专利名称：不受温度影响的无线电装置放大器输出功率控制的制作方法
技术领域：
本发明的领域总地涉及射频传输装置，并且更具体地涉及跨变化的温度条件调节 无线电装置的输出功率传输。
背景技术：
监测控制和数据采集(SCADA)系统广泛应用于监测和控制各种工业过程。这样的 SCADA系统通常包括若干具有传感器的远程监测的位置(location)，并且与远程监测的位 置中每一个的传感器相关联的数据和信息被传送至系统中的其他位置，并最终被传送至管 理收集的数据和控制系统工作的中央计算机系统。控制命令同样可以使用通信网络被发送 到远程位置。在某些应用中，在通信网络中使用远距离无线电装置是实际上必需的，并且因 而已经一般地在某些行业中被采纳，以用于SCADA系统。
图1为第一示例性无线电装置的示意图。图2为第二示例性无线电装置的示意图。图3为第一示例性温度下，示例性输出功率相对于用于图2所示的无线电装置的 频率数据的第一曲线图。图4为第二示例性温度下，示例性输出功率相对于用于图2所示的无线电装置的 频率数据的第二曲线图。图5为第三示例性温度下，示例性输出功率相对于用于图2所示的无线电装置的 频率数据的第三曲线图。
具体实施例方式高品质工业无线电通常要求用于信号传输的输出功率范围在工作温度范围上为 IdBm至20daii。然而，已经发现某些无线电装置的输出功率水平性能不期望地随温度变化 而波动，而lcffim至20dBm的全信号传输范围在某些温度下是无法获得的。在一个实施例中， 期望在-40°C to 70°C的工作温度范围上一致的输出功率范围。已经发现某些无线电装置 无法满足这样的要求。图1示意地图示说明工业无线电装置100的第一示例性实施方案。在示出的实施 方案中，无线电装置100为包括处理器102和存储储存器104的基于可编程处理器的装置， 所述存储储存器104中储存有可执行指令、命令与控制算法以及其他数据和信息(例如令 人满意地操控无线电装置100所要求的通信网络参数)。基于处理器的装置的存储器104 可以为，例如，随机存取存储器(RAM)以及其他形式的用来与RAM存储器协同使用的存储 器，包括但不限于，闪存(FLASH)、可编程只读存储器(PROM)以及电可擦除可编程只读存储 器(EEI3ROM)。如本文中所使用的，术语“基于处理器的装置(processor-based device) ”应当是指包括如所示出的处理器或微处理器的装置，以及其他等同器件，例如微控制器、微型计算 机、可编程逻辑控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路以及其他可编程电路、逻辑 电路及其等同物，以及任何其他的能够执行下面描述的功能的电路或处理器。上面列出的 基于处理器的装置仅仅是示例性的，因而并不意图以任何方式限制术语“基于处理器的装 置”的定义和/或含义。 无线电装置100还包括无线电传输单元106，无线电传输单元106可以包括发射器 和接收器。可替换地，所述发射器和接收器可以被结合为被称作为收发器的单个装置。无 线电传输单元106使用已知技术发送和接收无线射频数据信号。无线电传输单元106传送 的数据和信息可以由处理器102使用储存在存储器104中的信息进行处理、格式化或转换 为合适的通信协议。例如，可以使用针对在特定通信网络中发送的数据消息的内容而指定 的协议来发射和接收数字射频信号。所述无线电装置还包括放大器108，例如具有用于控制目的的模拟增益控制引脚 110、电源电压引脚112以及电压省电模式(voltage power down)引脚114的功率放大器 芯片。在示例性实施方案中，所述放大器芯片可以为使用砷化镓异质结双极晶体管(HBT) 工艺制造的中功率高效率放大器IC，例如从北卡罗来州的格林斯伯勒的RF微器件公司 (RFMicro Devices, Inc.)可获得的具有模拟增益控制功能的RF21723. 6V，250mW放大器。 然而，如果期望，其他放大器是可以获得的并且可以用于可替换的实施方案中。如图1所示，第一可变电压电源116与模拟增益控制引脚110连接，固定电压电源 Il8与电压电源引脚112连接，并且第二可变电压电源120与电压省电模式引脚114连接。 典型地，RFMD RF2172芯片的电源电压118被固定在一恒定水平，第二可变电压电源120仅 仅当所述芯片通电或断电时发生变化，而第一可变电压电源116用来为无线电传输控制输 出功率水平122。然而，已经看出，图1示出的无线电装置100未提供一致的RF输出功率水平范围， 例如在某些温度下lcffim至20dBm的信号传输范围。尤其是，当无线电装置100在使用中被 暴露于很大的温度范围(例如约-40°C至约70°C的温度范围)时，无线电装置100的不一致 信号传输范围是成问题的。当无线电装置100被设置来在输出端122产生预先确定的功率 水平时，所产生的实际输出功率水平可能符合或可能不符合所述预先确定的功率水平。也 即，在某些温度下，无线电装置100可以如期望的那样运行，而在其他温度下，由于放大器 108输出功率的波动，可以观察到相当大的无线电装置性能偏差。在一些温度下，某些功率输出水平可能是利用无线电装置100根本无法获得的， 因而能够由装置100产生的输出功率水平的范围可能显著小于期望的信号传输范围(例如 前面在一个实施例中提到的IdBm至20dBm的范围)。因此，通信网络的性能和可靠性问题 可能会导致某些温度范围以及温度的变化。当在网络中的多个无线电装置受某些温度条件 的负面影响时，这样的问题尤为棘手。另外，这样的问题对所谓的远距离无线电装置(例如 在10-20km的距离上发射和/或接收信号的无线电装置)来说可能更加严重。尽管无线电装置100中也许有可能存在有温度补偿电路，以解决这样的与温度相 关的功率水平问题，并在相对的大温度范围上实现一致的功率输出水平范围，但在许多情 况下这种做法简直是不切实际的。具体地，实施温度补偿特征在生产检测期间一般需要附 加设备并校准，这对于相对的少量、特殊用途的无线电装置的制造商和供应商来说是不切实际且成本上无法接受的。图2图示说明无线电装置200，无线电装置200以有成本效益的方式有效地克服上 面指出的困难而无需昂贵的温度补偿特征。无线电装置200与无线电装置100相似的特征 在附图中由相似的参考标号表示。比较图1和2，可以看出放大器108的输入连接是不同的。省略了图1所示的固定 电压电源118，并且第一可变电压电源116与模拟增益控制引脚110和电压电源引脚112中 的每一个连接。第二可变电压电源120仍然与放大器108的电压省电模式引脚114连接。 同样如图2所示，第一和第二可变电压电源116和120是分开地且独立地由分开的控制单 元202和204控制。适合用于控制单元202和204的控制元件和电路是已知的，因此在本 文中未进行更具体的描述。在图2所示的示例性实施方案中，在使用中全部三个放大器引脚110、114和112 上的电压用来控制RF功率水平206。与在某些温度下易受不一致且不能接受的功率输出范 围影响的无线电装置100不同的是，测试已经示出当无线电装置200在室温下被适当地校 准时，无线电装置200远远比无线电装置100更一致地运行，以跨变化很大的温度范围可靠 地产生期望的功率输出水平，并且还产生一致的输出功率范围。这样，并且甚至有点出乎意料，可以提供具有优势的无线电装置200，以用于所述 无线电装置暴露于很大温度波动的应用。换言之，通过对放大器108应用不同的输入功率 控制方案，可以提供成本与无线电装置100可比的基本上不受温度影响的无线电装置200， 尽管周围环境温度有很大差异，使所述放大器以期望的输出功率水平和输出功率范围可靠 地且一致地运行。表1在前面提到的约Icffim至约20daii的范围内提供输出功率水平，示出在无线电 装置200中在分别的放大器模拟增益控制引脚110、电压电源引脚112以及电压省电模式引 脚114上的用于可变电压电源116、118的示例性电压水平设置。表1示出的所述输出功率 水平符合针对无线电装置100在2. 4015GHz的频率下的输出功率水平206。表1-输出功率和控制电压水平
权利要求
1.一种无线电装置，所述无线电装置包括无线电传输单元；放大器，所述放大器具有电压电源引脚、模拟增益控制引脚以及电压省电模式引脚；第一可变电压电源，所述第一可变电压电源连接到所述电压电源引脚；以及第二可变电压电源，所述第二可变电压电源连接到所述电压省电模式引脚。
2.如权利要求1所述的无线电装置，其中所述第一可变电压电源和所述第二可变电压 电源被校准，以在预先确定的温度范围上产生一致的输出功率范围。
3.如权利要求2所述的无线电装置，其中所述预先确定的温度范围大约为-40°C至 70 "C。
4.如权利要求2所述的无线电装置，其中所述一致的输出功率范围为约lcffim至约 20dBmo
5.如权利要求1所述的无线电装置，其中所述第一可变电压电源还连接到所述模拟增 益控制引脚。
6.如权利要求5所述的无线电装置，其中所述第一可变电压电源提供第一输入电压给所述模拟增益控制弓I脚和所述电压电源 引脚；其中，所述第二可变电压电源提供第二输入电压给所述电压省电模式引脚；其中，所述第一可变电压电源和第二可变电压电源是可独立地操作的。
7.如权利要求6所述的无线电装置，其中所述第二输入电压被设置为高于所述第一输 入电压。
8.如权利要求6所述的无线电装置，其中所述第二输入电压被设置为低于所述第一输 入电压。
9.如权利要求6所述的无线电装置，其中所述第二输入电压被设置为大约等于所述第 一输入电压。
10.如权利要求6所述的无线电装置，其中所述第一输入电压被设置在约1.9V至约 2. 5V的范围内。
11.如权利要求6所述的无线电装置，其中所述第二输入电压被设置在约1.5V至约 2. 9V的范围内。
12.如权利要求6所述的无线电装置，其中所述第一输入电压被设置为低于所述第二 电压，以在所述输出功率范围的第一部分上提供一致的输出功率水平。
13.如权利要求12所述的无线电装置，其中所述第一输入电压被设置为高于所述第二 电压，以在所述输出功率范围的第二部分上提供一致的功率输出水平，所述第二部分与所 述第一部分不同。
14.如权利要求13所述的无线电装置，其中所述输出功率范围为约IdBm至约20dBm。
15.如权利要求13所述的无线电装置，其中所述无线电装置工作在约2.40GHz至约 2. 48GHz的频率范围内。
16.如权利要求13所述的无线电装置，其中跨大约-40°C至70°C的温度范围一致地产 生输出功率范围。
17.如权利要求1所述的无线电装置，其中所述无线电装置被配置来用于远距离信号传输。
18.一种基于处理器的无线电装置，所述无线电装置包括 无线电传输单元；放大器，所述放大器具有电压电源引脚、模拟增益控制引脚以及电压省电模式引脚； 第一可变电压电源，所述第一可变电压电源连接到所述模拟增益控制引脚和所述电压 电源引脚中的每一个；以及第二可变电压电源，所述第二可变电压电源连接到所述电压省电模式引脚； 其中，所述第一可变电压电源和第二可变电压电源被独立地控制，以跨预先确定的温 度范围提供基本上不受温度影响的输出功率范围。
19.如权利要求18所述的无线电装置，其中所述输出功率范围为约IdBm至约20dBm。
20.如权利要求18所述的无线电装置，其中所述无线电装置工作在约2.40GHz至约 2. 48GHz的频率范围内。
21.如权利要求18所述的无线电装置，其中在跨大约-40°C至70°C的温度范围一致地 产生所述输出功率范围。
全文摘要
本发明是一种不受温度影响的无线电装置放大器输出功率控制。无线电装置包括放大器，并且第一和第二可独立地操作的可变电压电源输入至所述放大器，所述第一和第二可独立地操作的可变电压电源跨变化很大的温度条件为所述无线电装置提供一致的输出功率范围。
文档编号H03F1/30GK102064771SQ20101050683
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月14日 优先权日2009年11月17日
发明者M·朱利亚尼, R·奥普瑞尔, Y·利瓦伊 申请人:库帕技术公司