專利名稱：開關(guān)穩(wěn)壓功率放大器模塊的改進(jìn)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線通信設(shè)備，尤其涉及利用輸入驅(qū)動控制開關(guān)穩(wěn)壓功率放 大器。
背景技術(shù)：
手持無線通信設(shè)備由 一個或多個內(nèi)部電池提供電力。這類設(shè)備的一個重要 性能指標(biāo)就是它們的電池壽命，并且大部分的電池電力消耗在設(shè)備的鄉(xiāng)機(jī)的功
率放大單元上。在許多手持無線應(yīng)用中，開關(guān)式電源開關(guān)式電源iif共電源電壓給 功率放大單元中的功率放大器，并且l細(xì)于斷氏雖功耗。然而，這需要仔細(xì)控 制開關(guān)式電源，從而獲得最佳的功率節(jié)約。為了簡，制，許多傳統(tǒng)設(shè)計采用了
固定步長，或魏續(xù)控制技術(shù)，來控制開關(guān)式電源。然而，不利用額夕HW息，這
兩種技術(shù)可能導(dǎo)致次優(yōu)化功率節(jié)約，可能校準(zhǔn)起來更為麻煩，以及可會樹輸出信 號的壓縮噪聲產(chǎn)生不利效果。在大多數(shù)設(shè)計中，相比較于信號功率，壓縮噪聲非
制氐，直到樹共給功率放大器的電源電JBIi5其壓縮產(chǎn)品提高的鄉(xiāng)功率極限。
發(fā)明內(nèi)容
—方面，這里所描述的至少一個實(shí)施例提供了用于無線通信設(shè)備的^1"機(jī)。
該發(fā)射機(jī)包括功率放大單元，該功率放大單元包括前置放大器，其配置成放大 ^M信號，從而產(chǎn)生前置放大，信號;以及耦合到該前置放大器的功率放大器， 其配置成放大該前置放大^lt信號，從而產(chǎn)生放大發(fā)射信號。該，aa—步包 括檢測器，其耦合到前置放大器的輸出端，并配置成樹共檢湖揃置放大輸出信號; 以及功率管理單元。該功率管理單元包括開關(guān)穩(wěn)，制單元，其配置皿于檢測 前置放大輸出信號產(chǎn)生開關(guān)電源控制信號；以及耦合到幵關(guān)穩(wěn)壓控制單元的開關(guān) 式電源，其配置成基于幵關(guān)電源控制信號產(chǎn)生電源電壓信號，以及J^共該電源電 壓信號纟^l亥功率放大器。
另一方面，這里所描述的至少一個實(shí)施例提供了一種移動通信設(shè)備，其包 括主處理器，該主處理器配置成控制該移動通信設(shè)備的操作；以及連接到主處理 器的通信子系統(tǒng)，其配置成^it及接收數(shù)據(jù)。該通信子系統(tǒng)包括功率放大單元、 檢測器以及功率管理單元。功率放大單元包括前置放大器，其配置成放大，信 號來產(chǎn)生前置放大鄉(xiāng)信號；以及功率放大器，其耦合到前置放大器上，并配置
成放大該前置放大鄉(xiāng)信號來產(chǎn)生放大鄉(xiāng)信號。檢測器耦合到前置放大器的輸 出端，并配制成提供檢測前置放大輸出信號。功率管理單元包括開關(guān)穩(wěn)壓控制單
元，其配置成基于該檢測前置放大輸出信號產(chǎn)生開關(guān)電源控制信號；以及開關(guān)式 電源，其耦合到開關(guān)穩(wěn)壓控制單元上，并配置成基于開關(guān)電源控制信號產(chǎn)生電源 電壓信號，并掛共電源電壓信號給功率放大器。
仍然在另一方面，這里所描述的至少一個實(shí)施例提供了一種用于將開關(guān)電 源控帝瞻號衝共給鄉(xiāng)機(jī)的功率放大單元的方法，該功率放大單元包括前置放大 器和功率放大器。該方^^括檢測前置放大器的輸出以提供檢測前置放大輸出信 號；基于該檢測前置放大輸出信號產(chǎn)生開關(guān)電源控制信號；以3^151將開關(guān)電源 控制信號提供給開關(guān)式電源以產(chǎn)生電源電壓信號。
為了更好的理解這里所描述的實(shí)施例，以及為了更清楚地僅通過例子來示
出如何實(shí)現(xiàn)這些實(shí)施例，將參照附圖進(jìn)行說明
圖1是一種無線通信設(shè)備的示例性實(shí)施例的方框圖2是圖1的移動設(shè)備的通信子系統(tǒng)組件的示例性實(shí)施例的方框圖3是無線通信設(shè)備的通信子系統(tǒng)的功率管理單元和放大器單元的一部分
的示例性實(shí)施例的方框圖4是示例性方法的流程圖，該方法可以用于為功率管理單元的開關(guān)控制
單元的開關(guān)控制傳遞函數(shù)找到適宜的值；以及
圖5是功率管理單元的功率限制控制器的示例性實(shí)施例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
應(yīng)該理解，為了簡要及清楚的說明，在考慮恰當(dāng)?shù)那闆r下，附圖標(biāo)記可以
在圖中重復(fù)f頓，來 標(biāo)相應(yīng)的^m似的元件。另外，可以包賺定的細(xì)節(jié)，從 而全面理解這里所描述的實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，沒有這醜 定的細(xì)節(jié)，也可以實(shí)施這里所描述的實(shí)施例。在其它例子中，為了不模糊這里所 描述的實(shí)施例，不再詳細(xì)描述已公知的方法、過程和組件。此外，本說明書不被 視為限制了這里所描述的實(shí)施例的保護(hù)范圍，而是僅僅描述了這里所描述的各種 實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)方式。
無線通信設(shè)備是具有高級數(shù)據(jù)通信能力的雙向通信設(shè)備，其具有和其它計 算機(jī)系統(tǒng)相通信的能力。該無線通信設(shè)備亦可以包括用于語^ffi信的能力。取決 于由該無線通信設(shè)備所劍共的功能，其可以稱為 通訊設(shè)備，雙向傳呼機(jī)，具 有數(shù)據(jù)通訊能力的蜂窩式電話，無線因特網(wǎng)應(yīng)用，或者 通信設(shè)備(具有或不
具有電話通訊能力)。該無線通信設(shè)備m收發(fā)站網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備相通信。
首先參照圖i ，其中示出了一幅無線通信設(shè)備100的示例性實(shí)施例的方框圖， 該無線通信設(shè)備亦可以稱為移動通信設(shè)備。該無線通信設(shè)備100包括多個諸如控
制單元102之類的組件，控制單元控制該無線通信設(shè)備100的德操作。該控制 單元102可以是微處理器或 制器。諸如來自ARM、 Motorola、 Intel及其類 似公司的可用的微控制器之類的任意商用 制 可以用作控制單元102。
通M信子系統(tǒng)104來執(zhí)行包括數(shù)據(jù)和可能的語音通信的通信功能。通信 子系統(tǒng)104從無線網(wǎng)絡(luò)180接收消息，并將消息皿到無線網(wǎng)絡(luò)180中。在一個 實(shí)施例中，可以根據(jù)CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)、或者根據(jù)，移動通信系統(tǒng)(GSM)和 通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)標(biāo)準(zhǔn)來配置通信子系統(tǒng)104。 GSM/GPRS無線網(wǎng)絡(luò) 在全球范圍內(nèi)使用，并期望這些標(biāo)準(zhǔn)將最終由增強(qiáng)數(shù)據(jù)GSM環(huán)境(EDGE)和 通用移動無線通信服務(wù)(UMTS)標(biāo)準(zhǔn)取代。新的標(biāo)準(zhǔn)仍處在定義中，但相信它 們將對以于這里所描述的網(wǎng)絡(luò)行為，并且也將理解，該設(shè)備可以1頓未來幵發(fā)的 任意其它適宜的標(biāo)準(zhǔn)。M網(wǎng)絡(luò)180連接該通信子系統(tǒng)104的無線鏈路代表一個 或多個不同的射頻(RF)信道，根據(jù)所定義的為了 CDMA2000或GSM/GPRS 通信而指定的協(xié)i爐行操作。對這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議而言，這對言道能夠支持電路交換
語音通信和分組交換,通信。
控制單元102亦和其它諸如隨機(jī)訪問存儲器(RAM) 106、閃存108、顯示 器110、輔助輸入/輸出(I/O)子系統(tǒng)112、,端口 114、鍵盤116、揚(yáng)聲器118、麥克風(fēng)120、短程通信子系統(tǒng)122和其它設(shè)備子系統(tǒng)124之類的子系統(tǒng)相 交互。取決，定類型的無線通信設(shè)備，這些組件中的一些是可選的。除了閃存 108之外，可以^ffi現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它類型的非易失性存儲設(shè)備。鍵盤116 可以是電話類型的鍵區(qū)，字母數(shù)字混合編排的鍵盤或一些其它適宜的鍵區(qū)。
無線通信設(shè)備ioo的一些子系統(tǒng)執(zhí)tm信相關(guān)的功能，而其它子系統(tǒng)可以
提供"常駐"或在機(jī)功能。M;例子，顯示器110和,116g無可以用于諸如通 過網(wǎng)絡(luò)180輸入要傳輸?shù)奈谋鞠⒅惖耐ㄐ畔嚓P(guān)功能，也可以用于諸如計算器 或任務(wù)列^t類的設(shè)備常駐功能?？刂茊卧?02使用的操作系統(tǒng)軟件，以及其它 各種算法典型地存儲在諸如閃存108之類的永久存儲器中，閃存可以可選地是只 讀存儲器(ROM)，似的存儲元件中(未示出)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將M，操 作系統(tǒng)、特定設(shè)備應(yīng)用禾辨或其中的部分，可以臨時地i^A至儲如RAM 106之 類的易失性存儲器中。
在己完成了所需要的網(wǎng)絡(luò)注冊或激^31程之后，無線通信設(shè)備100可以通 過網(wǎng)絡(luò)180發(fā)送和接收通信信號。網(wǎng)絡(luò)訪問和該無線通信設(shè)備100的用戶相關(guān)聯(lián)。 為了識別用戶，該無線通信設(shè)備100為了和網(wǎng)絡(luò)180相通信，需要在SM接口 128 (或R-UM接口)中插入用戶識別模塊或"SM"卡126或R-UIM (可拆裝 用戶身份模塊)。SM卡或者R-U1M 126是一種傳統(tǒng)的"智能卡"，這種智能卡 用于標(biāo)識該無線通信設(shè)備100的用戶，以及個性化該無線通信設(shè)備IOO，等等。 可選地，亦可以將用戶識別信息編程到閃存108中。月艮務(wù)可以包括諸如電子郵 件、語音郵件、短信息服務(wù)(SMS)、以及多媒體消息服務(wù)(MMS)之類的網(wǎng)絡(luò) 瀏覽和通訊?？梢园ǜ喔呒壏?wù)銷售點(diǎn)、mi;服務(wù)以及銷售人員自動化。
該無線通信設(shè)備100是電池提供電力的設(shè)備，并包括電池接口 132，用于接 收一個或多個可再充電電池130。電池接口 132耦合到穩(wěn)壓器上(未示出)，該 穩(wěn)壓器幫助電池130掛共電源V+纟統(tǒng)線通信設(shè)備100。雖然當(dāng)今技斜鵬了電 池，但是諸如微燃料電池之類的未來的電源技術(shù)可以提供電力給無線通信設(shè)備 100。
除其操作系統(tǒng)功能之外，控制單元102還使得肖,執(zhí)行在無線通信設(shè)備100
上的軟件應(yīng)用，im。在制造無線通信設(shè)備ioo期間， 一般將在其上安裝一纟im用
禾將，該組應(yīng)用禾Sim制基本的設(shè)，作，包括數(shù)據(jù)和語音通信應(yīng)用禾M^?？梢?br>
載入到無線通信設(shè)備100中的另一應(yīng)用，可以是個人信息管理器(PM)。 PIM 具有組織和管理用戶的興趣數(shù)據(jù)項的能力，諸如但不局限于電子郵件，日歷事件， 語音郵件，約會以及任務(wù)項。PM應(yīng)用程序具有經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)180發(fā)送和接收數(shù) 據(jù)項的能力。在一個實(shí)施例中，經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)180，禾lj用無線通信設(shè)備用戶的對 應(yīng)數(shù)據(jù)項來無纟對也集成、同步及Mf PMi^項，該無線通信設(shè)備用戶的對應(yīng)
數(shù)據(jù)項存儲在主計^m系統(tǒng)中和/或和主計^m系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。該功能關(guān)于這些項
在無線通信設(shè)備ioo上創(chuàng)建一^HI像主計^n。這是特別有利的，其中主計算機(jī)
系統(tǒng)是無線通信設(shè)備用戶的辦公計^m系統(tǒng)。
額外的應(yīng)用禾M^艦網(wǎng)絡(luò)80、輔助I/0子系統(tǒng)112、,端口 114、短程 通信子系統(tǒng)122、或任意其它適宜的設(shè)備子系統(tǒng)124，也可以載入到無線通信設(shè) 備100上。這種應(yīng)用，歸安紅的靈活性增加了無線通信設(shè)備100的功能，并可 以提供增強(qiáng)的在機(jī)功能、通信相關(guān)功能，或者同時提供了這兩種功能。例如，利 用無線通信設(shè)備100，安全的通信應(yīng)用程序可以使得執(zhí)行電子商務(wù)功會級其它這 樣的財務(wù)事務(wù)。
數(shù)據(jù)端口 114 M外部設(shè)備或軟件應(yīng)用禾旨使用戶設(shè)置用戶偏好，并且除 了通過無線il信網(wǎng)絡(luò)之外，ililii^i言息或軟件下載給移動設(shè)備100，來擴(kuò)展移 動設(shè)備100的肖巨力?？蛇x的下載途徑可以例如用于M51—個直接但可靠可信的連 接來將加密密鑰載入到移動設(shè)備100上，從而提供安全的設(shè)備通信。
短程通信子系統(tǒng)122不使用網(wǎng)絡(luò)180，就可以提供無線通信設(shè)備100和不同 的系統(tǒng)或設(shè)備之間的通信。例如，子系統(tǒng)122可以包括紅外設(shè)備以及用于短程通 信的相關(guān)電路和組件。短程通信的例子可以包括由紅外 協(xié)會(IrDA)開發(fā)的 標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙，以及由正EE開發(fā)的802.11標(biāo)準(zhǔn)族。
在使用中，諸如文本消息、電子郵件消息、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)頁下載之類的接收信號 將由通信子系統(tǒng)104處理并輸入到控制單元102中。接著控制單元102隨后將處 理該接收信號，輸出到顯示器110中，或可選地輸出到輔助I/0子系統(tǒng)112中。 用戶亦可以例如利用鍵盤116結(jié)合顯示器110及可能的輔助I/O子系統(tǒng)112來編 寫諸如電子郵件消息之類的 項。輔助子系統(tǒng)112可以包括的設(shè)備諸如觸摸 屏、鼠標(biāo)、軌跡球、紅外指紋檢測器，或者具有動態(tài)按鈕按壓能力的滾輪。
116可以是字母數(shù)字混合編排的鍵盤，和/或電話類型的鍵區(qū)?？梢酝∕信子
系統(tǒng)104經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)150來傳遞所編寫的項。
對于語音通信來說，除了大部分接收信號被輸出至?xí)陈暺?18中，以及大 部分傳輸信號由麥克風(fēng)120轉(zhuǎn)換之外，，通信設(shè)備100的，操作實(shí)質(zhì)上是類 似的。諸如語音消息記錄子系統(tǒng)之類的可選語音或音頻]ZO子系統(tǒng)亦可以在無線 通信設(shè)備100上實(shí)現(xiàn)。雖然主要iM^聲器118實(shí)現(xiàn)語音或音頻信號輸出，但是 顯示器110亦可以用來衝共諸如主叫方身份、語音呼叫搟賣時間、或其它語音呼 叫相關(guān)信息之類的其它信息。
現(xiàn)在參照圖2，示出了圖1的通信子系統(tǒng)組件104的方框圖。通信子系統(tǒng) 104包括接收機(jī)150、，機(jī)152、 一個或多個^A式或內(nèi)部天線元件154、 156、 本地振蕩器(LOs) 158、以及諸如數(shù)字信號處理器(DSP) 160之類的處理模塊。
通信子系統(tǒng)104的特定設(shè)計取決于移動設(shè)備100要運(yùn)行于其中的網(wǎng)絡(luò)180，， 這樣應(yīng)該理解圖2中描述的設(shè)計僅當(dāng)作一個例子。通過網(wǎng)絡(luò)180由天線154接收 的信號被輸入到接收機(jī)150,接收機(jī)150可以執(zhí)行諸如信號放大、頻率下轉(zhuǎn)換、 過濾、信道選擇、以及模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換之類的普通接收機(jī)功能。接收信號的 A/D轉(zhuǎn)換允許諸如在DSP 160上執(zhí)行的解調(diào)和解碼之類的更復(fù)雜的通信功能。以 類似方式，由DSP160處理要發(fā)射的信號，包括調(diào)制和編碼。借助天線156，經(jīng) 由網(wǎng)絡(luò)180將這些DSP處理信號輸入到皿機(jī)152中，進(jìn)行數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換、 上變頻、搶波、放狄鄉(xiāng)。DSP160不僅處理通信信號，還il^收機(jī)和鄉(xiāng) 機(jī)控制。例如，MilDSP160中實(shí)現(xiàn)的自動增益控制算法，棘應(yīng)性i鵬制爭鵬 用于接收機(jī)150和M1"機(jī)180中的通信信號的增益。
移動設(shè)備100和網(wǎng)絡(luò)180之間的無線^各可以包括一個或多個不同的信道， 典型地不同的RF信道，以及用于移動設(shè)備100和網(wǎng)絡(luò)180之間的相關(guān)協(xié)議。一 般因?yàn)檎麄€帶寬的限制和移動設(shè)備100的有限的電池電力，RF信道是有限的資 源，必須節(jié)約。
當(dāng)移動設(shè)備100完全可操作時，，機(jī)152典型地僅在其向網(wǎng)絡(luò)180進(jìn)行 發(fā)送時接通或開啟，而其它時候關(guān)閉以節(jié)約資源。類似也，接收機(jī)150周期性地 關(guān)閉以節(jié)約電力，除非其在指定時間周期內(nèi)必須接收信號或信息(如果有的話)。
這里描述的各種實(shí)施例涉及電源管理單元，其可以用于通信子系統(tǒng)104的 發(fā)射機(jī)152中。電源管理單元劍共了用于增益控制信號和電源電壓的艦控制，
該增益控制信號被掛共給前置放大器，該電源電壓被提供給功率放大器。該前置
放大器和功率放大 位于，機(jī)152的功率放大單元中。M3i^ffi—種連續(xù)的
控制方案來優(yōu)化功率放大器所消耗的功率，在這種控制方案中，使用至少一個反 饋環(huán)路來考慮，機(jī)的特定組件例如前置放大器和功率放大器的各種特性以及 各種控制信號。電源管理單元的結(jié)構(gòu)和其所使用的處理方法還引發(fā)了下面將詳細(xì) 描述的恒定編碼域性能。
在使用正交的編碼信道來組合及分離各種數(shù)據(jù)流的通信系統(tǒng)中，設(shè)計者必 須小心不要由于使合成信號失真而意外地組合、泄漏或增加噪聲到不同信道中。 在大部分設(shè)計中，最終的放大器(通常是功率放大器)是最可能被驅(qū)動到非線性 操作的設(shè)備。當(dāng)使用了功率節(jié)約技術(shù)時尤為如此。如果功率放大器壓縮的程度在 其操作范圍期間出現(xiàn)巨大變化，貝何能編碼域中未期望的效果會出現(xiàn)在一些功率 級別中，而不出現(xiàn)在另一些功率級別中。這使得不可能前置補(bǔ)償各個編碼信道， 除非隨著功率要求改變，人們具有可以1改變補(bǔ)償?shù)难b置。具有近乎不變的壓 縮的功率放大器將輔助整體設(shè)計具有恒定編碼閾性能的鄉(xiāng)機(jī)，以及幫助簡化基 帶設(shè)計，而不用犧牲功率效率。
現(xiàn)在參照圖3，其中示出了通信子系統(tǒng)104的皿機(jī)152、雙工機(jī)260和天 線156的一部分的示例性實(shí)施例的方框圖。鄉(xiāng)機(jī)152包括功率放大單元202， 檢測器203，耦合器205,功率放大單元204，隔離器209和輸出耦合器211。隔 離器209和輸出耦合器211如在下面進(jìn)一步描述的是可選的。雙工機(jī)260亦連接 到接收機(jī)150上(未示出)。功率管理單元220包括功率限控單元207，開關(guān)穩(wěn) 壓控制單元208，開關(guān)式電源210，補(bǔ)償控制單元212，以及求和器213。功率放 大單元204包括前置放大器214，以及功率放大器216。在可選實(shí)施例中，輸出 耦合器211可以連接到檢測器上，用于一些情況下的功率限制。
亦應(yīng)該注意到，在一些實(shí)施例中，功率限控單元207、補(bǔ)償控制單元212、 求和器213和TX—lim控制信號224是可選的。在這些實(shí)施例中，AGC信號222 作為增益控制信號230$|{共給前置放大器214。取決于特定的應(yīng)用，功率限控環(huán) 路和補(bǔ)償環(huán)路可以獨(dú)立使用。這些環(huán)路下面作進(jìn)一步地討論。
無線通信設(shè)備100產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號，iM^信號利用鄉(xiāng)機(jī)152鄉(xiāng)。該數(shù) 據(jù)信號典型地是一種相對低頻信號， 一船爾為基帶信號?；鶐盘栍赏ㄐ抛酉到y(tǒng)
104的各種組件(未示出，但本領(lǐng)域技術(shù)人員公知)處理，并和載波信號混合， 該載波信號具有實(shí)際上較高的頻率,以便產(chǎn)生mt信號225。由功率放大單元204 放大，信號225，從而產(chǎn)生用于，發(fā)射的放大，信號227。接著，M隔 離器209、輸出耦合器211以及雙工機(jī)260發(fā)送i亥放大，信號227，由天線156 對該信號進(jìn)行輻射傳播。隔離器209保護(hù)功率放大單元204不受來自諸如天線 156之類的下游組件的反射或其它信號能量的影響。隔離器209有時可以用來穩(wěn) 定雙工機(jī)260的性能。
前置放大器214是可變增益放大器，其產(chǎn)生前置放大，信號229。依賴于 放大^lt信號227的期望功率級別，改變前置放大器214的增益來Mf共第一增益 量。由增益控制信號230規(guī)定前置放大器214的增益，增益控制信號由功率限控 單元207提供。接著，功率放大器216放大前置放大，信號229來掛共所需增 益的剩余部分。濾波器(未示出)可以可選地添加至卿置放大器214之后，用于 移除由前置放大器214和無線通信設(shè)備100的前級引入前置放大發(fā)射信號229 的噪聲。本領(lǐng)域技術(shù)人員將可以為該、搶波器選髓宜的參數(shù)。
在操作期間任意點(diǎn)處，功率放大器216需要電源電壓信號232,該信號具有 足夠的振幅，從而使可以產(chǎn)生具有最大可接受失真級別的放大皿信號227。如 果功率放大器216總是用同一可接受失真級別進(jìn)行操作，則可以進(jìn)行對應(yīng)基帶數(shù) 據(jù)的固定校正，來抵銷失真而節(jié)約功率。因此，當(dāng)放大鄉(xiāng)信號227處于^lt機(jī) 動態(tài)范圍內(nèi)的任意功率時，功率放大器216應(yīng)具有不變的凈空，來確保放大， 信號227至多總是以相同方式失真。
功率放大單元204中相當(dāng)多的功率損耗的原因之一是放大皿信號227很 少處于上面提到的最大級別處，而皿常處于更低的功率級別。ili共給功率放大 器216的電源電壓232和放大^f信號227的振幅之間的過量凈空耗散為熱。為 了避免這種功率損失，開關(guān)式電源210由開關(guān)穩(wěn)壓控制單元208控制，以最小化 該凈空，但允許功率放大器216產(chǎn)生具有傳輸所需的瞬時最大功率的放大，信 號227。
配平信號220是由控制單元102提供給功率管理單元202的控制信號。配 平信號220用于在無線通信設(shè)備100的工廠校準(zhǔn)期間去除個體差異。該差異是由 于用于構(gòu)建對寸機(jī)152和控制環(huán)路的組件的部件差異而導(dǎo)致的偏差產(chǎn)生的。配平
信號220配平或減少由這些偏差/公差而導(dǎo)致的差異。M在操作期間釆樣開關(guān) 式電源210的輸出，以及調(diào)整用于配平信號220的值可以做到這一點(diǎn)，以獲得可 接受的性能。另外，鄉(xiāng)機(jī)152的壓縮噪聲可以被測量，調(diào)整配平信號220的值， 直到觀察到期望的失真量。取決于公差層級，在一些設(shè)計中，酉己平信號220是可 選的。
檢測器203經(jīng)由耦合器205感則前置放大鄉(xiāng)信號229，其是用于功率放大 器216的輸入驅(qū)動。接著，檢測器203產(chǎn)生檢測前置放大輸出信號221。在一些 實(shí)現(xiàn)方式中，檢測器203可以近似午具有線性亥I渡輸出的實(shí)際RMS檢測器。然 而，亦可以使用具有其它輸出形式的檢測器，包括對數(shù)輸出。M不和功率放大 器216的輸出相耦合來^l!ij放大^lt信號227，檢測器203的^S造成環(huán)路穩(wěn)定 以及節(jié)約了功率。如果檢測器203放置在可以受到增益擴(kuò)大影響的地方(gp，功 率放大器224的輸出端上)，則功率放大器216的增益擴(kuò)大將導(dǎo)致具有右手極性 的控制系統(tǒng)。在檢測器203位于功率放大器216的輸出端的情況下，功率增大例 如將導(dǎo)致檢測到的輸出增大及抬高電源電壓信號232，功率增大由增益擴(kuò)大或可 能的噪聲造成。最終的增益擴(kuò)大將進(jìn)一步增大檢測到的功率。接著，該過程將逐 步升級。M將檢測器203放置在前置放大器214的輸出端 免這一點(diǎn)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選髓當(dāng)?shù)鸟詈掀?05來和檢測器203 —起4頓。該 選M:程基于諸如功率放大器216的類型、功率管理單元202中的各個控制單元 的調(diào)諧、以及功率管理單元202的計劃,性能目標(biāo)之類的參數(shù)。定向耦合器可 以用作耦合器205，但如果前置放大器214具有足夠的反向隔離，則亦可以4柳 電阻性分接頭。
將檢測到的前置放大輸出信號221和配平信號220提供給功率管理單元 202，來限制放大單元204的輸出功率。Mil利用這對言號和下面討論的其它信 息，來執(zhí)行調(diào)整前置放大器214的增益和控制開關(guān)式電源210M^特定級別的電 源電壓信號232中的至少一種操作來做到這一點(diǎn)。應(yīng)該注意到，激寸機(jī)設(shè)計中差 異的主要來源不是由于功率放大器216的熱特性，而是由于前置放大器214的熱
特性和頻率特性中的差異，其中的熱特性和頻率特性慰艮差的。因此，M檢測 前置放大器214的輸出功率229，當(dāng)降低，機(jī)152中的功率損失時，可以移除 ^!寸機(jī)152中的大部分差異。
基于配平信號220和檢測前置放大輸出信號221 ，開關(guān)穩(wěn)壓控制單元208以 優(yōu)化模式控制開關(guān)式電源210提供電源電壓信號232。開關(guān)控制單元208將開關(guān) 控制傳遞函數(shù)應(yīng)用到檢測前置放大輸出信號221和配平信號220,以產(chǎn)生開關(guān)電 源控制信號228來控制開關(guān)式電源210。另外，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，欲從電源電 壓信號232中過濾特定的高頻噪聲分量。開關(guān)式電源210可以是DC-DC開關(guān)轉(zhuǎn) 換器。然而，很多設(shè)備可以用作開關(guān)式電源210，只要滿足放大單元204的輸出 電壓、電流、效率及噪聲要求。
通過恰當(dāng)選擇檢測器203以及用于開關(guān)控制傳遞函數(shù)的值，開關(guān)穩(wěn)壓控制 單元208可以提供控制值給開關(guān)式電源210，以保持功率放大器216處于不 縮狀態(tài)。這意H賴放大鄉(xiāng)信號227的壓縮噪聲被保持在實(shí)際數(shù)據(jù)信號的不變部 分。因此，M3ift小化在所有可能的鄉(xiāng)功率處的功率放大器216的電源電壓開 銷來優(yōu)化功率節(jié)約，放大Mf信號227上的功率放大器216的壓縮效果z，皿 功率的恒定函數(shù)。這是因?yàn)?，功率放大?16正由電源電壓信號232劍共盡量少 的電源電力，而仍然滿足大范圍的，功率上的各種諸如最大可接受失真之類的 規(guī)定。這允許一種靜態(tài)補(bǔ)償應(yīng)用于基帶，而不是隨發(fā)射功率變化的另一種補(bǔ)償方 法。換句話說，如果功率放大器216的壓縮變作功率的函數(shù)，則需要相關(guān)編碼閾 功率的動態(tài)補(bǔ)償。術(shù)語編碼閾功率指的是所討論的編碼信道的相對功率對噪聲比 率(其它信道是正交的，看起來像噪聲)。靜態(tài)補(bǔ)償指的是設(shè)置編碼閾校正來補(bǔ) 償硬件特征，而不是變化的功率。
開關(guān)控制傳遞函數(shù)/腐檢測器203的響應(yīng)，幵關(guān)式電源210的控制曲線，
以及到輸入驅(qū)動的功率放大器216的響應(yīng)的表征中取得。這些值M方法300 獲得。
現(xiàn)在參照圖3，其中示出了一種示例性方法300的纟凝呈圖，該方法可以用于 為開關(guān)穩(wěn)壓控制單元208的開對空制傳遞函數(shù)確定適當(dāng)?shù)闹?。在幾個無線通信設(shè) 備上執(zhí)行方法300，并且集合測試結(jié)果形成由幵關(guān)穩(wěn)壓控制單元208 ^頓的開關(guān) 控制傳遞函數(shù)。方法300幵始于步驟302，此時開啟鄉(xiāng)機(jī)152。在步驟304， 觀察放大發(fā)射信號227和功率放大器216的壓縮。在步驟306，開關(guān)穩(wěn)壓控制單 元208被撤銷(override),并且調(diào)整開關(guān)式電源210，直到為功率放大器216取 得期望壓縮。如果電壓調(diào)整過度地影響操作功率，則步驟306有時直接跳到步驟
310 (未示出)。在步驟308，檢測器203的輸出(g卩，檢測前置放大輸出信號221) 以及開關(guān)式電源210的控制設(shè)置在數(shù)據(jù)表中標(biāo)出。在步驟310，調(diào)整皿機(jī)152 的功率，重復(fù)步驟304到310，直到獲得足夠的l^點(diǎn)。
換句話說，通過著眼于功率放大器216的幾種不同輸出功率級別，以及降 低這些級別的電源電壓信號，直到每個功率級別都獲得了一個可接受的最小凈空 級別，可以產(chǎn)生開關(guān)控制傳遞函數(shù)。這掛共了功率放大器216的功率級別和電源 電壓信號232的級別之間的第一關(guān)系。接著，這些不同的功率級別被與輸入驅(qū)動 (即，檢測器203的輸出端)的級別相關(guān)聯(lián)，而電源電壓信號232保持M^ 功率級別來說剛剛能發(fā)現(xiàn)的最小級別處，從而獲得輸入驅(qū)動級別和功率放大器 216的功率級別之間的聯(lián)系。接著組合這兩種縣，來定義檢測器203的輸出和 開關(guān)式電源210的輸出之間的開關(guān)控制傳遞函數(shù)。接著或者M(jìn)建?；蛘邔?shí)P示測 試，可以觀察開關(guān)控制傳遞函數(shù)的階躍響應(yīng)，以及調(diào)整傳遞函數(shù)的特定參數(shù)來獲 得可接受的時序。
接著M方法300產(chǎn)生的數(shù)據(jù)點(diǎn)被用于獲取用于開關(guān)穩(wěn)壓控制單元208的 優(yōu)化開關(guān)控制傳遞函數(shù)。如果這樣期望，貝呲時可選擇在一些湖懂點(diǎn)之間進(jìn)行內(nèi) 插。雖然方法300產(chǎn)生靜繊，用于獲得開關(guān)穩(wěn)壓控制單元208的開關(guān)控制傳遞
函數(shù)時，但是可以修改方法300，其中對mt機(jī)功率進(jìn)行^S^:改變，以便于觀
察動態(tài)特征。此時可以增加可選校正，以獲得功率管理和放大單元202和204 的時間響應(yīng)。這可以用硬件或軟件進(jìn)行。執(zhí)行這些的步驟是1)測量系統(tǒng)的階 躍響應(yīng)，2)為了滿足時序需求，分析響應(yīng)的形^3fe確定傳遞函數(shù)所需要的補(bǔ)償， 3)應(yīng)用補(bǔ)償并測試系統(tǒng)，以及4)如果必需，貝U回到步驟1，并重復(fù)直到性能令 人滿意。這^t程是相當(dāng)重復(fù)的，因?yàn)樵跍y試期間，人們有時會發(fā)現(xiàn)一些意想不 到的副作用。接著，Sil著眼于功率管理和放大單元202及204的階躍響應(yīng)，以 及產(chǎn)生適當(dāng)?shù)腲ig算，可以在這一點(diǎn)定義開關(guān)控制傳遞函數(shù)。
通過利用具有線性、 一階低通函數(shù)和偏置的、搶波器，可以用硬件實(shí)現(xiàn)開關(guān) 穩(wěn)壓控制單元208所使用的開關(guān)控制傳遞函數(shù)。詼搶波辦皮偏置了一位，來補(bǔ)償
開關(guān)/不正好在o伏操作的其它電路的響應(yīng)。fflii^取開關(guān)控制傳輸功能，對其
應(yīng)用拉普拉斯變換，接著基于產(chǎn)生的極點(diǎn)和0點(diǎn)來合成 麼波器，可以實(shí)現(xiàn)濾波器。 然而，通使用査找表，亦可以用軟件實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制傳遞函數(shù)。
由于^^M)"機(jī)152的時間響應(yīng)符合依賴于網(wǎng)絡(luò)的功率和時間之間的關(guān)系 的穩(wěn)壓需求，因此考慮開關(guān)控制傳遞函數(shù)的響應(yīng)時間。同樣地，由于例如開關(guān)式 電源210中的松散性能意,在別處需要更多補(bǔ)償，因此考慮*單元的響應(yīng)。 當(dāng)軟件用于實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制傳遞函數(shù)時，時間響應(yīng)亦是一個因素。利用軟件，禾傭 離散的時間步 行分析。軟件的時間響應(yīng)部分取決于用于計算和/或査找的軟 件保證響應(yīng)時間。在具有許多應(yīng)用程序并fi^行的處理器上，時間響應(yīng)取決于1) 編碼效率，以及2)當(dāng)執(zhí)行實(shí)時編碼時，操作系統(tǒng)是否可以確保保證響應(yīng)時間。 一般來說，調(diào)整組件的時序來^j共對定時要求的更好，，該定時要求由標(biāo)準(zhǔn)及 網(wǎng)纟^f共商規(guī)定。 一個定時參數(shù)的值可能需要和另一個定時參數(shù)的值進(jìn)行折衷。
基于各種輸入，由功率限控單元207設(shè)置增益控制信號230。由控制單元 102提供自動增益控制(AGC)信號222和傳輸限制(TXJim)控制信號224。 可選地，如果存在，可以由通信子系統(tǒng)104中的處理器(如果存在的話)J^共這 些信號。TX一lim控制信號224指定功率放大器216的輸出的最大允許功率。AGC 222由補(bǔ)償控制單元212的輸出修改。M31控制前置放大器214的增益，功率限 控單元207亦接收檢測前置放大輸出信號221 ，并組合這些信號來降低到功率放 大器216的輸入驅(qū)動。降低的輸入驅(qū)動的效果是放大皿信號227的功率的減少。
現(xiàn)在參照圖5，其中示出了功率限控單元207的示例性實(shí)施例的方框圖。功 率限控單元207包括求和器402、限幅器404、積分器406、功率限制傳遞函數(shù) 408和第二求和器410。功率限控單元207可以在過功率情況發(fā)生之前預(yù)測過功 率情況，并為增益控制信號230劍共適當(dāng)?shù)闹?，來避免該過功率瞎況出現(xiàn)。這基 于用于功率限制傳遞函數(shù)408的特定值的選擇，并且在為增益控制信號230產(chǎn)生 新值之前，檢查功率誤差信號(即，求和器213的輸出)和功率誤差信號的變化 率(即，誤差信號412)。這對言號的變化率涉及檢測器203的輸出的變化率。 如果具有高變化率，則將在輸出功率中出現(xiàn)脈沖瑕〖增，并將產(chǎn)生過量功率情況。
當(dāng)求和器402從檢測前置放大輸出信號221中減去TX一lim信號224時，獲 取功率誤差信號。接著將這個差順miM限幅器404、積分器406以及功率限 制傳遞函數(shù)408來產(chǎn)生誤差信號412。限幅器404 il31將所有負(fù)的輸入值轉(zhuǎn)換成 0，以及利用調(diào)整因子傳遞正做體現(xiàn)校正量，以產(chǎn)生限幅功率誤差信號，其中 校正量對校正最差的AGCi^被視為是必需的。因此，當(dāng)TX—lim信號224具
有比檢測前置放大輸出信號221更大的振幅時，限幅器404的輸出是0。此外， 當(dāng)檢測前置放大輸出信號221大于TXJim信號224時，限幅器404的輸出值等 于檢測前置放大輸出信號221和TX一lim信號224之間的振幅Mft乘以調(diào)整因子。 調(diào)整因子用于縮放目的來補(bǔ)償所使用的各種組件的靈敏度。在沒有限幅器404 的情況下，功率限控單元242將迫lMit機(jī)152以最大功率運(yùn)行，而不用管AGC 信號222的值。接著積分器406積分限制功率誤差信號來衛(wèi)共積分功率體信號 (以獲取當(dāng)功率限控單元207停止時，，功率中的0功率殘留誤差)。可以以 硬件或軟件形式來實(shí)施積分器406。
功率限制傳遞函數(shù)408具有線性項和一階導(dǎo)數(shù)項。功斜蹄帷遞函數(shù)408 處理積分功率體信號，以便在過功率出現(xiàn)之前檢測過功率膚況。在輸出功率的 快3^斜上揚(yáng)期間，功率控制環(huán)路，包括開關(guān)穩(wěn)壓控制單元208和開關(guān)式電源210， 可能不足夠fflil地^^響應(yīng)。當(dāng)檢測到積分誤差的大變化率時，人們可以認(rèn)為已 經(jīng)超過限制，輸出信號必須非常迅逝也被箝位。該功能由包括功率限制傳遞函數(shù) 408的功率限控單元207中的各個單元樹共。選擇功率限制傳遞函數(shù)408來獲得 功率限控單元207的期望瞬時性能。功率限制傳遞函數(shù)408亦4卜償了前置放大器 214的行為以及皿機(jī)152中的其它延遲。這可以ilii應(yīng)用不同皿的功率斜坡 的現(xiàn)有知識來控制發(fā)射功率限制來做到。術(shù)語"功率斜坡"指的是功率和時間之 間的關(guān)系，其用于在不同功率級別之間轉(zhuǎn)換。諸如時間響應(yīng)之類的期望形狀的知 識允許更精確設(shè)計的功率限制傳遞函數(shù)。
當(dāng)超出劍寸機(jī)功率限制TX一lim時，M求和器410從修正AGC信號223 中減去誤差信號412，從而產(chǎn)生增益控制信號230來控制前置放大器214的增益。 可選地，如果沒有超出功率限制TXJim，則誤差信號具有值0，并且增益控制 信號230是修正AGC信號223。 M31iA AGC信號222中減去補(bǔ)償控制單元212 的輸出，產(chǎn)生修改AGC信號223。
M為檢測信號221選擇各個值可以生成功率限制傳遞函數(shù)408,從而測試 關(guān)于發(fā)射功率控制信號TXJim224的值的過功率的各個功率級別，以及為傳遞 函 擇值，從而使誤差信號412的級別被調(diào)整，以便于增益控制信號230導(dǎo)致 產(chǎn)生一個可接受級別的輸入驅(qū)動，其由前置放大器214的輸出提供。這設(shè)置了功 率限制傳遞函數(shù)408的穩(wěn)定狀態(tài)特征。接著，通過著眼于功率限制傳遞函數(shù)408
的階躍響應(yīng)，觀察功率限制傳遞函數(shù)408的瞬時特性。接著，調(diào)整功率限制傳遞 函數(shù)408的值，以便于階躍響應(yīng)的脈沖跳增和沉降時間是可接受的。在包括開關(guān) 控制環(huán)路、補(bǔ)償環(huán)路以及功率限制環(huán)路的設(shè)計中，在調(diào)諧功率限制傳遞函數(shù)之前， 首先選擇并調(diào)諧開關(guān)控制傳遞函數(shù)和補(bǔ)償傳遞函數(shù)。
當(dāng)改變了電源電壓信號232的振幅時，校準(zhǔn)困難來自于功率放大器216的 增益變化。隨著電源電壓信號232的振幅增大，功率放大器216的增益亦隨之增 大。在前面的控制方案中，電源電壓信號232被控制作為AGC信號222的函數(shù)。 隨著AGC信號222增大，功率放大器216的增益可預(yù)見地增大，但輸出在曲線 中的特定點(diǎn)處增大更為ffii!。這是由于增大前置驅(qū)動增益和功率放大器216中的 增益變化的組合效果造成的，功率放大器中的增益變化是由于電源電壓信號232 造成的。因此，m將額外補(bǔ)償應(yīng)用到AGC信號222中以及用修改增益控制信 號230提供前置放大器214，可以消除控制曲線中的缺陷。
圖2中的功率管理單元204的拓?fù)涫境霰辉O(shè)計成解決傳統(tǒng)開，制方案中 的缺陷。功率管理單元204使用了補(bǔ)償反饋環(huán)路來創(chuàng)建AGC信號222和放大發(fā) 射信號227的功率之間的線性關(guān)系。補(bǔ)償反饋環(huán)路包括補(bǔ)償控制單元212和求和 器213。補(bǔ)償控制單元212是估算器，該估算器在開關(guān)式電源210的輸出端采樣 電源電壓信號232，并將電源電壓信號232轉(zhuǎn)換成增益校正信號234。接著，經(jīng) 由求和器213從AGC信號222中減去增益校正信號，從而產(chǎn)生修正增益控制信 號223。 M改變電源電壓信號232的量級弓l入到功率放大器216的副作用被補(bǔ) 償反饋環(huán)路消除。
補(bǔ)償傳遞函數(shù)可以用于將電源電壓信號232的值轉(zhuǎn)換^益校正信號234 的值。首先，為幾個功率放大翻定功率放大器216的增益和電源電壓信號232 之間的關(guān)系。 一旦已獲得平均關(guān)系，考慮前置放大器214的一些諸如前置放大器 214的控制斜面之類的平均特性，對平均關(guān)系取反產(chǎn)生補(bǔ)償傳遞函數(shù)，從而使增 益和電源電壓信號232之間具有線性關(guān)系。要考慮的前置放大器214的一個特性 是平均增益對控制電壓曲線。通過匹配檢測器和鄉(xiāng)機(jī)鏈的特性，可以在最高功 率處補(bǔ)償熱特性。可選地，可以使用另一種使用強(qiáng)力軟件補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計，其具有所 有功率級別處的^^補(bǔ)償。 一旦選定了補(bǔ)償傳遞函數(shù)，M31查看階躍響應(yīng)，檢査 瞬時屬性來確保該瞬時屬性、驗(yàn)可接受限度內(nèi)。在使用了開幾制傳遞函數(shù)的設(shè)
計中，在選定并調(diào)諧開關(guān)控制傳遞函數(shù)之后，選定并調(diào)諧補(bǔ)償傳遞函數(shù)。在亦使
用了功率限制傳遞函數(shù)的設(shè)計中，將功率限控單元207的函數(shù)設(shè)置為高，以不影 響選定并調(diào)諧補(bǔ)償傳遞函數(shù)。
補(bǔ)償傳遞函數(shù)可以通過査找表用軟件實(shí)現(xiàn)，或者利用使用了硬件濾波器的 硬件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)補(bǔ)償傳遞函數(shù)經(jīng)由查找表實(shí)現(xiàn)時電源電壓信號232和該信號的變化 率用于確定增益校正信號234的值。由于需要花一些時間對其它電路進(jìn)行調(diào)整， 因此電源電壓信號232的變化率可以用于預(yù)測功率放大器216接下來的狀態(tài)。在 一種更高級設(shè)計中，人們可以監(jiān)視其它偏壓參數(shù)。
當(dāng)補(bǔ)償傳遞函數(shù)用濾波器實(shí)現(xiàn)時，將拉普拉斯變換應(yīng)用于對應(yīng)于補(bǔ)償傳遞 函數(shù)的時間響應(yīng)或脈沖響應(yīng)，并且接著基于由拉普拉斯變換操作產(chǎn)生的極點(diǎn)和0 點(diǎn)來合成濾波器。補(bǔ)償傳遞函數(shù)的選定不僅允許補(bǔ)償靜態(tài)增益變化，也允許由于 功率管理控制及功率放大單元202和204中的遲延而導(dǎo)致的動^^變化。補(bǔ)償傳遞 函數(shù)具有線性項和一階導(dǎo)數(shù)項。
補(bǔ)償反饋環(huán)路的效果是要線性化放大，信號227的功率和，機(jī)152的 AGC信號222之間的關(guān)系。另一個結(jié)果是補(bǔ)償反饋環(huán)路降低或延遲該關(guān)系的飽 和效果。此外，從補(bǔ)償控制函數(shù)中分離功率限制函數(shù)降低了補(bǔ)償控制單元212 的精度要求。
應(yīng)該注意到，M^擇檢測器203以及調(diào)諧功率限制控制單元207的方式， Jil共精確的數(shù)據(jù)^^立功率限制。隨著平均功率比率的峰改變，檢測器203的觀 察到的輸出也l變化，如果其不是實(shí)際RMS檢測器的話。功率限制傳遞函數(shù) 408的精確性將取決于檢測實(shí)際RMS功率。而且， 一些檢測器將具有對數(shù)輸出。 禾,對數(shù)輸出，進(jìn)一步壓縮刻度的頂部，因此輸出功率的精確控制涉及比較愈來 愈小的電壓差異。禾'J用線性的實(shí)際RMS檢測器，測量獨(dú)立于數(shù)據(jù)率，并且刻度 的頂端被擴(kuò)展。然而，在一些設(shè)計中，可以J頓非RMS檢測器。
由于使用開關(guān)控制傳遞函數(shù)，可以用具有濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)功率限制傳遞 函數(shù)408和補(bǔ)償控制傳遞函數(shù)。可選地，可以用軟件(即，作為一個查找表)實(shí) 現(xiàn)這些傳遞函數(shù)。
通過將檢測器203放置在前置放大器214之后以及功率放大器216之前， 可以取消隔離器209和輸出孝給器211。相反，如果檢測器203方爐在功率放大
器216的輸出端，則需要隔離器209和/或輸出耦合器211 M免檢測器203感 測到反射功率。此外，如果方爐在功率放大器216的輸出端，由于耦合器205 進(jìn)行采樣，放大發(fā)射信號227中具有功率損失。
由于功率放大器216的反向絕織免反射功率到達(dá)檢測器203，因此可以移 除隔離器209和輸出耦合器211。 S,2參數(shù)指示了功率放大器216的反向隔離，該 參數(shù)是功率放大器216的輸入端功率和功率放大器216的輸出端功率之間的比 率，這時不提供輸入信號給功率放大器216，并且功率在功率放大器216的輸出 端注入。通jffi制功率放大器216的最終增益級的漏極柵極電容(對于FET功 率放大器)或功率放大器216的最終增益級的集電極基極電容(對于HBT功率 放大器)，可以獲得好的反向隔離。
由于使用數(shù)量減少的組件實(shí)1^機(jī)152，移除隔離器209和輸出耦合器 211導(dǎo)致成本節(jié)約。此外，移除隔離器209和輸出耦合器211消除了客妙卜組件， 其中功率可以在功率放大單元204和天線156之間轉(zhuǎn)移或消耗，這斷氐了放大發(fā) 射信號227到達(dá)天線156之前信號中的功率損失量。
然而，在移除隔離器209和輸出耦合器211的情況下，功率放大器216必 須匹酉&n:機(jī)260 免負(fù)載感應(yīng)功率變化(尤其如果移除了隔離器209)。通 過混亂功率放大器216的操作點(diǎn)，作為負(fù)載轉(zhuǎn)移結(jié)果的功率放大器216的輸出端 的反射功率可能導(dǎo)致正向發(fā)射功率變化。而且，如果反向隔離差，則反射功率有 時可以擾亂功率放大器216的輸入。然而，在具有好的反向隔離以及和雙工機(jī) 260匹配的情況下，可以移除隔離器209和輸出耦合器211，而不會招致一般最
大輸出功率精確性代價。
應(yīng)該注意到，功率管理單元202的結(jié)構(gòu)和檢測器203的《體導(dǎo)致l)精確， 比率獨(dú)立功率限制(由于功率限制傳遞函數(shù)408和檢測器選擇的組合導(dǎo)致擴(kuò)展的 上部范圍)，以及2)線性化放大器單元204的AGC曲線對發(fā)射功率，以及3) 幾乎不變的功率放大器壓縮對發(fā)射功率。此外，以涉及其功能的適宜方式調(diào)i, 個傳遞函數(shù)，并且各單元中使用的傳遞函數(shù)彼此不同。
這里描述的結(jié)構(gòu)和方法允許以獨(dú)立于，機(jī)152的功率的不ffi縮操作功 率放大器216。 S3t成a)由于用少量電源電壓樹共給功率放大器216，因此優(yōu) 化了功率節(jié)約，如上戶皿，以及b)不變的編碼閾性能。發(fā)射機(jī)152的結(jié)構(gòu)亦允許功率放大器216和天線156之間更低的損耗，而不用招致功率精確性代價。
功率管理單元204可以劃分成三個子組件 一個開關(guān)穩(wěn)壓控制環(huán)路， 一個 補(bǔ)償反饋環(huán)路，以及一個功率限制反饋環(huán)路。開關(guān)穩(wěn)壓控制環(huán)5鮑括耦合器205、 檢測器203、開關(guān)穩(wěn)壓控制單元208、以及幵關(guān)式電源210。補(bǔ)償反饋環(huán)路包括 開關(guān)穩(wěn)壓控制環(huán)路的組件和補(bǔ)償控制單元212以及求和器213，，收來自AGC 控制信號222和TX一lim控制信號224的輸入。功率限制反饋環(huán)S鮑括耦合器205 、 檢測器203、以及功率限控單元207，，收來自求和器213的輸出和TX—lim 控制信號224的輸入。
這里僅是通過例子的方式描述各個實(shí)施例。在不脫離這些實(shí)施例的精神和 范圍的情況下，可以對這些實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變化，其精神和范圍由后附的 權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1、一種用于無線通信設(shè)備的發(fā)射機(jī)，其中該發(fā)射機(jī)包括功率放大單元，包括前置放大器，配置成放大發(fā)射信號，從而產(chǎn)生前置放大發(fā)射信號；以及耦合到該前置放大器的功率放大器，配置成放大該前置放大發(fā)射信號，從而產(chǎn)生放大發(fā)射信號；檢測器，耦合到前置放大器的輸出端，并配置成提供檢測前置放大輸出信號；以及功率管理單元，包括開關(guān)穩(wěn)壓控制單元，配置成基于該檢測前置放大輸出信號產(chǎn)生開關(guān)電源控制信號；以及開關(guān)式電源，耦合到開關(guān)穩(wěn)壓控制單元，并配置成基于開關(guān)電源控制信號產(chǎn)生電源電壓信號，以及將該電源電壓信號提供給功率放大器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)射機(jī)，其中開關(guān)穩(wěn)壓控制單元包括開關(guān)控制傳遞函 數(shù)，其用于基于該檢測前置放大輸出信號產(chǎn)生開關(guān)電源控制信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一個的鄉(xiāng)機(jī)，其中開關(guān)穩(wěn)壓控制單碰一步 配置成也使用配平信號來產(chǎn)生開關(guān)電源控制信號，該配平信號,生以補(bǔ)償用于 構(gòu)建^M機(jī)的組件的公差。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一個的，機(jī)，其中開關(guān)穩(wěn)壓控制單元配置成提^e制值給開關(guān)式電源，以保持功率放大器處于恒定壓縮狀態(tài)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2的鄉(xiāng)機(jī)，其中基于對檢測器的響應(yīng)、開關(guān)式電源的控 制曲線、以及功率放大器對輸入驅(qū)動的響應(yīng)的表征來獲得開關(guān)控制傳遞函數(shù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求i-5中任一個的，機(jī)，其中功率管理單^ia—步包括功率限控單元，該功斜艮控單元配置成掛共增益控制信號給前置放大器，以限制功 率放大單元的鄉(xiāng)功率，其中功率限控單元耦合到檢測器，將于檢測前置放大 輸出信號、鄉(xiāng)功斜蹄l臘號以及第二增益控制信號產(chǎn)生增益控制信號。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一個的，機(jī)，其中功率管理單元進(jìn)一步包 括補(bǔ)償控制單元，補(bǔ)償控制單元配置成基于電源電壓信號提供增益校正信號，以 及其中從自動增益控制(AGC)信號中減去增益校正信號，以產(chǎn)生前置放大器 的增益控制信號。
8、 一種移動通信設(shè)備，包括主處理器，該主處理器配置成控制該移動通信設(shè)備的操作；連接到主處理器的通信子系統(tǒng)，該通信子系統(tǒng)配置成發(fā)送及接收數(shù)據(jù)，該通信子系統(tǒng)包括功率放大單元，包括前置放大器，該前置放大器配置成放大^t 信號，從而產(chǎn)生前置放大鄉(xiāng)信號；以及耦合到該前置放大器的功率 放大器，該功率放大器配置成放大該前置放大糊信號，從而產(chǎn)生放 大鄉(xiāng)信號；檢測器，耦合到前置放大器的輸出端，并配置成Jif共檢測前置放大輸出信號；以及功率管理單元，其包括開關(guān)穩(wěn)壓控制單元，配置成基于該檢測前置放大輸出信號產(chǎn)生開關(guān)電源控希幅號；以及開關(guān)式電源，耦合到開關(guān)穩(wěn)壓控制單元，并配置鵬于開關(guān)電源控制信號產(chǎn)生電源電壓信 號，以及將該電源電壓信號提供給功率放大器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8的移動通信設(shè)備，其中開關(guān)穩(wěn)壓控制單元包括幵關(guān)控制 傳遞函數(shù)，適用于基于檢測前置放大輸出信號產(chǎn)生開關(guān)電源控制信號。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8和9任一個的移動通信設(shè)備，其中開關(guān)穩(wěn)壓控制單碰一步配置成也^頓配刑言號來產(chǎn)生開關(guān)電源控審瞻號，該配平信號被產(chǎn)生以補(bǔ)償 用于構(gòu)建通信子系統(tǒng)的組件的公差。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7到10中任一個的移動通信設(shè)備，其中開關(guān)穩(wěn)壓控制單元配置成^i，制值給開關(guān)式電源，以保持功率放大器處于恒定壓縮狀態(tài)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9的移動通信設(shè)備，其中基于嫩測器的響應(yīng)、開關(guān)式電 源的控制曲線、以及功率放大器對輸入驅(qū)動的響應(yīng)的表征來獲得幵關(guān)控制傳遞函 數(shù)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求8到12中的任一個的移動通信設(shè)備，其中功率管理單元 進(jìn)一步包括功率限控單元，該功率限控單元配置成掛共增益控制信號給前置放大 器，以限制功率放大單元的鄉(xiāng)功率，其中功率P鵬單殆禺合至啦測器，縫于 檢測前置放大輸出信號、皿功率限制信號以及第二增益控制信號來產(chǎn)生增益控 制信號。
14、 根據(jù)權(quán)利要求8到12的任一個的移動通信設(shè)備，其中功率管理單^it 一步包括補(bǔ)償控制單元，該補(bǔ)償控制單元配置成基于電源電壓信號提供增益校正 信號，以及其中從自動增益控制(AGC)信號中減去增益校正信號，以產(chǎn)生前 置放大器的增益控制信號。
15、 一種用于將開關(guān)電源控制信號樹共給鄉(xiāng)機(jī)的功率放大單元的方法，功 率放大單元包括前置放大器和功率放大器，其中該方^fe括檢測前置放大器的輸出以樹共檢測前置放大輸出信號； 基于該檢測前置放大輸出信號產(chǎn)生開關(guān)電源控制信號；以及 通過提供開關(guān)電源控制信號給開關(guān)式電源產(chǎn)生電源電壓信號。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中該方法進(jìn)一步包括利用開關(guān)控制傳遞函數(shù)來基于檢測前置放大輸出信號產(chǎn)生開關(guān)電源控制信號。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15和16中任一個的方法，其中該方法進(jìn)一步包皿利用酉己平信號產(chǎn)生開關(guān)電源控制信號，該配刑言號被產(chǎn)生以補(bǔ)償用于構(gòu)建鄉(xiāng)機(jī)的組 件的公差。
18、 根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一個的方法，其中該方t^括產(chǎn)生開關(guān)電源 控制信號，該開關(guān)電源控制信號進(jìn)行開纖作來^i乓電源電壓信號，以保持功率 放大器在^ffl期間處于恒定壓縮狀態(tài)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中該方法進(jìn)一步包括基于對檢測器的響應(yīng)、開關(guān)式電源的控制曲線以及功率放大器對輸入驅(qū)動的響應(yīng)的表征來獲得開關(guān)控 制傳遞函數(shù)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求15到19中任一個的方法，其中該方法進(jìn)一步包括掛共增 益控制信號給前置放大器，以限制功率放大單元的鄉(xiāng)功率，其中基于檢測前置 放大輸出信號、發(fā)射功率限制信號以及第二增益控制信號產(chǎn)生增益控制信號。
21、 權(quán)利要求15到19的任一個的方法，其中該方法進(jìn)一步包括基于電源電 壓信號提供增益校正信號，以及從自動增益控制(AGC)信號中減去增益校正 信號，以產(chǎn)生前置放大器的增益控制信號。
全文摘要
這里描述的各個實(shí)施例涉及功率管理單元和放大單元，其用于通信子系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)中。功率管理單元提供了增益控制信號和電源電壓的改進(jìn)控制，增益控制信號提供給前置放大器，電源電壓提供給功率放大器，這兩個都位于放大器單元中。通過采用一種連續(xù)控制方法優(yōu)化功率放大器所消耗的功率，其中采用了一個或多個反饋環(huán)路來考慮發(fā)射機(jī)組件和控制值的各種特征。
文檔編號H03G3/20GK101341653SQ200780000802
公開日2009年1月7日 申請日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月14日
發(fā)明者曹文彥, 納塞魯拉·卡恩 申請人:捷訊研究有限公司