專利名稱：用于動(dòng)態(tài)范圍功率控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及發(fā)射機(jī)，并且更具體地，涉及用于同發(fā)射機(jī)一起使用的有效率的動(dòng)態(tài)范圍功率控制的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于隔離要求、所需要的電流量和線性要求，實(shí)用中在射頻(RF)隊(duì)列中具有超過70dB的功率控制范圍的能力是非常困難的。為了獲得所需要的功率控制范圍，并且適當(dāng)?shù)母綦x通常意味著在隊(duì)列中使用數(shù)個(gè)級(jí)，每個(gè)級(jí)消耗電流或者對(duì)路徑損耗有貢獻(xiàn)，并且產(chǎn)生了噪聲和非線性。而且，對(duì)于這樣的寬的功率控制范圍，以電流有效率的方式在所有的衰減設(shè)定下保持所需的或者基本的信號(hào)線性也是非常困難的。CDMA、WCDMA和其他的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)需要具有相對(duì)高的載波抑制規(guī)范的大的功率控制范圍(+70dB)。更常見地，現(xiàn)在蜂窩電話包括多頻帶操作，其需要這樣的大的功率控制范圍。
現(xiàn)有的系統(tǒng)未能在不犧牲隔離、線性和電流效率中的一個(gè)或多個(gè)的情況下提供這樣的大的功率控制范圍。已知的發(fā)射機(jī)隊(duì)列典型地使用較高的電流和部件數(shù)目，并且通常在基帶頻率處提供至少部分其功率控制范圍，這產(chǎn)生了許多上文提到的抑制問題。而且，已知的系統(tǒng)未能通過結(jié)合連續(xù)的功率控制范圍，控制功率輸出的電流有效率的方式，提供均處于RF頻率下的全面的功率控制范圍。而且，現(xiàn)有的發(fā)射機(jī)隊(duì)列未能解決失真和漏電流之間的折衷。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，一種用于發(fā)射機(jī)隊(duì)列中的電流有效率的動(dòng)態(tài)功率范圍控制的系統(tǒng)，可以包括開關(guān)混頻器，其耦合到開關(guān)分級(jí)衰減器；和開關(guān)功率驅(qū)動(dòng)器，其耦合到該開關(guān)分級(jí)衰減器。在該系統(tǒng)中，對(duì)于關(guān)于系統(tǒng)的70dB以上的動(dòng)態(tài)功率范圍，可以基本上保持線性和效率。動(dòng)態(tài)功率范圍控制均可以在射頻范圍中進(jìn)行，并且可以連同輸出功率一起，動(dòng)態(tài)地開關(guān)電流。在一個(gè)具體實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)提供超過30dB的連續(xù)功率控制和在預(yù)定的dB分級(jí)數(shù)目下超過45dB的離散功率控制。開關(guān)混頻器和開關(guān)分級(jí)衰減器可以基于FET，并且該系統(tǒng)可以完全集成在CMOS電路或雙極型電路中。開關(guān)功率驅(qū)動(dòng)器可以進(jìn)一步包括經(jīng)由電流導(dǎo)引的連續(xù)功率控制，或者更具體地，開關(guān)功率驅(qū)動(dòng)器可以是組合堆疊電流舵和電流開關(guān)IQ加法器放大器，其中電流開關(guān)IQ加法器放大器可以提供超過60dB的功率控制范圍。開關(guān)功率驅(qū)動(dòng)器還可以包括并聯(lián)增益驅(qū)動(dòng)器，其提供了相對(duì)寬的帶寬。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，一種用于發(fā)射機(jī)隊(duì)列中的電流有效率的動(dòng)態(tài)功率范圍控制的系統(tǒng)，可以包括，用于在發(fā)射機(jī)隊(duì)列中提供超過70dB的功率控制范圍的裝置、用于在整個(gè)功率控制范圍中保持基本的信號(hào)線性和電流效率的裝置、以及用于通過使失真效果分布在發(fā)射機(jī)隊(duì)列中的多個(gè)部件上使失真最小的裝置。多個(gè)部件可以是基帶驅(qū)動(dòng)器、混頻器、分級(jí)衰減器和輸出驅(qū)動(dòng)器中的至少一個(gè)。用于提供超過70dB的功率控制范圍的裝置可以包括用于提供超過30dB的連續(xù)功率控制和在5dB的分級(jí)下提供超過45dB的離散功率控制的裝置。用于在整個(gè)功率控制范圍中保持基本的信號(hào)線性的裝置可以包括用于利用所有的衰減設(shè)定保持基本的信號(hào)線性的裝置。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括用于通過在發(fā)射機(jī)隊(duì)列的開啟和關(guān)閉的過程中使用連續(xù)的上升函數(shù)減輕邊帶干擾的裝置，并且可以進(jìn)一步包括用于抑制載波信號(hào)的裝置。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，一種用于發(fā)射機(jī)隊(duì)列中的電流有效率的動(dòng)態(tài)功率范圍控制的方法，可以包括步驟，在發(fā)射機(jī)隊(duì)列中提供超過70dB的功率控制范圍，在整個(gè)功率控制范圍中保持基本的信號(hào)線性和電流效率(諸如通過利用所有的衰減設(shè)定保持基本的信號(hào)線性)，并且通過使失真效果分布在發(fā)射機(jī)隊(duì)列中的多個(gè)部件上使失真最小。如前文提及的，發(fā)射機(jī)隊(duì)列可以提供超過30dB的連續(xù)功率控制和在預(yù)定的dB分級(jí)數(shù)目下超過45dB的離散功率控制。該方法可以進(jìn)一步包括如下步驟通過在發(fā)射機(jī)隊(duì)列的開啟和關(guān)閉的過程中使用連續(xù)的上升函數(shù)減輕邊帶干擾。而且，應(yīng)當(dāng)注意，通過使大部分功率控制范圍保持在發(fā)射機(jī)隊(duì)列的RF部分中，可以抑制載波信號(hào)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有大的動(dòng)態(tài)功率范圍的發(fā)射機(jī)隊(duì)列的框圖，在該動(dòng)態(tài)功率范圍中保持電流效率和線性。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖1的發(fā)射機(jī)隊(duì)列的一部分的框圖，其提供了開關(guān)混頻器和分級(jí)衰減器的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2的部分發(fā)射機(jī)隊(duì)列的模型示圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有電流導(dǎo)引的并聯(lián)分布的輸出驅(qū)動(dòng)器。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例說明了發(fā)射機(jī)隊(duì)列中的電流有效率的動(dòng)態(tài)功范圍控制的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
盡管本說明書以定義了被視為新穎的本發(fā)明的特征的權(quán)利要求為結(jié)論，但是可以確信，通過結(jié)合附圖考慮下面的描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中沿用了相似的參考數(shù)字。
參考圖1，示出了具有至少70dB的功率控制范圍的發(fā)射機(jī)隊(duì)列10。發(fā)射機(jī)隊(duì)列10可以完整地集成在全CMOS實(shí)施例中，或者可替換地可以集成到雙極型技術(shù)。發(fā)射機(jī)隊(duì)列10可以包括接收基帶輸入的基帶濾波器12和電流控制基帶驅(qū)動(dòng)器14。功率控制主要在發(fā)射機(jī)隊(duì)列的兩個(gè)部分中進(jìn)行，即分壓器部分或電路16和電流控制輸出驅(qū)動(dòng)器22。分壓器電路16是寬帶寬的，這是因?yàn)槲词褂秒娮杵?，并且因此不?huì)由用于分壓器的電阻器產(chǎn)生RC濾波。分壓器部分16可以包括混頻器18和分級(jí)衰減器20，其將參考圖2和3得到進(jìn)一步的描述。發(fā)射機(jī)隊(duì)列10可以是完整的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)包括耦合到天線26的功率放大器24、耦合到ROM查找表格30的DSP控制器28、基帶解調(diào)器或控制器32、用于選擇性地將解調(diào)器模塊34耦合到用于反饋的天線的開關(guān)33和耦合器27、以及可以經(jīng)由基帶解調(diào)器/控制器32和/或DSP控制器28控制發(fā)射機(jī)隊(duì)列10中的設(shè)定的用戶程序36。
在一個(gè)特定的實(shí)施例中，對(duì)于80dB或更高的整體功率控制，隊(duì)列10提供超過30dB(諸如35dB或更高)的連續(xù)的功率控制范圍和在5dB的分級(jí)下超過45dB的離散功率控制。該配置使得能夠使用連續(xù)的上升函數(shù)減輕發(fā)射機(jī)開啟和關(guān)閉過程中的邊帶干擾。參考圖2，RF隊(duì)列部分50可以包括基帶驅(qū)動(dòng)器52，其后緊隨分壓器電路16。該分壓器可以包括基于FET的正交開關(guān)混頻器18，其后緊隨基于FET的開關(guān)分級(jí)衰減器20。參考圖3，可以使用電路150構(gòu)建分壓器16的模型，其中電路150具有提供了互補(bǔ)輸入電壓Vin和Vinx的基帶驅(qū)動(dòng)器152，由Rmix表示的混頻器(電阻器154和155)以及由并聯(lián)負(fù)載RL表示的衰減器156。因此，分壓器的輸出電壓可以表示為Vout＝Vin(RL/(RL+Rmix))或者Voutx＝Vinx(RL/(RL+Rmix))然后，分壓器電路16之后可以緊隨有分布式開關(guān)功率驅(qū)動(dòng)器22，如圖4所示，其還并入了經(jīng)由電流導(dǎo)引的連續(xù)功率控制。FET開關(guān)分級(jí)衰減器20結(jié)合FET開關(guān)混頻器18工作，通過創(chuàng)建具有非常大的帶寬的基于FET的分壓器電路16，提供5、10、15dB的衰減分級(jí)。混頻器18具有開關(guān)，其由互補(bǔ)本地振蕩器信號(hào)LO和LOx控制。開關(guān)分級(jí)衰減器20中的衰減分級(jí)由衰減控制信號(hào)控制，其可由DSP控制器28(參看圖1)提供。再參考圖4，輸出驅(qū)動(dòng)器22使用組合堆疊電流舵202(其由連續(xù)功率控制信號(hào)203控制)和電流開關(guān)IQ加法器放大器(204、206、208、209、214、216、218和219)，其具有超過60dB的功率控制范圍。電流開關(guān)IQ加法器放大器由衰減控制信號(hào)210控制。這兩個(gè)模塊提供了在不使線性劣化的同時(shí)控制輸出功率的電流效率的手段。應(yīng)當(dāng)注意，盡管說明了求和實(shí)施例，但是非求和的實(shí)施例同樣在本發(fā)明的考慮范圍內(nèi)。因此，如果實(shí)施例具有約35dB的連續(xù)功率控制的堆疊電流舵、具有總量為30dB(以10dB為分級(jí)增量)的分級(jí)功率控制的開關(guān)放大器、以及具有15dB分級(jí)(以5dB為增量)的功率控制的分壓器，則在發(fā)射機(jī)隊(duì)列中可以具有整體為80dB的動(dòng)態(tài)功率控制。而且，應(yīng)當(dāng)注意，利用電流導(dǎo)引，電流舵202可以命令將電流導(dǎo)引到電源(輸入)或負(fù)載(輸出)中。電流舵使得能夠以連續(xù)的平滑的方式(未分級(jí))比例縮放功率。
應(yīng)當(dāng)注意，在發(fā)射機(jī)隊(duì)列中在RF部分中具有該功率控制，在處理笛卡兒(Cartesian)(IQ)調(diào)制器設(shè)計(jì)時(shí)，提供了更加寬松的絕對(duì)載波抑制規(guī)范。盡管將小的功率控制范圍分配給發(fā)射機(jī)隊(duì)列的基帶部分，并且因此將大部分功率控制范圍分配給RF模塊，可能使設(shè)計(jì)復(fù)雜化，但是整體的正交全差分系統(tǒng)將提供良好的隔離和抑制特性。此外，該系統(tǒng)固有地以如下方式將其針對(duì)處理信號(hào)的失真效果分布在其各個(gè)部件中，即，使整體失真最小。
基于FET的混頻器/衰減器方法連同并聯(lián)分布的增益驅(qū)動(dòng)器22(如圖4所示)的使用，提供了關(guān)于電流開關(guān)TX功率控制隊(duì)列的全CMOS實(shí)現(xiàn)方案的相對(duì)寬的帶寬(6GHz)。整體系統(tǒng)可操作為，通過在整個(gè)功率控制范圍上保持線性的方式，以最少的所需電流量，產(chǎn)生所需的輸出電平。
盡管此處描述的實(shí)施例理想地適用于直接變換發(fā)射機(jī)，其中基帶在一次混頻中向上混頻到RF，不需要中間頻率(IF)，但是即使非直接變換發(fā)射機(jī)(使用IF)，也可受益于此處的權(quán)利要求的概念。應(yīng)當(dāng)注意，盡管如此，直接變換發(fā)射機(jī)可能成本較低，使用較少的面積，并且具有更好的漏電流特性。
發(fā)射機(jī)隊(duì)列中的電流有效率的動(dòng)態(tài)功率范圍控制方法500，可以包括步驟502，在發(fā)射機(jī)隊(duì)列中提供超過70dB的功率控制范圍；步驟504，在整個(gè)功率控制范圍中保持基本的信號(hào)線性和電流效率(諸如通過利用所有的衰減設(shè)定保持基本的信號(hào)線性)；和步驟506，通過使失真效果分布在發(fā)射機(jī)隊(duì)列中的多個(gè)部件上使失真最小。應(yīng)當(dāng)注意，還可以基于衰減器設(shè)定比例縮放基帶放大器的驅(qū)動(dòng)電流。如前文提及的，發(fā)射機(jī)隊(duì)列可以提供超過30dB的連續(xù)功率控制和在預(yù)定的dB分級(jí)數(shù)目下超過45dB的離散功率控制，如步驟508中提及的。該方法可以進(jìn)一步包括步驟510，在發(fā)射機(jī)隊(duì)列的開啟和關(guān)閉的過程中通過使用連續(xù)的上升函數(shù)來減輕邊帶干擾，以及步驟512，抑制載波信號(hào)。
因此，使用分級(jí)和連續(xù)控制的組合可以實(shí)現(xiàn)給定的功率電平。在一個(gè)實(shí)施例中，分級(jí)控制是電流有效率的，而僅在上升過程中使用連續(xù)衰減，以便于不浪費(fèi)任何電流。在這一點(diǎn)上，如步驟514中示出的，可以將功率控制排序在分級(jí)和連續(xù)上升之間，以避免浪費(fèi)的電流在穩(wěn)定狀態(tài)條件下或在發(fā)射時(shí)被導(dǎo)引脫離地或電源(否則將浪費(fèi))。
考慮到前面的描述，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以在硬件、軟件或者硬件和軟件的組合中實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)可以以集中式的方式在一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或處理器中實(shí)現(xiàn)，或者以分布式的方式實(shí)現(xiàn)，其中不同的元件延伸跨越數(shù)個(gè)互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或處理器(諸如微處理器或DSP)。任何類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，或者適于執(zhí)行此處描述的功能的其他裝置，都是適用的。硬件和軟件的典型組合可以是具有計(jì)算機(jī)程序的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中在加載和執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)，其控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使其執(zhí)行此處描述的功能。
考慮到前面的描述，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以在被視為處于權(quán)利要求的范圍和精神內(nèi)的許多配置中實(shí)現(xiàn)。此外，除非所附權(quán)利要求中特別說明，否則上文的描述僅作為示例，并非以任何方式限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)射機(jī)隊(duì)列中的電流有效率的動(dòng)態(tài)功率范圍控制的系統(tǒng)，包括開關(guān)混頻器，其耦合到開關(guān)分級(jí)衰減器；和開關(guān)功率驅(qū)動(dòng)器，其耦合到開關(guān)分級(jí)衰減器，其中對(duì)于關(guān)于所述系統(tǒng)的70dB以上的動(dòng)態(tài)功率范圍，基本上保持線性和效率。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述開關(guān)功率驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步包括經(jīng)由電流導(dǎo)引的連續(xù)功率控制。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述開關(guān)功率驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步包括組合堆疊電流舵和電流開關(guān)IQ加法器放大器。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述開關(guān)功率驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步包括并聯(lián)增益驅(qū)動(dòng)器，其提供了相對(duì)寬的帶寬。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述動(dòng)態(tài)功率范圍控制均在射頻范圍中進(jìn)行，并且連同輸出功率一起，動(dòng)態(tài)地開關(guān)電流。
6.一種用于發(fā)射機(jī)隊(duì)列中的電流有效率的動(dòng)態(tài)功率范圍控制的方法，包括步驟在發(fā)射機(jī)隊(duì)列中提供超過70dB的功率控制范圍；在整個(gè)功率控制范圍中保持基本的信號(hào)線性和電流效率；以及通過使失真效果分布在發(fā)射機(jī)隊(duì)列中的多個(gè)部件上而使失真最小化。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述發(fā)射機(jī)隊(duì)列提供超過30dB的連續(xù)功率控制和在預(yù)定的dB分級(jí)數(shù)目下超過45dB的離散功率控制。
8.權(quán)利要求6的方法，其中在整個(gè)功率控制范圍中保持基本的信號(hào)線性的步驟包括通過所有的衰減設(shè)定來保持基本的信號(hào)線性。
9.權(quán)利要求6的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括如下步驟在發(fā)射機(jī)隊(duì)列的開啟和關(guān)閉的過程中通過使用連續(xù)的上升函數(shù)減輕邊帶干擾。
10.權(quán)利要求6的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括如下步驟抑制載波信號(hào)。
全文摘要
一種用于發(fā)射機(jī)隊(duì)列(10)中的電流有效率的動(dòng)態(tài)功率范圍控制的系統(tǒng)，可包括開關(guān)混頻器(18)，其耦合到開關(guān)分級(jí)衰減器(20)；開關(guān)功率驅(qū)動(dòng)器(22)，其耦合到該開關(guān)分級(jí)衰減器。對(duì)于關(guān)于該系統(tǒng)的70dB以上的動(dòng)態(tài)功率范圍，可以基本上保持線性和效率。動(dòng)態(tài)功率范圍控制均可以在射頻范圍中進(jìn)行，并且可以連同輸出功率一起，動(dòng)態(tài)地開關(guān)電流。發(fā)射機(jī)可以提供超過30dB的連續(xù)功率控制和超過45dB的離散功率控制。開關(guān)功率驅(qū)動(dòng)器可以進(jìn)一步包括經(jīng)由堆疊電流舵(202)的連續(xù)功率控制和經(jīng)由電流開關(guān)IQ加法器放大器(204、206、208、209、214、216、218、219)的分級(jí)功率控制，其中導(dǎo)引電流開關(guān)IQ加法器放大器可以提供超過60dB的功率控制范圍。
文檔編號(hào)H04B1/38GK101032089SQ200580033249
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者保羅·薩利維 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司