发射电路、用于发射的方法及应用 |
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| 申请号 | CN200910133563.7 | 申请日 | 2009-04-14 | 公开(公告)号 | CN101562883B | 公开(公告)日 | 2012-09-26 |
| 申请人 | ATMEL德国有限公司; | 发明人 | T·费希伦德; S·拜尔; W·克卢格; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及用于发射的方法，一功率方法器的应用以及一无线 电网 络的发射 电路 ，其中：-具有一功率 放大器 (100)，该 功率放大器 可与一天线(1)相连接；-具有一计数器(200)，该计数器的输出端(211，212，213，214)与该功率放大器(100)的一控制输入端(101，102，103，104)连接，用于输出一用于控制该功率放大器(100)的增益的计数值(n)；-具有一用于存储一寄存器值(reg)的寄存器(400)；-具有一比较器(300)，该比较器的输入端(311，312，313，314，321，322，323，324)与该计数器(200)的输出端(211，212，213，214)及该寄存器(400)连接用于将该寄存器值(reg)与该计数值(n)比较；-具有一控制电路(500)，该控制电路的输入端(501)与该比较器(300)相连接并且该控制电路的输出端(502，503，504)与该计数器(200)相连接，用于根据该比较器(300)的比较结果控制计数过程。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于在一无线电网络中发射的方法， |
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| 说明书全文 | 发射电路、用于发射的方法及应用技术领域背景技术[0002] 无线电网络的发射电路能通过该无线电网络的节点的天线发射数据。为了调节发射有效距离可调节节点的发射功率。例如在工业标准IEEE802.11、IEEE 802.15.1或IEEE802.15.4中描述了用于无线电网络的例子。 发明内容[0003] 本发明的任务在于，给出一种用于发射的、尽可能改进的方法。 [0005] 因此设有一种用于在无线电网络中发射的方法。在此，功率放大器可与一个天线连接。在该方法中用一个对应于该功率放大器的最小增益的计数值来控制该功率放大器。为此例如可将一个作为二进制位值的计数值施加在一个x位宽的控制输入端上。 [0006] 接着通过计数一直逐步地提高增益直到该计数值等于一个存储在寄存器中的寄存器值为止。为此例如在一个二进制计数器上施加一个节拍信号。为了增大该功率放大器的增益，根据计数器的构造和功率放大器的结构向上计数或向下计数。 [0007] 在该计数值等于寄存器值后，通过由功率放大器放大的发射信号传输数据。为此该发射信号例如根据所述数据通过一种确定的调制来产生。 [0008] 在数据被传输后，通过计数一直逐步地减小增益直到对应于功率放大器的最小增益的计数值被达到为止。为了减小功率放大器的增益，根据计数器的构造和功率放大器的结构向下计数或向上计数。例如当最小增益对应于计数值0000时，进行向下计数。例如当最小增益对应于计数值1111时，进行向上计数。 [0009] 本发明的任务还在于，尽可能地改进发射电路。 [0010] 该任务将通过具有权利要求4的特征的发射电路来解决。其有利的进一步构型为从属权利要求的主题并且包含在说明书中。 [0011] 因此设有一种无线电网络的发射电路。该发射电路具有一个功率放大器，该功率放大器与一个天线相连接。该发射电路为了连接优选地具有一个功率输出端。此外该发射电路具有一个计数器，该计数器的输出端与功率放大器的控制输入端连接，用于输出控制该功率放大器的增益的计数值。为此该计数器的输出端和该功率放大器的控制输入端优选地具有一个相关联的、例如四位的位宽。该功率放大器具有一个信号输入端并且被构造用于根据控制输入端上的控制信号放大施加在信号输入端上的待放大的信号。 [0012] 该发射电路具有一个用于存储寄存器值的寄存器。该寄存器优选地具有至少一个位宽，所述位宽大于或等于计数器的输出端的位宽。 [0013] 该发射电路具有一个比较器，该比较器的输入端与计数器的输出端及寄存器连接用于比较寄存器值与计数值。 [0014] 该发射电路还具有一个控制电路，该控制电路的输入端与比较器相连接而该控制电路的输出端与计数器相连接，用于根据比较器的比较结果来控制计数过程。 [0015] 该发射电路优选地被构造和设置用于执行以上所述的方法。 [0016] 本发明的任务还在于，给出一种应用。 [0018] 因此设有计数器及寄存器以及比较器的应用。该计数器、该寄存器和该比较器被应用于：在数据发射前从一个最小增益开始通过借助计数器的计数阶梯形地提高无线电网络的功率放大器的增益直到计数器的计数值达到一个存储在寄存器中的寄存器值，并且在数据发射后通过借助计数器的计数阶梯形地减小功率放大器的增益直到对应于功率放大器的最小增益的计数值被达到。 [0019] 以下描述的进一步构型既涉及发射电路也涉及方法与应用。与此相应地该发射电路优选地被构造和设置用于执行所述方法步骤。 [0021] 在一个优选的进一步构型中，发射电路具有一个可控的阻尼元件，该阻尼元件被构造用于连接，尤其用于连续地阻尼。优选地功率放大器的信号输入端通过可控的阻尼元件与一个驱动器的输出端连接。 [0023] 根据一个有利的构型，阻尼元件被构造用于连续地改变阻尼和与控制电路连接以便控制阻尼。 [0024] 在一个另外的进一步构型中提出，控制电路被设置用于控制计数方向并且与计数器相连接以便控制计数方向。 [0026] 特别有利的是，前面所述的进一步构型方案既可单独地也可组合地出现。在此情况下所有的进一步构型方案可彼此组合。在附图的每个实施例的描述中详细地说明了一些可能的组合。但那里所示的进一步构型方案的组合的可能性并未穷尽。 附图说明[0027] 以下借助附图通过实施例详细地描述本发明。 [0028] 附图中示出： [0029] 图1：一个发射电路的示意性电路框图； [0030] 图2：一个功率放大器的示意性电路图；以及 [0031] 图3：一个方法的示意性流程图。 [0032] 具体实施方式 [0033] 图1示出一个无线电网络的节点的发射电路的示意性电路框图。该发射电路具有一个功率放大器(PA-英语：Power Amplifier)100，该功率放大器的功率输出端105与该发射电路的输出端10连接。在例如可被构造为焊点的发射电路输出端10上可以连接一个天线1。在此情况下天线1不是该发射电路必需的组成部分。 [0034] 功率放大器100被构造用于放大待发射的信号。为了调节增益，该功率放大器具有多个具有所属的控制导线101、102、103或104的、可控的部分放大器110、120、130、140。可控的部分放大器110、120、130、140例如被构造用于线性的、阶梯形的增益调节。替代地也可设置非线性的、例如对数的增益调节。此外该功率放大器100还具有一个另外的控制输入端107，用于接通或关断功率放大器100的增益。 [0035] 在图1的实施例中功率放大器100的信号输入端106通过一个可控的阻尼元件700与一个可开关的驱动器(BUF-英语：Buffer)600的输出端602连接。该驱动器600的输入端与一个调制器800相连接，该调制器在图1的实施例中被构造为锁相环(英语：Phase Locked Loop)。在发射工作时，数据D被调制器800调制并作为已调制的、待发射的信号通过驱动器600和已调节至最小阻尼的阻尼元件700到达功率放大器100的输入端106，在功率放大器100中被放大和被输出到天线1。 [0036] 图1的实施例的发射电路具有一个计数器(CT-英语：Counter)200，该计数器的输出导线211、212、213、214与功率放大器100的控制导线101、102、103或104连接。在计数器200的节拍输入端上施加一个节拍信号clk。通过计数器200的输出端与功率放大器100的控制输入端的连接可以通过计数来改变增益。此外输出导线211、212、213、214与一个比较器(CP)300的输入导线311、312、313、314连接。比较器300的其它输入导线321、 322、323、324与一个寄存器(REG)400的输出导线411、412、413、414连接。比较器300被构造用于将计数器300的计数值n与寄存器400的寄存器值reg相比较。在此情况下计数值n具有四个二进制位n1、n2、n3及n4的位宽。同样地，寄存器具有四个二进制位reg1、reg2、reg3及reg4的位宽。 [0037] 比较结果在比较器300的输出端301上被输出并到达一个与该输出端301连接的控制电路500的输入端501。控制电路500的输出端502、503及504与计数器200连接用于控制计数器200。控制电路500可以在输出端502上输出一个复位信号(英语：reset)r，以便使计数器200复位。控制电路500可以在输出端503上输出一个使能信号(英语：enable)en，以便开始或停止计数器200的计算过程。控制电路500可以在输出端504上输出一个方向信号(英语：up-down)u-d，以便调节计数器200的计数方向。控制电路500还具有输出端505，用于借助控制信号SPA接通和关断功率放大器100的增益，该输出端与功率放大器100的控制输入端107连接。控制电路500还具有用于输出控制电压Us的输出端506，该输出端与被构造为NMOS场效应晶体管的阻尼元件700的控制输入端(栅极)相连接以便调节阻尼。此外控制电路500具有与驱动器600的控制输入端连接的输出端507，用于借助控制信号SBUF接通和关断驱动器600。 [0038] 图1的实施例中的发射电路具有一个或多个对计算单元、例如微控制器芯900的接口。该发射电路可通过寄存器400的接口/输入端401被编程，其方式是通过接口401可将寄存器值reg写入寄存器400中。为了编程寄存器400中的寄存器值reg，首先可通过测量一个在接收节点中接收的场强来求出所需增益。接着将一个与所需增益相关联的寄存器值reg存储在寄存器400中。 [0039] 图2中以一个示意性电路图示出了一个功率放大器100的构型方案。所有用于放大的晶体管109、111、121、122、131、132、133、134、141、142、143、144、145、146、147和148与功率放大器100的信号输入端106和功率输出端105连接。在此情况下最小的增益通过晶体管109来确定。对部分放大器110配置了晶体管111，该晶体管的源极可通过控制晶体管119与地GND连接。部分放大器120具有两个用于放大的晶体管121和122，它们各自的源极可通过控制晶体管129与地GND连接。部分放大器130具有四个用于放大的晶体管131至134，它们各自的源极可通过控制晶体管139与地GND连接。部分放大器140具有八个用于放大的晶体管141至148，它们各自的源极可通过控制晶体管149与地GND连接。各个供放大用的晶体管109至148彼此并联地连接并作用于同一负载150。负载150优选地被构造为电感。替代地该负载150也可被构造为无源的或有源的电阻或电流源。通过每个部分放大器的晶体管的数目实现一个二进制的权重。 [0040] 控制晶体管119至149的控制输入端分别与控制导线101至104连接。功率输出端105通过负载150与一个正供电电压端子V+连接。信号输入端106可通过控制晶体管160与地GND短接，以便关断功率放大器100的增益。 [0041] 图3中示出一个用于示意性地表示在无线电网络中发射的方法流程的图。 [0042] 在开始后，在方法步骤1中出现待发射(TX)的数据D。在此情况下功率放大器100被置成“导通”状态(PAE)而驱动器600同样被置成“导通”状态(BUFE)。在步骤2中功率放大器(PA)100通过借助阻尼元件700的阻尼的连续减小与驱动器(BUF)600连接。在连续减小期间，未调制的载波fLO(无数据D)施加在驱动器600的输入端上并由此施加在功率放大器100的输入端106上。该载波信号以很小的功率出现在输出端10上。 [0043] 功率放大器100被计数器200用一个对应于功率放大器100的最小增益的数值[0044] n＝0或n1|n2|n3|n4＝0|0|0|0 [0045] 控制。为此控制电路500可通过复位信号r使计数器200复位。 [0046] 然后通过计数来逐步地提高增益。为此在步骤3中通过计数器200的节拍输入端上的节拍信号clk将n增大1(n+1)到n＝1(0001)。在步骤4中通过比较器300将计数值n与寄存器400中的寄存器值reg比较。如果该计数值n与寄存器值reg不相等，则重新在步骤3中将计数值增大1。如果该计数值n等于寄存器值reg，则在步骤5中进行数据D的传输(TX)，所述数据借助一个被功率放大器100放大的发射信号传输。 [0047] 在数据D被传输后，在步骤6中通过倒计数将计数值n减小1(n-1)。因此一直逐步地通过计数减小增益，直到在步骤7中对应于功率放大器100的最小增益的计数值n＝0被达到为止。接着在步骤8中在通过阻尼元件700连续地提高阻尼后中断功率放大器(PA)100与驱动器(BUF)600之间的信号连接。然后将功率放大器100和驱动器600置成“关断”状态(PAA，BUFA)。为此通过晶体管160的开通使信号输入端106与地GND短接。如果要发射其它数据D，可继续进行步骤1中的方法。 [0048] 本发明不被限制在附图所示的构型方案上。例如代替图2中功率放大器100的NMOS场效应晶体管可以使用一个具有PMOS场效应晶体管的互补的电路。也可连接NMOS场效应晶体管和PMOS场效应晶体管并且将功率放大器构造为推挽级。根据图1的实施例的发射电路的功能或根据图3的实施例的流程图的功能可特别有利地应用于工业标准IEEE802.15.4的无线电网络。 [0049] 参考标号表 [0050] 1 天线 [0051] 10 输出端，焊点 [0052] 100，PA 功率放大器 [0053] 101，102，103，104，107 控制输入端 [0054] 105 功率输出端 [0055] 106 信号输入端 [0056] 110，120，130，140 部分放大器 [0057] 109，111，119，121，122，129，131， NMOS场效应晶体管 [0058] 132，133，134，139，141，142，143， [0059] 144，145，146，147，148，149，160 [0060] 150 负载，电容，电阻 [0061] 200，CT 计数器 [0062] 211，212，213，214，301，411，412， 输出端 [0063] 413，414，502，503，504，505，506， [0064] 507，602 [0065] 300，CP 比较器 [0066] 311，312，313，314，321，322，323， 输入端 [0067] 324，401，501 [0068] 400，REG 寄存器 [0069] 500，CTRL 控制电路 [0070] 600，BUF 驱动器 [0071] 700 阻尼元件，NMOS晶体管 [0072] 800，PLL 调制器 [0073] 900 计算单元，微控制器芯 [0074] GND 地 [0075] V+ 供电电压端子 [0076] clk 节拍信号 [0077] D 数据 [0078] fLO 载波信号 [0079] n，n1，n2，n3，n4 计数值 [0080] reg，reg1，reg2，reg3，reg4 寄存器值 [0081] sPA，sBUF，Us，u-d，en，r 控制信号 |
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