專利名稱：發射電路、用于發射的方法及應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無線電網絡的發射電路、 一種用于發射信號的方法及 應用。
背景技術：
無線電網絡的發射電路能通過該無線電網絡的節點的天線發射數據。
為了調節發射有效距離可調節節點的發射功率。例如在工業標準正EE 802.11、 IEEE 802.15.1或正EE 802.15.4中描述了用于無線電網絡的例子。

發明內容
本發明的任務在于，給出一種用于發射的、盡可能改進的方法。
該任務通過具有獨立權利要求1的特征的方法來解決。其有利的進一 步構型為從屬權利要求的主題并且包含在說明書中。
因此設有一種用于在無線電網絡中發射的方法。在此，功率放大器可 與一個天線連接。在該方法中用一個對應于該功率放大器的最小增益的計 數值來控制該功率放大器。為此例如可將一個作為二進制位值的計數值施 加在一個x位寬的控制輸入端上。
接著通過計數一直逐步地提高增益直到該計數值等于一個存儲在寄存 器中的寄存器值為止。為此例如在一個二進制計數器上施加一個節拍信號。 為了增大該功率放大器的增益，根據計數器的構造和功率放大器的結構向 上計數或向下計數。
在該計數值等于寄存器值后，通過由功率放大器放大的發射信號傳輸 數據。為此該發射信號例如根據所述數據通過一種確定的調制來產生。
在數據被傳輸后，通過計數一直逐步地減小增益直到對應于功率放大 器的最小增益的計數值被達到為止。為了減小功率放大器的增益，根據計 數器的構造和功率放大器的結構向下計數或向上計數。例如當最小增益對
4應于計數值0000時，進行向下計數。例如當最小增益對應于計數值1111
時，進行向上計數。
本發明的任務還在于，盡可能地改進發射電路。
該任務將通過具有權利要求4的特征的發射電路來解決。其有利的進 一步構型為從屬權利要求的主題并且包含在說明書中。
因此設有一種無線電網絡的發射電路。該發射電路具有一個功率放大 器，該功率放大器與一個天線相連接。該發射電路為了連接優選地具有一 個功率輸出端。此外該發射電路具有一個計數器，該計數器的輸出端與功 率放大器的控制輸入端連接，用于輸出控制該功率放大器的增益的計數值。 為此該計數器的輸出端和該功率放大器的控制輸入端優選地具有一個相關 聯的、例如四位的位寬。該功率放大器具有一個信號輸入端并且被構造用 于根據控制輸入端上的控制信號放大施加在信號輸入端上的待放大的信 號。
該發射電路具有一個用于存儲寄存器值的寄存器。該寄存器優選地具 有至少一個位寬，所述位寬大于或等于計數器的輸出端的位寬。
該發射電路具有一個比較器，該比較器的輸入端與計數器的輸出端及 寄存器連接用于比較寄存器值與計數值。
該發射電路還具有一個控制電路，該控制電路的輸入端與比較器相連 接而該控制電路的輸出端與計數器相連接，用于根據比較器的比較結果來 控制計數過程。
該發射電路優選地被構造和設置用于執行以上所述的方法。
本發明的任務還在于，給出一種應用。
該任務將通過具有獨立權利要求15的特征的應用來解決。其有利的進 一步構型為從屬權利要求的主題并且在說明書中被給出。
因此設有計數器及寄存器以及比較器的應用。該計數器、該寄存器和 該比較器被應用于在數據發射前從一個最小增益開始通過借助計數器的 計數階梯形地提高無線電網絡的功率放大器的增益直到計數器的計數值達 到一個存儲在寄存器中的寄存器值，并且在數據發射后通過借助計數器的 計數階梯形地減小功率放大器的增益直到對應于功率放大器的最小增益的 計數值被達到。
5以下描述的進一步構型既涉及發射電路也涉及方法與應用。與此相應 地該發射電路優選地被構造和設置用于執行所述方法步驟。
根據一個有利的進一步構型，在接通功率放大器之后和逐步提高增益 之前將功率放大器的信號輸入端與一個驅動器的輸出端連接。優選地為了 連接功率放大器的信號輸入端與驅動器的輸出端而連續地減小阻尼。
在一個優選的進一步構型中，發射電路具有一個可控的阻尼元件，該 阻尼元件被構造用于連接，尤其用于連續地阻尼。優選地功率放大器的信 號輸入端通過可控的阻尼元件與一個驅動器的輸出端連接。
阻尼元件優選地具有一個可控的電阻。有利的是，該阻尼元件具有一 個場效應晶體管。
根據一個有利的構型，阻尼元件被構造用于連續地改變阻尼和與控制 電路連接以便控制阻尼。
在一個另外的進一步構型中提出，控制電路被設置用于控制計數方向 并且與計數器相連接以便控制計數方向。
根據一個特別優選的進一步構型提出，寄存器被這樣地構造和連接， 以致寄存器值可被編程。為此該發射電路具有與寄存器的連接，有利地具 有一個接口。
特別有利的是，前面所述的進一步構型方案既可單獨地也可組合地出 現。在此情況下所有的進一步構型方案可彼此組合。在附圖的每個實施例 的描述中詳細地說明了一些可能的組合。但那里所示的進一步構型方案的 組合的可能性并未窮盡。


以下借助附圖通過實施例詳細地描述本發明。 附圖中示出
圖l: 一個發射電路的示意性電路框圖2: —個功率放大器的示意性電路圖；以及
圖3: —個方法的示意性流程圖。
具體實施方式
圖1示出一個無線電網絡的節點的發射電路的示意性電路框圖。該發
射電路具有一個功率放大器(PA-英語￡owerAmplifier) 100，該功率放 大器的功率輸出端105與該發射電路的輸出端10連接。在例如可被構造為 焊點的發射電路輸出端IO上可以連接一個天線1。在此情況下天線1不是 該發射電路必需的組成部分。
功率放大器100被構造用于放大待發射的信號。為了調節增益，該功 率放大器具有多個具有所屬的控制導線101、 102、 103或104的、可控的 部分放大器IIO、 120、 130、 140?？煽氐牟糠址糯笃鱅IO、 120、 130、 140 例如被構造用于線性的、階梯形的增益調節。替代地也可設置非線性的、 例如對數的增益調節。此外該功率放大器100還具有一個另外的控制輸入 端107，用于接通或關斷功率放大器100的增益。
在圖1的實施例中功率放大器100的信號輸入端106通過一個可控的 阻尼元件700與一個可開關的驅動器(BUF-英語Buffer) 600的輸出端 602連接。該驅動器600的輸入端與一個調制器800相連接，該調制器在圖 1的實施例中被構造為鎖相環(英語￡hase Locked Loop)。在發射工作時， 數據D被調制器800調制并作為已調制的、待發射的信號通過驅動器600 和已調節至最小阻尼的阻尼元件700到達功率放大器100的輸入端106，在 功率放大器100中被放大和被輸出到天線1。
圖1的實施例的發射電路具有一個計數器(CT-英語:Counter) 200， 該計數器的輸出導線211、212、213、214與功率放大器100的控制導線101、 102、 103或104連接。在計數器200的節拍輸入端上施加一個節拍信號clk。 通過計數器200的輸出端與功率放大器100的控制輸入端的連接可以通過 計數來改變增益。此外輸出導線211、 212、 213、 214與一個比較器(CP) 300的輸入導線311、 312、 313、 314連接。比較器300的其它輸入導線321、 322、 323、 324與一個寄存器(REG) 400的輸出導線411、 412、 413、 414 連接。比較器300被構造用于將計數器300的計數值n與寄存器400的寄 存器值reg相比較。在此情況下計數值n具有四個二進制位nl、 n2、 n3及 n4的位寬。同樣地，寄存器具有四個二進制位regl、 reg2、 reg3及reg4的 位寬。
比較結果在比較器300的輸出端301上被輸出并到達一個與該輸出端301連接的控制電路500的輸入端501?？刂齐娐?00的輸出端502、 503 及504與計數器200連接用于控制計數器200。控制電路500可以在輸出端 502上輸出一個復位信號(英語reset) r，以便使計數器200復位?？刂?電路500可以在輸出端503上輸出一個使能信號(英語enable) en，以便 開始或停止計數器200的計算過程。控制電路500可以在輸出端504上輸 出一個方向信號(英語up-down) u-d，以便調節計數器200的計數方向。 控制電路500還具有輸出端505，用于借助控制信號SpA接通和關斷功率放 大器100的增益，該輸出端與功率放大器100的控制輸入端107連接。控 制電路500還具有用于輸出控制電壓Us的輸出端506，該輸出端與被構造 為NMOS場效應晶體管的阻尼元件700的控制輸入端(柵極)相連接以便 調節阻尼。此外控制電路500具有與驅動器600的控制輸入端連接的輸出 端507,用于借助控制信號S^F接通和關斷驅動器600。
圖1的實施例中的發射電路具有一個或多個對計算單元、例如微控制 器芯卯O的接口。該發射電路可通過寄存器400的接口/輸入端401被編程， 其方式是通過接口 401可將寄存器值reg寫入寄存器400中。為了編程寄 存器400中的寄存器值reg，首先可通過測量一個在接收節點中接收的場強 來求出所需增益。接著將一個與所需增益相關聯的寄存器值reg存儲在寄 存器400中。
圖2中以一個示意性電路圖示出了一個功率放大器100的構型方案。 所有用于放大的晶體管109、 111、 121、 122、 131、 132、 133、 134、 141、 142、 143、 144、 145、 146、 147和148與功率放大器100的信號輸入端106 和功率輸出端105連接。在此情況下最小的增益通過晶體管109來確定。 對部分放大器110配置了晶體管111，該晶體管的源極可通過控制晶體管 119與地GND連接。部分放大器120具有兩個用于放大的晶體管121和122， 它們各自的源極可通過控制晶體管129與地GND連接。部分放大器130 具有四個用于放大的晶體管131至134，它們各自的源極可通過控制晶體管 139與地GND連接。部分放大器140具有八個用于放大的晶體管141至148， 它們各自的源極可通過控制晶體管149與地GND連接。各個供放大用的晶 體管109至148彼此并聯地連接并作用于同一負載150。負載150優選地被 構造為電感。替代地該負載150也可被構造為無源的或有源的電阻或電流
8源。通過每個部分放大器的晶體管的數目實現一個二進制的權重。
控制晶體管119至149的控制輸入端分別與控制導線101至104連接。 功率輸出端105通過負載150與一個正供電電壓端子V+連接。信號輸入端 106可通過控制晶體管160與地GND短接，以便關斷功率放大器100的增
3厶
fii 。
圖3中示出一個用于示意性地表示在無線電網絡中發射的方法流程的圖。
在開始后，在方法歩驟l中出現待發射(TX)的數據D。在此情況下 功率放大器100被置成"導通"狀態(PAe)而驅動器600同樣被置成"導 通"狀態(BUFe)。在步驟2中功率放大器(PA) 100通過借助阻尼元件 700的阻尼的連續減小與驅動器(BUF) 600連接。在連續減小期間，未調 制的載波flo (無數據D)施加在驅動器600的輸入端上并由此施加在功率 放大器100的輸入端106上。該載波信號以很小的功率出現在輸出端10上。
功率放大器100被計數器200用一個對應于功率放大器100的最小增 益的數值
n = 0或nl|n2|n3|n4 =0|0|0|0 控制。為此控制電路500可通過復位信號r使計數器200復位。
然后通過計數來逐步地提高增益。為此在步驟3中通過計數器200的 節拍輸入端上的節拍信號clk將n增大1 (n+l)到n-l (0001)。在步驟4 中通過比較器300將計數值n與寄存器400中的寄存器值reg比較。如果 該計數值n與寄存器值reg不相等，則重新在步驟3中將計數值增大1 。如 果該計數值n等于寄存器值reg，則在步驟5中進行數據D的傳輸(TX)， 所述數據借助一個被功率放大器100放大的發射信號傳輸。
在數據D被傳輸后，在步驟6中通過倒計數將計數值n減小l (n-l)。 因此一直逐步地通過計數減小增益，直到在步驟7中對應于功率放大器100 的最小增益的計數值n = O被達到為止。接著在步驟8中在通過阻尼元件 700連續地提高阻尼后中斷功率放大器(PA) IOO與驅動器(BUTF) 600之 間的信號連接。然后將功率放大器100和驅動器600置成"關斷"狀態(PAA， BUFA)。為此通過晶體管160的開通使信號輸入端106與地GND短接。如 果要發射其它數據D，可繼續進行步驟1中的方法。本發明不被限制在附圖所示的構型方案上。例如代替圖2中功率放大 器100的NMOS場效應晶體管可以使用一個具有PMOS場效應晶體管的互 補的電路。也可連接NMOS場效應晶體管和PMOS場效應晶體管并且將功 率放大器構造為推挽級。根據圖1的實施例的發射電路的功能或根據圖3 的實施例的流程圖的功能可特別有利地應用于工業標準正EE 802.15.4的無
線電網絡。參考標號表 1
天線
10輸出端，焊點
100，PA功率放大器
101，102，103，104，107控制輸入端
105功率輸出端
賜信號輸入端
110，120，130，140部分放大器
109，出，119，121，122，129,131，NMOS場效應晶體管
132，133，134，139，141，142，143，
144，145，146,147，148，149，160
150負載，電容，電阻
200，CT計數器
211，212，213，214，301，411，412，輸出端
413，414，502，503，504'505，506，
507，602
300，CP比較器
311，312，313，314，321，322，323，輸入端
324，401，501
400，REG寄存器
500，CTRL控制電路
600，BUF驅動器
700阻尼元件，NMOS晶體管
800，PLL調制器
900計算單元，微控制器芯
GKD地
V+供電電壓端子
elk節拍信號
D數據
fLO載波信號
n， nl， n2,,n3，n4計數值
reg，regl，reg2，reg3,,reg4寄存器值
SPA，Us, u-d， en， r控制信號
權利要求
1.用于在一無線電網絡中發射的方法，-其中用一對應于一功率放大器(100)的最小增益的計數值(n＝0)來控制(可與一天線(1)連接的)該功率放大器，-其中隨后通過計數一直逐步地提高增益直到該計數值(n)等于一存儲在一寄存器(400)中的寄存器值(reg)為止，-其中隨后通過一借助該功率放大器(100)放大的發射信號來傳輸數據(D)，以及-其中在所述數據(D)被傳輸之后通過計數一直逐步地減小增益直到該對應于該功率放大器(100)的最小增益的計數值(n＝0)被達到為止。
2. 根據權利要求1的方法，其中在接通該功率放大器(100)之后和逐步提 高增益之前使該功率放大器(100)的信號輸入端(106)與一驅動器(600) 的輸出端(602)連接。
3. 根據權利要求2的方法，其中為了使該功率放大器(100)的信號輸入端 (106)與該驅動器(600)的輸出端(602)相連接而連續地減小阻尼。
4. 一無線電網絡的發射電路，-具有一功率放大器(100)，該功率放大器可與一天線(1)相連接，-具有一計數器(200)，該計數器的輸出端(211， 212， 213， 214)與該 功率放大器(100)的一控制輸入端(101， 102， 103， 104)連接，用 于輸出一用于控制該功率放大器(100)的增益的計數值(n)，-具有一用于存儲一寄存器值(reg)的寄存器(400)，-具有一比較器(300)，該比較器的輸入端(311， 312， 313， 314， 321， 322， 323， 324)與該計數器(200)的輸出端(211， 212， 213， 214) 及該寄存器(400)連接用于將該寄存器值(reg)與該計數值(n)比較，-具有一控制電路(500)，該控制電路的輸入端(501)與該比較器(300) 相連接并且該控制電路的輸出端(502， 503， 504)與該計數器(200)相連接，用于根據該比較器(300)的比較結果控制計數過程。
5. 根據權利要求4的發射電路，其中該控制電路(500)被設置用于控制計 數方向(u-d)并且與該計數器(200)相連接。
6. 根據以上權利要求中任一項的發射電路，其中該功率放大器(100)的一 信號輸入端(106)通過一可控的阻尼元件(700)與一驅動器(600)的輸 出端(602)連接。
7. 根據權利要求6的發射電路，其中該阻尼元件(700)被構造用于連續地 改變阻尼并且為了控制該阻尼與該控制電路(500)連接。
8. 根據權利要求4至7中任一項的發射電路，其中該寄存器值(reg)可被 編程。
9. 計數器(200)及寄存器(400)以及比較器(300)的應用，用于在數據 (D)發射之前通過借助該計數器(200)的計數從一最小增益開始階梯形地提高一無線電網絡的功率放大器(100)的增益直到該計數器(200)的 計數值(n)達到一存儲在該寄存器(400)中的寄存器值(reg)為止，以 及用于在數據發射之后通過借助該計數器(200)的計數階梯形地減小該功 率放大器(100)的增益直到一對應于該功率放大器(100)的最小增益的 計數值(n=0)被達到為止。
全文摘要
本發明涉及用于發射的方法，一功率方法器的應用以及一無線電網絡的發射電路，其中具有一功率放大器(100)，該功率放大器可與一天線(1)相連接，具有一計數器(200)，該計數器的輸出端(211，212，213，214)與該功率放大器(100)的一控制輸入端(101，102，103，104)連接，用于輸出一用于控制該功率放大器(100)的增益的計數值(n)，具有一用于存儲一寄存器值(reg)的寄存器(400)，具有一比較器(300)，該比較器的輸入端(311，312，313，314，321，322，323，324)與該計數器(200)的輸出端(211，212，213，214)及該寄存器(400)連接用于將該寄存器值(reg)與該計數值(n)比較，具有一控制電路(500)，該控制電路的輸入端(501)與該比較器(300)相連接并且該控制電路的輸出端(502，503，504)與該計數器(200)相連接，用于根據該比較器(300)的比較結果控制計數過程。
文檔編號H04W52/52GK101562883SQ20091013356
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月14日 優先權日2008年4月14日
發明者S·拜爾, T·費希倫德, W·克盧格 申請人:Atmel德國有限公司