用于放大传送信号的设备和方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及要传送的信号的放大，并且具体地说涉及用于放大传送信号的设备和 方法。
【背景技术】
[0002] 在许多应用中需要在两个装置之间传送数据。对于此类传送，传送信号经常在传 送到接收器装置之前被放大。传送信号的放大是有挑战的任务。在一方面，应该达到期望 传送功率，同时电流消耗应该是低的。跨整个输出功率范围优化无线系统中的功率放大器 (PA)电流消耗的有效方式是使用DCDC转换器（直流-直流转换器），其例如提供PA供应 电压。根据输出功率，调整DCDC转换器的输出电压。输出功率越低，所需要的PA供应电压 越低。由于从电池电压向下到较低PA供应电压的电压转换，可降低电池电流。例如，DCDC 转换器输出电压可基于在下一时段期望的目标功率（平均功率）设置。这个过程可被称为 平均功率跟踪（APT)。然而，期望进一步降低电流消耗。
【发明内容】
[0003] 存在提供用于放大传送信号的改进概念的潜在需求。
[0004] 此需求可由权利要求的主题满足。
【附图说明】
[0005] 在下面将仅作为示例并且参考附图描述设备和/或方法的一些示例，附图中： 图1示出了用于用可变延迟模块和延迟控制模块放大传送信号的设备的框图； 图2是传送频带的分区的示意图； 图3是传送频带的另一分区的示意图； 图4是子带上延迟值的内插的示意图； 图5是用于确定延迟控制参数的设备的框图； 图6示出了用于放大传送信号的方法的流程图； 图7示出了用于确定延迟控制参数的方法的流程图； 图8示出了用于用延迟确定模块放大传送信号的设备的框图； 图9示出了用于放大指示前向波和反射波的传送信号的设备的框图； 图10示出了用于用可变延迟模块放大传送信号的设备的框图； 图11示出了用于放大传送信号的方法的流程图； 图12示出了用于放大传送信号的另一方法的流程图； 图13是移动装置的框图； 图14示出了用于用传送路径和包络跟踪路径放大传送信号的设备的框图；以及 图15示出了功率放大器的输出级的示意图。
【具体实施方式】
[0006] 现在将参考图示一些示例的附图更全面地描述各种示例。在附图中，为了明晰起 见，线、层和/或区域的厚度可被扩大。
[0007] 因而，虽然示例能够采取各种修改和备选形式，但附图中的说明性示例将在本文 详细描述。然而，应该理解，没有打算将示例限制于所公开的具体形式，而是相反，示例要覆 盖落入本公开范围内的所有修改、等效和备选。相似编号遍及附图描述指的是相似或类似 元件。
[0008] 将理解到，当元件被称为"连接"或"耦合"到另一元件时，它可直接连接或耦合到 另一元件，或者可存在中间元件。相反，当元件被称为"直接连接"或"直接耦合"到另一元 件时，不存在中间元件。用于描述元件之间关系的其它词语应该用相似方式（例如"之间" 对"之间直接"、"相邻"对"直接相邻"等）解释。
[0009] 本文使用的术语仅是为了描述说明性示例的目的，并不打算限制。本文所使用的 单数形式"一"和"所述"打算也包含复数形式，除非上下文以其它方式明确指示。将进一 步理解到，术语"包括"、"包含"当用在本文中时规定存在所述的特征、整体、步骤、操作、元 件和/或组件，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/ 或它们的组合。
[0010] 除非另外定义，否则本文所用的所有术语（包含技术和科学术语）都具有与示例 所属领域的普通技术人员通常理解的相同的意思。将进一步理解到，例如那些在通常使用 的字典中定义的术语，应解释为具有与相关领域的上下文中它们的意思一致的意思，并且 将不以理想化或过分正式的意义解释，除非本文明确这样定义。
[0011] 可通过使用包络跟踪方法降低传送信号放大的功耗。包络跟踪是反复或不断调整 施加到功率放大器的电源电压以使那个放大器能够例如靠近给定瞬时输出功率要求的峰 值效率操作的方法。包络检测器或包络跟踪模块可计算要传送的信号的瞬时振幅，并且供 应调制器（例如包括快速DCDC转换器）可转换功率放大器的供应电压中的那个振幅信号。 到功率放大器的供应电压可不断跟踪传送信号的包络。用这种方式，可降低电流消耗。
[0012] 例如，快速ECDC转换器，所谓的包络跟踪（ET)D⑶C转换器或包络跟踪调制器，可 有助于进一步降低电池电流或电流消耗。包络跟踪（ET)的一个方面是到PA的供应电压 不是恒定的。图14示出了用于使用包络跟踪方法放大传送信号的设备的框图。设备1400 包括包络跟踪路径1412和传送路径1414。传送路径1414包括RF(射频）信号生成模块 1432,RF信号生成模块1432耦合到可变增益模块1434,可变增益模块1434耦合到功率放 大器模块1436。包络跟踪路径1412包括协调转换模块1420 (例如C0RDIC协调旋转数字计 算机），协调转换模块1420耦合到可变延迟块1422,可变延迟块1422耦合到可变增益模块 1424,可变增益模块1424耦合到存储器单元1426 (例如存储查找表LUT)，存储器单元1426 耦合到数模转换器1428 (DAC)，数模转换器1428耦合到包络跟踪ET调制器1430 (例如包括 D⑶C转换器），包络跟踪ET调制器1430耦合到功率放大器模块1436。
[0013] 例如，基带传送信号（例如同相正交信号IQ或极化调制信号）被提供给传送路径 1414的RF信号生成模块1432和包络跟踪路径1412的协调变换模块1420 (例如如果基带传 送信号是极化调制信号则可被移除）。RF信号生成模块1432将基带传送信号转换成高频传 送信号（例如向上转换基带传送信号或将其与载波信号混合），并且可变增益模块1434将 高频传送信号放大或衰减可变增益因子krf。由可变增益模块1434输出的传送信号被提供 给具有输入功率Pin的功率放大器模块1436的输入，并且由功率放大器模块1436基于由 包络跟踪路径1412的ET调制器模块1430提供的供应电压Vcc放大。协调转换模块1420将 同相正交基带传送信号转换成极化调制基带传送信号。可变延迟块1422改变包络跟踪路 径1412内的信号延迟。进一步说，可变增益模块1424通过将包络跟踪路径1412内的信号 放大或衰减增益因子kET (例如取决于增益因子krf)至少部分补偿在传送路径1414内引入 的可变增益。进一步说，由存储器模块1426存储的查找表可提供控制信号或控制参数（例 如m(U3)))以便根据基带传送信号（例如mt.+[，卬=magmtude(l+〗Q)) 的振幅或幅度调整由ET调制器模块1430提供的供应电压。存储器单元1426的输出可由 数模转换器1428进行数模转换，并且模拟信号可被提供给ET调制器模块1430。
[0014]PA供应电压Vcc例如取决于调制基带BB信号m(I，Q)的瞬时包络。在示意描述中， 调制BB信号的包络可借助C0RDIC算法计算，之后进行延迟调整以补偿主要信号路径（RF 信号生成路径或传送路径）和包络路径中的不同延迟，并且包络信号可被整形（预失真）， 并且之后例如进行数模转换。这个信号可被施加到ETD⑶C转换器（例如超快速IX：DC转 换器），其可生成可变PA供应电压。
[0015] 具有ET能力的ECDC转换器（也称为跟踪器）可遵循RF信号的瞬时包络，其可移 除电压净空，并且可进一步增大系统效率（例如PA和DCDC转换器的合成效率）。例如，具 有ET能力的DCDC转换器可降低由功率放大器提取的电池电流，以将LTE(长期演进）信号 在相对于只是遵循平均功率的标准DCDC转换器的最大输出功率上例如放大大致20+%。
[0016] 在ET传送系统中，可调整ET路径与RF路径之间的延迟（例如由图14中示出的 可变延迟块）。在制造传送器或移动装置期间的校准过程（例如使用测试传送信号）可尝 试使两个路径中的模拟和数字延迟相等。
[0017] 此校准可在制造期间进行一次，并且包络跟踪路径内的延迟可在正常操作期间以 及向外部接收器传送传送信号期间保持恒定。
[0018] 然而，例如可在天线端口对于50fl条件（例如理想条件）执行此延迟校准。天线 载荷失配可能对那儿的最优ET延迟具有影响。可能是这种情况，虽然失配可施加在RF包 络和PA供应（在功率放大器模块）的实际组合点之后。经常不仅是可能在PA输出引起某 种失配的天线，它一般例如可由PA(诸如双工器）之后的所有组件引入。双工器可能特别 关键，因为它的输入阻抗（=到PA的载荷）可随频率在幅度和相位上大大改变。这个变化 的载荷可能是引起RF包络与调制PA供应电压之间的定时失配，最终导致ACLR(相邻信道 泄露功率比）降级的主要效应。
[0019] 换句话说，如果功率放大器由双工器或任何其它元件加载，其增加了前向波与反 射波之间的频率相关相移，或者给功率放大器的阻抗例如提供了跨频率迅速改变的相位， 则在ET系统中可发生此类效应。
[0020] 包络跟踪的一个方面是RF包络和瞬时功率放大器供应电压（其例如是瞬时RF包 络的函数）的紧密时间同步。对于LTE-20,延迟准确性例如可大约是Ins。如果违反了延 迟准确性，则可使ACLR性能降级，并且可在传送器链中引入存储效应。
[0021]RF包络与瞬时功率放大器供应电压之间的延迟可取决于许多成分，例如RF信号 路径中的延迟、ET信号路径中的延迟、ETD⑶C转换器（跟踪器）中的延迟。这些贡献例如 可通过考虑了样本变化的工厂校准以及考虑了随温度的延迟漂移的温度补偿来捕获。
[0022] RF包络与瞬时功率放大器供应电压之间的延迟可被称为ET延迟。ET延迟可有别 于可由在RF包络中引入偏移延迟的频率相关相移（公式）引起的RF群延迟。
[0023] 如果PA由双工器或给输入阻抗提供跨频率迅速改变的相位和幅度的任何其它元 件加载，则ET延迟例如可取决于传送频率。ET延迟甚至可在调制带宽内改变。频率相关 ET延迟可被称为延迟分散。延迟分散的根本原因可以是ET系统（PA和ETD⑶C转换器） 与双工器之间的有害交互，这可在后面详细描述。
[0024] 由于双工器引起的延迟分散可能是ET部署的关键问题。这在包络跟踪领域中可 以是函数效应。
[0025] 换句话说，如果PA由双工器（或增加前向波与反射波之间频率相关相移的任何元 件）加载，则延迟可取决于例如由于双工器的传送滤波器中的共振引起的频率。延迟甚至 可在调制带宽内改变。
[0026] 图15示出了具有RF输入、具有调制包络的供应电压Vcc2以及输出信号的功率放 大器1500的示意图。如所描绘的，调制供应电压Vcc2被施加到功率放大器的最后一级的集 电极，也从其中获取输出RF信号。在这一点，由包络跟踪路径生成的功率放大器供应电压 可足够高，并且恰当地时间对准，以传送放大的RF包络，而没有或具有可忽略不计的失真。 如果载荷不等于参考阻抗，则在PA输出除前向波之外还可观测到反射波。取决于复前向波 &复反射波h和正实参考阻抗的产生的复电压U可以是：
⑴ 其中在极坐标表示（幅度r= |r|并且相位tan<p=丨m丨￡)/Re{￡))中复反射系数x的定义 可以是： (2) 并且等式1变成：
反射因子的频率相关性在等式2内可被视为频率f的函数： -.- (4)
复转移函数h(f)可从等式3和4中得出： 振幅响应可以是：
进一步说，对于相位响应》=afi，如下可成立： (5|
包络的延迟可以是群延迟￥:
(8) 用等式7,群延迟可以是：
(9) 这可意味着，仅对于频带上的恒定反射因子(r'，'=〇)的情况，群延迟可以是0。对于 双工器，这个需求不能被满足，例如，复反射因子严重改变的区域，可能需要特殊对待。根据 等式9的群延迟例如不是由s参数S21群延迟给出的群延迟。上面描述的效应由S11群延 迟（意思是由在双工器的输入的反射引起的群延迟）引起。S11群延迟（其正常情况下在 RF系统中不感兴趣）例如可在ET系统中引起几个延迟问题以及随后的性能降级。
[0027] 图1示出了根据一示例用于放大传送信号的设备100的框图。设备100包括传送 路径114和包络跟踪路径112。功率放大