專利名稱：在頻率跳變應用中的放大器功率控制及方法
技術領域：
本公開通常涉及放大器，更具體涉及補償在放大器輸出的負載阻抗中基于頻率的改變，例如，在無線通信設備中適于頻率跳變(frequency-hopping)應用中使用的發(fā)射機功率放大器，及方法。
背景技術：
期望例如在無線通信發(fā)射機中的開環(huán)放大器控制結構，因為與閉環(huán)控制結構相比，它們具有減小的成本和復雜度，所述閉環(huán)控制結構通常在放大器輸出包括耦合器和功率檢測器。開環(huán)放大器通常沒有閉環(huán)系統(tǒng)復雜。在開環(huán)放大器結構中，在放大器操作期間沒有對放大器控制信號的反饋。開環(huán)放大器還允許消除通常使用的增加成本并消耗功率的耦合器和檢測器。
在某些應用中，例如，在無線通信設備發(fā)射機中，在放大器輸出的負載能夠在特定操作條件(例如，操作信道)下變化，并通常隨著放大器信號的頻率改變，例如，在其上調(diào)制信息的載波信號。特別地，放大器輸出的負載具有特征阻抗，其通?；陬l率。改變的負載或阻抗還通常對放大器的性能具有某些影響，例如，對無線通信發(fā)射機的輸出功率。在許多應用中，所放大的信號的頻率變化，例如，在某些基于時分復用(TDM)的通信協(xié)議的典型操作的頻率跳變模式，其中在相應傳輸突發(fā)期間放大具有不同頻率的信號。
當認真研究下面的詳細說明時，本領域技術人員將更加完全理解本公開的各個方面、特性和優(yōu)勢，其中


如下。

圖1是包括放大器的示例性收發(fā)器。
圖2是放大器的示例性突發(fā)輸出。
圖3是示例性處理圖。
圖4是示例性查找表，其存儲所監(jiān)測的放大器與相應頻率信息相關聯(lián)的特征信息。
具體實施例方式
圖1說明在例如無線設備應用中的示例性無線收發(fā)器100。在其他實施例中，放大器可在某些其他應用中，例如在僅有發(fā)射機的設備中或在要求放大的某些其他應用中。收發(fā)器100包括功率放大器100，其具有連接到合成器/調(diào)制器120的信號輸出的信號輸入。在某些實施例中，放大器110和合成器/調(diào)制器120構成集成設備，盡管在其他實施例中它們是分散的元件。放大器110還包括連接到合成器/調(diào)制器120的控制輸出的控制輸入。在示例性無線收發(fā)器應用中，處理器將信號提供到合成器/調(diào)制器120以在載波上調(diào)制，例如依照無線通信協(xié)議。
在示例性收發(fā)器應用中，放大器的輸出連接到天線102。連接到放大器輸出的天線和更加通用的負載是基于頻率的。在示例性發(fā)射機應用中，在放大器輸出的包括其幅度和/或相位的負載阻抗，隨著天線的任何失諧而變化。例如，負載阻抗隨著由放大器放大的信號RF(f)的頻率而變化。
示例性收發(fā)器還包括具有連接到天線102的輸入的接收機130。在示例性收發(fā)器110中，開關104選擇性地將放大器輸出和接收機輸入互連到天線。接收機130還包括連接到合成器/調(diào)制器120的本地振蕩器(LO)輸出的輸入。接收機130還包括連接到合成器/調(diào)制器120的輸入的具有I/Q信號成分的輸出。合成器/調(diào)制器120還連接到控制器或處理器140。在示例性無線通信設備應用中，處理器包括音頻和視頻信號輸出，其將該音頻和視頻信號輸出提供給未示出但本領域公知的相應設備。
在圖1的示例性收發(fā)器應用中，由來自合成器/調(diào)制器120的控制信號啟動放大器，以在突發(fā)模式中操作，在該突發(fā)模式期間，從收發(fā)器100發(fā)送信息或由收發(fā)器100接收信息。圖2說明多個放大器輸出突發(fā)，其中由支配突發(fā)的特性的相應控制信號驅(qū)動每個突發(fā)，所述突發(fā)特性例如突發(fā)幅度、形狀、持續(xù)時間等。在圖2的信號圖200中，垂直軸是突發(fā)的度量，例如，突發(fā)功率的幅度，或突發(fā)電流或突發(fā)電壓，并且水平軸是時間。
通常，放大器操作于或放大具有特征頻率的信號。在某些實施例中，發(fā)射機操作于頻率跳變模式，其中每個突發(fā)具有例如由在其上調(diào)制信息的信號頻率而確定的特征頻率或頻率范圍。在圖2中，例如，第一突發(fā)210具有第一特征頻率f1，第二突發(fā)220具有第二特征頻率f2。第五突發(fā)230具有第一特征頻率f1。因此通常地突發(fā)或由突發(fā)放大的信號的頻率特征隨著突發(fā)而改變，盡管在某些應用中突發(fā)具有相同的頻率特征。
在一個實施例中，合成器/調(diào)制器120將開環(huán)控制信號提供到放大器110。開環(huán)控制信號的特性是當放大器激活時，例如，在突發(fā)間隔期間，控制信號不被反饋修改。然而，在其他實施例中，控制信號是閉環(huán)型，其在放大器的激活操作期間由反饋動態(tài)地修改。
在一個實施例中，在放大器的第一激活間隔的相應組期間，放大器操作第一頻率的信號。在一個實施例中，該激活間隔組是突發(fā)組，例如，突發(fā)210、230等，具有圖2說明的相同特征頻率f1。
在圖3的處理圖300中，在框310，在激活間隔的第一組的第一激活間隔期間，檢測放大器的特性。檢測放大器的特性包括例如檢測放大器的輸出功率、放大器的供給電流、以及放大器的供給電壓的至少一個。在某些實施例中，被監(jiān)測的特征基于與突發(fā)相關的特征頻率和/或基于放大器的變化負載，例如，基于頻率的負載。
在圖1中，處理器140監(jiān)測連接到放大器的供給電壓源106?；蛘撸幚砥魍ㄟ^檢測在電流路徑上的小電阻108上的電壓而監(jiān)測到放大器的供給電流。在其他實施例中，被監(jiān)測的條件是放大器的輸出功率。監(jiān)測功率需要在放大器輸出的耦合器107和檢測器109。耦合器和檢測器通常增加系統(tǒng)的成本、耗散輸出功率并將非線性引入所測量的輸出，其對于某些應用來說不期望它們的一個或多個。耦合器和檢測器是選擇性的。在任何情況下，僅需要監(jiān)測這些中的一個或放大器的某些其他特征。
在圖2中，在突發(fā)210監(jiān)測放大器特征。更通常，在多個激活間隔期間監(jiān)測特征，例如，在相應突發(fā)期間，以及在時間上取平均。在圖2中，例如，在具有第一特征頻率f1的所有突發(fā)，即突發(fā)210、230等期間監(jiān)測特征。
在圖3中，在框320，將在激活間隔期間監(jiān)測的放大器特性存儲在例如查找表的存儲器中。例如，在圖2中，將與第一突發(fā)210相關的被監(jiān)測特征(L1)存儲在與第一頻率(f1)相關聯(lián)的查找表中。將與第二突發(fā)220相關的下一被監(jiān)測特征(L2)存儲在與第二頻率(f2)相關聯(lián)的查找表中。在其中頻率不隨著突發(fā)而變化的實施例中，不需要存儲頻率信息。圖4說明示例性查找表，其中放大器特征與頻率相關。
在某些實施例中，在時間上平均在放大器的激活間隔期間監(jiān)測的多個放大器特征。該平均優(yōu)選地基于相同特征，例如，在多個突發(fā)期間的電壓。例如，在一個實施例中，通過用最新監(jiān)測的特征更新先前存儲的值或平均來計算移動平均。在圖3中，在框335，用新的平均來更新所存儲的特征或平均。
例如，在圖2中，將與第一突發(fā)210相關的被監(jiān)測特征(L1)存儲在與第一頻率(f1)相關聯(lián)的查找表中。隨后，使用與第一突發(fā)210相關的被監(jiān)測特征(L1)來平均與第一頻率(f1)相關聯(lián)的與下一突發(fā)相關的特征，例如圖2中的第五突發(fā)(L5)。還可以使用先前監(jiān)測的特征來平均在與第一頻率相關的未來突發(fā)期間監(jiān)測的特征。
在其他實施例中，平均化并存儲與在頻率范圍內(nèi)的多個頻率相關的所監(jiān)測特征。例如，在圖2中，平均化并存儲在與第一頻率f1相關聯(lián)的第一突發(fā)210期間所監(jiān)測的特征和在與頻率f2相關聯(lián)的第二突發(fā)220期間所監(jiān)測的特征。在圖4的查找表中，被監(jiān)測特征C1是在與頻率f1和f2相關的突發(fā)期間所監(jiān)測的特征，例如圖2中的特征L1和L2的平均。在圖4中，被監(jiān)測特征C2是在與頻率f3和f4相關的突發(fā)期間所監(jiān)測的特征的平均。
在一個實施例中，基于在相同激活間隔組的先前激活間隔期間所存儲的被監(jiān)測放大器特征，提供在激活間隔組的激活間隔期間提供給放大器的開環(huán)控制信號。如上所建議，激活間隔組可以是放大器突發(fā)，其放大了具有特定頻率或頻率范圍的信號。例如，在圖4中，基于特征C1選擇施加到放大器用于放大在頻率范圍f1-f2內(nèi)的信號的開環(huán)控制信號，而基于特征C2選擇施加到放大器用于放大在頻率范圍f3-f4內(nèi)的信號的開環(huán)控制信號。
在一個實施例中，可基于先前存儲的特征信息，修正施加到放大器用于操作具有特定頻率的信號的開環(huán)控制信號，從放大具有相同頻率或相同頻率范圍的信號的一個或多個突發(fā)獲得所述特征信息，如圖3的框340所示。在某些實施例中，基于比較在先前突發(fā)期間所獲得的所存儲放大器特征與參照特征，選擇或修正在隨后的突發(fā)期間提供給放大器的開環(huán)控制信號，例如，可以基于基準特征和所存儲特征的差異而做出控制信號修正。可基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)獲得基準特征，其特定于特定的放大器結構和應用。
在某些實施例中，如果查找表缺乏與特定頻率或頻率范圍相關的所存儲放大器特征信息，基于最接近的相鄰頻率的所存儲放大器特征來修正開環(huán)控制信號。在圖3中，在框350，為了隨后的突發(fā)而將修正的控制信號施加到放大器，在該隨后突發(fā)期間放大器特征將被監(jiān)測并用于更新所存儲的平均，其用于修正將來的開環(huán)控制信號。
盡管以建立發(fā)明人的擁有以及本領域技術人員做出并使用其的方式說明了本公開和本發(fā)明的最佳模式，應理解并注意可以有許多在此公開的示例性實施例的等同，并且可以做出改進和改變而不背由所附權利要求書而不是實施例所限定的本發(fā)明的精神和實質(zhì)。
權利要求
1.一種放大器中的方法，該方法包括在放大器的第一激活間隔的相應組期間，放大器操作于第一頻率的信號；在第一組激活間隔的第一激活間隔期間監(jiān)測放大器的特征；在第一組激活間隔的第一激活間隔期間存儲所監(jiān)測的放大器特征；基于在第一組激活間隔的第一激活間隔期間存儲的所監(jiān)測放大器特征，在第一激活間隔組的第一激活間隔之后的第一激活間隔組的第二激活間隔期間，將開環(huán)控制信號提供給放大器。
2.如權利要求1的方法，在放大器的第二激活間隔的相應組期間，放大器操作于第二頻率的另一信號；在第二組激活間隔的第一激活間隔期間監(jiān)測放大器的特征；在第二組激活間隔的第一激活間隔期間存儲所監(jiān)測的放大器特征；基于在第二組激活間隔的第一激活間隔期間存儲的所監(jiān)測放大器特征，在第二激活間隔組的第一激活間隔之后的第二激活間隔組的第二激活間隔期間，將開環(huán)控制信號提供給放大器。
3.如權利要求2的方法，與第一和第二信號的相應第一和第二頻率相關聯(lián)，存儲在第一和第二組激活間隔期間所監(jiān)測的放大器特性。
4.如權利要求1的方法，在第一組激活間隔的多個激活間隔期間，監(jiān)測放大器特性，所述多個激活間隔包括第一激活間隔；在多個激活間隔期間，平均化所監(jiān)測的多個特征；存儲在多個激活間隔期間所監(jiān)測的多個特征的平均；基于所存儲的在多個激活間隔期間所監(jiān)測的多個特征的平均，在多個激活間隔之后的激活間隔期間，將開環(huán)控制信號提供給放大器。
5.如權利要求1的方法，基于比較所存儲的放大器特征與基準特征，在第二激活間隔期間，選擇提供給放大器的開環(huán)控制信號。
6.如權利要求1的方法，監(jiān)測放大器的特征包括檢測放大器的輸出功率、放大器的供給電流、以及放大器的供給電壓的至少一個。
7.如權利要求1的方法，當放大器激活時，通過提供不由反饋修改的控制信號，將開環(huán)控制信號提供給放大器。
8.一種放大器中的方法，該方法包括在放大器的操作間隔期間監(jiān)測放大器的特征；存儲所監(jiān)測的特征；在其間監(jiān)測特征的操作間隔之后的操作間隔期間將開環(huán)控制信號提供給放大器，該開環(huán)控制信號基于所監(jiān)測的特征。
9.如權利要求8的方法，基于比較所存儲的特征和基準特征，在隨后的操作間隔期間，選擇提供給放大器的開環(huán)控制信號。
10.如權利要求8的方法，監(jiān)測特征包括在公共頻率的放大器的多個操作間隔之上監(jiān)測特征，平均化在公共頻率上所監(jiān)測的特征，以及存儲在公共頻率的放大器的多個操作間隔之上所監(jiān)測的特征的平均。
11.如權利要求8的方法，監(jiān)測放大器的特征包括檢測放大器的輸出功率、放大器的供給電流、以及放大器的供給電壓的至少一個。
12.如權利要求8的方法，將開環(huán)控制信號提供給放大器包括將在放大器的操作期間不被反饋修改的控制信號提供給放大器。
13.一種發(fā)射機中的放大方法，該發(fā)射機響應于相應開環(huán)控制信號發(fā)送由放大器生成的順序突發(fā)的信號，該方法包括響應于施加到放大器的開環(huán)控制信號生成突發(fā)；監(jiān)測在第一突發(fā)期間的放大器特征；存儲所監(jiān)測的特征；在第一開環(huán)控制信號之后將第二開環(huán)控制信號施加到放大器，該第二開環(huán)控制信號基于所存儲的在第一突發(fā)期間監(jiān)測的特征。
14.如權利要求13的方法，在包括第一突發(fā)的多個突發(fā)期間監(jiān)測放大器的特征；平均化與特定頻率相關的多個所監(jiān)測特征；存儲與特定頻率相關的多個所監(jiān)測特征的平均；基于所存儲的多個所監(jiān)測特征的平均，將第二開環(huán)控制信號施加到放大器。
15.如權利要求13的方法，在包括第一突發(fā)的多個突發(fā)期間監(jiān)測放大器的特征；平均化與頻率范圍相關的多個所監(jiān)測特征；存儲與頻率范圍相關的多個所監(jiān)測特征的平均；基于所存儲的與頻率范圍相關的多個所監(jiān)測特征的平均，將第二開環(huán)控制信號施加到放大器。
16.如權利要求13的方法，基于所存儲特征與基準特征的比較，在施加第二開環(huán)控制信號之前，選擇第二開環(huán)控制信號。
17.如權利要求13的方法，監(jiān)測放大器的特征包括檢測放大器的輸出功率、放大器的供給電流、以及放大器的供給電壓的至少一個。
18.如權利要求13的方法，將開環(huán)控制信號提供給放大器包括將在突發(fā)期間不被反饋修改的控制信號提供給放大器。
19.一種放大器中的方法，該方法包括響應于施加到放大器的開環(huán)控制信號，在突發(fā)模式下操作放大器，每個突發(fā)具有第一頻率范圍內(nèi)的特征頻率；監(jiān)測在第一頻率范圍內(nèi)的多個頻率上的放大器特征；平均化在第一頻率范圍內(nèi)的多個頻率上所監(jiān)測的特征；存儲與第一頻率范圍相關聯(lián)的平均化特征；基于所存儲的與第一頻率范圍相關聯(lián)的平均化特征，為了在第一頻率范圍內(nèi)操作，將開環(huán)控制信號提供給放大器。
20.如權利要求19的方法，監(jiān)測在第二頻率范圍內(nèi)的多個頻率上的放大器特征；平均化在第二頻率范圍內(nèi)的多個頻率上所監(jiān)測的特征；存儲與第二頻率范圍相關聯(lián)的平均化特征；基于所存儲的與第二頻率范圍相關聯(lián)的平均化特征，為了在第二頻率范圍內(nèi)操作，將開環(huán)控制信號提供給放大器。
21.如權利要求19的方法，通過將在突發(fā)期間不被反饋修改的控制信號提供給放大器，將開環(huán)控制信號提供給放大器。
全文摘要
在例如無線發(fā)射機中的功率放大器的放大器中的方法，包括監(jiān)測(310)在第一組激活間隔的第一激活間隔期間的放大器特征；存儲(320)在第一組激活間隔的第一激活間隔期間的所監(jiān)測特征；基于所存儲的第一組激活間隔的第一激活間隔期間的所監(jiān)測特征，修正(340)到放大器的開環(huán)控制信號；以及在第一組激活間隔的第一激活間隔之后的第一組激活間隔的第二激活間隔期間提供(350)所修正的控制信號。
文檔編號H04B1/04GK1856900SQ200480027342
公開日2006年11月1日 申請日期2004年9月7日 優(yōu)先權日2003年9月22日
發(fā)明者勞倫斯·R·舒馬赫, 維馬爾考?？恕ぜ{塔拉詹 申請人:摩托羅拉公司(在特拉華州注冊的公司)