專利名稱：優(yōu)化功率放大器效率的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通信設(shè)備的發(fā)射器。本發(fā)明尤其涉及發(fā)射
器功率放大器的效率優(yōu)化。
背景技術(shù)：
為了優(yōu)化功率放大器的效率，需要將功率放大器的供應(yīng)電壓保
持得盡可能低；在本文檔中，效率意味著1-功率損失/輸出功率。另 一方面，供應(yīng)電壓必須足夠高，從而在功率放大器的輸出信號(hào)中不 發(fā)生削波。將供應(yīng)電壓保持在優(yōu)化值是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，特 別是當(dāng)加載功率放大器的電路阻抗發(fā)生變化時(shí)。例如，在移動(dòng)通信 設(shè)備中，加載功率放大器的天線阻抗隨頻率和外部環(huán)境而發(fā)生顯著 變化。對(duì)天線阻抗具有影響的外部環(huán)境的一個(gè)例子是用戶手指在天 線附近的位置，即手指效應(yīng)。在移動(dòng)通信設(shè)備中，天線的阻抗可以 有很大范圍的變化，其特征表現(xiàn)為高達(dá)10: 1的電壓駐波比(VSWR)。 可以通過(guò)將供應(yīng)電壓值保持得非常高從而在不同的情況下具有足夠 的安全裕度來(lái)將阻抗中的變化納入考慮之中。然而，這種方法導(dǎo)致 了下列情況，即供應(yīng)電壓毫無(wú)必要地在相當(dāng)?shù)臅r(shí)間部分中為高。太 高的供應(yīng)電壓意味著不必要的功率損失，特別是在功率放大器的輸 出級(jí)晶體管中。在很多情況下，通信設(shè)備中發(fā)射器的功率放大器是均衡功率放 大器。與例如常規(guī)的單端放大器相比，均衡功率放大器的優(yōu)點(diǎn)在于 其對(duì)從功率放大器的輸出級(jí)到負(fù)載的信號(hào)路徑上的阻抗失配不太敏 感。圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的均衡功率放大器。術(shù)語(yǔ)"均衡放大 器"可能會(huì)與差分放大器產(chǎn)生混淆，其中在差分放大器中不同放大 器級(jí)的輸入信號(hào)之間的相位差為180度。在本文檔中，具有180度相位差的雙側(cè)放大器被稱為差分放大器，而具有90度相位差的雙側(cè) 放大器被稱為均衡放大器。放大器的輸入信號(hào)S—in傳導(dǎo)至定相部分 101，其產(chǎn)生兩個(gè)版本的輸入信號(hào)直接相位信號(hào)和具有卯度相位 滯后的另一信號(hào)。這些信號(hào)版本分別耦合到兩個(gè)并行放大器級(jí)102 和103的輸入。放大器級(jí)102和103的輸出信號(hào)耦合到所謂的3dB 電橋104，其一個(gè)輸出通過(guò)終端阻抗105來(lái)終止，而另一輸出通過(guò)低 通濾波器107耦合到負(fù)載106。信號(hào)S一out表示均衡功率放大器的輸 出信號(hào)。使用在它們的輸入信號(hào)中具有90度相位差的兩個(gè)并行放大 器級(jí)有助于解決負(fù)載106的不可預(yù)測(cè)的變化阻抗。在本文檔中，放 大器級(jí)102被稱為同相放大器級(jí)，而具有90度相位滯后輸入信號(hào)的 放大器級(jí)103被稱為正交放大器級(jí)。供應(yīng)電壓Vs被輸送到具有可控電壓源108的放大器級(jí)102和 103，該可控電壓源108是由dc電壓Vbatt供電并由控制電壓Vc來(lái) 控制的開關(guān)模式功率源(SMPS)。為了優(yōu)化放大器的效率，即避免 放大器級(jí)102和103中不必要的功率浪費(fèi)，控制電壓Vs應(yīng)當(dāng)盡可能 地低，但另一方面，放大器級(jí)102和103中的任何一個(gè)放大器級(jí)的 輸出信號(hào)必須沒(méi)有削波。 US3711782公開了這樣一種設(shè)置均衡放大器的輸出功率通過(guò) 方向開關(guān)來(lái)測(cè)量，并且公用于兩個(gè)放大器級(jí)的供應(yīng)電壓根據(jù)輸出功 率來(lái)控制。圖2示出了基于該原理的解決方案。低通濾波器207的 輸出信號(hào)經(jīng)由耦合到檢測(cè)器的方向開關(guān)208來(lái)傳導(dǎo)，其中該檢測(cè)器 給出了電壓Vdet,該電壓是被輸送到負(fù)載206的輸出功率的指示。 該電壓Vdet被傳到至控制單元210，該控制單元進(jìn)而產(chǎn)生控制電壓 Vc。該控制電壓Vc控制為放大器級(jí)202和203產(chǎn)生供應(yīng)電壓Vc的 可控電壓源211。在此例子中，可控電壓源211是由dc電壓Vbatt 供電的開關(guān)模式功率源(SMPS)?？刂茊卧?10是比例控制器(P 控制器)，當(dāng)輸送至負(fù)載的功率上升或下降時(shí)該比例控制器上升或 下降供應(yīng)電壓Vs。當(dāng)輸出功率處于其最大值時(shí)，該供應(yīng)電壓Vs也 處于其最大值，而當(dāng)輸出功率下降時(shí)，該供應(yīng)Vs也下降。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的解決方案還包括這樣的方法，該方法基于對(duì)從 放大器輸送到負(fù)載的功率以及從負(fù)載的信號(hào)輸入端子反射回放大器 的功率進(jìn)行的測(cè)量。所測(cè)輸出和反射功率值是算術(shù)單元的輸入，該 算術(shù)單元控制供應(yīng)電壓，使得可以將放大器輸出級(jí)的峰峰電壓范圍 中的變化納入考慮。US6639471中給出了這種類型的方法，其給出
了基于計(jì)算天線阻抗的方法。然而，上述方法要求顯著的計(jì)算能力， 并且實(shí)際的實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜。此外，這些方法不適用于上述類型的均 衡放大器。例如，沒(méi)有考慮在不同放大器級(jí)的信號(hào)輸出處具有不同 的峰值電壓。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種均衡功率放大器，其中可以對(duì)該均衡功率放大器的效率進(jìn)行優(yōu)化從而消除或減少與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的局限 和缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有均衡功率放大器的移動(dòng) 通信設(shè)備，其中可以對(duì)該均衡功率放大器的效率進(jìn)行優(yōu)化從而消除 或減少與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的局限和缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一目的是提供一 種放大器模塊，其可以在例如移動(dòng)通信設(shè)備中使用，從而消除或減 少與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的局限和缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一目的是提供一種用 于對(duì)均衡功率放大器的效率進(jìn)行優(yōu)化的方法，從而消除或減少與現(xiàn) 有技術(shù)相關(guān)的局限和缺點(diǎn)。通過(guò)下列解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的其中在每個(gè)放大器級(jí) 的信號(hào)輸出處檢測(cè)放大器級(jí)的輸出信號(hào)的電壓電平，并且所檢測(cè)的 電壓電平值用于控制每個(gè)放大器級(jí)的供應(yīng)電壓，以使得改進(jìn)功率放 大器的效率，而不增加削波功率放大器的輸出信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)。 [oio]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)有益的技術(shù)效果
-降低了功率放大器中的功率損失，因此，也降低了放大器的 電子組件的溫度，
情況下也可以對(duì)效率進(jìn)行可靠?jī)?yōu)化，
-實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單并且具有成本效益；無(wú)需方向開關(guān)來(lái)進(jìn)行效率優(yōu)化。 [oii]在電池供能的移動(dòng)通信設(shè)備中，功率損失的降低意味著連續(xù)電 池負(fù)載之間的操作時(shí)間的增加。根據(jù)本發(fā)明，具有同相放大器級(jí)和正交放大器級(jí)的均衡功率放 大器的特征在于該均衡功率放大器包括
-第一檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)同相信號(hào)的電壓值，所述同相
信號(hào)是所述同相放大器級(jí)的輸出信號(hào)，
一第二檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)正交信號(hào)的電壓值，所述正交
信號(hào)是所述正交放大器級(jí)的輸出信號(hào)，
-可控供應(yīng)單元，^皮布置用于產(chǎn)生供應(yīng)電壓，以對(duì)所述同相放 大器級(jí)進(jìn)行供能，并對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能，以及
-控制單元，被布置用于至少部分地根據(jù)所述同相信號(hào)的所并至少部分地根據(jù)所述正交信號(hào)的所述電壓值來(lái)確定用于對(duì)所述正 交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓值。
—種根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)通信終端，其特征在于包括-第一放大器級(jí)，被布置作為均衡功率放大器的同相放大器級(jí); 以及第二放大器級(jí)，被布置作為所述均衡功率放大器的正交放大器 級(jí)，-第一檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)同相信號(hào)的電壓值，所述同相 信號(hào)是所述同相放大器級(jí)的輸出信號(hào)，-第二檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)正交信號(hào)的電壓值，所述正交 信號(hào)是所述正交放大器級(jí)的輸出信號(hào)，-可控供應(yīng)單元，被布置用于產(chǎn)生供應(yīng)電壓，以對(duì)所述同相放 大器級(jí)進(jìn)行供能，并對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能，以及-控制單元，被布置用于至少部分地根據(jù)所述同相信號(hào)的所并至少部分地根據(jù)所述正交信號(hào)的所述電壓值來(lái)確定用于對(duì)所述正 交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓值。
—種根據(jù)本發(fā)明的放大器模塊，其特征在于包括 -信號(hào)輸入端子和信號(hào)輸出端子，-第一放大器級(jí)，其耦合在所述信號(hào)輸入端子和所述信號(hào)輸出 端子之間，并被布置作為均衡功率放大器的同相放大器級(jí)，-第二放大器級(jí)，其耦合在所述信號(hào)輸入端子和所述信號(hào)輸出 端子之間，并被布置作為所述均衡功率放大器的正交放大器級(jí)，-第一檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)同相信號(hào)的電壓值，所述同相信號(hào)是所述同相放大器級(jí)的輸出信號(hào)，-第二檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)正交信號(hào)的電壓值，所述正交信號(hào)是所述正交放大器級(jí)的輸出信號(hào)，-可控供應(yīng)單元，被布置用于產(chǎn)生供應(yīng)電壓，以對(duì)所述同相放 大器級(jí)進(jìn)行供能，并對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能，以及-控制單元，被布置用于至少部分地根據(jù)所述同相信號(hào)的所 述電壓值來(lái)確定用于對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓值， 并至少部分地根據(jù)所述正交信號(hào)的所述電壓值來(lái)確定用于對(duì)所述正 交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓值。
—種根據(jù)本發(fā)明的方法，用于對(duì)具有同相放大器級(jí)和正交放大 器級(jí)的均衡功率放大器的效率進(jìn)行優(yōu)化，其特征在于該方法包括-檢測(cè)同相信號(hào)的電壓值，所述同相信號(hào)是所述同相放大器級(jí) 的輸出信號(hào)，-檢測(cè)正交信號(hào)的電壓值，所述正交信號(hào)是所述正交放大器級(jí)的 輸出信號(hào)，-至少部分地根據(jù)所述同相信號(hào)的所述電壓值來(lái)確定第一供應(yīng) 電壓值，-至少部分地根據(jù)所述正交信號(hào)的所述電壓值來(lái)確定第二供應(yīng) 電壓<直，以及-將所述同相放大器級(jí)的供應(yīng)電壓設(shè)定為所述第一供應(yīng)電壓 值，并將所述正交放大器級(jí)的供應(yīng)電壓設(shè)定為所述第二供應(yīng)電壓值。
下面描述本發(fā)明各種有益實(shí)施方式的特征。[on]不能將本文檔中給出的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式解釋為對(duì)所附 權(quán)利要求書的應(yīng)用性進(jìn)行限制。動(dòng)詞"包括，，在本文檔中用作開放 式限定，這不排除其它未限定特征的存在。除了另行明顯聲明之外， 在從屬權(quán)利要求中限定的特征可自由地互相結(jié)合。
下面參考以示例方式給出并參考附圖而給出的優(yōu)選實(shí)施方式來(lái) 詳細(xì)解釋本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，其中，
圖l示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的均衡功率放大器； 控制的均衡功率放大器；[cm]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器；示例性放大器級(jí)，圖4b和圖4c示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡 功率放大器的放大器級(jí)的示例性信號(hào)波形；以及圖4d和圖4e示出 了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的可以在均衡功率放大器中使用的示例性檢 測(cè)器；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器；
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器；
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的移動(dòng)通信設(shè)備；
圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的放大器模塊；以及
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的，用于對(duì)具有同相放大器級(jí)和正交放大器級(jí)的均衡功率放大器的效率進(jìn)行優(yōu)化的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
已經(jīng)在上面對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的描述中對(duì)圖1-圖2進(jìn)行了解釋。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器。該均衡功率放大器包括同相放大器級(jí)301和正交放大器級(jí)302。利用可控供 應(yīng)單元310來(lái)產(chǎn)生用于同相放大器級(jí)301和正交放大器級(jí)302的供 應(yīng)電壓Vsl和Vs2。該可控供應(yīng)單元310包括兩個(gè)可控電源源308 和309,其可以例如是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)模式電源(SMPS)或根 據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的線性調(diào)整器。從本發(fā)明的角度來(lái)看，可控電壓源的類 型是無(wú)關(guān)緊要的。在本文檔的剩余部分中，同相放大器級(jí)301的輸 出信號(hào)Sl被稱為同相信號(hào)，而正交放大器級(jí)302的輸出信號(hào)S2被 稱為正交信號(hào)。該同相信號(hào)Sl經(jīng)由信號(hào)路徑303傳導(dǎo)至檢測(cè)器305。 該正交信號(hào)S2經(jīng)由信號(hào)路徑304傳導(dǎo)至檢測(cè)器306。檢測(cè)器305和 306各自的輸出信號(hào)Vdetl和Vdet2被傳導(dǎo)至控制單元307?？刂茊卧?07被安置用于形成控制電壓Vcl,其至少部分地根據(jù)檢測(cè)器 305的輸出信號(hào)Vdetl來(lái)確定供應(yīng)電壓Vsl的值；以及形成控制電壓 Vc2,其至少部分地根據(jù)檢測(cè)器306的輸出信號(hào)Vdet2來(lái)確定供應(yīng)電 壓Vs2的值，以使得優(yōu)化均衡功率放大器的效率，但并不發(fā)生同相 和正交信號(hào)Sl和S2的削波。
在圖4a、圖4b和圖4c的幫助下，圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式 的可以在均衡功率放大器中控制供應(yīng)電壓Vsl和Vs2所依據(jù)的原理。 圖4a示出了放大器級(jí)。圖3中的同相放大器級(jí)301和正交放大器級(jí) 302可以根據(jù)圖4a所示。在圖4a中示出的放大器級(jí)包括輸出級(jí)晶體 管401和ac去耦合電感器402,去耦合電感器402將輸出級(jí)晶體管 耦合到供應(yīng)電壓Vs。在此情況中，假設(shè)供應(yīng)電壓Vs相對(duì)于接地電 勢(shì)406為正?？商鎿Q地，可以將放大器級(jí)構(gòu)建為使用負(fù)供應(yīng)電壓。 然而，在以下的分析中，我們假設(shè)供應(yīng)電壓為正。本領(lǐng)域技術(shù)人員
在輸入端子403處接收放大器級(jí)的輸入信號(hào)Sa,并且從輸出端 子404處提取出放大器級(jí)的輸出信號(hào)S。通過(guò)操作點(diǎn)基礎(chǔ)電流ibO并 通過(guò)供應(yīng)電壓Vs來(lái)確定晶體管的操作點(diǎn)。操作點(diǎn)基礎(chǔ)電流ibO表示 基礎(chǔ)電路ib的dc分量。希望供應(yīng)電壓Vs盡可能低，從而最小化放 大器級(jí)中的功率損失。另一方面，供應(yīng)電壓Vs必須非常高，從而輸 出信號(hào)S不受由于削波所引起的失真。圖4a示出了基于雙極晶體管 的放大器級(jí)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，在均衡功率放大器中使用的放 大器級(jí)也可以基于多個(gè)雙極晶體管，例如達(dá)林頓連接；或一個(gè)或多 個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)或一個(gè)或多個(gè)雙極晶體管與一個(gè)或多個(gè)FET的組合。
圖4b示出了示例信號(hào)Sb,其處于端子405和接地電勢(shì)406之間。 信號(hào)Sb的dc分量是供應(yīng)電壓Vs。在圖4b中，Vmax表示信號(hào)Sb 和接地電勢(shì)406之間的最大電勢(shì)差，而Vmin表示信號(hào)Sb和接地電 勢(shì)406之間的最小電勢(shì)差。當(dāng)基本電流i b具有非常大的值以至于輸 出級(jí)晶體管401基本上將端子405短路到接地電勢(shì)406Sb的最小可能值。因此，信號(hào)Sb從不低于接地電勢(shì)406。如果供應(yīng) 電壓Vs降低的值超過(guò)Vmin，則信號(hào)Sb的波形被削波，因?yàn)镾b的 dc分量將降低相同的值，并且信號(hào)Sb不能低于接地電勢(shì)406。
圖4c示出了信號(hào)S,其處于端子404和接地電勢(shì)406之間。通 過(guò)利用dc去耦合電容器407從信號(hào)Sb中移除dc分量來(lái)獲得信號(hào)S， 即信號(hào)S是信號(hào)Sb的ac分量。假設(shè)端子404具有負(fù)載，但在圖4a 中未示出對(duì)端子404產(chǎn)生負(fù)載的電路。當(dāng)在通信設(shè)備的發(fā)射器中使 用功率放大器，并且當(dāng)信號(hào)Sb沒(méi)有被削波時(shí)，可以假設(shè)信號(hào)Sb以 其dc分量Vs對(duì)稱，即Vmax-Vs=Vs-Vmin。在圖4b和圖4c中，Amp 表示信號(hào)Sb的ac分量的振幅，即信號(hào)S的振幅。還結(jié)合信號(hào)S,可 以將該振幅定義為該信號(hào)的ac分量的振幅，而不考慮信號(hào)S的ac 分量基本為零這樣的事實(shí)。
至少當(dāng)上述的對(duì)稱假設(shè)成立時(shí)，Vmin > 0意p木著 Vs > Amp ( 1 )以及Vs > Vmax/2 ( 2 )
在ac去耦合電感器402的電阻被假設(shè)為0并且假設(shè)輸出級(jí)晶體 管401能夠在終端405與接地電勢(shì)406之間形成短路的意義上，上 述分析被簡(jiǎn)化。由于在實(shí)際情況中這些假設(shè)并不有效，所以需要安 全裕度M以用于最小電勢(shì)差Vmin。換言之，要求Vmin》0并不足 夠，但必須需要的是Vmin大于安全裕度M,即Vimn > M ( 3 )Vs一low = Amp + M ( 4 ) 以及Vs low = Vmax/2 + M ( 5 )其中Vs—low意味著針對(duì)供應(yīng)電壓Vs的最小允許值，從而避免信號(hào) Sb和S的削波。為了最小化圖4a中所示放大器級(jí)中的功率損失，將 供應(yīng)電壓的值設(shè)定為Vs—low,即Vs-Vs—low。
應(yīng)當(dāng)注意到，如果信號(hào)Sb是由方程式(4)或(5)給出的削波后Vs—low,則無(wú)需導(dǎo)致Vmin二M這樣的情況的供應(yīng)電壓值，因?yàn)?方程式(1) - (5)是通過(guò)假設(shè)沒(méi)有發(fā)生削波而推導(dǎo)的。例如，我們 假設(shè)信號(hào)Sb被削波并且檢測(cè)最大電勢(shì)差Vmax的情況。因?yàn)樾盘?hào)Sb 被削波，所以供應(yīng)電壓Vs小于Vmax/2+M。因此，當(dāng)供應(yīng)電壓才艮據(jù) 方程式(5)被設(shè)定為值Vs_low時(shí)，供應(yīng)電壓上升。當(dāng)發(fā)生削波并 且供應(yīng)電壓上升時(shí)，最大電勢(shì)差Vmax上升；減輕或消除了削波。 因此，所檢測(cè)的Vmax上升，并且根據(jù)方程式(5 )的供應(yīng)電壓上升。 這導(dǎo)致了只要所檢測(cè)的最大電勢(shì)差Vmax滿足方程式(5)則供應(yīng)電 壓就上升這樣的情況。對(duì)于應(yīng)用方程式(4)的情況，也可以給出類 似的分析。
信號(hào)Sb和接地電勢(shì)406之間的最大電勢(shì)差Vmax可以通過(guò)例如 在圖4d中示出的二極管包絡(luò)檢測(cè)器來(lái)獲得，其中信號(hào)Sb連接到端 子451，并且檢測(cè)器的輸出信號(hào)Vmax在端子452處可用。而且，信 號(hào)S的振幅Amp可以通過(guò)圖4d中所示出的二極管包絡(luò)檢測(cè)器來(lái)獲 得，其中信號(hào)S連接到端子451,并且檢測(cè)器的輸出信號(hào)Amp在端 子452處可用。信號(hào)Sb的ac分量的振幅Amp可以例如通過(guò)4全測(cè)器 來(lái)獲得，該檢測(cè)器包括將dc分量從信號(hào)Sb中移除的高通濾波器以 及二極管包絡(luò)檢測(cè)器。信號(hào)Sb和接地電勢(shì)406之間的最小電勢(shì)差 Vmin可以例如通過(guò)圖4e中所示出的二極管包絡(luò)檢測(cè)器來(lái)獲得，其 中信號(hào)Sb連接到端子461，并且檢測(cè)器的輸出信號(hào)Vmin在端子462 處可用。選擇圖4d或圖4e中示出的檢測(cè)器的電阻器-電容器(RC) 電路的時(shí)間常數(shù)，從而該檢測(cè)器的輸出信號(hào)能夠跟隨最大電勢(shì)差 Vmax中的變化、振幅Amp中的變化，或者具有足夠速率的最小電 勢(shì)差Vmin中的變化。
本發(fā)明不限于圖3所示檢測(cè)器305和306的實(shí)現(xiàn)?？梢允褂萌?何適當(dāng)?shù)臋z測(cè)器，例如上述的二極管包絡(luò)檢測(cè)器、利用混頻器和定 相器實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)器或基于算術(shù)放大器的檢測(cè)器。
圖4d和圖4e中所示二極管包絡(luò)檢測(cè)器的缺點(diǎn)在于，在很多應(yīng)用 中，準(zhǔn)確性要求迫使使用特殊和昂貴的具有低閾值電壓的檢測(cè)器二極管。然而，圖4d和圖4e所示的二極管實(shí)現(xiàn)可以利用基于標(biāo)準(zhǔn)射 頻(RF)晶體管的實(shí)現(xiàn)來(lái)代替。例如，圖4d中所示的二極管包絡(luò)檢 測(cè)器可以利用在US5214372中描述的晶體管檢測(cè)器來(lái)替代，這里作 為參考引入U(xiǎn)S521437。安全裕度M可以是恒定的，或者安全裕度M可以是供應(yīng)電壓 Vs和/或4皮對(duì)全測(cè){直Vmin、 Mmax或Amp的函凄丈。例3口，安全一谷度可 以在供應(yīng)電壓上升的時(shí)候上升，因?yàn)榧纳男Ч?例如解耦合 電感器中的功率損失)在信號(hào)電平上升時(shí)也上升。例如，在方程式 (3) - (5)中使用的安全裕度M可以由等式M^MO+a x Vs給出， 其中MO和a是常數(shù)。
中的同相信號(hào)Sl和正交信號(hào)S2具有非零的dc分量。在此情況下， 信號(hào)路徑中分別用于同相信號(hào)Sl和正交信號(hào)S2的dc去耦合電容器 位于3dB電橋311處。檢測(cè)器305的輸出信號(hào)Vdetl是同相信號(hào)和 接地電勢(shì)之間的最大電勢(shì)差Vmax。檢測(cè)器306的輸出信號(hào)Vdet2是 正交信號(hào)S2和接地電勢(shì)之間的最大電勢(shì)差Vmax。根據(jù)方程式(5) 來(lái)確定供應(yīng)電壓Vsl和Vs2的值。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器中，根據(jù)圖4b,圖3 中的同相信號(hào)Sl和正交信號(hào)S2具有非零的dc分量。在此情況下， 信號(hào)路徑中分別用于同相信號(hào)Sl和正交信號(hào)S2的dc去耦合電容器 位于3dB電橋311處。檢測(cè)器305的輸出信號(hào)Vdetl是同相信號(hào)和 接地電勢(shì)之間的最小電勢(shì)差Vmin。檢測(cè)器306的輸出信號(hào)Vdet2是 正交信號(hào)S2和接地電勢(shì)之間的最小電勢(shì)差Vmin。根據(jù)下列原則來(lái) 確定供應(yīng)電壓Vsl和Vs2的值
-如果Vmin小于安全裕度M,則供應(yīng)電壓的值增加M-Vmin; -如果Vmin大于安全裕度M，則供應(yīng)電壓的值降低Vmin-M。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器中，根據(jù)圖4b，圖3 中的同相信號(hào)Sl和正交信號(hào)S2具有非零的dc分量。在此情況下， 信號(hào)路徑中分別用于同相信號(hào)Sl和正交信號(hào)S2的dc去耦合電容器位于3dB電橋311處。檢測(cè)器305的輸出信號(hào)Vdetl是同相信號(hào)SI 的ac分量的振幅。檢測(cè)器306的輸出信號(hào)Vdet2是正交信號(hào)S2的 ac分量的振幅。根據(jù)方程式(4)來(lái)確定供應(yīng)電壓Vsl和Vs2的值。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器中，根據(jù)圖4c,圖3 中的同相信號(hào)Sl和正交信號(hào)S2具有零dc分量。在此情況下，信號(hào) 路徑中分別用于同相信號(hào)Sl和正交信號(hào)S2的dc去耦合電容器分別 位于同相放大器級(jí)301和正交放大器級(jí)302處。檢測(cè)器305的輸出 信號(hào)Vdetl是同相信號(hào)Sl的振幅。檢測(cè)器306的輸出信號(hào)Vdet2是 正交信號(hào)S2的振幅。根據(jù)方程式(4)來(lái)確定供應(yīng)電壓Vsl和Vs2 的值。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，除了上述方法之外，還有多種其它方
應(yīng)電壓值。例如，檢測(cè)器的輸出信號(hào)可以是同相或正交信號(hào)的有效 值例如均方根，并且對(duì)同相或正交信號(hào)的ac分量的振幅的估計(jì)通過(guò) 該有效值以及預(yù)知的同相或正交信號(hào)的波峰因子(crest factor )。
針對(duì)所有方法的共同特征在于供應(yīng)電壓的確定基于所檢測(cè)到的 同相信號(hào)和正交信號(hào)的電壓值。如上所述，電壓值可以是很多種選 擇中的其中一種，例如最大電勢(shì)差、最小電勢(shì)差、ac分量的振幅以 及有效值。所檢測(cè)到的電壓值指示向均衡功率放大器的負(fù)載傳播的 信號(hào)功率的效應(yīng)和所反射的信號(hào)功率的效應(yīng)。因此，信號(hào)路徑上從 同相和正交放大器級(jí)的可能的阻抗失配不會(huì)干擾對(duì)控制電壓的優(yōu)化 控制。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器中，通過(guò)不同于供應(yīng) 電壓Vs2的方法來(lái)確定供應(yīng)電壓Vsl的值。在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的均衡功率放大器中，使用相同的 供應(yīng)電壓來(lái)對(duì)圖3中的同相放大器級(jí)301和正交放大器級(jí)302進(jìn)行 供能，即Vs^Vs2二Vs。對(duì)于同相放大器級(jí)301和正交放大器級(jí)302 公用的供應(yīng)電壓的值根據(jù)下列原則來(lái)確定 Vs = max(Vs—lowl， Vs—low2} ( 6 )其中max{.， .}意味著自變量的最大值，并且Vs—lowl是通過(guò)任意一 種上述方法所獲得的同相放大器級(jí)301的最小許可供應(yīng)電壓， Vs—1ow2是通過(guò)任意一種上述方法所獲得的正交放大器級(jí)302的最 小i午可供應(yīng)電壓。當(dāng)通過(guò)控制供應(yīng)電壓Vsl和/或Vs2而對(duì)圖3中所示的均4軒功率 放大器的效率進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，改變了同相放大器級(jí)301和/或正交放大 器級(jí)302的輸出級(jí)晶體管的操作點(diǎn)。結(jié)果，均衡功率放大器的增益 也發(fā)生變化。在某些情況下，改變的增益可以等于針對(duì)與同相和正 交信號(hào)Sl和S2的改變電平相對(duì)應(yīng)的新情況的期望增益，但改變的 增益對(duì)于新情況也可能太小或太大?？梢岳每煽卦鲆鎲卧獊?lái)補(bǔ)償 增益中不期望的變化，其中該可控增益單元被布置為調(diào)整均衡功率 放大器的輸入信號(hào)S一in的電平。在圖3中示出了該可控增益單元。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器在均衡功率放大器的信 號(hào)輸入處包括可控增益單元。該可控增益單元被布置用于至少部分 地補(bǔ)償由于同相放大器級(jí)和/或增加放大器級(jí)的供應(yīng)電壓發(fā)生改變而 引起的均衡功率放大器增益的變化。可以例如借助于所測(cè)量的均衡 功率放大器的輸出功率來(lái)控制該可控增益單元，其中可以利用方向 開關(guān)來(lái)測(cè)量該輸出功率。該可控增益單元可以是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的可 變?cè)鲆娣糯笃?。在圖4a中示出了操作點(diǎn)基礎(chǔ)電流ib0的值，即放大器級(jí)的偏置， 對(duì)放大器級(jí)的線性具有影響，并且對(duì)放大器級(jí)的效率也具有影響。 當(dāng)操作點(diǎn)基礎(chǔ)電流ibO上升時(shí)，即偏置上升時(shí)，放大器級(jí)的線性改進(jìn)， 但效率降低，并且反之亦然。良好的線性很重要，特別是對(duì)小電平 的輸出信號(hào)S，而良好的效率對(duì)于高電平的輸出信號(hào)S很重要。因 此，可以至少部分地根據(jù)輸出信號(hào)S的電平來(lái)控制放大器級(jí)的偏置， 使得當(dāng)輸出信號(hào)S的電平上升(下降)時(shí)偏置下降(上升)。對(duì)于 基于FET的放大器級(jí)，放大器級(jí)的偏置意味著選擇操作點(diǎn)柵極點(diǎn)壓 的值，即4冊(cè)極電壓的dc分量。所檢測(cè)的同相信號(hào)電壓值來(lái)控制同相放大器級(jí)的偏置，并且至少部 分地根據(jù)所檢測(cè)的正交信號(hào)電壓值來(lái)控制正交放大器級(jí)的偏置。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡放大器。在本發(fā)明的該
實(shí)施方式中，用于為同相放大器級(jí)501供能的供應(yīng)電壓Vsl以及用 于為正交放大器級(jí)502供能的供應(yīng)電壓Vs2被設(shè)置為公共供應(yīng)電壓 Vs。通過(guò)包括開關(guān)模式電源(SMPS)的可控供應(yīng)單元503來(lái)產(chǎn)生該 供應(yīng)電壓Vs。假設(shè)同相信號(hào)Sl的dc分量和正交信號(hào)S2的dc分量 基本為0,即根據(jù)圖4c。同相信號(hào)Sl經(jīng)由信號(hào)路徑504傳導(dǎo)至二極 管包絡(luò)檢測(cè)器505,該檢測(cè)器505被安置用于檢測(cè)同相信號(hào)Sl的振 幅Ampl。正交信號(hào)S2經(jīng)由信號(hào)路徑506傳導(dǎo)至二極管包絡(luò)檢測(cè)器 507，該檢測(cè)器507被安置用于檢測(cè)正交信號(hào)S2的振幅Amp2。由于 供應(yīng)電壓Vs對(duì)于放大器級(jí)501和502 二者是公共的，所以必須選擇 供應(yīng)電壓，從而使得在同相和正交信號(hào)Sl和S2中均不發(fā)生削波。
根據(jù)下列原則來(lái)設(shè)定用于供應(yīng)電壓Vs的最小許可值Vs一low滿 足該要求
Vs一low : max{Ampl, Amp2}+M ( 7 )
其中M是安全裕度。利用可控供應(yīng)單元503將供應(yīng)電壓Vs調(diào)節(jié)到 值Vs一low，以便最大化均衡功率放大器的效率。
通過(guò)控制單元513來(lái)實(shí)現(xiàn)方程式(7)中的最大值函數(shù)，其中該 控制單元513包括二極管508和509，以及由電阻510和511與電容 器512組成的RC電路。選擇RC電路的時(shí)間常數(shù)，從而最大值函數(shù) 能夠以足夠速率來(lái)跟隨Ampl和Amp2中的變化。控制單元51!3的 輸出信號(hào)Vc的動(dòng)態(tài)范圍被調(diào)整為適合于使用通過(guò)電阻510和511實(shí) 現(xiàn)的電壓劃分的可控供應(yīng)單元503。方程式(7)中的安全裕度M可 以具有M- a xmax{Ampl， Amp2)這樣的形式。在此情況下，可以 通過(guò)電阻510和511來(lái)實(shí)現(xiàn)該裕度。還可能的是，可控供應(yīng)單元503 被調(diào)整為產(chǎn)生供應(yīng)電壓Vs,如kxVc+VO，其中k是增益，VO是恒 定電壓。在此情況下，該裕度可以具有M- "xmax{Ampl， Amp2}+V0的形式。[OW]二極管包絡(luò)檢測(cè)器505和507以及控制單元513的特征在一定 程度上依賴于溫度。該溫度依賴性使得在檢測(cè)同相信號(hào)Sl和正交信 號(hào)S2的幅度時(shí)產(chǎn)生不精確性。因此，供應(yīng)電壓Vs具有不期望的溫 度依賴性。這種類型的不精確性使得需要較高的裕度M值，從而確 保同相信號(hào)Sl和正交信號(hào)S2不發(fā)生削波。較高的裕度M值意味著 較高的供應(yīng)電壓Vs值以及較低的功率放大器效率。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器。在本發(fā)明 的實(shí)施方式中，控制單元610包括函數(shù)元件602,其產(chǎn)生所檢測(cè)到 的同相信號(hào)Sl和正交信號(hào)S2的振幅的最大值；參考元件603,其 產(chǎn)生參考信號(hào)Ref;以及輸出元件604，其產(chǎn)生用于可控供應(yīng)單元605 的控制電壓Vc。參考元件603類似于二極管包絡(luò)檢測(cè)器606和607 與函數(shù)元件602的組合，^f旦對(duì)于二極管包絡(luò)檢測(cè)器606和607相對(duì) 應(yīng)的設(shè)備608和609的輸入耦合到接地電勢(shì)。輸出元件604使用作 為函數(shù)元件602的輸出的信號(hào)VcO以及用于確定控制電壓Vc的參考 信號(hào)Ref。函數(shù)元件602與二極管包絡(luò)檢測(cè)器606和607的組合的溫 度依賴性具有與參考元件604類似的良好精確性。因此，由于溫度 變化而引起的電平變化可以通過(guò)將信號(hào)VcO減去參考信號(hào)Ref即 VcO-Ref來(lái)至少部分地消除。輸出元件604可以例如是具有差分輸入 端子的放大器。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器。在本發(fā)明 的實(shí)施方式中，控制單元705的輸出元件701根據(jù)量值VcO、 Ref和 A來(lái)產(chǎn)生用于可控供應(yīng)單元702的控制電壓Vc,其中VcO是所檢測(cè) 到的振幅的最大值max(Ampl， Amp2}， Ref是結(jié)合圖6所描述的此 類參考信號(hào)，以及A是用于根據(jù)外部信息來(lái)控制供應(yīng)電壓Vs的外部 控制信號(hào)。在很多應(yīng)用中，均衡功率放大器的輸出信號(hào)S—out的功率 隨時(shí)間變化。這種類型的情況例如存在于發(fā)射器中，其中調(diào)制方案 包括調(diào)幅組件。當(dāng)供應(yīng)電壓Vs根據(jù)所檢測(cè)到的振幅Ampl和Amp2 來(lái)進(jìn)行控制時(shí)，供應(yīng)電壓Vs值的改變總是相對(duì)于振幅中的相應(yīng)改變此外，在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)中，在通過(guò)二極管包絡(luò)檢測(cè)器703或704、通過(guò) 控制單元705以及通過(guò)可控供應(yīng)單元702的信息路徑上總是具有延 遲。因此，供應(yīng)電壓Vs中的安全裕度，例如方程式(7)中的M， 必須足夠高，從而在信號(hào)Sl和S2的振幅上升之后，甚至是在供應(yīng) 電壓中的相應(yīng)上升發(fā)生延遲時(shí)，信號(hào)Sl和S2也不發(fā)生削波?？刂?信號(hào)A可用于提供有關(guān)振幅變化的信息，從而可以縮短上述延遲。 例如，外部控制信號(hào)A可以表示調(diào)制方案的AM分量，其中^f吏用了 包括跟蹤(ET)或包絡(luò)消除和恢復(fù)(EER)技術(shù)。當(dāng)縮短延遲時(shí)， 供應(yīng)電壓中的安全裕度可以降低，從而在均衡功率放大器的效率方 面提供改進(jìn)。為了對(duì)均衡功率放大器的效率進(jìn)行優(yōu)化，例如根據(jù)下 列方程式來(lái)確定控制電壓Vc的值 Vc= a x [HPF{A}+ ( VcO-Ref) +M] ( 8 )
其中a是常數(shù)，以及HPF(.)意味著高通濾波。常數(shù)a用于使Vc的動(dòng) 態(tài)范圍適合于可控供應(yīng)單元702。高通濾波意味著只有A的改變對(duì) 控制電壓Vc具有影響。當(dāng)A未發(fā)生改變時(shí)，僅根據(jù)所檢測(cè)到的振幅 Ampl和Amp2的最大值來(lái)確定控制電壓Vc?？梢酝ㄟ^(guò)具有差分輸 入端子的放大器和標(biāo)準(zhǔn)可操作放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制單元705的輸出元 件701。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器。在本發(fā)明 的實(shí)施方式中，控制單元806的輸出元件801包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AD) 802、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DA) 803以及數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 804。參 考元件805的輸出信號(hào)Ref用作AD轉(zhuǎn)換器802的參考電平。以數(shù)字 形式將外部控制信號(hào)A提供給DSP 804。通過(guò)DSP 804的數(shù)字信號(hào) 處理裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)與方程式(8)相對(duì)應(yīng)的函數(shù)。DSP 804可以是與存 儲(chǔ)器電路相關(guān)聯(lián)的可編程處理器，其中該存儲(chǔ)器電路包含有對(duì)于可 編程處理器可讀的軟件。可替換地，DSP 804可以是專用集成電路 (ASIC),或者該DSP 804可以是可編程處理器和ASIC的組合。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的均衡功率放大器。通過(guò)包括 可控電壓源903和904的可控供應(yīng)單元914對(duì)同相方文大器級(jí)901和正交放大器級(jí)902進(jìn)行供能?？煽仉妷涸?03產(chǎn)生用于同相放大器 級(jí)901的供應(yīng)電壓Vsl，而可控電壓源904產(chǎn)生用于正交放大器級(jí) 902的供應(yīng)電壓Vs2。同相信號(hào)Sl的dc分量以及正交信號(hào)S2的dc 分量被假設(shè)為基本為0，即根據(jù)圖4c所示。分別通過(guò)二極管包絡(luò)檢 測(cè)器905和906來(lái)檢測(cè)同相信號(hào)Sl的振幅Ampl以及正交信號(hào)S2 的振幅Amp2?？刂茊卧?07包括AD轉(zhuǎn)換器908和卯9，其將振 幅Ampl和振幅Amp2轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式；以及參考元件910,其形成 用于AD轉(zhuǎn)換器908和909的參考信號(hào)Ref。該參考元件910類似于 二極管包絡(luò)檢測(cè)器905和906，但其輸入端子耦合到接地電勢(shì)。參考 信號(hào)Ref用于對(duì)供應(yīng)電壓Vsl和Vs2的不期望的溫度依賴性進(jìn)行補(bǔ) 償?？刂茊卧〝?shù)字信號(hào)處理器(DSP) 911和DA轉(zhuǎn)換器912和 913，其產(chǎn)生用于可控電壓源903和904的控制電壓Vcl和Vc2。外 部控制信號(hào)A以數(shù)字形式提供給DSP 911 。為了對(duì)均衡功率放大器 的效率進(jìn)行優(yōu)化，例如根據(jù)下列方程式使用AD轉(zhuǎn)換器908和909、 DSP911、 DA轉(zhuǎn)換器912和913以及可控供應(yīng)單元914來(lái)確定供應(yīng) 電壓Vsl和Vs2的值
Vsl= a xHPF{A}+ (Ampl-Ref) +M1以及
Vs2= a x HPF{A}+ ( Amp2-Ref) +M2 ( 9 )
其中Ml和M2是安全裕度，其在通常情況下不需要相等并且a是常數(shù)。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的移動(dòng)通信設(shè)備。移動(dòng)通信設(shè) 備的發(fā)射器1001包括根據(jù)以上并借助于圖3-圖9而描述的任一實(shí)施 方式的均衡功率放大器1002。均衡功率放大器1002的信號(hào)輸出接口 1011通過(guò)雙工器和天線前端元件1004耦合到天線1003。塊1005表 示移動(dòng)通信設(shè)備中向均衡功率放大器1002的信號(hào)輸入接口 1012提 供RF輸入信號(hào)的所有部件，例如麥克風(fēng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、編解碼器、 上調(diào)制器(up-modulator )等等。塊1006表示移動(dòng)通信設(shè)備中對(duì)經(jīng) 由雙工器和天線前端元件1004而從天線1003處接收到的信號(hào)進(jìn)行 處理的所有部件，例如解調(diào)器、均衡器、濾波系統(tǒng)、控制器、揚(yáng)聲器等等。此外，移動(dòng)通信設(shè)備可以包括可控增益單元，其對(duì)均衡功率放
大器的輸出級(jí)晶體管操作點(diǎn)的變化所引起的均衡功率放大器1002增 益的非期望變化進(jìn)行補(bǔ)償。該可控增益單元可以位于塊1005中。在 移動(dòng)通信設(shè)備中，可以通過(guò)可控增益單元來(lái)放大或衰減基帶信號(hào)， 即在上調(diào)制之前。在此情況下，該可控增益單元不必能夠處理高頻 (RF)信號(hào)。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的特定移動(dòng)通信設(shè)備中，基帶 信號(hào)還以數(shù)字形式可用。在此種類型的情況中，可以通過(guò)數(shù)字信號(hào) 處理裝置來(lái)執(zhí)行該補(bǔ)償。
移動(dòng)通信設(shè)備可以例如是移動(dòng)電話。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的放大器模塊1100。該放大器 模塊包括信號(hào)輸入端子1111和信號(hào)輸出端子1112、放大器級(jí)1011 和1012、檢測(cè)器1105和1107、控制單元1108以及可控供應(yīng)單元 1103。放大器級(jí)1011和1012耦合在信號(hào)輸入端子和信號(hào)輸出端子 之間，作為均衡功率放大器的同相放大器級(jí)和正交放大器級(jí)?？煽?供應(yīng)1103被布置用于產(chǎn)生用于同相放大器級(jí)的供應(yīng)電壓Vsl和用于 正交放大器級(jí)的供應(yīng)電壓Vs2。同相信號(hào)Sl通過(guò)信號(hào)路徑1104傳 導(dǎo)至檢測(cè)器1105。檢測(cè)器1105被布置用于檢測(cè)同相信號(hào)Sl的電壓 值Vdetl。正交信號(hào)S2通過(guò)信號(hào)路徑1106傳導(dǎo)至檢測(cè)器1107。檢 測(cè)器1107被布置用于檢測(cè)正交信號(hào)S2的電壓值Vdet2?？刂茊卧?1108被布置用于至少部分地根據(jù)同相信號(hào)Sl的電壓值Vdetl來(lái)確定 用于同相放大器級(jí)的供應(yīng)電壓Vsl的值，并至少部分地根據(jù)正交信 號(hào)S2的電壓值Vdet2來(lái)確定用于正交放大器級(jí)的供應(yīng)電壓Vs2的 值。控制單元1108可以根據(jù)以上并借助于圖3-9所描述的均衡功率 放大器的控制單元中的任意一種。所檢測(cè)的電壓值Vdetl (Vdet2) 可以表示同相(正交)信號(hào)與接地電勢(shì)之間的最大電勢(shì)差，同相(正 交)信號(hào)與接地電勢(shì)之間的最小電勢(shì)差，或者同相(正交)信號(hào)的 ac分量的振幅。可控供應(yīng)單元1103可以包括用于產(chǎn)生如圖3所示的 單獨(dú)供應(yīng)電壓Vsl和Vs2的裝置，或者用于產(chǎn)生例如如圖5所示的公共供應(yīng)電壓Vsl=Vs2=Vs的裝置。放大器模塊可以進(jìn)一步具有控 制接口 1113，通過(guò)該接口外部控制信號(hào)可以被輸送給控制單元1108。 外部控制信號(hào)可以包括例如放大器模塊輸出信號(hào)的期望電平的指 示。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的、用于對(duì)具有同相放大器級(jí) 和正交放大器級(jí)的均衡功率放大器的效率進(jìn)行優(yōu)化的方法的流程 圖。階段1201包括檢測(cè)同相信號(hào)的電壓值Vdetl并檢測(cè)正交信號(hào) 的電壓值Vdet2。所檢測(cè)的同相(正交)信號(hào)的電壓值可以表示同相 (正交)信號(hào)與接地電勢(shì)之間的最大電勢(shì)差，同相(正交)信號(hào)與 接電地勢(shì)之間的最小電勢(shì)差，或者同相(正交)信號(hào)的ac分量的振 幅。階段1202包括至少部分地根據(jù)檢測(cè)到的同相信號(hào)Sl的電壓 值Vdetl來(lái)確定第一供應(yīng)電壓值Vsl,并至少部分地根據(jù)檢測(cè)到的正 交信號(hào)S2的電壓值Vdet2來(lái)確定第二供應(yīng)電壓值Vs2。階段1203 包括將同相放大器及的供應(yīng)電壓設(shè)定為第一供應(yīng)電壓值Vsl，并將 正交放大器級(jí)的供應(yīng)電壓設(shè)定為第二供應(yīng)電壓值Vs2 。當(dāng)通過(guò)模擬組 件來(lái)實(shí)現(xiàn)該供應(yīng)電壓的控制時(shí)，如圖5所示，以時(shí)間連續(xù)的方式來(lái) 執(zhí)行該處理，從而階段1201-1203發(fā)生重合。當(dāng)通過(guò)以時(shí)間離散方式 執(zhí)行操作的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)供應(yīng)電壓的控制時(shí)，如圖9中的DSP911,在 1204，以期望的步調(diào)重復(fù)該處理，從而跟隨同相信號(hào)和正交信號(hào)的 電平改變。該處理還終止在1205。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法中，所檢測(cè)到的同相信號(hào)的電壓 值基本是同相信號(hào)ac分量的振幅，而所檢測(cè)到的正交信號(hào)的電壓值 基本上是正交信號(hào)ac分量的振幅。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法中，根據(jù)下列的最大值來(lái)確定第 一供應(yīng)電壓值和第二供應(yīng)電壓值二者所檢測(cè)的同相信號(hào)ac分量的 振幅以及所檢測(cè)的正交信號(hào)ac分量的振幅。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法中，第一供應(yīng)電壓值和第二供應(yīng) 電壓值二者#:確定為預(yù)定裕度加上所述最大值。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，本發(fā)明及其實(shí)施方式不限于上述例子，而是可以在獨(dú)立權(quán)利要求的范圍中有所變化。
權(quán)利要求
1.一種具有同相放大器級(jí)和正交放大器級(jí)的均衡功率放大器，包括-第一檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)同相信號(hào)的電壓值，所述同相信號(hào)是所述同相放大器級(jí)的輸出信號(hào)，-第二檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)正交信號(hào)的電壓值，所述正交信號(hào)是所述正交放大器級(jí)的輸出信號(hào)，-可控供應(yīng)單元，被布置用于產(chǎn)生供應(yīng)電壓，以對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供能，并對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能，以及-控制單元，被布置用于至少部分地根據(jù)所述同相信號(hào)的所述電壓值來(lái)確定用于對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓值，并至少部分地根據(jù)所述正交信號(hào)的所述電壓值來(lái)確定用于對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡功率放大器，其中，所述同相信 號(hào)的所述電壓值基本上是以下項(xiàng)中的一項(xiàng)所迷同相信號(hào)ac分量的 振幅、所述同相信號(hào)與接地電勢(shì)之間的最大電勢(shì)差以及所述同相信 號(hào)與所述接地電勢(shì)之間的最小電勢(shì)差；并且，所述正交信號(hào)的所述 電壓值基本上是以下項(xiàng)中的一項(xiàng)所述正交信號(hào)ac分量的振幅、所述正交信號(hào)與所述接地電勢(shì)之間的最大電勢(shì)差以及所述正交信號(hào)與 所述接地電勢(shì)之間的最小電勢(shì)差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡功率放大器，其中，所述同相信 號(hào)的所述電壓值基本上是所述同相信號(hào)ac分量的振幅，并且所述正 交信號(hào)的所述電壓值基本上是所述正交信號(hào)ac分量的振幅。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的均衡功率放大器，其中，所述控制單 元被布置用于確定用于對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓 的值，其基本上是第一預(yù)定安全裕度加上所述同相信號(hào)ac分量的振 幅；以及，確定用于對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的值， 其基本上是第二預(yù)定安全裕度加上所述正交信號(hào)ac分量的振幅。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的均衡功率放大器，其中，所述可控供 應(yīng)單元包括第一開關(guān)模式電源，被布置用于產(chǎn)生用于對(duì)所述同相 放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓；以及，第二開關(guān)模式電源，被布置 用于產(chǎn)生用于對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的均衡功率放大器，其中，所述控制單 元被布置用于根據(jù)下列項(xiàng)的最大值來(lái)確定用來(lái)對(duì)所述同相放大器級(jí) 進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的值以及用來(lái)對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能的 供應(yīng)電壓的值所述同相信號(hào)ac分量的所述振幅，以及所述正交信 號(hào)ac分量的所述振幅。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的均衡功率放大器，其中，所述控制單 元被布置用于確定用來(lái)對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的 值以及用來(lái)對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的值，其基本 上是所述最大值加上預(yù)定安全裕度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的均衡功率放大器，其中，所述可控供 應(yīng)單元包括開關(guān)模式電源，其被布置用于產(chǎn)生用來(lái)對(duì)所述同相放大供應(yīng)電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡功率放大器，其中，所述控制單 元包括用于外部控制信號(hào)的輸入，并且所述控制單元被布置用于部 分地根據(jù)所述外部控制信號(hào)來(lái)確定用于對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供 能的供應(yīng)電壓的值，并部分地根據(jù)所述外部控制信號(hào)來(lái)確定用于對(duì) 所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡功率放大器，其中，至少部分地 根據(jù)所述同相信號(hào)的所述電壓值來(lái)控制所述同相放大器級(jí)的偏置； 以及至少部分地根據(jù)所述正交信號(hào)的所述電壓值來(lái)控制所述正交放 大器級(jí)的偏置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡功率放大器，其中，所述控制單 元包括參考元件，其被布置用于產(chǎn)生參考信號(hào)，以至少部分地消除 溫度變化對(duì)用來(lái)對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的值以及用來(lái)對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的值所產(chǎn)生的影響。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡功率放大器，其中，所述第一檢 測(cè)器是二極管包絡(luò)檢測(cè)器，以及所述第二檢測(cè)器是二極管包絡(luò)檢測(cè)器。
13. —種移動(dòng)通信終端，包括-第一放大器級(jí)，被布置作為均衡功率放大器的同相放大器級(jí)； 以及第二放大器級(jí)，被布置作為所述均衡功率放大器的正交放大器 級(jí)，-第一檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)同相信號(hào)的電壓值，所述同相 信號(hào)是所述同相放大器級(jí)的輸出信號(hào)，-第二檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)正交信號(hào)的電壓值，所述正交信號(hào)是所述正交放大器級(jí)的輸出信號(hào)，-可控供應(yīng)單元，被布置用于產(chǎn)生供應(yīng)電壓，以對(duì)所述同相》文 大器級(jí)進(jìn)行供能，并對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能，以及-控制單元，被布置用于至少部分地根據(jù)所述同相信號(hào)的所 述電壓值來(lái)確定用于對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓值， 并至少部分地根據(jù)所述正交信號(hào)的所述電壓值來(lái)確定用于對(duì)所述正 交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓值。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的移動(dòng)通信設(shè)備，其中，所述同相信 號(hào)的所述電壓值基本上是所述同相信號(hào)ac分量的振幅，并且所述正 交信號(hào)的所述電壓值基本上是所述正交信號(hào)ac分量的振幅。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的移動(dòng)通信設(shè)備，其中，所述控制單 元被布置用于根據(jù)下列項(xiàng)的最大值來(lái)確定用來(lái)對(duì)所述同相放大器級(jí)供應(yīng)電壓的值所述同相信號(hào)ac分量的所述振幅，以及所述正交信 號(hào)ac分量的所述振幅。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的移動(dòng)通信設(shè)備，其中，所述控制單 元被布置用于確定用來(lái)對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的 值以及用來(lái)對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的值，其基本上是所述最大值加上預(yù)定安全裕度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的移動(dòng)通信設(shè)備，其中，所述移動(dòng)通 信設(shè)備包括可控增益單元，其被布置用于至少部分地補(bǔ)償所述均衡 功率放大器增益的變化；所述增益的變化由所述均衡功率放大器的 輸出級(jí)晶體管的操作點(diǎn)的變化所引起。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的移動(dòng)通信設(shè)備，其中，所述移動(dòng)通 信設(shè)備是移動(dòng)電話。
19. 一種放大器模塊，包括-信號(hào)輸入端子和信號(hào)輸出端子，-第一放大器級(jí)，其耦合在所述信號(hào)輸入端子和所述信號(hào)輸出 端子之間，并被布置作為均衡功率放大器的同相放大器級(jí)，-第二放大器級(jí)，其耦合在所述信號(hào)輸入端子和所述信號(hào)輸出 端子之間，并被布置作為所述均衡功率放大器的正交放大器級(jí)，-第一檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)同相信號(hào)的電壓值，所述同相 信號(hào)是所述同相放大器級(jí)的輸出信號(hào)，-第二檢測(cè)器，被布置用于檢測(cè)正交信號(hào)的電壓值，所述正交信號(hào)是所述正交放大器級(jí)的輸出信號(hào)，-可控供應(yīng)單元，被布置用于產(chǎn)生供應(yīng)電壓，以對(duì)所述同相》丈 大器級(jí)進(jìn)行供能，并對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能，以及-控制單元，被布置用于至少部分地根據(jù)所述同相信號(hào)的所 迷電壓值來(lái)確定用于對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓值， 并至少部分地根據(jù)所述正交信號(hào)的所述電壓值來(lái)確定用于對(duì)所述正 交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓值。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的放大器模塊，其中，所述同相信號(hào) 的所述電壓值基本上是所述同相信號(hào)ac分量的振幅，并且所述正交 信號(hào)的所述電壓值基本上是所述正交信號(hào)ac分量的振幅。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的放大器模塊，其中，所述控制單元 被布置用于根據(jù)下列項(xiàng)的最大值來(lái)確定用來(lái)對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn) 行供能的供應(yīng)電壓的值以及用來(lái)對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的值所述同相信號(hào)ac分量的所述振幅，以及所述正交信號(hào) ac分量的所述振幅。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的放大器模塊，其中，所述控制單元 被布置用于確定用來(lái)對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的值 以及用來(lái)對(duì)所述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的值，其基本上 是所述最大值加上預(yù)定安全裕度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的放大器模塊，其中，所述控制單元 包括用于外部控制信號(hào)的輸入，并且所述控制單元被布置用于部分 地根據(jù)所述外部控制信號(hào)來(lái)確定用于對(duì)所述同相放大器級(jí)進(jìn)行供能 的供應(yīng)電壓的值，并部分地根據(jù)所述外部控制信號(hào)來(lái)確定用于對(duì)所 述正交放大器級(jí)進(jìn)行供能的供應(yīng)電壓的值。
24. —種用于對(duì)具有同相放大器級(jí)和正交放大器級(jí)的均衡功率 放大器的效率進(jìn)行優(yōu)化的方法，該方法包括-檢測(cè)同相信號(hào)的電壓值，所述同相信號(hào)是所述同相放大器級(jí) 的輸出信號(hào)，-檢測(cè)正交信號(hào)的電壓值，所述正交信號(hào)是所述正交放大器級(jí) 的輸出信號(hào)，-至少部分地根據(jù)所述同相信號(hào)的所述電壓值來(lái)確定第一供應(yīng) 電壓值，-至少部分地根據(jù)所述正交信號(hào)的所述電壓值來(lái)確定第二供應(yīng) 電壓值，以及-將所述同相放大器級(jí)的供應(yīng)電壓設(shè)定為所述第一供應(yīng)電壓值， 并將所述正交放大器級(jí)的供應(yīng)電壓設(shè)定為所述第二供應(yīng)電壓值。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，檢測(cè)同相信號(hào)的所述 電壓值是檢測(cè)所述同相信號(hào)ac分量的振幅，而檢測(cè)所述正交信號(hào)的 所述電壓值是檢測(cè)所述正交信號(hào)ac分量的振幅。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，根據(jù)下列項(xiàng)中的最大 值來(lái)確定所述第一供應(yīng)電壓值和所述第二供應(yīng)電壓值所述同相信 號(hào)ac分量的振幅以及所述正交信號(hào)ac分量的振幅。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，將所述第一供應(yīng)電壓 值和所述第二供應(yīng)電壓值二者確定為預(yù)定裕度加上所述最大值。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)發(fā)射器的功率放大器的效率進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)以下解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明在每個(gè)放大器級(jí)(301，302)的信號(hào)輸出處檢測(cè)(305，306)放大器級(jí)輸出信號(hào)的電壓電平，并且所檢測(cè)的信息用于控制每個(gè)放大器級(jí)的供應(yīng)電壓，使得可以避免不必要的高電平供應(yīng)電壓，由此改進(jìn)功率放大器的效率。
文檔編號(hào)H04B7/005GK101297475SQ200680039728
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
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