专利名称：在频率跳变应用中的放大器功率控制及方法
技术领域：
本公开通常涉及放大器，更具体涉及补偿在放大器输出的负载阻抗中基于频率的改变，例如，在无线通信设备中适于频率跳变(frequency-hopping)应用中使用的发射机功率放大器，及方法。
背景技术：
期望例如在无线通信发射机中的开环放大器控制结构，因为与闭环控制结构相比，它们具有减小的成本和复杂度，所述闭环控制结构通常在放大器输出包括耦合器和功率检测器。开环放大器通常没有闭环系统复杂。在开环放大器结构中，在放大器操作期间没有对放大器控制信号的反馈。开环放大器还允许消除通常使用的增加成本并消耗功率的耦合器和检测器。
在某些应用中，例如，在无线通信设备发射机中，在放大器输出的负载能够在特定操作条件(例如，操作信道)下变化，并通常随着放大器信号的频率改变，例如，在其上调制信息的载波信号。特别地，放大器输出的负载具有特征阻抗，其通常基于频率。改变的负载或阻抗还通常对放大器的性能具有某些影响，例如，对无线通信发射机的输出功率。在许多应用中，所放大的信号的频率变化，例如，在某些基于时分复用(TDM)的通信协议的典型操作的频率跳变模式，其中在相应传输突发期间放大具有不同频率的信号。
当认真研究下面的详细说明时，本领域技术人员将更加完全理解本公开的各个方面、特性和优势，其中
如下。
图1是包括放大器的示例性收发器。
图2是放大器的示例性突发输出。
图3是示例性处理图。
图4是示例性查找表，其存储所监测的放大器与相应频率信息相关联的特征信息。
具体实施例方式
图1说明在例如无线设备应用中的示例性无线收发器100。在其他实施例中，放大器可在某些其他应用中，例如在仅有发射机的设备中或在要求放大的某些其他应用中。收发器100包括功率放大器100，其具有连接到合成器/调制器120的信号输出的信号输入。在某些实施例中，放大器110和合成器/调制器120构成集成设备，尽管在其他实施例中它们是分散的元件。放大器110还包括连接到合成器/调制器120的控制输出的控制输入。在示例性无线收发器应用中，处理器将信号提供到合成器/调制器120以在载波上调制，例如依照无线通信协议。
在示例性收发器应用中，放大器的输出连接到天线102。连接到放大器输出的天线和更加通用的负载是基于频率的。在示例性发射机应用中，在放大器输出的包括其幅度和/或相位的负载阻抗，随着天线的任何失谐而变化。例如，负载阻抗随着由放大器放大的信号RF(f)的频率而变化。
示例性收发器还包括具有连接到天线102的输入的接收机130。在示例性收发器110中，开关104选择性地将放大器输出和接收机输入互连到天线。接收机130还包括连接到合成器/调制器120的本地振荡器(LO)输出的输入。接收机130还包括连接到合成器/调制器120的输入的具有I/Q信号成分的输出。合成器/调制器120还连接到控制器或处理器140。在示例性无线通信设备应用中，处理器包括音频和视频信号输出，其将该音频和视频信号输出提供给未示出但本领域公知的相应设备。
在图1的示例性收发器应用中，由来自合成器/调制器120的控制信号启动放大器，以在突发模式中操作，在该突发模式期间，从收发器100发送信息或由收发器100接收信息。图2说明多个放大器输出突发，其中由支配突发的特性的相应控制信号驱动每个突发，所述突发特性例如突发幅度、形状、持续时间等。在图2的信号图200中，垂直轴是突发的度量，例如，突发功率的幅度，或突发电流或突发电压，并且水平轴是时间。
通常，放大器操作于或放大具有特征频率的信号。在某些实施例中，发射机操作于频率跳变模式，其中每个突发具有例如由在其上调制信息的信号频率而确定的特征频率或频率范围。在图2中，例如，第一突发210具有第一特征频率f1，第二突发220具有第二特征频率f2。第五突发230具有第一特征频率f1。因此通常地突发或由突发放大的信号的频率特征随着突发而改变，尽管在某些应用中突发具有相同的频率特征。
在一个实施例中，合成器/调制器120将开环控制信号提供到放大器110。开环控制信号的特性是当放大器激活时，例如，在突发间隔期间，控制信号不被反馈修改。然而，在其他实施例中，控制信号是闭环型，其在放大器的激活操作期间由反馈动态地修改。
在一个实施例中，在放大器的第一激活间隔的相应组期间，放大器操作第一频率的信号。在一个实施例中，该激活间隔组是突发组，例如，突发210、230等，具有图2说明的相同特征频率f1。
在图3的处理图300中，在框310，在激活间隔的第一组的第一激活间隔期间，检测放大器的特性。检测放大器的特性包括例如检测放大器的输出功率、放大器的供给电流、以及放大器的供给电压的至少一个。在某些实施例中，被监测的特征基于与突发相关的特征频率和/或基于放大器的变化负载，例如，基于频率的负载。
在图1中，处理器140监测连接到放大器的供给电压源106。或者，处理器通过检测在电流路径上的小电阻108上的电压而监测到放大器的供给电流。在其他实施例中，被监测的条件是放大器的输出功率。监测功率需要在放大器输出的耦合器107和检测器109。耦合器和检测器通常增加系统的成本、耗散输出功率并将非线性引入所测量的输出，其对于某些应用来说不期望它们的一个或多个。耦合器和检测器是选择性的。在任何情况下，仅需要监测这些中的一个或放大器的某些其他特征。
在图2中，在突发210监测放大器特征。更通常，在多个激活间隔期间监测特征，例如，在相应突发期间，以及在时间上取平均。在图2中，例如，在具有第一特征频率f1的所有突发，即突发210、230等期间监测特征。
在图3中，在框320，将在激活间隔期间监测的放大器特性存储在例如查找表的存储器中。例如，在图2中，将与第一突发210相关的被监测特征(L1)存储在与第一频率(f1)相关联的查找表中。将与第二突发220相关的下一被监测特征(L2)存储在与第二频率(f2)相关联的查找表中。在其中频率不随着突发而变化的实施例中，不需要存储频率信息。图4说明示例性查找表，其中放大器特征与频率相关。
在某些实施例中，在时间上平均在放大器的激活间隔期间监测的多个放大器特征。该平均优选地基于相同特征，例如，在多个突发期间的电压。例如，在一个实施例中，通过用最新监测的特征更新先前存储的值或平均来计算移动平均。在图3中，在框335，用新的平均来更新所存储的特征或平均。
例如，在图2中，将与第一突发210相关的被监测特征(L1)存储在与第一频率(f1)相关联的查找表中。随后，使用与第一突发210相关的被监测特征(L1)来平均与第一频率(f1)相关联的与下一突发相关的特征，例如图2中的第五突发(L5)。还可以使用先前监测的特征来平均在与第一频率相关的未来突发期间监测的特征。
在其他实施例中，平均化并存储与在频率范围内的多个频率相关的所监测特征。例如，在图2中，平均化并存储在与第一频率f1相关联的第一突发210期间所监测的特征和在与频率f2相关联的第二突发220期间所监测的特征。在图4的查找表中，被监测特征C1是在与频率f1和f2相关的突发期间所监测的特征，例如图2中的特征L1和L2的平均。在图4中，被监测特征C2是在与频率f3和f4相关的突发期间所监测的特征的平均。
在一个实施例中，基于在相同激活间隔组的先前激活间隔期间所存储的被监测放大器特征，提供在激活间隔组的激活间隔期间提供给放大器的开环控制信号。如上所建议，激活间隔组可以是放大器突发，其放大了具有特定频率或频率范围的信号。例如，在图4中，基于特征C1选择施加到放大器用于放大在频率范围f1-f2内的信号的开环控制信号，而基于特征C2选择施加到放大器用于放大在频率范围f3-f4内的信号的开环控制信号。
在一个实施例中，可基于先前存储的特征信息，修正施加到放大器用于操作具有特定频率的信号的开环控制信号，从放大具有相同频率或相同频率范围的信号的一个或多个突发获得所述特征信息，如图3的框340所示。在某些实施例中，基于比较在先前突发期间所获得的所存储放大器特征与参照特征，选择或修正在随后的突发期间提供给放大器的开环控制信号，例如，可以基于基准特征和所存储特征的差异而做出控制信号修正。可基于经验数据获得基准特征，其特定于特定的放大器结构和应用。
在某些实施例中，如果查找表缺乏与特定频率或频率范围相关的所存储放大器特征信息，基于最接近的相邻频率的所存储放大器特征来修正开环控制信号。在图3中，在框350，为了随后的突发而将修正的控制信号施加到放大器，在该随后突发期间放大器特征将被监测并用于更新所存储的平均，其用于修正将来的开环控制信号。
尽管以建立发明人的拥有以及本领域技术人员做出并使用其的方式说明了本公开和本发明的最佳模式，应理解并注意可以有许多在此公开的示例性实施例的等同，并且可以做出改进和改变而不背由所附权利要求书而不是实施例所限定的本发明的精神和实质。
权利要求
1.一种放大器中的方法，该方法包括在放大器的第一激活间隔的相应组期间，放大器操作于第一频率的信号；在第一组激活间隔的第一激活间隔期间监测放大器的特征；在第一组激活间隔的第一激活间隔期间存储所监测的放大器特征；基于在第一组激活间隔的第一激活间隔期间存储的所监测放大器特征，在第一激活间隔组的第一激活间隔之后的第一激活间隔组的第二激活间隔期间，将开环控制信号提供给放大器。
2.如权利要求1的方法，在放大器的第二激活间隔的相应组期间，放大器操作于第二频率的另一信号；在第二组激活间隔的第一激活间隔期间监测放大器的特征；在第二组激活间隔的第一激活间隔期间存储所监测的放大器特征；基于在第二组激活间隔的第一激活间隔期间存储的所监测放大器特征，在第二激活间隔组的第一激活间隔之后的第二激活间隔组的第二激活间隔期间，将开环控制信号提供给放大器。
3.如权利要求2的方法，与第一和第二信号的相应第一和第二频率相关联，存储在第一和第二组激活间隔期间所监测的放大器特性。
4.如权利要求1的方法，在第一组激活间隔的多个激活间隔期间，监测放大器特性，所述多个激活间隔包括第一激活间隔；在多个激活间隔期间，平均化所监测的多个特征；存储在多个激活间隔期间所监测的多个特征的平均；基于所存储的在多个激活间隔期间所监测的多个特征的平均，在多个激活间隔之后的激活间隔期间，将开环控制信号提供给放大器。
5.如权利要求1的方法，基于比较所存储的放大器特征与基准特征，在第二激活间隔期间，选择提供给放大器的开环控制信号。
6.如权利要求1的方法，监测放大器的特征包括检测放大器的输出功率、放大器的供给电流、以及放大器的供给电压的至少一个。
7.如权利要求1的方法，当放大器激活时，通过提供不由反馈修改的控制信号，将开环控制信号提供给放大器。
8.一种放大器中的方法，该方法包括在放大器的操作间隔期间监测放大器的特征；存储所监测的特征；在其间监测特征的操作间隔之后的操作间隔期间将开环控制信号提供给放大器，该开环控制信号基于所监测的特征。
9.如权利要求8的方法，基于比较所存储的特征和基准特征，在随后的操作间隔期间，选择提供给放大器的开环控制信号。
10.如权利要求8的方法，监测特征包括在公共频率的放大器的多个操作间隔之上监测特征，平均化在公共频率上所监测的特征，以及存储在公共频率的放大器的多个操作间隔之上所监测的特征的平均。
11.如权利要求8的方法，监测放大器的特征包括检测放大器的输出功率、放大器的供给电流、以及放大器的供给电压的至少一个。
12.如权利要求8的方法，将开环控制信号提供给放大器包括将在放大器的操作期间不被反馈修改的控制信号提供给放大器。
13.一种发射机中的放大方法，该发射机响应于相应开环控制信号发送由放大器生成的顺序突发的信号，该方法包括响应于施加到放大器的开环控制信号生成突发；监测在第一突发期间的放大器特征；存储所监测的特征；在第一开环控制信号之后将第二开环控制信号施加到放大器，该第二开环控制信号基于所存储的在第一突发期间监测的特征。
14.如权利要求13的方法，在包括第一突发的多个突发期间监测放大器的特征；平均化与特定频率相关的多个所监测特征；存储与特定频率相关的多个所监测特征的平均；基于所存储的多个所监测特征的平均，将第二开环控制信号施加到放大器。
15.如权利要求13的方法，在包括第一突发的多个突发期间监测放大器的特征；平均化与频率范围相关的多个所监测特征；存储与频率范围相关的多个所监测特征的平均；基于所存储的与频率范围相关的多个所监测特征的平均，将第二开环控制信号施加到放大器。
16.如权利要求13的方法，基于所存储特征与基准特征的比较，在施加第二开环控制信号之前，选择第二开环控制信号。
17.如权利要求13的方法，监测放大器的特征包括检测放大器的输出功率、放大器的供给电流、以及放大器的供给电压的至少一个。
18.如权利要求13的方法，将开环控制信号提供给放大器包括将在突发期间不被反馈修改的控制信号提供给放大器。
19.一种放大器中的方法，该方法包括响应于施加到放大器的开环控制信号，在突发模式下操作放大器，每个突发具有第一频率范围内的特征频率；监测在第一频率范围内的多个频率上的放大器特征；平均化在第一频率范围内的多个频率上所监测的特征；存储与第一频率范围相关联的平均化特征；基于所存储的与第一频率范围相关联的平均化特征，为了在第一频率范围内操作，将开环控制信号提供给放大器。
20.如权利要求19的方法，监测在第二频率范围内的多个频率上的放大器特征；平均化在第二频率范围内的多个频率上所监测的特征；存储与第二频率范围相关联的平均化特征；基于所存储的与第二频率范围相关联的平均化特征，为了在第二频率范围内操作，将开环控制信号提供给放大器。
21.如权利要求19的方法，通过将在突发期间不被反馈修改的控制信号提供给放大器，将开环控制信号提供给放大器。
全文摘要
在例如无线发射机中的功率放大器的放大器中的方法，包括监测(310)在第一组激活间隔的第一激活间隔期间的放大器特征；存储(320)在第一组激活间隔的第一激活间隔期间的所监测特征；基于所存储的第一组激活间隔的第一激活间隔期间的所监测特征，修正(340)到放大器的开环控制信号；以及在第一组激活间隔的第一激活间隔之后的第一组激活间隔的第二激活间隔期间提供(350)所修正的控制信号。
文档编号H04B1/04GK1856900SQ200480027342
公开日2006年11月1日 申请日期2004年9月7日 优先权日2003年9月22日
发明者劳伦斯·R·舒马赫, 维马尔考希克·纳塔拉詹 申请人:摩托罗拉公司(在特拉华州注册的公司)