包络跟踪放大级中的时间和振幅调整的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种校准放大级的包络路径和输入路径的方法，所述放大级包括包络跟踪电源，所述方法包括：产生针对所述输入路径和所述包络路径中的每种路径具有已知的关系的输入信号；以及改变在所述包络路径和所述输入路径中的一种路径中的信号的振幅和延迟，以减小在所述放大级的输出端的信号中所检测到的功率的变化。
【专利说明】包络跟踪放大级中的时间和振幅调整
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用了包络跟踪(ET)调制器为RF放大器供电的放大级。
【背景技术】
[0002]参照图1，示出了已知的RF放大架构的组件，其中，使用包络跟踪(EF)调制器为射频(RF)功率放大器供电。
[0003]如图1中所示，RF功率放大器102接收将在输入线136上被放大的RF输入信号，并且接收线138上的调制电源电压Vsupply。RF功率放大器102在线140上生成RF输出信号。这种RF功率放大器的示例性实施方式是在移动通信系统中，将线140上的RF输出连接到无线电发送设备的前端。
[0004]如图1中所示，由数模转换器126a将代表要被放大的RF输入信号的包络的包络信号转换成模拟信号，被可选的包络滤波器128a滤波，接着作为输入被提供到ET调制器108。ET调制器108的输出形成针对输出滤波器106的输入，接着通过电源馈送104提供经调制的电源电压，以在线138上提供电源电压。
[0005]经由相应的数模转换器126b和126c将基带I和Q信号转换成模拟信号，并且可选地通过相应的I滤波器128b和Q滤波器128c进行滤波。将经滤波的I和Q信号作为输入提供到被例示为相应的乘法器130a和130b和组合器132的向量调制器。组合器132的组合的输出形成针对可变增益放大器134的输入,可变增益放大器134的输出形成针对可选的级间表面声波(SAW)滤波器112的输入。滤波器112的输出向RF功率放大器102提供将在输入线136上被放大的RF输入信号。
[0006]对于本领域的技术人员而言，包络信号以及I和Q基带信号的生成是已知的。可以实现产生这些信号的各种技术。在图1中，信号产生块122通常表示产生这些信号。
[0007]如本领域已知的，包络信号从数模转换器126a到产生电源电压的线138上直至功率放大器102的路径经受在制造容差内逐渐变化的延迟和衰减。同样如本领域已知的，基带信号从数模转换器126b和126c到生成要放大的RF输入信号的线136的路径经受延迟和衰减。
[0008]通常，需要控制这种延迟和衰减，以确保它们落入一定的容差内，通常小于制造容差，从而确保功率放大器的最大工作效率并且确保满足一定的光谱发射要求(诸如，经放大的输出信号的最小失真)。为此，在振幅计算之前在包络路径中的信号处理必须准确和精确地与通过输入(RF)路径的信号处理相匹配。另外，必须正确地调整包络路径中的信号的振幅和输入路径中的信号的振幅之间的关系。
[0009]在包络路径中，会由诸如滤波器128a、输出滤波器106和电源馈送104这样的数个级引入延迟。另外，如由ET调制器108的内部延迟块110所表示的，在ET调制器108自身中会出现延迟。应该注意，块110例示了 ET调制器108中所经受的延迟，并不表示ET调制器108的由于与本发明不相关而未示出的特定的电路或功能。
[0010]在RF路径中，会由诸如各个I滤波器128b和Q滤波器128c这样的数个级且在级间SAW滤波器112中引入延迟。
[0011]在包络跟踪调制器的放大级150、输入路径的振幅级134以及针对放大器的电源馈送网络104中会引入振幅误差。输入路径中的滤波器126b和126c以及包络路径中的滤波器126a也是振幅误差的源。
[0012]本发明的目的在于提供一种用于控制RF和包络路径之间的相对延迟和振幅的改进技术。
【发明内容】
[0013]本发明提供了一种用于控制两条路径之间的相对信号延迟和相对振幅衰减的技术。
[0014]在一个方面，本发明提供了一种校准包括包络跟踪电源的放大级的包络路径和输入路径的方法，所述方法包括:产生针对所述输入路径和所述包络路径中的每种路径具有已知的关系的输入信号；以及改变在所述包络路径和所述输入路径中的一种路径中的信号的振幅和延迟，以减小在所述放大级的输出端的信号中所检测到的功率的变化。
[0015]所述输入路径可以被定义为信号被传递至放大级的放大器的信号输入端所遵循的路径。所述包络路径可以被定义为信号被传递至放大器的电源输入端所遵循的路径。所述包络路径可以包括包络检测器，所述包络检测器用于产生对将被放大的信号的包络进行表示的信号。所述包络路径可以包括调制器，所述包络路径用于产生用于所述放大器的电源。
[0016]所述方法还可以包括改变所述一种路径中的延迟，以确定使检测到的功率的变化最小的延迟，并且改变所述一种路径中的振幅，以确定使检测到的功率的变化最小的振幅。所述方法还可以包括改变所述振幅使所述延迟被设置为被确定为使检测到的功率的变化最小的延迟，或者改变所述延迟使所述振幅被设置为被确定为使检测到的功率的变化最小的振幅。
[0017]所述方法还可以包括重复各个确定过程。
[0018]所述方法还可以包括:通过多个值改变路径之间的相对延迟或相对振幅中的一个；针对各个值检测所述放大级的输出端的功率；确定产生最小的检测到的输出功率变化的所述相对延迟或相对振幅的值；应用所确定的值；通过多个值改变所述路径之间的相对延迟或相对振幅中的另一个；针对各个值检测所述放大级的输出端的功率；以及确定产生最小的检测到的输出功率变化的所述相对延迟或相对振幅中的另一个的值。
[0019]改变所述相对延迟和所述相对振幅中的每个的步骤可以包括:改变一种路径中的信号的延迟和振幅，同时不向另一种路径中的信号施加变化。
[0020]针对所述输入路径和所述包络路径产生的输入信号可以相关(corr e I at ed )。
[0021]所述方法还可以包括向所述包络路径和所述输入路径中的各个路径施加正弦信号，其中，在各个路径中所施加的信号的相位彼此相差180°。
[0022]所述方法还可以包括以下步骤:确定在所述一种路径中的使检测到的输出功率的变化最小的延迟变化和振幅变化；以及相对应地设置一种路径中的延迟变化和振幅变化。
[0023]在另一个方面，本发明提供了一种放大级，所述放大级包括放大器和包络跟踪电源，并且具有输入路径和包络路径，所述放大级包括信号发生器和检测器，所述信号发生器被设置为产生在所述输入路径和所述包络路径中的每一种路径上具有已知关系的信号，所述检测器用于检测所述放大器的输出端的信号的功率，所述信号发生器适于改变在所述包络路径和所述输入路径中的一种路径中的信号的振幅和延迟，以减小在所述输出端的信号中所检测到的功率的变化。
[0024]所述信号发生器可以适于在操作的单独的阶段中改变延迟和振幅。
[0025]所述方法还可以包括用于测量输出信号的功率变化的测量块。
[0026]所述信号发生器可以适于针对多个延迟值产生在所述输入路径或所述包络路径中的一种路径上的信号，并且所述测量块适于针对各延迟值测量输出功率变化，所述测量块还适于确定与检测到的最小功率变化关联的延迟值。
[0027]所述测量块还可以适于施加所确定的延迟值。
[0028]所述信号发生器可以适于针对多个幅值产生在所述输入路径或所述包络路径中的一种路径上的信号，并且所述测量块适于针对各幅值测量输出变化，所述测量块还适于确定与检测到的最小功率变化关联的幅值。
[0029]所述测量块还可以适于施加所确定的幅值。
[0030]所述信号发生器可以被设置为利用所述输入路径和所述包络路径之间的相关性来产生在所述输入路径和所述包络路径中的每一种路径上的信号。
[0031]所述信号发生器可以被设置为在所述输入路径和所述包络路径中的每一种路径上产生相位相差180°的正弦信号。
[0032]所述放大级还可以适于在一种路径中对被确定为使所述输出端所检测到的功率变化最小的延迟变化和振幅变化进行设置。
[0033]所述放大级可以是RF放大级。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]现在，将参照附图通过示例来描述本发明，其中:
[0035]图1示出了根据本发明的一种实施方式的适合的RF放大级；
[0036]图2示出了根据本发明的优选的实施方式的经修改的RF放大级；以及
[0037]图3示出了在本发明的实施方式中利用图1的示例性RF放大级中的步骤。
【具体实施方式】
[0038]现在，将进一步参照图2的示例性RF放大架构来描述本发明，图2的示例性RF放大架构修改了根据本发明的示例性实施方式的图1的布置。然而，本发明及其实施方式的可应用性不限于如图2中所示的示例性架构和实施方式。
[0039]参照图2，根据本发明的示例性实施方式，RF放大架构适于包括校准控制级142，校准控制级142包括信号产生块122、可编程延迟调节块124、测量块120和功率控制块。
[0040]如在图2的实施方式中所示，用于各个数模转换器126a至126c的包络信号、I数据信号和Q数据信号是由信号产生块122借助于可编程延迟调节块124产生的。信号产生块122产生去往测量和相关块120的信号，测量块120产生用于可编程延迟调节块124的信号。
[0041]二极管114连接到线140上的功率放大器102的输出，以提供功率检测器的功能。二极管114还连接到滤波器118，滤波器118进而连接到模数转换器116，以向测量块120提供由二极管114检测的信号的数字的和经滤波的表示。
[0042]所示出的实施方式是示例性的，本发明不限于使用二极管作为功率检测器来向测量块120提供反馈。通常，二极管114表示用于提供对RF功率放大器102在线140上的输出端处的信号的振幅或功率进行表示的信号的功能块。在另选的实施方式中，可以使用包括模数转换器的接收器链来实现检测，其中，包络的检测是在数字域中实现的。
[0043]连接功率控制块152以从测量块120接收输入，产生针对输入路径的信号产生块122和可变增益放大器134的输出。
[0044]根据图2的示例性布置，RF功率放大级的适应提供了一种校准系统，该校准系统去除了包络路径和RF路径中的延迟和衰减不确定性，达到可以被实现为自校准的任意精度。在输入路径和包络路径中的延迟和振幅的变化造成放大器输出的功率变化。对在包络路径和输入路径中的信号之间的变化进行控制的点分别由图1中的参考标号158和160来表不。
[0045]现在，参照图3的流程图中所提出的示例性程序进一步描述以图2的布置为例的本发明的原理。
[0046]如在步骤200中所表示的，信号产生块122被布置为产生针对输入路径和包络路径的正弦信号。独立地产生针对输入路径和包络路径的正弦信号。所产生的信号的相位彼此相差180°。这两个正弦信号还优选地被布置为使得在理想的系统中它们的振幅将抵消，即，具有相同的振幅。假设根据本领域已知的技术将包络路径预校准至足够的准确度和精确度，使得不影响包络信号的振幅的确定，以确保振幅抵消。
[0047]在校准操作的第一阶段中，如步骤202所表示的，信号产生块122被设置为经由可编程延迟调节块124向包络路径施加所产生的正弦信号，但不施加延迟。对于整个第一阶段的操作，施加到包络路径的信号没有被施加延迟。
[0048]如步骤202所表示的，信号产生块122还被设置为经由可编程延迟调节块124以受控施加的延迟向RF输入路径施加恒定的振幅信号。可编程延迟调节块124被控制为改变施加到输入路径的正弦信号的延迟。优选地，通过连续时间段中的连续值来改变延迟。
[0049]根据功率放大级的标准操作，恒定的振幅信号经RF输入路径处理并且被功率放大器放大。
[0050]如由步骤204所表示的，二极管检测器114对在RF放大器输出端的通过由二极管114、滤波器118和模数转换器116所形成的反馈路径传递到测量块122的功率进行检测。
[0051]测量块120接收所检测到的输出信号以及施加到输入路径的所产生的正弦信号。检测到的输出信号表示RF输出功率。如果包络路径和输入路径中的信号在时间和振幅上被正确地调整，则输出功率是恒定水平。如果它们没有被正确地调整，则在输出信号上存在纹波。测量块测量所检测到的输出功率的峰-峰值，以确定纹波的大小。该峰-峰确定是针对各个连续施加的延迟进行的，使得对应于多个施加的延迟确定多个峰-峰值。测量块120接着使用标准技术来评估峰-峰值，以确定最小的峰-峰值，进而确定与信号的最佳调整相关的延迟值，如步骤206所表示的。
[0052]如步骤208所表示的，接着，使用可编程延迟调节块124在输入路径中施加与最小峰-峰值相关的延迟。[0053]在校准过程的第二阶段中，信号产生块122适于经由可编程延迟调节块124将正弦信号作为I信号和Q信号施加到输入路径，其中，延迟被设置为在第一阶段操作中被确定为最佳的延迟。如步骤210所表示的，信号产生块122还适于在功率控制块152的控制下向输入路径中的信号施加可变振幅。功率控制块152在线156上向信号产生块122提供振幅调节信息并且在线154上向输入路径的可变增益放大器134提供振幅调节信息。优选地，在连续时间段中通过连续值改变振幅。
[0054]根据功率放大级的标准操作，恒定振幅信号经RF输入路径处理并且被功率放大器放大。如在第一阶段操作中一样，如步骤212所表示的，二极管114检测RF放大器的输出端的功率，并且检测到的功率被提供到测量块120。
[0055]测量块120接收施加到输入路径的所产生的正弦信号以及所检测到的输出信号。针对各连续施加的振幅进行峰-峰确定，使得确定了与多个施加的振幅相对应的多个峰-峰值。测量块120接着使用标准技术来评估峰-峰值，以确定最小的峰-峰值，进而确定与包络路径和输入路径中的信号的振幅的最佳调整相关的幅值，如步骤214所表示的。
[0056]如由步骤216所表示的，接着，使用信号发生器或可变增益放大器在输入路径中施加与最小的峰-峰值相关的振幅。
[0057]在完成了相关性过程(correlation process)的第一阶段和第二阶段之后,测量块120计算出将要施加在输入路径中的延迟和振幅衰减。这些值可以被存储，并且在正常操作期间被施加在输入路径中，如步骤218所表示的。
[0058]在振幅变化被控制/施加在输入路径中的优选实施方式中，适当的控制/变化被施加在VGA134中，尽管这可以被施加在信号发生器122中。在振幅变化被控制/施加在包络路径中的优选实施方式中，适当的控制/变化被施加在信号发生器122中。
[0059]应该注意，校准过程的第一阶段和第二阶段可以按任何次序执行，使得第二阶段可以在第一阶段之前发生，即，可以在基于延迟进行校准之前执行基于振幅进行校准。
[0060]校准过程的第一阶段和第二阶段可以另外循环特定的次数，以改进调整并且避免局部极小值。
[0061]还应该注意，在校准过程的第一阶段和第二阶段中，当包络路径中的延迟和衰减变化时，输入路径中的信号可以保持不变。
[0062]所描述的技术可以被实现为内部自校准，从而避免需要昂贵且耗时的工厂校准。
[0063]由于使用相对测量技术确定了延迟和衰减信息，所以消除了功率检测器中带宽的不确定性。
[0064]在校准过程的第一阶段或第二阶段中施加到RF路径的信号的带宽必须处于包络跟踪系统的带宽内。
[0065]本发明力求对于所有谐波或基频使检测到的输出功率的变化最小化。
[0066]如步骤220所表示的，可以针对不同的操作频率重复该过程，以确定要施加至其它频率的延迟和衰减值。
[0067]类似地，如步骤222所表示的，可以在各操作频率下针对不同的功率控制水平重复该过程，以确定要施加至其它功率控制水平的延迟和衰减值。
[0068]本文中参照特定的示例和实施方式描述了本发明，这些示例和实施方式对于理解本发明和理解本发明的优选实施方式是有用的。然而，本发明不限于任何给定的实施方式的特性，任何实施方式的细节也不是彼此排他性的。本发明的范围由所附权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种对包括包络跟踪电源的放大级的包络路径和输入路径进行校准的方法，所述方法包括:产生针对所述输入路径和所述包络路径中的每种路径具有已知的关系的输入信号；以及改变在所述包络路径和所述输入路径中的一种路径中的信号的振幅和延迟，以减小在所述放大级的输出端的信号中所检测到的功率的变化。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括:改变所述一种路径中的延迟，以确定使检测到的功率的变化最小的延迟，并且改变所述一种路径中的振幅，以确定使检测到的功率的变化最小的振幅。
3.根据权利要求2所述的方法，该方法还包括:改变所述振幅使所述延迟被设置为被确定为使检测到的功率的变化最小的延迟，或者改变所述延迟使所述振幅被设置为被确定为使检测到的功率的变化最小的振幅。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，该方法还包括:重复各个确定过程。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，该方法还包括以下步骤: 通过多个值改变路径之间的相对延迟或相对振幅中的一个； 针对各个值检测所述放大级的输出端的功率； 确定产生最小的检测到的输出功率变化的所述相对延迟或相对振幅的值； 应用所确定的值； 通过多个值改变所述路径之间的相对延迟或相对振幅中的另一个； 针对各个值检测所述放大级的输出端的功率； 确定产生最小的检测到的输出功率变化的所述相对延迟或相对振幅中的另一个的值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，改变所述相对延迟和所述相对振幅中的每个的步骤包括:改变一种路径中的信号的延迟和振幅，同时不向另一种路径中的信号施加变化。
7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，针对所述输入路径和所述包络路径产生的输入信号相关。
8.根据前述任一项权利要求所述的方法，该方法还包括:向所述包络路径和所述输入路径中的各个路径施加正弦信号，其中，在各个路径中所施加的信号的相位彼此相差180。。
9.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中，所述放大级是RF放大级。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，该方法还包括以下步骤:确定在所述一种路径中的使检测到的输出功率的变化最小的延迟变化和振幅变化；以及相对应地设置所述一种路径中的延迟变化和振幅变化。
11.一种放大级，所述放大级包括放大器和包络跟踪电源，并且具有输入路径和包络路径，所述放大级包括信号发生器和检测器，所述信号发生器被设置为产生在所述输入路径和所述包络路径中的每一种路径上具有已知关系的信号，所述检测器用于检测所述放大器的输出端的信号的功率，所述信号发生器适于改变在所述包络路径和所述输入路径中的一种路径中的信号的振幅和延迟，以减小在所述输出端的信号中所检测到的功率的变化。
12.根据权利要求1所述的放大级，其中，所述信号发生器适于在操作的单独的阶段中改变延迟和振幅。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的放大级，该放大级还包括测量块，所述测量块用于测量输出信号的功率变化。
14.根据权利要求13所述的放大级，其中，所述信号发生器适于针对多个延迟值产生在所述输入路径或所述包络路径中的一种路径上的信号，并且所述测量块适于针对各延迟值测量输出功率变化，所述测量块还适于确定与检测到的最小功率变化关联的延迟值。
15.根据权利要求14所述的放大级，其中，所述测量块还适于施加所确定的延迟值。
16.根据权利要求13至15中的任一项所述的放大级，其中，所述信号发生器适于针对多个幅值产生在所述输入路径或所述包络路径中的一种路径上的信号，并且所述测量块适于针对各幅值测量输出变化，所述测量块还适于确定与检测到的最小功率变化关联的幅值。
17.根据权利要求16所述的放大级，其中，所述测量块还适于施加所确定的幅值。
18.根据权利要求11至17中的任一项所述的放大级，其中，所述信号发生器被设置为利用所述输入路径和所述包络路径之间的相关性来产生在所述输入路径和所述包络路径中的每一种路径上的信号。
19.根据权利要求11至18中的任一项所述的放大级，其中，所述信号发生器被设置为在所述输入路径和所述包络路径中的每一种路径上产生相位相差180°的正弦信号。
20.根据权利要求11至19中的任一项所述的放大级，该放大级还适于在所述一种路径中对被确定为使所 述输出端所检测到的功率变化最小的延迟变化和振幅变化进行设置。
【文档编号】H03F1/02GK103891135SQ201280035102
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年5月16日 优先权日:2011年5月16日
【发明者】B·巴特拉姆 申请人:努吉拉有限公司