专利名称：射频信号收发器及使用其的通讯系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通讯，尤其涉及一种具有放大器预失真功能的射频信号收发器。
背景技术：
无线通讯装置，例如无线网络、蜂巢式无线通讯的基地台、信号转发器(R印eater)等， 皆会使用到功率放大器(Power Amplifier)以放大射频信号。放大器的输入信号在通过放大 之后，输入信号与输出信号之间会有非线性的问题(Non-linearity)。在信号输入放大器之 前，可以用数字失真器(Digital Distorter)进行预失真处理(Predistortion)以改善所述非 线性的问题。
无线通讯装置功率放大器与天线之间若以较长的电缆连接，信号虽通过预失真及功率放 大，在通过电缆后送往天线时仍然会有较大的功率损失。然而为了方便设备的管理与维护， 目前许多的通讯系统都是以此方式连接功率放大器与天线。举例来说，传统的无线通讯基地 台通常把功率放大器及数字失真器放在室内，并以电缆传送放大后射频信号至位于室外的天 线。此作法会造成在电缆传送射频(Radio Frequency,简称RF)信号较大的功率损失。
发明内容
为了减少射频信号的功率损失，本发明提供一种射频信号收发器，耦接基频模块，且包 括天线、接收路径、传送路径、耦合器、切换组件、控制器及处理器。所述天线用于通过无 线通讯信道以输出或接收射频信号。所述接收路径用于供通过所述天线接收的射频信号通过 所述接收路径以送至所述基频模块。所述传送路径用于供来自所述基频模块的信号通过所述 传送路径传递至所述天线以发送。所述传送路径包含调变器、数字至模拟转换器及放大器。 所述调变器从所述基频模块接收并调变量位讯号。所述数字至模拟转换器接收并处理所述调 变后的数字讯号以产生模拟讯号。所述放大器接收并放大所述模拟讯号以产生放大后的模拟 讯号，通过所述天线发送出所述放大后的模拟讯号。所述耦合器用于接收自所述放大器送出 的一部分信号。切换组件耦接所述接收路径。控制器用于控制所述切换组件以耦接所述接收 路径至所述耦合器或所述天线。所述处理器，当所述接收路径耦接至所述耦合器，根据所述 耦合器所接收的一部分信号控制所述调变器以执行信号预失真。
本发明提供一种射频信号通讯系统，耦接基频模块，且包括天线、接收路径、传送路径 、耦合器、切换组件、控制器及处理器。所述天线用于通过无线通讯信道以输出或接收射频信号。所述接收路径用于供通过所述天线接收的射频信号通过所述接收路径以送至所述基频 模块。所述传送路径用于供来自所述基频模块的信号通过所述传送路径传递至所述天线以发 送。所述传送路径包含调变器、数字至模拟转换器及放大器。所述调变器从所述基频模块接 收并调变量位讯号。所述数字至模拟转换器接收并处理所述调变后的数字讯号以产生模拟讯 号。所述放大器接收并放大所述模拟讯号以产生放大后的模拟讯号，通过所述天线发送出所 述放大后的模拟讯号。所述耦合器用于接收自所述放大器送出的一部分信号。切换组件耦接 所述接收路径。控制器用于控制所述切换组件以耦接所述接收路径至所述耦合器或所述天线 。所述处理器，当所述接收路径耦接至所述耦合器，根据所述耦合器所接收的一部分信号控 制所述调变器以执行信号预失真。
本发明提供一种射频信号通讯系统，包括天线、接收路径、传送路径、耦合器、切换组 件、及控制器。所述天线用于通过无线通讯信道以输出或接收射频信号。所述接收路径用于 供通过所述天线接收的射频信号通过所述接收路径以送至一基频模块。所述传送路径用于供 来自所述基频模块的信号通过所述传送路径传递至所述天线以发送。所述传送路径包含预失 真执行单元及放大器。所述预失真执行单元用于对所述传送路径上的信号执行预失真。所述 放大器接收并放大所述预失真处理后的信号以产生放大后的模拟讯号，通过所述天线发送出 所述放大后的模拟讯号。所述耦合器用于接收自所述放大器送出的一部分信号。所述切换组 件耦接所述接收路径。所述控制器用于侦测所述传送路径上是否有信号，并根据所述侦测结 果以控制所述切换组件以耦接所述接收路径至所述耦合器或所述天线。其中所述预失真执行 单元从所述接收路径取得并利用所述耦合器所接收的一部分信号，以执行信号预失真。
本发明的收发器及通讯系统通过縮短功率放大器与天线之间的距离，可有效减少射频信 号的功率损失。
图l为无线通讯系统的实施方式的结构示意图。
图2为无线通讯系统的内部模块的实施方式的结构示意图。
图3为无线通讯系统的外部模块的实施方式的结构示意图。
图4为无线通讯系统的内部模块及外部模块之间的信道示意图。
图5为无线通讯系统的直流电注入器及直流电导出器的实施方式的结构示意图。
具体实施例方式
请参照图l，无线通讯系统100是可以收发射频信号的装置，例如无线通讯的基地台或转 发器(R印eater)。所述的基地台或转发器可以是符合电机电子工程师学会(Institute ofElectrical and Electronics Engineers, IEEE )的802. ll的标准(即WiFi)或802. 16的标准 (即WiMAX)的无线网络、蜂巢式无线通讯的基地台或转发器。无线通讯系统100包含射频模块 101及基频模块30。基频模块30用于处理基频信号(Baseband Signal)。射频模块101转换来 自基频模块30的基频信号成为中频信号(Immediate Frequency Signal)及射频信号(Radio Frequency Signal)，并且转换从无线通道接收到的射频信号成为中频信号及基频信号。
射频模块101更包含外部模块10及内部模块20 。信道102连接外部模块10及内部模块20 。 需要了解的是，外部模块10及内部模块20之间可以用一条或多条电缆连接以构成通道102， 或者用其它的传输介质连接，例如光纤。内部模块20调变基频信号。外部模块10从内部模块 20接收信号，在放大所述信号后，通过所连接的天线103发送，或者从天线103接收信号，在 放大所述信号后，通过信道102传送至内部模块20。基频模块30与内部模块20可以整合成同 一装置，或是分开的二个装置。图2及图3分别显示内部模块20与外部模块10的实施方式。
信道102中可以包含多个子信道以分别传送外部模块10及内部模块20之间的发送信号、 接收信号、频率信号、控制信号及电力信号。参照图4，信道102包含子信道P100、 P102、 P103、 P104及P105。举例来说，子通道PIOO、 P102、 P103及P104分别为约略400、 300、 10 及200百万赫(mega hertz，腿z)的频带，然而并非限定于此。子通道P100用于传输从衰减器 (Attenuator Pad)PADl送至衰减器PADll的发送信号。子通道P102用于传输从衰减器PAD12 送至衰减器PAD2的接收信号。子通道P103用于传输衰减器PAD3及衰减器PAD13之间的频率信 号。子通道P104用于传输衰减器PAD4及衰减器PAD14之间的控制信号。子信道P105用于从内 部模块20传输直流电至外部模块10。所述各信号在无线通讯系统100中的传输路径详述如下
频率信号传输路径
参照图2，频率分配器(Clock Distributor) 15提供频率信号(Clock)至内部模块20中的 多个组件，例如合成器(Synthesizer) SYN1及SYN2，并通过带通滤波器(Band Pass Filter)BPF3、衰减器PAD3、汇集/分散器201及信道102以提供频率信号至外部模块10中的多 个组件。频率分配器15中包含缓冲器(Buffer)，用于将输入频率分配器15的频率信号用缓冲 器隔离并输出。
参照图3，频率分配器15提供频率信号通过信道102、汇集/分散器301、衰减器PAD13及 带通滤波器BPF13送至频率分配器314。频率分配器314再将频率信号分布至外部模块10中的 多个组件，例如合成器SYN3及RF调制解调器315。频率分配器314中包含缓冲器(Buff er)，用 于将输入频率分配器314的频率信号用缓冲器隔离并输出。控制信号传输路径
图2中的控制器16用于控制内部模块20中的各组件，例如控制合成器SYN1及SYN2。图3中 的控制器316用于控制外部模块10中的各组件，例如合成器SYN3及放大器TA1、 TA2及RA3。控 制器16与316之间的控制信号通讯通过RF调制解调器17及315转换成模拟讯号后，通过带通滤 波器BPF4及BPF14、衰减器PAD4及PAD14、汇集/分散器201及301、通道102来相互传送。多任 务器318从其连接的多个组件接收信号，例如从温度侦测器319接收表示温度的信号、从电流 侦测器320接收已测得的电流信号、从带通滤波器BPF11及功率侦测器(Power Detector)PD1 接收信号、或从耦合器313及功率侦测器PD2接收信号。
温度侦测器319用于侦测外部模块10的温度，并输出侦测结果。电流侦测器320。电流侦 测器320用于侦测放大器306的电流，并输出侦测结果。控制器316可以根据从接收的侦测结 果，测出外部模块10温度过高或放大器306电流异常的情形，并执行相应的保护措施。功率 侦测器PD1用于侦测发送信号的路径上的信号，例如侦测带通滤波器BPF11及放大器TA1之间 的中频(Immediate Frequency)信号，并输出侦测结果至多任务器318及开关控制器305。功 率侦测器PD2用于侦测耦合器313所接收的取样信号，并输出侦测结果至多任务器318。耦合 器313用于撷取功率放大器306发送的信号，作为数字预失真的回馈信号。在其它实施方式中 ，耦合器313可以撷取天线103已发送的信号，作为数字预失真的回馈信号。多任务器318所 接收的多个信号，在控制器316的控制下，择一输出。多任务器318的输出信号通过模拟至数 字转换器317转换成数字信号后，输入至控制器316。控制器316再根据所接收的数字信号控 制各组件例如放大器TA1、 TA2、 RA2合成器SYN3。
发送信号传输路径
参照图2，调变器13从基频模块30接收数字讯号，对所述数字讯号执行预失真以补偿无 线通讯系统100的放大器在放大功能上的失真，并调变所述数字讯号。数字信号处理器ll依 据其接收的输入信号来控制调变器13以执行数字预失真。数字信号处理器ll的输入信号是 利用耦合器313取样放大器306所发射信号而得的。数字至模拟转换器12接收并处理所述调变 后的数字讯号以产生模拟讯号。所述模拟讯号通过低通滤波器LPF1滤波后，合成器SYN1从频 率分配器15提供的频率产生周期信号，混合器203将滤波后的信号与所述周期信号混合。所 述混合后的信号通过带通滤波器BPFl滤波及衰减器PADl后到达汇集/分散器201 ，通过汇集/ 分散器201与来自PAD3及PAD4的信号一起通过信道102传送至外部模块10。直流电压VDC也通 过直流电注入器202送至信道102，再通过信道102送至外部模块10。
参照图3，直流电导出器302导出通道102中的直流 至直流对直流转换器303。直流对直流转换器303提供直流电至外部模块10的各组件。藉此内部模块20通过信道102传送电能至外 部模块IO，以提供外部模块10工作所需的电能。图5显示直流电注入器202及直流电导出器 302的实施方式。直流电注入器202可以由电容C2及线圈W2连接而成。直流电注入器302可以 由电容C3及线圈W3连接而成。
信道102中的信号通过汇集/分散器301送至衰减器PAD11、 PAD13及PAD14，并通过带通滤 波器BPFll、 BPF13及BPF14滤波。通过BPF11滤波后的信号送至放大器TA1及功率侦测器PD1 。 当功率侦测器PD1侦测到BPF11与放大器TA1之间的信号功率大于一预定值时，输出信号至开 关控制器305。开关控制器305根据功率侦测器PD1输出的信号以控制开关SW1及SW2以及功率 放大器306。开关控制器305的控制程序将稍后说明。
放大器TA1将滤波后的信号放大后，送至混合器(Mixer) 307。混合器307混合振荡器308 提供的信号及从放大器TA1接收的放大信号，并传送至带通滤波器BPF15进行滤波。滤波器 BPF15滤波后的信号传送至放大器TA2及306进行放大后，通过顺通器(Circulator) 310及天线 103发送至无线通讯信道。
BPF11用来过滤中间频率信号，举例来说，用于获取20 400腿z的信号，BPF15用来过 滤射频信号，举例来说，用于获取800 3500腿z的信号。放大器TA1及2在不同的频率工作 ，并用来分配不同的增益(Gain)。
接收信号传输路径
通过天线103及顺通器310从无线通讯信道接收的信号依序送至开关SW1、放大器RA1、开 关SW2的终端a、放大器RA2及带通滤波器BPF16。通过带通滤波器BPF16滤波的信号送至混合 器311，与振荡器312提供的信号混合。所述混合器311混合后的信号通过放大器RA3、带通滤 波器BPF12及衰减器PAD12送至汇集/分散器301，再通过信道102送至内部模块20。
参照图2，来自PAD12的信号通过信道102送至汇集/分散器201，再通过PAD2及带通滤波 器BPF2滤波后，送至混合器204与合成器SYN2提供的信号进行混合。合成器SYN2利用频率分 配器15提供的频率信号产生周期信号。所述混合后的信号通过低通滤波器LPF2滤波后，送至 模拟至数字转换器14转换为数字讯号，然后送至基频模块30。模拟至数字转换器14与数字讯 号处理器11之间也具有传输路径206以连接二者。无线通讯系统100通过天线103所发射的无 线射频信号的取样信号可以通过所述传输路径206回馈至数字讯号处理器11，数字讯号处理 器11根据从传输路径206接收的回馈信号以调整调整器13所执行的数字预失真。
开关SW2可以连接终端a或b至开关SW2的输出端，藉以决定输出天线103或耦合器313所接 收的信号至放大器RA2。天线103所接收的信号通过顺通器310、开关SW1、放大器RA1后送至终端a。耦合器313撷取部分从放大器306发射的射频信号，通过分流器(Splitter) 321及衰减 器PAD5，将撷取的信号送至开关SW2的终端b。既然无线通讯系统100的信号传送及接收不会 同时进行，开关控制器305根据功率侦测器PD1输出信号以控制开关SW1及SW2，在无线通讯系 统100传送射频信号时，让耦合器313撷取的信号可以通过无线通讯系统100的接收路径送至 数字讯号处理器ll 。数字讯号处理器11再根据所述撷取的信号控制调变器13进行数字预失真 。在无线通讯系统100接收无线电频率信号时，让天线103接收的信号可以通过上接收路径送 至基频模块30，此时开关控制器305可以关闭放大器306。
当功率侦测器PD1侦测到发送信号路径上的信号功率大于预定值时，此时通讯系统100正 在传送信号，开关控制器305控制开关SW1及SW2以耦接所述接收路径至耦合器313。亦即开关 SWl切换至终端d的位置；而开关SW2切换至终端b的位置。当功率侦测器PD1侦测到发送信号 路径上的信号功率小于所述预定值时，此时通讯系统100正在接收信号，开关控制器305控制 开关SW1及SW2以耦接所述接收路径至天线103。亦即开关SWl切换至终端c的位置；而开关 SW2切换至终端a的位置。
这样的作法可以分时复用信号接收路径上的各组件，而不需要额外的专门用来传送数字 预失真的回馈信号的路径及组件。
在其它实施方式中，开关控制器305也可以与控制器316整合在一起。无线通讯系统IOO 中的放大器数量可以调整。
总之，所述无线通讯系统100具有传送路径及接收路径。来自基频模块30的信号通过所 述传送路径传递至天线103以发送；通过天线103接收的射频信号通过所述接收路径以送至基 频模块30。无线通讯系统100具有控制器用于控制切换组件以耦接所述接收路径至耦合器 313或天线103。当所述接收路径耦接至耦合器313，数字讯号处理器11根据所述耦合器313所 接收的一部分信号来执行预失真。这样的作法可以充分的运用信号接收路径上的各组件，而 不需要另外一个专门用来传送数字预失真的回馈信号的路径。
权利要求
1.一种射频信号收发器，耦接基频模块，其特征在于包括天线，用于通过无线通讯信道以输出或接收射频信号；接收路径，用于供通过所述天线接收的射频信号通过所述接收路径以送至所述基频模块；传送路径，用于供来自所述基频模块的信号通过所述传送路径传递至所述天线以发送，所述传送路径包含调变器，从所述基频模块接收并调变数字讯号；数字至模拟转换器，接收并处理所述调变后的数字讯号以产生模拟讯号；以及放大器，接收并放大所述模拟讯号以产生放大后的模拟讯号，通过所述天线发送出所述放大后的模拟讯号；耦合器，用于接收自所述放大器送出的一部分信号；切换组件，耦接所述接收路径；控制器，用于控制所述切换组件以耦接所述接收路径至所述耦合器或所述天线；以及处理器，当所述接收路径耦接至所述耦合器，根据所述耦合器所接收的一部分信号控制所述调变器以执行信号预失真。
2 如权利要求l所述的射频信号收发器，其特征在于更包含 第一模块，包含所述调变器及所述数字至模拟转换器；以及第二模块，通过电缆连接于所述第一模块，且所述第二模块包含所述放大器，所述模 拟讯号通过所述电缆传送至所述放大器；其中所述调变器执行所述信号预失真以补偿所述放大器的放大功能上的信号失真。
3 如权利要求2所述的射频信号收发器，其特征在于，所述放大器为 功率放大器，所述第一及第二模块之间仅由所述电缆连接。
4 如权利要求2所述的射频信号收发器，其特征在于，所述天线接收 的射频信号从所述第二模块通过所述电缆以送至所述第一模块及所述基频模块。
5.如权利要求4所述的射频信号收发器，其特征在于，所述第一模块 包含所述处理器，所述耦合器所接收的一部分信号通过所述电缆以送至所述处理器。
6.如权利要求5所述的射频信号收发器，其特征在于，所述第一模块 通过所述电缆传送电能至所述第二模块，以提供所述第二模块工作所需的电能。
7.如权利要求l所述的射频信号收发器，其特征在于，当所述控制器 侦测到所述传送路径上的信号时，控制所述切换组件以耦接所述接收路径至所述耦合器。
8.如权利要求7所述的射频信号收发器，其特征在于，当所述控制器 侦测到所述传送路径上无信号时，控制所述切换组件以耦接所述接收路径至所述天线。
9.一种射频信号通讯系统，其特征在于包括 天线，用于通过无线通讯信道以输出或接收射频信号；接收路径，用于供通过所述天线接收的射频信号通过所述接收路径以送至一基频模块传送路径，用于供来自所述基频模块的信号通过所述传送路径传递至所述天线以发送 ，所述传送路径包含预失真执行单元，用于对所述传送路径上的信号执行预失真；以及放大器，接收并放大所述预失真处理后的信号以产生放大后的模拟讯号，通过所述天 线发送出所述放大后的模拟讯号；耦合器，用于接收自所述放大器送出的一部分信号；切换组件，耦接所述接收路径；以及控制器，用于侦测所述传送路径上是否有信号，并根据所述侦测结果以控制所述切换 组件以耦接所述接收路径至所述耦合器或所述天线；其中所述预失真执行单元从所述接收路径取得并利用所述耦合器所接收的一部分信号 ，以执行信号预失真。
10.如权利要求9所述的射频信号通讯系统，其特征在于，所述预失 真执行单元更包含调变器，从所述基频模块接收并调变一数字讯号；以及处理器，当所述接收路径耦接至所述耦合器，根据所述耦合器所接收的一部分信号控 制所述调变器以执行信号预失真。
11.如权利要求9所述的射频信号通讯系统，其特征在于更包含 第一模块，包含所述预失真执行单元，所述预失真执行单元用于执行所述信号预失真以补偿所述放大器的放大功能上的信号失真；以及第二模块，通过电缆连接于所述第一模块，且所述第二模块包含所述放大器，所述预 失真处理后的信号通过所述电缆传送至所述放大器。
12.如权利要求9所述的射频信号通讯系统，其特征在于当所述控制 器侦测到所述传送路径上的信号时，控制所述切换组件以耦接所述接收路径至所述耦合器。
13.如权利要求12所述的射频信号通讯系统，其特征在于当所述控制 器侦测到所述传送路径上无信号时，控制所述切换组件以耦接所述接收路径至所述天线。
14.如权利要求9所述的射频信号通讯系统，其特征在于所述通讯系 统为无线通讯基地台或转发器。
全文摘要
一种射频信号通讯系统，包括无线通讯的天线。通过所述天线接收的射频信号通过所述系统的接收路径以送至基频模块。所述系统的传送路径包含预失真执行单元及放大器，所述预失真执行单元用于对所述传送路径上的信号执行预失真以补偿所述放大器的放大功能上的失真。利用耦合器撷取从所述放大器送出的部分射频信号作为所述预失真的回馈信号。所述系统使所述所述回馈信号与所述天线接收的信号分时复用所述接收路径。
文档编号H04B7/005GK101588187SQ200810301748
公开日2009年11月25日 申请日期2008年5月23日 优先权日2008年5月23日
发明者翁国执 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司