具有可置换功率放大器的发射机

摘要

发射机(20)包括上变频器(28)和模块化插座(48)。耦连上变频器将输入信号转换为具有输出频率的射频(RF)信号、且所述上变频器配置成在包含多个子带的频率范围内调整输出频率。模块化插座包括耦连至上变频器的第一互连适配器以及与天线耦连的第二互连适配器。所述模块化插座用于在第一和第二互连适配器之间接收功率放大器(36)，该功率放大器选自各个覆盖频率范围内各自的子带的一组功率放大器。

权利要求

1.一种发射机，其特征在于，包括：

宽带上变频器，被配置为将输入信号转换为具有输出频率的射频信号、还被配置成在包含多个子带的宽带频率范围内调整输出频率；以及模块化插座，所述模块化插座包括耦连至所述宽带上变频器的第一互连适配器以及与天线耦连的第二互连适配器，其中，所述第一和第二互连适配器分别被配置为可移动地接收第一功率放大器或第二功率放大器，所述第一功率放大器覆盖宽带频率范围内的第一子带，第二功率放大器覆盖所述宽带频率范围内的第二子带；以及双工器，被配置为将所述天线连接至所述发射器和所述接收器，

其中，所述双工器耦接至所述第二互连适配器。

2.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述第一和第二互连适配器包括各自的第一和第二波导管。

3.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述第一和第二互连适配器包括各自的第一和第二同轴连接器。

4.根据权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述发射机包括在无线通信链路的室外机中。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的发射机，其特征在于，所述发射机包括预制的上变频组件，所述预制的上变频组件包括所述宽带上变频器和所述模块化插座、并且覆盖所述宽带频率范围。

6.根据权利要求5所述的发射机，其特征在于，所述上变频组件包括其上制造有所述上变频器以及耦连至所述第一互连适配器的印刷电路板。

7.根据权利要求1-4任一权利要求所述的发射机，其特征在于，所述模块化插座包括为功率放大器提供电源的电源连接。

8.根据权利要求1-4任一权利要求所述的发射机，其特征在于，所述第一功率放大器包括检测所述第一功率放大器的输出功率的功率传感电路，所述模块化插座包括接受来自所述第一功率放大器的检测的输出功率的功率传感连接。

9.根据权利要求1-4任一权利要求所述的发射机，其特征在于，所述模块化插座包括使所述第一功率放大器附着到所述发射机的机械设备。

10.根据权利要求1-4任一权利要求所述的发射机，其特征在于，所述第一功率放大器具有第一输出功率、以及所述第二功率放大器具有区别于所述第一输出功率的第二输出功率。

11.一种方法，其特征在于，包括：

提供预制的上变频组件，所述上变频组件包括将输入信号转换为具有输出频率的射频信号、并配置成在包含多个子带的宽带频率范围内调整输出频率的宽带上变频器，以及进一步包括模块化功率放大器插座，所述模块化功率放大器插座包括耦连至所述宽带上变频器的第一互连适配器以及与天线耦连的第二互连适配器，其中，所述第一互连适配器和所述第二互连适配器被配置为可移动地接收覆盖宽带频率范围内的第一子带第一功率放大器；

将双工器附到所述第二互连适配器，其中，所述双工器被配置为将所述天线连接至所述发射器和所述接收器，将所述第一功率放大器耦接在所述模块化功率放大器插座的所述第一互连适配器和所述第二互连适配器之间，以便产生覆盖所述第一子带的发射器；以及当所述输出频率的目标值在所述第一子带之外时，用覆盖所述宽带频率范围内的第二子带的第二功率放大器替代所述第一功率放大器。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二互连适配器包括各自的第一和第二波导管。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一和第二互连适配器包括各自的第一和第二同轴连接器。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述发射机包括在无线通信链路的室外机中。

说明书

具有可置换功率放大器的发射机

技术领域

[0001] 本发明通常涉及通信系统，尤其涉及具有可置换功率放大器的宽带发射机。

背景技术

[0002] 通信发射机通常包括将发射的信号转换为合适射频(RF)的上变频器、紧接所述上变频器的、在将该RF信号提供至发射天线前用于放大该RF信号的功率放大器(PA)。在一些通信系统中，比如在微波通信链路中，上变频器和PA安装在包括或毗连发射天线的室外机(ODU)中。

发明内容

[0003] 本发明的实施例提供了一种发射机，包括：

[0004] 上变频器，耦连所述上变频器以将输入信号转换为具有输出频率的射频(RF)信号、且所述上变频器配置成在包含多个子带(multiple sub-bands)的频率范围内调整输出频率；以及

[0005] 模块化插座，所述模块化插座包括耦连至所述上变频器的第一互连适配器以及与天线耦连的第二互连适配器，所述模块化插座配置成在所述第一和第二互连适配器之间接收功率放大器(PA)，所述功率放大器选自各个覆盖频率范围内各自的子带的一组功率放大器。

[0006] 在一些实施例中，所述第一和第二互连适配器包括各自的第一和第二波导管。替代性地，所述第一和第二互连适配器可能包括各自的第一和第二同轴连接器。在实施例中，发射机包括在无线通信链路的室外机(ODU)中。

[0007] 在公开的实施例中，所述发射机包括预制的上变频组件，所述上变频组件包括上变频器和模块化插座、并且覆盖所述频率范围。所述上变频组件可能包括其上制造有所述上变频器以及耦连至所述第一互连适配器的印刷电路板(PCB)。

[0008] 在另一实施例中，所述模块化插座包括为PA提供电源的电源连接。额外地或替代性地，所述PA包括检测PA的输出功率的功率传感电路，所述模块化插座包括接受(accept)来自PA的检测的输出功率的功率传感连接。进一步额外地或替代性地，所述模块化插座包括使所述PA附着到所述发射机的机械设备。

[0009] 在实施例中，所述模块化插座配置成接收覆盖给定子带并具有第一输出功率的至少第一PA、以及覆盖给定子带并具有区别于所述第一输出功率的第二输出功率的第二PA。在另一实施例中，所述发射机进一步包括与所述第二适配器连接、并用于连接天线与发射机以及接收器的双工器。

[0010] 此外，依照本发明的实施例，提供了一种方法，包括：

[0011] 提供预制的上变频组件，所述上变频组件包括将输入信号转换为具有输出频率的射频(RF)信号、并配置成在包含多个子带的频率范围内调整输出频率，以及进一步包括模块化功率放大器(PA)插座，所述模块化功率放大器插座包括耦连至所述上变频器的第一互连适配器以及与天线耦连的第二互连适配器；

[0012] 从一组PA中选择覆盖给定的、包含输出频率目标值的子带的PA，所述一组PA中的各个PA覆盖频率范围内的各自的子带；

[0013] 在所述模块化PA插座的所述第一和第二互连适配器之间连接选择的PA，从而产生覆盖给定子带的发射机。

[0014] 从其实施例的以下详细描述以及附图将更充分地理解本发明。

附图说明

[0015] 附图中：

[0016] 图1是依照本发明实施例的、微波通信链路的室外机(ODU)的示意性框图；

[0017] 图2是依照本发明实施例的、宽带上变频器和下变频器的示意性框图；

[0018] 图3是依照本发明实施例的、ODU的机械配置的示意图；

[0019] 图4是依照本发明实施例的、组装ODU的方法的示意性流程图。

具体实施方式

[0020] 综述

[0021] 在各种通信应用中，将发射机分配至选自某一(通常更宽)频率范围的特定频率子带中运行。例如，可能为微波通信链路的操作者分配6-40GHz范围内数十或数百MHZ的频谱。但是，一些发射机组件(例如功率放大器和双工器)通常固有为窄带并且不能覆盖整个宽带频率范围。

[0022] 因此，发射机的供应商通常无法生产和提供适合任一希望的子带的单个发射机版本。作为替代，分配至给定子带内操作的发射机通常由适合这一子带的组件有序构造。因此，不同版本(version)(“风味(flavor)”)的组件、组件和/或完整发射机的数量通常非常多。显然地，处理大量不同的产品版本很繁琐，而且增加了发射机制造和处理的成本和复杂性。

[0023] 此处所描述的本发明的实施例提供了改进的发射机设计以及组装上述发射机的方法，所述方法显著减少了覆盖给定频率范围所需要的硬件版本的数量。在此处所描述的实施例中，发射机是微波通信链路的室外机(ODU)的部分。但是替代性地，可以在各种其他类型的通信系统中使用此处所描述的方法和系统。

[0024] 公开的发射机配置通过使用可置换功率放大器(PA)减少了硬件版本的数量，所述功率放大器符合通用的机械和电子接口。换言之，依照通用的机械和电子接口构造用于各种子带和/或功率电平(power level)的多个PA。

[0025] 在一些实施例中，上变频组件包括设计为与任一使用通用接口的PA连接的宽带上变频器和模块化PA插座。通过选择覆盖希望的子带的PA以及将选择的PA与模块化插座连接、构造用于特定子带的发射机。因此，单个上变频组件可以用于构造该宽带上变频器所覆盖的任一子带的发射器。

[0026] 例如，在此处所描述的实施例中，单个上变频组件版本覆盖6-20GHz的范围，另一上变频组件版本覆盖20-40GHz的范围。由大约10个不同的PA覆盖6-40GHz的范围。由于上变频器的带宽以及可置换PA的使用，可以使用仅仅两个上变频组件版本覆盖整个6-40GHz范围。

[0027] 系统描述

[0028] 图1是依照本发明实施例的、微波通信链路的室外机(ODU)20的示意性框图。ODU20向以及从链路另一端的相似ODU发射以及接收射频(RF)信号。通过电缆22将ODU与室内机(IDU-图中未示出)连接。

[0029] 在图1的实例中，通过电缆在IDU和ODU之间交换的信号包括合适中频(IF)的模拟信号。在上述配置(所述配置通常称为分割安装(split-mount))中，链路的调制解调器电路位于IDU中。但是仅仅通过实例提及分割配置。此处所描述的方法和系统也可以与其他ODU配置一起使用。例如，在一些实施例中，调制解调器和其他数字通信电路位于ODU中，TM这种情况下通过电缆22传递的信号包括数字信号，例如以太网 信号。

[0030] 在图1的分割安装组件置中，电缆22与电缆接口24连接。在发射中，将通过电缆到达的模拟(IF或基带)信号输入至宽带上变频器28。该上变频器将输入信号上变频为希望的发射频率，例如6-40GHz范围内选择的频率。上变频器28覆盖宽带频率范围。例如，给定的上变频器可能覆盖6-20GHz或20-40GHz的范围。

[0031] 在一些实施例中，上变频器28包括RF集成电路(RFIC)，所述RF集成电路外部配置成覆盖宽频率范围内给定的子带。上变频器可能包括RFIC外(external to)的滤波器32。可以用于实现上变频器28的RFIC配置的几个实例在2007年12月27日申请的美国专利申请中描述，申请号为12/005,574，题为“集成RF-IF变频器”，所述美国专利申请受让给本专利申请的受让人(assignee)并且其公开在此处引用，以作参考。宽带上变频器的实例在以下的图2中展示。替代性地，可以使用其他合适的上变频器。

[0032] 通过功率放大器(PA)36放大上变频器28产生的RF信号。通过双工器40将放大的信号提供至天线44，所述天线向链路的另一端发射信号。PA 36覆盖了上变频器28的宽频率范围内的给定子带。从一组覆盖不同的频率子带的PA中选择安装在ODU中的PA。不同的PA符合通用的机械和电子接口。PA与同样符合这一通用接口的模块化PA插座48连接。通常地，该插座包括两个互连适配器(例如，波导管或同轴连接器)，一个与上变频器连接，另一个与天线连接。因此，如以下将详细说明的，在ODU组装的过程中，任一希望的、覆盖任一希望的频率子带的PA可以与模块化插座连接。

[0033] 上变频器28和插座48称为上变频组件50。通常尽管不必要地，上变频组件50制造有在单个印刷电路板(PCB)上。上变频组件是覆盖上变频器28所覆盖的整个频率范围的宽带。通过选择以及将特定的PA 36与模块化插座连接、组装覆盖给定子带的发射机。

[0034] 在接收中，通过天线44从链路的另一端接收RF信号。通过双工器40将接收的信号提供给下变频器52。下变频器将RF信号下变频为IF或基带，并且通过电缆接口24通过电缆22将下变频的信号发送至IDU。在一些实施例中，下变频器52包括合适的、可能使用外部滤波器56的RFIC。可能将下变频器52和上变频器28集成在相同的RFIC或不同的RFIC中。可以用于实现下变频器52的RFIC配置的几个实例在以上引用的美国专利申请中描述，申请序列号为12/005,574。宽带下变频器的实例在以下的图2中展示。替代性地，可以使用其他适合的下变频器配置。

[0035] 图1的ODU实例包括本地振荡器(LO)单元60，所述本地振荡器单元为上变频器28和下变频器52执行不同的上与下变频操作产生一个或多个LO信号。ODU 20进一步包括控制和配置不同ODU组件、尤其上变频器和下变频器的控制器64。在一些实施例中，ODU包括检测PA 36的输出以及测量PA的输出功率的检测器66。

[0036] 图1的ODU配置是仅为了概念清晰而选择的配置实例。在替代性实例中，可以使用其他合适的ODU配置。例如，取代使用双工器、ODU可能包括单独的发射和接收天线。此处所描述的方法和系统同样适用于调制解调器位于ODU中的上述系统配置。同样可以在仅执行发射而不执行接收的单向ODU中使用公开的方法和系统。除了ODU以外，可以在各种其他类型的通信发射机中使用此处所描述的方法和系统。

[0037] 上变频器以及下变频器配置实例

[0038] 图2是依照本发明实施例的、宽带上变频器28和下变频器52的实例的示意性框图。在这一实例中，上变频器28能够接受作为输入的IF或基带信号。通过数字控制的可变增益的放大器68放大IF输入。通过“BB I”和“B Q”表示的同相和正交输入提供基带输入信号，以及通过一对带通滤波器滤波基带输入信号。

[0039] 首先通过镜像抑制混频器(IRM)上变频输入信号，所述镜像抑制混频器将该信号与LO源76提供的本地振荡器(LO)混合。通过放大器80放大以及然后由外部滤波器32滤波IRM 72输出中的信号(称为“高IF”信号)。在一些实施例中，可以使用合适的转换器选择不同的滤波器，从而使能多个高IF值以及因此覆盖更宽的带宽。在本实例中，使用具有3750和2120MHz中心频率的两个滤波器。替代性地，也可以使用其他数量的滤波器和滤波器频率。

[0040] 滤波的信号重新进入上变频器28，并由可变增益的放大器84放大。可能通过检测器88检测放大器的输出，所述检测器88的输出将提供给控制器64。(在上变频器中也可以在其他各点、比如通过检测放大器68的输出的检测器和检测IRM 72的输出的检测器检测信号电平。)

[0041] 通过IRM 92进一步上变频放大器84的输出，所述IRM将该信号与LO源104产生的LO信号混合。使用倍频器108可选择地加倍源104产生的LO的频率。IRM 92产生希望的发射频率的RF信号，例如在6-20或20-40GHz的范围。RF信号的振幅由数字控制的衰减器(DCA)96调整、由前置放大器100放大并且然后作为PA 36的输入提供。

[0042] 在接收中，通过其输出由DCA 116衰减的低噪声放大器(LNA)112放大接收的RF信号。然后通过IRM 120下变频RF信号，所述IRM将该信号与LO源124产生的LO信号混合。通过倍频器128可选择地加倍这一LO信号的频率。在本发明的实例中，IRM产生集中于3260或1630MHz的高IF信号。通过检测器132检测高IF信号的电平。高IF信号由放大器136放大、然后由外部滤波器56滤波。当使用多个可能的高IF频率时，可以选择多个各自的滤波器56、从而滤波信号。

[0043] 滤波的信号由可变增益的放大器140放大、并且然后由IRM 144下变频为低IF。LO源148为这一下变频产生LO信号。通过片上带通滤波器(BPF)152或者替代性地通过外部BPF 156滤波产生的低IF信号。通过其输出作为下变频器的IF输出提供的、可变增益的放大器160放大滤波的信号。检测器168检测这一信号的电平。控制器64控制的自动增益控制(AGC)模块164设定放大器140和160的增益。这一模块也测量检测器168的输出，并将接收信号强度显示(RSSI)发送至控制器。通常，控制器也控制不同DCA的增益和上与下变频器中可变增益的放大器，控制不同的转换器，配置不同的LO源和倍频器，以及接受各种检测器测量的信号强度的显示。

[0044] 如上所述，仅通过实例选择图2的上、下变频器配置，也可以使用其他合适的配置。当ODU 20使用图2的上变频器配置以及以上引用的、申请序列号为12/005,574的美国专利申请中描述的配置时，仅使用两个上变频器版本(“风味”)可以覆盖6-40GHz的范围。一个版本覆盖低频范围(例如，6-20GHz或6-19.7GHz)，另一个版本覆盖高频范围(例如，18-40GHz或21.2-40.5GHz)。

[0045] 使用可置换功率放大器减少硬件版本的数量

[0046] 如上所述，任一给定的PA 36覆盖特定的、通常比讨论中的总频率范围小很多的频率子带。另一方面，上变频器28是宽带变频器，并且可以由控制器64配置、从而覆盖整个频率范围。

[0047] 为了减少需要支持的硬件版本(“风味”)的数量，以模块化方式构造ODU20。参考以上的图1，上变频组件50是宽带并且覆盖上变频器28所覆盖的整个频率范围。组件50中的模块化PA插座48符合特定的、对不同PA 36而言也通用的机械和电子接口。可以使用通用接口将覆盖给定频率子带的任一PA36与插座48连接，因此将上变频组件50变为覆盖这一频率子带的发射机。

[0048] 术语“模块化插座”用于描述为PA提供机械和/或电子连接的任一设备，使用所述设备可以在已经制造上变频组件后将给定的PA与上变频组件50连接。换言之，作为宽带单元预制造上变频组件50(包括插座48但排除任一特定的PA 36)。已经制造上变频组件50后，只要这一PA符合通用接口，插座48使能任一希望的PA36的连接。在ODU 20的最终组装过程中，通常执行适当的PA 36的选择和连接。

[0049] 代表性地，模块化插座包括两个符合通用机械接口的互连适配器。一个适配器为PA提供低功率输入连接(近似0dBm)，而另一个适配器从PA提供高功率输出连接。可选择地，模块化插座可能包括将电源提供给PA、检测PA输出功率电平和/或与PA交换各种控制信号的通用接口。模块化插座还可能提供通用机械接口，比如合适的使PA附着到ODU以及使能散热的机械设备。在一些实施例中，互连适配器包括到PA的输入波导管连接和来自PA的输出波导管连接。替代性地，适配器可能包括其他类型的RF输入和输出连接器，比如SMA连接器、K连接器或其他合适的同轴连接器。

[0050] 通常，与上变频器28覆盖的总频率范围相比，双工器40也固有(inherently)为窄带。典型的双工器覆盖几百MHz。因此，尽管其他带宽和数量也是可行的，但是可能由几十个双工器覆盖6-40GHz的范围。在一些实施例中，双工器40也是以模块化的方式可置换。换言之，当组装特定的ODU以在给定子带内操作时，选择并且安装适当的双工器。

[0051] 机械配置实例

[0052] 图3是依照本发明实施例的、ODU 20的机械配置实例的示意图。在图3的实例中，在底架(chassis)200上构造ODU 20。ODU包括PCB 204，所述PCB包括上变频器28和下变频器52(该图中未示出)。这一实例中的模块化PA插座48包括两个宽带波导管接口。两个波导管的其中一个将PCB 204上的上变频器输出与PA 36的输入连接。另一个波导管将PA 36的输出与双工器40连接。在接收中，波导管部分208将双工器40与PCB 204上的下变频器52的输入连接。

[0053] 图中可以看出，当组装ODU 20时，可以选择任一符合通用波导管接口的PA 36，并将其与PCB和双工器连接。

[0054] 各种市售的波导管可以用于实现插座48的通用宽带接口。例如，规定标准WRD-500D36双脊波导管跨越(over)5-18GHz的频率范围。这一波导管的细微改变可能使能它执行跨越6-20GHz的更宽的范围。规定标准WRD-180D24双脊波导管跨越18-40GHz的频率范围。替代性地，也可以使用其他合适的波导管。插座48与PCB 204的连接(发射)取决于插座的精确形状和尺寸。因此，使用传统的波导管可能涉及设计与实现几个(例如，多达5个)不同的发射机构和PCB类型。使用单个变形覆盖整个6-40GHz带的、修改的波导管连接可能使能仅仅单个发射机构和单个PCB类型的使用。同轴连接器(比如K连接器)的使用也使能单个发射机构和单个PCB类型的使用。

[0055] 在一些实施例中，如图3中所示，PA 36可能与从包装(package)的两侧延伸的输入和输出波导管连接一起包装在合适的包装中。使用合适的电缆(未示出)可以从PCB 204将电源连接提供给PA包装。在一些实施例中，功率检测器66也可以包装在PA包装中，并且通过合适的电缆将它的输出提供给PCB204。因此，也可能认为用于检测PA 36的输出功率的、具有功率检测器66的电子接口是插座48的通用接口的一部分。

[0056] 组装方法描述

[0057] 图4是依照本发明实施例的、组装ODU 20的方法的示意性流程图。该方法开始于在子带指定步骤210、ODU制造商接受ODU在给定频率子带上操作的请求。在上变频器选择步骤214，制造商选择适当的上变频组件版本。例如，当6-20GHz上变频组件和20-40GHz上变频组件覆盖6-40GHz的范围时，制造商代表性地提供两个版本的预制的上变频组件。在步骤214，制造商选择包含特定子带的、两个上变频组件版本的其中一个。

[0058] 在PA选择步骤218，制造商选择覆盖希望的频率子带的PA。通常，制造商提供覆盖不同子带的一组多个PA。所有这些PA符合模块化插座的通用接口。在步骤218，制造商根据希望的子带，选择该组中PA的其中一个。在一些实施例中，制造商使用两个或多个对给定子带而言具有不同输出功率电平的PA。在这些实施例中，制造商可能根据希望的ODU功率电平，选择这些PA中的一个。

[0059] 在PA连接步骤222，制造商连接选择的PA与模块化PA插座，然后在配置步骤226测试和配置ODU。

[0060] 尽管此处所描述的实施例主要讨论微波通信链路的ODU，但是也可以在各种其他通信系统中使用本发明的原理。

[0061] 因此，应当明白以上描述的实施例通过实例引用，而且本发明不受限于上文已经特定显示和描述的内容。相反，本发明的范围包括通过阅读前述描述本领域技术人员想到的以及在现有技术中未公开的、上文描述的各种特征的结合和子结合以及其变形和改变。