用于提供射频信号的电路和方法
【专利说明】用于提供射频信号的电路和方法
【背景技术】
[0001] 为了提高例如蜂窝手持装置内的放大器电路或功率放大器的效率，可使用包络跟 踪。在包络跟踪系统中，动态地改变功率放大器的偏置电流，使得功率放大器操作在当前输 入信号和当前所需的输出功率的功率高效状态或操作模式。因此，所选择的偏置电流与输 入信号的当前包络相耦合或取决于输入信号的当前包络。
[0002] 对于现代蜂窝系统的宽带信号，如例如长期演进(LTE)20MHz，至功率放大器的输 入信号的包络可具有高带宽。幅度调制(AM)信号的信号能量中的大部分包含在发送(TX)信 号的+/_带宽(BW)内，即，在所用信道的带宽内。然而，为了与系统的邻近信道泄漏比(ACLR) 需求一致，以避免杂散发射或在双工距离处(在所接收带的频率处)不发送过多的噪声，AM 信号的高频分量仍与在发送器信道的带宽外获取可接受的发送器噪声性能有关。为了与那 些需求一致，要求包络跟踪系统具有高带宽以便也能够跟踪由于AM信号的高频分量所导致 的快速包络改变，从而引起包络跟踪系统的功率消耗，这抵消了功率放大器的包络跟踪的 益处并降低整个系统的效率。对于目前的宽带系统，包络跟踪系统的足够带宽基本上不可 行，从而对放大的射频信号引起潜在不可接受的噪声分量。因此，存在着提高包络跟踪系统 的性能的需求。
【附图说明】
[0003] 将通过仅示例的方式并参考附图在下面描述装置和/或方法的一些实施例，其中
[0004] 图1示出生成射频信号的电路的示例；
[0005] 图2更详细示出电路的进一步示例；
[0006] 图3a和图3b示出在图1或图2的电路中的一个内可使用的预失真电路的示例；
[0007]图4A到图4C示出在图1或图2的电路中的一个内可使用的预失真电路的进一步示 例，并考虑基带信号的高频分量；
[0008] 图5示出修改基带信号的半径的高频部分的预失真电路的进一步示例；
[0009] 图6示出使用比例因子修改基带信号的高频部分的预失真电路的进一步示例；
[0010] 图7示出当以高增益操作功率放大器时，用于控制预失真电路的操作的方案的示 例；
[0011] 图8示出当在饱和中操作功率放大器时，用于控制预失真电路的操作的方案的另 一个示例；
[0012] 图9示出放大器的增益曲线以及它们对供给电压的依赖关系的示例；
[0013] 图10示出图9的放大的部分；
[0014] 图11示出基带信号的半径的低频贡献和高频贡献的示例；
[0015] 图12示出图11中所示的信号的频谱；
[0016] 图13示出不同失真方案的射频信号的包络以及射频信号内的误差贡献的说明；
[0017] 图14示出通过图13中所示的预失真方案生成的信号的频谱；
[0018] 图15示出用于生成射频信号的方法的示例的方框图；以及
[0019] 图16示意性示出移动通信设备。
【具体实施方式】
[0020] 现在将参考其中示出一些示例性实施例的附图更完整地描述各种示例实施例。在 图中，为清楚起见，可夸大线、层和/或区域的厚度。
[0021] 相应地，虽然进一步的实施例能够具有各种修改和替代形式，但其一些示例实施 例在图中通过示例的方式示出并且将在本文中进行详细描述。然而，应当理解，不旨在将示 例实施例限制于所公开的特定形式，而相反地，示例实施例涵盖落入本公开范围内的所有 修改、等效物和替代。贯穿附图的描述，相同的数字指示相同或相似的元件。
[0022]将理解的是，当元件被称为"连接"或"耦合"到另一个元件时，其可直接连接到或 耦合到其他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 一个元件时，不存在中间元件。应以相同方式解释用于描述元件之间的关系的其他词语(例 如，"在……之间"相对"直接在……之间"、"邻接"相对"直接邻接"等等）。
[0023]本文使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，并非旨在对进一步的示例实 施例的限制。如本文使用，单数形式"一个"、"一种"和"该"也旨在包括复数形式，除非上下 文另有明确说明。将进一步理解的，当在本文使用时，术语"包含"、"包含有"、"包括"和/或 "包含有"指定所陈述的特性、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但不排除一个或多 个其他特性、整数、步骤、操作、元素、部件和/或它们的集合的存在或附加。
[0024] 除非另有限定，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科技术语)具有如示例 实施例所属的本领域普通技术人员一般理解的相同意义。将进一步理解的是，例如通用词 典中定义的那些术语应被理解为具有与它们在相关技术背景中的意义一致的意义，并且将 不被理解为理想化的或过度正式的意思，除非在本文明确地定义。
[0025] 图1中示出根据示例的用于生成射频信号150的电路100。电路100包括放大器110、 电源120、预失真电路130和控制电路140。
[0026]放大器110配置成提供基于基带信号160的射频信号150。电源120配置成将可变供 给电压提供到放大器110,以便在给定目前处理的基带信号160的情况下，以不同的供给电 压并在不同效率的操作模式内来操作放大器110。预失真电路130配置成修改基带信号160。 该修改可用于补偿由于使用不同的供给电压而导致的放大器110的放大增益的变化。例如， 当放大器110的放大增益由于电源120提供的供给电压的增大而增加时，预失真电路130可 减少基带信号内的能量，以便将所提供的射频信号150的所需功率保持恒定。
[0027]根据图1中示出的示例，控制电路140配置成根据基带信号160的半径的带宽来控 制预失真电路130的操作模式。不仅根据放大器110的增益变化而且还根据基带信号160的 半径的带宽来控制预失真电路130及其操作模式，该预失真电路130及其操作模式可允许补 偿与放大器110的所需线性增益的偏差，所述偏差可由以下事实导致，即不能可与基带信号 160的半径的当前带宽所要求的一样快地来调整放大器110的供给电压。通常，电源120提供 的供给电压将被要求以在每个时刻跟踪基带信号160的半径。然而，如果半径改变得过于快 速并且基带信号160的半径的带宽过高，则电源120可不能够跟踪如此快速的改变。作为结 果，在被要求用于跟踪基带信号160的当前包络的供给电压以及实际提供的供给电压之间 可能存在失配，从而会引起射频信号150内的噪声分量，该噪声分量可在传输频带之外并违 反所需的频谱限制。为此，基带信号的半径可被理解为复值基带信号的瞬时半径r，即 基带信号的当前观察到的采样的幅度。如果通过单独地处理其同相分量I和其正交分量Q的 方式来处理基带信号，例如在一些放大器电路或发送器架构中，则可通过求 r = 来确定基带信号的半径。值得注意的是，虽然I分量和q分量的带宽可被限 制到所需的最大值，但由于半径和I以及Q之间的先前关系，基带信号的结果半径 (resu 1 tant radius)的带宽以及因此所得到的射频信号的包络的带宽可超过所需最大值 相当大的量。然而，由于r和I、Q之间的相互关系，本文所描述的示例可应用于任意电路或放 大器/发送器架构，无论它们是否在内部使用基带信号的I、Q表示或者使用基带信号的r、夢 表不。
[0028] 然而，通过根据基带信号160的半径的带宽来控制预失真电路130的操作模式，可 在预失真电路130内预期并适当地考虑放大器110的所需增益和放大器110的当前可获得的 增益间的失配，该失配取决于电源120当前提供的供给电压，从而使得可减少或甚至完全抑 制附加噪声的生成。
[0029] -般来说，控制电路140配置成控制通过预失真电路130修改的量。根据一些示例， 如果基带信号160的半径的带宽增大，则预失真电路130配置成增加修改的量。根据一些示 例，预失真电路130配置成修改基带信号160的半径，以便在电源120或者其关联包络跟踪电 路的较低带宽情况下，减轻放大器110的不良影响。在至少一些示例中，例如，通过适当地修 改基带信号160的半径，控制电路140配置成控制预失真电路130的操作模式，使得由预失真 电路130所引起的基带信号160内的能量变化来补偿由供给电压的变化所引起的射频信号 150内的能量变化。
[0030] 根据一些示例，在预失真电路130内使用基带信号160的半径的高频分量，以便确 定基带信号的修改。如果高频分量被选择为使得其表示或对应于的快速的半径变化，该快 速的半径变化并不能够由电源120够跟踪，那么可引入对基带信号的修改，该修改取决于不 能由电源120跟踪的半径变化的部分。为此，可执行基带信号160的修改，以便可部分或完全 预期放大器110的信号分量的频谱恶化，其结果是，具有由包络形状所导致的少量噪声分量 或没有附加噪声分量的射频信号150被生成，并且该射频信号与频谱需求相符。
[0031] 进一步地，在对射频信号150的质量不具有负面影响的情况下，甚至允许刻意地使 用具有固有低带宽的电源120。电源120及其关联的控制电路，即包络跟踪电路，还可被主动 地限带（例如，通过使用低通滤波基带信号或其径向分量作为到包络跟踪电路的输入）。可 选地，可在控制电路140内考虑电源120的固有低通滤波器特性，以便允许控制电路140根据 基带信号160的半径的当前带宽或瞬时带宽适当地控制预失真电路130的操作模式。因此， 根据一些示例，控制电路140配置成使用基带信号160的半径的低频部分上的信息来控制预 失真130电路的操作模式，同时预失真电路130配置成使用基带信号160的半径的高频分量 来确定基带信号160的修改。在该背景下，基带信号的半径的瞬时带宽或基带信号的瞬时带 宽将被理解为信号的当前带宽，即在根据一个标准或设置(例如，根据LTE 20)的给定的短 传输时间间隔内的带宽。这不应与相关的不同移动通信标准的基带信号的不同带宽相混 淆。
[0032] 在一些示例中，基带信号160的半径的高频分量与控制电路140所使用的基带信号 160的半径的低频分量互补。当基带信号160的半径的低频分量和高频分量组合在一起时， 形成基带信号160的完整的带宽半径。在彼此互补的情况下，可通过预失真电路适当地修改 基带信号160的半径的高频分量，使得所述修改能够预期到放大器110对那些信号分量的总 体影响，其中所述高频分量为包络跟踪电路或电源120不考虑的分量。
[0033]图2示出用于生成射频信号的电路的进一步示例，该电路包括放大器110并采用包 络跟踪。电路200包括信号处理路径210以及包络跟踪路径220,其中，在处理路径中基带信 号160被处理，在包络跟踪路径中，由电源120生成和可变供给电压生成有关的信息。
[0034]在信号处理路径210内，基带信号160可以可选地在被预失真电路130修改之前由 数字信号处理器212来处理。预失真基带信号被提供到数字模拟转换器214,以便预失真基 带信号在被输入到放大器110之前，将数字基带信号转换为模拟信号，所述放大器110放大 模拟信号以提供射频信号150。
[0035]使用通过电源120提供的可变供给电压来操作放大器110。在包络跟踪路径220内， 延迟元件222可以可选地用于补偿信号处理路径210内的延迟，例如，在预失真电路130内， 以便以与在放大器110处相应模拟信号相同步的方式提供变化的供给电压。基带信号160的 延迟输入采样被用于确定当前所需的供给电压(与放大器110的结果增益因子(resulting gain factor)相等）。在特定有效实施中，当前所需供给电压的确定可使用查找表224来实 现，所述查找表224将基带信号160的半径关联到所需供给电压或关联到所需增益目标，这 是等效的。如图2