專利名稱：具有分離的同相和正交相位功率放大的移動(dòng)無線通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及移動(dòng)無線通信設(shè)備和相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
移動(dòng)無線通信設(shè)備具有高級(jí)射頻(RF)處理電路，且典型地利用具有同相(I)和正 交(Q)調(diào)制和解調(diào)電路的調(diào)制方案接收或發(fā)送無線電通信信號(hào)，該調(diào)制和解調(diào)器電路有時(shí) 會(huì)產(chǎn)生與功率放大器的線性問題，且有時(shí)會(huì)遭遇不良天線匹配。舉例來說，由于功率放大器 的較高非線性，會(huì)導(dǎo)致TRP (總輻射功率)的降低且引起諧波干擾問題。于2008年7月15日提交的共同轉(zhuǎn)讓并待審的專利申請(qǐng)序號(hào)No. 12/173，045解決 了這些問題中的一些，且使用具有外殼和安裝在外殼內(nèi)的天線的移動(dòng)無線通信設(shè)備，其全 部?jī)?nèi)容通過引用合并于此。射頻(RF)電路承載于外殼內(nèi)，例如典型地在至少一個(gè)電路板 上。射頻(RF)電路包括連接至天線的收發(fā)機(jī)，通過該天線RF發(fā)送和接收通信信號(hào)。處理 器與該RF電路進(jìn)行操作。收發(fā)機(jī)包括同相和正交(I/Q)調(diào)制及功率放大電路，且包括同相 (I)電路，該同相(I)電路具有同相信號(hào)輸入和調(diào)制混頻器以及接收同相信號(hào)并放大同相 信號(hào)的功率放大器電路。正交(Q)電路包括正交信號(hào)輸入、和調(diào)制混頻器、以及接收正交信 號(hào)并放大正交信號(hào)的功率放大器電路。功率組合器接收分離地放大的同相和正交信號(hào)，且 對(duì)該信號(hào)進(jìn)行求和并作為組合的I和Q信號(hào)進(jìn)行輸出。在通過引用并入的‘045申請(qǐng)中描述的這種類型的電路提供了一種在每個(gè)I和Q 電路中具有相應(yīng)的功率放大器電路的IQ調(diào)制和功率放大電路。該電路允許對(duì)任意功率放 大器驅(qū)動(dòng)和/或功率放大器偏壓的更大控制，甚至當(dāng)使用開環(huán)系統(tǒng)或更大或更小的閉環(huán)系 統(tǒng)也是如此。對(duì)于正交混合功率組合器能夠容忍天線負(fù)載阻抗的失配，且對(duì)相位和頻率調(diào) 制給出更大的反射率(reflectivity)，通過改變每個(gè)I和Q電路的功率放大器電路的偏壓， 允許進(jìn)行高效幅度調(diào)制的，并給出了更大的靈活性和電路功能。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該電路的更大改進(jìn)是令人期待的，涉及I和/或Q功率放大器的線性 度，以及I和Q幅度和相位不平衡問題。當(dāng)使用不同的射頻(RF)輸出功率級(jí)時(shí)，解決I和 Q功率放大器的效率問題也是有利的。文 獻(xiàn)"An Adaptive Digital Method of Imbalances Cancellation inLINC Transmitters，，， IEEE Transactions on Vehicular Technology, IEEEService Center, Piscataway，NJ, US，第 54 卷，第 3 期，2005 年 5 月 1 日(2005-5-1)，第 879-888 頁，ISSN 0018-9545，公開了一種全數(shù)字基帶方法，該方法校正主要由于兩個(gè)放大器路徑的失配而引 起的LINC發(fā)射機(jī)中的任何增益和相位不平衡。使用無記憶模式由電平無關(guān)復(fù)增益表征放 大器的。所述方法使用自適應(yīng)信號(hào)處理技術(shù)來獲得最優(yōu)的復(fù)系數(shù)以便調(diào)整增益和相位的不 平衡。它主要的優(yōu)點(diǎn)是，能夠跟蹤輸入信號(hào)的變化以及適于放大器非線性特性變化。其他 影響也包括在分析中，例如正交調(diào)制器和解調(diào)器不平衡和回路延遲。WO 96/19063公開了一種平衡LINC放大器的信道的方法，包括通過自適應(yīng)濾波 (H2)對(duì)一個(gè)信道執(zhí)行至少一次預(yù)失真的步驟。濾波限制了輸入信號(hào)(X，y)與從放大器的輸出信號(hào)(S)獲得的相應(yīng)測(cè)量值(χ’，r )之間的誤差。所述方法尤其適合于QAM和OFDM 調(diào)制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由獨(dú)立權(quán)利要求限定。本發(fā)明的一些可選特征由從屬權(quán)利要求限定。一種通信設(shè)備，包括同相(I)電路，具有同相調(diào)制器和混頻器電路以及接收數(shù)字 基帶I信號(hào)并調(diào)制和放大該I信號(hào)的I功率放大器電路。正交(Q)電路包括正交調(diào)制器和 混頻器電路以及接收數(shù)字基帶Q信號(hào)并調(diào)制和放大該Q信號(hào)的Q功率放大器電路。功率組 合器接收分離地放大的I和Q信號(hào)，并且對(duì)將該I和Q信號(hào)進(jìn)行求和并作為組合的I和Q 信號(hào)進(jìn)行輸出。I解調(diào)器電路接收從I功率放大器反饋的信號(hào)，并解調(diào)該反饋信號(hào)以產(chǎn)生解 調(diào)的I信號(hào)。Q解調(diào)器電路接收從Q功率放大器反饋的信號(hào)，并解調(diào)該反饋信號(hào)以產(chǎn)生解調(diào) 的Q信號(hào)。處理器將該數(shù)字基帶I和Q信號(hào)與解調(diào)的I和Q信號(hào)進(jìn)行比較來補(bǔ)償幅度、頻 率和相位調(diào)制誤差，其中，I和Q信號(hào)輸入與組合的I和Q信號(hào)相隔離，以便增強(qiáng)天線匹配 和發(fā)送輻射功率(TRP)，并減少來自I和Q功率放大器電路的諧波發(fā)射。在一個(gè)方面，處理器對(duì)饋送至I和Q電路的數(shù)字I和Q信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真以輔助補(bǔ) 償幅度、頻率和相位調(diào)制誤差。相應(yīng)的同相調(diào)制器和混頻器電路能接收1_1和I_Q輸入信 號(hào)來產(chǎn)生至I功率放大器的I信號(hào)，并且正交調(diào)制器和混頻器電路接收Q_I和Q_Q輸入信 號(hào)來產(chǎn)生至Q功率放大器的Q信號(hào)。所述同相調(diào)制器和混頻器電路可形成為可接收相應(yīng)的 1_1和I_Q信號(hào)的相應(yīng)的1_1混頻器和I_Q混頻器，以及用于施加90度相移、與1_1混頻器 和1_9混頻器相關(guān)聯(lián)的分頻器電路，以及用于接收來自混頻器的信號(hào)并產(chǎn)生I信號(hào)的I求 和器。所述正交調(diào)制器和混頻器電路可形成為接收相應(yīng)的Q_I和Q_Q信號(hào)的相應(yīng)的Q_I混 頻器和Q_Q混頻器，以及用于施加90度相移、與Q_I混頻器和Q_Q混頻器相關(guān)聯(lián)的分頻器 電路，以及用于接收來自混頻器的信號(hào)并產(chǎn)生Q信號(hào)的Q求和器。處理器能夠輸出控制信號(hào)，以控制每個(gè)功率放大器電路，并控制每個(gè)功率放大器 電路中的相應(yīng)偏置，以及調(diào)整相應(yīng)I或Q信號(hào)的幅度。在另一方面，I和Q解調(diào)器電路中的 每一個(gè)可被形成為，混頻器；以及與所述混頻器相關(guān)聯(lián)的分頻器，用于施加90度的相移。在另一個(gè)方面，I/Q解調(diào)器電路可以連接到處理器且接收來自于功率組合器輸出 的信號(hào)以輔助確定幅度、頻率和相位調(diào)制誤差。功率檢測(cè)器可以連接到處理器且接收來自 功率組合器的輸出的信號(hào)并輸出與原始功率進(jìn)行比較的信號(hào)以補(bǔ)償幅度誤差。功率組合器 可以被形成為3dB功率組合器。該功率組合器也可以被形成為正交混合功率組合器。在另一方面，移動(dòng)無線通信設(shè)備可以包括所述電路，且被形成為其上承載有天線 和至少一個(gè)電路板的外殼。射頻(RF)電路可以由至少一個(gè)電路板承載，且被形成為連接到 天線的收發(fā)機(jī)，通過天線發(fā)送和接收RF通信信號(hào)。處理器由至少一個(gè)電路板承載，且與RF 電路進(jìn)行操作。該處理器可以是與用于將數(shù)字基帶I和Q信號(hào)與解調(diào)的I和Q信號(hào)進(jìn)行比 較以補(bǔ)償幅度、頻率和相位調(diào)制誤差的相同處理器。還闡述了方法方面。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，根據(jù)以下詳細(xì)描述其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見，其中圖1是配置為手持設(shè)備的移動(dòng)無線通信設(shè)備的示例的示意框圖，且示出了作為非 限制性示例其基本內(nèi)部組件；圖2是圖1中移動(dòng)無線通信設(shè)備的前視圖；圖3是示出了能夠在圖1-2中的移動(dòng)無線通信設(shè)備中使用的基本功能電路組件的 示意框圖；圖4是傳統(tǒng)的同相和正交(I/Q)調(diào)制和功率放大電路的框圖，顯示在組合I/Q信 號(hào)之后的功率放大電路；圖5是同相和正交調(diào)制和功率放大電路的框圖，該電路包括根據(jù)上述提到的通過 引用并入的共同轉(zhuǎn)讓的‘045的專利申請(qǐng)中所描述的電路類型的針對(duì)每個(gè)同相和正交電路 分離的功率放大電路； 圖6是框圖，如圖所示，示出了與圖5相比的改進(jìn)的同相和正交調(diào)制和功率放大電 路的一部分、并示出了與功能組件相關(guān)聯(lián)的獲得的數(shù)學(xué)計(jì)算，以及示出了在正交組合器之 后組合信號(hào)時(shí)的改進(jìn)，。圖7A和7B是根據(jù)非限制性示例的同相和正交調(diào)制和功率放大電路的框圖，且示 出了具有反饋和前饋以確保IQ平衡補(bǔ)償?shù)耐暾墓δ茈娐贰?br> 具體實(shí)施例方式本發(fā)明的描述是參照附圖進(jìn)行的，在附圖中示出了優(yōu)選實(shí)施例。然而，可以使用許 多不同的實(shí)施例，因而所述描述不應(yīng)視為對(duì)于這里所闡述的實(shí)施例的限制。更確切地，提供 這些實(shí)施例使得本公開是全面并完整的。類似數(shù)字始終指代類似的元件。現(xiàn)在將關(guān)于圖1-3進(jìn)行簡(jiǎn)要描述，其公開了移動(dòng)無線通信設(shè)備的示例，例如，一個(gè) 手持便攜式蜂窩無線電裝置，其可合并各種電路的非限制示例，包括后面描述的改進(jìn)的同 相和正交調(diào)制及功率放大電路。圖1-3代表多種不同類型功能電路組件以及它們的互聯(lián)的 非限制性示例，且操作于供合并所述改進(jìn)、優(yōu)點(diǎn)和特征的移動(dòng)無線通信設(shè)備的電路使用。首先參照?qǐng)D1和2，闡述了具有如下所述的改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)的手持便攜式蜂窩無線電 裝置等移動(dòng)無線通信設(shè)備20的示例。示例性地，該設(shè)備20包括具有上部46和下部47的 外殼21，以及例如由外殼承載的至少一個(gè)電介質(zhì)基板67( S卩，電路板)，例如傳統(tǒng)的印刷電 路板(PCB)基板。大量不同的電路板能夠用于支撐不同的組件。例如，一個(gè)電路板可支撐 微處理器和RF組件，另一電路板可被形成為天線電路板，而又一電路板可被形成為用于支 撐不同組件(例如鍵盤)的電路板。相對(duì)于其他RF組件，可以將微處理器放置在另一電路 板上。外殼(未詳細(xì)示出)典型地覆蓋并封裝各種組件，如一個(gè)或多個(gè)電路板和一個(gè)或 多個(gè)天線。外殼包括例如塑料殼體的外殼殼體。根據(jù)設(shè)計(jì)類型，外殼殼體能夠支撐用于前 和后側(cè)的分離的外殼蓋。任何類型的外殼或外殼殼體將允許接近任何電路板并支撐一個(gè)或 多個(gè)電路板以及一個(gè)或多個(gè)天線。電池開口提供對(duì)電池的存取以向設(shè)備供電。在一個(gè)非限 制示例中，外殼殼體能夠支撐如在其下邊緣處的天線。下文中所使用的術(shù)語電路板67可以 指任何介電基板、PCB、陶瓷基板或用于承載移動(dòng)無線通信設(shè)備20內(nèi)的信號(hào)電路和電子組 件的其他電路承載結(jié)構(gòu)。所示的外殼21例如是固定外殼，但應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用在許
6多蜂窩和類似電話中典型使用的翻蓋或滑蓋外殼?？梢允褂镁哂胁煌鈿んw的這些和其 他外殼配置。電路48由電路板67承載，電路48例如是微處理器、存儲(chǔ)器、一個(gè)或多個(gè)無線收發(fā) 機(jī)(例如蜂窩、WLAN等)，包括RF電路、包括音頻和電源電路、并且在這一方面包括任何鍵 盤電路。該電路通常還可以被稱作RF電路。應(yīng)當(dāng)理解的是，如上所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將 認(rèn)識(shí)到，鍵盤電路可以在分離的鍵盤等上。如上所述，所述不同組件還可以分布在一個(gè)電路 板上或分布在多個(gè)不同電路板中。優(yōu)選地，電池(未示出)也由外殼21承載，用于向電路 48供電。術(shù)語RF電路可以包括可互操作的RF收發(fā)機(jī)電路，該可互操作的RF收發(fā)機(jī)電路包 括接收和發(fā)送電路以及電源電路，包括充電電路和音頻電路，包括同相和正交電路，該同相 和正交電路包括針對(duì)相應(yīng)的同相和正交電路的相應(yīng)功率放大器電路。在一方面，音頻輸出換能器49 (例如揚(yáng)聲器)由外殼21的上部46承載，并連接至 電路48。諸如鍵區(qū)(鍵盤)23(圖2)等一個(gè)或多個(gè)用戶輸入接口設(shè)備也優(yōu)選地由外殼21 承載，并連接至RF電路48。這里所使用的術(shù)語鍵區(qū)(keypad)也指術(shù)語鍵盤(keyboard)， 表示具有字母和/或數(shù)字按鍵的公知用戶輸入設(shè)備，并且在其他實(shí)施例中包括多次敲擊或 預(yù)測(cè)輸入模式。用戶輸入接口設(shè)備的其他示例包括滾輪37和背部按鈕36。當(dāng)然，應(yīng)理解的 是，在其他實(shí)施例中可以使用其他用戶輸入接口設(shè)備(例如觸筆或觸摸屏接口)。天線和相關(guān)聯(lián)的天線電路45 (圖1)優(yōu)選地被支撐在外殼內(nèi)，并且一方面處于外殼 中的下部47，如在外殼殼體的下邊緣上。天線可以形成為構(gòu)成天線電路的傳導(dǎo)跡線的圖案， 該天線電路在物理上形成天線。天線操作連接至主電路板67上的電路48或其他板上的其 他電路。在一個(gè)非限制性示例中，可以在分離的天線電路板或在外殼下部從主電路板延伸 的天線電路板部分上形成天線。如上所述，還可以使用分離的鍵盤電路板。其他電路板可 以用于其他組件。更具體地，用戶通常將握住外殼21的上部，非常靠近他們的頭部，使得音頻輸出 換能器49直接接近耳朵。但是，音頻輸入換能器(即麥克風(fēng))所處的外殼21的下部47不 需要被置于直接接近用戶的嘴的位置，并可以遠(yuǎn)離用戶的嘴握住該下部47。即將音頻輸入 換能器握在接近用戶的嘴的位置不僅對(duì)用戶來說是不舒服的，而且在一些情況下還可能使 用戶的聲音失真。在一些設(shè)計(jì)中，天線45位于鄰近外殼21的下部47的位置，以使由于用戶的手的 阻擋導(dǎo)致的對(duì)天線性能的影響較小。典型地，用戶朝著電話外殼的中上部握住蜂窩電話，因 此，與安裝在鄰近外殼21的下部47的天線相比，用戶更可能將他們的手放在這樣的天線 上。相應(yīng)地，通過將天線45放置在鄰近外殼21的下部47的位置，可以實(shí)現(xiàn)更可靠的性能。這種類型的配置另一優(yōu)勢(shì)在于，可以為要在外殼的上部46承載的一個(gè)或多個(gè)輔 助輸入/輸出(I/O)設(shè)備50提供更多的空間。此外，通過將天線45與輔助I/O設(shè)備50分 離，可以使其間的干擾減小。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)到的，輔助I/O設(shè)備50的一些示例包括用于提供 WLAN通信能力的WLAN(例如藍(lán)牙、IEEE 802. 11)天線、和/或用于提供定位能力的衛(wèi)星定 位系統(tǒng)(例如GPS、伽利略等)天線。輔助I/O設(shè)備50的其他示例包括第二音頻輸出換 能器(例如，用于揚(yáng)聲器電話操作的揚(yáng)聲器)、用于提供數(shù)字?jǐn)z像機(jī)能力的攝像機(jī)鏡頭、電 子設(shè)備連接器(例如，USB、耳機(jī)、安全數(shù)字(SD)或存儲(chǔ)卡等)。
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應(yīng)當(dāng)注意的是，這里用于輔助I/O設(shè)備50的術(shù)語“輸入/輸出”表示這樣的設(shè)備 可以具有輸入和/或輸出能力，并且這樣的設(shè)備不需要在所有實(shí)施例中既提供輸入能力又 提供輸出能力。這就是說，例如，如攝像機(jī)鏡頭之類的設(shè)備可以僅接收光學(xué)輸入，而耳機(jī)插 孔可以僅提供音頻輸出。設(shè)備20還示意性地包括例如液晶顯示器(IXD)的顯示器22，由外殼21承載并 連接至電路48。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，背部按鈕36和滾輪37也可以連接至電 路48，以允許用戶導(dǎo)航菜單、文本等。滾輪37在一些情況下還可以被稱作“姆指輪”或“軌 跡輪”。鍵區(qū)23示意性地包括多個(gè)多符號(hào)按鍵24，其中每個(gè)按鍵上均具有多個(gè)相應(yīng)符號(hào) 的標(biāo)記。鍵區(qū)23還示意性地包括交替功能鍵25、下一項(xiàng)鍵26、空格鍵27、換檔鍵28、返回 (或輸入)鍵29以及退格/刪除鍵30。在首先按壓或促動(dòng)交替功能鍵25時(shí)，下一項(xiàng)鍵26還用于輸入“*”符號(hào)。類似地， 在首先促動(dòng)交替功能鍵25時(shí)，空格鍵27、換檔鍵28和退格鍵30分別用于輸入“0”和“#”。 如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，鍵區(qū)23還示意性地包括發(fā)送鍵31、結(jié)束鍵32和快捷(即 菜單)鍵39，用于發(fā)出蜂窩電話呼叫。此外，每個(gè)按鍵24上的符號(hào)被布置在頂行和底行中。當(dāng)用戶按壓按鍵24而沒有 首先按壓交替功能鍵25時(shí)，輸入底行中的符號(hào)，而通過首先按壓交替功能鍵來輸入頂行符 號(hào)。如圖2所示，多符號(hào)按鍵24被布置在發(fā)送和結(jié)束鍵31、32之下的鍵區(qū)23上的前三行 中。此外，每個(gè)按鍵24上的字母符號(hào)被布置為定義QWERTY布局。鍵區(qū)23上的字母以三行 格式呈現(xiàn)，每一行的字母具有與標(biāo)準(zhǔn)QWERTY鍵區(qū)相同的順序和相對(duì)位置。在該非限制性示例中，每行按鍵(包括第四行功能鍵25-29)被布置成五列。第一、 第二和第三行的第二、第三和第四列中的多符號(hào)按鍵24上具有可通過首先促動(dòng)交替功能 鍵25來訪問的數(shù)字標(biāo)記(即1到9)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，結(jié)合下一項(xiàng)鍵、空 格鍵和換檔鍵26、27、28(如上所述，在首先促動(dòng)交替功能鍵25時(shí)分別輸入“*”、“0”、“#”)， 該組按鍵定義了在傳統(tǒng)按鍵式電話上可以找到的標(biāo)準(zhǔn)電話鍵區(qū)布局。相應(yīng)地，所述移動(dòng)無線通信設(shè)備20可以有利地不僅用作傳統(tǒng)蜂窩電話，還可以方 便地用于通過蜂窩或其他網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng))發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)(如電子郵件數(shù)據(jù))。當(dāng) 然，在其他實(shí)施例中也可以使用其他鍵區(qū)配置。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，多次敲擊 或預(yù)測(cè)輸入模式可以用于鍵入電子郵件等。在一個(gè)非限制性方面，優(yōu)選地，將天線45形成為多頻帶天線，該天線在多個(gè)操作 頻率上提供增強(qiáng)的發(fā)送和接收特性。更具體地，天線45被設(shè)計(jì)為提供高增益的、期望的阻 抗匹配，并且在相對(duì)寬的帶寬和多個(gè)蜂窩頻帶上滿足可應(yīng)用的SAR要求。作為示例，在一個(gè) 非限制性示例中，天線45優(yōu)選地在五個(gè)頻帶上操作，即850MHz全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)頻 帶、900MHz GSM頻帶、DCS頻帶、PCS頻帶和WCDMA頻帶(即高達(dá)約2100MHz)，但是天線45 也可以用于其他頻帶/頻率。為了節(jié)省空間，盡管也可以在二維或平面實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)天線 45，但有利地，可以在三維中實(shí)現(xiàn)天線45。在一個(gè)非限制示例中，天線45是L配置的并位于 支撐殼體的下部或下邊緣。圖1和2所示的移動(dòng)無線通信設(shè)備可以結(jié)合電子郵件和消息收發(fā)帳戶，并提供如 編寫電子郵件、PIN消息和SMS消息等不同功能。該設(shè)備可以通過適當(dāng)菜單來管理消息，該 適當(dāng)菜單可以通過選擇消息圖標(biāo)來檢索。地址簿功能可以添加聯(lián)系人、允許管理地址簿、設(shè)置地址簿選項(xiàng)以及管理SIM卡電話簿。電話菜單可以允許使用不同電話特征來發(fā)出和應(yīng)答 電話呼叫、管理電話呼叫日志、設(shè)置電話選項(xiàng)以及查看電話信息。瀏覽器應(yīng)用可以允許瀏覽 網(wǎng)頁、配置瀏覽器、添加書簽以及改變?yōu)g覽器選項(xiàng)。其他應(yīng)用包括任務(wù)、備忘錄、計(jì)算器、鬧 鐘和游戲、以及具有各種參考的手機(jī)選項(xiàng)?？梢赃x擇日歷圖標(biāo)以進(jìn)入日歷程序，該日歷程序可以用于建立和管理如會(huì)議或約 會(huì)等事件。日歷程序可以是任何類型的消息收發(fā)程序，或允許組織者建立例如約會(huì)或會(huì)議 等事件的約會(huì)/會(huì)議程序。在以下參照?qǐng)D3的示例中進(jìn)一步描述了在圖1和2的示例性移動(dòng)無線通信設(shè)備20 中可以使用的各種功能組件的非限制性示例。設(shè)備20示意性地包括以虛線輪廓示出的外 殼120、鍵區(qū)140和輸出設(shè)備160。優(yōu)選地，所示的輸出設(shè)備160是顯示器，該顯示器優(yōu)選地 是全圖形LCD。備選地，可以使用其他類型的輸出設(shè)備。如微處理器之類的處理設(shè)備180包 含在外殼120內(nèi)，并耦合在鍵區(qū)140與顯示器160之間。響應(yīng)于用戶對(duì)鍵區(qū)140上按鍵的 促動(dòng)，處理設(shè)備180控制顯示器160的操作以及移動(dòng)設(shè)備20的總體操作。外殼120可以垂直伸長，或可以采用其他尺寸和形狀(包括翻蓋式外殼結(jié)構(gòu))。鍵 區(qū)可以包括模式選擇鍵、或用于在文本輸入與電話輸入之間進(jìn)行切換的其他硬件或軟件。除處理設(shè)備180以外，在圖3中示意性示出了移動(dòng)設(shè)備20的其他部分。這些部分 包括通信子系統(tǒng)101 ；短距離通信子系統(tǒng)102 ；鍵區(qū)140和顯示器160，以及其他輸入/輸 出設(shè)備106、108、110和112 ；以及存儲(chǔ)設(shè)備116、118和各種其他設(shè)備子系統(tǒng)121。優(yōu)選地， 移動(dòng)設(shè)備20是具有語音和數(shù)據(jù)通信能力的雙向RF通信設(shè)備。此外，移動(dòng)設(shè)備20優(yōu)選地具 有經(jīng)由因特網(wǎng)與其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信的能力。由處理設(shè)備180執(zhí)行的操作系統(tǒng)軟件優(yōu)選地存儲(chǔ)在如閃存存儲(chǔ)器116之類的永 久性存儲(chǔ)器中，但也可以存儲(chǔ)在如只讀存儲(chǔ)器(ROM)或類似存儲(chǔ)元件之類的其他類型的存 儲(chǔ)設(shè)備中。此外，可以將系統(tǒng)軟件、專用設(shè)備應(yīng)用或其部分臨時(shí)加載入如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM) 118之類的易失性存儲(chǔ)器中。移動(dòng)設(shè)備接收到的通信信號(hào)也可以存儲(chǔ)在RAM 118中。除了操作系統(tǒng)功能以外，處理設(shè)備180還能夠執(zhí)行設(shè)備20上的軟件應(yīng)用 130A-130N?？梢栽谥圃炱陂g在設(shè)備20上安裝控制基本設(shè)備操作(如數(shù)據(jù)和語音通信130A 和130B)的預(yù)定應(yīng)用集合。此外，還可以在制造期間安裝個(gè)人信息管理器(PIM)應(yīng)用。優(yōu) 選地，PIM能夠組織和管理數(shù)據(jù)項(xiàng)目，如電子郵件、日歷事件、語音郵件、約會(huì)、和任務(wù)項(xiàng)目。 優(yōu)選地，PIM應(yīng)用還能夠經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)141發(fā)送和接收數(shù)據(jù)項(xiàng)目。優(yōu)選地，PIM數(shù)據(jù)項(xiàng)目經(jīng) 由無線網(wǎng)絡(luò)141與主機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的或與主機(jī)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的、設(shè)備用戶的相應(yīng)數(shù)據(jù)項(xiàng)目無 縫地集成、同步和更新?？梢酝ㄟ^通信子系統(tǒng)101，并可能通過短距離通信子系統(tǒng)來執(zhí)行包括數(shù)據(jù)和語音 通信在內(nèi)的通信功能。通信子系統(tǒng)101包括接收機(jī)150、發(fā)射機(jī)152以及一個(gè)或多個(gè)天線 154和156。此外，通信子系統(tǒng)101還包括處理模塊，如數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 158，以及本 地振蕩器(LO) 161。通信子系統(tǒng)101的具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方式取決于移動(dòng)設(shè)備20要在其中操 作的通信網(wǎng)絡(luò)。例如，移動(dòng)設(shè)備20可以包括通信子系統(tǒng)101，通信子系統(tǒng)101被設(shè)計(jì)為與 MobitexTM、DataTACTM或通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)一起進(jìn)行操作，還被設(shè) 計(jì)為與如AMPS、TDMA、CDMA、PCS、GSM等多種語音通信網(wǎng)絡(luò)中任一種一起進(jìn)行操作。移動(dòng)設(shè) 備20還可以與分離的和集成的其他類型的數(shù)據(jù)和語音網(wǎng)絡(luò)一起利用。
網(wǎng)絡(luò)接入需求根據(jù)通信系統(tǒng)的類型而改變。例如，在Mobitex和DataTAC網(wǎng)絡(luò)中， 使用與每個(gè)設(shè)備相關(guān)聯(lián)的唯一個(gè)人識(shí)別號(hào)(PIN)在網(wǎng)絡(luò)上注冊(cè)移動(dòng)設(shè)備。然而，在GPRS網(wǎng) 絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)接入與設(shè)備的訂戶或用戶相關(guān)聯(lián)。GPRS設(shè)備因此需要訂戶識(shí)別模塊(通常被稱 作SIM卡)，以便在GPRS網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行操作。當(dāng)已經(jīng)完成所需網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)或激活過程時(shí)，移動(dòng)設(shè)備20可以在通信網(wǎng)絡(luò)141上發(fā)送 和接收通信信號(hào)。將通過天線154從通信網(wǎng)絡(luò)141接收到的信號(hào)路由至接收機(jī)150，接收機(jī) 150提供信號(hào)放大、下變頻、濾波、信道選擇等，還可以提供模數(shù)轉(zhuǎn)換。接收信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換 允許DSP 158執(zhí)行更復(fù)雜的通信功能，如解調(diào)和解碼。采用類似的方式，DSP 158對(duì)要發(fā)送 至網(wǎng)絡(luò)141的信號(hào)進(jìn)行處理(例如，調(diào)制和編碼)，然后將其提供至發(fā)射機(jī)152，以進(jìn)行數(shù)模 轉(zhuǎn)換、上變頻、濾波、放大并經(jīng)由天線156發(fā)送至通信網(wǎng)絡(luò)141 (或網(wǎng)絡(luò))。除了對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行處理以外，DSP 158提供對(duì)接收機(jī)150和發(fā)射機(jī)152的控制。 例如，可以通過在DSP 158中實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)增益控制算法來對(duì)應(yīng)用至接收機(jī)150和發(fā)射機(jī)152 中的通信信號(hào)的增益進(jìn)行自適應(yīng)控制。在數(shù)據(jù)通信模式中，通信子系統(tǒng)101對(duì)如文本消息或下載的網(wǎng)頁等接收信號(hào)進(jìn)行 處理，并將其輸入至處理設(shè)備180。然后由處理設(shè)備180對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理，以向 顯示器160輸出，或備選地向某個(gè)其他輔助I/O設(shè)備106輸出。設(shè)備用戶還可以使用鍵區(qū) 140和/或某個(gè)其他輔助I/O設(shè)備106 (例如，觸摸板、搖臂開關(guān)、姆指輪或某種其他類型的 輸入設(shè)備)來編寫如電子郵件消息之類的數(shù)據(jù)項(xiàng)。然后可以經(jīng)由通信子系統(tǒng)101在通信網(wǎng) 絡(luò)141上發(fā)送所編寫的數(shù)據(jù)項(xiàng)。在語音通信模式中，設(shè)備的總體操作實(shí)質(zhì)上上類似于數(shù)據(jù)通信模式，只是將接收 信號(hào)輸出至揚(yáng)聲器110，并且通過麥克風(fēng)112產(chǎn)生用于發(fā)送的信號(hào)。如語音消息記錄子系 統(tǒng)之類的備選語音或音頻I/O子系統(tǒng)也可以在設(shè)備20上實(shí)現(xiàn)。此外，顯示器160也可以用 在語音通信模式下，例如用于顯示呼叫方身份、語音呼叫持續(xù)時(shí)間、或其他語音呼叫相關(guān)信 肩、ο任何短距離通信子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備20與其他鄰近系統(tǒng)或設(shè)備(不必是類 似設(shè)備)之間的通信。例如，短距離通信子系統(tǒng)可以包括紅外設(shè)備及關(guān)聯(lián)電路和組件、或藍(lán) 牙(Bluetooth )通信模塊，以提供與具有類似功能的系統(tǒng)和設(shè)備的通信?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出了傳統(tǒng)的同相和正交(I/Q)調(diào)制和功率放大電路的框圖，該電 路統(tǒng)一以300示出，典型地用在多種不同類型的通信設(shè)備中，尤其是低功率移動(dòng)無線通信 設(shè)備。電路300在同相和正交調(diào)制、混頻和功率組合之后具有一個(gè)功率放大器電路。圖4示出了該傳統(tǒng)I/O調(diào)制和功率放大電路300。該電路300具有用于相應(yīng)的同 相電路302和正交電路304的同相和正交輸入(I)和(Q)，如圖所示，這兩個(gè)電路分別包括 數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 310、312，低通過濾器314、316，以及混頻器318、320。本地振蕩器330產(chǎn) 生進(jìn)入分頻器332中的本地振蕩(LO)信號(hào)，如圖所示，分頻器332將獲得的分頻信號(hào)傳遞 到相應(yīng)的混頻器318、320中。分頻器332為I和Q調(diào)制提供+45和-45的相位/頻率調(diào)整?；祛l器318、320的輸出在功率組合器340處組合(或求和)為一個(gè)信號(hào)，然后在 相應(yīng)的帶通濾波器342處對(duì)該信號(hào)進(jìn)行帶通濾波。一個(gè)或多個(gè)RF功率放大器形成功率放 大器電路350，用于放大帶通濾波后的信號(hào)。然后在低通濾波器352中對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行 濾波。然后將濾波后的信號(hào)傳遞到其他RF電路以便進(jìn)行其他處理，包括作為用于空中信號(hào)
10發(fā)送的任意發(fā)射機(jī)電路一部分的天線。圖4示出的調(diào)制和功率放大電路300具有與功率放 大器(PA)電路350的線性問題，且需要更靈活的IQ調(diào)制方案。當(dāng)功率放大器電路設(shè)計(jì)用 于8PSK (相移鍵控)、正交幅度調(diào)制(QAM)和類似調(diào)制方案時(shí)(典型地在一些低功率通信設(shè) 備中)，這將會(huì)是特別有關(guān)系的。傳統(tǒng)電路300也可以具有會(huì)降低總輻射功率(TRP)的不良天線匹配，并且由于當(dāng) 前功率放大器的缺陷而引起低效率，使得很難提高射頻發(fā)射機(jī)性能和電池壽命。同樣，這種 類型的傳統(tǒng)電路300具有由于功率放大器的較高的非線性引起的諧波問題。例如在大型和 功能強(qiáng)的基站中的一些非常高功率的I/Q調(diào)制電路可以使用功率被合并到天線的多個(gè)功 率放大器，但這些功率放大器典型地結(jié)合復(fù)電路特征，例如前饋、反饋、無失真、復(fù)混頻和復(fù) 功率放大器電路。這些類型的方案對(duì)于低功率移動(dòng)無線通信設(shè)備來說不總是足夠的。針對(duì) I/Q調(diào)制的一些通信電路結(jié)合并行輸出級(jí)。這些通常旨在實(shí)現(xiàn)任意功率放大器電路的更好 的線性度。并行輸出級(jí)有時(shí)用于熱控制、增加的功率輸出、信號(hào)質(zhì)量、峰功率提高以及類似 方面。這些電路也存在缺陷并且對(duì)于上述的較低功率應(yīng)用來說是不可靠的或不適合的。圖5是IQ調(diào)制和功率放大電路400的框圖，例如包括I/Q信號(hào)輸入以及同相電路 402和正交電路404的以上確定的共同轉(zhuǎn)讓和待審的‘045的申請(qǐng)中所描述的，IQ調(diào)制和 功率放大電路400包括相應(yīng)DAC410、412，LPF 414,416和混頻器418、420的每個(gè)I/Q電路 402,404中的基本組件。這些組件類似于圖4中所示的組件，但是根據(jù)每個(gè)I/Q電路402、 404的改變能夠進(jìn)行修改使得包括如下所述的功率放大器電路。圖6、7A和7B描述對(duì)關(guān)于 圖5所描述的電路的改進(jìn)，描述圖5中的電路之后進(jìn)行圖6、7A和7B中所示的電路的描述。如圖5所示，每個(gè)I/Q電路402、404包括功率放大器電路450a、450b，功率放大器 電路450a、450b僅用于放大相應(yīng)I/Q電路402、404中的相應(yīng)I或Q信號(hào)。將相應(yīng)功率放大 器電路450a、450b放置在相應(yīng)同相和正交電路402、404的每一個(gè)中。本地振蕩器430和分 頻器電路432類似于圖4的電路但根據(jù)需要進(jìn)行了修改。在相應(yīng)混頻器418、420內(nèi)混頻之 后，在相應(yīng)帶通濾波器442a、442b中對(duì)相應(yīng)I和Q信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，然后通過相應(yīng)功率 放大器電路450a、450b對(duì)其進(jìn)行功率放大，使得分別對(duì)分離的同相和正交信號(hào)進(jìn)行功率放 大，而不是如在圖4電路中，組合之后被放大。然后，在功率組合器460中對(duì)相應(yīng)的I和Q 信號(hào)進(jìn)行功率組合，在低通濾波器462中對(duì)獲得的信號(hào)進(jìn)行濾波。該非限制性示例中的該I/Q調(diào)制和功率放大電路400使用兩個(gè)分離的功率放大器 電路450a、450b，與例如圖4中示出的組合之后放置的更傳統(tǒng)的單個(gè)功率放大器電路相比， 具有小于3dB的輸出功率，從而獲得功率放大器電路更好的線性度，而作為非限制性示例， 通過3dB功率組合器460仍然保持相同的輸出功率。該功率組合器460隔離了輸出與輸入， 使得電路400能防止不良天線匹配直接影響功率放大器和射頻(RF)性能。根據(jù)如述針對(duì) 每個(gè)I/Q電路402、404的更高效和更有效的功率放大器電路450a、450b，就可能獲得更長的 電池壽命。由于能夠使用更線性的功率放大器，因此來自功率放大器輸出的諧波發(fā)射就更 少。IQ調(diào)制可以利用圖5所示的電路來實(shí)現(xiàn)，而且數(shù)字幅度、頻率和相位調(diào)制也可以 采用高效的方式來實(shí)現(xiàn)。由于使用與移動(dòng)無線通信設(shè)備相關(guān)聯(lián)的較小功率放大器電路來實(shí) 現(xiàn)期望的輸出功率(例如，大于33dBm)，會(huì)出現(xiàn)更好的線性度和增加的功率效率。這種類 型的I/Q調(diào)制和功率放大電路400允許更靈活的數(shù)字調(diào)制以用于具有類似硬件體系結(jié)構(gòu)的
11不同調(diào)制方案。也能夠在例如470處的線所示的單個(gè)收發(fā)機(jī)芯片上實(shí)現(xiàn)電路400，這歸功 于使用了相應(yīng)的功率放大器電路450a、450b，與圖4中所示的通常單個(gè)功率放大器電路350 相比，發(fā)送小于3dB的RF功率。作為非限制性示例，圖5所示的I/Q調(diào)制和功率放大電路 400包括3dB功率組合器460 (例如正交混合功率組合器)，且提供一種容易的功率放大器 匹配以便得到更好的輸出功率以及對(duì)移動(dòng)天線阻抗改變不敏感。功率組合器460也使得消 除了偶次發(fā)送諧波，然后，將使得任意諧波濾波器的設(shè)計(jì)更容易，并具有更少的插入損耗和 相關(guān)因素。作為一個(gè)非限制性的示例，正交混合功率組合器460可使用不同技術(shù)來形成，且 典型地將兩個(gè)通常是等幅度的、正交相位輸入信號(hào)組合成單個(gè)輸出信號(hào)。該組合器可使用 集總元件電路、帶狀線電路或其他電路。帶狀線電路在那些需要低損耗或高功率或這兩者 的應(yīng)用中使用。典型地，基礎(chǔ)電路元件是一個(gè)3dB 1/4-波耦合器，且形成為四端口網(wǎng)絡(luò)?？?以在第二和第三端口之間平均拆分應(yīng)用于第一端口的信號(hào)，第二和第三端口的輸出之一具 有相對(duì)90度相移。當(dāng)?shù)诙偷谌丝诒唤K止進(jìn)入匹配阻抗時(shí)，典型地，將應(yīng)用于第一端口 的信號(hào)發(fā)送給連接到第二和第三端口的負(fù)載，使得第四端口接收可以忽略的功率并被“隔 離”。在第二端口的阻抗失配將會(huì)從第二端口返回應(yīng)按比例在第一和第四端口之間拆分的 一些信號(hào)功率。即使輸出端口之間的關(guān)系保持在90度，也可能改變相對(duì)的輸入/輸出相位 調(diào)整。可能會(huì)形成具有一個(gè)或多個(gè)環(huán)形磁心的集總元件結(jié)構(gòu)。典型地，在集總元件設(shè)計(jì)中， 插入損耗與網(wǎng)絡(luò)中使用的不同組件的Q值相關(guān)。然而，在帶狀線組件中，插入損耗是由導(dǎo)體 的阻抗和輸入/輸出端口處的失配損耗以及方向性損壞產(chǎn)生的。圖5中所示的I/Q調(diào)制和功率放大電路400克服了與圖4中所示的那種類型的電 路300相關(guān)聯(lián)的技術(shù)缺陷和問題，特別地，利用針對(duì)GSM/GPRS/EDGE系統(tǒng)功率的放大器設(shè)計(jì) 來實(shí)現(xiàn)GMSK和8PSK，在電路300中，在功率組合之后僅使用一個(gè)功率放大器電路350，。不 同的RF收發(fā)機(jī)系統(tǒng)具有不同的收發(fā)機(jī)結(jié)構(gòu)以用于具有IQ調(diào)制的數(shù)字頻率和相位調(diào)制。圖5中，在I和Q電路402、404的每一個(gè)中具有相應(yīng)的功率放大器電路450a、 450b的I/Q調(diào)制和功率放大電路400允許對(duì)任意功率放大器驅(qū)動(dòng)和/或功率放大器偏置的 更多控制，即使在使用開環(huán)系統(tǒng)或是更大的或更小的閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)也是如此?？刂破?80a、 480b (或控制器)與相應(yīng)的功率放大器電路450a、450b —起進(jìn)行操作，并控制增益和其他因 素。控制器480a、480b可以是開環(huán)或閉環(huán)控制(如每個(gè)電路中虛線反饋線所示)。圖5所 示的I/Q調(diào)制和功率放大電路400統(tǒng)一了 IQ調(diào)制方案與線性/更高效/更高功率需求的 功率放大器設(shè)計(jì)，使得實(shí)現(xiàn)不同類型的數(shù)字調(diào)制，例如，AM、FM和PM。同樣，可以對(duì)圖5所示 的兩個(gè)相應(yīng)的功率放大器電路450a、450b進(jìn)行校準(zhǔn)，以便實(shí)現(xiàn)具有低諧波和對(duì)天線負(fù)載較 小敏感的高線性/效率/的功率放大器設(shè)計(jì)。在一個(gè)非限制性方面，功率組合器460操作為如上所述的3dB正交混合組合器。根 據(jù)所述的這種電路設(shè)計(jì)，可以使用具有30dBm(l瓦特)的輸出功率的兩個(gè)功率放大器電路 450a、450b來獲得33dBm。由于功率組合器460而引起的損耗大約為0. 2到0. 3dB，這可使 用一個(gè)尖(sharp)低通濾波器462來處理以迫使降低功率放大器的三次諧波。因此，可以 建立具有30dBm輸出的功率放大器電路450a、450b以實(shí)現(xiàn)33dBm輸出。典型地，使用3dB 正交混合功率組合器460，可以隔離天線匹配與功率放大器匹配，以便獲得更好的發(fā)送輻射 功率(TRP)。因此，天線設(shè)計(jì)不需要多于一個(gè)的饋送端口來合并如前所述的功率組合器。
應(yīng)當(dāng)理解，正交混合功率組合器460能容忍天線負(fù)載阻抗的失配。同樣，正交混合 給出了對(duì)于相位和頻率調(diào)制的更大的反射率。因此，通過改變每個(gè)同相和正交電路402、404 的功率放大器電路450a、450b的偏置能夠產(chǎn)生高效的幅度調(diào)制，并能夠給出更靈活的電路 功能。圖6、7A和7B示出了對(duì)于圖5所示的I/Q調(diào)制和功率放大電路的改進(jìn)，其中，相對(duì) 于圖5所示的I和Q功率放大器中的每一個(gè)改進(jìn)了線性度。同樣，改善了 I和Q幅度和相 位不平衡問題，且增強(qiáng)了具有不同RF輸出功率級(jí)的I和Q功率放大器的效率問題。如前所 述，例如為了預(yù)失真的目的，圖5所示的電路包括控制反饋環(huán)的控制器480a、480b。圖6、7A 和7B所示的電路對(duì)于如何配置示為微處理器和基帶處理器530的控制器以及如何使用電 路以實(shí)現(xiàn)更好的控制，提供了更高的效率，而同時(shí)也提供了更好的電流感測(cè)和受控電源。當(dāng) 描述這些組件時(shí)，參考標(biāo)記開始于500。圖6示例了一個(gè)雙I/Q調(diào)制方案。來自功率放大器的信號(hào)以更好且更高效的方式 合并，如所示使用復(fù)I和Q系數(shù)來形成如信號(hào)輸入所示的1_1，I_Q，Q_I，和Q_Q信號(hào)分量， 使用雙I_Q調(diào)制器系統(tǒng)。示意了數(shù)學(xué)函數(shù)。Q_Q信號(hào)分量由電路501反轉(zhuǎn)180度。每個(gè)信 號(hào)通過相應(yīng)的低通濾波器502a-d進(jìn)入混頻器504a-d。電路形成相應(yīng)的同相調(diào)制器和混頻 器電路以及正交調(diào)制器和混頻器電路，且形成相應(yīng)的Q_I混頻器、Q_Q混頻器以及1_1和1_ Q混頻器。將由作為本地振蕩器(L0)503的頻率發(fā)生器生成的正弦信號(hào)傳遞進(jìn)入90度分頻 器電路505a、505b，以給如所示的相應(yīng)1_1，I_Q, Q_I，和Q_Q信號(hào)中的每一個(gè)添加余弦和正 弦函數(shù)90度相移?；祛l后，相應(yīng)信號(hào)傳遞到相應(yīng)的I和Q求和器506a、506b中，且通過相 應(yīng)的I和Q帶通濾波器510a、510b進(jìn)入相應(yīng)的I和Q功率放大器512a、512b。從功率放大 器512a、512b輸出的信號(hào)分別通過相應(yīng)的I和Q功率放大器匹配電路514a、514b，且在3dB 正交組合器520中進(jìn)行組合。示意了示出進(jìn)行信號(hào)的恰當(dāng)組合的數(shù)學(xué)函數(shù)。圖6中的雙I/Q調(diào)制器電路統(tǒng)一以圖7A和7B的500示出，其是形成統(tǒng)一以525 示出的I和Q調(diào)制和功率放大電路的較大電路的一部分，從統(tǒng)一以530示出的微處理器和 基帶處理器接收1_1，I_Q，Q_I，和Q_Q信號(hào)作為數(shù)字基帶信號(hào)(I和Q信號(hào))，其微處理器和 基帶處理器用作控制器且在這里被稱作處理器或控制器。圖7A和7B所示的電路包括針對(duì) I和Q功率放大器512a、512b (也被標(biāo)識(shí)為PA_I和PA_Q)中的每一個(gè)的相應(yīng)的I和Q開關(guān) 電源532a、532b。將正交3dB組合器520的輸出輸出到定向耦合器536中，且信號(hào)通過低通 濾波器538和連接器540 (在一個(gè)當(dāng)前的非限制性示例中是50-歐姆連接器)輸出。信號(hào) 從連接器540進(jìn)入天線匹配電路542，且作為信號(hào)輸出通過天線544發(fā)送。接收諸如各種控制信號(hào)之類的信號(hào)進(jìn)入開關(guān)電源532a、532b，其他信號(hào)例如作為 1_1和Q_I傳感器信號(hào)反饋給處理器530。開關(guān)電源電路532a、532b接收來自所示處理器 530的各種幅度、傳感器和其他相關(guān)信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解，產(chǎn)生來自處理器530的每個(gè)I_I，I_Q，Q_I，和Q_Q信號(hào)作為數(shù)字信號(hào)而 生成，且在傳遞到相應(yīng)的低通濾波器502a-d之前通過相應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器550。從處理器530 產(chǎn)生I和Q信號(hào)的偏置信號(hào)，且分別通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 552a、552b并進(jìn)入相應(yīng)的I和Q 功率放大器512a、512b以便向放大器提供偏置控制。經(jīng)由電阻器R和R_det從定向耦合器 536接收功率檢測(cè)信號(hào)，該信號(hào)進(jìn)入功率檢測(cè)器電路556且通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 558以便 由處理器530接收。接收來自功率放大器匹配電路514a、514b的信號(hào)進(jìn)入針對(duì)相應(yīng)I和Q解調(diào)器電路570a、570b的低通濾波器560a、560b，相應(yīng)I和Q解調(diào)器電路570a、570b分別 包括適合的混頻器572、相移器和分頻器574和低通濾波器576和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 578以 用于I和Q解調(diào)器電路570a、570b中的每一個(gè)。信號(hào)輸出包括I_IF信號(hào)、I_QF信號(hào)、Q_IF 信號(hào)和Q_QF信號(hào)。來自定向耦合器536的信號(hào)也通過R_IQ電阻器且通過低通濾波器580 進(jìn)入另一如所示的IQ解調(diào)器582，該解調(diào)器包括混頻器584、分頻器586、低通濾波器588和 ADC 590。在運(yùn)行中，從I_PA(512a)輸出中取出非常小的部分(大約_30dB，或0. 1% )(在 Q_PA(512b)執(zhí)行相同的操作且I信號(hào)作為示例描述)。信號(hào)通過低通濾波器560a，且經(jīng)由 IQ解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)，在這個(gè)示例中，是I解調(diào)器570a。解調(diào)后的I和Q基帶信號(hào)將在相應(yīng) 的電路576、578進(jìn)行低通濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換。將這些解調(diào)后的數(shù)字I和Q信號(hào)與到I/Q解調(diào) 器500的原始I基帶數(shù)字輸出信號(hào)的數(shù)字I和Q部分進(jìn)行比較。將檢測(cè)到幅度、頻率和相 位調(diào)制誤差。在分析誤差消息后，在該示例中對(duì)I數(shù)字輸出信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)字調(diào)整。并 且，改善I_PA功率放大器512a的線性度的適當(dāng)調(diào)整可經(jīng)由至I_PA偏置控制(Bias_I)的 I_am(幅度)信號(hào)來進(jìn)行。幅度調(diào)制的進(jìn)一步調(diào)整也可以經(jīng)由從處理器至I_PA電源電壓 532a的I_AMP信號(hào)來進(jìn)行。關(guān)于Q側(cè)，可以完成相同操作。為了實(shí)現(xiàn)最優(yōu)且平衡的IQ調(diào)制的PA輸出信號(hào)，在來自正交組合器520的3dB正 交輸出處添加具有大約20dB耦合因子的定向耦合器518。經(jīng)由電阻器R將耦合信號(hào)劃分為 兩部分。信號(hào)的一部分經(jīng)驗(yàn)R_det電阻器與功率檢測(cè)器電路556的輸入匹配。ADC 558將 檢測(cè)器556的模擬輸出A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，且與原始Vramp[ = (I_am+Q_am)/2]進(jìn)行比 較。通過對(duì)I_an^nQ_am(幅度)信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真來補(bǔ)償幅度誤差，以校正誤差。信號(hào)的另 一部分經(jīng)由電阻器R_IQ與低通濾波器(LPF) 580的輸入進(jìn)行匹配。低通濾波器580將移除 發(fā)送頻率的諧波。第三IQ解調(diào)器582對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。作為輸出的IQ_IF和IQ_ QF信號(hào)代表解調(diào)后的數(shù)字I和Q信號(hào)。處理器530將這些信號(hào)與原始數(shù)字信號(hào)I和Q進(jìn)行 比較。檢測(cè)到幅度、相位和頻率誤差。在將數(shù)字I和Q信號(hào)饋送到D/A轉(zhuǎn)換器550和IQ調(diào) 制器之前，將通過分別對(duì)數(shù)字I和Q信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真來校正這些誤差。當(dāng)然，這與前饋過程 相對(duì)應(yīng)。如前所述，通過使用I和Q PA的512a、512b來替代一個(gè)傳統(tǒng)的PA解決方案，開關(guān) 電源532a、532b分別用于I和Q PA的512a、512b。I和Q PA的512a、512b消耗大約一半 電流以允許系統(tǒng)使用商業(yè)上可用的開關(guān)電源532a、532b。I和Q PA的512a、512b將由來自 處理器530的TX_EN信號(hào)來控制從而啟動(dòng)放大器。兩個(gè)放大器的電源電壓將由與發(fā)送功率 相關(guān)的、來自處理器530的TX_PCL信號(hào)來設(shè)置。輸出功率越高(即，PCL電平越高)，電源 電壓越高，這也與用于放大器偏置設(shè)置的I_am*Q_am相對(duì)應(yīng)。通過調(diào)整兩個(gè)放大器的偏 置和電源電壓，系統(tǒng)將放大器置于DC功率最高效的操作狀態(tài)中。從I和Q電源接收進(jìn)入處 理器的Licensor (傳感器)和Q_I_sens0r信號(hào)也用于分別監(jiān)控流入放大器的電流，以便 對(duì)放大器進(jìn)行更好的偏置控制?；氐诫娫吹腎_AMP*Q_AMP信號(hào)能夠用于(1)模擬和/或 數(shù)字幅度調(diào)制；(2)功率放大器線性化的預(yù)失真；和(3)每個(gè)突發(fā)期間動(dòng)態(tài)調(diào)整電源電壓以 便使得放大器的動(dòng)態(tài)范圍更好。TX_STBY信號(hào)用于將開關(guān)電源保持在備用模式，以準(zhǔn)備下一 次即時(shí)傳輸。從前述描述和相關(guān)附圖所呈現(xiàn)的教導(dǎo)中受益的本領(lǐng)域技術(shù)人員能想到多種修改和其他實(shí)施例。因此，應(yīng)當(dāng)理解各種修改和實(shí)施例意在包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種通信設(shè)備，包括同相I電路，包括同相調(diào)制器和混頻器電路、以及I功率放大器電路，所述I功率放大器電路接收數(shù)字基帶I信號(hào)，并調(diào)制和放大所述I信號(hào)；正交Q電路，包括正交調(diào)制器和混頻器電路、以及Q功率放大器電路，所述Q功率放大器電路接收數(shù)字基帶Q信號(hào)，并調(diào)制和放大所述Q信號(hào)；功率組合器，接收分離地放大的I和Q信號(hào)，以及對(duì)I和Q信號(hào)進(jìn)行求和，并作為組合的I和Q信號(hào)輸出；I解調(diào)器電路，接收從I功率放大器反饋的信號(hào)，以及解調(diào)反饋信號(hào)以產(chǎn)生解調(diào)后的I信號(hào)；Q解調(diào)器電路，接收從Q功率放大器反饋的信號(hào)，以及解調(diào)反饋信號(hào)以產(chǎn)生解調(diào)的Q信號(hào)；以及處理器，將所述數(shù)字基帶I和Q信號(hào)與解調(diào)后的I和Q信號(hào)進(jìn)行比較，以檢測(cè)幅度、頻率和相位調(diào)制誤差，其中，I和Q信號(hào)輸入是與組合的I和Q信號(hào)相隔離的，以及所述處理器對(duì)反饋給I和Q電路的數(shù)字I和Q信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真，以輔助對(duì)幅度、頻率和相位調(diào)制誤差的補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中，所述同相調(diào)制器和混頻器電路接收1_1和I_Q 輸入信號(hào)，以產(chǎn)生至所述I功率放大器的I信號(hào)，所述正交調(diào)制器和混頻器電路接收Q_I和 Q_Q輸入信號(hào)，以產(chǎn)生至Q功率放大器的Q信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的通信設(shè)備，其中，所述同相調(diào)制器和混頻器電路包括1_1混頻 器和I_Q混頻器，接收相應(yīng)的1_1和I_Q信號(hào)；分頻器電路，與1_1混頻器和I_Q混頻器相 關(guān)聯(lián)，用于施加90度相移；以及I求和器，用于接收來自混頻器的信號(hào)并產(chǎn)生I信號(hào)。
4.如權(quán)利要求2所述的通信設(shè)備，其中，所述正交調(diào)制器和混頻器電路包括Q_I混頻 器和Q_Q混頻器，接收相應(yīng)的Q_I和Q_Q信號(hào)；分頻器電路，與Q_I混頻器和Q_Q混頻器相 關(guān)聯(lián)，用于施加90度相移，以及Q求和器，用于接收來自混頻器的信號(hào)并產(chǎn)生Q信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1的所述的通信設(shè)備，其中，所述處理器輸出控制信號(hào)，以控制每個(gè)所述 功率放大器電路，并控制每個(gè)功率放大器電路中的相應(yīng)偏置，以及調(diào)整相應(yīng)I和Q信號(hào)的幅 度。
6.如權(quán)利要求1的所述的通信設(shè)備，其中，I和Q解調(diào)器電路中的每一個(gè)均包括混頻 器；以及與所述混頻器相關(guān)聯(lián)的分頻器，用于施加90度相移。
7.如權(quán)利要求1的所述的通信設(shè)備，還包括連接至處理器的I/Q解調(diào)器電路，接收來 自于功率組合器輸出的信號(hào)，以輔助確定幅度、頻率和相位調(diào)制誤差。
8.如權(quán)利要求1的所述的通信設(shè)備，還包括連接至處理器的功率檢測(cè)器，接收來自于 功率組合器輸出的信號(hào)，并輸出與原始功率進(jìn)行比較的信號(hào)，以補(bǔ)償幅度誤差。
9.如權(quán)利要求1的所述的通信設(shè)備，其中，所述功率組合器包括大約3dB功率組合器。
10.如權(quán)利要求1的所述的通信設(shè)備，其中，所述功率組合器包括正交混合功率組合o
11.如權(quán)利要求1的所述的通信設(shè)備，還包括外殼；由外殼承載的天線；至少一個(gè)電路板，由外殼承載并包括可由至少一個(gè)電路板承載的射頻RF電路，所述 射頻RF電路包括連接至所述天線的收發(fā)機(jī)，通過所述天線發(fā)送和接收RF通信信號(hào)；以及處 理器，由至少一個(gè)電路板承載，并與RF電路一起進(jìn)行操作，其中，所述收發(fā)機(jī)還包括同相和 正交I/Q調(diào)制和功率放大電路，所述同相和正交I/Q調(diào)制和功率放大電路包括所述同相I 電路、所述正交Q電路、所述功率組合器、或者所述I解調(diào)器電路和所述Q解調(diào)器電路。
12. —種操作移動(dòng)無線通信設(shè)備的方法，包括提供外殼；安裝在外殼內(nèi)的天線；至少一個(gè)電路板，由外殼承載并包括由至少一個(gè)電 路板承載的射頻RF電路，所述射頻RF電路包括連接至所述天線的收發(fā)機(jī)，通過所述天線發(fā) 送和接收RF通信信號(hào)；在同相I電路和在正交Q電路中處理RF通信信號(hào)，所述同相I電路包括同相調(diào)制器 和混頻器電路；以及I功率放大器電路，接收數(shù)字基帶I信號(hào)并調(diào)制和放大該I信號(hào)，所述 正交(Q)電路包括正交調(diào)制器和混頻器電路；以及Q功率放大器電路，接收數(shù)字基帶Q信 號(hào)并調(diào)制和放大該Q信號(hào)；對(duì)分離地放大的I和Q信號(hào)進(jìn)行功率組合；接收從I功率放大器反饋的信號(hào)，并解調(diào)反饋信號(hào)以產(chǎn)生解調(diào)后的I信號(hào)； 接收從Q功率放大器反饋的信號(hào)，并解調(diào)反饋信號(hào)以產(chǎn)生解調(diào)后的Q信號(hào)； 在處理器內(nèi)將數(shù)字基帶I和Q信號(hào)與解調(diào)后的I和Q信號(hào)進(jìn)行比較，以檢測(cè)幅度、頻率 和相位調(diào)制誤差，其中，I和Q信號(hào)輸入與組合的I和Q信號(hào)相隔離，以及對(duì)反饋給I和Q電 路的數(shù)字I和Q信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真，以輔助對(duì)幅度、頻率和相位調(diào)制誤差的補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通信設(shè)備，在一個(gè)方面作為一種便攜無線通信設(shè)備，包括同相調(diào)制器和功率放大器，接收基帶I信號(hào)并調(diào)制和放大該I信號(hào)。正交調(diào)制器和功率放大器，接收基帶Q信號(hào)并調(diào)制和放大該Q信號(hào)。功率組合器，對(duì)I和Q信號(hào)進(jìn)行求和并輸出。I解調(diào)器電路，接收從I功率放大器反饋的信號(hào)并解調(diào)該反饋信號(hào)以產(chǎn)生解調(diào)后的I信號(hào)。Q解調(diào)器電路，接收從Q功率放大器反饋的信號(hào)并解調(diào)該反饋信號(hào)以產(chǎn)生解調(diào)后的Q信號(hào)。處理器，比較該數(shù)字基帶I和Q信號(hào)與解調(diào)后的I和Q信號(hào)，以便補(bǔ)償幅度、頻率和相位調(diào)制誤差。
文檔編號(hào)H04L27/36GK101895490SQ20101018091
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者喬治·索利曼·曼科魯斯, 佩里·亞爾穆西澤斯基, 奧萊克西·克拉韋茨, 朱里中, 納古拉·薩爾馬·桑格里, 肯特·A·尼科爾森, 麥克爾·斯蒂芬·科里根 申請(qǐng)人:捷訊研究有限公司