分离放大振幅波形的低频和高频部分的功率调制系统和方法技术方案

功率调制系统和方法通过数据符号产生振幅波形和相位波形。振幅波形包括低频部分和高频部分。相位波形被调相，从而产生调相波形。功率放大器优选为Ｃ类功率放大器，它包括电源输入、信号输入和功率输出。调相波形提供给了该信号输入端。振幅波形的低频部分以高效率放大，从而产生放大的低频部分。高频部分以较低的效率放大，从而产生放大的高频部分。放大的低频部分和放大的高频部分组合产生组合的放大振幅波形。该组合放大的振幅波形被提供给功率放大器的电源输入端，以在功率放大器的功率输出端产生数据符号的功率调制波形。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及调制系统和方法，尤其涉及能够有效地把信号调制到载波上的系统和方法。
技术介绍
调制系统和方法被广泛用在发射机中，以用于把包括话音和/或数据的信息调制到载波上。载波可以是最终载波或中间载波。载频可处于UHF、VHF、RF、微波或其它任意频带中。调制器也被称作“混频器”或“乘法器”。例如，在移动无线电话中，调制器被用在无线电话的发射机中。在现代无线电话通信中，移动无线电话的尺寸要不断减小，其成本和功耗也要不断降低。为了达到这些目的，通常希望提供能够提供高功率调制并在同时减少电池功耗量的调制系统和方法。遗憾的是，调制器的功率放大器由于其效率的限制而会消耗过量的功率。具体来说，现在已知提供的是其效率可低至30％或更小的线性A类或AB类放大器。因此，大量的电池功率会作为热量浪费掉。高效调制系统和方法的主要突破在下面的共同待审申请中被描述申请序列号为09/195,384，授予本专利技术的共同专利技术人Camp，Jr等人，题目为“用于线性化功率放大器中的调幅的电路和方法”；申请序列号为09/195,129，授予本专利技术的共同专利技术人Camp，Jr等人，题目为“使用独立高效调幅的I/Q调制的电路和方法”；申请序列号为09/207,167，授予本专利技术的共同专利技术人Camp，Jr等人，题目为“在RF放大器中的调幅-调相取消方法”；及申请序列号为09/232,503，授予本专利技术的共同专利技术人Camp，Jr等人，题目为“功率I/Q调制系统和方法”。这些共同待审申请中的每一个均转让给本申请的受让人，并且所有这些申请的公开均作为参考与本文结合在一起。这些申请描述了使用高效放大器分别调相和调幅的系统和方法。附图说明图1所示为根据上述共同待审申请分别放大振幅和相位的功率调制系统和方法的框图。如图1所示，这些功率调制系统和方法100包括波形发生器102，它通过多个数据符号108产生振幅波形G(A(t))104和相位波形F(φ(t))106。调相器110，如压控振荡器(VCO)和/或锁相环(PLL)对相位波形106调相以产生调相波形112。RF驱动放大器114可被包括于其中以用于过驱动功率放大器116。功率放大器116优选为C类功率放大器，它包括电源输入116a、信号输入116b和功率输出116c。调相波形112或者直接从调相器110或者经RF驱动放大器114提供给C类功率放大器116的信号输入116b。下面继续图1的描述，D类放大器120响应振幅波形104以把可变电源电压提供给功率放大器116的电源输入116a。模-数转换器，如以时钟频率fc1工作的δ-σ调制器124把振幅波形104转换为数字信号，该数字信号提供给了D类放大器120。D类放大器120的输出随后由低通滤波器126在频率fc进行低通滤波。放大的振幅波形122提供给了功率放大器116的电源输入116a，而且调相波形112提供给了功率放大器116的信号输入116b，从而在功率输出116c产生数据符号108的功率调制波形130。因此，图1的功率调制系统和方法使用D类功率放大器120控制提供给C类功率放大器116的电源电压，以保持高的总效率。由于功率调制器是与不断增高的频率一起使用的，所以希望进一步扩展其频率响应。例如，与地面无线电话通信系统相比，卫星无线电话通信系统以较高的频率工作。因而希望扩展分别调相和调幅的功率调制系统和方法的频率响应。图1的功率调制系统和方法的频率响应可通过提高低通滤波器126的截止频率fc来扩展。遗憾的是，如果提高低通滤波器的截止频率，那么δ-σ调制器124的噪声可能会传递给功率调制波形。另外，较高的时钟频率fc1也可用于δ-σ调制器。遗憾的是，这样可能会增加成本和/或降低δ-σ调制器124和/或D类放大器120的效率。因此还需要能够在高频率下分别调相和调幅的功率调制系统和方法。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供改进的功率调制系统和方法。本专利技术的另一个目的是提供可以分别调幅和调相的改进的功率调制系统和方法。本专利技术的又一个目的是提供能够扩展分别调幅和调相的功率调制系统和方法的频率响应的系统和方法。通过分别放大振幅波形的低频部分和振幅波形的高频部分，这些目的及其它目的可根据本专利技术来提供。优选地，通常包含大部分调制能量的低频部分以高效率放大，从而产生放大的低频部分，而高频部分以较低的效率放大，从而产生放大的高频部分。放大的低频部分和放大的高频部分组合产生组合的放大振幅波形，该波形提供给了高效功率放大器的电源输入端。本专利技术源于下面的认识，即在传统调幅频谱中的能量-频率通常随着频率的增加而快速减少。相应地，有效的调制被用于振幅波形的低频部分。在该频率之上的调幅频率分量可利用更传统的调制及放大的线性方法来提供。因此，大部分调幅功率可通过有效的放大来提供，而表示非常少的功率的剩余频率分量可通过较低效率但更方便的传统线性控制电路来提供。其总体上的高效率可被保持，同时允许扩展的带宽信号被调制。具体来说，根据本专利技术的功率调制系统和方法通过多个数据符号产生振幅波形和相位波形。振幅波形包括低频部分和高频部分。相位波形被调相，从而产生调相波形。功率放大器优选为C类功率放大器，它包括电源输入、信号输入和功率输出。调相波形提供给了该信号输入端。振幅波形的低频部分以高效率放大，从而产生放大的低频部分。高频部分以较低的效率放大，从而产生放大的高频部分。放大的低频部分和放大的高频部分组合产生组合的放大振幅波形。该组合放大的振幅波形被提供给功率放大器的电源输入端，以在功率放大器的功率输出端产生数据符号的功率调制波形。在本专利技术的优选实施例中，振幅波形的高通滤波被用来产生高频部分。用于低频部分的放大器在其中包括了低通滤波器。低通滤波器和高通滤波器具有相同的截止频率，这样就可获得平坦的频率响应。在另一个实施例中，低通滤波器的截止频率可能会由于制造公差的变化和/或其它原因而发生变化。为了补偿可变低通滤波，高通滤波器可具有能够调节至与低通截止频率相同的频率的可调高通截止频率。在一个实施例中，低通截止频率可使用测试音或其它探测技术来确定。可调高通截止频率则被调节为与如此确定的低通截止频率相同。在另一个实施例中，振幅波形可在第一低通截止频率下低通滤波，该第一低通截止频率低于包含在低频部分的放大器中的低通截止频率。通过使用数字低通滤波器，该第一低通截止频率可被精确控制，以使高通滤波器也可与数字低通滤波器精确匹配。在本专利技术的其它实施例中，前置滤波可被用来扩展低频放大器的频率响应。特别是，低频放大器中包括了具有低通截止频率的低通滤波器。振幅波形的振幅在该低通截止频率以上被提高，从而把该低通截止频率扩展至高于该低通截止频率的第二低通截止频率。振幅波形在第二低通截止频率进行高通滤波，从而产生高频部分。可调高通滤波器可被使用并被调节至与第二低通截止频率相同。在本专利技术的另一个实施例中，振幅波形被前置滤波，以便根据作为低通滤波器的补充的频率响应在低通截止频率以上提高振幅波形的振幅，以便在该低通截止频率以上整平低频放大器的响应。具体来说，振幅波形被前置滤波，从而产生前置滤波的振幅波形。前置滤波的振幅波形被放大，从而产生放大的前置滤波振幅波形。该放大器中包括了具有第一截止频率的低通滤波器。该前置滤波把振幅波形的振幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率调制系统，包括： 从多个数据符号中产生振幅波形和相位波形的装置，该振幅波形包括低频部分和高频部分； 对相位波形调相以产生调相波形的装置； 功率放大装置，包括电源输入、信号输入和功率输出，该调相波形被提供给该信号输入； 以高效率放大低频部分以产生放大的低频部分的装置； 以比该高效率低的效率放大高频部分以产生放大的高频部分的装置；以及 用于组合放大的低频部分和放大的高频部分以产生组合放大的振幅波形，并用于把组合放大的振幅波形提供给该电源输入端，以在该功率输出端产生数据符号的功率调制波形的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小WO坎普，B林多夫，
申请(专利权)人：艾利森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]