放大器阻抗匹配制造技術(shù)

一種射頻發(fā)射機(jī)，包括：笛卡爾環(huán)路放大器（２）、網(wǎng)絡(luò)部分（８）和天線（６）。該網(wǎng)絡(luò)部分（８）包括低通ＬＣ濾波器，其工作來(lái)變換由網(wǎng)絡(luò)部分（８）和天線（６）呈現(xiàn)給所述放大器（２）的有效阻抗，使得所述天線（６）的有效阻抗的增加導(dǎo)致呈現(xiàn)給放大器（２）的有效阻抗的降低。該網(wǎng)絡(luò)部分（８）還包括緩沖部分，其包括另一低通濾波器級(jí)內(nèi)部的電阻器。該電阻器充當(dāng)緩沖器，以限制呈現(xiàn)給放大器（２）的最小阻抗。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及無(wú)線電發(fā)射機(jī)放大器，并具體但不排他地涉及在數(shù)字無(wú)線電(無(wú)線通信)應(yīng)用中使用的線性放大器。
技術(shù)介紹
數(shù)字無(wú)線電發(fā)射機(jī)中經(jīng)常需要線性放大器，以提供至少包括調(diào)幅元素的輸入信號(hào)的可靠線性放大。在這樣的無(wú)線電發(fā)射機(jī)中，為了精確放大信號(hào)，放大器的線性和功率控制很重要。在一個(gè)具體例子中，用于TETRA(地面中繼無(wú)線電)的信號(hào)包括相位和振幅調(diào)制。TETRA通信設(shè)備使用通過(guò)使用笛卡爾環(huán)路反饋而確保其線性的線性放大器。該配置在WO 00/10247中進(jìn)行了更詳細(xì)的描述。在該放大器配置中，重要的是，為了維持線性，放大器的平均輸出功率保持恒定。利用正確連接的天線，這在理論上很容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樘炀€呈現(xiàn)給放大器的阻抗應(yīng)該保持恒定。然而，我們知道天線的有效阻抗實(shí)際上可取決于其他物體(特別是金屬物體)的接近程度而發(fā)生波動(dòng)。如果將該波動(dòng)的阻抗呈現(xiàn)給放大器，則增加削波的風(fēng)險(xiǎn)(由于如果阻抗增加太大，則信號(hào)電壓可能超過(guò)其最大設(shè)計(jì)值)。因?yàn)樵撓鞑ń档土怂l(fā)送信號(hào)的質(zhì)量并在相鄰信道中產(chǎn)生了不必要的假象(artefacts)，所以該削波是不受歡迎的。在上述類(lèi)型的現(xiàn)有技術(shù)發(fā)射機(jī)中，通常在天線和放大器之間使用隔離器。隔離器是本領(lǐng)域公知的設(shè)備。其包括圓盤(pán)形狀的鐵氧體構(gòu)件和另一單獨(dú)的磁體。隔離器一般具有在使用時(shí)分別與放大器和天線相連的兩個(gè)連接管腳。隔離器的重要特性在于其向與放大器相連的管腳1呈現(xiàn)恒定的阻抗，而不管與管腳2相連的天線的阻抗波動(dòng)如何。事實(shí)上，隔離器是公知為循環(huán)器的波操縱設(shè)備的特殊例子，其中輸入信號(hào)根據(jù)每一輸出端相對(duì)于輸入端的阻抗而與兩個(gè)輸出端之一成正比。在該隔離器的特殊例子中，輸出端之一被固定值的電阻器端接，使得在阻抗失配的情況下，反射信號(hào)在該電阻器中耗散，而不會(huì)被反射回放大器的輸出端。這導(dǎo)致輸入端呈現(xiàn)的固定阻抗與該電阻器的值相等，而不管輸出端的阻抗如何。通過(guò)向放大器呈現(xiàn)恒定阻抗，隔離器在數(shù)字無(wú)線電應(yīng)用中是非常寶貴的，其中面對(duì)潛在改變的天線阻抗的情況，線性和恒定輸出功率對(duì)于放大器的操作是很重要的。然而，隔離器所需的鐵氧體構(gòu)件和單獨(dú)的磁體使得該組件笨重龐大。此外，隔離器是相對(duì)昂貴的組件，不僅因?yàn)樗璧牟牧?，而且因?yàn)楹茈y可靠地設(shè)計(jì)和制造它們。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)目的是減輕上述問(wèn)題。當(dāng)從第一方面考慮時(shí)，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種射頻發(fā)射機(jī)，包括線性放大器，用于放大包括至少調(diào)幅元素的信號(hào)；與所述放大器的輸出端相連的天線；和安排在所述放大器和所述天線之間的網(wǎng)絡(luò)部分，所述網(wǎng)絡(luò)部分包括至少一個(gè)電感-電容濾波器，被安排為變換由天線和網(wǎng)絡(luò)部分呈現(xiàn)給所述放大器的有效阻抗，使得所述天線的有效阻抗的增加導(dǎo)致呈現(xiàn)給放大器的有效阻抗的降低，該發(fā)射機(jī)還包括與放大器串聯(lián)的電阻器，用于限制呈現(xiàn)給放大器的最小有效阻抗；其中在放大器和天線之間不提供隔離器。在本專(zhuān)利技術(shù)中，在放大器和天線之間安排包括電感-電容(LC)濾波器的網(wǎng)絡(luò)部分，以變換天線的阻抗，并更具體地，當(dāng)天線的有效阻抗增加時(shí)，減小該放大器所見(jiàn)的有效阻抗。這消除了在發(fā)射機(jī)電路中包括隔離器的需求。因此，這尤其在手持發(fā)射機(jī)的環(huán)境中提供了例如成本和重量降低的優(yōu)點(diǎn)。此外，通過(guò)使發(fā)射機(jī)更小或通過(guò)添加例如更大電池等附加特征，可利用所需空間減少這一點(diǎn)。先前在現(xiàn)有技術(shù)中已相信，需要線性化的恒定平均功率放大器的無(wú)線電發(fā)射機(jī)中的天線的波動(dòng)阻抗使得提供隔離器成為必要，以將天線阻抗的波動(dòng)與放大器相隔離，從而防止阻抗失配引起削波或上述與其關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。然而，申請(qǐng)人已認(rèn)識(shí)到該信念中隱含以下假設(shè)天線的周?chē)h(huán)境可相對(duì)于其自由空間值而增加或降低其有效阻抗。此外，申請(qǐng)人已理解事實(shí)上，在這種類(lèi)型的實(shí)際無(wú)線電發(fā)射機(jī)配置中，天線的有效阻抗通常僅相對(duì)于其自由空間值增加，而不是增加或減小。這意味著通過(guò)變換有效阻抗的增加以導(dǎo)致呈現(xiàn)給放大器的阻抗的降低，可以在不需要隔離器的情況下，避免由于向放大器呈現(xiàn)比匹配阻抗更高的阻抗而導(dǎo)致的信號(hào)削波。通過(guò)提供與放大器輸出端串聯(lián)的電阻器，而建立可呈現(xiàn)給放大器的最小阻抗。這確保如果天線的有效阻抗增加得太多(或者在天線被完全斷開(kāi)的更差情況下)，呈現(xiàn)給放大器的阻抗不能對(duì)應(yīng)地下降為小于電阻器的值。這防止過(guò)多的輸出電流。當(dāng)然，還應(yīng)理解，當(dāng)設(shè)計(jì)其中要避免由天線阻抗失配導(dǎo)致的削波的線性化數(shù)字射頻功率放大器時(shí)，可有益地應(yīng)用本專(zhuān)利技術(shù)的原理。在這樣的情況下，LC濾波器不需要執(zhí)行本專(zhuān)利技術(shù)的阻抗變換作為其單一功能。例如，它也可用于在發(fā)送前濾除期望信號(hào)的諧波、或?qū)嶋H執(zhí)行任何其他信號(hào)功能。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員僅需要明智地設(shè)計(jì)LC濾波器(與其需要執(zhí)行的任何其他作用相一致)以確保實(shí)現(xiàn)根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)所需的阻抗轉(zhuǎn)換(inverting)。當(dāng)從第二方面考慮時(shí)，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種制造射頻發(fā)射機(jī)的方法，包括提供線性放大器，用于放大包括至少調(diào)幅元素的信號(hào)；提供與所述放大器的輸出端相連的天線；和在所述放大器和所述天線之間安排網(wǎng)絡(luò)部分，所述網(wǎng)絡(luò)部分包括至少一個(gè)電感-電容濾波器，使得在使用中，所述網(wǎng)絡(luò)部分變換由所述天線和所述網(wǎng)絡(luò)部分呈現(xiàn)給所述放大器的有效阻抗，從而所述天線的有效阻抗的增加導(dǎo)致呈現(xiàn)給放大器的有效阻抗的降低；并提供與放大器串聯(lián)的電阻器，該電阻器被安排為限制呈現(xiàn)給放大器的最小有效阻抗；其中在放大器和天線之間不提供隔離器。事實(shí)上，從根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)原理設(shè)計(jì)的RF發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)中不能顯而易見(jiàn)地看出，其是這樣設(shè)計(jì)的，除了不需要隔離器之外。因此，當(dāng)從一個(gè)更寬的方面考慮時(shí)，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種無(wú)線電發(fā)射機(jī)，包括線性放大器和與該放大器相連的天線，其中該發(fā)射機(jī)不具有放大器和發(fā)射機(jī)之間的隔離器。除了在新發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)中合并本專(zhuān)利技術(shù)的原理之外，還可在現(xiàn)有發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)中采用根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)第一方面的發(fā)射機(jī)而描述的網(wǎng)絡(luò)部分，作為對(duì)其當(dāng)前使用的隔離器的直接替代。所以，當(dāng)從另一方面考慮時(shí)，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種射頻網(wǎng)絡(luò)部分，用于插入在線性放大器和天線之間，該網(wǎng)絡(luò)部分包括至少一個(gè)電感-電容濾波器，被安排為在使用中變換由網(wǎng)絡(luò)部分和天線呈現(xiàn)給所述放大器的有效阻抗，使得所述天線的有效阻抗的增加導(dǎo)致呈現(xiàn)給放大器的有效阻抗的降低，該網(wǎng)絡(luò)部分還包括與輸入端串聯(lián)的電阻器，用于限制由網(wǎng)絡(luò)部分呈現(xiàn)的最小有效阻抗。這樣的網(wǎng)絡(luò)部分甚至可以裝配為物理上和電氣上替換隔離器的分立組件。然而，這不是必要的，并且網(wǎng)絡(luò)部分可以以任何合適的方式合并到現(xiàn)有發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)中。如上所述，網(wǎng)絡(luò)部分應(yīng)該在使用中可安排為使得在放大器和天線之間不需要隔離器，以保護(hù)放大器免受天線呈現(xiàn)的有效阻抗的改變的影響。LC濾波器的精確形式可基于逐個(gè)應(yīng)用而確定，特別在其根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的功能與另一功能相合并的情況下。該濾波器可安排為高通濾波器、低通濾波器或任何其他復(fù)雜安排。只要涉及到本專(zhuān)利技術(shù)，就僅需要執(zhí)行這里討論的阻抗轉(zhuǎn)換。事實(shí)上，除非其他理由需要，否則LC濾波器將被配置為使得該發(fā)射機(jī)的整個(gè)普通工作頻帶的信號(hào)通過(guò)?？稍俅胃鶕?jù)應(yīng)用而提供單一LC級(jí)，或可提供多級(jí)。串聯(lián)電阻器可安排為直接與放大器串聯(lián)。這將意味著需要選擇符合其功能的值，以限制呈現(xiàn)給放大器的最小阻抗，同時(shí)在普通操作期間，使其效果最小化，即實(shí)際上在天線和放大器之間沒(méi)有阻抗失配的情況下。然而，根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的特定優(yōu)選實(shí)施例，電阻器被提供在LC濾波器內(nèi)-即在電容器和電感器之間。申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，利用這樣的配置，通過(guò)適當(dāng)選擇電阻器、電容器和電感器的值，可以實(shí)現(xiàn)高阻抗本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種射頻發(fā)射機(jī)，包括：線性放大器，用于放大包括至少調(diào)幅元素的信號(hào)；與所述放大器的輸出端相連的天線；和安排在所述放大器和所述天線之間的網(wǎng)絡(luò)部分，所述網(wǎng)絡(luò)部分包括至少一個(gè)電感－電容濾波器，被安排為變換由天線和網(wǎng)絡(luò)部分呈現(xiàn)給所述放大器的有效阻抗，使得所述天線的有效阻抗的增加導(dǎo)致呈現(xiàn)給放大器的有效阻抗的降低，該發(fā)射機(jī)還包括：與放大器串聯(lián)的電阻器，用于限制呈現(xiàn)給放大器的最小有效阻抗；其中在放大器和天線之間不提供隔離器。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丹尼斯卡林，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：賽普拉有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
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