具有内部功率放大器特征化的包络跟踪系统的制作方法_2

文档序号:9383361阅读:来源:国知局
幅值的包络跟踪电源电压 VCC供电。电源电压VCC的电平很重要,因为它影响PA 3功率效率与线性度之间的平衡。 一般而言,如果电源电压低,则PA 3以较低净空进行操作,进而有较高的效率、但是有较高 的失真。相反,如果电源电压值设置得较高,则PA 3以较高净空进行操作,进而有较低的效 率,但是附加净空允许较低的失真水平。
[0025] 数字基带发送信号1还被馈送到幅值估算器13。幅值估算器13确定RF输入信 号17的包络幅值,并且生成指示RF输入信号17的幅值的输入幅值信号110。幅值估算器 13首先利用公式"幅值=sqrt(I 2+Q2)"来估算数字发送信号1的幅值,其中I和Q分别是 数字基带发送信号1的同相和正交分量。幅值估算器13然后将增益控制信号16所指示的 可变增益RF上变频器2的增益添加到此结果。由于可变增益RF上变频器2的增益受发送 调制器10控制,所以增益控制信号16还被馈送到幅值估算器13,使得幅值估算器13知晓 可变增益RF上变频器2的增益。
[0026] 电源控制块104接收输入幅值信号110并且生成随输入幅值信号110指示的RF 输入幅值改变而变化的电源控制信号18。电源控制块104在生成电源控制信号18时考虑 到RF PA系统的不同操作条件。操作条件的示例包括:RF PA系统的环境温度、RF PA系统 的操作频率(例如RF载频)、基带信号1的调制格式(例如正交频分复用、相移键控)、PA 3的输出处的天线失配量(例如输出阻抗失配)以及各种环境因素。电源控制块62可以使 用查找表来生成电源控制信号18,查找表将电源控制信号18的电源电压值作为输入幅值 信号110的幅值值的参考。替换地,电源控制块104可以使用从输入幅值信号110计算电 源控制信号18的值的等式。
[0027] ET电源8根据电源控制信号18来控制电源电压VCC的电平。ET电源8的示例包 括线性调节器、开关电源、以及利用线性调节器和开关电源两者的混合电源。简略地参考图 2,其示出了根据一实施例的PA 3的RF输入功率与电源电压VCC(其对应于电源控制信号 118)之间的关系的曲线图。水平轴表示给PA的RF输入功率,其对应于RF输入信号17的 幅值。垂直轴表示PA 3的电源电压VCC。当RF输入功率大于-5dBm时,电源电压VCC被 以包络跟踪方式控制,使得电源电压VCC实质上跟踪RF输入功率。注意,当RF输入功率小 于-5dBm时,电源电压VCC实质上保持恒定在I. 2V的最小电平处,使得PA 3可以恰当地维 持偏压。
[0028] 返回参见图1,解耦器22和特征化块102形成反馈路径,其用于对RF PA系统进行 特征化并且生成特征化表33。解耦器22向反馈接收器24提供RF输出信号12的耦合版本 23。反馈接收器24通过如下步骤来估算RF输出信号12的幅值:对耦合输出信号23进行 下变频(down convert),对下变频后的信号进行解调,并且利用公式"幅值=Sqrt(I2+Q 2)" 来估算其幅值。然后,反馈接收器24生成指示RF输出信号12的幅值的输出幅值信号42。
[0029] 特征化块102接收输出幅值信号42、RX信号11和其它信息,并且使用这些输入来 测量RF PA系统的性能特性(例如增益、功率效率、失真、接收频带噪声)。性能特性的示例 包括增益、功率效率、失真和接收频带噪声,等等。
[0030] 跨越用于RF PA系统的操作条件的不同水平(例如不同大小或状态)的许多不同 的RF输入电平和电源电压值来测量性能特性。然后,特征化块102生成包括特征化信息的 一个或多个特征化表33,特征化信息描述RF PA系统的不同RF输入电平、电源电压值、操作 条件水平、RF输出电平和所测量的性能水平之间的关系。特征化表33可存储于诸如非易 失性存储器之类的存储器中。
[0031] 下表是可见于特征化表中的条目(entry)的示例。
[0032] 表 1
[0033]
[0034] 表1中的操作条件包括温度和频率。表1中的性能特性包括增益和功率效率。表 1仅不出特征化表33的一小部分。实际上,特征化表33可以具有在一个或多个表上分布 的数百或更多不同的条目,其捕捉RF输入幅值、电源电压值、操作条件水平、性能特性、以 及RF输出幅值的不同组合。在一实施例中,特征化表33可以包括将RF输入幅值、电源电 压值关联到给定操作条件下的RF输出幅值和性能特性的公式。所述公式可以从不同操作 条件、RF输入幅值和电源电压的变量计算RF PA系统的性能特性。
[0035] 电源控制块104使用特征化表33中的特征化信息来确定电源控制信号18的值, 所述值针对RF PA系统的一个或多个操作条件(例如温度、频率、调制、阻抗失配)的当前 水平来平衡功率效率和失真。因为特征化表33是在RF PA系统的正常操作期间在RF PA 系统本地生成的,所以它允许电源控制块104以比采用其它方式可能的情况更加准确地平 衡功率效率与失真以适应真实操作条件的方式来控制电源电压VCC。
[0036] 在一实施例中,延迟对准块(未示出)还可以将时延插入在ET电源8处或插入在 可变增益上变频器2内,以确保电源电压VCC与RF输出信号12的幅值之间的恰当时间同 步。
[0037] 图3示出根据一实施例的图1的RF PA系统的更加详细的视图。电源控制块104 包括查找表(LUT)构建器块302、LUT、电源电压调整块314和数模转换器(DAC)。LUT将数 字电源电压值作为幅值信号110的幅值水平的参考。例如,LUT可以具有用于电源电压值 的32个条目,其对应于间隔开IdB的、-21dB到+IOdBm的RF输入功率电平。
[0038] LUT中的初始电源电压值一般在工厂中通过典型条件下的典型无线电装置上的典 型PA的特征化来确定。LUT可以用这组标称电源电压值来填充,其适于标称条件下基于PA 的期望增益的期望RF输出12信号幅值的各种值。
[0039] LUT输出电源电压值312,其被电源电压调整电路314调整为调整后的电源电压值 316。下面将参考特征化块102来更加详细地说明电压调整电路114的操作。调整后的电 源电压值316利用数模转换器DAC转换为模拟电源控制信号18。电源控制信号18控制ET 电源8,以输出用于向PA 3供给功率的具体电源电压VCC电平。
[0040] 在无线电的实际操作期间,取决于诸如PA加工和制造公差、电源电路变化、环境 因素、温度、操作频率、调制格式、天线失配(仅举几例)之类的因素 ,PA 3可能呈现出与工 厂中典型PA 3操作期间的那些特性不同的特性。由于这些不可预知的特性变化,缺省LUT 条目可能无法很好地适合于以目标功率效率和失真水平来操作RF PA系统。为了将这些变 化纳入考虑,特征化块102通过用电源电压VCC的小变化对RF PA系统进行扰动(perturb) 来对该系统进行特征化,从而不会导致RF PA系统中的过度失真,同时还测量RF PA系统的 性能特性。该过程针对不同的操作条件水平和RF输入信号17的幅值进行重复,以生成特 征化表33。然后,LUT构建器302使用特征化表33来改变和完善(refine)LUT中的值。
[0041] 可选地,代替对电源电压VCC进行扰动,其它实施例可以向RF输入信号17引入扰 动,并且在扰动RF输入信号17的同时测量性能特性。
[0042] 特征化块102包括表生成块322、失真估算器324、效率估算器326和噪声估算器
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