專利名稱：自適應(yīng)增益和/或相位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)例如一個(gè)失真減小系統(tǒng)中混合信號(hào)之間的相對(duì)相位和/或增益的一種增益和/或相位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。
放大器通常在信號(hào)上加上多余的失真，使輸出信號(hào)包括失真或非線性分量以及信號(hào)分量。失真包括加在輸入信號(hào)上或?qū)斎胄盘?hào)有不利影響的任何多余的信號(hào)。因此，需要發(fā)明一種能夠基本消除或明顯減小由放大器產(chǎn)生的失真的技術(shù)。
前饋校正通常被應(yīng)用于現(xiàn)代放大器中，以改進(jìn)放大器對(duì)各種輸入模式的線性。前饋校正的本質(zhì)是處理由放大器產(chǎn)生的失真，例如互調(diào)(IMD)分量，使得在最后的疊加點(diǎn)消除失真。由于輸入RF載波模式以及產(chǎn)生失真位置的不可預(yù)見性，一個(gè)已知的頻率分量即導(dǎo)頻信號(hào)與放大過程產(chǎn)生的失真一起被注入主信號(hào)路徑。在前饋放大器中，前饋失真減小電路使導(dǎo)頻信號(hào)與失真一起減小。因此，通過設(shè)計(jì)前饋失真減小電路以探測(cè)和消除導(dǎo)頻信號(hào)，可以同時(shí)消除失真。
導(dǎo)頻信號(hào)是一個(gè)電信號(hào)，包括至少一個(gè)頻率分量，其頻譜位于電路的工作頻帶的附近。對(duì)于導(dǎo)頻信號(hào)的更完整的描述如

圖1所示，圖1顯示一個(gè)射頻(RF)放大器的頻率響應(yīng)，包括導(dǎo)頻信號(hào)的位置。導(dǎo)頻信號(hào)可以位于工作頻帶的下邊緣附近(如導(dǎo)頻1)和/或位于工作頻帶的上邊緣附近(如導(dǎo)頻2)。導(dǎo)頻與中心頻率f0的工作頻帶的一個(gè)邊界的頻譜間隔為Δf。導(dǎo)頻信號(hào)的電特性(如幅值、相位響應(yīng)、頻譜成分)是已知的。應(yīng)當(dāng)注意到盡管導(dǎo)頻信號(hào)顯示為具有某個(gè)幅值的一個(gè)或兩個(gè)頻譜分量，但是導(dǎo)頻信號(hào)可以包括具有不同幅值的多個(gè)頻譜分量。
前饋失真減小電路通過向RF放大器加導(dǎo)頻信號(hào)并且基于從被加的導(dǎo)頻信號(hào)獲得的信息進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而減小RF放大器產(chǎn)生的失真。圖2公開了前饋校正電路10及其使用來自導(dǎo)頻信號(hào)的信息減小RF放大器12產(chǎn)生的失真。一個(gè)輸入信號(hào)，例如包括至少一個(gè)載波信號(hào)，被加到分路器14。分路器14在主信號(hào)路徑16和前饋路徑18上復(fù)制該輸入信號(hào)。分路器14是稱為回路#1的載波消除回路的一部分，回路#1除了分路器14之外，還包括增益和相位電路20、耦合器22、RF放大器12、延遲電路24及耦合器26和28。主路徑16上的信號(hào)被加到增益和相位電路20。增益和相位電路20的輸出以及導(dǎo)頻信號(hào)被加到耦合器22。典型地，導(dǎo)頻信號(hào)的幅值比輸入信號(hào)的幅值小得多(例如小30dB)，使其不會(huì)干擾放大器12的工作。耦合器22的輸出被加到放大器12，放大器12的輸出包括放大的輸入信號(hào)、放大的導(dǎo)頻信號(hào)以及放大器12產(chǎn)生的失真信號(hào)。
放大器12的輸出的一部分從耦合器26引出并通過耦合路徑30在耦合器28處與前饋路徑18上的延遲的輸入信號(hào)混合，以隔離導(dǎo)頻信號(hào)與前饋路徑18上的失真。前饋路徑18上的輸入信號(hào)被延遲電路24足夠延遲，使得該信號(hào)與通過路徑30出現(xiàn)在耦合器28處的信號(hào)經(jīng)歷了相同的延遲。得到的誤差信號(hào)包括放大器12產(chǎn)生的失真以及耦合器28的輸出處保留的載波信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)的任何部分。載波消除回路中載波消除的量與分路器14至耦合器28的兩條路徑之間的合適的增益和相位匹配有關(guān)。
增益和相位電路20根據(jù)控制路徑32和34上的控制信號(hào)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的相位和增益，使得通過路徑30出現(xiàn)在耦合器28處的信號(hào)與耦合器28處的延遲的輸入信號(hào)基本反相(幅值相等但相位相差180°)。使用信號(hào)探測(cè)和控制電路35，增益和相位電路20的控制路徑32和34上出現(xiàn)的增益和相位控制信號(hào)以眾所周知的方式從耦合器28的輸出處的信號(hào)中導(dǎo)出。通常，信號(hào)探測(cè)和控制電路35為載波消除回路探測(cè)一個(gè)誤差信號(hào)。該誤差信號(hào)表示點(diǎn)A處的信號(hào)的幅值，并且信號(hào)探測(cè)和控制電路35試圖通過提供增益和/或相位控制信號(hào)減小誤差信號(hào)的幅值。
在本實(shí)施例中，信號(hào)探測(cè)和控制電路35包括一個(gè)探測(cè)器36，如對(duì)數(shù)探測(cè)器，產(chǎn)生表示點(diǎn)A處信號(hào)幅值的信號(hào)。濾波器38對(duì)該對(duì)數(shù)探測(cè)器的輸出進(jìn)行濾波，產(chǎn)生表示誤差信號(hào)幅值的DC型幅值信號(hào)。該幅值信號(hào)提供給一個(gè)零電路40。零電路40響應(yīng)幅值信號(hào)，在控制路徑32和34上提供控制信號(hào)，以調(diào)節(jié)耦合器28處的混合信號(hào)之間的相對(duì)增益和/或相位，并減小誤差信號(hào)，由此減小了載波信號(hào)。當(dāng)誤差信號(hào)被減小時(shí)，在耦合器28處混合的載波信號(hào)基本相互抵消，在耦合器28的輸出處留下導(dǎo)頻信號(hào)以及放大器12產(chǎn)生的失真。因此回路#1是一個(gè)載波消除回路，用于在前饋路徑18上隔離導(dǎo)頻信號(hào)與放大器12產(chǎn)生的失真。
失真減小回路或回路#2試圖利用耦合器28的輸出處的誤差信號(hào)減小主信號(hào)路徑16上的導(dǎo)頻信號(hào)，由此減小放大器12產(chǎn)生的失真。前饋路徑18上的帶失真的導(dǎo)頻信號(hào)被饋入增益和相位電路42。增益和相位電路42的輸出被饋入放大器44，放大器44的輸出被加到耦合器46。耦合器46使前饋路徑18上的放大的導(dǎo)頻信號(hào)和失真與主信號(hào)路徑16上來自放大器12的信號(hào)(載波信號(hào)、帶失真的導(dǎo)頻信號(hào))混合。主信號(hào)路徑16上的延遲電路40使主信號(hào)路徑16上來自放大器12的輸出的信號(hào)發(fā)生延遲，與通過耦合路徑30經(jīng)耦合器28到耦合器46的來自放大器12的輸出的相應(yīng)信號(hào)經(jīng)歷基本相同的延遲。
耦合器48提供一個(gè)誤差信號(hào)，表示耦合器46的輸出處去往導(dǎo)頻探測(cè)路徑50的信號(hào)。因?yàn)閷?dǎo)頻信號(hào)的頻率、幅值和其它電特性是已知的，所以導(dǎo)頻探測(cè)和控制電路52可以從導(dǎo)頻探測(cè)路徑50上的誤差信號(hào)中探測(cè)導(dǎo)頻信號(hào)的剩余部分的幅值。導(dǎo)頻探測(cè)和控制電路52確定導(dǎo)頻信號(hào)的幅值，并且響應(yīng)剩余導(dǎo)頻信號(hào)的幅值，導(dǎo)頻探測(cè)和控制電路52向相位和增益電路42提供控制信號(hào)。通常，導(dǎo)頻探測(cè)和控制電路52將探測(cè)導(dǎo)頻信號(hào)并利用該信息產(chǎn)生路徑66和68上的控制信號(hào)，使增益和相位電路42調(diào)節(jié)前饋路徑18上的導(dǎo)頻信號(hào)的增益和/或相位，使得主路徑16上的導(dǎo)頻信號(hào)和失真一樣，與耦合器46處前饋路徑18上的導(dǎo)頻信號(hào)和失真基本反相(幅值相等但相位相差180°)。耦合器46處相應(yīng)的導(dǎo)頻信號(hào)和失真基本相互抵消，在系統(tǒng)的輸出處留下載波信號(hào)。因此，回路#2是一個(gè)失真減小回路，試圖消除導(dǎo)頻信號(hào)，以基本消除放大器12產(chǎn)生的失真。
在本實(shí)施例中，導(dǎo)頻探測(cè)和控制電路52包括導(dǎo)頻接收電路54，導(dǎo)頻接收電路54包括一個(gè)混頻器56，將導(dǎo)頻探測(cè)路徑52上的誤差信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換成為較低頻率；以及一個(gè)濾波器58，便于信號(hào)探測(cè)器60探測(cè)導(dǎo)頻信號(hào)。探測(cè)器60，例如一個(gè)對(duì)數(shù)探測(cè)器，產(chǎn)生一個(gè)表示點(diǎn)B處信號(hào)幅值的信號(hào)。濾波器62對(duì)探測(cè)器60的輸出進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生一個(gè)表示剩余的導(dǎo)頻信號(hào)的幅值的DC型幅值信號(hào)。幅值信號(hào)被提供給零電路64。響應(yīng)該幅值信號(hào)，零電路64向相位和增益電路42提供控制路徑66和68上的增益和相位控制信號(hào)。控制信號(hào)用于調(diào)節(jié)耦合器46處混合的信號(hào)之間的相對(duì)增益和/或相位，以及減小幅值信號(hào)，由此減小剩余的導(dǎo)頻信號(hào)。導(dǎo)頻信號(hào)的消除量顯示出失真的消除量。當(dāng)導(dǎo)頻信號(hào)的幅值被最小化時(shí)，耦合器46處混合的導(dǎo)頻信號(hào)和失真在耦合器46的輸出處相互基本消除。
但是，在實(shí)際系統(tǒng)中，極少有混合信號(hào)的完全消除。信號(hào)消除量與混合信號(hào)之間的合適的增益和相位匹配有關(guān)。信號(hào)減小與增益和相位失配的函數(shù)關(guān)系如圖3所示。放大器12和44與其它器件一樣，其增益和相位特性是隨時(shí)間變化的。這種變化典型地是由于溫度、輸入功率、器件老化及制造變化而引起的。為了保持載波消除回路的載波消除性能以及失真減小回路中的失真減小，信號(hào)探測(cè)和控制電路35及導(dǎo)頻探測(cè)和控制電路52被用于基于相應(yīng)誤差信號(hào)的幅值自動(dòng)控制相應(yīng)的載波消除和失真減小回路的增益和相位特性。零電路40和64試圖通過比較每個(gè)誤差信號(hào)樣值與以前的誤差信號(hào)樣值，減小誤差信號(hào)(顯示改進(jìn)的消除)。響應(yīng)該比較，零電路40或64提供控制信號(hào)以進(jìn)行相位和/或增益調(diào)節(jié)。與實(shí)施例有關(guān)，零電路可以用于控制相位和/或增益。由于探測(cè)和控制電路35和52進(jìn)行增益和相位調(diào)節(jié)但是每個(gè)電路僅顯示一個(gè)探測(cè)器，因此零電路40和64重復(fù)地進(jìn)行一系列的增益調(diào)節(jié)和一系列的相位調(diào)節(jié)。
零電路40或64的性能可以由兩個(gè)參數(shù)度量與能夠?qū)崿F(xiàn)的消除量有關(guān)的誤差消除以及與發(fā)現(xiàn)零點(diǎn)的速度有關(guān)的收斂速率。來自零電路40或64的相位和增益調(diào)節(jié)控制電壓變化決定于步距或時(shí)間常數(shù)(例如.01-.05)乘以誤差信號(hào)的大小。例如，相位和增益控制電壓可以基于以下方程改變?chǔ)out(n+1)=-K(n+1)*｜error(n)｜*sign(error(n)-error(n-1))*sign(ΔVout(n))。因此，如果error(n)-error(n-1)的符號(hào)為正(意味著上次調(diào)節(jié)使誤差信號(hào)增大)，則方程前面的負(fù)號(hào)使調(diào)節(jié)ΔVout(n+1)的符號(hào)與上次電壓變化ΔVout(n)的符號(hào)相反。如果error(n)-error(n-1)的符號(hào)為負(fù)(意味著誤差信號(hào)的改進(jìn))，則方程前面的負(fù)號(hào)使導(dǎo)致改進(jìn)的上次調(diào)節(jié)ΔVout(n)的符號(hào)保持不變。
當(dāng)前饋校正電路10被調(diào)諧時(shí)，步距被設(shè)置以建立一個(gè)調(diào)節(jié)分辨率，以足夠的收斂速率提供足夠的誤差信號(hào)消除。此后，步距或調(diào)節(jié)分辨率保持不變。因?yàn)榱汶娐肥褂靡粋€(gè)固定的時(shí)間常數(shù)，所以在可達(dá)到的最小誤差信號(hào)與達(dá)到最小誤差信號(hào)的速度之間存在一個(gè)折衷。如果使用固定的步距，誤差信號(hào)不能減小到低于某個(gè)固定的大小。當(dāng)誤差信號(hào)接近最小值時(shí)，步距與誤差信號(hào)相比變得很粗略，使得步距限制了誤差信號(hào)可被降低的量。該限制是由于誤差信號(hào)的大小對(duì)于接近零點(diǎn)的增益和相位調(diào)節(jié)具有較高的靈敏度造成的。當(dāng)誤差信號(hào)較大時(shí)，相同的步距會(huì)限制收斂速率。此外，如果步距或調(diào)節(jié)分辨率太小并且當(dāng)增益和相位調(diào)節(jié)距零點(diǎn)很遠(yuǎn)(或誤差信號(hào)較大)時(shí)，增益或相位調(diào)節(jié)是否在改進(jìn)誤差信號(hào)的探測(cè)無法精確進(jìn)行，導(dǎo)致不正確的判斷或調(diào)節(jié)。
在圖2的實(shí)施例中，對(duì)數(shù)探測(cè)器36或60的線性輸出范圍為600mV-2V。因此，誤差信號(hào)的偏置量為對(duì)數(shù)探測(cè)器36或60的600mV限制。在濾波之后，對(duì)數(shù)探測(cè)器36或60將誤差信號(hào)輸出到零電路40或64。零電路40或64最初被調(diào)諧為建立一個(gè)從0.01至0.05的固定步距。為了確定調(diào)節(jié)控制信號(hào)，例如一個(gè)調(diào)節(jié)電壓，零電路40或64使固定步距或調(diào)節(jié)分辨率乘以誤差信號(hào)的大小。在本實(shí)施例中，增益和相位調(diào)節(jié)器20和42可以處理路徑32和34上6mV-100mV范圍的控制信號(hào)，控制信號(hào)每變化1V，相位調(diào)節(jié)器產(chǎn)生15度的相位變化，增益調(diào)節(jié)器產(chǎn)生1dB的增益變化。這樣一個(gè)控制電壓變化提供.09-1.5度的相位調(diào)節(jié)和.006 dB-.1dB的增益調(diào)節(jié)。但是，如果步距固定，則零電路40或64并且因此增益和相位調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)范圍受到限制。例如，如果步距固定在.03，則零電路40或64使增益和/或相位調(diào)節(jié)值的動(dòng)態(tài)范圍為18mV-60mV。因此，得到的增益和相位調(diào)節(jié)器20和42的動(dòng)態(tài)范圍對(duì)于單個(gè)調(diào)節(jié)值被限制為.27-.9度的相位調(diào)節(jié)或.018dB-.06dB的增益調(diào)節(jié)。動(dòng)態(tài)范圍限制了穩(wěn)態(tài)誤差消除以及達(dá)到穩(wěn)態(tài)誤差消除的速度。
零靈敏度及零點(diǎn)位置隨系統(tǒng)參數(shù)及傳輸功率的變化而變化。例如，在一個(gè)多用戶無線通信系統(tǒng)，例如碼分多址(CDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)和正交頻分復(fù)用(OFDM)中，多話音和/或業(yè)務(wù)信道被混合為單個(gè)或多個(gè)載波。一個(gè)線性放大器應(yīng)當(dāng)能夠在微秒和毫秒范圍的瞬時(shí)響應(yīng)技術(shù)要求內(nèi)對(duì)傳輸功率變化及突發(fā)的業(yè)務(wù)變化迅速響應(yīng)，同時(shí)提供足夠的誤差消除。
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)增益和/或相位控制系統(tǒng)，適應(yīng)增益和/或相位調(diào)節(jié)分辨率以提供改進(jìn)的性能。例如，自適應(yīng)增益和/或相位控制系統(tǒng)可以按誤差信號(hào)的函數(shù)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)增益和/或相位調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)分辨率。響應(yīng)較大的誤差信號(hào)(距零點(diǎn)較遠(yuǎn))，自適應(yīng)增益和/或相位控制系統(tǒng)降低調(diào)節(jié)分辨率，得到較快的收斂速率。在一個(gè)前饋失真減小系統(tǒng)中，降低調(diào)節(jié)分辨率改進(jìn)了放大器的瞬時(shí)響應(yīng)(例如，給定任意一組工作條件，放大器對(duì)變化的輸入的響應(yīng)有多快)。當(dāng)進(jìn)行相位或增益調(diào)節(jié)以接近零點(diǎn)時(shí)，誤差信號(hào)減小，并且自適應(yīng)失真減小系統(tǒng)提高調(diào)節(jié)分辨率。通過隨誤差信號(hào)接近零點(diǎn)而提高調(diào)節(jié)分辨率，可以進(jìn)行能夠進(jìn)一步減小誤差信號(hào)的更精細(xì)的相位或增益調(diào)節(jié)。例如，在一個(gè)前饋失真減小系統(tǒng)中，這樣的方案可以在不犧牲放大器的瞬時(shí)響應(yīng)的條件下，阻止誤差信號(hào)由于有限的分辨率而反復(fù)地在零點(diǎn)周圍跳轉(zhuǎn)。
閱讀以下詳細(xì)描述并參考附圖，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更明顯。其中圖1顯示一個(gè)RF放大器的示例頻率響應(yīng)曲線，顯示放大器工作的頻率；
圖2是一個(gè)用于RF放大器的前饋失真減小系統(tǒng)的方框圖；圖3顯示消除誤差作為混合信號(hào)之間幅值和相位失配的函數(shù)的圖；以及圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)自適應(yīng)增益和/或相位控制系統(tǒng)的方框圖；圖5a和5b顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的自適應(yīng)增益和/或相位控制系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)固定步距零電路相比的消除和收斂速率性能。
根據(jù)本發(fā)明的原理的一個(gè)自適應(yīng)增益和/或相位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的示例性實(shí)施例在以下一個(gè)前饋失真減小系統(tǒng)中描述。圖4顯示一個(gè)自適應(yīng)增益和相位控制電路76的一般方框圖，自適應(yīng)增益和相位控制電路76接收一個(gè)表示混合信號(hào)的消除誤差的誤差信號(hào)。與實(shí)施例有關(guān)，自適應(yīng)增益和相位調(diào)節(jié)系統(tǒng)76可以替換前饋裝置10(圖2)中的零電路40或64。通過提供相位和/或增益調(diào)節(jié)控制信號(hào)以進(jìn)行混合信號(hào)之間的相對(duì)增益和/或相位調(diào)節(jié)，以改進(jìn)混合信號(hào)的誤差消除，自適應(yīng)增益和相位調(diào)節(jié)電路76可以減小誤差信號(hào)。為了改進(jìn)誤差消除和/或收斂速率，自適應(yīng)相位和增益調(diào)節(jié)電路76改變調(diào)節(jié)分辨率。增益和/或相位控制電路76可以通過改變誤差信號(hào)與得到的調(diào)節(jié)值之間的關(guān)系或者建立誤差信號(hào)與得到的調(diào)節(jié)值之間的非線性關(guān)系改變調(diào)節(jié)分辨率。例如，相位和/或增益控制電路76可以通過改變用于基于誤差信號(hào)或其它系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算增益和/或相位調(diào)節(jié)值的步距或調(diào)節(jié)因子，從而改變?cè)鲆婧?或相位調(diào)節(jié)分辨率。
由于增益-相位平面上的零點(diǎn)位置隨時(shí)間變化，因此自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)增強(qiáng)了對(duì)于系統(tǒng)工作參數(shù)，如溫度、輸入功率、放大器偏置的變化條件下的系統(tǒng)控制性能。例如，如果誤差信號(hào)較大，則使調(diào)節(jié)分辨率較粗略，例如通過增加步距，以提高收斂速率。如果誤差信號(hào)較小，則提高調(diào)節(jié)分辨率，例如通過減小步距，以進(jìn)一步減小誤差信號(hào)。利用相同的和/或其它的系統(tǒng)參數(shù)如溫度、老化、電源電壓、偏置電壓和/或輸入信號(hào)功率以確定用于增益和/或相位控制電路76的調(diào)節(jié)分辨率的其它實(shí)施例也是可能的。此外，實(shí)施例可以利用以前的系統(tǒng)參數(shù)例如以前的誤差信號(hào)功率和/或以前的輸入功率以調(diào)節(jié)該調(diào)節(jié)分辨率。
在圖4的實(shí)施例中，誤差信號(hào)由模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器78進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。與實(shí)施例有關(guān)，一個(gè)防偏置濾波器79可以用于消除大于1/2A/D采樣頻率的頻率，以改進(jìn)表示誤差信號(hào)幅值的信號(hào)的探測(cè)。DSP80接收誤差信號(hào)和/或附加系統(tǒng)信息82。響應(yīng)誤差信號(hào)和/或其它系統(tǒng)信息82，DSP80使用一個(gè)調(diào)節(jié)分辨率，例如通過調(diào)節(jié)步距或調(diào)節(jié)因子，以提供試圖減小誤差信號(hào)的增益和/或相位調(diào)節(jié)控制信號(hào)。DSP80可以使用可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器84中的以前的或累積的信息，例如誤差信號(hào)歷史，以確定調(diào)節(jié)分辨率。存儲(chǔ)器84可以集成或電子耦合在DSP80上。在本實(shí)施例中，DSP80產(chǎn)生數(shù)字形式的增益和相位調(diào)節(jié)信號(hào)。數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器86將增益調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬形式用于增益調(diào)節(jié)器(沒有顯示)，數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器87將相位調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬形式用于相位調(diào)節(jié)器(沒有顯示)。重構(gòu)濾波器88和89可以分別用于消除來自D/A 86和87的輸出的高頻分量。DSP還可以執(zhí)行其它控制和計(jì)算并響應(yīng)一個(gè)不同的誤差信號(hào)提供附加的增益和/或相位控制信號(hào)(沒有顯示)。例如，DSP80可以用于響應(yīng)探測(cè)電路35的輸入處以及路徑50上的相應(yīng)的誤差信號(hào)，提供增益和/或相位控制信號(hào)32、34、66和/或68(圖2)。在其它實(shí)施例中，自適應(yīng)增益和相位調(diào)節(jié)控制電路76可以使用分立元件、集成電路和/或軟件驅(qū)動(dòng)處理電路實(shí)現(xiàn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，增益和/或相位控制電路76使用一個(gè)誤差信號(hào)歷史，例如當(dāng)前及以前誤差信號(hào)的加權(quán)平均或指數(shù)加權(quán)平均，通過改變步距或調(diào)節(jié)因子以連續(xù)適應(yīng)調(diào)節(jié)分辨率。一個(gè)增益和/或相位調(diào)節(jié)的步距或調(diào)節(jié)因子K(n+1)可以用以下方程表示K(n+1)=Ks*[am*error(n)+am-1*error(n-1)+…+a0*error(n-m)]，其中Ks為歸一化和比例因子，用于使控制電路76的輸入和輸出電壓匹配到增益和/或相位調(diào)節(jié)電路(沒有顯示)的范圍，“a”表示一個(gè)選擇值(例如2)，n表示基于以前增益調(diào)節(jié)和/或以前相位調(diào)節(jié)的誤差信號(hào)的當(dāng)前采樣號(hào)，m表示用于確定加權(quán)平均的以前誤差信號(hào)的數(shù)量。Ks可以由以下方程確定 其中增益被設(shè)置用于能夠被D/A 86或87精確轉(zhuǎn)換的最小可得到的調(diào)節(jié)因子。
在一個(gè)實(shí)施例中，增益和／或相位調(diào)節(jié)控制電路76可以使用方程ΔVout(n+1)=-K(n+1)*｜error(n)｜*sign(error(n)-error(n-1))*sign(ΔVout(n))確定增益或相位調(diào)節(jié)值Vout(n+1)。如果error(n)-error(n-1)的符號(hào)為正(意味著上次調(diào)節(jié)變化ΔVout(n)使誤差信號(hào)增大)，則方程前面的負(fù)號(hào)使調(diào)節(jié)變化ΔVout(n+1)的符號(hào)與上次電壓變化ΔVout(n)的符號(hào)相反。如果error(n)-error(n-1)的符號(hào)為負(fù)(意味著誤差信號(hào)的改進(jìn))，則方程前面的負(fù)號(hào)使導(dǎo)致改進(jìn)的上次調(diào)節(jié)ΔVout(n)的符號(hào)保持不變。與實(shí)施例有關(guān)，每次可以不使用上次調(diào)節(jié)值的大小而計(jì)算調(diào)節(jié)值Vout(n+1)，或者可以通過稱為遞歸調(diào)節(jié)判定的一個(gè)調(diào)節(jié)變化改變上次調(diào)節(jié)值。例如，增益或相位調(diào)節(jié)值Vout(n+1)可以等于Vout(n)+ΔVout(n+1)，其中Vout(n)為上次調(diào)節(jié)值，ΔVout(n+1)為調(diào)節(jié)變化。上次調(diào)節(jié)值Vout(n)可以是一個(gè)固定的或特別的量，調(diào)節(jié)變化的累積或者以一個(gè)固定的量開始按調(diào)節(jié)變化量變化。在一些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)因子K(n+1)的大小是調(diào)節(jié)變化ΔVout(n+1)的大小或調(diào)節(jié)值Vout(n+1)的大小。調(diào)節(jié)因子K(n+1)關(guān)于誤差信號(hào)error(n)的大小是非線性的。因此，隨著誤差信號(hào)減小，調(diào)節(jié)值以非線性方式減小，以反映一個(gè)增加的調(diào)節(jié)分辨率。隨著誤差信號(hào)增大，調(diào)節(jié)值以非線性方式增大，以反映一個(gè)減小的調(diào)節(jié)分辨率。
在其它實(shí)施例中，增益和/或相位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)76使用閾值適應(yīng)調(diào)節(jié)分辨率。例如，控制系統(tǒng)76可以基于誤差信號(hào)的值或誤差信號(hào)的加權(quán)平均以及一個(gè)適應(yīng)閾值通過改變調(diào)節(jié)因子適應(yīng)調(diào)節(jié)分辨率。例如，使用圖2的系統(tǒng)作為參考，如果誤差信號(hào)error(n)小于適應(yīng)閾值T(n)，則控制系統(tǒng)76可以使用一個(gè)較小的步距如.01。如果誤差信號(hào)error(n)大于T(n)+T0或第二閾值，則控制系統(tǒng)76可以使用一個(gè)較大的步距如.05，其中偏置T0或第二閾值用于防止滯后。如果誤差信號(hào)位于第一和第二閾值之間，則控制系統(tǒng)76可以使用一個(gè)中間步距如0.03。或者，與閾值比較有關(guān)，可以使用一個(gè)適應(yīng)因子K0對(duì)適應(yīng)因子或步距進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，如果誤差信號(hào)大于適應(yīng)閾值，則調(diào)節(jié)因子增大，例如乘以一個(gè)適應(yīng)因子如2，使得K(n+1)=K(n)*2。如果誤差信號(hào)小于適應(yīng)閾值，則可以減小調(diào)節(jié)因子，例如除以適應(yīng)因子。與實(shí)施例有關(guān)，可以使用多個(gè)適應(yīng)閾值及相應(yīng)的適應(yīng)因子(例如存儲(chǔ)在一個(gè)查表中)；不同的閾值偏置和水平；漸增變化的適應(yīng)因子或閾值；以及不同的或變化的適應(yīng)閾值、因子或值。
在其它實(shí)施例中，以前誤差信號(hào)或以前誤差信號(hào)的函數(shù)，例如誤差歷史H(n)=am*error(n)+am-1*error(n-1)+…+a0*error(n-m)，可以與適應(yīng)閾值比較以確定調(diào)節(jié)因子。例如，如果H(n)*Ks大于第一適應(yīng)閾值，則調(diào)節(jié)因子K(n+1)可以增大，例如使用一個(gè)適應(yīng)因子或值。在一個(gè)實(shí)施例中，如果H(n)*Ks小于適應(yīng)閾值T(n)，則K(n+1)=K(n)/K0，其中K0是等于2的適應(yīng)因子，K(n)是當(dāng)前調(diào)節(jié)因子。如果H(n)*Ks大于T(n)+T0或第二適應(yīng)閾值，則K(n+1)=K(n)*K0，其中偏置值T0或第二閾值用于防止滯后。與實(shí)施例有關(guān)，可以根據(jù)閾值水平改變閾值偏置。可以使用附加的閾值水平和/或不同的適應(yīng)因子或值以增大或減小或進(jìn)一步增大或減小調(diào)節(jié)分辨率?；蛘撸梢允褂没蚧谠跁r(shí)間上不相交或重疊的以前誤差信號(hào)的窗口進(jìn)行適應(yīng)閾值比較，例如兩個(gè)窗口或涉及兩個(gè)窗口的函數(shù)的結(jié)果之間的差異可以與適應(yīng)閾值比較或者用于確定調(diào)節(jié)分辨率、因子或值，例如AH=H(n)-H(x)，其中H(n)表示基于一組過去的n個(gè)誤差信號(hào)的一個(gè)誤差歷史值，H(x)表示基于與該組過去的n個(gè)誤差信號(hào)不相交或重疊的一組x個(gè)誤差信號(hào)的一個(gè)誤差歷史值。
與實(shí)施例有關(guān)，控制系統(tǒng)76可以根據(jù)調(diào)節(jié)分辨率的變化調(diào)節(jié)適應(yīng)閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，如果適應(yīng)因子增大，則適應(yīng)閾值會(huì)同時(shí)增大；如果適應(yīng)因子減小，則適應(yīng)閾值會(huì)減小。例如，如果K(n+1)＞T(n)+T0，則T(n+1)=T(n)*Ta，其中Ta是等于1.1的閾值因子。如果K(n+1)＜T(n)，則T(n+1)=T(n)/Ta。與實(shí)施例有關(guān)，可以使用不同的閾值因子，并且還可以根據(jù)閾值水平改變閾值因子。
圖5a顯示一個(gè)圖，比較使用.0125步距的標(biāo)準(zhǔn)固定步距零電路與根據(jù)本發(fā)明的原理響應(yīng)來自最初具有1dB增益差分及10度相位差分的混合信號(hào)的誤差信號(hào)的自適應(yīng)算法的不同實(shí)施例的收斂速率性能。曲線90表示固定步距零電路的以伏特為單位的誤差探測(cè)器輸出。曲線90在大約1.45V處開始，經(jīng)過6ms，顯示出零電路的固定調(diào)節(jié)分辨率使得誤差信號(hào)在對(duì)數(shù)探測(cè)器60(圖2)的.7V與.83V之間繞零點(diǎn)跳動(dòng)。曲線92顯示具有步距K(n+1)的一個(gè)自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的誤差探測(cè)器輸出，步距K(n+1)的計(jì)算是使用以前4個(gè)誤差信號(hào)的指數(shù)加權(quán)誤差歷史H(n)以及2個(gè)相位調(diào)節(jié)和2個(gè)增益調(diào)節(jié)的交互系列進(jìn)行的。曲線92在大約1.45V處開始，經(jīng)過5ms，誤差信號(hào)降到大約.65-.68V。曲線94顯示具有步距K(n+1)的一個(gè)自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的誤差探測(cè)器輸出，步距K(n+1)的計(jì)算是使用以前4個(gè)誤差信號(hào)的指數(shù)加權(quán)平均以及4個(gè)相位調(diào)節(jié)和4個(gè)增益調(diào)節(jié)的交互系列進(jìn)行的。曲線94在大約1.45V處開始，經(jīng)過4ms，誤差信號(hào)降到大約.63和.65V之間。曲線96顯示具有步距K(n+1)的一個(gè)自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的誤差探測(cè)器輸出，步距K(n+1)的計(jì)算是使用以前2個(gè)誤差信號(hào)的指數(shù)加權(quán)平均以及4個(gè)增益調(diào)節(jié)和4個(gè)相位調(diào)節(jié)的交互系列進(jìn)行的。曲線96在大約1.45V處開始，經(jīng)過3ms，誤差信號(hào)降到大約.68V，其值在大約.65至.75V之間。
圖5b顯示使用上述標(biāo)準(zhǔn)固定步距零電路的載波消除的結(jié)果98，以及使用自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的載波消除的結(jié)果100，自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)使用的步距的計(jì)算是使用以前4個(gè)誤差信號(hào)的指數(shù)加權(quán)平均以及4個(gè)增益和4個(gè)相位調(diào)節(jié)的交互系列進(jìn)行的。如圖所示，自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)能夠比標(biāo)準(zhǔn)方法實(shí)現(xiàn)優(yōu)于10dB的消除。
因此，自適應(yīng)增益和/或相位控制系統(tǒng)適應(yīng)調(diào)節(jié)分辨率以改進(jìn)一個(gè)失真減小系統(tǒng)中的誤差消除和/或收斂速率。在此過程中，增益和/或相位控制系統(tǒng)還可以提供一個(gè)增大的調(diào)節(jié)值動(dòng)態(tài)范圍。與實(shí)施例有關(guān)，增益和相位調(diào)節(jié)分辨率可以相互無關(guān)，例如相位調(diào)節(jié)可以基于與相位調(diào)節(jié)相應(yīng)的誤差信號(hào)，增益調(diào)節(jié)可以根據(jù)與增益調(diào)節(jié)相應(yīng)的誤差信號(hào)。因此，增益或相位的調(diào)節(jié)分辨率可以獨(dú)立確定。此外，與實(shí)施例有關(guān)，增益或相位調(diào)節(jié)分辨率和/或值可以被不同確定以用于增益和相位調(diào)節(jié)。在其它實(shí)施例中，為了進(jìn)一步改進(jìn)收斂速率，可以進(jìn)行單個(gè)交互的增益和相位調(diào)節(jié)，由此在探測(cè)上次相位(或增益)調(diào)節(jié)的同時(shí)進(jìn)行增益(或相位)調(diào)節(jié)，和/或當(dāng)進(jìn)行增益(或相位)調(diào)節(jié)時(shí)，在干涉相位(或增益)調(diào)節(jié)之前使用上次增益(或相位)調(diào)節(jié)的結(jié)果確定增益(或相位)調(diào)節(jié)，如與本申請(qǐng)同時(shí)申請(qǐng)，被轉(zhuǎn)讓給同一受讓人，并且名稱為“交互的增益和相位控制系統(tǒng)及方法”的美國專利申請(qǐng)系列號(hào)No.XX/XXX，XXX中所述，這里一并參考。
除了上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的原理的省略和/或增加元件和/或使用所述系統(tǒng)的變型或部分的自適應(yīng)增益和/或相位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的其它配置也是可能的。例如，上述實(shí)施例被描述為用不同方式改變調(diào)節(jié)分辨率。用不同方法改變調(diào)節(jié)分辨率，例如通過在調(diào)節(jié)因子上增加而不是乘以一個(gè)適應(yīng)因子或用其它方法調(diào)節(jié)一個(gè)適應(yīng)閾值，或者通過增加一個(gè)調(diào)節(jié)因子、步距或乘數(shù)以得到一個(gè)調(diào)節(jié)值的其它實(shí)施例也是可能的。此外附加的輸入，例如來自溫度傳感器的輸出，輸入功率探測(cè)器和/或放大器偏置探測(cè)器，可以用于調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)分辨率或步距，例如使用查表及誤差信號(hào)和附加的輸入作為輸入以提供某個(gè)調(diào)節(jié)分辨率或使用誤差信號(hào)和/或附加的輸入以確定如何確定調(diào)節(jié)值。
此外，自適應(yīng)增益和/或相位控制系統(tǒng)的實(shí)施例被描述為與使用一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的某個(gè)前饋RF放大器裝置一起使用，但是自適應(yīng)增益和/或相位控制系統(tǒng)可以被用于改進(jìn)其它放大器或電路裝置中的混合信號(hào)。例如，通過匹配相位而不是減小或消除混合信號(hào)，相對(duì)增益和/或相位調(diào)節(jié)可以用于增加或建設(shè)性地混合混合信號(hào)的幅值。此外，控制系統(tǒng)被描述為使用誤差信號(hào)的大小或誤差歷史適應(yīng)調(diào)節(jié)分辨率，但是基于其它信息適應(yīng)調(diào)節(jié)分辨率或基于誤差信號(hào)或誤差歷史以及其它信息適應(yīng)調(diào)節(jié)分辨率的其它實(shí)施例也是可能的。調(diào)節(jié)分辨率可以用各種方式改變。通常，通過改變誤差信號(hào)與得到的調(diào)節(jié)值之間的關(guān)系或使用它們之間的非線性關(guān)系適應(yīng)調(diào)節(jié)分辨率。
與應(yīng)用有關(guān)，增益和/或相位電路可以位于前饋放大器裝置中的不同位置和/或路徑。例如增益和相位調(diào)節(jié)電路20可以位于耦合器28之前的路徑18上；增益和相位調(diào)節(jié)器42可以位于耦合器26之后的路徑16上；或者增益和相位調(diào)節(jié)電路20和42可以都位于任一位置?？刂葡到y(tǒng)被描述為使用一個(gè)帶模擬和數(shù)字轉(zhuǎn)換的軟件驅(qū)動(dòng)處理電路，但是其它配置可以應(yīng)用專用集成電路、軟件驅(qū)動(dòng)處理電路、固件或得益于本公開的一個(gè)普通的熟練的技術(shù)人員將理解的其它的分立元件的裝置實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)描述的僅是本發(fā)明的原理的應(yīng)用的示例。熟練的技術(shù)人員將很容易地意識(shí)到這些或者各種其它變型、裝置和方法可以用于本發(fā)明，而不用嚴(yán)格遵循這里所示例和描述的示例應(yīng)用，并且不會(huì)偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種適應(yīng)改變混合信號(hào)之間的相對(duì)增益或相位的調(diào)節(jié)值的方法，所述方法其特征在于改變調(diào)節(jié)分辨率以得到一個(gè)調(diào)節(jié)值。
2．權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述改變包括接收由所述混合信號(hào)得到的一個(gè)誤差信號(hào)；以及響應(yīng)所述誤差信號(hào)的大小，改變所述誤差信號(hào)與所述調(diào)節(jié)值之間的關(guān)系。
3．權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述改變包括接收由所述混合信號(hào)得到的一個(gè)誤差信號(hào)；以及按所述誤差信號(hào)的大小的非線性函數(shù)確定所述調(diào)節(jié)值。
4．權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述改變包括接收由所述混合信號(hào)得到的一個(gè)誤差信號(hào)；以及根據(jù)所述誤差信號(hào)的大小確定一個(gè)調(diào)節(jié)因子。
5．權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述確定包括基于所述誤差信號(hào)與以前誤差信號(hào)的平均確定所述調(diào)節(jié)因子。
6．權(quán)利要求5的方法，其特征在于所述確定包括基于所述誤差信號(hào)的加權(quán)平均確定所述調(diào)節(jié)因子。
7．權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述確定包括基于所述誤差信號(hào)的指數(shù)加權(quán)平均確定所述調(diào)節(jié)因子。
8．權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述確定包括通過將所述調(diào)節(jié)因子乘以所述誤差信號(hào)的大小產(chǎn)生所述調(diào)節(jié)值。
9．權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述確定包括產(chǎn)生所述調(diào)節(jié)因子作為所述調(diào)節(jié)值。
10．權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述改變包括接收由所述混合信號(hào)得到的所述誤差信號(hào)；使用所述誤差信號(hào)與一個(gè)適應(yīng)閾值比較；基于所述比較的結(jié)果適應(yīng)所述調(diào)節(jié)因子；以及使用所述調(diào)節(jié)因子確定所述調(diào)節(jié)值。
11．權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述使用及適應(yīng)包括基于所述誤差信號(hào)與以前誤差信號(hào)的平均確定一個(gè)值；比較所述值與所述適應(yīng)閾值；以及如果所述值大于所述適應(yīng)閾值則增加所述調(diào)節(jié)因子。
12．權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述使用及適應(yīng)包括基于所述誤差信號(hào)與以前誤差信號(hào)的平均確定一個(gè)值；比較所述值與所述適應(yīng)閾值；以及如果所述值小于所述適應(yīng)閾值則減小所述調(diào)節(jié)因子。
13．權(quán)利要求10的方法，其特征在于基于所述比較的結(jié)果適應(yīng)所述適應(yīng)閾值。
14．權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述使用包括確定一個(gè)值作為至少誤差信號(hào)的第一窗口與誤差信號(hào)的第二窗口之間的差異的函數(shù)；以及比較所述值與所述適應(yīng)閾值；以及如果所述調(diào)節(jié)因子小于所述適應(yīng)閾值則減小所述調(diào)節(jié)因子?；谒霰容^的結(jié)果適應(yīng)所述適應(yīng)閾值。
全文摘要
一個(gè)自適應(yīng)增益和/或相位控制系統(tǒng)適應(yīng)增益和/或相位調(diào)節(jié)分辨率以提供改進(jìn)的性能。例如,自適應(yīng)增益和/或相位控制系統(tǒng)可以按誤差信號(hào)的函數(shù)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)用于增益和/或相位調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)分辨率。響應(yīng)大的誤差信號(hào)(距零點(diǎn)較遠(yuǎn)),自適應(yīng)增益和/或相位控制系統(tǒng)減小調(diào)節(jié)分辨率,得到更快的收斂速率。在一個(gè)前饋失真減小系統(tǒng)中,減小調(diào)節(jié)分辨率改進(jìn)了放大器的瞬時(shí)響應(yīng)。當(dāng)進(jìn)行相位或增益調(diào)節(jié)以接近零點(diǎn)時(shí),誤差信號(hào)減小,并且自適應(yīng)失真減小系統(tǒng)增大調(diào)節(jié)分辨率。
文檔編號(hào)H04B1/04GK1285654SQ0012410
公開日2001年2月28日 申請(qǐng)日期2000年8月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月19日
發(fā)明者里澤·甘納丹, 羅伯特·E·梅爾 申請(qǐng)人:朗迅科技公司