多的输出电流。当然，还应理解，当设计其中要避免由天线阻抗失配导致的削波的线性化数字射频功率放大器时，可有益地应用本专利技术的原理。在这样的情况下，LC滤波器不需要执行本专利技术的阻抗变换作为其单一功能。例如，它也可用于在发送前滤除期望信号的谐波、或实际执行任何其他信号功能。本领域普通技术人员仅需要明智地设计LC滤波器(与其需要执行的任何其他作用相一致)以确保实现根据本专利技术所需的阻抗转换(inverting)。当从第二方面考虑时，本专利技术提供了一种制造射频发射机的方法，包括提供线性放大器，用于放大包括至少调幅元素的信号；提供与所述放大器的输出端相连的天线；和在所述放大器和所述天线之间安排网络部分，所述网络部分包括至少一个电感-电容滤波器，使得在使用中，所述网络部分变换由所述天线和所述网络部分呈现给所述放大器的有效阻抗，从而所述天线的有效阻抗的增加导致呈现给放大器的有效阻抗的降低；并提供与放大器串联的电阻器，该电阻器被安排为限制呈现给放大器的最小有效阻抗；其中在放大器和天线之间不提供隔离器。事实上，从根据本专利技术原理设计的RF发射机的结构中不能显而易见地看出，其是这样设计的，除了不需要隔离器之外。因此，当从一个更宽的方面考虑时，本专利技术提供了一种无线电发射机，包括线性放大器和与该放大器相连的天线，其中该发射机不具有放大器和发射机之间的隔离器。除了在新发射机设计中合并本专利技术的原理之外，还可在现有发射机设计中采用根据本专利技术第一方面的发射机而描述的网络部分，作为对其当前使用的隔离器的直接替代。所以，当从另一方面考虑时，本专利技术提供了一种射频网络部分，用于插入在线性放大器和天线之间，该网络部分包括至少一个电感-电容滤波器，被安排为在使用中变换由网络部分和天线呈现给所述放大器的有效阻抗，使得所述天线的有效阻抗的增加导致呈现给放大器的有效阻抗的降低，该网络部分还包括与输入端串联的电阻器，用于限制由网络部分呈现的最小有效阻抗。这样的网络部分甚至可以装配为物理上和电气上替换隔离器的分立组件。然而，这不是必要的，并且网络部分可以以任何合适的方式合并到现有发射机设计中。如上所述，网络部分应该在使用中可安排为使得在放大器和天线之间不需要隔离器，以保护放大器免受天线呈现的有效阻抗的改变的影响。LC滤波器的精确形式可基于逐个应用而确定，特别在其根据本专利技术的功能与另一功能相合并的情况下。该滤波器可安排为高通滤波器、低通滤波器或任何其他复杂安排。只要涉及到本专利技术，就仅需要执行这里讨论的阻抗转换。事实上，除非其他理由需要，否则LC滤波器将被配置为使得该发射机的整个普通工作频带的信号通过。可再次根据应用而提供单一LC级，或可提供多级。串联电阻器可安排为直接与放大器串联。这将意味着需要选择符合其功能的值，以限制呈现给放大器的最小阻抗，同时在普通操作期间，使其效果最小化，即实际上在天线和放大器之间没有阻抗失配的情况下。然而，根据本专利技术的特定优选实施例，电阻器被提供在LC滤波器内-即在电容器和电感器之间。申请人已发现，利用这样的配置，通过适当选择电阻器、电容器和电感器的值，可以实现高阻抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频发射机，包括：线性放大器，用于放大包括至少调幅元素的信号；与所述放大器的输出端相连的天线；和安排在所述放大器和所述天线之间的网络部分，所述网络部分包括至少一个电感－电容滤波器，被安排为变换由天线和网络部分呈现给所述放大器的有效阻抗，使得所述天线的有效阻抗的增加导致呈现给放大器的有效阻抗的降低，该发射机还包括：与放大器串联的电阻器，用于限制呈现给放大器的最小有效阻抗；其中在放大器和天线之间不提供隔离器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼斯卡林，
申请(专利权)人：赛普拉有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]