专利名称：提高时分双工终端功率放大器开关时间精度的系统及方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种提高时分双工(Time Division Duplexing， TDD)终端功率放大器(PowerAmplifier，PA)开关时间精度的系统及方法。
背景技术：
请参阅图1，在时分双工模式的移动通信系统中，一个无线帧包括2个子帧，每 个子帧由7个业务时隙、3个特殊时隙(下行导频时隙DwPTS、保护间隔GP和上行导频 时隙UpPTS)以及2个开关点Mwitchpoint)组成，开关点是上下行时隙的转换点，其中 1个开关点固定在DwPTS和GP之间，是下行转上行；另一个开关点是可变的，可配置 在TSl到TS6之间5个可能的地方，是上行转下行。基站到终端之间的上行和下行通信 使用同一频率信道(即载波)的不同时隙，通过时间分配来分离接收和传送信道，某个时 间段由基站发送信号给终端，另外的时间段由终端发送信号给基站，基站和终端之间必 须协同一致才能顺利工作。终端为了保证在网络配置的时隙内顺利地接收下行信号和发 射上行信号，必须有效的控制收发链路的工作时间。发射链路工作的开启和关闭时间过 长，尤其在大功率下可能对相邻的接收时隙产生干扰，甚至导致接收机饱和而无法正常 工作；此外还会导致射频部分指标如开关时间模版(Transmit On/Of Time Mask)失败，也 不利于终端的省电。
对时分双工终端来说，有效控制发信机的工作时序是必要的环节，而对 PA(Power Amplifier,功率放大器)开关时间的有效控制是发信机工作时序的重要部分。 从业务时隙来看，PA开关时间控制在业务时隙中的保护间隔时间12.5uS内，可以保证 不会对相邻时隙造成影响。根据发射开关时间模版的要求，时隙打开时间间隔虽然分为 20chips和19chips两部分，但是PA打开一般大于_50dBm，因此PA的打开和关闭时间应 该控制在 9.375us(12chips)内。
请参阅图2，现在有两类PA对应两种控制操作方法一类PA是通过比较精确 的电压来控制功放偏置电路从而开启和关闭PA，这类PA是主流；另一类PA是通过普通 数字逻辑电平来控制PA使能完成开启和关闭，这类PA是发展的趋势。第一类PA的控 制电压Reference Voltage精度高，电流大(毫安级)，因此这类PA的控制相对复杂，响 应时间因不同的控制设计而有所差异。第二类PA控制电压:Enable Digital ControlVoltage 精度低，电流小，可使用GPIO (General Purpose I/O)，而GPIO的响应时间为微秒级(如 <3us)，因此这类PA开关响应时间就是GPIO响应时间加上PA响应时间，其中PA响应 时间由PA特性决定，通常都是在几个微秒(如《6m)。
请参阅图3，Reference Voltage的电压误差范围要求在士0.IV左右，电流小于 IOmA,为实现这个要求，通常的办法是使用辅助数字模拟转换器(辅助DAC)。辅助 DAC的输入口通常采用SPI串口，包括SPI_CLOCK，SPI_DATA,以及SPI_EN。 辅 助DAC的输出口和PA的VRFE端相连。SPI_CLOCK的上限速率由辅助DAC特性决 定，它和SPI_EN配合在SPI_DATA数据线上传输数据信号。辅助ADC的输出电流根据Reference Voltage需求电流进行选型后确定。辅助DAC响应时间以SPI_EN电平转换点 为基准，影响辅助DAC响应时间的因素有SPI_CLOCK输入的时钟、SPI_DATA输入的数字信号位数和长度，以及辅助DAC数字信号转换成电压信号的时间。通常辅助DAC的 转换时间为小于等于lus，SPI_CLOCK输入的时钟越快(不超过辅助DAC上限)，SPI_ DATA输入的数字信号位数越少，长度越短，则辅助DAC响应时间越快。对终端来说 SPI_CLOCK使用专用时钟过于浪费资源，通常会使用数字基带通用时钟，由于通用时钟 受制于省电的需求，在终端不同状态(如驻留、通话和PS业务等)下有不同的速率，而 PA的开关时间为辅助DAC的响应时间加上PA响应时间，因此PA的开关时间在不同状 态下有几十倍的差别，带有不确定性，这是终端无法接受的。
本发明则提供一种新的系统及方法用以改善或解决上述的问题。发明内容
本发明的实施例提供一种提高时分双工终端功率放大器开关时间精度的系统及 方法。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案
一种提高时分双工终端功率放大器开关时间精度的系统，所述系统包括一个功 率放大器和一个为功率放大器提供偏置电压的辅助数字模拟转换器，功率放大器包括一 个用于接收偏置电压的参考电压端，其中，辅助数字模拟转换器和功率放大器中间还连 接一个晶体管组，用于打开或者关闭提供给功率放大器的偏置电压。
作为本发明的进一步改进，所述晶体管组包括一个PNP晶体管和一个NPN晶体 管。
作为本发明的进一步改进，辅助数字模拟转换器的输出端与PNP晶体管的发射 极相连，PNP晶体管的集电极与功率放大器的参考电压端相连，NPN晶体管的基极与 GPIO控制电压端相连，PNP的基极和NPN的发射极通过串联电阻相连，NPN的集电极 接地。
作为本发明的进一步改进，GPIO控制电压端提供高电平或者低电平，分别控制 晶体管组的导通和关闭，进一步控制功率放大器的开启和关闭。
本发明还提供一种提高时分双工终端功率放大器开关时间精度的方法，该方法 包括如下步骤
第一步、设置辅助数字模拟转换器输出电压，并使辅助数字模拟转换器输出电 压达到稳定；
第二步、控制晶体管组的导通和关闭来控制功率放大器的开启和关闭。
本发明是对辅助数字模拟转换器控制功率放大器方法的改进，在辅助数字模拟 转换器和功率放大器之间增加了 NPN/PNP晶体管和1个GPIO控制电压端，当SPI控制 辅助数字模拟转换器输出稳定电压后，GPIO控制电压端由高电平转为低电平，根据偏置 电压打开功率放大器；如果GPIO控制电压端由低电平转为高电平，功率放大器得不到辅 助数字模拟转换器的偏置电压而关闭。由于以GPIO控制电压端电平转换为基准的NPN 晶体管响应时间一般是nS级，因此功率放大器的开关时间有两部分组成晶体管响应时 间和功放响应时间，并且取决于功放响应时间，与辅助DAC的响应时间无关，从而保证了功率放大器开关时间的精度为几微秒，同时两类功率放大器的控制接口达到兼容，都 使用GPIO控制使能。由于晶体管的尺寸小和成本低，因此代价不大，具有实用性。
此外，本发明保证了功率放大器的开关时间小于业务时隙GP时间段，保证在业 务时隙的GP完成功率放大器的开启和关闭，不会对相邻时隙的工作产生影响，并且保证 了功率放大器在大功率下仍然很省电。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或 现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中TD-SCDMA帧结构；
图2为现有技术中开关时间模版的示意图3为两类不同控制操作的功率放大器的示意图4为本发明系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述。
请参阅图4，本发明实施例提供一种提高时分双工(Time Division Duplexing, TDD)终端PA(Power Amplifier，功率放大器)开关时间精度的系统，该系统主要包括辅 助DAC (数字模拟转换器)1、晶体管组3以及PA5，晶体管组3与辅助DACl的输出端 相连，并连接至PA5的参考电压VREF端。其中晶体管组3包括一个PNP晶体管和一个 NPN晶体管。
辅助DACl的输出端与PNP晶体管的发射极相连，PNP晶体管的基极与NPN晶 体管的集电极经由一个电阻相连接，PNP晶体管的集电极与PA5的VREF端相连，NPN 晶体管的基极与GPIO控制电压端GPIO_VEN相连，PNP晶体管的基极和NPN晶体管的 发射极通过串联电阻相连，NPN的集电极接地，晶体管组3内连接的电阻起分压限流的作用。
辅助DACl的输入端是SPI串口，当SPI串口控制辅助DACl输出稳定电压后， GPIO_VEN由高电平转为低电平，NPN晶体管导通，从而使PNP晶体管导通，PNP晶体 管向PA5的VREF端提供稳定电压，PA5开始工作。
如果GPIO_VEN由低电平转为高电平，NPN晶体管不导通，PNP晶体管不导 通，PA5的VREF端得不到辅助DACl提供的电压而关闭。
PA5的开关时间有两部分组成晶体管组3的响应时间和PA5的响应时间，由于 以GPIO_VEN的电平转换为基准的NPN晶体管响应时间一般是nS级，因此晶体管响应 的时间很短，可以忽略不计，所以PA5开关时间的长短主要取决于PA响应时间，与辅助 DACl的响应时间无关，从而保证了 PA5开关时间的精度为3-6微秒。
本发明实施例还提供一种与上述提高时分双工终端PA开关时间精度的系统相对应的方法，该方法包括如下步骤
第一步、设置辅助DACl输出电压，并等待足够时间使辅助数字模拟转换器输 出电压达到稳定；
第二步、控制晶体管组3的导通和关闭来控制PA5的开启和关闭。
在第一步中，技术人员可以通过相关设备测出辅助DACl输出稳定电压所需要 的时间，从而在GPIO变换电平之前，给予辅助DACl足够的时间输出稳定的电压。
对于现有技术中两类PA对应的两种控制操作方法一类通过比较精确的电压控 制PA;另一类是通过普通数字逻辑电平来控制PA，这两类都可以使用本发明实施例中 的技术方案，加入晶体管组3，使用GPIO控制电压端GPIO_VEN，晶体管体积小且成本 低，很方便对现有技术中的PA进行改进，代价不大且具有实用性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护 范围为准。
权利要求
1.一种提高时分双工终端功率放大器开关时间精度的系统，所述系统包括一个功率 放大器和一个为功率放大器提供偏置电压的辅助数字模拟转换器，功率放大器包括一个 用于接收偏置电压的参考电压端，其特征在于，辅助数字模拟转换器和功率放大器中间 还连接一个晶体管组，用于打开或者关闭提供给功率放大器的偏置电压。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述晶体管组包括一个PNP晶体管和 一个NPN晶体管。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，辅助数字模拟转换器的输出端与PNP晶 体管的发射极相连，PNP晶体管的集电极与功率放大器的参考电压端相连，NPN晶体管 的基极与GPIO控制电压端相连，PNP的基极和NPN的发射极通过串联电阻相连，NPN 的集电极接地。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，GPIO控制电压端提供高电平或者低电 平，分别控制晶体管组的导通和关闭，进一步控制功率放大器的开启和关闭。
5.一种采用权利要求1所述的系统提高时分双工终端功率放大器开关时间精度的方 法，其特征在于，该方法包括如下步骤第一步、设置辅助数字模拟转换器输出电压，并使辅助数字模拟转换器输出电压达 到稳定；第二步、控制晶体管组的导通和关闭来控制功率放大器的开启和关闭。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述辅助数字模拟转换器经由晶体管组 连接至功率放大器。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述晶体管组包括一个PNP晶体管和一 个NPN晶体管，其中，辅助数字模拟转换器的输出端与PNP晶体管的发射极相连，PNP 晶体管的集电极与功率放大器的参考电压端相连，NPN晶体管的基极与GPI O控制电压 端相连，PNP的基极和NPN的发射极通过串联电阻相连，NPN的集电极接地。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述GPIO控制电压端提供高电平或者 低电平，分别控制晶体管组的导通和关闭，进一步控制功率放大器的开启和关闭。
全文摘要
本发明实施例提供一种提高时分双工终端功率放大器开关时间精度的系统，涉及通信领域，所述系统包括一个功率放大器和一个为功率放大器提供偏置电压的辅助数字模拟转换器，功率放大器包括一个用于接收偏置电压的参考电压端，其中辅助数字模拟转换器和功率放大器中间还连接一个晶体管组，用于打开或者关闭提供给功率放大器的偏置电压。本发明还提供一种提高时分双工终端功率放大器开关时间精度的方法，该方法包括如下步骤第一步、设置辅助数字模拟转换器输出电压，并使辅助数字模拟转换器输出电压达到稳定；第二步、控制晶体管组的导通和关闭来控制功率放大器的开启和关闭。
文档编号H03F1/02GK102025324SQ20091019603
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者吴文伟, 张勇, 肖烈 申请人:联芯科技有限公司