專利名稱：用于功率放大器電路的動(dòng)態(tài)偏置控制器的制作方法
背景技術(shù)：
無(wú)線通信設(shè)備是現(xiàn)代生活的組成部分，其具有使用中的各種各樣的不同設(shè)備類型，包括但不局限于蜂窩電話、便攜數(shù)字助理、無(wú)線使能的計(jì)算機(jī)和其它所謂的“滲透計(jì)算(pervasive computing)”設(shè)備。盡管這些設(shè)備的使用和能力明顯不同，但每個(gè)都包括一個(gè)或多個(gè)基本構(gòu)建塊，其基本上包括任何無(wú)線通信設(shè)備。
例如，能發(fā)射射頻(RF)信號(hào)的任何無(wú)線設(shè)備包括某種形式的發(fā)射器電路以根據(jù)限定的調(diào)制方案來(lái)發(fā)送RF信號(hào)。功率放大是這種信號(hào)傳輸能力的基本部分。典型地，所需發(fā)射信號(hào)以相對(duì)低的功率水平被形成，并且這個(gè)預(yù)先放大的信號(hào)然后由RF功率放大器放大，該放大器將信號(hào)功率提升到適合于無(wú)線電傳輸?shù)乃?。發(fā)射功率的水平通常被緊密地控制，如在蜂窩電話學(xué)中。
控制RF功率放大器的輸出功率需要對(duì)放大器的偏置電壓的精確控制。就是說(shuō)，基本上所有功率放大器電路被實(shí)施為基于晶體管的放大器，無(wú)論是單級(jí)或多級(jí)，并且控制來(lái)自這些基于晶體管的放大器的輸出功率需要對(duì)晶體管操作點(diǎn)的精確控制。
通常，所施加的偏置電壓建立功率放大器的操作點(diǎn)。事實(shí)上，操作點(diǎn)控制可影響晶體管以線性或以飽和模式操作，并且大大影響功率放大器的放大效率，其是對(duì)便攜無(wú)線設(shè)備中的電池壽命的主要影響因素。偏置電壓的給定量級(jí)額定地對(duì)應(yīng)于功率放大器中靜態(tài)電流的給定水平，當(dāng)在其輸入處用RF源激勵(lì)時(shí)，所述電流在設(shè)置功率放大器的最終輸出功率的過(guò)程中是確定性的。理想的是，人們將簡(jiǎn)單地把偏置電壓設(shè)置到對(duì)應(yīng)于所需靜態(tài)電流的額定水平。不幸的是，大量變量，包括半導(dǎo)體過(guò)程變化、溫度、老化、操作電壓及其它，共同改變給定偏置電壓和結(jié)果放大器靜態(tài)電流之間的關(guān)系。換句話說(shuō)，人們不能簡(jiǎn)單地選擇應(yīng)導(dǎo)致所需靜態(tài)電流的偏置電壓；相反，人們通常需要采用某種形式的偏置電壓校準(zhǔn)或調(diào)節(jié)。
當(dāng)然，這些校準(zhǔn)途徑特別給制造方增加了花費(fèi)和復(fù)雜，其中在某些情況下，各個(gè)功率放大器電路(或整個(gè)通信設(shè)備)被表征于溫度和電壓上以確定用于偏置電壓的適當(dāng)調(diào)節(jié)因子。通常，該校準(zhǔn)信息然后被加載到經(jīng)校準(zhǔn)的設(shè)備內(nèi)的非易失性存儲(chǔ)器中以便于在以后的操作中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種方法和設(shè)備，用于在發(fā)射操作之前動(dòng)態(tài)地校準(zhǔn)進(jìn)入功率放大器電路的電壓偏置以確保該功率放大器電路被偏置到所需靜態(tài)電流水平。盡管在許多不同的實(shí)施例中經(jīng)歷了實(shí)施的變化，本發(fā)明通常提供一種偏置控制器，其使用閉環(huán)控制技術(shù)來(lái)向上或向下調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的偏置電壓以使在靜態(tài)條件下進(jìn)入功率放大器電路的電源電流基本上匹配目標(biāo)靜態(tài)電流值。
可被包括在偏置控制器中的定時(shí)功能控制用于偏置控制器的第一和第二操作狀態(tài)。在第一操作狀態(tài)期間，偏置控制器基于進(jìn)入功率放大器電路的所測(cè)或所檢測(cè)的電源電流在閉環(huán)控制下調(diào)節(jié)偏置電壓。這樣，在第一狀態(tài)期間偏置控制器使用閉環(huán)控制將偏置電壓調(diào)節(jié)到實(shí)現(xiàn)靜態(tài)電流目標(biāo)水平所需的任何水平。在某個(gè)限定的持續(xù)時(shí)間之后，偏置控制器從其第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變到其第二狀態(tài)，此時(shí)它鎖定或相反保持偏置電壓的經(jīng)調(diào)節(jié)的水平，而不管進(jìn)入功率放大器電路的電源電流的任何變化。
在操作中，第一狀態(tài)被使得在功率放大器電路的靜態(tài)條件期間發(fā)生，如在無(wú)線電發(fā)射脈沖串之前。在偏置控制器從其第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變到其第二狀態(tài)時(shí)，它鎖定或保持經(jīng)調(diào)節(jié)的偏置電壓并在任何隨后的無(wú)線電傳輸中自始至終維持該偏置電壓值。
在一些示例實(shí)施例中，偏置控制器被配置有測(cè)量通路，用于測(cè)量進(jìn)入功率放大器電路的電源電流，其獨(dú)立于在發(fā)射操作期間提供電源電流給功率放大器電路的主通路。以這種方式，偏置控制器避免了在偏置電壓調(diào)節(jié)操作期間向主電源通路加載它可能用來(lái)感測(cè)進(jìn)入功率放大器的電源電流的任何電流測(cè)量設(shè)備。
在其它示例實(shí)施例中，偏置控制器可使用具有對(duì)實(shí)際電源電流的某個(gè)限定的比例的基準(zhǔn)電流。這樣的基準(zhǔn)電流有時(shí)被用在在包絡(luò)消除和恢復(fù)(EER)應(yīng)用中使用的電流調(diào)制器中。在亦被稱為“極(polar)”調(diào)制系統(tǒng)的EER系統(tǒng)中，功率放大器為飽和模式操作而被偏置。恒定包絡(luò)、相位調(diào)制的信號(hào)被施加于功率放大器的放大輸入，而其電源端子被提供了振幅調(diào)制的電源電壓和/或電流。在電流調(diào)制被使用的情況下，偏置控制器可使用所產(chǎn)生的基準(zhǔn)電流作為經(jīng)調(diào)制的電源電流的按比例縮放的基準(zhǔn)。
借助該途徑，偏置電壓調(diào)節(jié)控制回路可基于感測(cè)基準(zhǔn)電流而不是實(shí)際電流而被封閉。同樣，該途徑避免了將耗散性部件放置在功率放大器的電源電流通路中。在其操作的第一狀態(tài)期間，電源和基準(zhǔn)電流的振幅調(diào)制被暫停，并且沒(méi)有RF信號(hào)被施加給功率放大器。偏置控制器可包括開(kāi)關(guān)元件，用于隔離電流調(diào)制器與任何輸入調(diào)制信號(hào)以在偏置控制器的調(diào)節(jié)操作期間迫使這種靜態(tài)條件。
不考慮其特定實(shí)施，偏置控制器的閉環(huán)調(diào)節(jié)途徑適應(yīng)所提供的偏置電壓和結(jié)果靜態(tài)電流之間的關(guān)系的變化，由此不需要所存的校準(zhǔn)信息和任何基于溫度或電壓的偏置調(diào)節(jié)跟蹤。就是說(shuō)，借助本發(fā)明的偏置控制器，偏置電壓在閉環(huán)控制下被調(diào)節(jié)到將功率放大器電路的靜態(tài)電源電流固定于目標(biāo)值所需的任何值。
通常，偏置控制器包括適應(yīng)性以確保在其偏置電壓調(diào)節(jié)操作期間被施加給功率放大器電路的電源電壓有可靠設(shè)置靜態(tài)電流水平的足夠量級(jí)。就是說(shuō)，借助一些放大器類型，如借助雙極結(jié)式晶體管放大器，需要集電極和發(fā)射極之間的適當(dāng)電壓以可靠設(shè)置靜態(tài)電流水平。場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)典型地具有對(duì)應(yīng)的漏到源電壓范圍，其應(yīng)在設(shè)置偏置電壓時(shí)被維持。此外，偏置控制器操作以確保第一狀態(tài)(調(diào)節(jié))和第二狀態(tài)(發(fā)射操作)之間的任何電壓差不是這樣明顯以使誤差將導(dǎo)致兩個(gè)操作狀態(tài)之間的靜態(tài)電流水平。


圖1是采用所存校準(zhǔn)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)放大器偏置電壓控制的常規(guī)無(wú)線通信設(shè)備的圖。
圖2是說(shuō)明晶體管放大器操作點(diǎn)和輸入/輸出RF功率之間的通用關(guān)系的曲線圖。
圖3是經(jīng)歷偏置電壓控制的單級(jí)晶體管放大器的圖。
圖4是結(jié)合了依照本發(fā)明的偏置控制器的示例通信設(shè)備的圖。
圖5是用于偏置控制器的一個(gè)實(shí)施例的示例細(xì)節(jié)的圖。
圖6是被配置成結(jié)合電流調(diào)制器而操作的偏置控制器的另一個(gè)實(shí)施例的圖。
圖7A是用于圖6的偏置控制器和電流調(diào)制器的示例細(xì)節(jié)的圖，而圖7B說(shuō)明了與對(duì)偏置控制器和電流調(diào)制器的操作定時(shí)關(guān)聯(lián)的示例控制波形。
圖8是在無(wú)線電發(fā)射脈沖串環(huán)境中的，如由GSM通信標(biāo)準(zhǔn)所采用的示例偏置調(diào)節(jié)時(shí)序的曲線圖。
圖9是相對(duì)于脈沖串傳輸?shù)慕惶嫫谜{(diào)節(jié)時(shí)序的曲線圖。
圖10是偏置控制器和電流調(diào)制器的另一個(gè)實(shí)施例的圖，其中在偏置電壓調(diào)節(jié)期間使用的功率放大器電源電壓獨(dú)立于在發(fā)送操作期間使用的主電源電壓。
圖11是偏置控制器和電流調(diào)制器的另一個(gè)實(shí)施例的圖，其中電源電壓限制被檢測(cè)并饋送給基帶處理器，其然后調(diào)節(jié)VIDQREF以補(bǔ)償電池電壓變化。
具體實(shí)施例方式
圖1說(shuō)明了如可能用在常規(guī)無(wú)線通信設(shè)備10中的功率放大器偏置的途徑。設(shè)備10包括收發(fā)器12，其與數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)14合作以在通過(guò)濾波器電路18濾波和調(diào)整之后處理來(lái)自天線組件16的所接收的信號(hào)。收發(fā)器12亦與DSP14合作以產(chǎn)生被輸入給功率放大器20的發(fā)射信號(hào)。通過(guò)功率放大器20對(duì)發(fā)射信號(hào)的放大產(chǎn)生適合于由天線組件16發(fā)射的RF輸出信號(hào)。阻抗匹配電路22可被用于將來(lái)自功率放大器20的RF輸出信號(hào)耦合于天線組件16。
一般地，需要設(shè)備10以指定的發(fā)射功率或至少在輸出功率的指定范圍內(nèi)發(fā)射其RF輸出信號(hào)?？山柚湫凸β史糯笃鳙@得的RF輸出功率由其操作點(diǎn)來(lái)確定。圖2是作為功率放大器操作點(diǎn)的函數(shù)的輸出RF功率和輸入RF功率之間的關(guān)系的通用曲線圖。偏置控制被用于建立功率放大器的操作點(diǎn)，并且圖3說(shuō)明了典型的功率放大器安排和用于接收偏置電壓信號(hào)的機(jī)構(gòu)。
為了簡(jiǎn)化，功率放大器20被說(shuō)明為包括晶體管Q1的單級(jí)晶體管放大器，該晶體管具有被結(jié)合于輸入電源端子34的其集電極，所述端子通過(guò)電感器L1耦合于電源電壓VDD；通過(guò)端子36結(jié)合于信號(hào)接地的發(fā)射極；以及通過(guò)R1耦合于被施加給端子38的偏置電壓的基極。基極亦通過(guò)電容器C1而AC耦合于被施加給端子30的RF輸入信號(hào)。
在操作中，偏置電壓被施加給端子38以建立進(jìn)入晶體管放大器Q1的集電極的靜態(tài)電流，由此建立晶體管操作點(diǎn)。RF輸入信號(hào)的施加使晶體管Q1開(kāi)始自偏置，但盡管如此，平均偏置點(diǎn)仍由偏置電壓VBIAS維持。
在適當(dāng)?shù)墓β史糯笃髌弥杏龅降睦щy之一來(lái)自給定偏置電壓和結(jié)果靜態(tài)電流之間的關(guān)系的不確定性。就是說(shuō)，被施加給相同類型的功率放大器電路的不同樣本或者在不同溫度處被施加給相同放大器的相同偏置電壓產(chǎn)生變化的靜態(tài)電流。以下的表1說(shuō)明了用于典型RF功率放大器的相對(duì)于放大器靜態(tài)電流的輸出功率靈敏度。

如從表數(shù)據(jù)看到的，典型功率放大器中的功率增益隨靜態(tài)電流IDQ的變化而顯著變化。而且不同的靜態(tài)電流改變功率放大器的操作點(diǎn)，從而導(dǎo)致其放大特性(例如線性度)的變化，這影響了功率放大器的相鄰?fù)ǖ拦β时?ACPR)性能。ACPR性能是重要的，這是因?yàn)樾枰沟湫偷臒o(wú)線通信系統(tǒng)中的接近間隔的通信通道頻率之間的交叉通道干擾最小。
記住以上電壓偏置問(wèn)題，讀者返回來(lái)參考圖1以便于理解這些困難是如何在常規(guī)設(shè)備10中被解決的。在該說(shuō)明中，人們看到DSP14具有對(duì)查詢表(LUT)或在存儲(chǔ)器24中實(shí)施的一些其它類似數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的訪問(wèn)。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器24中的數(shù)據(jù)包括校準(zhǔn)信息，用于對(duì)功率放大器偏置電壓隨溫度并且潛在地隨時(shí)間(例如由于部件老化而造成的漂移)的所需變化或調(diào)節(jié)，并且可包括對(duì)應(yīng)于設(shè)備操作不同模式的不同操作點(diǎn)的多重?cái)?shù)據(jù)集。事實(shí)上，影響用于給定偏置電壓值的結(jié)果靜態(tài)電流的整個(gè)變量集是足夠復(fù)雜的，因此個(gè)性化校準(zhǔn)數(shù)據(jù)常常被收集并存儲(chǔ)用于每個(gè)設(shè)備10。在任何情況下，常常在每單元的基礎(chǔ)上花費(fèi)了不理想的時(shí)間和勞動(dòng)量來(lái)表征并存儲(chǔ)所需校準(zhǔn)數(shù)據(jù)于存儲(chǔ)器24中。
圖4說(shuō)明了依照本發(fā)明的示例通信設(shè)備50。在此，通信設(shè)備50包括示例的偏置控制器52，其包括電源電流檢測(cè)電路54和閉環(huán)控制電路56。設(shè)備50進(jìn)一步包括功率放大器60、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)62、天線組件64、收發(fā)器66和基帶處理器68。
在操作中，偏置控制器52向功率放大器60提供偏置電壓，其被調(diào)節(jié)以將功率放大器60的靜態(tài)電流設(shè)置到所需靜態(tài)電流值。偏置控制器52的偏置電壓調(diào)節(jié)操作是相對(duì)于設(shè)備50的發(fā)射操作而被控制的，因此偏置電壓調(diào)節(jié)是在功率放大器60的靜態(tài)條件下進(jìn)行的。
功率放大器60響應(yīng)于來(lái)自收發(fā)器66的RF輸入信號(hào)(RF_IN)而產(chǎn)生RF輸出信號(hào)(RF_OUT)。RF_OUT信號(hào)通過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)62而耦合于天線組件64，在這里它被向外輻射為被發(fā)射的信號(hào)。無(wú)線電收發(fā)器66與基帶處理器68合作以根據(jù)所需發(fā)射信息并根據(jù)適用的調(diào)制協(xié)議(例如IS-136、GSM或其它無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn))而產(chǎn)生RF_IN信號(hào)。
就偏壓控制而言，基帶處理器68與偏置控制器52合作以獲得經(jīng)調(diào)節(jié)的偏置電壓水平，其將進(jìn)入功率放大器60的靜態(tài)電流設(shè)置于所需的目標(biāo)值。在該實(shí)施例中，基帶處理器68產(chǎn)生或相反控制基準(zhǔn)電壓VIDQREF，其成比例地表示所需靜態(tài)電流值。這樣，可包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換裝置的基帶處理器根據(jù)所需靜態(tài)電流值來(lái)控制VIDQREF的量級(jí)。偏置控制器52響應(yīng)于VIDQREF和進(jìn)入功率放大器60的所測(cè)電源電流(IPA)而使用閉環(huán)控制來(lái)設(shè)置IPA的靜態(tài)電流水平。一旦獲得了用于偏置電壓VBIAS的適當(dāng)調(diào)節(jié)，則偏置控制器52保持該電壓恒定而不管進(jìn)入功率放大器60的電源電流的任何隨后的變化。
更具體而言，偏置控制器52在第一狀態(tài)下操作，此時(shí)其動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)偏置電壓VBIAS以獲得用于功率放大器電源電流IPA的所需靜態(tài)電流值，然后轉(zhuǎn)變到第二狀況，此時(shí)其保持或相反維持VBIAS的所調(diào)節(jié)的水平而不管IPA的變化。用于偏置控制器52的操作的第一和第二狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變通過(guò)由基帶處理器68產(chǎn)生的使能信號(hào)(EN)來(lái)控制。如將在稍后更詳細(xì)說(shuō)明的，基帶處理器68典型地在無(wú)線電發(fā)射活動(dòng)之前斷定所述使能信號(hào)。就是說(shuō)，EN信號(hào)通常被斷定于發(fā)射操作之前，而功率放大器被保持在靜態(tài)條件(沒(méi)有所施加的RF功率)。偏置控制器52內(nèi)的定時(shí)功能將使能信號(hào)轉(zhuǎn)換成較短持續(xù)時(shí)間控制脈沖。在控制脈沖被斷定時(shí)，偏置控制器52在第一狀態(tài)下通過(guò)將閉環(huán)調(diào)節(jié)施加于VBIAS以獲得IPA的所需靜態(tài)電流值而操作，并且一旦對(duì)所述脈沖去斷定，它轉(zhuǎn)變到第二狀態(tài)，此時(shí)它保持VBIAS的所調(diào)節(jié)的水平。
圖5說(shuō)明了用于偏置控制器52的示例實(shí)施例的細(xì)節(jié)。在此，閉環(huán)控制電路56包括放大器電路80以及跟蹤和保持電路82。放大器電路80基于電流檢測(cè)器54提供的檢測(cè)信號(hào)和VIDQREF之間的差而產(chǎn)生誤差信號(hào)。在該實(shí)施例中，檢測(cè)電路54包括被串聯(lián)放置在測(cè)量通路中的感測(cè)電阻器RQ，其通過(guò)開(kāi)關(guān)84的操作將功率放大器60的電源輸入選擇性地耦合于電源電壓VDD。盡管開(kāi)關(guān)84被畫(huà)為單極、雙行程(SPDT)開(kāi)關(guān)，應(yīng)理解其實(shí)施可包括使用分離的開(kāi)關(guān)。在任何情況下，到功率放大器60的電源電流IPA可通過(guò)開(kāi)關(guān)84的操作而選擇性地導(dǎo)通經(jīng)過(guò)測(cè)量通路或主通路，所述開(kāi)關(guān)可包括在主和測(cè)量通路中被串聯(lián)放置的離散場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。
不管被用來(lái)選擇性地使能測(cè)量和主通路的特定途徑，測(cè)量通路在對(duì)偏置控制器52的操作的調(diào)節(jié)周期內(nèi)被開(kāi)關(guān)。就是說(shuō)，到功率放大器60的電源電流IPA在調(diào)節(jié)周期內(nèi)流過(guò)測(cè)量通路并因此流過(guò)感測(cè)電阻器RQ。因此，檢測(cè)信號(hào)表示在電源電壓VDD以下一個(gè)量的電壓信號(hào)，該量與流入功率放大器60的電源電流IPA的量級(jí)成比例，這是由于由感測(cè)電阻器RQ上的那個(gè)電流所導(dǎo)致的電壓降。以這種方式，與所需或目標(biāo)靜態(tài)電流值相比，誤差信號(hào)表示流入功率放大器60的靜態(tài)電流的實(shí)際水平。
可以是單觸發(fā)設(shè)備的脈沖發(fā)生器86產(chǎn)生校準(zhǔn)控制脈沖，在此被標(biāo)記為QCHK，其驅(qū)動(dòng)通路選擇開(kāi)關(guān)84以及跟蹤和保持電路82。響應(yīng)于QCHK信號(hào)的跟蹤和保持電路82的操作在以下被討論。
當(dāng)所述使能信號(hào)被斷定時(shí)，脈沖發(fā)生器86斷定QCHK一個(gè)限定的周期。在QCHK被斷定時(shí)，跟蹤和保持電流82在跟蹤模式下操作，并且作為放大器電路80所輸出的誤差信號(hào)的函數(shù)而改變所產(chǎn)生的偏置電壓VBIAS。這樣，偏置電壓VBIAS在操作的第一狀態(tài)期間跟蹤誤差信號(hào)的變化以提供對(duì)VBIAS的閉環(huán)調(diào)節(jié)。由于偏置電壓VBIAS的量級(jí)控制進(jìn)入功率放大器60的電源電流IPA的量級(jí)，閉環(huán)控制機(jī)構(gòu)被建立以使放大器電路80向上或向下驅(qū)動(dòng)誤差信號(hào)以使偏置電壓VBIAS向上或向下移動(dòng)，從而使檢測(cè)信號(hào)和VIDQREF之間的差最小。這樣，在處于其操作的第一狀態(tài)時(shí)，偏置控制器52將偏置電壓VBIAS設(shè)置到獲得電源電流IPA的所需或目標(biāo)靜態(tài)電流值所需的任何水平，如由基準(zhǔn)電壓VIDQREF所表示的。
在所限定的周期結(jié)束時(shí)，控制信號(hào)QCHK被去斷定，并且跟蹤電路82轉(zhuǎn)變到其第二狀態(tài)，此時(shí)它保持偏置電壓VBIAS的所調(diào)節(jié)的水平。另外，開(kāi)關(guān)84改變狀態(tài)，由此通過(guò)主通路將功率放大器的電源輸入耦合于電源電壓VDD，從而避免需要在功率放大器60的正常發(fā)射操作期間通過(guò)感測(cè)電阻器RQ而提供電源電流IPA的來(lái)源。
此時(shí)，流過(guò)感測(cè)電阻器RQ的電流變?yōu)榱?，而檢測(cè)信號(hào)升至電源電壓VDD的水平。盡管檢測(cè)信號(hào)的該變化導(dǎo)致由放大器電路80產(chǎn)生的誤差信號(hào)的潛在大的變化，但跟蹤和保持電路82忽略誤差信號(hào)的變化。偏置電壓VBIAS由此被維持在先前調(diào)節(jié)的水平，而不管進(jìn)入功率放大器60的實(shí)際電源電流IPA的變化。在該第二狀態(tài)下，RF輸入功率可被施加給功率放大器60而無(wú)需顛倒或相反改變由偏置控制器52提供的偏置電壓的水平。
盡管在先前討論中通常假定偏置控制器52提供偏置電壓以建立用于功率放大器60的線性操作點(diǎn)，在一些應(yīng)用中線性操作是不必要的或甚至是不理想的。圖6說(shuō)明了被配置用于在包絡(luò)消除和恢復(fù)(EER)應(yīng)用中使用的功率放大器電路60。在此，功率放大器電路60被操作為飽和模式放大器，而基帶處理器68產(chǎn)生分離的相位和振幅調(diào)制波形。這樣，到功率放大器60的RF_IN信號(hào)包括恒定包絡(luò)相位調(diào)制信號(hào)，而來(lái)自AM調(diào)制器90的電源信號(hào)包括根據(jù)所需調(diào)制信號(hào)AM_IN而調(diào)制的電源電流。因此，來(lái)自功率放大器電路的RF輸出信號(hào)RF_OUT包含相位和振幅調(diào)制信息兩者。
根據(jù)調(diào)制器90的特定配置，偏置控制器52可使用和可不使用測(cè)量通路來(lái)檢測(cè)進(jìn)入功率放大器電路60的電源電流。圖7A說(shuō)明了調(diào)制器90和偏置控制器52的示例實(shí)施例。參考圖7B，使能信號(hào)EN被斷定于發(fā)射操作之前。一旦斷定了EN信號(hào)，偏置控制器52的脈沖控制器86產(chǎn)生QCHK控制脈沖，其具有典型地比總使能脈沖的典型寬度小得多的(例如，15μs)的限定脈沖寬度。一旦斷定了QCHK，不管負(fù)或正邏輯感測(cè)被使用，晶體管Q3被開(kāi)啟，由此使電源電流IPA能流過(guò)包括檢測(cè)器電路54的感測(cè)電阻器RQ的測(cè)量通路。同時(shí)，開(kāi)關(guān)102將差分誤差放大器U1的輸入連接于接地，從而有效地關(guān)閉Q1和Q2，并且禁用主通路。在這個(gè)意義上，晶體管Q3和開(kāi)關(guān)102一起用作圖5中所示的選擇器開(kāi)關(guān)84。
QCHK亦驅(qū)動(dòng)跟蹤和保持電路82。更具體而言，跟蹤和保持電路82包括邏輯反相器U3以產(chǎn)生QCHK的反相，該反相信號(hào)被用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)100，其將跟蹤和保持電路82的信號(hào)輸入耦合于在此被示出為U2的誤差放大器80所產(chǎn)生的誤差信號(hào)。當(dāng)開(kāi)關(guān)100閉合時(shí)，誤差信號(hào)電壓被施加于電容器CHOLD上，其被耦合于緩沖放大器U4的輸入。這樣，在該實(shí)施例中，偏置電壓VBIAS表示被施加于存儲(chǔ)電容器CHOLD上的誤差信號(hào)電壓的經(jīng)緩沖的版本。這樣，存儲(chǔ)電容器CHOLD用作在耦合開(kāi)關(guān)100被閉合期間跟蹤誤差信號(hào)電壓的模擬存儲(chǔ)元件。
同時(shí)，在該實(shí)施例中亦形成偏置控制器52的一部分的開(kāi)關(guān)102，將調(diào)制控制放大器U1的輸入從其與振幅調(diào)制信號(hào)AM_IN的缺省連接開(kāi)關(guān)到其與接地的偏置電壓校準(zhǔn)連接。將U1的反相輸入開(kāi)關(guān)到接地禁用了Q1和Q2，由此禁用了進(jìn)入功率放大器電路60的主電流通路，并且使進(jìn)入功率放大器60的電源電流IPA在靜態(tài)條件，例如IPA＝IQ期間流過(guò)感測(cè)電阻器RQ。
在QCHK控制脈沖結(jié)束時(shí)，開(kāi)關(guān)102將U1的反相輸入從接地去耦合，并再次將該輸入耦合于振幅調(diào)制信號(hào)AM_IN。同樣，晶體管Q3切斷，由此禁用測(cè)量電流通路。類似地，開(kāi)關(guān)100斷開(kāi)，由此將跟蹤和保持電路82置于其保持條件。注意，使用緩沖放大器U4防止了通過(guò)功率放大器60的偏置輸入對(duì)存儲(chǔ)電容器CHOLD的加載。就是說(shuō)，緩沖放大器U4的很高的輸入阻抗與斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)100的高輸入阻抗使在偏置電壓校準(zhǔn)循環(huán)之間基本上沒(méi)有存儲(chǔ)電容器CHOLD的放電。
圖7B引入了使偏置控制器52的偏置電壓校準(zhǔn)操作與無(wú)線電發(fā)射操作同步的思想。圖8在發(fā)射脈沖串的情況下為這樣的實(shí)施提供了相當(dāng)多的細(xì)節(jié)，所述脈沖串可能在設(shè)備50被配置用于在基于例如用于移動(dòng)通信的全球標(biāo)準(zhǔn)(GSM)的無(wú)線通信系統(tǒng)中操作的情況下被使用。
在GSM中，發(fā)射脈沖串由以下組成發(fā)射功率被傾斜直到所限定水平的脈沖串起始，之后是調(diào)制周期，然后終止于發(fā)射功率以受控方式而下降的斜坡結(jié)尾。功率屏蔽包絡(luò)限定發(fā)射脈沖串的所述各個(gè)部分期間的容許發(fā)射功率。
在典型的操作中，通信設(shè)備50的某些元件或電路以相對(duì)于發(fā)射脈沖串的間歇方式被操作以節(jié)約功率。例如，收發(fā)器66，可能還有基帶處理器68的某些部分以及偏置控制器52和功率放大器60，以與所需發(fā)射脈沖串同步的間歇方式操作。這樣，使能信號(hào)EN可被設(shè)置成產(chǎn)生比所需發(fā)射脈沖串寬度寬一點(diǎn)的使能脈沖寬度，而該EN信號(hào)的初始部分比發(fā)射脈沖串的實(shí)際起始領(lǐng)先一個(gè)所需的時(shí)間量。這樣，脈沖控制器86可被使得在寬的多的使能脈沖開(kāi)始時(shí)產(chǎn)生控制脈沖。這允許偏置控制器52將偏置電壓VBIAS校準(zhǔn)或相反調(diào)節(jié)至符合(hit)用于功率放大器電路60的目標(biāo)靜態(tài)電流水平所需的水平，然后在一個(gè)或多個(gè)隨后的發(fā)射脈沖串中且自始至終鎖定和保持那個(gè)所調(diào)節(jié)的偏置電壓。
圖9類似于圖8但示出了相對(duì)于發(fā)射脈沖串的偏置電壓校準(zhǔn)過(guò)程的可替換安排。在此，偏置校準(zhǔn)基本上與發(fā)射脈沖串的起始同步，因此偏置電壓校準(zhǔn)發(fā)生在實(shí)際RF信號(hào)調(diào)制的起始之前，但在發(fā)射脈沖串的開(kāi)始周期內(nèi)。事實(shí)上，控制脈沖被配置成不是發(fā)生在發(fā)射脈沖串恰好開(kāi)始處，而是在如發(fā)射功率屏蔽所限定的允許發(fā)射功率相對(duì)于來(lái)自通信設(shè)備50的輻射功率而較大(generous)的略微靠后的點(diǎn)處。
將調(diào)節(jié)操作放在所述點(diǎn)處的一個(gè)原因是由于收發(fā)器66的各個(gè)部分被加電，例如振蕩器等，可能有進(jìn)入功率放大器電路60的RF輸入的一些低電平泄漏信號(hào)。這樣的泄漏可能導(dǎo)致比在偏置電壓校準(zhǔn)期間無(wú)意中從設(shè)備50輻射的所允許的RF信號(hào)功率大。這樣，將偏置電壓校準(zhǔn)移動(dòng)到發(fā)射功率屏蔽允許明顯輻射功率的點(diǎn)防止了無(wú)意中違反功率屏蔽限制。
圖10說(shuō)明了類似于在圖7A中采用的途徑。然而，在圖7A中，用于功率放大器電路60的電源電流在偏置電壓校準(zhǔn)和正常發(fā)射操作兩者之間均來(lái)源于相同的電源電壓VDD。與使用電源電壓VDD提供電源電流IPA來(lái)進(jìn)行偏置電壓校準(zhǔn)操作關(guān)聯(lián)的一個(gè)細(xì)小區(qū)別是VDD常常簡(jiǎn)單地是電池的直接輸出。這在通信設(shè)備50包括諸如蜂窩無(wú)線電話或其它類型的移動(dòng)站的移動(dòng)通信設(shè)備的情況下是特別真實(shí)的。這樣，電源電壓VDD的量級(jí)作為電池(未示出)的充電狀態(tài)的函數(shù)而變化。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解的，VDD將顯示出所使用的特定電池技術(shù)(化學(xué))的放電曲線特性。
一般而言，這對(duì)于精確設(shè)置偏置電壓以獲得所需靜態(tài)電流水平并沒(méi)有提出困難，但對(duì)于某些類型的功率放大器電路，或者由于其它原因可能是不理想的。在那些實(shí)例中，或者根據(jù)需要，偏置控制器52可被修改以這樣操作使偏置調(diào)節(jié)操作期間的電源電流IPA來(lái)源于與在發(fā)射操作期間所使用的不同的電壓電源。
在示例的途徑中，基準(zhǔn)電壓VQSREF被用于在偏置電壓調(diào)節(jié)期間為IPA提供來(lái)源。例如，VQSREF可以是從電源電壓VDD得到的經(jīng)調(diào)整的電壓。沒(méi)有特定要求指定用于在偏置電壓調(diào)節(jié)期間所使用的電源電壓的特定設(shè)計(jì)，但應(yīng)指出，被用于提供基準(zhǔn)電壓VQSREF的任何電路的電流來(lái)源提供能力必須足以允許適當(dāng)?shù)钠秒妷盒?zhǔn)。例如，根據(jù)功率放大器電路60的晶體管元件的類型，并且基于目標(biāo)輸出功率水平，人們可預(yù)期用于IPA的典型靜態(tài)電流值依賴于手邊的特定設(shè)計(jì)而具有從100微安直到一安培及以上的范圍。
圖11示出了適應(yīng)改變偏置電壓校準(zhǔn)過(guò)程中的VDD電壓的許多可能途徑的又一個(gè)。在此，與圖7A一樣，在靜態(tài)條件下用于進(jìn)入功率放大器60的電源電流IPA的來(lái)源是被用于正常發(fā)射操作的相同電源電壓VDD。然而，基帶處理器68測(cè)量VDD(或VDD的按比例縮放的版本)的量級(jí)并且進(jìn)行偏置電壓基準(zhǔn)VIDQREF所必要的任何調(diào)節(jié)。就是說(shuō)，基準(zhǔn)電壓VIDQREF可作為在偏置電壓校準(zhǔn)期間被施加給功率放大器60的電源電壓的函數(shù)而變化。該途徑對(duì)于一些類型的晶體管放大器可能是有用的，其中用于給定偏置電壓的靜態(tài)電流取決于所施加的電源電壓。因此，借助該途徑，基帶處理器68調(diào)節(jié)VIDQREF以使它總表示所需靜態(tài)電流值而不管電源電壓VDD的變化。
在相關(guān)的替換中，VQSREF可被產(chǎn)生成具有固定的額定值，例如三伏，但被使得響應(yīng)于電源電壓VDD的變化。一種途徑將是通過(guò)分壓器(例如電阻性分壓器)來(lái)耦合VQSREF以使VDD的一部分被施加給VQSREF。以這種方式，由VDD確定的VQSREF的分量將隨VDD而變化。
不論以上途徑的任何一個(gè)或其變化被采用與否，人們將確保被施加給功率放大器60的校準(zhǔn)電源電壓足以保證適當(dāng)?shù)牟僮?。此外，如果不同的電源電壓被用在偏置電壓校?zhǔn)和正常操作之間，人們應(yīng)確保校準(zhǔn)電源電壓與功率放大器60的正常電源電壓足夠接近以防止當(dāng)功率放大器60從校準(zhǔn)電源電壓被切換到正常電源電壓時(shí)有靜態(tài)電流的偏移。
由于對(duì)靜態(tài)電流基準(zhǔn)電壓VIDQREF的控制經(jīng)歷了幾種不同的途徑，包括以上的VDD相關(guān)的控制方面，經(jīng)歷許多變化的偏置控制操作的其它方面也是這樣。例如，檢測(cè)電路54可感測(cè)或相反測(cè)量流過(guò)測(cè)量或主電源通路的電源電流IPA，但亦可測(cè)量從屬的基準(zhǔn)電流或相反被使得與實(shí)際功率放大器電源電流成比例地變化的基準(zhǔn)電流。作為其實(shí)例，讀者可參考題為“CURRNENT MODULATOR WITH DYNAMIC AMPLIFIERIMPEDANCE COMPENDATION”的共同未決且一般轉(zhuǎn)讓的申請(qǐng)，其在此全部引入作為參考。在該共同未決的申請(qǐng)中，基準(zhǔn)電流被保持處于與實(shí)際功率放大器電源電流的已知比例，并且偏置控制器52可通過(guò)感測(cè)基準(zhǔn)電流的量級(jí)來(lái)測(cè)量實(shí)際功率放大器電源電流。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解，測(cè)量用于閉環(huán)偏置電壓調(diào)節(jié)的功率放大器電源電流可以以各種方式被直接或間接地完成。
盡管以上細(xì)節(jié)涉及本發(fā)明的示例實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解它并不局限于這些細(xì)節(jié)。一般而言，本發(fā)明提供了一種偏置控制器，其提供對(duì)偏置電壓的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)以在無(wú)線電發(fā)射操作之前設(shè)置功率放大器電源電流的所需靜態(tài)電流值。這樣的偏置電壓調(diào)節(jié)使用閉環(huán)控制以使所需靜態(tài)電流所需要的偏置電壓被自動(dòng)設(shè)置，而不管電路參數(shù)或溫度的變化或者設(shè)備老化。因此，本發(fā)明僅由以下權(quán)利要求及其合理的等效形式的范圍來(lái)限制。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)產(chǎn)生偏置電壓信號(hào)的偏置控制器，所述信號(hào)設(shè)置進(jìn)入功率放大器電路的電源電流的靜態(tài)電流值，所述偏置控制器包括電流檢測(cè)器，用來(lái)響應(yīng)于所述電源電流而產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)；閉環(huán)控制電路，用來(lái)在第一狀態(tài)下響應(yīng)于所述檢測(cè)信號(hào)而調(diào)節(jié)偏置電壓以使電源電流被設(shè)置得基本上等于所需靜態(tài)電流值，并且在第二狀態(tài)下維持所述偏置電壓而不管檢測(cè)信號(hào)。
2.權(quán)利要求1的偏置控制器，其中閉環(huán)控制電路包括放大器電路，用來(lái)響應(yīng)于表示所需靜態(tài)電流值的基準(zhǔn)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)之間的差而產(chǎn)生誤差信號(hào)；以及跟蹤和保持電路，用來(lái)在第一狀態(tài)下產(chǎn)生作為所述誤差信號(hào)的函數(shù)的偏置電壓，并且在第二狀態(tài)下維持所述偏置電壓而不管誤差信號(hào)。
3.權(quán)利要求2的偏置控制器，其中跟蹤和保持電路包括輸入存儲(chǔ)元件，其在第一狀態(tài)下被耦合于放大器電路的輸出并在第二狀態(tài)下被去耦合，從而使輸入存儲(chǔ)元件在第一狀態(tài)下跟蹤誤差信號(hào)并在第二狀態(tài)下保持誤差信號(hào)的最后值；以及緩沖放大器，其被耦合于輸入存儲(chǔ)元件以在第一狀態(tài)下基于誤差信號(hào)并且在第二狀態(tài)下基于誤差信號(hào)的最后值而產(chǎn)生偏置電壓。
4.權(quán)利要求3的偏置控制器，其中緩沖放大器包括具有所需信號(hào)增益的電壓跟隨器電路。
5.權(quán)利要求4的偏置控制器，其中緩沖放大器包括單位增益電壓跟隨器。
6.權(quán)利要求4的偏置控制器，其中跟蹤和保持電路進(jìn)一步包括耦合開(kāi)關(guān)，用來(lái)響應(yīng)于偏置調(diào)節(jié)控制信號(hào)而選擇性地將輸入存儲(chǔ)元件耦合和去耦合于誤差放大器。
7.權(quán)利要求6的偏置控制器，其中輸入存儲(chǔ)元件包括電容器，其在第一端被耦合于耦合開(kāi)關(guān)和緩沖放大器的輸入，并且在第二端被耦合于信號(hào)接地節(jié)點(diǎn)，從而使當(dāng)被耦合于誤差放大器時(shí)，電容器的電容器電壓遵循誤差信號(hào)，并且當(dāng)從誤差放大器被去耦合時(shí)，基本上保持于誤差信號(hào)的最后值。
8.權(quán)利要求1的偏置控制器，其中功率放大器的電源輸入通過(guò)包括電流檢測(cè)器的測(cè)量通路而耦合于第一電源電壓，并且通過(guò)旁路電流檢測(cè)器的主通路而耦合于第二電壓電源，并且其中偏置控制器進(jìn)一步包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)以在第一狀態(tài)下使能測(cè)量通路，并且在第二狀態(tài)下使能主通路。
9.權(quán)利要求8的偏置控制器，其中第一電壓電源和第二電壓電源相同。
10.權(quán)利要求8的偏置控制器，其中第一電壓電源是從第二電壓電源得到的經(jīng)調(diào)整的電壓電源。
11.權(quán)利要求8的偏置控制器，其中至少一個(gè)開(kāi)關(guān)包括第一開(kāi)關(guān)，用來(lái)在第一狀態(tài)下使電源電流能流過(guò)測(cè)量通路，并且在第二狀態(tài)下阻塞電源電流流過(guò)測(cè)量通路。
12.權(quán)利要求11的偏置控制器，其中電流檢測(cè)器包括感測(cè)電阻器，其在第一端被耦合于第二電源電壓，并且在第二端被耦合于第一開(kāi)關(guān)的第一端子，并且其中第一開(kāi)關(guān)的第二端子被耦合于功率放大器電路的電源輸入。
13.權(quán)利要求11的偏置控制器，其中所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)一步包括第二開(kāi)關(guān)，用來(lái)在第一狀態(tài)下禁止電源電流流過(guò)主通路，并且在第二狀態(tài)下使電源電流能流過(guò)主通路，從而使進(jìn)入功率放大器電路的電源電流在第二狀態(tài)下不流過(guò)感測(cè)電阻器。
14.權(quán)利要求1的偏置控制器，進(jìn)一步包括單觸發(fā)電路，用來(lái)響應(yīng)于使能信號(hào)而產(chǎn)生狀態(tài)控制脈沖，從而使偏置控制器在斷定狀態(tài)控制脈沖期間在第一狀態(tài)下操作，并且當(dāng)狀態(tài)控制脈沖被去斷定時(shí)，在第二狀態(tài)下操作。
15.權(quán)利要求2的偏置控制器，其中閉環(huán)控制電路進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)電路，用來(lái)根據(jù)電源電壓的變化而調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)。
16.權(quán)利要求15的偏置控制器，其中調(diào)節(jié)電路檢測(cè)電源電流并響應(yīng)于所檢測(cè)的電源電壓而產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)。
17.權(quán)利要求16的偏置控制器，其中調(diào)節(jié)電路包括數(shù)字信號(hào)處理器。
18.權(quán)利要求15的偏置控制器，其中調(diào)節(jié)電路包括電阻性分配器電路。
19.一種電流調(diào)制器，包括輸出電路，用來(lái)響應(yīng)于振幅調(diào)制信號(hào)而調(diào)制電源電流；偏置控制器，包括電流檢測(cè)器，用來(lái)在靜態(tài)條件下響應(yīng)于所述電源電流而產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)；閉環(huán)控制電路，用來(lái)在第一狀態(tài)下響應(yīng)于所述檢測(cè)信號(hào)而調(diào)節(jié)偏置電壓以使電源電流被設(shè)置得基本上等于所需靜態(tài)電流值，并且在第二狀態(tài)下維持所述偏置電壓而不管檢測(cè)信號(hào)。
20.權(quán)利要求19的電流調(diào)制器，其中調(diào)制信號(hào)在第一狀態(tài)下是非活性的，而在第二狀態(tài)下是活性的，從而使偏置控制器在調(diào)制信號(hào)不存在的情況下調(diào)節(jié)偏置電壓。
21.權(quán)利要求20的電流調(diào)制器，其中電流調(diào)制器將電源電流提供給功率放大器電路作為基準(zhǔn)電流的按比例縮放的版本，并且其中偏置控制器的電流檢測(cè)器包括在電流調(diào)制器的基準(zhǔn)電流通路中被串聯(lián)放置的感測(cè)電阻器。
22.權(quán)利要求20的電流調(diào)制器，進(jìn)一步包括調(diào)制輸入開(kāi)關(guān)，其在第二狀態(tài)下將電流調(diào)制器的調(diào)制輸入耦合于調(diào)制信號(hào)，并在第一狀態(tài)下耦合于基準(zhǔn)電壓以使偏置電壓的調(diào)節(jié)借助由基準(zhǔn)電壓設(shè)置的功率放大器電路的電源輸入而發(fā)生。
23.權(quán)利要求19的電流調(diào)制器，其中閉環(huán)控制電路包括放大器電路，用來(lái)響應(yīng)于表示所需靜態(tài)電流值的基準(zhǔn)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)之間的差而產(chǎn)生誤差信號(hào)；以及跟蹤和保持電路，用來(lái)在第一狀態(tài)下產(chǎn)生作為所述誤差信號(hào)的函數(shù)的偏置電壓，并且在第二狀態(tài)下維持所述偏置電壓而不管誤差信號(hào)。
24.權(quán)利要求23的電流調(diào)制器，其中跟蹤和保持電路包括輸入存儲(chǔ)元件，其在第一狀態(tài)下被耦合于放大器電路的輸出并在第二狀態(tài)下被去耦合，從而使輸入存儲(chǔ)元件在第一狀態(tài)下跟蹤誤差信號(hào)并在第二狀態(tài)下保持誤差信號(hào)的最后值；以及緩沖放大器，其被耦合于輸入存儲(chǔ)元件以在第一狀態(tài)下基于誤差信號(hào)并且在第二狀態(tài)下基于誤差信號(hào)的最后值而產(chǎn)生偏置電壓。
25.權(quán)利要求24的電流調(diào)制器，其中緩沖放大器包括具有所需信號(hào)增益的電壓跟隨器電路。
26.權(quán)利要求25的電流調(diào)制器，其中緩沖放大器包括單位增益電壓跟隨器。
27.權(quán)利要求25的電流調(diào)制器，其中跟蹤和保持電路進(jìn)一步包括耦合開(kāi)關(guān)，用來(lái)響應(yīng)于偏置調(diào)節(jié)控制信號(hào)而選擇性地將輸入存儲(chǔ)元件耦合和去耦合于誤差放大器。
28.權(quán)利要求27的電流調(diào)制器，其中輸入存儲(chǔ)元件包括電容器，其在第一端被耦合于耦合開(kāi)關(guān)和緩沖放大器的輸入，并且在第二端被耦合于信號(hào)接地節(jié)點(diǎn)，從而使當(dāng)被耦合于誤差放大器時(shí)，電容器的電容器電壓遵循誤差信號(hào)，并且當(dāng)從誤差放大器被去耦合時(shí)，基本上保持于誤差信號(hào)的最后值。
29.權(quán)利要求19的電流調(diào)制器，其中功率放大器的電源輸入通過(guò)包括電流檢測(cè)器的測(cè)量通路而耦合于第一電源電壓，并且通過(guò)旁路電流檢測(cè)器的主通路而耦合于第二電壓電源，并且其中偏置控制器進(jìn)一步包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)以在第一狀態(tài)下使能測(cè)量通路，并且在第二狀態(tài)下使能主通路。
30.權(quán)利要求29的電流調(diào)制器，其中第一電壓電源和第二電壓電源相同。
31.權(quán)利要求29的電流調(diào)制器，其中第一電壓電源是從第二電壓電源得到的經(jīng)調(diào)整的電壓電源。
32.權(quán)利要求29的電流調(diào)制器，其中至少一個(gè)開(kāi)關(guān)包括第一開(kāi)關(guān)，用來(lái)在第一狀態(tài)下使電源電流能流過(guò)測(cè)量通路，并且在第二狀態(tài)下阻塞電源電流流過(guò)測(cè)量通路。
33.權(quán)利要求32的電流調(diào)制器，其中電流檢測(cè)器包括感測(cè)電阻器，其在第一端被耦合于第二電源電壓，并且在第二端被耦合于第一開(kāi)關(guān)的第一端子，并且其中第一開(kāi)關(guān)的第二端子被耦合于功率放大器電路的電源輸入。
34.權(quán)利要求32的電流調(diào)制器，其中所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)一步包括第二開(kāi)關(guān)，用來(lái)在第一狀態(tài)下禁止電源電流流過(guò)主通路，并且在第二狀態(tài)下使電源電流能流過(guò)主通路，從而使進(jìn)入功率放大器電路的電源電流在第二狀態(tài)下不流過(guò)感測(cè)電阻器。
35.權(quán)利要求19的電流調(diào)制器，進(jìn)一步包括單觸發(fā)電路，用來(lái)響應(yīng)于使能信號(hào)而產(chǎn)生狀態(tài)控制脈沖，從而使偏置控制器在斷定狀態(tài)控制脈沖期間在第一狀態(tài)下操作，并且當(dāng)狀態(tài)控制脈沖被去斷定時(shí)，在第二狀態(tài)下操作。
36.權(quán)利要求23的電流調(diào)制器，其中閉環(huán)控制電路進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)電路，用來(lái)檢測(cè)電池電壓并根據(jù)電池電壓的變化而調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)。
37.權(quán)利要求36的電流調(diào)制器，其中調(diào)節(jié)電路包括數(shù)字信號(hào)處理器。
38.權(quán)利要求36的電流調(diào)制器，其中調(diào)節(jié)電路包括電阻性分配器電路。
39.一種控制偏置電壓信號(hào)的方法，該信號(hào)設(shè)置到功率放大器電路的電源電流的靜態(tài)電流值，該方法包括在第一操作狀態(tài)下檢測(cè)進(jìn)入功率放大器電路的電源電流；在第一操作狀態(tài)期間調(diào)節(jié)偏置電壓直到電源電流基本上等于所需靜態(tài)電流值；在第二操作狀態(tài)下維持所述偏置電壓而不管電源電流。
40.權(quán)利要求39的方法，其中第一操作狀態(tài)對(duì)應(yīng)于用于功率放大器電路的操作的靜態(tài)周期，而第二操作狀態(tài)對(duì)應(yīng)于用于功率放大器電路的操作的活性周期。
41.權(quán)利要求39的方法，其中在第一操作狀態(tài)下檢測(cè)進(jìn)入功率放大器電路的電源電流包括通過(guò)包括感測(cè)電阻器的測(cè)量通路將功率放大器電路的電源輸入耦合于第一電壓電源；以及產(chǎn)生與感測(cè)電阻器上的電源電流成比例的檢測(cè)信號(hào)。
42.權(quán)利要求41的方法，其中在第一操作狀態(tài)期間調(diào)節(jié)偏置電壓直到電源電流基本上等于所需靜態(tài)電流值包括基于表示所需靜態(tài)電流值的基準(zhǔn)信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)之間的差而產(chǎn)生誤差信號(hào)；以及作為所述誤差信號(hào)的函數(shù)而調(diào)節(jié)偏置電壓。
43.權(quán)利要求41的方法，進(jìn)一步包括在第二操作狀態(tài)期間通過(guò)旁路電流傳感器的主通路將功率放大器電路的電源輸入耦合于第二電壓電源。
44.權(quán)利要求39的方法，其中電源電流被提供給功率放大器電路作為基準(zhǔn)電流的按比例縮放的版本，并且其中在第一操作狀態(tài)下檢測(cè)進(jìn)入功率放大器電路的電源電流包括檢測(cè)基準(zhǔn)電流；以及基于基準(zhǔn)和電源電流之間的已知電流按比例縮放來(lái)推斷電源電流的值。
45.權(quán)利要求44的方法，其中檢測(cè)基準(zhǔn)電流包括測(cè)量與基準(zhǔn)電流串聯(lián)放置的感測(cè)電阻器上的電壓降。
46.權(quán)利要求39的方法，進(jìn)一步包括在第一和第二操作狀態(tài)下將基本上相同量級(jí)的電源電壓施加給功率放大器電路以減小由于第一和第二操作狀態(tài)之間的電源電壓的變化而產(chǎn)生的靜態(tài)電流誤差。
47.權(quán)利要求39的方法，其中功率放大器電路是具有已知Vce曲線的雙極結(jié)式晶體管電路的類型，并且進(jìn)一步包括在第一操作狀態(tài)下將具有對(duì)應(yīng)于Vce曲線的相對(duì)平的部分的量級(jí)的電壓電源施加給功率放大器電路。
48.權(quán)利要求39的方法，進(jìn)一步包括控制第一和第二操作狀態(tài)以使第一操作狀態(tài)是在發(fā)射信號(hào)被施加給功率放大器電路以便于放大之前的第一周期，而第二操作狀態(tài)是包括功率放大器電路對(duì)發(fā)射信號(hào)的放大的第二周期。
49.權(quán)利要求48的方法，進(jìn)一步包括對(duì)第一周期定時(shí)以在GSM發(fā)射脈沖串之前發(fā)生，并且對(duì)第二周期定時(shí)以貫穿GSM發(fā)射脈沖串。
50.權(quán)利要求48的方法，進(jìn)一步包括對(duì)第一周期定時(shí)以發(fā)生在GSM脈沖串時(shí)間內(nèi)但在預(yù)先放大的脈沖串信號(hào)被施加于功率放大器電路以便于放大之前。
51.權(quán)利要求50的方法，其中第一周期被安排在GSM脈沖串時(shí)間內(nèi)以發(fā)生于初始發(fā)生功率屏蔽水平時(shí)間已到時(shí)之后。
52.權(quán)利要求39的方法，其中在第一操作狀態(tài)期間調(diào)節(jié)偏置電壓直到電源電流基本上等于所需靜態(tài)電流值包括閉合控制回路，該回路基于電源電流和所需靜態(tài)電流值之間的差來(lái)設(shè)置偏置電壓。
53.權(quán)利要求52的方法，其中閉合控制回路包括借助差分放大器而產(chǎn)生誤差信號(hào)，該放大器被耦合于表示所需靜態(tài)電流水平的基準(zhǔn)信號(hào)，并被耦合于與電源電流成比例的檢測(cè)信號(hào)；以及作為誤差信號(hào)的函數(shù)而調(diào)節(jié)偏置電壓。
54.權(quán)利要求39的方法，其中在第二操作狀態(tài)下維持所述偏置電壓而不管所檢測(cè)的電源電流包括將在第一狀態(tài)期間設(shè)置的偏置電壓存儲(chǔ)在模擬存儲(chǔ)元件中。
55.權(quán)利要求54的方法，其中進(jìn)一步包括作為電源電壓的函數(shù)而調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)。
56.權(quán)利要求55的方法，其中作為電源電壓的函數(shù)而調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)包括檢測(cè)電源電壓并響應(yīng)于所檢測(cè)的電源電壓來(lái)調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)。
57.權(quán)利要求56的方法，其中檢測(cè)電源電壓并響應(yīng)于所檢測(cè)的電源電壓來(lái)調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)是由數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)進(jìn)行的。
58.權(quán)利要求55的方法，其中作為電源電壓的函數(shù)而調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)包括在電阻性分配器中分配電源電壓以產(chǎn)生基準(zhǔn)信號(hào)，從而使電源電壓的變化導(dǎo)致基準(zhǔn)信號(hào)的對(duì)應(yīng)變化。
59.一種通過(guò)調(diào)節(jié)被施加給功率放大器的偏置電壓將進(jìn)入功率放大器的電源電流設(shè)置到所需靜態(tài)電流值的方法，該方法包括產(chǎn)生與電源電流成比例的檢測(cè)信號(hào)；響應(yīng)于所述檢測(cè)信號(hào)使用閉環(huán)控制來(lái)調(diào)節(jié)偏置電壓以使電源電流被設(shè)置到所需靜態(tài)電流值。
60.權(quán)利要求59的方法，進(jìn)一步包括限定第一和第二操作狀態(tài)，其中偏置電壓在第一狀態(tài)期間響應(yīng)于檢測(cè)信號(hào)而被調(diào)節(jié)，并且在第二狀態(tài)期間被保持于所調(diào)節(jié)的值。
61.權(quán)利要求60的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)生限定寬度的控制脈沖以控制第一和第二狀態(tài)之間的操作。
62.權(quán)利要求61的方法，進(jìn)一步包括使控制脈沖的產(chǎn)生基本上與發(fā)射使能脈沖的開(kāi)始同步，從而使第一狀態(tài)在發(fā)射脈沖串之前在功率放大器的靜態(tài)條件下發(fā)生，并且到第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)變發(fā)生在發(fā)射脈沖串之前。
63.權(quán)利要求60的方法，進(jìn)一步包括在第二狀態(tài)期間調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)以使偏置電壓響應(yīng)于基準(zhǔn)信號(hào)的變化。
64.權(quán)利要求59的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)在發(fā)射操作期間被施加給功率放大器的電源電壓的量級(jí)來(lái)調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)的額定值。
65.權(quán)利要求64的方法，其中根據(jù)在發(fā)射操作期間被施加給功率放大器的電源電壓的量級(jí)來(lái)調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)的額定值包括測(cè)量電源電壓；以及響應(yīng)于電源電壓的變化而調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號(hào)的額定值。
全文摘要
一種偏置控制器通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率放大器偏置電壓而將功率放大器的靜態(tài)電流設(shè)置到所需值。通過(guò)使用閉環(huán)控制，偏置控制器將偏置電壓設(shè)置到所需的任何值而不管電路部件變化和溫度效應(yīng)。偏置控制器的操作在發(fā)射操作之前，如發(fā)射脈沖串之前補(bǔ)充了動(dòng)態(tài)偏置電壓調(diào)節(jié)。在功率放大器處于靜態(tài)條件下的第一狀態(tài)下，偏置控制器通過(guò)檢測(cè)進(jìn)入功率放大器的電源電流來(lái)調(diào)節(jié)偏置電壓以設(shè)置所需靜態(tài)電流。偏置控制器然后轉(zhuǎn)變到第二狀態(tài)，此時(shí)它維持所調(diào)節(jié)的偏置電壓而不管放大器電源電流。不管其感測(cè)進(jìn)入功率放大器的電源電流的能力，偏置控制器的配置避免了在功率放大器的正常操作期間的耗散性電流感測(cè)。
文檔編號(hào)H03F1/30GK1636316SQ03804355
公開(kāi)日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2003年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月21日
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