[发明专利]发射机及其基频处理器与射频功率放大器的调制方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种发射机，更明确地说，本发明是关于一种适用于各种无线通讯系统发射机规格而达到多模传输功能的微波发射机及其方法。

背景技术

在无线通讯手持设备中，主要的直流功率消耗来自于射频功率放大器。因此，使射频功率放大器既能具有高线性度而不致让放大信号失真，并能同时具有高效率以延长通讯时间，一直是射频功率放大器设计的研究重点。尤其在未来无线通讯系统中所将广为采用的正交频分多任务(OFDM)数字调制技术具有明显的时变波包特性，其峰值与平均功率比值(PAPR)远较现有的无线通讯系统为高，换言之其波包对时间变化较为剧烈，因此对射频功率放大器的线性度要求也会比较高。

依先前技术，传统类型的射频功率放大器设计会依循其线性度与效率互为取舍关系，线性度的要求增加必然造成效率的降低。尤其传统微波发射机功率控制在小功率输出时，仍会维持大功率输出时的直流偏压，因而造成直流功率的过度消耗，使得射频功率放大器的动态操作效率下降。

针对此问题，在中国台湾公告第578369号发明专利揭露一种高效率的功率放大器系统，是依据功率输出大小动态调整射频功率放大器供应电压，以降低直流偏压在小功率输出时所造成的功率消耗。然而对要放大具有时变波包的射频调制载波而言，则必须还要进一步做到射频功率放大器供应电压紧随着输出射频调制载波的波包幅度变化做调整，才能大幅提升其动态操作效率。

于是，现有文献中广为人知的波包消除重建(EER)发射机架构即是应用切换式射频功率放大器，如D类、E类或F类放大器，其输出射频载波振幅正比于供应电压的特性，将输入射频调制载波的波包信号与具有相位信息的载波予以分离并且分别传送至射频功率放大器的供应电压端及射频输入端，让波包信号能动态调制供应电压端而使射频功率放大器达成高动态操作效率的目的。

请参考图1，显示一种EER发射机架构的方块图，该发射机技术以模拟电路分离波包信号与相位调制载波，在输入端的具有时变动波包的射频调制载波经过波包检测器101与限制器102后，便可分离为低频的波包信号103与无波包变动的相位调制载波104，其中波包信号103经S类调制器105以调制切换式射频功率放大器106的供应电压端，而相位调制载波104因已不具有波包变动，可由切换式射频功率放大器106以高效率操作方式予以功率放大。借由切换式射频功率放大器106的输出射频载波振幅正比于直流供应电压的特性将波包信号与放大后的相位调制载波相结合，而在发射机输出端可以得到放大后具有原时变波包的射频调制载波107。

如图2所示方块图，S类调制器105架构包括脉冲宽度调制器201、切换式放大器202与低通滤波器203，脉冲宽度调制器201将输入的波包信号转换为二阶式脉冲信号，其脉冲宽度正比于输入的波包信号幅度，并经过切换式放大器202放大后，再通过低通滤波器203即可获得放大后的波包信号，此架构可同时具有高线性度与高效率的特性，但只适合放大低频的波包信号103。由于EER发射机所用的切换式射频功率放大器106及S类调制器105均具有高效率的特性，能有效降低直流功率的消耗，所以相当适合应用在各种无线通讯手持设备上。

然而，依先前技术，EER发射机使用模拟技术分离波包信号103与相位调制载波104，最后在输出端重建所得的射频调制载波107其调制准确度不如传统微波发射机利用IQ调制技术处理般精确。波包信号103经过S类调制器105的低通滤波器203后，其高频成份会部分遭到滤除，导致放大后的波包信号在具有高频成分的低电压区会有失真情形，如图3所示，无法重现该区域原来极深的凹陷处位置，这会使得输出端的射频调制载波107产生频谱重增长现象，而难以符合无线通讯系统输出频谱的规范。此外，脉冲宽度调制器201需要用到能够产生三角波的信号源，也会提高系统实现的复杂度并增加输出端射频调制载波107失真的机会。