专利名称：控制接收信号电平的方法
技术领域：
本发明涉及一种在无线通信设备如手提电话机中控制接收信号电平的方法。
手提电话机和其他移动无线通信设备有时被带到靠近基站的地方接收所发射的信号。因此，在接收天线上的电场强度可能变得很强以致使放大接收信号的放大器饱和，此时，该信号就不能被正确接收。
对这个问题的一种惯常的解决办法是利用一个可变增益放大器，在当接收信号的强度增大时降低可变增益放大器的工作点。这个办法的问题是可变增益放大器要比固定增益放大器来得复杂且需要复杂的控制线路。人们尝试过多种控制方法，它们通常需要专用的集成电路，这就给无线通信设备造成了不希望有的体积增大、重量增加以及价格增高。
因此本发明的目的是提供一种简单的方法防止无线通信设备的接收部分产生饱和现象。
本发明的无线通信设备有一个接收电路用于对从天线接收来的信号进行处理；一个在天线与接收电路之间耦合的放大元件；以及一条电源线用于向放大元件供电。一个开关元件被串联耦合于电源线与放大元件之间。
当接收信号的强度低于第一门限时，控制电路使开关元件接通(“NO”)；而当该接收信号的强度高于第二门限时，控制电路使开关元件关断(“OFF”)。当开关元件接通时，利用电源线所供给的电力，放大元件将接收信号放大。当开关元件关断时，放大元件使接收信号衰减。
无线通信设备也可以有一个天线开关使天线可交换地与放大元件耦合或与发射电路耦合。控制电路控制天线开关，如果接收信号的强度升到一个确定的门限以上，则设置天线开关使接收信号得以衰减。
图1是一个说明本发明的第一个实施例电路图2说明在第一个实施例中对接收信号电平的控制；图3是一个说明本发明的第二个实施例电路图；图4是第二个实施例中天线开关的电路图。
参考所附的示例性附图，我们将描述本发明的实施例。
图1表示了利用本发明第一个实施例的无线通信设备的相关部分，它包括一个天线1、一个与该天线1耦合的带通滤波器2、一个镓砷化物场效应晶体管或镓砷场效应晶体管GaAsFET3、一个控制电路4(如微处理器或微控制器)、一个NPN双极晶体管5以及一个接收电路6。场效应晶体管3、控制电路4、NPN晶体管5以及接收电路6是无线通信设备的接收部分。
场效应晶体管FET3起着一个放大元件的作用，将从带通滤波器2获得的接收信号S1进行放大。FET3有一个源极、一个栅极和一个漏极，其中源极与地线相接，栅极与带通滤波器2相接，漏极与NPN晶体管5相接。
NPN晶体管5起着开关元件的作用，它有一个发射极、一个基极和一个集电极。发射极与FET3的漏极相接，基极与控制电路4相接，集电极则接到电源线PL。
从FET3的漏极与NPN晶体管5的发射极之间的一点所得到的已放大信号S2送到接收电路6。接收电路6对已放大信号S2进行处理并产生一个模拟输出信号S3送到控制电路4。
控制电路4有一个模数转换器(未示出)将模拟输出信号S3转换成数字信号，一组逻辑电路(未示出)从数字信号中产生一个控制信号SC以响应模拟信号S3的电平(按数字信号所指示的那样)。该控制信号SC送到NPN晶体管5的基极。
控制电路4按照两个门限来操作。当模拟信号S3的电平低于第一个门限时，控制电路4将控制信号SC设置在一个高逻辑电平上，使NPN晶体管5接通，即NPN晶体管5导通。当模拟信号S3的电平高于第二个门限时，控制电路4将控制信号SC设置在一个低逻辑电平上，使NPN晶体管5关断，即NPN晶体管5截止。当模拟信号S3的电平处于第一个门限与第二个门限之间时，控制电路4使控制信号SC保留在它原存的逻辑电平上，原来高的还是高；原来低的还是低。
当NPN晶体管5导通时，其允许电流从电源线PL经FET3流到地，电流大小由FET3栅极上的电压来调节。NPN晶体管5起着FET3的负载的作用，FET3将接收信号S1中的小的变化放大成已放大信号S2中的较大的变化。
当NPN晶体管5截止时，通过FET3的电源电流就被它切断了。现在FET3变成了一个隔离元件，不过，此隔离是不完全的。由于栅漏之间的容性耦合，因此，例如一个如虚线所示的衰弱的信号Sa经过FET3还能泄漏到接收电路6。
图2说明第一个实施例的操作。水平轴(横轴)代表时间。垂直轴(纵轴)代表接收信号S1的功率电平。
无线通信设备原先处在远离发射基站的地方，所以接收信号S1不太强。控制信号Sc为高电平，NPN晶体管5导通，FET3使接收信号S1线性放大，接收电路6也在已放大信号S2上线性操作。
在时间t1，无线通信设备开始到达基站，接收信号S1的功率开始增大。在时间t2，该功率到达与控制电路4第二门限相对应的电平A，因此，控制电路4将控制信号Sc设置在低逻辑电平上，从而关闭NPN晶体管5。接收电路6再也不接收已放大信号S2了，不过仍在衰弱的信号Sa上操作。由于接收信号S1的功率电平从开始已经是高电平，所以，衰弱的信号Sa的功率电平高到足以使衰弱信号Sa为接收电路6所正确处理。
在时间t3，无线通信设备开始移开基站，接收信号S1的功率电平开始回落。在时间t4，接收信号S1到达与控制电路4第一个门限相对应的电平B，因此，控制电路4将控制信号设置在高逻辑电平，NPN晶体管5开。现在接收电路6再次接收已放大信号S1。
门限电平的设置是在接收信号S1到达一个将会使FET3饱和的电平之前，以及在已放大信号S2到达一个将会使接收电路6饱和的电平之前，设计NPN晶体管5为截止。控制电路4中需要的控制逻辑不会给无线通信设备增加较大的体积、重量和价格。如果控制电路是一个微处理器或一个微控制器去执行所贮存的控制程序，则控制信号Sc能够由只包含几条指令的简单程序来控制。
图3说明本发明的第二个实施例，其用图1中相同的参考数字来表示天线1、带通滤波器2、镓砷FET3、NPN双极晶体管5以及接收电路6。这些部件的作用与第一个实施例中的相同。第二个实施例有一个与第一个实施例控制电路不同的控制电路10。图3还示出了图1中未示出的天线开关11和发射电路12。
控制电路10产生一个控制信号Sc象第一个实施例那样送到NPN晶体管5的栅极，还产生一对选择信号SL1和SL2送到天线开关11。
参考图4，天线开关11有一个第一端子T1与发射电路12相连，一个第二端子T2与带通滤波器2相连，一个第三端子T3与FET放大部件3相连，以及选择端子TS1和TS2分别接收选择信号SL1和SL2。一个P沟道FET13串接在端子T1和T2之间。另一个P沟道FET14串接在端子T2和T3之间。还有另一个P沟道FET15串接在端子T1和地之间。再有另一个P沟道FET16串接在端子T3和地之间。选择信号SL1送到FET14和FET15的栅极。选择信号SL2送到FET13和FET16的栅极。FET13、14、15、16作为开关元件来运作。
当天线通信设备正在发射信号时，控制电路10将选择信号SL1设置在高逻辑电平，将选择信号SL2设置在低逻辑电平，于是，FET13和FET16为导通，FET14和FET15为截止。因此，带通滤波器2通过FET13接到发射电路12，同时，与接收部分相接的端子T3通过FET16接地。
在第一种接收方式(或正常接收方式)中，控制电路10将选择信号SL1设置在低逻辑电平，将选择信号SL2设置在高逻辑电平，以及将控制信号Sc置于高逻辑电平。在天线开关11中，FET13和FET16为截止，FET14和FET15为导通。带通滤波器2通过FET14接到FET放大部件3，同时，与发射电路12相连的端子T1通过FET15接地。接收到的信号S1通过天线开关11基本上无衰减地进入，并象第一个实施例中那样由FET3放大。
在第二种接收方式中，控制电路10将选择信号SL1设置在高逻辑电平上，将选择信号SL2设置在低逻辑电平上，将控制信号Sc置于高逻辑电平。FET14截止，所以带通滤波器2与接收部分隔开，不过，此隔开是不完全的。一个被衰弱的信号Sb通过FET14从带通滤波器2泄漏到接收部分。衰弱信号Sb被FET放大元件3所放大，已放大信号送到接收电路6。
在第三种接收方式中，控制电路10将选择信号SL1设置在高逻辑电平，将选择信号SL2设置在低逻辑电平，以及将控制信号Sc置于低逻辑电平，这样，关闭了NPN晶体管5并使得FET3起了隔离元件的作用而不是放大元件的作用。接收到的信号S1在被接收电路6进行处理之前，现在被天线开关11和FET3二者所衰减。
象在第一个实施例中那样，控制电路4根据门限值选择这些方式，当收到的信号强度下降到低于第一个门限时就设置控制信号Sc为高电平，当收到的信号强度上升到高于第二个门限时就设置控制信号Sc为低电平，当收到的信号强度下降到低于第三个门限时就设置选择信号SL1为低电平，当收到的信号强度上升到高于第四个门限时就设置选择信号SL1为高电平。第三个门限比第四个门限低，第四个门限比第一个门限低。
在第三种接收方式中，天线开关11和FET3二者的衰减使无线通信设备能够在极其靠近基站的地方操作，在那里所接收到的电场强度是特别高的。
第二个实施例中的控制逻辑只比第一个实施例稍微复杂一点，第二个实施例不需要专门的集成电路，也不会使无线通信设备增加较多的体积、重量或价格。
正如上述，第二个实施例提供了两个衰减电平，不过，控制电路10也能够将选择信号SL1设置在低逻辑电平，将选择信号SL2设置在高逻辑电平，以及将控制信号Sc置于低逻辑电平以便提供第三个衰减电平，其中，接收到的信号S1由FET3所衰减而在天线开关11中没有被衰减。
本发明不限于上述的两个实施例。例如，收到的信号强度可以不在接收电路6的输出点上检测。控制信号Sc可以响应用户的手动操作而产生，而不是由控制电路来产生。放大部件不必非得是镓砷FET；只要放大部件在其电源被切断时对收到的信号提供一个合适的衰减，那么可以使用其他类型的放大部件。
在第二个实施例中，天线开关可以有不同于图4所示结构的各种不同的内部结构，只要当天线开关未被置于使通带滤波器与放大部件隔离开的状态时其对收到的信号提供一个合适的衰减就行。在所示的结构中，第二种和第三种接收方式的第二个选择信号SL2能够留在高逻辑电平上，于是带通滤波器与发射电路和接收电路二者都隔开。
在下面的权利要求范围内，那些熟练技术人员所作的可能的改进、变化将被视为包括在内。
权利要求
权利要求书1．一种控制无线通信设备中的接收信号电平的方法，上述通信设备包括一个天线，一条电源线，一个接收电路以及连接在天线和接收电路之间的放大部件，上述方法包括以下步骤检测由天线收到的接收信号的强度；当接收信号的强度低于第一个门限时从所述的电源线向所述的放大部件提供电流，使所述的放大部件放大该接收信号；当接收信号的强度高于第二个门限时切断从所述的电源线到所述的放大部件的电流，使所述的放大部件衰减该接收信号。
2．如权利要求1的方法，其中所述的放大部件是一个场效应晶体管。
3．如权利要求1的方法，其中所述的提供电流步骤和切断电流步骤由控制一个双极晶体管来实现，该晶体管串接在所述的电源线与所述的放大部件之间。
4．如权利要求1的方法，其中所述的第二门限比所述的第一门限高。
5．如权利要求4的方法，进一步包含的步骤是当接收信号的强度从低于所述的第一门限的值变成高于所述的第一门限但仍低于所述的第二门限的值时，继续从所述的电源线向所述的放大部件提供电流；当接收信号的强度从高于所述的第二门限的值变成低于所述的第二门限但仍高于所述的第一门限的值时，继续切断从所述的电源线到所述的放大部件的电流。
6．如权利要求1的方法，其中无线通信设备还有一个发射电路和一个天线开关，天线通过天线开关可交替地接到放大部件或接到发射电路，此方法进一步包含以下步骤当接收信号的强度低于第三门限时，将所述的天线开关设置在第一状态，使所述的天线开关将接收信号从所述的天线接到所述的放大部件而没有衰减；当接收信号的强度高于第四门限时，将所述的天线开关设置在第二状态，使所述的天线开关将接收信号从所述的天线经衰弱接到所述的放大部件。
7．如权利要求6的方法，其中所述的第四门限低于所述的第一门限。
8．如权利要求6的方法，其中所述的天线开关包括一个串接在所述天线和所述放大部件之间的场效应晶体管。
9．如权利要求6的方法，其中所述的提供电流的步骤以及所述的切断电流的步骤与所述的将天线开关设置在第一状态的步骤以及所述的将天线开关设置在第二状态的步骤组合在一起，使所述的无线通信设备至少在第一种方式下操作，在该方式中所述的接收信号未被衰减；或在第二种方式下操作，在该方式中所述的接收信号只被所述的天线开关或所述的放大部件二者中的一个所衰减；或在第三种方式下操作，在该方式中所述的接收信号被所述的天线开关和所述的放大部件二者共同衰减。
10．一种无线通信设备，该设备具有一个天线、一个用于处理从天线收到的接收信号的接收电路，一个接在天线和接收电路之间的放大部件以及一条向放大部件供电的电源线，还包括一个串接在所述的电源线与所述的放大部件之间的开关元件；一个与所述的开关元件相接的控制电路，用于检测所述接收信号的强度，当接收信号的强度低于第一门限时使开关元件开，从而使所述的放大部件放大所述的接收信号，而当接收信号的强度高于第二门限时使开关元件关，从而使所述的放大部件将所述的接收信号衰减。
11．如权利要求10的无线通信设备，其中所述的放大部件是一个场效应晶体管。
12．如权利要求10的无线通信设备，其中所述的开关元件是一个双极晶体管。
13．如权利要求10的无线通信设备，其中所述的第二门限比所述的第一门限高。
14．如权利要求13的无线通信设备，其中当接收信号的强度从低于第一门限的值变成高于所述第一门限而仍低于所述的第二门限的值时让所述的开关元件保持为开，当接收信号的强度从高于所述的第二门限的值变成低于所述第二门限而仍高于所述第一门限的值时让所述的开关元件保持为关。
15．如权利要求10的无线通信设备，进一步包括一个发射电路；一个由所述控制电路所控制的天线开关，使所述的天线可交替地接到所述的放大部件或接到所述的发射电路，所述的天线开关可由所述的控制电路设置在第一状态-所述的天线开关将所述的接收信号无衰减地接到所述的放大部件，或者设置在第二状态-所述的天线开关将所述的接收信号经衰减接到所述的放大部件。
16．如权利要求15的无线通信设备，其中所述的天线开关包括一个串接在所述天线与所述放大部件之间的场效应晶体管。
17．如权利要求15的无线通信设备，其中所述的控制电路使无线通信设备至少在第一种方式下操作，该方式中所述的接收信号未被衰减；或在第二种方式下操作，该方式中所述的接收信号只被所述的天线开关或所述的放大部件二者之一所衰减；或在第三种方式下操作，该方式中所述的接收信号被所述的天线开关和所述的放大部件二者共同衰减。
全文摘要
本发明的无线通信设备有一个接在天线和接收电路之间的放大部件,用于放大由天线所收到的信号。当接收信号的强度比较低的时候,一个控制电路使电源至放大部件接通,而当接收信号的强度比较高的时候,则使电源至放大部件断开。当电源断开时,放大部件使接收信号衰减。该控制电路也可以控制一个天线开关,使天线开关将接收信号有衰减或无衰减地接到放大部件—这取决于接收信号的强度。
文档编号H04B1/16GK1204900SQ9810966
公开日1999年1月13日 申请日期1998年6月5日 优先权日1998年6月5日
发明者村聪 申请人:冲电气工业株式会社