專利名稱：射頻輸出功率控制的制作方法
發(fā)明
背景技術：
領域本發(fā)明涉及射頻(R.F.)輸出功率控制并且更特別涉及一種包括一個功率控制回路的射頻功率放大器電路，所述功率控制回路包括一個射頻功率放大器。本發(fā)明還涉及一種控制射頻功率放大器的輸出功率的方法。
背景技術：
象無線通信設備這樣的現(xiàn)代射頻應用需要一種有效的射頻輸出功率控制，例如來保證高傳輸質(zhì)量以及將輸出信號波動保持在由各種標準所定義的限度之內(nèi)。
典型地，射頻輸出功率控制涉及一個含有射頻功率放大器的功率控制回路、一個用于檢測射頻功率放大器的輸出功率的檢測器設備以及一個誤差放大器。例如可以在US5,378,996中看到這種射頻功率控制回路。
從US5,378,996中獲知的功率放大器具有控制輸入端、信號輸入端、射頻功率輸出端以及檢測器輸出端。由一個檢測器設備來提供在檢測器輸出端的檢測器信號，所述檢測器設備所采用的形式是耦合在功率放大器的射頻功率輸出端與檢測器輸出端之間的檢測器二極管。檢測器輸出端耦合到誤差放大器的負輸入端，而誤差放大器的一個輸出端連接到功率放大器的控制輸入端。因此，功率放大器、檢測器和誤差放大器形成一個具有負反饋的功率控制回路。誤差放大器還具有一個正輸入端，一個基準信號施加到該正輸入端。
US5,378,996所描述的射頻輸出功率控制是基于射頻輸出功率的測量的。不過，原則上，射頻輸出功率控制也可以基于射頻功率放大器電流的測量，也就是基于射頻功率放大器的功率或電流消耗。
在2002年1月21日的“electronic design(電子設計)”中第38、40頁的Ashok Bindra的文章“Smart biasing keeps R.F.poweramplifier on track”中描述了基于射頻功率放大器電流的測量的射頻輸出功率控制。在這篇文章中，描述了調(diào)節(jié)和控制射頻功率放大器的輸出功率的單片控制器。
所述控制器是一種閉合回路解決方案的一部分，該閉合回路解決方案允許以實時模式來校準射頻功率放大器的控制極偏壓(gatebias voltage)。圖1a描述了包含所述已知控制器的射頻功率放大器電路的一個示意框圖。從圖1a中顯而易見的是，射頻功率放大器電路10包括一個功率控制回路12和一個信號提供分支14。所述功率控制回路12包括一個射頻功率放大器22、一個采用電阻器24形式的電流讀出元件、采用比較器16形式的檢測器和一個濾波器18。
電阻器24用于讀出射頻功率放大器22的漏電流。該漏電流被轉(zhuǎn)換成為一個電壓，該電壓與來自信號提供分支14的外部電壓基準一起被饋給比較器16。比較器16的輸出信號由濾波器18濾波并且已濾波的信號被用于控制射頻功率放大器22的控制極偏壓。
為了應付影響射頻功率放大器22的效率和線性的溫度漂移以及老化，在信號提供分支14與比較器16之間的功率控制回路12外部提供一個控制輸入端14’。利用施加到控制輸入端14’的控制信號，就能夠控制功率放大器22的輸出功率POUT。
脫離考慮射頻功率放大器電流的射頻輸出功率控制方案，需要一種允許健壯實現(xiàn)功率控制方案的射頻功率放大器電路。還需要一種控制這種射頻功率放大器電路的射頻功率放大器的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種射頻功率放大器電路，該電路包括一個含有射頻功率放大器的功率控制回路，該射頻功率放大器包含一個功率控制輸入端和一個電源輸入端，并且該功率控制回路還包括至少一個耦合在所述功率放大器的功率控制輸入端和電源輸入端之間的可變回路元件，該至少一個可變回路元件具有一個被配置來減小控制回路參數(shù)變化的控制輸入端。
所述可變回路元件的控制輸入端從而使得能夠通過考慮表征功率放大器的電流消耗的一個反饋信號來實際上控制所述控制回路。該控制回路的這個控制優(yōu)選地是針對通過獲得一個穩(wěn)定狀態(tài)來間接控制輸出功率，而現(xiàn)有技術解決方案針對改變這種穩(wěn)定狀態(tài)。所述可變回路元件可以是一個能夠被連續(xù)或者逐步調(diào)諧的元件。可以對布置在反饋路徑中的可變回路元件的特性進行控制，以便像回路阻尼因子(damping factor)或者固有回路頻率這樣的動態(tài)回路參數(shù)的變化被減小并且理想地被完全補償。
因此，首先建議將輸出功率控制基于表征功率放大器電流的一個反饋信號，其次通過在反饋路徑中提供一個或多個可變回路元件來減小回路參數(shù)變化，這些回路參數(shù)變化中的多數(shù)對于這樣一個反饋機制來說是特定的?？勺兓芈吩梢员挥性椿驘o源地控制，例如以便使該控制回路參數(shù)成為線性化的或者穩(wěn)定的。
減小的控制回路參數(shù)變化帶來更健壯的輸出功率控制。此外，特別是在要被操作在多個頻帶中的功率放大器電路的情況下，需要例如用于功率-時間-模板校準的校準時間可以被減少。
可變回路元件可以通過一個容易地在功率放大器電路可獲得的信號來直接或者在信號轉(zhuǎn)換之后進行控制，并且最好是通過一個與輸出功率控制有關的信號來控制，比如通過饋送到功率控制回路的外部提供的參考功率控制信號，或者是在功率控制回路內(nèi)產(chǎn)生的功率控制信號來控制。此外或者作為選擇，通過一個像偏移信號這樣的專用控制信號可以控制可變回路元件。優(yōu)選地，可變回路元件被配置，以便它同時被一個與輸出功率控制相關的、容易地可獲得的信號以及與輸出功率控制相關的信號和一個專用控制信號所控制。
可變回路元件具有一個控制輸入端，一個專用控制信號和/或一個容易地可獲得的、但是如果需要的話則另外被處理的控制信號可以饋送到所述控制輸入端。這個控制輸入端允許例如連續(xù)或者離散地調(diào)諧可變回路元件。特別地，控制輸入端允許通過將控制輸入端例如耦合到功率放大器的功率控制輸入端和電源輸入端之間的(外部)反饋路徑的一個特定節(jié)點來產(chǎn)生一個另外的(內(nèi)部)反饋路徑(也就是用于可變回路元件的內(nèi)部控制回路)。替代地，可以通過將可變回路元件的控制輸入端耦合到外部反饋路徑外部的一個節(jié)點來產(chǎn)生所述內(nèi)部反饋路徑。例如，所述控制輸入端可以耦合到功率控制回路的一個信號提供分支。利用所述內(nèi)部控制回路，從功率控制回路或者信號提供分支所分出的一個反饋信號因此可以被直接或者在信號轉(zhuǎn)換之后饋送到可變回路元件的控制輸入端。
可變回路元件的控制輸入端可以耦合到一個信號轉(zhuǎn)換器，該信號轉(zhuǎn)換器可被安排在內(nèi)部反饋路徑中并且可以包括濾波器電路、乘法器、電平移動器、緩沖器、限幅器、查找表和電壓或電流源中的至少一個。優(yōu)選地，信號轉(zhuǎn)換器把轉(zhuǎn)換器輸入信號轉(zhuǎn)換成為經(jīng)由控制輸入端耦合到可變回路元件的轉(zhuǎn)換器輸出信號。
轉(zhuǎn)換器輸入信號優(yōu)選地是一個容易可獲得的功率控制信號或者從中導出的一個信號。信號轉(zhuǎn)換器可以具有它自己的控制端子，例如功率控制信號或者從中導出的信號被饋送到該控制端子。作為選擇，這樣一個信號可以被直接耦合到可變回路元件的控制輸入端。一個數(shù)字控制接口可以耦合到信號轉(zhuǎn)換器的控制端子或者直接耦合到可變回路元件的控制輸入端。數(shù)字控制接口優(yōu)選地被安排在內(nèi)部反饋路徑中。
在一個優(yōu)選實施例中，功率放大器可操作在多個頻帶中。在這種情況下，可變回路元件可以在每個頻帶中被不同地控制。優(yōu)選地執(zhí)行這樣一個單獨的控制，以便獲得對于所有頻帶的相同的回路參數(shù)。為此，頻帶特定的控制信號可以被饋送到可變控制元件。用于所有頻帶的相同的回路參數(shù)允許加速校準，這是因為也可以對于剩余的頻帶使用為一個頻帶發(fā)現(xiàn)的校準值(連同恰當?shù)目刂菩盘?。
控制回路參數(shù)的變化是由多個機制所引起的。在輸出功率控制是基于表征功率放大器電流的反饋信號的情況下，功率放大器常數(shù)的變化是對于回路參數(shù)變化的一個主要貢獻。功率放大器常數(shù)描述功率放大器的電流消耗與控制電壓之間的關系。
如果可變回路元件的特性被選擇成按照減小功率放大器常數(shù)的變化的不利影響的方式來變化和/或按照上述方式被改變，則是有利的。當然，可變回路元件的特性也可以改變或者被改變成使得減小引起回路參數(shù)變化的附加影響或者其它影響。
可變回路元件可以是排列在反饋回路中的、只用于減小回路參數(shù)變化的專用部件。附加地或者作為選擇，諸如濾波器、感測元件或檢測器之類的、已經(jīng)存在于反饋路徑中的一個部件可以被配置成使得該部件除了執(zhí)行其主要任務之外還允許故意減小回路參數(shù)變化。
優(yōu)選地，可變回路元件是由一個像功率控制回路的回路濾波器或者低通濾波器這樣的可變?yōu)V波器構(gòu)成的?？勺?yōu)V波器可以包括可變電阻器和可變電容中的至少一個。此外，在有源濾波器的情況下，可以實現(xiàn)一個允許減小回路參數(shù)變化的專用控制例程。
可變回路元件可以由一個變?nèi)荻O管構(gòu)成或者可以包括一個變?nèi)荻O管。這樣一個變?nèi)荻O管提供一個可變電容，該可變電容是由正極端子和負極端子之間的電壓所控制的。因此，變?nèi)荻O管可以由回路控制信號并且更特別地由回路控制電壓所控制。一個附加的控制信號可以被施加到變?nèi)荻O管的兩個端子上或者這兩個端子中的任何一個上，以便引入一個另外的控制參數(shù)。
如果用于一個濾波器方案中，則變?nèi)荻O管致使該濾波器可變。不過，變?nèi)荻O管也可以連同像回路檢測器這樣的其它可變回路元件一起來被使用。代替變?nèi)荻O管或者除了變?nèi)荻O管之外，回路檢測器可以具有一個可變增益，該可變增益被控制以便減小回路參數(shù)變化。
以上描述的本發(fā)明可以被實現(xiàn)為一個硬件解決方案或者一個軟件解決方案。在軟件解決方案的情況下，可以按照一個包括用于執(zhí)行本發(fā)明的步驟的程序代碼部分的計算機程序產(chǎn)品的形式來實現(xiàn)本發(fā)明。這個計算機程序產(chǎn)品可以存儲在計算機可讀記錄介質(zhì)上。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明的射頻功率放大器電路被安排在像用于無線通信的移動終端(例如多頻帶移動電話)或者移動通信網(wǎng)的基站的驅(qū)動器級這樣的網(wǎng)絡部件中。


在閱讀了本發(fā)明優(yōu)選實施例的以下詳細描述并且參考附圖之后可以顯而易見本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點，在附圖中圖1a是現(xiàn)有技術射頻功率放大器電路的框圖；圖1b是根據(jù)本發(fā)明的射頻功率放大器電路的框圖；圖2是描述功率放大器常數(shù)與功率放大器控制電壓之間的關系的圖；圖3表示靜態(tài)回路濾波器的第一實現(xiàn)；圖4表示靜態(tài)回路濾波器的第二實現(xiàn)；圖5a和5b示意地表示以可變回路濾波器形式的可變回路元件的本發(fā)明的第一實施例；圖6示意地表示以可變回路濾波器形式的可變回路元件的本發(fā)明的第二實施例；圖7表示圖5和6所示的兩個實施例的功率放大器控制電壓與可變電容之間的關系；圖8表示依賴于用于現(xiàn)有技術回路濾波器電容器和根據(jù)本發(fā)明的可變回路濾波器電容器的功率放大器控制電壓的阻尼因子的變化；圖9示意地表示以可變回路濾波器形式的可變回路元件的本發(fā)明的第三實施例；圖10示意地表示以可變回路濾波器形式的可變回路元件的本發(fā)明的第四實施例；圖11示意地表示以可變回路濾波器形式的可變回路元件的本發(fā)明的第五實施例；圖12表示包括圖11或12所示的可變回路元件的射頻功率放大器電路的框圖；圖13表示在可變回路濾波器中的一個可變回路濾波器的實際安排；圖14表示用于圖13所示的安排的功率放大器輸出功率與功率放大器控制電壓之間的關系；以及圖15a和15b表示作為現(xiàn)有技術功率放大器電路和根據(jù)本發(fā)明的功率放大器電路的時間階躍響應的函數(shù)的功率放大器輸出功率。
優(yōu)選實施例的描述下面相對于一個包括以可變回路濾波器形式的可變回路元件的射頻功率放大器來示范地闡明本發(fā)明。不過應當指出，原則上，功率控制回路的任何其它元件都可以被修改，使得除了或者代替可變回路濾波器，其起到可變回路元件的作用。此外，盡管是結(jié)合可變回路電容器來示范地說明本發(fā)明，但是像可變電阻器這樣的可變部件以及像可變檢測器增益這樣的其它可變參數(shù)也可以用于實現(xiàn)一個可變回路元件。
此外，以下關于優(yōu)選實施例的論述并沒有考慮可變電容器的溫度漂移或者對于適當?shù)厥箍勺冸娙萜髌玫男枨?。在實際的實現(xiàn)中，必須提供用于補償溫度漂移的適當手段以及用于適當?shù)厥箍勺冸娙萜髌玫氖侄巍?br> 在圖1b中，示出了根據(jù)本發(fā)明的示范的射頻功率放大器電路10的框圖。功率放大器電路10包括功率控制回路12以及耦合到功率控制回路12的基準電壓提供分支14。
功率控制回路12包括檢測器電路16、回路濾波器18、可選的低通濾波器20、功率放大器22和電流感測(current sensing)元件24。在參考圖1b描述的示范實施例中，檢測器電路16包括一個具有負輸入端26和一個正輸入端28的誤差放大器。該正輸入端28被耦合到基準電壓提供分支14，該基準電壓提供分支包括與檢測器電路16的正輸入端28通信的第一脈沖整形濾波器32、一個具有耦合到第一脈沖整形濾波器32的輸出端的指數(shù)放大器30以及耦合到指數(shù)放大器30的輸入端的第二脈沖整形濾波器28。
檢測器電路16的一個輸出端耦合到回路濾波器18，該回路濾波器具有一個被配置成減小回路參數(shù)變化的控制輸入端46?；芈窞V波器18經(jīng)由低通濾波器20耦合到功率放大器22的功率控制輸入端34。功率放大器22還具有一個電源輸入端36、一個射頻功率輸出端38和一個未在圖1b中示出的射頻信號輸入端。電流感測元件24是由一個耦合在功率放大器22的電源輸入端36與一個電流源(Vbat)之間的電阻器構(gòu)成的。
以下說明圖1b示出的功率放大器電路10的基本操作。
在基準電壓提供分支14中，被饋送到第二脈沖整形濾波器28的離散控制電壓POWLEV*被轉(zhuǎn)換成為施加到檢測器電路16的正輸入端28的連續(xù)功率放大器基準電壓POWLEV。在檢測器電路16中，這個功率放大器基準電壓POWLEV與電流感測元件24產(chǎn)生的反饋信號進行比較。差值信號由檢測器電路16進行放大并且以功率放大器控制電壓PAREG的形式經(jīng)由回路濾波器18和低通濾波器20饋送到功率放大器22的功率控制輸入端34。功率放大器22根據(jù)功率放大器控制電壓PAREG來放大射頻輸入信號并且經(jīng)由其功率輸出端38來輸出被放大的信號。
如圖1b所示，功率控制回路12包括耦合在功率放大器22的功率控制輸入端34與電源輸入端36之間的反饋路徑。該反饋路徑包括電流感測元件24、檢測器電路16、回路濾波器18以及低通濾波器20。
通過把反饋路徑耦合到功率放大器22的電源輸入端36，功率放大器22的輸出功率控制是基于表征功率放大器22的電流消耗的反饋信號的。輸出功率控制基于表征功率放大器22的電流消耗的反饋信號的結(jié)果是，描述功率放大器22的電流消耗與控制電壓PAREG之間關系的功率放大器常數(shù)Kpa會影響功率控制回路12的動態(tài)參數(shù)。這從以下的功率控制回路12的轉(zhuǎn)移函數(shù)H(s)可以顯而易見H(s)=Hf(s)·Hlp(s)·Kdetector·Kpa·Ksense1+Hf(s)·Hlp(s)·Kdetector·Kpa·Ksense,---(1)]]>其中回路濾波器18的轉(zhuǎn)移函數(shù)Hf(s)可以示范地寫成Hf(s)=1sCc,---(2)]]>低通濾波器20的轉(zhuǎn)移函數(shù)Hlp(s)可以寫成Hlp(s)=11+s·Rlp·Clp,---(3)]]>電流感測元件24的轉(zhuǎn)移函數(shù)Ksense可以寫成Ksense＝Rsense，(4)并且檢測器電路16的轉(zhuǎn)移函數(shù)Kdetector可以寫成Kdetector＝Gm(5)下面更詳細地示范考慮兩個特定的控制回路參數(shù)，也就是功率控制回路12的回路阻尼因子d與固有回路頻率wn。這些控制回路參數(shù)可以寫成
d=12·CcClp·Rlp·Kpa·Rsense·Gm---(6)]]>以及wn=Rsense·Kpa·CmClp·Rlp·Cc---(7)]]>從等式(6)和(7)中可以顯而易見的是，像功率控制回路12的回路阻尼因子d與回路帶寬這樣的動態(tài)特性非常依賴于功率放大器常數(shù)Kpa的變化。不過，功率放大器常數(shù)Kpa隨著功率放大器控制電壓PAREG而強烈變化。這從圖2中可以清楚地看到，圖2示出了功率放大器常數(shù)Kpa與在功率放大器模型的基礎上導出的功率放大器控制電壓PAREG之間的函數(shù)關系。
用實驗方法已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用于全球移動通信系統(tǒng)900MHz頻帶(GSM900)的典型的功率放大器的功率放大器常數(shù)Kpa在1.6A/V與0.96A/V之間變化，典型的三頻帶GSM900/GSM1800/GSM1900功率放大器的功率放大器常數(shù)Kpa的范圍在3A/V和0.2A/V之間，并且雙頻帶功率放大器具有可高達6A/V的最大功率放大器常數(shù)Kpa。
從以上的描述中顯而易見的是，功率放大器控制電壓PAREG與功率放大器常數(shù)Kpa之間的關系是高度非線性的。因此，像回路阻尼因子d與固有回路頻率wn這樣的典型動態(tài)控制回路參數(shù)隨著功率放大器控制電壓PAREG而強烈變化。
控制回路參數(shù)的這種變化致使功率控制回路設計非常困難。功率控制回路設計必須保證一方面回路帶寬大于脈沖整形濾波器28、32的帶寬以確保脈沖整形保持獨立于功率控制回路參數(shù)。另一方面，回路帶寬應盡可能小(具有恒定的阻尼因子)以便減小噪聲。此外，從校準點這方面來看，恒定的控制回路參數(shù)是有利的。功率控制回路設計針對發(fā)現(xiàn)在上述所有方面的一個折衷。不過，這需要控制回路參數(shù)的變化盡可能大地減小。
根據(jù)結(jié)合圖1b論述的本發(fā)明的示范實施例，提供一個具有控制輸入端的可變回路元件，它減小由功率放大器常數(shù)Kpa的變化所產(chǎn)生的回路參數(shù)變化。當然，根據(jù)本發(fā)明也可以補償除了功率放大器常數(shù)Kpa之外的附加參數(shù)或其它參數(shù)的變化，以便使得控制回路參數(shù)線性化。
原則上，等式(6)和(7)中的功率放大器常數(shù)Kpa的變化可以通過致使等式(6)和(7)中的一個或多個其它參數(shù)可變并且恰當?shù)馗淖兯鲆粋€或多個其它參數(shù)而被補償。這意味著基本上可以提供以可變電流感測元件24、可變檢測器電路16、可變回路濾波器18和/或可變低通濾波器20的形式的可變回路元件。作為補充或者作為選擇，一個專用可變回路元件可以被引入到功率控制回路12中。
從等式(6)和(7)中可以顯而易見的是，回路濾波器18的電容Cc以及檢測器電路16的增益Gm這些參數(shù)能夠特別有利地用于補償通過改變功率放大器常數(shù)Kpa所引起的控制回路參數(shù)的變化。下面，連同可變電容Cc來示范地說明功率控制回路12的線性化。
脫離一方面如圖2所示的功率放大器常數(shù)Kpa與控制電壓PAREG之間的關系以及另一方面用于等式(6)和(7)的各參數(shù)的典型值，阻尼因子d與固有回路頻率wn可以如下表所示進行變化

通過引入一個具有能夠以與Kpa的變化相同速率進行變化的可變電容Cc的可變回路濾波器，上述阻尼因子d與固有回路頻率wn的上述變化被使得較少依賴于功率放大器常數(shù)Kpa的變化。不過，在論述可變回路濾波器的實現(xiàn)之前，參考圖3和4來考慮(靜態(tài))實現(xiàn)的可能執(zhí)行。
根據(jù)第一個變體，檢測器電路是以作為混合信號ASIC一部分的放大器的形式被實現(xiàn)的，而無源回路濾波器是利用形成如圖3所示的PI回路濾波器的分立電容器C和分立電阻器R’來創(chuàng)建的。從圖3中顯而易見的是，分立電容器C單側(cè)接地。
圖3所示的回路濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)Hf(s)可以寫成Hf(s)=1+sR′CsC---(8)]]>等式(8)基本上對應于等式(2)，并且等式(6)和(7)因此可以被重寫。
根據(jù)第二個變體，檢測器電路和回路濾波器可以如圖4來實現(xiàn)，也就是通過放大器級40和驅(qū)動器級42來實現(xiàn)。放大器級40和驅(qū)動器級42都是混合信號ASIC的一部分，而回路濾波器電容器C保持是一個分立部件。圖4所示的組合的放大器級40和驅(qū)動器級42的轉(zhuǎn)移函數(shù)F(s)可以寫成Hf(s)=Gm×1sC---(9)]]>圖4所示的實現(xiàn)是有利的，這是因為與圖3所示的實現(xiàn)相比較，沒有回路濾波器所需要的外部電阻器。
在圖5a中，描述了根據(jù)本發(fā)明的可變回路濾波器18的第一個變體。從圖5a中可以顯而易見的是，可變回路濾波器18包括以變?nèi)荻O管形式的電阻器R’以及可變回路電容器Cvar。圖5a所示的回路電容器Cvar等同于圖3所示的回路電容器C，但是回路電容器Cvar的電容是可變的并且基本上是由功率放大器控制電壓PAREG所控制的，也就是以近似與功率放大器常數(shù)Kpa變化的相同速率進行改變。
可變回路濾波器18具有一個控制輸入端46，該控制輸入端耦合在(一方面)可變回路電容器Cvar的陰極與(另一方面)電阻器R’耦合到的公共節(jié)點之間。外部電阻器R”也耦合到這個公共節(jié)點并且把一個控制信號從檢測器16提供到可變回路濾波器18的控制輸入端46。從而形成包括可變回路電容器Cvar的內(nèi)部控制回路。經(jīng)由電阻器R”來分出控制回路12的內(nèi)部控制信號并且將其饋送到耦合到可變回路電容器Cvar的控制輸入端46。
原則上，圖5a所示的兩個并聯(lián)電阻器R’、R”可以組合成一個單獨的電阻器R。圖5b示出了圖5a的可變回路濾波器18的對應等效電路。
圖5a和5b所示的回路濾波器18構(gòu)成一個無源PI回路濾波器，其具有由于可變電容器Cvar而導致的可變“I”部分?；芈窞V波器18的轉(zhuǎn)移函數(shù)Hf(s)成為Cvar的端子之間的電壓Ucvar的函數(shù)。這允許減小由功率放大器常數(shù)Kpa的變化所引起的控制回路參數(shù)的變化。
圖6示出了與圖5a和5b顯示的相同的PI回路濾波器結(jié)構(gòu)，但是具有一個用于回路電容器Cvar的(附加)控制端子46，該控制端子46耦合在回路電容器Cvar的正極與提供對地的直流阻隔的附加電容器C0之間。以控制電壓Uoffset形式的控制信號可以被施加到可變回路濾波器18的控制輸入端46。在有Uoffset的情況下，Cvar_offset的值是由功率放大器控制電壓PAREG與控制電壓Uoffset之間的差值所確定的。因此，控制電壓Uoffset允許調(diào)諧回路電容器Cvar，以便更好地減小控制回路參數(shù)的變化。圖6所示的回路濾波器18的轉(zhuǎn)移函數(shù)Hf(s)是功率放大器控制電壓PAREG與控制電壓Uoffset之間的電壓差值Ucvar的函數(shù)，并且可以寫成Hf(s,Ucvar)=1+sRCisCi]]>其中Ci(ucvar)=Co*Cvar_offset(Ucvar)Co+Cvar_offset(Ucvar)]]>作為施加到可變回路濾波器18的控制輸入端46的控制電壓Uoffset的結(jié)果，Cvar_offset與功率放大器控制電壓PAREG的關系曲線沿著X軸移動。這樣一個調(diào)諧對于把Cvar_offset的的特性與功率放大器常數(shù)Kpa的特性進行匹配是非常有用的。
圖7示出了Cvar和Cvar_offset的特性。從圖7中顯而易見的是，Cvar_offset是Cvar的移動的復制品。
在圖8中，示出了用于具有固定電容C的回路濾波器與圖6所示的具有一個調(diào)諧的且可變的回路濾波器電容Cvar_offset的可變回路濾波器18的阻尼因子d之間的比較。可變回路濾波器18的使用允許把阻尼因子d的變化減小到近似1/2。這也可以從下表中看出。

通過使用一個具有更好地匹配功率放大器常數(shù)Kpa的特性的電容特性的變?nèi)荻O管并且通過主動控制該控制電壓Uoffset而可以獲得進一步的證實。
由于功率放大器常數(shù)Kpa也隨著頻率而變化，所以功率放大器常數(shù)Kpa的特性對于不同的頻帶是不同的。因此，控制電壓Uoffset可以被用于為每個頻帶單獨調(diào)諧Cvar_offset，以便獲得對于所有頻帶的等同的控制回路參數(shù)。在等同的控制回路參數(shù)的情況下，用于多頻帶移動電話的功率-時間-模板校準被加速，這是因為為一個頻帶發(fā)現(xiàn)的校準值也可以容易地被用于剩余的頻帶(如果恰當?shù)目刂齐妷篣offset被施加的話)。因此，對于一個三頻帶移動電話來說，校準時間可以減少一半以上。
一個額外的電阻器Rc可以被添加到圖9所示的可變回路濾波器18，例如用于濾波。電阻器Rc耦合到控制端子46，并且一個修改的控制電壓Uoffset*必須被施加到電阻器Rc。
如圖10所示，控制信號Uoffset*可以由一個信號轉(zhuǎn)換器50來提供，該信號轉(zhuǎn)換器幫助使變?nèi)荻O管的Cvar_offset特性適配于功率放大器常數(shù)Kpa的特性。信號轉(zhuǎn)換器50包括用于接收控制信號Uoffset**的控制端子52和耦合到電阻器Rc的輸出端子54。原則上，圖10所示的電阻器Rc可以被省略并且信號轉(zhuǎn)換器50的輸出端子54可以直接耦合到控制輸入端46。
信號轉(zhuǎn)換器50根據(jù)關系式Uoffset*＝fconverter(Uoffset**)來線性或者非線性地把控制信號Uoffset**轉(zhuǎn)換成為控制信號Uoffset*。信號轉(zhuǎn)換器50可以包括濾波器電路、乘法器、電平移動器、緩沖器、限幅器、查找表或電壓/電流源。
圖11示出了具有Cvar_offset的單側(cè)接地的可變回路濾波器18的一個替代實施例。
原則上，可變回路濾波器18的控制輸入端46可以直接或者間接連接到功率放大器控制電壓PAREG或像功率放大器基準電壓POWLEV或POWLEV*這樣的另一個功率控制信號。在這點上，圖12示范地示出了功率控制回路12的框圖，信號轉(zhuǎn)換器50的控制端子52耦合到PAREG信號以便創(chuàng)建內(nèi)部控制回路12’。應當指出，可變回路濾波器18或者任何其它可變回路元件(例如電流感測元件24或檢測器16)的控制輸入端46可以替換地耦合到安排在脈沖整形濾波器28與檢測器16或者檢測器16與回路濾波器18之間的一個節(jié)點上。當然，Uoffset、Uoffset*或Uoffset**也可以直接從像模數(shù)轉(zhuǎn)換器這樣的數(shù)字控制接口中提供。
圖13示出了具有用于在移動電話板上執(zhí)行的實際測量的可變回路濾波器的電路。圖13的電路是基于具有靜態(tài)回路濾波器的圖4的電路。
返回圖13，電阻器Rd用于為變?nèi)荻O管Cvar提供一個直流路徑。電容Cdc用于為信號Uoffset**提供直流退耦。信號Uoffset**由一個外部的可變電壓源提供。圖14的圖示出了為圖13的電路測量的功率放大器輸出功率與功率控制電壓POWLEV之間的關系。從圖14可以顯而易見的是，與圖4所示的未修改的電路相比，圖13所示的回路濾波器安排有助于減小輸出功率中的過沖(overshot)。
圖15a和15b分別示出了圖4和13所示的未修改和已修改電路的輸出功率與時間階躍響應之間的關系?？梢郧宄乜吹剑畲蠊β蔬^沖被減少超過75％。
權(quán)利要求
1.一種射頻功率放大器電路(10)，包括一個功率控制回路(12)，該功率控制回路(12)具有一個射頻功率放大器(22)，該射頻功率放大器具有一個功率控制輸入端(34)和一個電源輸入端(36)；以及至少一個耦合在功率放大器(22)的功率控制輸入端(34)與電源輸入端(36)之間的可變回路元件(16，18，20，24)，該至少一個可變回路元件(18)具有一個被配置來減小控制回路參數(shù)(d，wn)的變化的控制輸入端(46)。
2.如權(quán)利要求1所述的功率放大器電路，其中可變回路元件(18)的控制輸入端(46)耦合到功率控制回路(12)或者耦合到功率控制回路(12)的信號提供分支(14)，以便形成一個包括可變回路元件(18)的內(nèi)部控制回路(12’)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的功率放大器電路，其中可變回路元件是一個可變?yōu)V波器(18)或一個可變電流感測元件(24)。
4.如權(quán)利要求3所述的功率放大器電路，其中可變?yōu)V波器(18)包括可變電阻器和可變電容器(Cvar)中的至少一個。
5.如權(quán)利要求1到4中的任何一個所述的功率放大器電路，其中可變回路元件(18)包括一個變?nèi)荻O管(Cvar)。
6.如權(quán)利要求1到5中的任何一個所述的功率放大器電路，其中可變回路元件是一個具有可變特性的檢測器(16)。
7.如權(quán)利要求1到6中的任何一個所述的功率放大器電路，還包括一個耦合到可變回路元件(18)的控制輸入端(46)的信號轉(zhuǎn)換器(50)。
8.如權(quán)利要求1到7中的任何一個所述的功率放大器電路，其中可變回路元件(18)的控制輸入端(46)或信號轉(zhuǎn)換器(50)的控制端子(52)耦合到數(shù)字控制接口。
9.如權(quán)利要求7或8所述的功率放大器電路，其中信號轉(zhuǎn)換器(50)和數(shù)字控制接口中的至少一個被安排在內(nèi)部控制回路(12’)中。
10.一種包括如權(quán)利要求1到9中的任何一個所述的功率放大器電路(10)的無線通信網(wǎng)的部件。
11.一種使用功率控制回路(12)來考慮表征功率放大器(22)的電流消耗的反饋信號以控制射頻功率放大器(10)的輸出功率的方法，包括提供具有可變特性的至少一個回路元件(18)，該至少一個回路元件(18)具有一個控制輸入端(46)；通過將一個控制信號施加到可變回路元件(18)的控制輸入端(46)來改變回路元件(18)的特性，以便減小控制回路參數(shù)(d，wn)的變化。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中改變回路元件(18)的特性，以便減小由功率放大器常數(shù)(Kpa)的變化所導致的控制回路參數(shù)(d，wn)的變化。
13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其中從功率控制回路(12)或從功率控制回路(12)的信號提供分支(14)所分出的反饋信號被直接或者在信號轉(zhuǎn)換之后饋送到回路元件(18)的控制輸入端(46)。
14.如權(quán)利要求11到13中的任何一個所述的方法，其中由一個用于功率放大器(18)的功率控制信號(POWLEV，PAREG)或者從中導出的一個信號來控制回路元件(18)的特性。
15.如權(quán)利要求11到14中的任何一個所述的方法，其中由一個專用控制信號來控制回路元件(18)的特性。
16.如權(quán)利要求11到15中的任何一個所述的方法，其中射頻功率放大器(22)可操作在多個頻帶中，并且回路元件(18)的特性被在每個頻帶中單獨控制。
17.一種包括用于執(zhí)行權(quán)利要求11到16的步驟的程序代碼部分的計算機程序產(chǎn)品。
18.如權(quán)利要求17所述的計算機程序產(chǎn)品，其被存儲在計算機可讀記錄介質(zhì)上。
全文摘要
描述了一種包括功率控制回路(12)的射頻功率放大器電路(10)。功率控制回路(12)包括一個具有功率控制輸入端(34)和電源輸入端(36)的射頻功率放大器(22)以及耦合在功率放大器(22)的功率控制輸入端(34)與電源輸入端(36)之間的至少一個反饋路徑。該反饋路徑包括至少一個可變回路元件(18)，該可變回路元件具有被配置來減小控制回路參數(shù)的變化的控制端子(46)。
文檔編號H03G3/20GK1623274SQ02828554
公開日2005年6月1日 申請日期2002年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月15日
發(fā)明者W·科迪姆 申請人:艾利森電話股份有限公司