用于同时发送的多个发射信号的功率跟踪器的制造方法_3

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将所有发射信号的结果所得的经上变频IF信号相加,并且在模拟域中为所 有发射信号一起执行从IF到RF的上变频。发射模块502包括数字调制器520、发射电路 540、PA560、双工器570以及功率跟踪供电发生器580。
[0054] 数字调制器520接收所有发射信号的I和Q采样并且为所有发射信号生成经调制 IF信号。在数字调制器520内,第一发射信号的IJPQi采样分别由乘法器522a和523a基 于Cn和CQ1数字LO信号来上变频到第一IF频率。每个剩余发射信号的I和Q采样分别由 用于该发射信号的乘法器522和523来上变频到不同IF频率。K个发射信号的IF频率可 以基于这K个发射信号的最终RF频率来选择。加法器524将所有K个乘法器522a到522k 的输出相加并且提供I经调制信号。类似地,加法器525将所有K个乘法器523a到523k 的输出相加并且提供Q经调制信号。来自加法器524和525的I和Q经调制信号形成了所 有发射信号的经调制IF信号。
[0055] 发射电路540从数字调制器520接收I和Q经调制信号,并且为所有发射信号生 成经调制RF信号。在发射电路540内,I和Q经调制信号分别由DAC542和543转换成I和 Q模拟信号。I和Q模拟信号由低通滤波器544和545滤波,由放大器546和547放大,由 混频器548和549从IF上变频到RF,并且由加法器550相加以生成经调制RF信号。混频 器548和549基于处在合适频率的I和QLO信号来对经调制IF信号执行上变频,从而这 K个发射信号被上变频到它们的恰适RF频率。
[0056] 功率跟踪电压发生器580接收被同时发送的所有发射信号的1:到IK采样和Q:到 QK采样。电压发生器580基于I和Q采样来为PA560生成供电电压。PA560使用来自供 电发生器580的供电电压来放大来自发射电路540的经调制RF信号。PA560为所有被同 时发送的发射信号提供输出RF信号。输出RF信号被路由通过双工器570并经由天线590 来发射。
[0057]图5和6示出了对所有发射信号具有单个PA和功率跟踪的支持多个发射信号的 同时传送的发射模块的两个示例性设计。多个发射信号也可以用其他方式以单个PA和功 率跟踪来发送。例如,可以使用极化调制来替代图5和6中所示的正交调制。
[0058] 功率跟踪器582可以用各种方式基于所有发射信号的I和Q采样来计算数字功率 跟踪信号。在一个示例中,数字功率跟踪信号可以如下来计算:
[0059]
[0060] 其中Ik(t)和Qk(t)表示第k个发射信号在采样周期t中的I和Q采样,其中k= 1,…,K,并且
[0061]p(t)表示采样周期t中的数字功率跟踪信号。
[0062] 量j⑴十(^⑴表示第k个发射信号在采样周期t中的功率。在式⑴中所示的 设计中,所有发射信号的功率被相加以获得总功率。接着通过对此总功率求平方根来获得 数字功率追踪信号。比例缩放因子?^计及功率与电压之间的转换。
[0063] 在另一设计中,数字功率跟踪信号可以如下来计算:
[0064] * ?

[0065]
I示第k个发射信号在采样周期t中的电压。在式(2)中所示 的设计中,每个发射信号的电压被首先计算,并且所有发射信号的电压接着被相加以获得 数字功率跟踪信号。
[0066] 式(1)和(2)是基于被同时发送的所有发射信号的I和Q采样来计算数字功率跟 踪信号的两个示例性设计。式(1)或(2)中所计算的数字功率跟踪信号具有约为最宽发射 信号的带宽的带宽(而非被同时发送的所有发射信号的总体带宽)。使功率跟踪信号的带 宽小于调制带宽可以允许更高效率的功率跟踪电路系统并且还可以导致更少噪声经由供 电源被注入到PA560中。
[0067] 数字功率跟踪信号也可以用其他方式(例如基于其他公式或函数)基于发射信号 的I和Q采样来计算。在一个设计中,数字功率跟踪信号可以基于所有发射信号的I和Q 采样在没有任何滤波的情况下生成,例如,如式(1)或(2)中所示。在另一种设计中,数字 功率跟踪信号可以例如使用具有与发射电路540中的低通滤波器544和545类似特性的低 通滤波器来进行滤波。
[0068] 在一个设计中,数字功率跟踪信号可以不顾被同时发送的发射信号的数目地用相 同方式(例如,基于相同公式)来计算。在另一个设计中,数字功率跟踪信号可以取决于被 同时发送的发射信号的数目用不同方式(例如,基于不同公式)来计算。数字功率跟踪信 号也可以取决于其他因素(诸如不同发射信号的发射功率电平)用不同方式来计算。
[0069] 本文中所描述的用于为多个发射信号生成功率跟踪供电电压的技术可以被用于 各种调制技术。例如,这些技术可以被用于为使用正交频分复用(OFDM)、SC-FDMA、CDMA或 某些其他调制技术同时发送的多个发射信号生成功率跟踪供电电压。这些技术也可以被用 于为被同时发送的任何数目个发射信号生成跟踪功率供电电压。
[0070] 图7A示出了以SC-FDMA在两个非毗连载波上发送(例如,用于图2B中所示的非 毗连带内CA)的两个发射信号的功率跟踪的示例。这两个发射信号在由25MHz间隙所分隔 的两个载波上被发送,其中每个载波具有10MHz的带宽。标绘710示出了包括这两个发射 信号并且由图5或6中的PA560提供的输出RF信号。标绘712示出了由图5或6中的功 率跟踪器582提供的功率跟踪信号。该功率跟踪信号是根据式(1)基于这两个发射信号的 I和Q采样来计算的。如图7A中所示,该功率跟踪信号紧随输出RF信号的包络。由此,可 以为PA560达成好的性能和高效率。
[0071] 图7B示出了以OFDM在三个非毗连载波上发送(例如,用于非毗连带内CA)的三 个发射信号的功率跟踪的示例。这三个发射信号在三个载波上被发送,其中每个载波具有 5MHz的带宽,并且与另一载波之间由15MHz间隔来分隔。标绘720示出了包括这三个发射 信号并且由图5或6中的PA560提供的输出RF信号。标绘722示出了由图5或6中的功 率跟踪器582提供的功率跟踪信号。该功率跟踪信号是根据式(1)基于这三个发射信号的 I和Q采样来计算的。如图7B中所示的,该功率跟踪信号追随输出RF信号的包络。由此, 可以为PA560达成好的性能和高效率。
[0072] 可示出也可为用CDMA在多个载波上发送的多个发射信号生成功率跟踪供电电 压。通常,当两个发射信号被同时发送时,功率跟踪供电电压可紧随输出RF信号的包络,例 如,如图7A中所示。当不止两个发射信号被同时发送时,功率跟踪供电电压可逼近输出RF 信号的包络,例如,如图7B中所示。
[0073] 供电发生器586可以基于功率跟踪信号用各种方式为PA 560生成供电电压。供 电发生器586应当以高效率的方式生成供电电压以便节省无线设备110的电池功率。
[0074] 图8示出了图5和6中的供电发生器586的设计。在该设计中,供电发生器586 包括功率跟踪放大器(PTAmp) 810、切换器820、升压转换器830和电感器822。切换器820 也可以被称为开关模式电源(SMPS)。切换器820接收电池电压(VBAT)并且在节点A处提供 包括DC和低频分量的第一供电电流(Isw)。电感器822存储来自切换器820的电流并在交 变循环上将所存储的电流提供给节点A。升压转换器830接收VBAT电压,并且生成高于VBAT 电压的经推升的供电电压(VBrosT)。功率跟踪放大器810在其信号输入端处接收模拟功率跟 踪信号,在其两个供电输入端处接收VBAT电压和V_ST电压,并且在节点A处提供包括高频 分量的第二供电电流(IPT)。提供给功率放大器560的PA供电电流(IPA)包括来自切换器 820的Isw电流和来自功率跟踪放大器810的IPT电流。功率跟踪放大器810还在节点A处 为PA560提供恰当的PA供电电压(VPA)。供电发生器586中的各个电路在下文中更详细 地描述。
[0075] 图9示出图8中的供电发生器586内的功率跟踪放大器810和切换器820的设计 的示意图。在功率跟踪放大器810内,运算放大器(op-amp)910使其非反相输入端接收功 率跟踪信号,使其反相输入端耦合至功率跟踪放大器810的输出端(其为节点X),并使其 输出端耦合至AB类激励器912的输入端。激励器912使其第一输出端(R1)耦合至P沟道 金属氧化物半导体(PMOS)晶体管914的栅极并使其第二输出端(R2)耦合至N沟道金属氧 化物半导体(NMOS)晶体管916的栅极。NMOS晶体管916使其漏极耦合至节点X并使其源 极耦合至电路接地。PMOS晶体管914使其漏极耦合到节点X并使其源极耦合到PMOS晶体 管918和920的漏极。PMOS晶体管918使其栅极接收C1控制信号并使其源极接收VBTOSTi 压。PMOS晶体管920使其栅极接收C2控制信号并使其源极接收VBAT电压。
[0076] 电流传感器824耦合在节点X与节点A之间,并且感测由功率跟踪放大器810提 供的IPT电流。传感器824将IPT电流的绝大部分传递到节点A,并且将I"电流的一小部分 作为感测到的电流(ISEN)提供到切换器820。<
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