專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電流模式幅度調(diào)制的系統(tǒng)及方法
相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)是2001年3月21日提交的標(biāo)題為“用于電流模式幅度調(diào)制的系統(tǒng)及方法”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.09/813593的部分繼續(xù)申請(qǐng)。通過(guò)引用把共同未決并與本申請(qǐng)共同轉(zhuǎn)讓的那個(gè)優(yōu)先申請(qǐng)完整地結(jié)合到本文中。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及RF功率放大器，具體來(lái)說(shuō)，涉及有效的線性RF信號(hào)放大。
若干現(xiàn)有的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)正在使用或者計(jì)劃在不久的將來(lái)使用。享有不同程度的全局部署的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)包括TIA/EIA-136和全球移動(dòng)通信業(yè)務(wù)(GSM)標(biāo)準(zhǔn)，它們代表用于提供無(wú)線通信和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)方式。TIA/EIA-136和GSM標(biāo)準(zhǔn)采用時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)?；诖a分多址技術(shù)的其它已部署標(biāo)準(zhǔn)包括IS-95標(biāo)準(zhǔn)。包括仍然處于開(kāi)發(fā)中的那些在內(nèi)的或者初次展現(xiàn)的更新標(biāo)準(zhǔn)包括所謂的第三代(3G)標(biāo)準(zhǔn)。3G標(biāo)準(zhǔn)包括北美基于CDMA的IS-2000以及主要?dú)W洲寬帶CDMA(WCDMA)標(biāo)準(zhǔn)。全球演進(jìn)的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)率(EDGE)標(biāo)準(zhǔn)提供TDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)向3G業(yè)務(wù)的遷移路徑。
發(fā)射信號(hào)調(diào)制的不同方式存在于各種標(biāo)準(zhǔn)之中，但是每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通常具有與發(fā)射信號(hào)保真度有關(guān)的規(guī)范。諸如頻譜純度或相鄰信道功率之類(lèi)的頻譜要求對(duì)于基于這些標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中使用的RF發(fā)射機(jī)提出某些性能要求。在一些情況中，這些標(biāo)準(zhǔn)的一部分所提出的頻譜要求相當(dāng)嚴(yán)格。例如，GSM和TDMA標(biāo)準(zhǔn)的EDGE擴(kuò)展離開(kāi)支持8-PSK調(diào)制的高斯最小頻移鍵控，它具有極大的幅度調(diào)制深度以及嚴(yán)格的頻譜純度要求。這類(lèi)要求對(duì)相關(guān)發(fā)射機(jī)提出極大的線性度要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括用于有效的線性RF信號(hào)放大的系統(tǒng)及方法。為飽和模式工作偏置的功率放大器由可控電流源提供電力。來(lái)自功率放大器的輸出信號(hào)的幅度調(diào)制基于與包絡(luò)調(diào)制信號(hào)成比例地控制其供電電流。這樣，功率放大器可配置用于以飽和模式有效工作，同時(shí)仍然用于產(chǎn)生具有高線性包絡(luò)調(diào)制的發(fā)射信號(hào)。供電電流調(diào)制在功率放大器工作電流的寬范圍上提供控制的良好線性度，并且對(duì)于某些類(lèi)型的功率放大器裝置、如異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)功率放大器可能特別有利。
RF發(fā)射信號(hào)生成的一種方式包括分開(kāi)基帶相位和幅度信息信號(hào)的生成。恒定包絡(luò)相位信息信號(hào)則可用于產(chǎn)生相位調(diào)制輸出信號(hào)，它然后由HBT PA進(jìn)行放大。結(jié)合起來(lái)，幅度信息信號(hào)用來(lái)驅(qū)動(dòng)有損調(diào)制器，它響應(yīng)預(yù)期幅度信息而調(diào)制HBT PA的供電電流。這個(gè)動(dòng)作作為預(yù)期幅度信息的函數(shù)來(lái)調(diào)制由HBT PA輸出的發(fā)射信號(hào)的包絡(luò)。
調(diào)制器可包括配置為電流鏡電路的電流源，它在響應(yīng)輸入幅度信息信號(hào)的閉環(huán)控制下調(diào)制的鏡的第一支路中產(chǎn)生參考電流，并在鏡的第二支路中產(chǎn)生已調(diào)制供電電流。也就是說(shuō)，已調(diào)制供電電流作為已調(diào)制參考電流的縮放形式被產(chǎn)生。一般來(lái)說(shuō)，電流鏡配置了采用相對(duì)于功率放大器的標(biāo)稱(chēng)有效DC電阻來(lái)確定大小的參考負(fù)載，使得第一支路中的電壓匹配第二支路中的電壓。但是，功率放大器的有效DC電阻可在操作期間改變，導(dǎo)致電流鏡中的電壓不平衡，并且可能導(dǎo)致信號(hào)削波/失真。
因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括補(bǔ)償包含被提供已調(diào)制供電電流的RF功率放大器的發(fā)射機(jī)的工作的方法。在這里，該方法包括檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化，以及響應(yīng)所述檢測(cè)而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)工作。檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化可包括檢測(cè)RF功率放大器的工作電壓是否接近供電電壓限度，或者可包括檢測(cè)電流鏡支路之間的電壓不平衡。
補(bǔ)償功率放大器的有效DC電阻的所檢測(cè)變化包括例如響應(yīng)檢測(cè)到已經(jīng)增加而進(jìn)行控制改變以降低功率放大器的有效DC電阻。這種補(bǔ)償控制其中還可包括改變功率放大器的偏置、改變功率放大器的有效裝置大小、改變功率放大器的阻抗匹配或者補(bǔ)償對(duì)功率放大器的RF輸入以及為放大器供電的已調(diào)制供電電流其中的一個(gè)或兩個(gè)。
因此，與發(fā)射機(jī)中的RF功率放大器配合使用的示范電流調(diào)制電路包括電流鏡電路，配置成根據(jù)反射響應(yīng)幅度信息信號(hào)而調(diào)制的參考電流來(lái)向RF功率放大器提供已調(diào)制供電電流；檢測(cè)電路，配置成響應(yīng)檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化而產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)；以及控制電路，配置成響應(yīng)檢測(cè)信號(hào)而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)?？刂齐娐房膳渲贸筛鶕?jù)需要產(chǎn)生模擬或數(shù)字補(bǔ)償信號(hào)，以及如上所述，可配置成驅(qū)動(dòng)發(fā)射信號(hào)生成邏輯、阻抗匹配電路、放大器偏置和/或確定大小控制等。
在另一個(gè)示范實(shí)施例中，放大器電路采用向功率放大器提供幅度調(diào)制供電電流的基于電流鏡的電流源來(lái)實(shí)現(xiàn)RF功率放大器的幅度調(diào)制。在這類(lèi)實(shí)施例中，檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化可包括比較電流鏡電路的參考支路中的第一傳輸晶體管上的第一電壓降和電流鏡電路的輸出支路中的第二傳輸晶體管上的第二電壓降，其中，所述第一傳輸晶體管調(diào)節(jié)到參考負(fù)載中的參考電流，以及所述第二傳輸晶體管調(diào)節(jié)到RF功率放大器中的供電電流，所述供電電流是所述參考電流的鏡像形式。在那個(gè)上下文中，響應(yīng)所述檢測(cè)而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)工作可在閉環(huán)控制下改變對(duì)第二傳輸晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得第二電壓降保持為基本上等于第一電壓降。
通過(guò)這些及其它實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不受以上的示范信息限制。實(shí)際上，通過(guò)閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明以及參見(jiàn)附圖，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是關(guān)于輸入和輸出信號(hào)功率的一般功率放大器效率曲線的簡(jiǎn)圖。
圖2是本發(fā)明的一般放大器電路的簡(jiǎn)圖。
圖3是簡(jiǎn)圖，對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)和異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)功率放大器裝置，把供電電壓控制與供電電流控制進(jìn)行對(duì)照。
圖4是圖2的放大器電路的示范實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)圖。
圖5是圖4的電路的一個(gè)備選示范實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)圖。
圖6是其中具有各種可選添加的圖4的放大器電路的簡(jiǎn)圖。
圖7是圖2的放大器電路的電流鏡實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)圖。
圖8是圖7的電流鏡的示范實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)圖。
圖9是圖7的電流鏡的一個(gè)備選示范實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)圖。
圖10是包括用于檢測(cè)/補(bǔ)償變化的功率放大器DC阻抗的控制電路的示范電流鏡實(shí)施例的簡(jiǎn)圖。
圖11是用于圖10的電路的示范比較器/控制電路的簡(jiǎn)圖。
圖12是適用于功率放大器偏置控制的比較器/控制電路的簡(jiǎn)圖。
圖13是適用于功率放大器“大小”調(diào)節(jié)的比較器/控制電路的簡(jiǎn)圖。
圖14是在閉環(huán)補(bǔ)償控制之下工作的電流鏡電路的示范實(shí)施例的簡(jiǎn)圖。
圖15是示范無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)圖。
圖16是用于圖8的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端的簡(jiǎn)圖。
發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明雖然本發(fā)明考慮其中功率放大器效率和線性度關(guān)鍵的移動(dòng)終端或其它電池供電的RF通信裝置中的使用，但是它適用于大范圍的RF應(yīng)用。還應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明涉及與即時(shí)申請(qǐng)共同轉(zhuǎn)讓的標(biāo)題為“RF功率放大的系統(tǒng)及方法”的共同未決申請(qǐng)。該共同未決申請(qǐng)的公開(kāi)通過(guò)引用結(jié)合于本文中。
圖1說(shuō)明典型功率放大器的一般射頻輸出功率曲線，并且另外還說(shuō)明放大器的工作點(diǎn)與其工作效率之間的一般關(guān)系。水平軸表示輸入信號(hào)的RF功率RFIN，而左垂直軸則表示射頻功率放大器產(chǎn)生的輸出信號(hào)的RF功率RFOUT，以及右垂直軸表示功率放大器工作效率(ηPAE)。POUT垂直軸上的工作點(diǎn)1(OP1)說(shuō)明可被選擇用于功率放大器的線性工作的標(biāo)稱(chēng)工作點(diǎn)。
OP1對(duì)應(yīng)于線性模式工作中的放大器工作效率η1，它可具有大約百分之四十的示范值。諸如EDGE移動(dòng)終端中使用的8-PSK技術(shù)之類(lèi)的某些調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)的線性度要求是使得OP1可能使功率放大器輸出上的頻譜質(zhì)量明顯降級(jí)。為此，功率放大器可配置用于在工作點(diǎn)2(OP2)工作，它為線性放大提供更大的范圍，但得到明顯更差的效率。OP2的示范效率值可能處于百分之三十的范圍內(nèi)。
工作點(diǎn)3(OP3)與OP1和OP2相比提供顯著改進(jìn)的效率，但是要求功率放大器以飽和模式工作，其中RF輸出功率不再隨RF輸入功率線性改變。如前面所述，某些信號(hào)調(diào)制方案不要求線性放大，因此在OP3工作對(duì)于這類(lèi)信號(hào)調(diào)制方案不成問(wèn)題。但是，要求線性放大的信號(hào)調(diào)制方案不可經(jīng)受采用以飽和模式工作的傳統(tǒng)功率放大器的放大。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的放大器電路10的示范簡(jiǎn)圖。放大器電路10包括功率放大器12和有損調(diào)制器14。應(yīng)用術(shù)語(yǔ)“有損”，因?yàn)橛袚p調(diào)制器14在工作期間消耗功率。但是，與先前結(jié)合的共同未決申請(qǐng)的有損調(diào)制器相比，本發(fā)明的有損調(diào)制器14作為預(yù)期幅度調(diào)制信息的函數(shù)來(lái)控制提供給功率放大器12的供電電流IPA。也就是說(shuō)，有損調(diào)制器14直接對(duì)功率放大器12的供電電流進(jìn)行工作。這個(gè)工作與供電電壓Vdd所定義的電壓最高限度的限制內(nèi)的所施加電壓VPA無(wú)關(guān)。因此，有損調(diào)制器14作為可控電流源工作，以及為清楚起見(jiàn)，在本文中表示為電流源14。
功率放大器12本身可能是復(fù)合或多放大器配置，并且配置用于飽和模式工作。雖然未示出，但是功率放大器12可包括位于其供電輸入與相應(yīng)電流源14之間的濾波電路。這個(gè)濾波電路基本上會(huì)抑制其供電輸入上存在的任何RF頻率，并且可能只包括分路電容器和/或RF扼流圈。注意，電流源14的輸出電容本身可有效地抑制功率放大器12的供電輸入上的不想要的RF頻率，并消除對(duì)于補(bǔ)充濾波的需求。
功率放大器12接收恒定包絡(luò)RF輸入信號(hào)RFIN，對(duì)它放大以產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)RFOUT。電流源14通過(guò)根據(jù)幅度信息信號(hào)AMIN調(diào)制用于向功率放大器12供電的供電電流，對(duì)否則是恒定包絡(luò)的發(fā)射信號(hào)RFOUT給予預(yù)期幅度調(diào)制。幅度信息信號(hào)AMIN對(duì)應(yīng)于發(fā)射信號(hào)RFOUT所預(yù)期的幅度調(diào)制。
發(fā)射信號(hào)RFOUT一般根據(jù)發(fā)射信號(hào)的同步相位和幅度調(diào)制的組合來(lái)傳送預(yù)期信息。因此，輸入信號(hào)RFIN可能是恒定包絡(luò)相位調(diào)制信號(hào)，其中幅度信息信號(hào)AMIN是對(duì)應(yīng)的同步幅度調(diào)制信號(hào)。用于創(chuàng)建這類(lèi)信號(hào)的一般方法稍后在更大系統(tǒng)、如移動(dòng)終端的上下文中提供放大器電路10時(shí)進(jìn)行論述。
由于RF輸入信號(hào)RFIN是恒定包絡(luò)信號(hào)，所以不要求功率放大器12對(duì)其信號(hào)輸入上的線性幅度變化進(jìn)行響應(yīng)。但是，電流源14所提供的供電電流調(diào)制提供對(duì)發(fā)射信號(hào)RFOUT給予非常線性的包絡(luò)調(diào)制的方式，盡管功率放大器12以飽和模式工作。由于電流源14直接控制它與供電電壓VPA無(wú)關(guān)地提供的供電電流IPA，所以功率放大器12的表示為ZLOAD的輸出負(fù)載的變化不改變供電電流IPA。輸出負(fù)載的這類(lèi)變化可能例如源于來(lái)自連接到功率放大器的輸出的天線(未示出)的耦合變化。
以這種方式操作功率放大器12具有大量?jī)?yōu)點(diǎn)。例如控制功率放大器12的供電電壓VPA的其它技術(shù)可適用于某些類(lèi)型的功率放大器12，仍然產(chǎn)生對(duì)其它放大器類(lèi)型的控制的非線性度。作為一個(gè)實(shí)例，某些類(lèi)型的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)功率放大器12提供對(duì)于發(fā)射信號(hào)RFOUT的大的輸出功率范圍或幅度調(diào)制范圍上的適當(dāng)線性控制。但是，異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)功率放大器12在供電電壓調(diào)制控制下、特別是在發(fā)射信號(hào)RFOUT的較小幅度上不進(jìn)行線性響應(yīng)，并且要求明確的DC偏移前置補(bǔ)償以補(bǔ)償HBT的固有偏移電壓，如圖3所示。
圖3根據(jù)飽和放大器輸出線性度把供電電壓調(diào)制與供電電流調(diào)制進(jìn)行對(duì)比。對(duì)于功率放大器12的FET以及HBT實(shí)現(xiàn)，左側(cè)曲線描繪作為控制施加到功率放大器12的供電輸入端的供電電壓VPA的函數(shù)的RFOUT幅度。如圖所示，F(xiàn)ET實(shí)現(xiàn)在供電電壓的控制范圍上呈現(xiàn)相當(dāng)良好的線性度，但是不夠理想。然而，HBT實(shí)現(xiàn)在較低工作電壓上呈現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的非線性度。
右側(cè)曲線說(shuō)明功率放大器12的相同F(xiàn)ET和HBT實(shí)現(xiàn)，但描繪作為可采用電流源14實(shí)現(xiàn)的供電電流控制的函數(shù)的RFOUT幅度。如圖所示，F(xiàn)ET實(shí)現(xiàn)的線性度得到某種程度改進(jìn)，但是HBT實(shí)現(xiàn)的線性度得到顯著改進(jìn)。
圖4是電流源14的示范實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)圖。電流源14包括控制放大器16、傳輸晶體管18和感測(cè)電阻器20。在這種配置中，電流源14實(shí)現(xiàn)為線性響應(yīng)電壓模式幅度信息信號(hào)AMIN的閉環(huán)控制電路。電流源14作為幅度信息信號(hào)AMIN的函數(shù)來(lái)控制它向功率放大器12提供的供電電流IPA的大小。
在工作中，AMIN信號(hào)作為施加到例如可能是運(yùn)算放大器的控制放大器16的非反相輸入端的電壓模式信號(hào)而產(chǎn)生或者被轉(zhuǎn)換成電壓模式信號(hào)。控制放大器16根據(jù)AMIN信號(hào)和取自功率放大器12的供電電流通路的反饋信號(hào)之間的差異來(lái)產(chǎn)生控制電壓?？刂齐妷涸O(shè)置傳輸晶體管16的柵極偏置，它又設(shè)置提供給功率放大器12的供電電流IPA的大小。
在這個(gè)實(shí)現(xiàn)中，反饋信號(hào)作為與供電電流通路中的傳輸晶體管18串聯(lián)設(shè)置的感測(cè)電阻器20上的電壓降的函數(shù)來(lái)產(chǎn)生。感測(cè)電阻器20上的電壓降是進(jìn)入功率放大器12的供電電流IPA的正函數(shù)。因此，AMIN信號(hào)控制電流源14，使得它向功率放大器12提供供電電流IPA，此供電電流IPA按照AMIN信號(hào)的信號(hào)變化來(lái)調(diào)制。
感測(cè)電阻器20一般選擇成具有仍然產(chǎn)生可工作的反饋信號(hào)電平的可能的最低電阻。選擇感測(cè)電阻器20的較小電阻值的動(dòng)機(jī)產(chǎn)生于限制感測(cè)供電電流IPA所消耗的功率量的愿望。但是，實(shí)際上，有效電流感測(cè)的意愿相對(duì)在控制放大器16上產(chǎn)生足夠反饋信號(hào)電平的需要進(jìn)行平衡。反饋電阻器的示范值在50mΩ的范圍之內(nèi)，但在給定實(shí)現(xiàn)中所選的具體值取決于供電電流IPA的預(yù)計(jì)大小范圍、控制放大器16的增益對(duì)頻率特性以及幅度信息信號(hào)AMIN的預(yù)計(jì)帶寬。
控制放大器16的增益特性是一個(gè)因素，因?yàn)樗鼞?yīng)當(dāng)能夠在AMIN信號(hào)的全帶寬上精確產(chǎn)生對(duì)于傳輸晶體管18的控制電壓，即使在取自感測(cè)電阻器20的反饋信號(hào)的最低電平上。在電流源14的一個(gè)給定實(shí)現(xiàn)中，控制放大器16可根據(jù)上述因素來(lái)選擇，從而允許成本與性能之間的精明設(shè)計(jì)折衷。
情況可能是，具有高單位增益帶寬的較高性能放大器裝置在對(duì)信號(hào)AMIN的某些帶寬限制以?xún)?nèi)提供用作控制放大器16的可接受性能。如上所述，成本考慮提供使控制放大器16的性能要求為最小的動(dòng)機(jī)，以及圖5說(shuō)明減小這類(lèi)要求的一種方式。第二放大器17提供控制放大器16的反饋環(huán)路中的附加增益。通過(guò)放大在感測(cè)電阻器20上取的差分信號(hào)，放大器17為控制放大器16提供更大的控制信號(hào)，這使其增益要求為最小。也就是說(shuō)，放大器17所提供的反饋信號(hào)增益減小控制放大器16的閉環(huán)增益要求。這種方法減小放大器16和17的帶寬要求。
除了按照信號(hào)帶寬考慮增強(qiáng)設(shè)計(jì)之外，對(duì)圖4或圖5的電流源14的其它變化結(jié)合可根據(jù)需要或需求有選擇添加的附加工作特征。圖6說(shuō)明這些可選特征的一部分，其中包括多個(gè)感測(cè)電阻器20A...20C、相應(yīng)的感測(cè)電阻器選擇開(kāi)關(guān)22、可選的選擇信號(hào)邏輯24和輸入濾波器26。
如前面所述，感測(cè)電阻器20根據(jù)產(chǎn)生與供電電流IPA成比例的電壓降來(lái)提供反饋信號(hào)。將其電阻減小到最小值的步驟減小感測(cè)電阻器20中的功耗。但是，電阻值過(guò)小會(huì)在供電電流IPA的較低范圍上產(chǎn)生不合要求的低信號(hào)電平。滿(mǎn)足這些競(jìng)爭(zhēng)事宜的一種方式基于采用僅在供電電流IPA的給定工作范圍內(nèi)的選定值感測(cè)電阻器、如20A、20B或20C。
可使感測(cè)電阻器20A比較大，從而確保供電電流IPA的低值上的良好反饋信號(hào)電平。一旦供電電流IPA進(jìn)入第二大小范圍，則可使開(kāi)關(guān)22改變到感測(cè)電阻器20B，它的值相對(duì)于感測(cè)電阻器20A可能縮放為更小。類(lèi)似地，一旦供電電流IPA進(jìn)入第三、也許是最大的范圍，開(kāi)關(guān)22可用來(lái)選擇感測(cè)電阻器20C，可使它更小。無(wú)疑可根據(jù)需要使用更小或更大數(shù)量的感測(cè)電阻器20，采用阻抗值的相對(duì)大小確定的各種方案。
外部選擇信號(hào)可用來(lái)控制開(kāi)關(guān)22，以便有選擇地把這組感測(cè)電阻器20其中之一連接到供電電流通路中。這樣一種信號(hào)可能由外部邏輯產(chǎn)生。產(chǎn)生選擇信號(hào)的邏輯可能與已知發(fā)射功率范圍一致。或者，電流源14可結(jié)合選擇控制電路24。選擇控制電路24例如可配置為簡(jiǎn)單大小比較電路，它根據(jù)控制放大器16產(chǎn)生的控制電壓來(lái)產(chǎn)生選擇信號(hào)。然后，選擇控制電路24可有選擇地配置成根據(jù)供電電流IPA的大小來(lái)選擇感測(cè)電阻器20中適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)。對(duì)這種一般方案的變化可包括結(jié)合并聯(lián)的兩個(gè)或兩個(gè)以上感測(cè)電阻器20，從而擴(kuò)展可用電阻器組合的數(shù)量。
輸入濾波器26可用于例如幅度信息信號(hào)AMIN作為數(shù)字位流進(jìn)入的情況中。所謂的ΔΣ轉(zhuǎn)換器往往產(chǎn)生包含可經(jīng)過(guò)平均以產(chǎn)生成比例模擬信號(hào)的可變數(shù)量的1和0的高比特率輸出信號(hào)。在這種情況中，輸入濾波器26可只包含例如采用電阻器-電容器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的低通濾波器。注意，需要AMIN濾波的某些實(shí)現(xiàn)可能把濾波器26從放大器電路10移入負(fù)責(zé)AMIN生成的集成電路(未示出)。
圖7是對(duì)圖4和圖5所示的控制電路實(shí)現(xiàn)的一種備選方案的一般簡(jiǎn)圖。電流源14基于按照幅度信息信號(hào)AMIN來(lái)控制的電流鏡。具體來(lái)說(shuō)，配置為電流鏡的電流源14響應(yīng)AMIN信號(hào)的變化、作為其輸出提供供電電流IPA。這種方法消除了對(duì)于經(jīng)由感測(cè)電阻器20感測(cè)的放大器電流的需要。
本領(lǐng)域中知道，對(duì)于電流鏡實(shí)現(xiàn)存在許多變化。圖8說(shuō)明電流源14的示范電流鏡實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)實(shí)現(xiàn)中，電流源14包括晶體管30A、30B和控制電流源32。晶體管30A定義控制電路通路，其中控制電流的值由控制電流源32按照幅度信息信號(hào)AMIN來(lái)設(shè)置。第二晶體管30B的基極耦合到第一晶體管30A的基極/漏極端子，使得第二晶體管30B提供的供電電流IPA作為AMIN信號(hào)的函數(shù)變化。AMIN信號(hào)基本上用作控制電流，以及供電電流IPA與AMIN信號(hào)成比例地產(chǎn)生。AMIN信號(hào)可作為電流模式信號(hào)產(chǎn)生，并用于直接控制通過(guò)第一晶體管30A的電流。這可消除對(duì)于控制電流源32的需要。
一般來(lái)說(shuō)，第一和第二晶體管30A、30B作為“匹配對(duì)”來(lái)實(shí)現(xiàn)。匹配晶體管30A和30B的一種方式基于在相同集成器件中、通常在器件晶片上相互靠近地實(shí)現(xiàn)它們。通過(guò)把晶體管30A和30B設(shè)置在一處，它們得到密切的熱耦合，并且不太可能遇到相互間的半導(dǎo)體加工偏差。晶體管30A和30B的幾何尺寸相互間可進(jìn)行縮放，以便實(shí)現(xiàn)預(yù)期電流增益。電流增益相對(duì)于與AMIN信號(hào)成比例地設(shè)置的控制電流的大小來(lái)設(shè)置供電電流IPA的大小。
圖9說(shuō)明對(duì)電流源14的電流鏡實(shí)現(xiàn)的一個(gè)備選示范方法。所示電路提供電流幅度調(diào)制的一種有利方式，并且使在圖4和圖5的上下文中所述的帶寬考慮中的許多為最小。在這個(gè)實(shí)現(xiàn)中，電流源14包括具有發(fā)射極衰減電阻器36、集電極電阻器38的輸入晶體管34、匹配電流鏡晶體管40A和40B、以及經(jīng)由電阻器43耦合到晶體管34的發(fā)射極的固定參考電阻器42。如圖所示，輸入晶體管34是雙極結(jié)型晶體管(BJT)，而晶體管40A和40B則是匹配的P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PFET)，但是根據(jù)具體設(shè)計(jì)需求可采用其它晶體管器件類(lèi)型。
工作的基礎(chǔ)是產(chǎn)生作為信號(hào)AMIN的函數(shù)被調(diào)制的通過(guò)固定參考電阻器42的電流，然后把那個(gè)電流反射到功率放大器12。更詳細(xì)來(lái)說(shuō)，信號(hào)AMIN驅(qū)動(dòng)輸入晶體管34，它通過(guò)其集電極負(fù)載電阻器38吸收與AMIN成比例的集電極電流。在晶體管34的集電極上產(chǎn)生的電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)匹配晶體管40A和40B的柵極。晶體管40A使電流進(jìn)入固定參考電阻器42，其上的電壓被反饋給晶體管34的發(fā)射極，從而相對(duì)AMIN信號(hào)保持它的線性工作。因此，與信號(hào)AMIN成比例的電壓在固定參考電阻器42上產(chǎn)生，通過(guò)其中的電流由功率放大器12中的晶體管40B進(jìn)行反射。
匹配晶體管40A和40B的相對(duì)幾何尺寸可經(jīng)過(guò)設(shè)置，以便實(shí)現(xiàn)通過(guò)固定參考電阻器42的電流與進(jìn)入功率放大器12的鏡像電流(IPA)之間的預(yù)期縮放。固定參考電阻器42通常具有縮放到全等級(jí)功率的功率放大器12的標(biāo)稱(chēng)阻抗的值。這對(duì)于2Ω的標(biāo)稱(chēng)PA阻抗轉(zhuǎn)換為例如1KΩ的典型值。
圖9所示的電流源14在幅度調(diào)制信號(hào)AMIN的帶寬很高的情況中特別有利。例如，AMIN信號(hào)的幅度調(diào)制信息對(duì)于GSM/EDGE應(yīng)用可能在1.25MHz至1.5MHz的范圍中，以及對(duì)于其它更高數(shù)據(jù)速率的第三代(3G)無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)可能具有相似的帶寬。
各種圖解所示及以上所述的電流源14的電流鏡實(shí)現(xiàn)無(wú)疑可擴(kuò)展到包括各種補(bǔ)償電路。雖然未示出，但是電流鏡溫度補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)是大家非常了解的，并且在必要時(shí)可用于電流源14中。此外，可在必要時(shí)包括其它實(shí)用補(bǔ)償措施、如AC補(bǔ)償，但是沒(méi)有說(shuō)明這種附加補(bǔ)償。
圖10說(shuō)明電流源14的又一個(gè)示范實(shí)施例，它感測(cè)并可選地補(bǔ)償功率放大器12的可變有效DC電阻。在這個(gè)實(shí)施例中，電流源14包括匹配晶體管40A和40B、可能是運(yùn)算放大器的放大器42、參考負(fù)載電阻器44以及可能用作補(bǔ)償電路的檢測(cè)/控制電路46，并且可配置成包括檢測(cè)電路48以及對(duì)其進(jìn)行響應(yīng)的控制電路50。電路14還可包括附加檢測(cè)電路48，它可用來(lái)感測(cè)晶體管40B上的電壓。圖10中還示出的是匹配網(wǎng)絡(luò)52和天線54。
電流源14在功能上向功率放大器12提供已調(diào)制供電電流，它基于把(已調(diào)制)參考電流從包括晶體管40A的第一電流鏡支路反射到包括晶體管40B的第二電流鏡支路而產(chǎn)生。在工作中，放大器42在閉環(huán)控制下改變晶體管40A的柵極驅(qū)動(dòng)，以便使VIN’節(jié)點(diǎn)實(shí)質(zhì)上保持在VIN輸入信號(hào)，它可作為預(yù)期幅度信息信號(hào)AMIN產(chǎn)生。因此，電流iREF是輸入信號(hào)VIN和負(fù)載電阻器44的大小的函數(shù)，即iREF＝VIN’/RREF。由于相同的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到晶體管40B，所以它將與晶體管40B相對(duì)于晶體管40A的幾何尺寸縮放成比例地反射iREF。例如，如果晶體管40A具有幾何尺寸“A”以及晶體管40B具有幾何尺寸n×A，則鏡像電流iPA＝n×iREF。
因此，所得輸出電壓VPA是進(jìn)入功率放大器12的已調(diào)制供電電流iPA與功率放大器12的有效DC電阻REFF的函數(shù)。如果REFF的標(biāo)稱(chēng)值大約等于RREF/n，則VPA將大約等于VIN’。也就是說(shuō)，如果功率放大器12的有效DC電阻大約處于其標(biāo)稱(chēng)值，則電流鏡中的電壓得到平衡。但是，對(duì)于功率放大器12的有效DC電阻在工作期間改變來(lái)說(shuō)，VPA將不匹配VIN’。那種不匹配意味著，晶體管40B的工作電壓、如柵極-源極、柵極-漏極和漏極-源極電壓不匹配晶體管40A的工作電壓。晶體管工作電壓的差異損害電路14的電流鏡像功能，意味著iPA一般對(duì)于功率放大器12的變化的有效DC電阻將不保持與iREF的預(yù)期比例。
更具體來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生iREF，使得VPA對(duì)于REEF的標(biāo)稱(chēng)值對(duì)于Vdd的給定值保持在可允許工作電壓限度內(nèi)。如果REFF的值在發(fā)送操作期間顯著增加，則VPA＝iPA×REFF可能相對(duì)于Vdd施加的工作電壓限度提升過(guò)高，并且來(lái)自功率放大器12的所得輸出信號(hào)RFOUT可能被削波。這種削波產(chǎn)生不合要求的信號(hào)失真及伴隨的頻譜發(fā)散。
示范電路46配置成在工作期間檢測(cè)功率放大器12的有效DC電阻的變化，并且對(duì)其響應(yīng)而產(chǎn)生控制信號(hào)。本文中又稱(chēng)作補(bǔ)償或調(diào)節(jié)信號(hào)的控制信號(hào)可用來(lái)調(diào)節(jié)包括RF功率放大器12的發(fā)射機(jī)的一個(gè)或多個(gè)工作參數(shù)。雖然圖10說(shuō)明響應(yīng)功率放大器12的有效DC電阻的所檢測(cè)變化的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)52的調(diào)節(jié)，但是應(yīng)當(dāng)理解，作為控制匹配阻抗的補(bǔ)充或替代，可控制其它參數(shù)。
電路46可配置成根據(jù)檢測(cè)電流鏡電壓不平衡、即參考電壓VIN’，與輸出電壓VPA之間的差異來(lái)檢測(cè)功率放大器12的變化有效DC電阻，因?yàn)檫@類(lèi)差異表明功率放大器12的有效DC電阻已經(jīng)偏離其標(biāo)稱(chēng)值RREF/n。
作為那種檢測(cè)方法的補(bǔ)充或替代，電路46可配置成監(jiān)測(cè)晶體管40B上的電壓差，因?yàn)閂dd與VPA之間的差異對(duì)于IPA的給定值是功率放大器12的有效DC電阻的函數(shù)。這種檢測(cè)方法對(duì)于檢測(cè)功率放大器12的有效DC電阻的增加具有使VPA向Vdd施加的削波限度升高的風(fēng)險(xiǎn)的點(diǎn)是特別有利的。
在任何情況中，采用補(bǔ)償信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)52的所述補(bǔ)償方法在移動(dòng)臺(tái)中可能特別有利。在移動(dòng)臺(tái)中，移動(dòng)臺(tái)發(fā)射天線的有效阻抗一般隨著移動(dòng)臺(tái)在呼叫期間相對(duì)于用戶(hù)身體和/或其它附近物體的位置改變而改變。因此，如果天線的阻抗改變，并且所得不匹配使功率放大器12的有效DC電阻偏離其標(biāo)稱(chēng)值，則電路46檢測(cè)由ΔV＝(VIN’-VPA)和/或AV＝(Vdd-VPA)表示的有效DC電阻的所得變化。
注意，檢測(cè)電路48可配置成產(chǎn)生與所檢測(cè)電壓差成比例的檢測(cè)信號(hào)，以及控制電路50可配置成對(duì)其響應(yīng)而產(chǎn)生補(bǔ)償信號(hào)。例如，在突發(fā)模式傳輸配置中，電路46優(yōu)選地配置成感測(cè)活動(dòng)信號(hào)傳輸期間的變化，但是將其補(bǔ)償調(diào)節(jié)推遲到?jīng)]有活動(dòng)傳輸時(shí)。例如，電路46可檢測(cè)給定傳輸突發(fā)期間VIN’與VPA之間的電壓差異，然后在下一個(gè)突發(fā)之前的非傳輸時(shí)間中更新補(bǔ)償信號(hào)。這樣操作避免在活動(dòng)傳輸期間進(jìn)行補(bǔ)償變更。某些類(lèi)型的信號(hào)傳輸無(wú)疑可容許實(shí)時(shí)傳輸中的這類(lèi)變化，并且應(yīng)當(dāng)理解，這里所述的推遲調(diào)節(jié)方法是一種非限制性實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
圖11說(shuō)明電路46的示范實(shí)現(xiàn)，其中，檢測(cè)電路48包括配置成產(chǎn)生與其兩個(gè)信號(hào)輸入之間的差異成比例的檢測(cè)信號(hào)的差分感測(cè)電路，兩個(gè)信號(hào)輸入可直接或間接耦合到VIN’和VPA電壓信號(hào)，和/或耦合到晶體管40B上的電壓差。注意，檢測(cè)電路48可包括沒(méi)有明確示出的電路元件、如濾波器，以便確保對(duì)于幅度調(diào)制信息信號(hào)VIN的幅度調(diào)制頻率相應(yīng)地配置其檢測(cè)帶寬?？赡芟Ｍ麖?fù)制出電路48相對(duì)于調(diào)制頻率的頻率響應(yīng)，使得它的檢測(cè)響應(yīng)稍微平滑。
或者，檢測(cè)電路48可配置為比較器，它響應(yīng)把ΔV＝(VIN’-VPA)和/或ΔV＝(Vdd-VPA)與一個(gè)或多個(gè)所定義門(mén)限進(jìn)行比較而產(chǎn)生斷言或取消斷言信號(hào)。因此，電路46可接收用于比較功能的可選門(mén)限信息。(注意，門(mén)限限定也可用于比例檢測(cè)/控制操作。例如，控制信號(hào)斷言可推遲到所檢測(cè)電壓差滿(mǎn)足或超過(guò)所定義門(mén)限。)在任何情況中，應(yīng)當(dāng)理解，控制電路50可配置成以匹配其預(yù)期用途的格式來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)。因此，根據(jù)需要，控制信號(hào)可能是模擬或者數(shù)字的，并且可能是線性或非線性的。例如，圖11表明，補(bǔ)償信號(hào)可用來(lái)控制與待傳送信號(hào)的生成關(guān)聯(lián)的基帶發(fā)射處理器。更具體來(lái)說(shuō)，發(fā)射處理器可配置成補(bǔ)償(減小)用來(lái)產(chǎn)生功率放大器的調(diào)制供電電流的幅度信息信號(hào)的幅度，以便避免削波。在這個(gè)上下文中，應(yīng)當(dāng)理解，例如，控制電路50實(shí)際上可包括發(fā)射信號(hào)處理器的一部分，使得檢測(cè)電路48向發(fā)射信號(hào)處理器提供檢測(cè)信號(hào)，作為通知它應(yīng)當(dāng)補(bǔ)償以避免削波的時(shí)間的指示符。
再來(lái)看圖10，阻抗匹配電路52可包括一個(gè)或多個(gè)選擇性地耦合的反應(yīng)裝置、如電容器、電感器等，它們被接入匹配電路52或者從其中斷開(kāi)，以便實(shí)現(xiàn)阻抗匹配控制。在那個(gè)上下文中，補(bǔ)償信號(hào)可作為一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)產(chǎn)生?；蛘撸杩蛊ヅ潆娐?2可包括一個(gè)或多個(gè)可變?cè)?、如變?nèi)荻O管，在那種情況中，補(bǔ)償信號(hào)可作為比例模擬控制信號(hào)產(chǎn)生。
作為另一個(gè)備選方案，圖12說(shuō)明一種控制配置，其中，電路46產(chǎn)生補(bǔ)償信號(hào)，它用于響應(yīng)檢測(cè)功率放大器56的有效DC電阻的變化而改變功率放大器56的偏置。還應(yīng)當(dāng)理解，功率放大器56可能與先前所述的功率放大器12相同，以及不同的參考標(biāo)號(hào)主要用來(lái)強(qiáng)調(diào)偏置控制輸入。
類(lèi)似地，圖13說(shuō)明又一種示范補(bǔ)償配置，其中，功率放大器58包括響應(yīng)電路46的檢測(cè)操作而驅(qū)動(dòng)的明確“大小”控制輸入。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，功率放大器58可包括共同用作功率放大器的多個(gè)選擇性啟用的并聯(lián)晶體管元件。改變?cè)谌魏我粋€(gè)時(shí)間被激活的這類(lèi)元件的數(shù)量會(huì)改變功率放大器58的有效“大小”和有效DC電阻。
因此，電路46可配置成產(chǎn)生調(diào)節(jié)信號(hào)、例如多位二進(jìn)制信號(hào)或者比例模擬信號(hào)，它的變化值改變功率放大器12的有效大小。因此，例如，如果電路46檢測(cè)到VPA相對(duì)VIN’升高，則它可接通更多晶體管元件來(lái)增加功率放大器58的有效大小，因而將其有效DC電阻重新降低到標(biāo)稱(chēng)值。當(dāng)然，如果VPA相對(duì)VIN’開(kāi)始下降，則電路46可斷開(kāi)一定數(shù)量的晶體管元件來(lái)使有效DC電阻重新升高到標(biāo)稱(chēng)值。
參考負(fù)載與PA負(fù)載之間的電流鏡像電路的一個(gè)擴(kuò)展體現(xiàn)在圖14中。廣義來(lái)說(shuō)，圖14所示電路支持檢測(cè)和補(bǔ)償改變的PA DC電阻的方法，其中，檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化包括把電流鏡電路14的參考支路中的第一傳輸晶體管(晶體管40A)上的第一電壓降與電流鏡電路14的輸出支路中的第二傳輸晶體管(晶體管40B)上的第二電壓降進(jìn)行比較。從一個(gè)方面來(lái)看，所示電路通過(guò)作為檢測(cè)那些變化的函數(shù)改變電流鏡的縮放比例，來(lái)補(bǔ)償功率放大器12的有效DC電阻的變化。
在這個(gè)配置中，第一傳輸晶體管40A調(diào)節(jié)進(jìn)入?yún)⒖钾?fù)載的參考電流，以及第二傳輸晶體管40B調(diào)節(jié)進(jìn)入RF功率放大器12的輸出供電電流，其中供電電流是所述參考電流的鏡像形式。通過(guò)這種電路，響應(yīng)檢測(cè)功能而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)工作包括在閉環(huán)控制下改變對(duì)第二傳輸晶體管40B的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得第二電壓降保持為基本上等于第一電壓降。
更具體來(lái)說(shuō)，這個(gè)閉環(huán)實(shí)例把電流從稱(chēng)作“參考級(jí)”、鎖定參考電阻器44RREF上的電流的第一級(jí)反射到稱(chēng)作“PA級(jí)”、通過(guò)PA12的負(fù)載電阻RPA把參考電流放大標(biāo)稱(chēng)倍數(shù)n的第二級(jí)。參考調(diào)節(jié)晶體管40A上的電壓降、例如在40A為FET時(shí)的漏極-源極電壓降由放大器60感測(cè)并放大一個(gè)倍數(shù)AVREF，并與由放大器62以相似方式感測(cè)并放大一個(gè)倍數(shù)AVPA的PA的調(diào)節(jié)晶體管40B上的相應(yīng)電壓降進(jìn)行比較。表示到各分支的供電電壓上限的相對(duì)瞬時(shí)活動(dòng)空間的這些感測(cè)及放大的電壓則在放大器64中進(jìn)行比較，并用于通過(guò)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)到PA12的電流的晶體管40B的柵極來(lái)鎖定環(huán)路。
結(jié)合圖10可看到，放大器60和62用作檢測(cè)電路48。在那個(gè)相同的上下文中，放大器64用作控制電路50，其中，放大器64產(chǎn)生的作為兩個(gè)感測(cè)電壓降之間的差異的誤差信號(hào)用作對(duì)晶體管40B的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
對(duì)于RPA＝RREF/n，這種配置實(shí)現(xiàn)把RREF按照標(biāo)稱(chēng)因數(shù)n驅(qū)動(dòng)到PADC電阻RPA的IREF電流的閉環(huán)鏡像。當(dāng)PA DC電阻因RF天線阻抗不匹配而改變時(shí)，所述電路自動(dòng)調(diào)節(jié)晶體管40B的柵極或驅(qū)動(dòng)電壓，使得活動(dòng)空間被保持并鎖定到參考晶體管40A。當(dāng)PA DC電阻偏離RREF/n時(shí)，通過(guò)PA調(diào)節(jié)晶體管40B的電流調(diào)節(jié)，使得VBATT-VPA＝VBATT-VREF，或者換言之，VREF＝VPA，且IPA＝VPA/RPA＝IREF×(RREF/RPA)。
PA DC電流IPA因而是與參考電阻(固定及已知的)與PA DC電阻(可變及未知的)的比率成比例的參考電流IREF的縮放形式。不管PA DC電阻RPA的值，PA調(diào)節(jié)器的活動(dòng)空間和線性度均被保持，同時(shí)仍然調(diào)制PA的DC電流。當(dāng)PADC電流響應(yīng)變化的天線阻抗增加或減小時(shí)，來(lái)自不匹配天線的前向可用功率將改變，但不允許最大PA DC電阻施加活動(dòng)空間削波失真。
因此，這個(gè)實(shí)施例使已知參考電流能夠按照閉環(huán)中的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)縮放因數(shù)來(lái)鏡像反射，以便克服原本使活動(dòng)空間降級(jí)并產(chǎn)生到PA的調(diào)節(jié)電流的非線性削波失真的變化。這個(gè)閉環(huán)連續(xù)模擬活動(dòng)空間鏡像是把參考電流反射到PA的供電電流而沒(méi)有遇到活動(dòng)空間削波失真的一個(gè)實(shí)施例。這個(gè)實(shí)施例的類(lèi)似變體可通過(guò)分立方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得反饋級(jí)NFBPA和NFBREF可響應(yīng)活動(dòng)空間降級(jí)的已知檢測(cè)而以分立步驟來(lái)調(diào)節(jié)，與前面所述的PA偏置、物理大小和/或輸出匹配的調(diào)節(jié)相似。(注意，每個(gè)這樣的反饋級(jí)可經(jīng)由所述無(wú)源電阻器/電容器網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供增益控制，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)知道，根據(jù)正進(jìn)行的具體設(shè)計(jì)的需要，可采用其它反饋網(wǎng)絡(luò)配置。)通過(guò)以上實(shí)施例，圖15說(shuō)明支持無(wú)線通信的示范移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)一般由標(biāo)號(hào)70表示，并且包括各具有相關(guān)接收/發(fā)射天線74的一個(gè)或多個(gè)基站72、把基站72與一個(gè)或多個(gè)外部網(wǎng)絡(luò)78接口的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)交換中心(MSC)76、以及多個(gè)移動(dòng)終端100。移動(dòng)終端100以及在一些實(shí)現(xiàn)中的基站72可在它的若干實(shí)施例的任一個(gè)中有利地結(jié)合圖2中介紹的放大器電路10。
移動(dòng)終端100與基站72之間的無(wú)線信令支持移動(dòng)終端用戶(hù)與外部網(wǎng)絡(luò)78的用戶(hù)之間以及與其它移動(dòng)終端用戶(hù)的通信。各基站72支持其相關(guān)天線74的覆蓋區(qū)內(nèi)的移動(dòng)終端100的通信和控制業(yè)務(wù)。MSC 76又協(xié)調(diào)和控制各基站72的功能以及各個(gè)基站72與外部網(wǎng)絡(luò)78之間的接口通信業(yè)務(wù)。外部網(wǎng)絡(luò)78可包括但不限于公共交換電話網(wǎng)(PSTN)、因特網(wǎng)和各種綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)。
圖16是用于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)70中的移動(dòng)終端100的示范實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)圖。移動(dòng)終端100包括系統(tǒng)控制器102、存儲(chǔ)器104、頻率合成器106、發(fā)射機(jī)110、接收機(jī)120、用戶(hù)接口130和天線組件140。
在工作中，移動(dòng)終端100經(jīng)由它與其支持基站72之間的射頻信令發(fā)送和接收信息。系統(tǒng)控制器102通常實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)微控制器(MCU)，它管理用戶(hù)接口130并提供移動(dòng)終端100的整體控制。存儲(chǔ)器104一般包括應(yīng)用軟件、工作中使用的常數(shù)的缺省值以及數(shù)據(jù)的工作空間。
用戶(hù)經(jīng)由用戶(hù)接口130與移動(dòng)終端100交互。話筒131把用戶(hù)語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號(hào)，它被提供給發(fā)射機(jī)110供后續(xù)轉(zhuǎn)換、處理以及經(jīng)由天線組件140傳送給基站72。接收機(jī)120接收來(lái)自基站72的信號(hào)，并提取例如來(lái)自遠(yuǎn)程用戶(hù)的語(yǔ)音等的接收音頻信息，以及提供所得音頻信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)用戶(hù)接口130中包含的喇叭132。用戶(hù)接口130還包括用于向用戶(hù)提供可視信息的顯示器134以及用于接收來(lái)自用戶(hù)的命令和數(shù)據(jù)輸入的小鍵盤(pán)136。用戶(hù)接口130可包括用于把顯示器134和小鍵盤(pán)136與系統(tǒng)控制器102接口的I/O接口138。簡(jiǎn)言之，用戶(hù)接口130允許用戶(hù)發(fā)送和接收語(yǔ)音及其它音頻信息、撥打號(hào)碼以及根據(jù)需要輸入其它數(shù)據(jù)。
接收機(jī)120包括接收器/放大器122、解碼/數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊124和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)126。在工作中，經(jīng)由天線組件140接收信號(hào)，而耦合電路142提供接收與發(fā)送信號(hào)之間的信號(hào)隔離。在一些實(shí)現(xiàn)中，耦合電路142包括接收/發(fā)送開(kāi)關(guān)，以便有選擇地把發(fā)射機(jī)110或者接收機(jī)120連接到天線144。在其它情況中，耦合電路142包括雙工器或其它濾波器元件，在并發(fā)接收和發(fā)送操作期間提供信號(hào)隔離。
接收信號(hào)被路由到接收器放大器122，它提供接收信號(hào)的調(diào)節(jié)、濾波及下變頻。在數(shù)字實(shí)現(xiàn)中，接收器/放大器122可采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)來(lái)為解碼/數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊124提供與入局接收信號(hào)對(duì)應(yīng)的連續(xù)數(shù)字值。解碼/數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊124恢復(fù)接收信號(hào)中編碼的音頻信息，并為DAC126提供與接收音頻信息對(duì)應(yīng)的數(shù)字值。DAC126又提供適合驅(qū)動(dòng)喇叭132的模擬輸出信號(hào)。
發(fā)射機(jī)110根據(jù)本發(fā)明配置，并包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)112、基帶處理器114、調(diào)制器116和前面所述的放大器電路10。在工作中，ADC112把來(lái)自話筒131的模擬語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字值。基帶處理器114對(duì)這些數(shù)字值進(jìn)行處理和編碼，從而提供糾錯(cuò)編碼并轉(zhuǎn)換成適合調(diào)制器116的格式?；鶐幚砥?14可接收來(lái)自系統(tǒng)控制器102的附加數(shù)據(jù)供傳送。
根據(jù)移動(dòng)終端100使用的空中接口標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)制方案可能需要先前表示為RFOUT、由天線144發(fā)射的發(fā)射信號(hào)的幅度以及相位調(diào)制?；鶐幚砥?14通常把預(yù)期發(fā)送信息編碼為發(fā)送符號(hào)的序列，其中各符號(hào)具有相位和幅度值的唯一配對(duì)。基帶處理器114可把相位和幅度信息分為分開(kāi)的信號(hào)。因此，它可能與先前所述的幅度信息信號(hào)AMIN同步產(chǎn)生表示為φIN的相位信息信號(hào)。
調(diào)制器116采用相位信息信號(hào)φIN來(lái)調(diào)制載波頻率信號(hào)，因而產(chǎn)生具有預(yù)期相位調(diào)制信息的載波頻率信號(hào)。這個(gè)已調(diào)制載波頻率信號(hào)可用作對(duì)放大器電路10的RF輸入信號(hào)RFIN。注意，頻率合成器106可用于產(chǎn)生輸入到調(diào)制器116的參考或載波頻率信號(hào)。
因此，在這個(gè)示范配置中，放大器電路10接收來(lái)自調(diào)制器116的RFIN信號(hào)以及來(lái)自基帶處理器114的幅度信息信號(hào)AMIN(在本文中又表示為VIN)。放大器電路10可按照前面所述的實(shí)施例的任一個(gè)或者根據(jù)它們的任何變更來(lái)配置。采用通過(guò)放大器電路10中包含的電流源14可用的功率放大器供電電流調(diào)制技術(shù)的發(fā)射機(jī)110能夠?qū)τ谟梢苿?dòng)終端100經(jīng)由其天線144發(fā)射的發(fā)射信號(hào)(RFOUT)給予相當(dāng)線性的幅度調(diào)制。
還要注意，匹配網(wǎng)絡(luò)可耦合在發(fā)射機(jī)110與天線144之間，并且可按照?qǐng)D10的論述進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)然，可能不實(shí)現(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)和/或PA偏置或大小調(diào)節(jié)。例如，在一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，圖14的閉環(huán)電流鏡像在放大器電路10中實(shí)現(xiàn)，使得避免削波，并且對(duì)變化的天線阻抗保持相當(dāng)線性的幅度調(diào)制。
本發(fā)明無(wú)疑可通過(guò)不同于本文所述的其它特定方式來(lái)執(zhí)行，而沒(méi)有背離本發(fā)明的范圍和主要特征。實(shí)際上，本發(fā)明提供實(shí)質(zhì)上防止產(chǎn)生于變化的發(fā)射機(jī)配置的發(fā)射信號(hào)的相移變化的一般方式。這些配置變化可能產(chǎn)生于以不同發(fā)射信號(hào)功率范圍工作的需要，或者產(chǎn)生于在發(fā)射信號(hào)生成中進(jìn)行其它類(lèi)型的變更的需要。因此，當(dāng)前實(shí)施例在所有方面被理解為說(shuō)明性而不是限制性的，以及落入所附權(quán)利要求的含意和等效范圍之內(nèi)的所有變更包含在其中。
權(quán)利要求
1.一種補(bǔ)償包括被提供已調(diào)制供電電流的RF功率放大器的發(fā)射機(jī)的工作的方法，所述方法包括檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化；以及響應(yīng)所述檢測(cè)而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)工作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化包括檢測(cè)用于產(chǎn)生作為已調(diào)制參考電流的縮放形式的已調(diào)制供電電流的電流鏡電路中的電壓不平衡。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化包括檢測(cè)RF功率放大器的工作電壓接近供電電壓限度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括通過(guò)經(jīng)由電流鏡電路反射已調(diào)制參考電流，并配置電流鏡電路，使得對(duì)于RF功率放大器的標(biāo)稱(chēng)有效DC電阻，流入?yún)⒖钾?fù)載的已調(diào)制參考電流所產(chǎn)生的參考電壓實(shí)質(zhì)上匹配流入RF功率放大器的有效DC電阻的已調(diào)制供電電流所產(chǎn)生的輸出電壓，來(lái)產(chǎn)生已調(diào)制供電。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述檢測(cè)電路配置成通過(guò)檢測(cè)參考電壓與輸出電壓之間的差異來(lái)檢測(cè)來(lái)自RF功率放大器的標(biāo)稱(chēng)有效DC電阻的變化。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，響應(yīng)所述檢測(cè)而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)工作包括確定RF功率放大器的有效DC電阻已經(jīng)增大，并且改變發(fā)射機(jī)的一個(gè)或多個(gè)工作參數(shù)以抵銷(xiāo)所述增大。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，響應(yīng)所述檢測(cè)而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)工作包括檢測(cè)功率放大器的有效DC電阻已經(jīng)偏離其標(biāo)稱(chēng)值，并且改變發(fā)射機(jī)的一個(gè)或多個(gè)工作參數(shù)以便把有效DC電阻重新移向其標(biāo)稱(chēng)值。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，響應(yīng)所述檢測(cè)而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)工作包括改變把RF功率放大器耦合到發(fā)射天線的阻抗匹配電路，以便補(bǔ)償RF功率放大器的有效DC電阻的所檢測(cè)變化。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，響應(yīng)所述檢測(cè)而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)工作包括改變RF功率放大器的有效裝置大小，以便補(bǔ)償RF功率放大器的有效DC電阻的所檢測(cè)變化。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，響應(yīng)所述檢測(cè)而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)工作包括改變RF功率放大器的工作偏置，以便補(bǔ)償RF功率放大器的有效DC電阻的所檢測(cè)變化。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化包括比較電流鏡電路的參考支路中的第一傳輸晶體管上的第一電壓降和電流鏡電路的輸出支路中的第二傳輸晶體管上的第二電壓降，其中，所述第一傳輸晶體管調(diào)節(jié)到參考負(fù)載中的參考電流，以及所述第二傳輸晶體管調(diào)節(jié)到RF功率放大器中的供電電流，所述供電電流是所述參考電流的鏡像形式。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，響應(yīng)所述檢測(cè)而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)工作包括在閉環(huán)控制下改變對(duì)第二傳輸晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得第二電壓降保持為基本上等于第一電壓降。
13.一種供發(fā)射機(jī)中的RF功率放大器使用的電流調(diào)制電路，所述電流調(diào)制電路包括電流鏡電路，配置成基于反射響應(yīng)幅度信息信號(hào)而調(diào)制的參考電流向RF功率放大器提供已調(diào)制供電電流；檢測(cè)電路，配置成響應(yīng)檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化而產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)；以及控制電路，配置成響應(yīng)檢測(cè)信號(hào)而補(bǔ)償發(fā)射機(jī)。
14.如權(quán)利要求13所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述控制電路包括配置成響應(yīng)檢測(cè)信號(hào)所表示的RF功率放大器的有效DC電阻的增大而減小幅度信息信號(hào)的基帶發(fā)射信號(hào)生成器的一部分。
15.如權(quán)利要求14所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述檢測(cè)信號(hào)由門(mén)限值限定，使得控制電路在檢測(cè)信號(hào)達(dá)到門(mén)限值之前不減小幅度信息信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述檢測(cè)信號(hào)配置成通過(guò)比較差異信號(hào)和門(mén)限值來(lái)產(chǎn)生所述檢測(cè)信號(hào)，所述差異信號(hào)根據(jù)由參考電流產(chǎn)生的參考電壓與由已調(diào)制供電電流產(chǎn)生的輸出電壓之間的差異來(lái)產(chǎn)生。
17.如權(quán)利要求13所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述檢測(cè)電路配置成根據(jù)取決于參考電流和參考負(fù)載的參考電壓與取決于已調(diào)制供電電流和RF功率放大器的有效DC電阻的輸出電壓之間的差異來(lái)產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)。
18.如權(quán)利要求17所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述控制電路配置成產(chǎn)生用于改變把RF功率放大器耦合到天線的阻抗匹配電路、使得匹配阻抗值作為RF功率放大器的有效DC電阻的所檢測(cè)變化的函數(shù)而改變的補(bǔ)償信號(hào)。
19.如權(quán)利要求17所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述控制電路配置成產(chǎn)生用于改變RF功率放大器的有效裝置大小、使得RF功率放大器的有效裝置大小作為RF功率放大器的有效DC電阻的所檢測(cè)變化的函數(shù)而改變的補(bǔ)償信號(hào)。
20.如權(quán)利要求17所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述控制電路配置成產(chǎn)生用于改變RF功率放大器的工作偏置、使得工作偏置作為RF功率放大器的有效DC電阻的所檢測(cè)變化的函數(shù)而改變的補(bǔ)償信號(hào)。
21.如權(quán)利要求13所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述檢測(cè)電路配置成基于監(jiān)測(cè)電流鏡電路的輸出支路中的電流鏡像晶體管上的電壓差來(lái)檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化，其中，該電壓差的最小值隨RF功率放大器的有效DC電阻的增大而減小。
22.如權(quán)利要求13所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述控制電路配置成把發(fā)射機(jī)的補(bǔ)償推遲到檢測(cè)信號(hào)達(dá)到所定義的門(mén)限值以后。
23.如權(quán)利要求13所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述控制電路配置成監(jiān)測(cè)在活動(dòng)傳輸時(shí)間中所產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)，并在后續(xù)不活動(dòng)傳輸時(shí)間中更新它對(duì)發(fā)射機(jī)的補(bǔ)償。
24.如權(quán)利要求13所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述檢測(cè)電路配置成通過(guò)比較電流鏡電路的參考支路中的第一傳輸晶體管上的第一電壓降和電流鏡電路的輸出支路中的第二傳輸晶體管上的第二電壓降來(lái)檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化，其中，所述第一傳輸晶體管調(diào)節(jié)到參考負(fù)載中的參考電流，以及所述第二傳輸晶體管調(diào)節(jié)到RF功率放大器中的已調(diào)制供電電流。
25.如權(quán)利要求24所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述控制電路配置成響應(yīng)檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)在閉環(huán)控制下改變對(duì)第二傳輸晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、使得第二電壓降保持為基本上等于第一電壓降來(lái)補(bǔ)償發(fā)射機(jī)。
26.一種供RF功率放大器使用的電流調(diào)制電路，所述電流調(diào)制電路包括第一輸入端，接收幅度信息信號(hào)；輸入電路，耦合到所述第一輸入端以產(chǎn)生與所述幅度信息信號(hào)成比例的控制電壓信號(hào)；參考電流電路，響應(yīng)所述控制電壓信號(hào)而產(chǎn)生到參考負(fù)載中的參考電流，所述參考負(fù)載向所述輸入電路提供反饋電壓信號(hào)，以便保持所述幅度信息信號(hào)與所述參考電流之間的比例性；輸出電流電路，向RF功率放大器提供已調(diào)制供電電流，所述已調(diào)制供電電流按照所述幅度信息信號(hào)來(lái)調(diào)制；以及輸出端，提供所述已調(diào)制供電電流。
27.如權(quán)利要求26所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，還包括配置成基于檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化來(lái)產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)電路。
28.如權(quán)利要求27所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，還包括在操作上與檢測(cè)電路關(guān)聯(lián)并且配置成響應(yīng)檢測(cè)信號(hào)而產(chǎn)生用于RF功率放大器的偏置控制信號(hào)以便控制RF功率放大器的工作偏置的控制電路。
29.如權(quán)利要求27所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，還包括在操作上與檢測(cè)電路關(guān)聯(lián)并且配置成響應(yīng)檢測(cè)信號(hào)而產(chǎn)生用于RF功率放大器的大小控制信號(hào)以便控制RF功率的有效裝置大小的控制電路。
30.如權(quán)利要求27所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，還包括在操作上與檢測(cè)電路關(guān)聯(lián)并且配置成響應(yīng)檢測(cè)信號(hào)而補(bǔ)償輸出電流電路的工作的控制電路。
31.如權(quán)利要求27所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，還包括在操作上與檢測(cè)電路關(guān)聯(lián)并且配置成產(chǎn)生控制信號(hào)以便補(bǔ)償由檢測(cè)信號(hào)所表示的RF功率放大器中的有效DC電阻的變化的控制電路。
32.如權(quán)利要求31所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述控制電路配置成在活動(dòng)傳輸時(shí)間中監(jiān)測(cè)檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)保持補(bǔ)償信號(hào)的當(dāng)前值，然后在后續(xù)不活動(dòng)傳輸時(shí)間中更新補(bǔ)償信號(hào)。
33.如權(quán)利要求26所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述參考電流電路和輸出電流電路分別包括電流鏡電路的第一和第二支路，所述第一支路包括參考負(fù)載，所述第二支路向RF功率放大器提供所述輸出，以及所述輸入電路包括閉環(huán)控制電路，配置成響應(yīng)反饋電壓信號(hào)與控制電壓信號(hào)之間的差異而產(chǎn)生控制信號(hào)，并且控制信號(hào)控制電流鏡的第一和第二支路中的電流。
34.如權(quán)利要求26所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述檢測(cè)電路配置成通過(guò)比較反饋電壓信號(hào)和輸出電壓信號(hào)來(lái)檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化，以及輸出電壓信號(hào)取決于已調(diào)制供電電流以及RF功率放大器的有效DC電阻。
35.如權(quán)利要求26所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述檢測(cè)電路配置成至少部分基于監(jiān)測(cè)輸出電流電路中的電流鏡晶體管上的電壓差來(lái)檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化，以及參考電流電路和輸出電流電路分別配置為用于基于監(jiān)測(cè)參考電流來(lái)產(chǎn)生已調(diào)制供電電流的電流鏡電路中的第一和第二支路。
36.一種供RF功率放大器使用的電流調(diào)制電路，所述電流調(diào)制電路包括電流鏡電路，配置成產(chǎn)生響應(yīng)幅度調(diào)制信號(hào)輸入而經(jīng)過(guò)幅度調(diào)制的參考電流，并且還配置成作為參考電流的縮放形式為RF功率放大器輸出已調(diào)制供電電流；以及補(bǔ)償電路，在操作上與電流鏡電路關(guān)聯(lián)，配置成補(bǔ)償RF功率放大器的有效DC電阻的所檢測(cè)變化。
37.如權(quán)利要求36所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述補(bǔ)償電路包括配置成響應(yīng)RF功率放大器的有效DC電阻的所檢測(cè)變化而改變電流鏡電路的縮放比例的閉環(huán)控制電路。
38.如權(quán)利要求36所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述補(bǔ)償電路包括檢測(cè)電路，它配置成通過(guò)比較電流鏡電路的參考支路中的第一傳輸晶體管上的第一電壓降和電流鏡電路的輸出支路中的第二傳輸晶體管上的第二電壓降來(lái)檢測(cè)RF功率放大器的有效DC電阻的變化，其中，所述第一傳輸晶體管調(diào)節(jié)到參考負(fù)載中的參考電流，以及所述第二傳輸晶體管調(diào)節(jié)到RF功率放大器中的已調(diào)制供電電流。
39.如權(quán)利要求38所述的電流調(diào)制電路，其特征在于，所述補(bǔ)償電路還包括控制電路，它配置成通過(guò)基于在閉環(huán)控制下改變對(duì)第二傳輸晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)改變參考電流與已調(diào)制供電電流之間的縮放比例，使得第二電壓降保持為基本上等于第一電壓降，來(lái)補(bǔ)償RF功率放大器的有效DC電阻的所檢測(cè)變化。
全文摘要
放大器電路包括為飽和模式工作偏置的功率放大器以及向功率放大器提供供電電流的可控電流源?？煽仉娏髟赐ㄟ^(guò)響應(yīng)幅度信息信號(hào)而調(diào)制它提供的供電電流，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于來(lái)自功率放大器的輸出信號(hào)的預(yù)期幅度調(diào)制。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，電流源包括配置成響應(yīng)檢測(cè)功率放大器的有效DC電阻的變化而調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)工作參數(shù)的電路。例如，電路可響應(yīng)檢測(cè)到有效DC電阻已經(jīng)不合要求地增大而產(chǎn)生減小有效DC電阻的補(bǔ)償信號(hào)。通過(guò)非限制性實(shí)例，這種補(bǔ)償可通過(guò)改變電流鏡、放大器－天線阻抗匹配、放大器偏置或裝置大小或者施加某種形式的發(fā)射信號(hào)補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H03F3/24GK101015119SQ200580029880
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者D·R·佩爾克, A·哈吉克里斯托斯 申請(qǐng)人:艾利森公司