用于无线发射机的闭环数字功率控制的制作方法

专利名称：用于无线发射机的闭环数字功率控制的制作方法
用于无线发射机的闭环数字功率控制 相关申请的交叉引用1本申请要求在2006年12月21日提交的美国临时专利申请60/871306 的优先权的权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用被包含于此。 技术领域2本发明总地涉及无线收发机。更具体地，本发明涉及在无线收发机的 发射路径中的输出功率控制。
技术背景3多年以来无线装置已经被使用以使能语音和数据的移动通信。这样的 装置能够包括例如移动电话和无线使能的个人数字助理(PDA)。通过该无线装置与基站进行语音和数据信息的发射和接收，并且符合特定标准，例如全 球移动通信系统(GSM)标准。4GSM标准规定无线装置必须以特定功率电平发射功率。因此，该无线 装置发射电路必须确保输出功率恒定地维持在该特定功率电平，其对于GSM 标准是具有正或负ldB的容限的额定33dB。其它标准可以利用不同于33dB 的恒定输出功率电平。在无线装置中，无线收发芯片包括用于接收来自基站 的语音和数据信号的接收核以及用于发送语音和数据信号到基站的发射机 核。维持恒定发射功率输出电平的问题之一是发射机核的电路将具有随温度 和工艺技术而变化的性能。例如，如果无线装置的温度超过额定工作温度， 则例如输出功率的特性可能改变。半导体制作工艺偏差是能够改变预期的输 出功率的一个因素。5存在多种用于因温度和工艺偏差影响而校正输出功率电平的已知技 术。这包括开环和闭环技术。图l是示出了具有用于调整输出功率的闭环功 率感测方案的无线装置10的方块图。无线装置10包括耦合到在无线输入/ 输出路径中使用的其它分立元件的无线收发机12,所述其它分立元件例如 是功率放大器14、天线开关16和天线18。无线收发机12包括发射机核和 接收核24，该发射机核包含基带至RF转换器20和可变增益放大器22。基 带至RF转换器20接收来自无线装置10的基带处理器或者微处理器(未示出)的数字信号，并且执行公知的信号处理操作以上变频和预备该信号用于发射。可变增益放大器22被设置成以通常由基带处理器所提供的增益控制 信号对要被发射的信号提供预定增益。该接收核24执行公知的信号处理操 作以下变频和预备用于该基带处理器的接收的信号。6该可变增益放大器22是经受工艺和温度变化的电路。例如，该可变增 益放大器22的输出功率能够偏移7dBm之多，其然后被功率放大器14进一 步放大。注意该功率放大器14本身经受工艺和温度变化。由此，为了校正 这些变化，包括了功率校正器26以用于检测功率放大器14的输出功率电平， 和反馈回校正信号到功率放大器14以增加或减小该输出功率以符合特定的目标电平。该技术足以用于需要固定的输出功率电平的标准，但是其将该无 线装置限制到该特定标准。本领域的技术人员将理解其它无线通信标准将要 求可变的输出功率。7典型地，因为先前发射的信号可能已经净皮检测为亚最佳的，所以与无 线装置通信的基站将指令该无线装置增加用于发射的增益。本领域的才支术人 员将理解来自基站的请求被嵌入到要发射给该无线装置的通信信号中。该增 加可以被指定为例如10dB的增加。可替代地，该基站可以指令该无线装置 减小增益，以便节省无线装置的电池功率，同时维持最佳性能。因此，图l 中示出的闭环功率校正系统不能适用于要求可变功率输出的标准。8用于校正由于温度而变化的可变功率输出的一个技术方案是响应于被 感测的温度来设置该增益。大多数无线装置通常包括用于监控电路板的温度 的温度传感器。因此，该可变增益放大器的最终增益是以不同温度来表征的 并且适合的增益控制信号被保存在存储器中。表1是说明在存储器中保存的 相关类型信息的例子。9表lTlT2T3代码l代码2代码3增益l代码4代码5代码6增益2代码7代码8代码9增益10响应于在使用期间感测到的温度(Tl、 T2或T3)和提供期望的最终 输出功率的期望增益(增益1、增益2、增益3),合适的代码从存储器中被 获得并且被应用于该可变增益放大器。如表1所示，为了获得"增益l"的 增益水平，不同的代码被使用于感测到的温度T1、 T2和T3。这些温度可以是具体值或者具体代码仍然有效的温度范围。这被称作为开环功率校正系 统，这是因为输出功率本身不为了校正它而被监控。该系统的问题是因为特 征化的数据基于标定制造的收发机电路，所以没有提供对工艺偏差的考虑。 为了考虑工艺偏差，每个收发机电路应该被特征化，并且具有保存在存储器 中的它们自身的代码。对于本领域的技术人员来说显而易见的是每一个无线 装置的特征化都要求大量的时间。11图2的无线装置50提供了用于校正可变功率输出的闭环方案。除了 图2用功率检测器52替换了功率校正器26之外，无线装置50包括图1中 所示的相同元件。现在，输出功率被检测和发送到基带处理器。特征化表可 包含在基带处理器的存储器中以用于响应于感测到的输出功率来设置合适 的增益。该方案的主要问题是功率检测器是其特性将也随着温度而变化的分 立装置。因此，需要该功率检测器的特征化，和保存的数据将连同功率特征 数据一起被保存在存储器中。另 一个问题是基带处理器将需要将检测到的输 出功率转换成数字信号的辅助模数转换器。12对要发射的信号的功率斜变的要求使得功率输出校正问题变得复杂。 在一些领域中的标准和政府规定要求要被发射的信号的功率电平在发射的 开始处从低功率电平斜变到最大功率电平，在发射的结束处从最大功率电平 斜变到低功率电平，如特定标准所指示的那样。注意理想的斜变外形对于不 同的功率电平是不同的。图3说明了在时间tl和t2之间的信号的示例性功 率斜变外形。该理想的斜变曲线60将跟随升起的余弦曲线，并且应该通过 时间t2来完成。不幸的是，温度能够改变该斜变外形，使得斜变将太快或 太慢。当斜变闯入到数据发射时间中时，功率的慢斜变导致不足的数据^cic 送到基站。太快和太多的数据乱真地发射到空气中，这可能违反了特定的政 府规定，或者通过一个或多个无线标准设置的技术规范。由此，附加的斜变 校正信息必须被保存到基带处理器中。13因为每一个装配的无线装置的全部特征化是一项太繁重的任务，单个 标称无线装置被全部特征化以产生用于控制发射机核的元件的适合代码以 用于校正输出功率和斜变外形。随后的装置让它们的输出功率被测试并且相 对于标称装置被进行基准测试。如果在输出功率中存在相对于标称装置的偏 差，应用补偿因子到表的代码并且随后保存到存储器中。尽管这可能降低每 无线装置的特征化时间，但是精确度将很差。14因此，期望提供一种具有高精确度的闭环输出功率校正系统的无线装8置，同时使用最少的附加电路和存储器装置。 发明内容15本发明的一个目的是消除或緩和前面的闭环功率输出校正系统的至 少一个缺点。16在第一方面，本发明提供了一种具有耦合到功率放大器的接收^L核的 无线收发机。该无线收发机包括功率检测电路、模数转换电路、功率信号处 理器和功率校正电路。该功率检测电路耦合到功率i文大器的输出端以用于提 供检测的功率电平和参考功率电平。该模数转换电路将该检测到的功率电平 转换成数字功率电平和将该参考功率电平转换成数字参考功率电平。功率信 号处理器从数字功率电平中减去数字参考功率电平，并且提供对应于在数字 功率电平和数字参考功率电平之间的差的反馈功率信号。该功率校正电g供对应于在可变功率电平信号和反馈功率信号之间的差的增益控制信号。无 线收发机的发射核响应于该功率控制信号来调整输出增益。在本方面的一个 实施例中，功率检测电路包括第一功率检测器和第二功率检测器。该第一功 率检测器被耦合到功率放大器的输出端以用于提供该检测到的功率电平。该 第二功率检测器与该第一功率检测器同样地配置以用于响应于参考信号来提供检测到的参考功率电平。在本实施例的一个方面，功率信号处理器包括 数字减法器以用于从检测到的功率电平中减去与第二功率检测器相关联的 失真噪声。该功率校正电路包括增益电路和釆样和保持寄存器。该增益电路 确定在可变功率电平信号和反馈功率信号之间的差，并且产生功率控制信号 以对应于通过该差调整的可变功率电平信号。釆样和保持寄存器在功率校准 时间段的期间传送该功率控制信号，并且在该功率校准时间段的结束处锁存 该功率控制信号。17根据该第一方面的一个实施例，该模数转换电路包括第一模数转换器 和第二模数转换器。该第一模数转换器位于接收机核中以用于将该检测到的 功率电平转换成数字功率电平。该第二模数转换器位于该接收机核中以用于 将参考功率电平转换成数字参考功率电平。第一开关选择性地将该第 一才莫数 转换器耦合到检测到的功率电平。该第二开关选择性地将该第二模数转换器 耦合到检测到的参考功率电平。该接收机核包括用于选择性地耦合该数字功 率电平到功率信号处理器的第三开关、和用于选择性地将该数字参考功率电 平耦合到功率信号处理器的第四开关。18在本方面的另一个实施例中，该可变功率电平信号对应于由基站^L置的功率放大器的所期望的功率电平。该发射核包括用于响应于功率控制信号 来调整输出增益的数字可变增益放大器。在可替代的实施例中，可变功率电 平信号具有预定的斜变外形。发射核包括数字增益单元、模拟基带电路和数 字可变增益放大器。数字增益单元将数字输出信号乘以功率控制信号以提供 预放大的数字输出信号。模拟基带电皿供对应于该预放大的数字输出信号 的模拟输出信号。该数字可变增益放大器放大该模拟输出信号以提供具有对 应于预定功率电平信号的输出增益的放大的模拟输出信号。在该第一方面的 再另一个实施例中，包括了功率斜变控制器以用于响应于预定的功率斜变外 形信号和功率偏移信号来产生可变功率电平信号。功率斜变控制器包括查找 表、内插滤波器和加法器。该查找表保存多个功率斜变外形，和选择性地提 供预定的功率斜变外形信号。内插滤波器对该功率斜变外形信号进行滤波以 提供所滤波的功率斜变外形信号。加法器将所滤波的功率斜变外形信号加上 功率偏移信号的功率值。该查找表能够响应于感测到的温度来选择性地提供 预定的功率斜变外形信号。19在可变功率电平信号具有预定斜变外形的实施例中，功率校正电路包 括增益电路和采样电路。该增益电路确定在可变功率电平信号和反馈功率信 号之间的差，并且产生功率控制信号以对应于通过该差调整的可变功率电平 信号。该采样电路在功率校准时间段期间传送该差信号作为功率控制信号， 并且在该功率校准时间段的结束处锁存该功率控制信号。功率控制信号包括 一组最高有效位和一組最低有效位。该采样电路包括采样和保持电路以用于 响应于使能信号的第一逻辑状态来传送功率控制信号，和用于响应于该使能 信号的第二逻辑状态来锁存功率控制信号。采样电路包括数字斜变电路以用 于将该差信号编码成功率控制信号，其中该功率控制信号包括该组最高有效 位和该组最低有效位。发射核可包括数字增益单元、模拟基带电路和数字可 变增益放大器。该数字增益单元将数字输出信号放大对应于该组最高有效位 的值以提供预放大数字输出信号。模拟基带电M供对应于预放大数字输出 信号的模拟输出信号。该数字可变增益放大器放大该模拟输出信号以提供具 有对应一组功率电平信号和该组最低有效位的组合的输出增益的放大的模 拟输出信号。该组功率电平信号调整该数字可变增益放大器的粗增益水平， 和该组最低有效位调整数字可变增益;^t大器的细增益水平。20在第二方面中，本发明提供了具有功率放大器和无线收发机的无线装 置。该功率^L大器耦合到天线。无线收发机耦合到功率放大器，并且包括发射核、功率检测电路、接收机核、功率信号处理器和功率校正电路。该发射 核响应于增益控制信号以提供具有输出增益的输出射频信号，该输出射频信 号被提供给功率放大器。该功率检测电路耦合到功率放大器的输出端以提供 检测到的功率电平和参考功率电平。接收机核具有模数转换电路以用于将该字参考功率^平。功率信号:理器从数字功率电平中减去数字参考功率电 平，并且提供对应于在数字功率电平和数字参考功率电平之间的差的反馈功 率信号。该功率校正电,供对应于在可变功率电平信号和反馈功率信号之 间的差的增益控制信号。21通过结合附图阅读下面描述的本发明的具体实施例，本发明的其它方 面和特征对于本领域的技术人员将变得显而易见。


22现在将要参考附图，仅仅通过例子来描述本发明的实施例，其中 图1是具有恒定输出功率校正系统的现有技术的无线装置的框图； 图2是具有可变输出功率校正系统的现有技术的无线装置的框图； 图3是说明用于无线信号发射的功率斜变曲线的曲线图； 图4是根据本发明的实施例的用于无线装置的闭环可变输出功率校正系统的框图；图5是示出根据本发明的实施例的图4中示出的具有可变增益放大器控 制的发射核与功率校正电路的细节的框图；图6是示出根据本发明的另一个实施例的图4中示出的发射核与功率校 正电路的细节的框图；图7是示出根据本发明的又一个实施例的图4中示出的发射核与功率校 正电路的细节的框图；图8是图7中示出的数字斜变电路的示意性电路。
具体实施方式
23通常，本发明提供了用于可变功率输出无线装置的闭环功率输出校准 系统。无线装置包括具有耦合到分立的功率放大器的发射核的无线收发机。 在无线^机中形成的功率检测电i^供功率放大器的检测到的功率电平， 和参考功率电平，使用存在于接收机核中的I和Q信号模数转换器将这两个 电平转换成数字信号。数字信号被处理以消除功率失真和温度效应以提供由 此得到的功率反馈信号。将功率反馈信号与对应于期望的功率输出电平的增益信号进行比较，产生校正的控制信号。校正的控制信号能够调整耦合到功率^t大器的可变增益;^大器的增益，和/或在该可变增益^t大器进行;故大之 前的输入信号的增益以用于维持来自无线装置的目标输出功率电平。24图4是根据本发明的实施例的用于无线装置的闭环可变输出功率校 正系统的框图。图4的无线装置IOO被具体体现为包括无线收发机芯片102、 诸如功率放大器104、衰减器106、天线开关108和天线110的分立元件的 电路板。为了实现闭环可变输出功率校正系统，对分立元件配置的唯一《多改 就是其包括了可选的衰减器106以用于减小反馈到无线收发机102的功率。 该无线收发机102可以包括集成衰减器。无线收发机102包括两个主电路块， 它们对发射和接收RF信号所必需。第一个是接收机核120，第二个是发射 机核122。该接收机核120包括接收机下变频和解调块124、模数转换器126 和128、和信号处理块130。该接收机下变频和解调块124接收RF输入信号 并且产生分离的I和Q信号。该模数转换器126和128将I和Q信号转换成 数字信号，该数字信号随后被信号处理块130进行滤波和处理成用于基带处 理器(未示出)的数字输入信号BB—IN。25发射机核122包括基带至射频(RF)上变频器132和数字受控可变增 益放大器134。该上变频器132将包括信号处理逻辑，例如脉冲成形电路、 数模转换器、滤波器和1/Q调制电路以用于准备用于发射的基带处理器数字 输出信号BB_OUT。响应于一个或多个增益控制信号来数字控制本实施例的 可变增益放大器134。在无线收发机102中，闭环校正系统包括作为一对功 率检测器140和142实施的功率检测电路、在接收机核120内的模数转换电 路、功率信号处理电路144、和功率校正电路146。接收机核120的现有模 数转换电路(即模数转接器126和128 )的再使用消除了对包括附加的专用 模数转换器的需要，由此节省了芯片面积。在本实施例中，接收机核数据信 号路径将包括第一对开关150和152以用于选择性地将模数转换器126和 128的输入端耦合到功率检测器140和142或者接收机下变频和解调块124。 类似的，第二对开关154和156选择性地将模数转换器126和128的输出端 耦合到功率信号处理电路144或者信号处理块130。26现在描述闭环校正系统的上述元件的通用功能。在当接收机核不被使 用时的功率校准期间，开关150、 152、 154和156被设置成耦合模数转换器 126和128的输入端和输出端到闭环校正系统的电路。该功率检测器140提 供对应于功率》文大器104的输出的经过可选衰减器106的检测到的功率电平。与功率检测器140—致的参考功率检测器142接收参考信号，例如具有 恒定幅度的26MHz参考时钟R—CLK，并且提供参考功率电平。可选择地，通 过锁相环(PLL)或非振荡参考电压来提供该参考信号。这在后面被使用以 便消除功率检测器140的非理想和温度变化的影响，这是因为参考功率检测 器142被制作在同一芯片上并且将由此以与功率检测器140相同的方式变 化。来自功率检测器140的模拟检测的功率电平通过模数转换器126被转换 成数字功率电平，同时来自参考功率检测器142的参考功率电平通过模数转 换器128转换成数字参考功率电平。功率信号处理电路144从数字功率电平 中减去数字参考功率电平以提供对应于差的反馈功率信号PWR-FB。因此， 功率信号处理电路144可被实施为数字减法器，该实施是本领域公知的。该 反馈功率信号对应于没有功率检测器140的失真或温度效应的数字功率电 平。27功率校正电路146接收反馈功率信号PWR-FB和可变功率电平信号 PWR—RMP。信号PWR-RMP对应于预定的固定功率电平或者预定的斜变外形， 其具有跟随预定的斜变外形的可变功率电平，例如高升的余弦曲线或者任何 其它类型的曲线。响应于在PWR-RMP和PWR-FB之间的差，该功率校正电路 146将提供增益控制信号，其通过调整在发射机核122的电路中的增益特性 来补偿或者校正在PWR-RMP和PWR—FB之间的差。在本实施例中，功率校正 电路146包括增益电路，其产生增益控制信号。在理想的初始化情况中， PWR-FB将匹配于PWR-RMP。由此，对应于PWR-RMP的增益水平将足以维持所 期望的输出功率电平。另一方面，例如如果功率放大器104的输出太低，则 功率校正电路146相对于PWR-RMP的增益水平将增益控制信号的增益水平提 高一个对应于该差的量。在另一方面，如果功率放大器104的输出太高，该 功率校正电路146将相对于PWR—RMP的增益水平降低增益控制信号的增益水 平。28图5是示出图4中示出的发射机核122和功率校正电路146的细节的 框图。图5还说明了根据本发明的实施例，使用由功率校正电路146产生的 增益控制信号的直接可变增益放大器控制的实施例。发射机核122包括脉冲 成形电路170、增益乘法器172、数模转换器174、滤波器176和I/Q调制 器178,以及先前示出的数字可变增益^t大器134。元件170和172是数字 基带电路的一部分，而元件174、 176和178是模拟基带电路的一部分。所 有这些电路在本领域中是公知的。乘法器能够被自动增益控制电路控制以在13数模转换之前调整该信号增益。对于本实施例，假设增益乘法器172响应于 来自基带处理器的控制信号而被固定。该功率校正电路146包括增益电路 190以用于响应于如前所述的PWR-RMP和PWR-FB而产生n位的增益控制信 号，和采样电路192以用于响应于锁存使能信号L_EN的逻辑状态来传送和 选择性地锁存n位的增益控制信号。如图5所示，增益控制信号的所有n位 被提供给可变增益放大器134。29在图5的实施例中，当L—EN在非活动逻辑电平时斜变开始。当 PWR—RMP提供功率斜变外形时，其与来自图4的功率放大器104的PWR-FB 相比较。因此，对增益控制信号进行调整，由此调整可变增益放大器134。 当斜变完成时，意味着PWR-RMP已经达到了导致功率放大器104的最大输出 功率电平的电平，L_EN切换至活动逻辑状态以用于锁存来自增益电路190 的最后增益控制信号。由此，可变增益放大器134现在将提供具有足以使功 率放大器104以目标输出功率电平驱动天线的被调整的增益的RF—0UT信号。 正如在下一个实施例中将讨论的那样，通过保存了不同温度的预设外形的查 找表来提供PWR-RMP的斜变外形。30图6是示出图5中示出的发射机核1"和功率校正电路M6的相同电 路元件的框图。图6还说明了根据本发明的实施例，使用通过功率校正电路 146产生的增益控制信号的直接增益乘法器控制的实施例。更具体地，采样 电路192的输出被提供给增益乘法器172,同时可变增益放大器134接收预 设功率电平信号PWR—SET。 PWR—SET对应于足以-使功率放大器104以目标输 出功率电平驱动天线的增益。因为PWR—SET被固定，在增益乘法器的发射信 号链中较早地对信号增益进行调整以校正在功率放大器104的输出功率电 平中的温度和工艺变化。图6包括功率斜变控制器，其包括用于产生斜变外 形的查找表200、用于滤波来自查找表200的信号中的抖动的内插滤波器 202、用于将该斜变外形偏移一个功率偏移值PWR—OFFSET的加法器204。应 该理解，来自先前的相对于温度的特征或者对于可以对特定斜变外形具有最 佳响应的不同功率放大器的多个斜变外形可以被保存在查找表中。因为大多 数无线装置具有温度传感器，该被感测的温度可以被用于确定合适的斜变外 形来使用。31注意到，用于将斜变外形移动PWR—OFFSET的加法器204是可选的校 准特征，因为不同的功率放大器将具有不同的响应特性。更具体地，当保存 的功率斜变外形具有最小水平和最大水平时，功率放大器可以直到达到比最小增益水平更高时才进行响应。因此，斜变外形偏移一个数量以保证功率放大器响应于最小增益水平。PWR-OFFSET值可以通过简单的测试被获得并且 对于使用特定厂商的功率放大器的无线装置是固定的。在制作期间，可以测 试不同的功率放大器并使寄存器装载对应的代码以设置PWR—OFFSET。32所得到的功率斜变信号PWR—RMP被馈送到增益电路190的一个输入端 并与PWR-FB进4亍比较。由此，在校准操作期间，当PWR-RMP增加时，其与 实际输出功率PWR-FB进行比较，并且将增益控制信号进行调整以使得增益 乘法器172提供具有所校正的增益的信号以产生来自功率放大器104的目标 输出功率。在图6的实施例中，增益乘法器172将被实现为数字受控乘法器， 其响应于来自采样电路192的n个信号，这是本领域公知的。本领域的技术 人员都将知道应该优化功率斜变信号PWR-RMP的阶梯尺寸以便最小化量化 噪声，由此在斜变上升或斜变下降操作期间最小化该频谱辐射。33图7是示出了在图6中示出的发射机核122和功率斜变控制器元件的 相同电路元件的框图。因此，它们的操作方法保持不变。图7还说明了根据 本发明的实施例，使用由功率校正电路146产生的增益控制信号的直接增益 乘法器控制和直接可变增益放大器控制的组合的实施例。在本实施例中，增 益控制信号的不同位被使用以控制发射机核122的不同电路。发射机核122 现在包括除接收预设功率电平信号PWR-SET之外还接收增益控制信号的最 低有效位的数字可变增益放大器210。同时，增益乘法器172接收增益控制 信号的最高有效位。最低有效位和最高有效位的划分可以是基于所实现的电路和所期望的性能和精确度的水平所选择的系统的设计参数。34图7的实施例的功率校正电路146将包括附加数字斜变电路212。数 字斜变电路212负责将釆样电路192的数字输出解码成具有从最高有效位到 最低有效位排序的位的增益控制字。数字斜变电路212的示例性电路实施例 将在后面的图8中被示出。35数字斜变电路212提供增益控制信号n位宽，其中n是大于1的整数 值。增益控制信号^^组织为两个组，其中第一组是一组最高有效位，第二组 是一组最低有效位。给定一个n位宽的信号，该组最高有效位可以是m位宽， 由此该组最低有效位是n-m位宽。该m个最高有效位被提供给增益乘法器 172以提供粗略增益调整，而n-m个最低有效位被提供给可变增益放大器210 以提供精细增益调整。在操作中，PWR—SET被设置在预定电平以便基于将要 ^H射的信号的所期望的最大增益，使得可变增益放大器210大约以所期望的输出功率电平驱动RF_0UT。然后从反馈处理中产生的增益控制信号的m 个最高有效位设置该增益，该增益被增益乘法器172用来施加到脉冲形状的 BB-0UT信号。然后n-m个最低有效位细调节可变增益放大器210以确保功 率放大器104的最大输出功率电平在所期望的电平处。36注意可变增益放大器210被配置成以对应于由其所接收的控制位的 逻辑位置的加权方式被数字控制。例如，PWR—SET可以是多个最高有效位以 用于粗设置该增益，而增益控制信号的n-m个位形成余下的最低有效位以用 于该增益的细控制。37图8是说明图7中的数字斜变电路212的可实现方式的示例性电路。 假设增益乘法器172被配置成以大阶梯尺寸调整增益，例如1或2dB阶梯尺 寸，而数字可变增益;^文大器被配置成以小阶梯尺寸调整增益，例如0.5或 0. 2dB阶梯尺寸。该示例性数字斜变电路212从采样电路192中接收5位的 增益水平信号GCW[1]到GCW[5]，并且将这些位解码以提供12位的增益控制 信号。12位的增益控制信号被逻辑细分成一组最高有效位MSB [1]到MSB [4]、 和一组最低有效位LSB[1]到LSB[8],其中MSB[4]是增益控制信号的最高有 效位和LSB[1]是增益控制信号的最低有效位。图8的数字斜变电路212被 实施作为包括双输入端AND逻辑门300、 302、 304和306、和三输入端AND 逻辑门308、 310、 312、 314和316的解码器电路。注意，在314和316之 间的余下的AND逻辑门没有被示出。在当前示出的示例性配置中，AND逻辑 门300、 302、 304和306将解码信号GCW[4]和GCW[5]以提供一个有源高逻 辑电平输出，同时AND逻辑门308、 310、 312、 314和316将解码信号GCW[l] 至GCW[3]以提供一个有源高逻辑电平输出。由此，对于大的功率变化，更 高有效位GCW[4]和GCW[5]将使得增益乘法器172对于增益造成大阶梯尺寸 变化。然而，当达到斜变外形的顶部时，即接近最大水平时，将仅仅存在对 增益的小变化。38由此，将仅仅改变信号GCW[1]至GCW[3],由此控制数字可变增益放 大器210以使对其增益产生更小的变化。本领域的技术人员将会知道，由采 样电路192提供的信号可以多于5位，和数字斜变电路212可以被配置成提 供任何数量的最低有效位和最高有效位以适合于增益乘法器172和数字可 变增益放大器210的所期望的精确度。39由此，通过精确地检测无线收发机芯片上的功率放大器的反馈功率， 并且然后数字处理该结果以产生校正的增益控制信号，能够调整无线收发机的数字可控部件以补偿或者校正无线收发机电路的温度和/或制造偏差。在反馈回路中所存在电路(例如在接收核中的模数转换器)的再使用使得实现
该反馈回路所需的附加电路的数量最小化，由此减小了芯片尺寸进而降低了成本。
40在前面的描述中，出于解释的目的，阐述了很多细节以便彻底理解本发明的实施例。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是为了实现本发明也可以不需要这些具体细节。在其他实施例中，公知的电子结构和电路以框图形式被示出以便不使本发明晦涩。例如，没有提供关于这里描述的本发明的实施例是否被实现为软件程序、硬件电路、固件或其组合的具体细节。
41本发明的上述实施例仅仅是示例性的。本领域的技术人员在不脱离附后权利要求所单独限定的本发明的保护范围的情况下可以对特定实施例进行替换、々务改和变化。
权利要求
1.一种具有耦合到功率放大器的接收机核的无线收发机，其包括功率检测电路，其耦合到该功率放大器的输出端以用于提供检测到的功率电平和参考功率电平；模数转换电路，其用于将该检测到的功率电平转换成数字功率电平和将该参考功率电平转换成数字参考功率电平；功率信号处理器，其用于从该数字功率电平中减去该数字参考功率电平，和提供对应于在该数字功率电平和该数字参考功率电平之间的差的反馈功率信号；和功率校正电路，其用于提供对应于在可变功率电平信号和该反馈功率信号之间的差的增益控制信号，该无线收发机的发射核响应于该功率控制信号以调整输出增益。
2. 根据权利要求1的无线收发机，其中该功率检测电路包括 耦合到该功率放大器的输出端的第一功率检测器，用于提供该检测到的功率电平，和与该第一功率检测器相同配置的第二功率检测器，其用于响应于参考信 号以提供该检测到的参考功率电平。
3. 根据权利要求1的无线收发机，其中该模数转换电路包括 在接收机核内的第一模数转换器，其用于将该检测到的功率电平转换成该数字功率电平，和在接收机核内的第二模数转换器，其用于将该参考功率电平转换成该数 字参考功率电平。
4. 根据权利要求3的无线收发机，其中该接收机核包括 第一开关，用于选择性地将该第一模数转换器耦合到该检测到的功率电平，和第二开关，用于选择性地将该第二模数转换器耦合到该检测到的参考功 率电平。
5. 根据权利要求4的无线收发机，其中该接收机核包括 第三开关，用于选择性地将该数字功率电平耦合到该功率信号处理器，和第四开关，用于选择性耦合该数字参考功率电平到该功率信号处理器。
6. 根据权利要求2的无线收发机，其中该功率信号处理器包括数字减 法器，用于从该检测到的功率电平中减去与该第二功率检测器相关联的失真 噪声。
7. 根据权利要求2的无线收发机，其中该功率校正电路包括 增益电路，用于确定在该可变功率电平信号和该反馈功率信号之间的差，该增益电路产生该功率控制信号以对应于通过该差调整的该可变功率电 平信号，和采样和保持寄存器，用于在功率校准时间段期间传送该功率控制信号， 和用于在该功率校准时间段结束时锁存该功率控制信号。
8. 根据权利要求1的无线收发机，其中该可变功率电平信号对应于由 基站设置的该功率放大器的所期望的功率电平。
9. 根据权利要求8的无线收发机，其中该发射核包括用于响应于该功 率控制信号来调整该输出增益的数字可变增益放大器。
10. 才艮据权利要求1的无线收发机，其中该可变功率电平信号具有预定 的斜变外形。
11. 根据权利要求10的无线收发机，其中该发射核包括 数字增益单元，用于将数字输出信号乘以该功率控制信号以提供预放大的数字输出信号，模拟基带电路，用于提供对应于该预放大的数字输出信号的模拟输出信 号，和数字可变增益放大器，用于将该模拟输出信号放大以提供具有对应于预 定功率电平信号的该输出增益的放大的模拟输出信号。
12. 根据权利要求1的无线收发机，其中还包括功率斜变控制器，用于 响应于预定的功率斜变外形信号和功率偏移信号来产生该可变功率电平信 号。
13. 根据权利要求12的无线收发机，其中该功率斜变控制器包括 查找表，用于保存多个功率斜变外形，该查找表选择性地提供该预定的功率斜变外形信号，内插滤波器，用于对该功率斜变外形信号进行滤波以提供所滤波的功率 斜变外形信号，和加法器，用于将该功率偏移信号的功率值加上该所滤波的功率斜变外形信号。
14. 根据权利要求13的无线收发机，其中该查找表响应于所感测到的 温度来选择性地提供该预定的功率斜变外形信号。
15. 根据权利要求10的无线收发机，其中该功率校正电路包括 增益电路，用于确定在该可变功率电平信号和该反馈功率信号之间的差，该增益电路产生该功率控制信号以对应于通过该差调整的该可变功率电 平信号，和采样电路，用于在功率校准时间段期间传送该差信号作为该功率控制信 号，并且用于在该功率校准时间段结束时锁存该功率控制信号，该功率控制 信号包括一组最高有效位和一组最低有效位。
16. 根据权利要求15的无线收发机，其中该采样电路包括采样和保持 电路，其用于响应于使能信号的第一逻辑状态以传送该功率控制信号，和用 于响应于该使能信号的第二逻辑状态以锁存该功率控制信号。
17. 根据权利要求16的无线收发机，其中该采样电路包括 数字斜变电路，用于将该差信号编码成该功率控制信号，该功率控制信号包括所述一组最高有效位和所述一组最低有效位。
18. 根据权利要求15的无线收发机，其中该发射核包括 数字增益单元，用于以对应于该组最高有效位的值将数字输出信号放大以提供预放大的数字输出信号，模拟基带电路，用于提供对应于该预放大的数字输出信号的模拟输出信 号，和数字可变增益放大器，用于放大该模拟输出信号以提供具有对应于一组 功率电平信号和一组该最低有效位的组合的该输出增益的放大的模拟输出 信号，该组功率电平信号调整该数字可变增益放大器的粗增益水平和该组最 低有效位调整该数字可变增益放大器的细增益水平。
19. 一种无线装置，包括 耦合到天线的功率放大器；和耦合到该功率放大器的无线收发机，该无线收发机包括发射核，其用于响应于增益控制信号来提供具有输出增益的输出射频信号，该输出射频信号被提供给该功率放大器，功率检测电路，其耦合到该功率放大器的输出端以用于提供检测到的功率电平和参考功率电平；接收机核，其具有模数转换电路，其用于将该检测到的功率电平转换成数字功率电平和将该参考功率电平转换成数字参考功率电平；功率信号处理器，其用于从该数字功率电平中减去该数字参考功率电 平，和提供对应于在该数字功率电平和该数字参考功率电平之间的差的反馈 功率信号；和功率校正电路，其用于提供对应于在可变功率电平信号和该反馈功率信 号之间的差的增益控制信号。
全文摘要
一种用于可变功率输出无线装置的闭环功率输出校准系统。该无线装置包括无线收发机，其具有耦合到分立的功率放大器的发射核。在该无线收发机中形成的功率检测电路提供该功率放大器的被检测的功率电平，和参考功率电平，使用在接收机核中的现有I和Q信号模数转换器将这两个功率电平转换成数字信号。该数字信号被处理以消除功率失真和温度效应以提供由此发生的功率反馈信号。响应于与期望的功率输出电平相关的功率反馈信号以产生校正控制信号。然后响应于该校正控制信号以调整发射核中的增益，以使该功率放大器输出目标输出功率电平。
文档编号H04B1/40GK101627550SQ200780051520
公开日2010年1月13日 申请日期2007年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者A·贝拉奥尔, T·曼库 申请人:艾色拉加拿大公司