專利名稱:發(fā)射機(jī)的動態(tài)偏置的制作方法
背景技術(shù):
1.發(fā)明領(lǐng)域一般而言,本發(fā)明涉及發(fā)射機(jī)領(lǐng)域。更確切地說,本發(fā)明涉及發(fā)射機(jī)芯片中電流的動態(tài)偏置。
2.背景技術(shù)闡述在發(fā)射機(jī)芯片中,對每塊發(fā)射機(jī)芯片所加的偏置電流隨所要求的線性及輸出功率而變。某些發(fā)射機(jī)芯片具有動態(tài)調(diào)節(jié)輸出功率的能力。因此,可以通過動態(tài)調(diào)節(jié)偏置電流來降低發(fā)射機(jī)總的電流消耗。
目前有兩種動態(tài)調(diào)節(jié)偏流的方法。第一種技術(shù)是每當(dāng)輸出功率發(fā)生變化時,讀取一偏流設(shè)置查找表,然后相應(yīng)地改變偏置電流。第二種技術(shù)是測量輸出功率,并根據(jù)所測輸出功率的變化動態(tài)地產(chǎn)生適當(dāng)?shù)钠珘汉推?。這兩種技術(shù)中無論哪一種都不能避免發(fā)射機(jī)芯片在溫度、電源從及處理性能等方面所發(fā)生的任何變化。此外,當(dāng)動態(tài)調(diào)節(jié)偏流時,這兩種技術(shù)都不能始終保持發(fā)射機(jī)芯片的總增益恒定不變。因此,此前尚未出現(xiàn)過既能動態(tài)地調(diào)節(jié)偏流、同時又能保持總增益不變的有效且切實可行的技術(shù)。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及在發(fā)射機(jī)中電流的動態(tài)偏置,更具體而言,涉及在克服了現(xiàn)有技術(shù)之缺點(diǎn)的發(fā)射機(jī)芯片中電流的動態(tài)偏置。本發(fā)明的各個方面都是新穎而并非顯而易見的,且具有眾多的優(yōu)點(diǎn)。雖然這里述及的本發(fā)明之實際性質(zhì)只能參照所附有關(guān)權(quán)利要求來確定,但仍將那些具有這里所公開之實施方案特征的某些特性簡要闡述如下。
本發(fā)明的一種形式是用在包含有第一電路和第二電路之發(fā)射機(jī)芯片中的可變增益放大級。第一電路的作用是響應(yīng)接收到的電壓控制信號和中頻電壓信號,由該可變增益放大級提供一個電流驅(qū)動信號。該電流驅(qū)動信號具有交流電流分量和直流電流分量。第二電路的作用是響應(yīng)接收到的電壓控制信號,由該可變增益放大級提供一個直流電流控制信號。電流驅(qū)動信號直流分量的電流電平(ampere level)與直流電流控制信號的電流電平的比值保持不變。
本發(fā)明的第二種形式是包含有可變增益放大級和偏置級的發(fā)射機(jī)芯片??勺冊鲆娣糯蠹壍淖饔檬翘峁╇娏黩?qū)動信號和直流電流控制信號。該電流驅(qū)動信號具有交流分量和直流分量。偏置級的作用是響應(yīng)接收到的直流電流控制信號,提供一個直流電流偏置信號。電流驅(qū)動信號直流分量的電流電平與直流電流控制信號的電流電平的比值保持不變。
本發(fā)明的第三種形式是包含有可變增益放大級和相移級的發(fā)射機(jī)芯片。可變增益放大級的作用是提供電流驅(qū)動信號和直流電流控制信號。該電流驅(qū)動信號具有交流分量和直流分量。相移級的作用是響應(yīng)接收到的電流驅(qū)動信號,提供一個中頻電流信號。電流驅(qū)動信號直流分量的電流電平與直流電流控制信號的電流電平的比值保持不變。
從下面對優(yōu)選實施方案的詳細(xì)描述并結(jié)合對附圖的了解,將使本發(fā)明之前述各種形式和其它諸形式以及其功能特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)更為明顯。這些詳述和附圖僅僅是本發(fā)明的一些例證,而決不僅限于此,本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等效條款所規(guī)定。
附圖簡述
圖1是根據(jù)本發(fā)明給出的一個發(fā)射機(jī)芯片實施方案的方框圖;圖2示出了由圖1系統(tǒng)之可變增益放大級所提供的電流驅(qū)動信號和直流電流控制信號;圖3示出了由圖1系統(tǒng)之偏置級提供的5種直流偏置信號;圖4示出了由圖1系統(tǒng)之相移級提供的4種中頻電流信號;圖5示出了由圖1系統(tǒng)的混頻級提供的2種射頻電流信號;圖6是根據(jù)本發(fā)明的圖1偏置單元中可變增益放大級給出的一個優(yōu)選實施方案詳述本發(fā)明的發(fā)射機(jī)芯片10的方框圖示于圖1。參照圖1,為實現(xiàn)本發(fā)明的原理,發(fā)射機(jī)芯片10包括可變增益放大級20、偏置級30、相移級40和混頻級50。為了清晰地介紹本發(fā)明,沒有示出發(fā)射機(jī)芯片10的其它級和元件。但是,從下面有關(guān)發(fā)射機(jī)芯片10的級20、級30、級40和級50的描述中,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到發(fā)射機(jī)芯片10的這些附加級和元件。此外本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也將認(rèn)識到,發(fā)射機(jī)芯片10工作在電流工作方式下,這與使發(fā)射機(jī)芯片工作在電壓工作方式下的現(xiàn)有技術(shù)有所不同。
參見圖1和圖2,可變增益放大級20接收來自發(fā)射機(jī)芯片10的增益控制(未示出)指定引腳的電壓控制信號VCS和來自發(fā)射機(jī)芯片10的I/Q調(diào)制單元(未示出)的中頻(例如150MHz至250MHz)電壓信號VIf。作為響應(yīng),可變增益放大級20提供電流驅(qū)動信號IDS給相移級40并提供直流電流控制信號ICS給偏置級30。電流驅(qū)動信號IDS具有交流電流分量和直流電流分量。正如這里將要更加詳細(xì)闡述的那樣(參見圖6~9),對于發(fā)射機(jī)芯片10的工作溫度、處理性能和電源的任何變化而言,電流驅(qū)動信號IDS直流分量的電流電平X1和直流電流控制信號ICS的電流電平X2都不受影響。電流驅(qū)動信號IDS直流分量的電流電平X1和直流電流控制信號ICS的電流電平X2對電壓控制信號VCS電壓電平的任何變化作出響應(yīng)而變化。但是,正如這里結(jié)合圖6~9將要詳述的那樣,為了對電壓控制信號VCS電壓電平的任何變化建立起高度不敏感性,電流電平X1與電流電平X2的比值Y1(即Y1=X1/X2)應(yīng)維持恒定不變。
參見圖1~3,響應(yīng)電流控制信號ICS,偏置級30將輸出4個直流電流偏置信號IBS1~BS4給混頻級50,還輸出一個直流電流偏置信號IBS5給相移級40。如圖3所示,直流電流偏置信號IBS1~S5的電流電平X3~7分別設(shè)計成相同。響應(yīng)直流電流控制信號ICS的任何變化,電流電平X3- 7也是動態(tài)變化的,從而保持電流電平X3-7與電流電平X2的比值Y2-6(即Y2=X3/X2;Y3=X4/X2;Y4=X5/X2;Y5=X6/X2及Y6=X7/X2)各自皆恒定不變。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到偏置級30的各種常規(guī)實施方案,例如電流鏡等。
參見圖1,2和4,響應(yīng)電流驅(qū)動信號IDS和直流電流偏置信號IBS5,相移級40將提供4個中頻(例如150MHz至250MHz)且被移相90°的電流信號IIF1~I(xiàn)F4給混頻級50。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識會到相移級40的各種常規(guī)的實施方案,例如多相相移器級、緩沖放大器等等。
參見圖1和5,響應(yīng)直流電流偏置信號IBS1~BS4和中頻電流信號IIF1~ IF4,混頻級50將提供一對射頻(例如900MHz至1900MHz)差動電流信號IRF1和IRF2給發(fā)射機(jī)芯片10的外部平衡-不平衡變化器(未示出)。每個射頻電流信號IRF1和IRF2都具有交流電流分量和直流電流分量。如圖5所示,射頻電流信號IRF2和射頻電流信號IRF1的相位相差180°,而信號的峰-峰幅度則相同。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到混頻級50的各種常規(guī)的實施方案,例如同相和反相混頻器、鏡像抑制混頻器等等。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也會認(rèn)識到,雖然發(fā)射機(jī)芯片10的總電流消耗會隨著電壓控制信號VCS、發(fā)射機(jī)芯片10的工作溫度、發(fā)射機(jī)芯片10的處理性能或發(fā)射機(jī)芯片10的電源等的任何變化而改變,但混頻級50的總增益不變。
參見圖1和6,放大級20的一個實施方案包含一個可變增益放大電路21(以下稱為“VGA21”)、一個仿真可變增益放大電路(以下稱為“仿真VGA22”)和一個調(diào)節(jié)電路23。調(diào)節(jié)電路23接收電壓控制信號VCS并作出響應(yīng),提供電壓調(diào)節(jié)信號VAS1和電壓調(diào)節(jié)信號VAS2給VGA21和仿真VGA22。VGA22亦接收中頻電壓信號VIF并作出響應(yīng),提供電流驅(qū)動信號IDS給相移級40。響應(yīng)電壓調(diào)節(jié)信號VAS1和電壓調(diào)節(jié)信號VAS2,仿真VGA22提供直流電流控制信號ICS給偏置級30。在一個實施方案中,仿真VGA22與VGA完全一樣,它加強(qiáng)了電流ICS和IBS1~ BS4的直流電流路徑(由可變增益收大級20經(jīng)過偏置級30至混頻級50)與電流IDS和IIF1~I(xiàn)F4(由可變增益放大級20經(jīng)過相移級40至混頻級50)的交流電流路徑的第二電流路徑之間的隔離。結(jié)果使發(fā)射機(jī)芯片10不再需要濾波,并使射頻電流信號IRF1和射頻電流信號IRF2獲得高度線性。
參見圖6和7A,這里示出了VGA21的一個實施方案。VGA21包含有電流源CS1、NPN晶體管T2、NPN晶體管T3、NPN晶體管T4、NPN晶體管T5和電阻器R1。電流源CS1、晶體管T1的集電極端和晶體管T3的集電極端電耦合到電源PS。晶體管T1的基極端和晶體管T2的基極端電耦合到電路23,由此電壓調(diào)節(jié)信號VAS1加在晶體管T1和晶體管T2的基極端之間。晶體管T1的發(fā)射極端和晶體管T2的發(fā)射極端則電耦合到晶體管T4的集電極端。
晶體管T3的基極端和晶體管T4的基極端電耦合到電路23,由此電壓調(diào)節(jié)信號VAS2加在晶體管T3和晶體管T4的基極端之間。晶體管T5的基極端與電阻器R1呈電耦合,而電阻器R1又與電源PS呈電耦合,由此將偏壓(未示出)加到晶體管T5的基極端。中頻電壓VIF也加到晶體管T5的基極端。晶體管T3的發(fā)射極端和晶體管T4的發(fā)射極端電耦合到晶體管T5的集電極端。而晶體管T5的發(fā)射極端則與地(GND)呈電耦合。
響應(yīng)中頻電壓VIF、電壓調(diào)節(jié)信號VAS1和電壓調(diào)節(jié)信號VAS2,相移級40從電流源CS1提取電流驅(qū)動信號IDS,同時針對電壓控制信號VCS電壓電平的任何變化以及發(fā)射機(jī)芯片10的任何溫度、處理性能或電源的變化,對電流驅(qū)動信號IDS的電流電平X1(圖2)加以調(diào)節(jié)。如圖2所示電流驅(qū)動信號IDS的峰-峰幅度受到電壓控制信號VCS的完全控制。特別是,作為電壓控制信號VCS的任何預(yù)失真和溫度補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果,電路23將提供經(jīng)調(diào)節(jié)電壓VAS1和電壓調(diào)節(jié)信號VAS2。
參見圖6和7B,這里示出了仿真VGA22的一個實施方案。仿真VGA22包含有電流源CS2、NPN晶體管T6、NPN晶體管T7、NPN晶體管T8、NPN晶體管T9、NPN晶體管T10和電阻器R2。電流源CS2、晶體管T6的集電極端和晶體管T8的集電極端電耦合到電源PS。晶體管T6的基極端和晶體管T7的基級端電耦合到電路23,由此電壓調(diào)節(jié)信號VAS1加在晶體管T6和晶體管T7的基極端之間。晶體管T6的發(fā)射極端和晶體管T7的發(fā)射極端則電耦合到晶體管T9的集電極端。
晶體管T8的基極端和晶體管T9的基極端電耦合到電路23,由此電壓調(diào)節(jié)信號VAS2加在晶體管T8和晶體管T9的基極端之間。晶體管T10的基極端與電阻器R2呈電耦合,而電阻器R2又與電源PS呈電耦合,由此將偏壓(未示出)加到晶體管T10的基極端。晶體管T8的發(fā)射極端和晶體管T9的發(fā)射極端電耦合到晶體管T10的集電極端。而晶體管T10的發(fā)射極端則與地(GND)電耦合。
為響應(yīng)電壓調(diào)節(jié)信號VAS1和電壓調(diào)節(jié)信號VAS2,偏置級30從電流源CS2提取直流電流控制信號ICS,同時針對電壓控制信號VCS電壓電平的任何變化以及發(fā)射機(jī)芯片10的任何溫度、處理性能或電源的變化,對直流電流控制信號ICS加以調(diào)節(jié)。如圖2所示之電流控制信號ICS的電流電平X2受到電壓控制信號VCS的完全控制。特別是,作為電壓控制信號VCS的任何預(yù)失真和溫度補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果,電路23將提供電壓調(diào)節(jié)信號VAS1和電壓調(diào)節(jié)信號VAS2。
參見圖7A至圖8,示出電路23的一個實施方案,它包含常規(guī)的溫度補(bǔ)償(TC)單元24、常規(guī)的線性化單元25和常規(guī)的電平移動器單元26。TC單元24接收電壓控制信號VCS并對其作出響應(yīng),提供電壓溫度補(bǔ)償信號VTCS給線性化單元25以及將電壓調(diào)節(jié)信號VAS1提供給電平移動器26。響應(yīng)電壓溫度補(bǔ)償信號VTCS,線性化單元25提供電壓增益控制信號VCCS給TC單元24,使得根據(jù)電壓控制信號VCS的對數(shù)刻度,使電路21和22的增益變化呈線性。響應(yīng)電壓調(diào)節(jié)信號VAS1,電平移動器26提供電壓調(diào)節(jié)信號VAS2,如圖9所示,此信號的電壓電平X9要低于電壓調(diào)節(jié)信號VAS1的電壓電平X8。
再回過來參見圖6,在可變增益放大級20的可替換實施方案中,調(diào)節(jié)電路23可以集成到VGA21中,而另一調(diào)節(jié)電路23則可以集成到仿真VGA22中。
雖然這里所公開的本發(fā)明實施方案是目前認(rèn)為最可取的、但在不偏離本發(fā)明范圍的前提下可以有各種變化和修改。本發(fā)明的范圍在所附的權(quán)利要求中指出,且其等效方案的含義和范圍內(nèi)的一切變化皆包含于其內(nèi)。在所附權(quán)利要求中的“包括”一詞并不排除其它的元件或步驟,而在所附權(quán)利要求中的詞匯“一個”也不排除多個。
權(quán)利要求
1.可變增益放大級(20)包括第一電路(21),可操作用于響應(yīng)由所述可變增益放大級(20)所接收到的電壓控制信號(VCS)和中頻電壓信號(VIF),提供電流驅(qū)動信號(IDS),所述電流驅(qū)動信號(IDS)具有交流電流分量和直流電流分量;第二電路(22),可操作用于響應(yīng)由所述可變增益放大級(20)所接收到的所述電壓控制信號(VCS),提供直流電流控制信號(ICS);以及其中所述電流驅(qū)動信號(IDS)的所述直流電流分量的第一電流電平(X1)與所述直流電流控制信號(ICS)的第二電流電平(X2)的比值保持不變。
2.權(quán)利要求1的可變增益放大級(20),其中所述第二電路(22)是所述第一電路(21)的復(fù)制品。
3.權(quán)利要求1的可變增益放大級(20),其中裝置(23)用于調(diào)節(jié)所述電流驅(qū)動信號(IDS)之所述直流電流分量的所述電流電平(X1)及所述直流電流控制信號(ICS)的所述電流電平(X2),以響應(yīng)所述電壓控制信號(VCS)的電壓電平之任何變化。
4.權(quán)利要求1的可變增益放大級(20),其中裝置(24)用于調(diào)節(jié)所述電流驅(qū)動信號(IDS)之所述直流電流分量的所述電流電平(X1)及所述直流電流控制信號(ICS)的所述電流電平(X2),以響應(yīng)發(fā)射機(jī)芯片(10)溫度的任何變化。
5.權(quán)利要求1的可變增益放大級(20),其中裝置(21~23)用于調(diào)節(jié)所述電流驅(qū)動信號(IDS)之所述直流電流分量的所述電流電平(X1)及所述直流電流控制信號(ICS)的所述電流電平(X2),以響應(yīng)發(fā)射機(jī)芯片(10)處理性能的任何變化。
6.權(quán)利要求1的可變增益放大級(20),其中裝置(21~23)用于調(diào)節(jié)所述電流驅(qū)動信號(IDS)之所述直流電流分量的所述電流電平(X1)及所述直流電流控制信號(ICS)的所述電流電平(X2),以響應(yīng)所述發(fā)射機(jī)芯片(10)電源的任何變化。
7.發(fā)射機(jī)(10),包括可變增益放大級(20),可操作用于提供電流驅(qū)動信號(IDS)和直流電流控制信號(ICS),所述直流電流驅(qū)動信號(IDS)具有交流電流分量和直流電流分量;偏置級(30),可操作用于響應(yīng)接收到的所述直流電流控制信號(ICS),提供第一直流電流偏置信號(IBS5);以及其中所述電流驅(qū)動信號(IDS)之所述直流電流分量的第一電流電平(X1)與所述直流電流控制信號(ICS)的第二電流電平(X2)的第一比值保持不變。
8.權(quán)利要求7的發(fā)射機(jī)(10),其中所述可變增益放大級(20)包括裝置(23),該裝置用來調(diào)節(jié)所述電流驅(qū)動信號(IDS)之所述直流電流分量的所述電流電平(X1)和所述直流電流控制信號(ICS)的所述電流電平(X2),以響應(yīng)所述電壓控制信號(VCS)電壓電平的任何變化。
9.權(quán)利要求7的發(fā)射機(jī)(10),其中所述可變增益放大級(20)包括裝置(24),該裝置用來調(diào)節(jié)所述電流驅(qū)動信號(IDS)之所述直流電流分量的所述電流電平(X1)和所述直流電流控制信號(ICS)的所述電流電平(X2),以響應(yīng)發(fā)射機(jī)芯片(10)溫度的任何變化。
10.權(quán)利要求7的發(fā)射機(jī)(10),其中所述可變增益放大級(20)包括裝置(21~23),這些裝置用來調(diào)節(jié)所述電流驅(qū)動信號(IDS)之所述直流電流分量的所述電流電平(X1)和所述直流電流控制信號(ICS)的所述電流電平(X2),以響應(yīng)發(fā)射機(jī)芯片(10)處理性能的任何變化。
11.權(quán)利要求7的發(fā)射機(jī)(10),其中所述可變增益放大級(20)包括裝置(21~23),這些裝置用來調(diào)節(jié)所述電流驅(qū)動信號(IDS)之所述直流電流分量的所述電流電平(X1)和所述直流電流控制信號(ICS)的所述電流電平(X2),以響應(yīng)發(fā)射機(jī)芯片(10)電源的任何變化。
12.權(quán)利要求7的發(fā)射機(jī)(10),其中所述之直流控制信號(ICS)的所述第二電流電平(X2)與所述之第一直流偏置電流信號(IBS5)之第三電流電平(X7)的第二比值保持不變。
13.權(quán)利要求7的發(fā)射機(jī)(10),還包括相移級(40),可操作用于響應(yīng)接收到的所述之直流電流驅(qū)動信號(IDS)和所述之第一直流偏置電流信號(IBS5),提供中頻電流信號(IIF1)。
14.權(quán)利要求13的發(fā)射機(jī)(10),還包括混頻級(50);其中所述之偏置級(30)還可操作用于響應(yīng)接收到的所述直流電流控制信號(ICS),提供第二直流偏置信號(IBS51);以及其中所述之混頻級(50)可操作用于響應(yīng)接收到的所述中頻電流信號(IIF1)和所述第二直流電流偏置信號(IBS1),提供射頻電流信號(IRF1)。
15.權(quán)利要求4的發(fā)射機(jī)(10),其中所述直流電流控制信號(ICS)之所述第二電流電平(X2)與所述第二直流偏置電流信號(IBS1)之第三電流電平(X3)的第二比值保持不變。
16.權(quán)利要求14的發(fā)射機(jī)(10),其中所述混頻級(50)的增益保持不變。
17.發(fā)射機(jī)(10),包括混頻級(50);和裝置(20,30,40),它們工作于電流工作方式,用于建立所述混頻級(50)的恒定增益。
18.給發(fā)射機(jī)(10)加動態(tài)偏置的方法,所述方法包括響應(yīng)接收到的電壓控制信號(VCS)和中頻電壓信號(VIF),產(chǎn)生電流驅(qū)動信號(IDS),所述之電流驅(qū)動信號(IDS)具有交流電流分量和直流電流分量;以及響應(yīng)接收到的所述電壓控制信號(VCS)產(chǎn)生直流電流控制信號(ICS),其中所述直流電流驅(qū)動信號(IDS)之所述直流分量的第一電流電平(X1)與所述直流電流控制信號(ICS)的第二電流電平(X2)的第一比值保持不變。
19.權(quán)利要求18的方法,還包括響應(yīng)所述直流電流控制信號(ICS)的產(chǎn)生,形成第一直流電流偏置信號(IBS5),其中所述直流電流控制信號(ICS)之所述第二電流電平(X2)與所述第一直流電流偏置信號(IBS5)之第三電流電平(X7)的第二比值保持不變。
20.權(quán)利要求19的方法,還包括響應(yīng)所述第一直流電流驅(qū)動信號(IDS)的產(chǎn)生,形成中頻電流信號(IIF1),響應(yīng)所述直流電流控制信號(ICS)的產(chǎn)生,形成第二直流電流偏置信號(IBS1),其中所述直流電流控制信號(ICS)之所述第二電流電平(X2)與所述第二直流電流偏置信號(IBS1)之第四電流電平(X3)的第二比值保持不變;以及響應(yīng)所述中頻電流信號(IIF1)和所述第二直流電流偏置信號(IBS1)的產(chǎn)生,形成射頻電流信號(IRF1)。
全文摘要
公開一種發(fā)射機(jī)芯片(10)的動態(tài)偏置方法,該發(fā)射機(jī)芯片(10)包括可變增益放大級(20)、偏置級(30)、相移級(40)和混頻級(50)。響應(yīng)電壓控制信號(VCS)和中頻電壓信號(VIF),可變增益放大級(20)提供電流驅(qū)動信號(IDS)和直流電流控制信號(ICS)。雖然電流驅(qū)動信號(IDS)直流分量的電流電平(X1)和直流電流控制信號(ICS)的電流電平(X2)會隨電壓控制信號(VCS)的任何變化及發(fā)射機(jī)芯片(10)的溫度、處理性能和電源的任何變化而發(fā)生變化,但電流驅(qū)動信號(IDS)直流分量的電流電平(X1)與直流電流控制信號(ICS)的電流電平(X2)的比值將保持不變。電流驅(qū)動信號(IDS)和直流電流控制信號(ICS)使動態(tài)偏置單元處于電流工作方式,從而使混頻級(50)的增益保持不變。
文檔編號H04B1/04GK1529936SQ02802028
公開日2004年9月15日 申請日期2002年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月6日
發(fā)明者S·阿博法滋爾克霍斯羅貝吉, S 阿博法滋爾克霍斯羅貝吉 申請人:皇家菲利浦電子有限公司