專利名稱：切換模式功率放大器控制的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例總體涉及功率放大器系統(tǒng)控制，更具體地講，涉及對驅(qū) 動(dòng)放大器和功率放大器的控制。
背景技術(shù)：
最近隨著多種移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的提高，出現(xiàn)了對用于更準(zhǔn)確并更有效控制 移動(dòng)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的輸出功率的技術(shù)的需求。由于以下各種原因需要控制輸出
功率a)為了防止一個(gè)單元干擾其他鄰近單元的接收；b)在保持通信性能 的同時(shí)，最小化輸出，以減少有限能源的功耗。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可存在一種功率放大器系統(tǒng)。所述功率放 大器系統(tǒng)可包括驅(qū)動(dòng)放大器，可操作以接收輸入信號，并產(chǎn)生放大的輸入 信號；電路，用于接收功率控制信號，并產(chǎn)生用于調(diào)整驅(qū)動(dòng)放大器的操作的 第一控制偏壓信號。功率放大器系統(tǒng)還可包括功率;^文大器，操作以接收放 大的輸入信號，并產(chǎn)生輸出信號；反饋環(huán)，接收功率控制信號，并產(chǎn)生用于 調(diào)整功率放大器的操作的第二控制偏壓信號。反饋環(huán)可包括感測塊，檢測 與功率放大器的輸出信號有關(guān)的參數(shù)；比較器，將檢測的參數(shù)或檢測的參數(shù) 的變化與接收的功率控制信號進(jìn)行比較，其中，基于該比較，比較器產(chǎn)生與 第二控制偏壓信號有關(guān)的補(bǔ)償信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，可存在另一種功率放大器系統(tǒng)。所述 功率放大器系統(tǒng)可包括驅(qū)動(dòng)放大器，放大射頻(RF)輸入，以產(chǎn)生放大的 輸入信號，其中，在將第一偏壓信號傳遞至驅(qū)動(dòng)放大器的過程中，驅(qū)動(dòng)放大 器的第一控制器對功率控制信號做出響應(yīng)；功率放大器，放大所述放大的輸 入信號，以產(chǎn)生RF輸出，其中，在將第二偏壓信號傳遞至功率放大器的過 程中，功率放大器的第二控制器響應(yīng)于功率控制信號和與射頻輸出有關(guān)的檢 測參數(shù)。


因此用一般術(shù)語描述了本發(fā)明，現(xiàn)在將闡述附圖，所述附圖沒必要按比
例繪制，其中
圖IA-IC示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的對驅(qū)動(dòng)放大器使用開環(huán)控制的
示例性功率放大器控制系統(tǒng)；
圖2A-2C示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的對驅(qū)動(dòng)放大器使用閉環(huán)控制的 示例性功率放大器控制系統(tǒng)；
圖3A-3B示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的對多級驅(qū)動(dòng)放大器進(jìn)行控制的 示例性功率放大器系統(tǒng)；
圖4示出利用對功率放大器進(jìn)行電流感測、閉環(huán)控制的功率放大器系統(tǒng) 的操作與驅(qū)動(dòng)放大器的恒定操作的示例性曲線；
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的利用對功率放大器和驅(qū)動(dòng)放大器 二者的控制的功率放大器系統(tǒng)的操作的示例性曲線；
圖6示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的利用對功率放大器和驅(qū)動(dòng)放大器二 者的控制的功率放大器系統(tǒng)的操作的另 一示例性曲線。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將在下面參照附圖更全面地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中，顯 示了一些實(shí)施例，但不是所有實(shí)施例。實(shí)際上，可以以許多不同的形式來實(shí) 施這些發(fā)明，不應(yīng)該將這些發(fā)明解釋為限于這里闡述的實(shí)施例；相反，提供 了這些實(shí)施例以使本公開滿足可適用的法律要求。相同的標(biāo)號始終表示相同 的部件。_
本發(fā)明的示例性實(shí)施例可提供對功率放大器系統(tǒng)的控制，以提供以下中 的一個(gè)或多個(gè)(i)效率增強(qiáng)、(ii)動(dòng)態(tài)范圍增加、(iii)增強(qiáng)的功率控制斜 率和(iv)對操作環(huán)境(例如，電池電壓和/或溫度)的抗擾度。作為示例， 可結(jié)合功率放大器電流控制來提供驅(qū)動(dòng)放大器的偏壓調(diào)整，以增強(qiáng)功率放大 器的效率和/或增加功率放大器的動(dòng)態(tài)范圍。類似地，驅(qū)動(dòng)放大器的偏壓調(diào)整 可允許不嚴(yán)格的功率控制斜率，這可減輕發(fā)射機(jī)系統(tǒng)(例如，蜂窩發(fā)射機(jī)系 統(tǒng))中數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的負(fù)擔(dān)。另外，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的系統(tǒng) 和方法可提供一種對操作環(huán)境變化(例如，溫度、電池電源電壓和執(zhí)行IC處理)不太敏感的方案。
圖1A、圖1B和圖1C示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的示例性功率放大
器控制系統(tǒng)。如圖1A所示，系統(tǒng)100可包括驅(qū)動(dòng)放大器102和功率放大器 104。驅(qū)動(dòng)放大器102可操作以接收射頻(RF)輸入10i,并產(chǎn)生放大的輸入 信號。功率放大器104可操作以從驅(qū)動(dòng)放大器102接收放大的輸入信號，所 述放大的輸入信號可被進(jìn)一步放大，以產(chǎn)生RF輸出105。根據(jù)本發(fā)明的示例 性實(shí)施例，RF輸出105可被指引向天線。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，功率 放大器104可被構(gòu)造用于切換操作，因此，來自驅(qū)動(dòng)放大器102的放大的輸 入信號會(huì)相對較大，以支持功率放大器104的操作。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可通過根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的閉環(huán) (所述閉環(huán)還可被稱為反饋環(huán))來控制功率放大器104的操作。根據(jù)本發(fā)明 的示例性實(shí)施例，反饋環(huán)可包括監(jiān)控塊103以及比較器或誤差放大器110。 監(jiān)控塊103可操作以檢測與RF輸出105有關(guān)的操作。在本發(fā)明的示例性實(shí) 施例中，檢測的參數(shù)可以是與功率放大器104的RF輸出105有關(guān)的功率、 電流或電壓。可隨后將來自監(jiān)控塊103的檢測的參數(shù)或者所述檢測的參數(shù)的 變化提供給比較器或誤差放大器110。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，如通過圖1B和圖1C舉例說明的那樣，可 按多種方式來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控塊103。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，如圖1B的系統(tǒng) 120所示，圖IA的監(jiān)控塊103可包括電流感測塊106和電流-電壓轉(zhuǎn)換器108。 電流感測塊106可操作以檢測與RF輸出105有關(guān)的電流。在本發(fā)明的示例 性實(shí)施例中，電流感測塊106可包括用于檢測在RF輸出105提供的輸出電 流的電阻器。電流感測塊106可將檢測的輸出電流提供給電流-電壓轉(zhuǎn)換器 108。電流-電壓轉(zhuǎn)換器108可操作以將檢測的電流轉(zhuǎn)化為電壓。電流-電壓轉(zhuǎn) 換器108的輸出電壓可作為輸入被提供給比較器或誤差放大器i.iO。
根據(jù)圖—1C的系統(tǒng)150示出的可選實(shí)施例，圖1A的監(jiān)控塊103可包括電 壓感測塊156以及增益或衰減塊158。電壓感測塊156可將檢測的電壓提供 給增益或衰減塊158。增益或衰減塊158可操作以按需要或期望縮放檢測的 電壓。然后，可將來自增益或衰減塊158的輸出電壓作為輸入提供給比較器 或誤差》t大器110。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，參照圖1A、圖1B和圖1C，比4交器或誤差 放大器110可另外接收功率控制信號109，所述功率控制信號109可被稱為Vramp或Vapc。比較器或誤差放大器110可操作以確定電流-電壓轉(zhuǎn)換器108 的輸出電壓與功率控制信號(Vramp) 109相差的程度。根據(jù)本發(fā)明的示例性 實(shí)施例，.比較器或誤差放大器110可確定電流-電壓轉(zhuǎn)換器108的輸出電壓和 功率控制信號(Vramp) 109之間的差?；谒霾?，比較器或誤差放大器110 可產(chǎn)生補(bǔ)償信號。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，所述補(bǔ)償信號可以是實(shí)際控 制偏壓信號112,所述實(shí)際的控制偏壓信號112可被提供給功率放大器104 以操作或控制功率放大器104的操作。然而，應(yīng)該明白，根據(jù)本發(fā)明的示例 性實(shí)施例，反饋環(huán)還可包括用于將補(bǔ)償信號轉(zhuǎn)換成控制偏壓信號112的變換 電路。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，控制偏壓信號112可以是電流控制偏壓 信號或者電壓控制偏壓信號。
如這里所描述的，可將控制偏壓信號112提供給功率放大器104以控制 功率放大器104的操作。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，功率放大器104可響 應(yīng)于控制偏壓信號112來增加、減小或保持其輸出電平。例如，如果或許在 電流-電壓轉(zhuǎn)換器108的輸出電壓低于功率控制信號(Vramp) 109情況控制 偏壓信號112指示RF輸出105太低，則功率放大器104可通過增加其輸出電 平來響應(yīng)控制偏壓信號112。另一方面，如果或許在電流-電壓轉(zhuǎn)換器108的 輸出電壓高于功率控制信號109的情況下控制偏壓信號112指示RF輸出05 太高，則功率放大器104可通過減小其輸出電平來響應(yīng)控制偏壓信號112。
應(yīng)該明白，使用閉環(huán)或反饋環(huán)控制功率放大器104可提高功率放大器104 操作的一致性。例如，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，功率放大器104的操作 可對操作環(huán)境變化(例如，溫度、電池電源電壓和執(zhí)行IC處理中的變化)不 太敏感。
除了使用功率控制信號(Vramp) 109作為反饋環(huán)部分來控制功率放大器
104的操作之外，還可在開環(huán)中利用功率控制信號109來控制驅(qū)動(dòng)放大器102
的操作。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，如圖1A、圖1B和圖IC所示，可在
開環(huán)結(jié)構(gòu)中利用功率控制信號(Vramp) 109來控制驅(qū)動(dòng)放大器102。利用開
環(huán)結(jié)構(gòu)，可將功率控制信號(Vramp) 109直接提供給驅(qū)動(dòng)放大器102,或通
過變換電路114間接提供給驅(qū)動(dòng)放大器102。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，
變換電路114可包括一個(gè)或多個(gè)有源晶體管。變換電路114可操作以執(zhí)行以 下中的一個(gè)或多個(gè)(i)基于驅(qū)動(dòng)放大器的偏壓調(diào)整的增益或衰減的線性功
能、(ii)功率控制信號(Vramp)109的非線性變換(例如，參看圖5和圖6)、(iii)功率控制信號(Vramp ) 109到驅(qū)動(dòng)放大器102的偏壓輸入的電平轉(zhuǎn)換。 實(shí)際上，變換電路114可操作以在產(chǎn)生控制偏壓信號116中改變接收的功率 控制信號(Vramp) 109的斜率，和/或?qū)邮盏墓β士刂菩盘?Vramp) 109 執(zhí)行非線性變換(例如，參看圖5和圖6)。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，變換電路114可響應(yīng)于接收的功率控制信 號(Vramp) 109產(chǎn)生控制偏壓信號116。作為示例，變換電路114可接收特 定電平的功率控制信號(Vramp )109，并通過產(chǎn)生可用于控制驅(qū)動(dòng)放大器102 的特定電壓或電流的控制偏壓信號116依次做出響應(yīng)。例如，對于零電平或 低電平的功率控制信號(Vramp)109,變換電路114可產(chǎn)生控制偏壓信號116, 所述控制偏壓信號116導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)放大器102的DC功耗的減小或消除。類似 地，變換電路114可操作以通過調(diào)整控制偏壓信號116來調(diào)整功率控制的斜 率，即RF輸出105增加的速率。
圖2A、圖2B和圖2C示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的另一功率放大 器控制系統(tǒng)200。除了可通過閉環(huán)或反饋環(huán)而不是開環(huán)來控制驅(qū)動(dòng)放大器102 之外，圖2A-2C分別與圖1A-1C類似。因此，圖2A-2C的系統(tǒng)200、 220和 250可包括驅(qū)動(dòng)放大器102，所述驅(qū)動(dòng)放大器102操作以4妻收RJ輸入101, 并產(chǎn)生放大的輸入信號。功率放大器104可操作以從驅(qū)動(dòng)放大器102接收放 大的輸入信號，所述放大的輸入信號可被進(jìn)一步放大以產(chǎn)生RF輸出105。同 樣，可通過閉環(huán)或反饋環(huán)來控制功率放大器104的操作，所述閉環(huán)或反饋環(huán) 可包括監(jiān)控塊103以及比較器或誤差放大器110，如圖2A所示。與上面描述 的類似，圖2B示出圖2A的監(jiān)控塊103可包括電流感測塊106和電流-電壓 轉(zhuǎn)換器108?？蛇x^t奪地，圖2C示出圖2A的監(jiān)控塊103可包括電壓感測塊156 以及增益或衰減塊158。應(yīng)該明白，除了圖2B和圖2C示出的結(jié)構(gòu)之外，監(jiān) 控塊103的其他變化同樣可行。
在圖2A-2C中，系統(tǒng)200、 220和250可利用閉環(huán)或反饋環(huán)控制驅(qū)動(dòng)放 大器102。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可向驅(qū)動(dòng)放大器102的操作提供反 饋環(huán)的使用，驅(qū)動(dòng)放大器102的操作對操作環(huán)境變化(例如，溫度、電池電 源電壓和執(zhí)行IC處理中的變化)可不太敏感。如圖2A-2C所示，反饋環(huán)可 包括比較器或誤差放大器202以及轉(zhuǎn)換器或感測塊204?？赏ㄟ^轉(zhuǎn)換器或感 測塊204來檢測或接收與驅(qū)動(dòng)放大器102的操作條件有關(guān)的參數(shù)(例如，DC 電流或DC偏壓)或者與驅(qū)動(dòng)放大器102產(chǎn)生的放大的輸入信號有關(guān)的參數(shù)。
9例如，檢測或接收的參數(shù)可以是與DC電流或DC偏壓有關(guān)的電流或電壓。
可選擇地，檢測或接收的參數(shù)可以是與驅(qū)動(dòng)放大器102產(chǎn)生的放大的輸入信
號有關(guān)的功率、電流和/或電壓。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器或感測
塊204可以是電壓-電壓轉(zhuǎn)換器或電流-電壓轉(zhuǎn)換器。例如，轉(zhuǎn)換器或感測塊 204可操作以縮放與驅(qū)動(dòng)放大器102的操作有關(guān)的電壓。可選擇地，轉(zhuǎn)換器 或感測塊204可操作以將與驅(qū)動(dòng)放大器102的操作有關(guān)的電流轉(zhuǎn)換成電壓。 根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器或感測塊204可包括電阻器?？蓪⑥D(zhuǎn)換 器或感測塊204的輸出電壓作為輸入提供給比較器或誤差放大器202。
比較器或誤差放大器202可另外接收功率控制信號(Vramp) 109。比較 器或誤差放大器202可操作以確定轉(zhuǎn)換器或感測塊204的輸出電壓與功率控 制信號(Vramp) 109相差的程度。基于該確定，比較器或誤差放大器202.可 產(chǎn)生補(bǔ)償信號。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述補(bǔ)償信號可以是用于操作 或控制驅(qū)動(dòng)放大器102的操作的實(shí)際的控制偏壓信號206。另一方面，反饋 環(huán)還可包括用于將補(bǔ)償信號轉(zhuǎn)換成控制偏壓信號206的變換電路。在本發(fā)明 的示例性實(shí)施例中，變換電路可包括一個(gè)或多個(gè)有源晶體管。根據(jù)本發(fā)明的 示例性實(shí)施例，控制偏壓信號206可被提供為電壓控制偏壓信號或電流控制 偏壓信號。可使用控制偏壓信號206來調(diào)整驅(qū)動(dòng)放大器02的操作電平和/或 增益,，..
作為示例，對于零電平或低電平的功率控制信號(Vramp) 109,可提供 這樣一種控制偏壓信號206:所述控制偏壓信號206通過減小驅(qū)動(dòng)放大器102 的操作電平導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)放大器102的DC功耗減小或消除。類似地，根據(jù)本發(fā) 明的示例性實(shí)施例，可提供控制偏壓信號116來操作驅(qū)動(dòng)放大器102，以這 樣一種方式來調(diào)整功率控制的斜率。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，圖1A-1C和圖2A-2C的示例性實(shí)施例 的許多變化也是可行的。根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例，還可使用兩個(gè)或更多個(gè) 驅(qū)動(dòng)放大器級進(jìn)行控制。作為示例，圖3A和圖3B示出具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器 的示例性實(shí)施例。
現(xiàn)在參照圖3A，系統(tǒng)300可類似于圖1A的系統(tǒng)100。然而，系統(tǒng)300 可包括另外的驅(qū)動(dòng)放大器302。因此，驅(qū)動(dòng)放大器302可作為第一驅(qū)動(dòng)放大 器級操作，所述第一驅(qū)動(dòng)放大器級放大RF輸入101，以產(chǎn)生第一放大輸入信 號。驅(qū)動(dòng)放大器102可放大來自驅(qū)動(dòng)放大器302的第一放大輸入信號，以產(chǎn)生第二放大輸入信號。功率放大器104可操作以進(jìn)一步放大來自驅(qū)動(dòng)放大器
102的第二放大輸入信號，以產(chǎn)生RF輸出105。在圖3A中，與針對圖1A-1C 描述的類似，可通過包括監(jiān)控塊103以及比較器或誤差放大器10的閉環(huán)來 控制功率放大器104的操作。例如，監(jiān)控塊103可操作以;險(xiǎn)測與RF輸出105 有關(guān)的參數(shù)。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，檢測的參數(shù)可以是與功率放大器 104的RF輸出105有關(guān)的功率、電流或電壓。然后，將來自監(jiān)控塊103的檢 測的參數(shù)或者其變化提供給比較器或誤差放大器UO。比較器或誤差放大器 110可另外接收功率控制信號(Vramp) 109。比較器或誤差放大器110可操 作以確定電流電壓轉(zhuǎn)換器108的輸出電壓與功率控制信號(Vramp) 109相差 的程度。基于該比較，比較器或誤差放大器l]O可產(chǎn)生補(bǔ)償信號。在本發(fā)明 的示例性實(shí)施例中，補(bǔ)償信號可以是實(shí)際的控制偏壓信號112,所述控制偏 壓信號112可被提供給功率放大器104來操作或控制功率放大器104的操作。 然而，應(yīng)該明白，反饋環(huán)還可包括用于將補(bǔ)償信號轉(zhuǎn)換成控制偏壓信號112 的變換電路。
類似地，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，與針對圖1A-1C描述的類似，可 在用于控制驅(qū)動(dòng)放大器102的開環(huán)結(jié)構(gòu)中利用功率控制信號(Vramp) 109。
如圖1A-1C和圖2A-2C所示，除了使用功率控制信號(Vramp)控制功 率放大器之外，還可使用功率控制信號(Vramp)來控制一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)放 大器。對驅(qū)動(dòng)放大器的其他控制可增強(qiáng)對功率放大器系統(tǒng)的最小輸出功率和/ 或功率放大器系統(tǒng)的輸出功率的斜率的控制。用開環(huán)結(jié)構(gòu)，可將功率控制信 號(Vramp) 109提供給變換電路114,所述變換電路114通過產(chǎn)生用于操作 驅(qū)動(dòng)放大器102的控制偏壓信號116來做出響應(yīng)。
類似地，可同樣通過使用開環(huán)結(jié)構(gòu)來控制驅(qū)動(dòng)放大器302。實(shí)際上，變 換電路33可類似地接收功率控制信號(Vramp) 109。變換電路313可包括 一個(gè)或多個(gè)有源晶體管。變換電路313可操作以執(zhí)行以下中的一個(gè)或多個(gè) (i)基于驅(qū)動(dòng)放大器的偏壓調(diào)整的增益或衰減的線性功能、(ii)功率控制信 號(Vramp)09的非線性變換(例如，參看圖5和圖6)、 ( iii)功率控制信 號(Vramp) 109到驅(qū)動(dòng)放大器302的偏壓輸入的電平轉(zhuǎn)換。在本發(fā)明的示例 性實(shí)施例中，變換電^各114可響應(yīng)于功率控制信號(Vramp) 109產(chǎn)生控制偏 壓信號315。作為示例，變換電路313可接收特定電平的功率控制信號(Vramp ) 109，并通過產(chǎn)生可用于控制驅(qū)動(dòng)放大器302的特定電壓或電流的控制偏壓信
ii號315來依次做出響應(yīng)。
應(yīng)該明白，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，變換電路313可能基本上與變換 電路114相同。此外，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，相同的變換電路實(shí)際上可 用于控制驅(qū)動(dòng)放大器302和102 二者。然而，在其他示例性實(shí)施例中，變換 電路313和114可能不同。實(shí)際上，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，對驅(qū)動(dòng)放 大器302和102的操作的單獨(dú)控制可允許響應(yīng)于功率控制信號(Vramp) 109 對驅(qū)動(dòng)偏壓信號的非線性變換的另外控制。
現(xiàn)在參看圖3B，系統(tǒng)350可類似于圖2A的系統(tǒng)200。然而，系統(tǒng)350 可包括另外的驅(qū)動(dòng)放大器302。因此，驅(qū)動(dòng)放大器302可作為第一個(gè)驅(qū)動(dòng)放 大器級搡作，所述第一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器級放大RF輸入101,以產(chǎn)生第一放大輸 入信號。驅(qū)動(dòng)放大器102可放大來自驅(qū)動(dòng)放大器302的第一放大輸入信號， 以產(chǎn)生第二放大輸入信號。功率放大器104可操作來進(jìn)一步放大來自驅(qū)動(dòng)放 大器102的第二放大輸入信號，以產(chǎn)生RF輸出信號105。在圖3B中，與以 上描述的類似，可通過包括監(jiān)控塊103以及比較器或誤差放大器110的閉環(huán) 來控制功率放大器104的操作。
仍參照圖3B，與針對圖2A-2C描述的類似，可通過閉環(huán)或反饋環(huán)來控制 驅(qū)動(dòng)放大器102。例如，所述反饋環(huán)可包括比較器或誤差放大器202以及轉(zhuǎn) 換器或感測塊204?？赏ㄟ^轉(zhuǎn)換器或感測塊204來纟企測或接收與驅(qū)動(dòng)放大器 102的操作條件有關(guān)的參數(shù)(例如，DC電流或DC偏壓)或與由驅(qū)動(dòng)放大器 102產(chǎn)生的放大輸入信號有關(guān)的參數(shù)。例如，所述檢測或接收的參數(shù)可以是 與DC電流或DC偏壓有關(guān)的電流或電壓?？蛇x4奪地，所述才全測或接收的參 數(shù)可以是與由驅(qū)動(dòng)放大器102產(chǎn)生的放大輸入信號有關(guān)的功率、電流和/或電 壓。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器或感測塊204可以是電壓-電壓轉(zhuǎn)換 器或電流-電壓轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器或感測塊204的輸出電壓可作為輸入提供給比 較器或誤差放大器202。
比較器或誤差放大器202可另外接收功率控制信號(Vramp) 109。比較 器或誤差放大器202可操作以確定轉(zhuǎn)換器或感測塊204的輸出電壓與功率控 制信號(Vramp) i09相差的程度?；谠摯_定，比較器或誤差放大器110可 產(chǎn)生補(bǔ)償信號。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述補(bǔ)償信號可以是用于操作 或控制驅(qū)動(dòng)放大器102的操作的實(shí)際的控制偏壓信號206。另一方面，反饋 環(huán)還可包括用于將補(bǔ)償信號轉(zhuǎn)換為控制偏壓信號206的轉(zhuǎn)換電路?？墒褂每刂破珘盒盘?06來調(diào)整驅(qū)動(dòng)放大器102的操作電平和/或增益。
類似地，可通過包括比較器或誤差放大器315以及轉(zhuǎn)換器或感測塊353 的閉環(huán)或反饋環(huán)來控制驅(qū)動(dòng)放大器302。可通過轉(zhuǎn)換器或感測塊353來檢測 或接收與驅(qū)動(dòng)放大器302的操作條件有關(guān)的參數(shù)(例如，DC電流或DC偏壓) 或與由驅(qū)動(dòng)放大器302產(chǎn)生的放大輸入信號有關(guān)的參數(shù)。例如，所述^b'則或 接收的參數(shù)可以是與DC電流或DC偏壓有關(guān)的電流或電壓。可選^^地，所 述檢測或接收的參數(shù)可以是與由驅(qū)動(dòng)放大器302產(chǎn)生的放大輸入信號有關(guān)的 功率、電流和/或電壓。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器或感測塊353可 以是電壓-電壓轉(zhuǎn)換器或電流_電壓轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器或感測塊353的輸出電壓可
作為輸入提供給比較器或誤差放大器351。
比較器或誤差放大器351可另外接收功率控制信號(Vramp) 109。比較 器或誤差放大器351可操作以確定轉(zhuǎn)換器或感測塊353的輸出電壓與功率控 制信號(Vramp) 109相差的程度?；谠摯_定，比較器或誤差放大器353可 產(chǎn)生補(bǔ)償信號。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述補(bǔ)償信號可以是用于操作 或控制驅(qū)動(dòng)放大器351的操作的實(shí)際的控制偏壓信號355。另一方面，反饋 環(huán)還可包括用于將補(bǔ)償信號轉(zhuǎn)換為控制偏壓信號355的轉(zhuǎn)換電路?？墒褂每?制偏壓信號355來調(diào)整驅(qū)動(dòng)放大器351的操作電平和/或增益。
應(yīng)該明白，對驅(qū)動(dòng)放大器302和102以及其他另外的驅(qū)動(dòng)放大器的操作 的單獨(dú)控制可允許響應(yīng)于功率控制信號(Vramp) 109對驅(qū)動(dòng)偏壓信號的非線 性變換的另外控制。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可存在需要或期望的兩個(gè) 或更多個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器級，以如針對圖6所描述的提供非線性驅(qū)動(dòng)偏壓調(diào)整， 或以別的方式提供驅(qū)動(dòng)放大器增益調(diào)整以適用各種輸入功率操作。
還應(yīng)該明白，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，圖3A和圖3B的變化是可行 的。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在可使用閉環(huán)結(jié)構(gòu)控制驅(qū)動(dòng)放大器302和 102中的一個(gè)的同時(shí)，可使用開環(huán)結(jié)構(gòu)控制驅(qū)動(dòng)放大器302和102中的另一 個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，可存在多于兩個(gè)的驅(qū)動(dòng)放大器級。例 如，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在級聯(lián)結(jié)構(gòu)中可以存在三個(gè)、四個(gè)或更多 個(gè)驅(qū)動(dòng)放大器。
圖4示出利用對功率放大器進(jìn)行電流感測、閉環(huán)控制的功率放大器系統(tǒng) 的操作與驅(qū)動(dòng)放大器的恒定操作的示例性曲線。在圖4中，功率放大器(PA) 輸出電流402與功率控制信號(Vramp ) 408可線性成比例。然而，在功率放大器或用于控制功率放大器的反饋環(huán)中出現(xiàn)非線性分量時(shí)，功率放大器(PA)
輸出電流402與功率控制信號(Vramp) 408的關(guān)系可能并非必然是線性成比 例。仍參照圖4，在功率控制信號(Vramp) 408的零或低電平范圍處，輸出 功率404無法滿足需要的最小功率409。具體地講，驅(qū)動(dòng)放大器的恒定操作 保持功率放大器的輸入強(qiáng)度，以維持其切換操作。因此，驅(qū)動(dòng)放大器的恒定 DC功耗降低附加功率效率(PAE ),所述PAE可^皮定義為PAE = 100 x (Pout—rf -Pin—rf)/DC功率，其中，Pout—rf可以是RF輸出功率，Pin—rf可以是RF輸 入功率。具體地講，驅(qū)動(dòng)放大器的恒定功耗在功率控制信號(Vramp) 408接 近零電平或低電平時(shí)的低功率操作時(shí)急劇減小附加功率效率。此外，輸出功 率404相對于功率控制信號(Vramp) 408的斜率在低功率操作期間可超出允 許的規(guī)范。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的利用對功率放大器和驅(qū)動(dòng)放大器 二者的控制的功率放大器系統(tǒng)的操作的示例性曲線。在圖5中，輸出功率504 在驅(qū)動(dòng)放大器偏壓信號506的幫助下可達(dá)到最小需要功率509。具體地講， 在功率控制信號(Vramp) 508的零電平或低電平處，驅(qū)動(dòng)放大器偏壓信號 506可減小，從而減小驅(qū)動(dòng)放大器的操作電平，以最小化或防止將來自驅(qū)動(dòng) 放大器的漏電流或功率提供給功率放大器。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，如 圖1和圖2分別所示，可由驅(qū)動(dòng)放大器的各自的開環(huán)(例如，控制偏壓信號 112)或閉環(huán)控制(例如，控制偏壓信號506 )來提供響應(yīng)于功率控制信號 (Vramp) 508的示出的驅(qū)動(dòng)放大器偏壓信號506。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施 例，可操作開環(huán)或閉環(huán)控制，以在功率控制信號(Vramp) 508的較低范圍改 變驅(qū)動(dòng)放大器偏壓信號506。另一方面，可操作開環(huán)或閉環(huán)控制，以在率控 制信號(Vramp)的較高范圍將控制偏壓信號506維持基本恒定。應(yīng)該明白， 可對功率放大器的電流控制閉環(huán)應(yīng)用圖5的示例性曲線。然而，對于電壓控 制閉環(huán)，除了用PA電流502表示的線可能不反映PA電壓之外，圖5的示例 性曲線仍可具有代表性。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的利用對功率放大器和驅(qū)動(dòng)放大器二 者的控制的功率放大器系統(tǒng)的操作的另一示例性曲線。在圖6中，可操縱驅(qū) 動(dòng)放大器偏壓信號606來將圖6中的輸出功率604的斜率SI調(diào)整到允許的功 率控制范圍規(guī)范。如分別在圖1和圖2所示，可由驅(qū)動(dòng)放大器的各自的開環(huán) (例如，控制偏壓信號112)或閉環(huán)控制(例如，控制偏壓信號606)提供響
14應(yīng)于功率控制信號(Vramp) 608的示出的驅(qū)動(dòng)放大器偏壓信號606。根據(jù)本 發(fā)明的示例性實(shí)施例，可通過一個(gè)或多個(gè)變換電路提供的非線性變換和/或一 個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)級偏壓控制的操縱來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)放大器偏壓信號606的非線性變 換。與這里描述的類似，可操作開環(huán)或閉環(huán)控制，以在功率控制信號(Vramp) 608的較低范圍改變驅(qū)動(dòng)放大器偏壓信號606。另一方面，可操作開環(huán)或閉環(huán) 控制，以在功率控制信號(Vramp) 608的較高范圍維持驅(qū)動(dòng)放大器偏壓信號 606基本恒定。應(yīng)該明白，可對用于功率放大器的電流控制閉環(huán)應(yīng)用圖6中 的示例性曲線。然而，對于電壓控制閉環(huán)，除了用PA電流602表示的線可能 不反映PA電壓之外，圖6的示例性曲線仍可具有代表性。
應(yīng)該明白，圖5和圖6僅示出如何可根據(jù)這里描述的開環(huán)和/或閉環(huán)控制 調(diào)整驅(qū)動(dòng)放大器偏壓控制信號的一個(gè)示例畔實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 將認(rèn)識到，可依據(jù)驅(qū)動(dòng)放大器、功率放大器和有關(guān)的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)部件的規(guī)范 利用不同的驅(qū)動(dòng)放大器偏壓控制信號。
本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員明白，本發(fā)明的許多修改和其他實(shí)施 例具有與在前面的描述和附圖中提到的教導(dǎo)的利益。因此，應(yīng)該明白，本發(fā) 明不限于公開的特定實(shí)施例，所述修改和其他實(shí)施例意在被包括在權(quán)利要求 的范圍內(nèi)。盡管這里采用了特定術(shù)語，但其僅僅用于一般和描述目的，而不 是為了限制目的。
權(quán)利要求
1、一種功率放大器系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)放大器，操作以接收輸入信號，并產(chǎn)生放大的輸入信號；電路，用于接收功率控制信號，并產(chǎn)生用于調(diào)整驅(qū)動(dòng)放大器的操作的第一控制偏壓信號；功率放大器，操作以接收放大的輸入信號，并產(chǎn)生輸出信號；反饋環(huán)，接收功率控制信號，并產(chǎn)生用于調(diào)整功率放大器的操作的第二控制偏壓信號，其中，反饋環(huán)包括感測塊，檢測與功率放大器的輸出信號有關(guān)的參數(shù)；比較器，將檢測的參數(shù)或檢測的參數(shù)的變化與接收的功率控制信號進(jìn)行比較，其中，基于該比較，比較器產(chǎn)生與第二控制偏壓信號有關(guān)的補(bǔ)償信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，所述反饋環(huán)是第一反饋 環(huán)，所述感測塊是第一感測塊，所述比較器是第一比較器，所述電路是第二 反饋環(huán)，所述第二反饋環(huán)包括第二轉(zhuǎn)換器或感測塊，檢測與驅(qū)動(dòng)放大器的操作條件有關(guān)的第二參數(shù)； 第二比較器，將檢測的第二參數(shù)與功率控制信號進(jìn)行比較，其中，基于 該比較，第二比較器產(chǎn)生與第一控制偏壓信號有關(guān)的第二補(bǔ)償信號。
3、 如權(quán)利要求2所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，第二參數(shù)是與驅(qū)動(dòng)放大 器有關(guān)的DC偏壓電流或DC偏壓。
4、 如權(quán)利要求2所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，第二轉(zhuǎn)換器或感測塊是 電壓-電壓轉(zhuǎn)換器或電流-電壓轉(zhuǎn)換器。
5、 如權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，所述電路是包括變換電 路的開環(huán)，所述變換電路接收功率控制信號，并產(chǎn)生第一控制偏壓信號。
6、 如權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，檢測的參數(shù)是與功率放 大器的輸出信號有關(guān)的功率、電流或電壓之一。
7、 如權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，感測塊包括用于檢測與 輸出信號有關(guān)的電流的電流檢測塊，檢測的電流被轉(zhuǎn)換成檢測的電壓，在產(chǎn) 生第二控制偏壓信號的過程中，比較器將檢測的電壓與功率控制信號進(jìn)行比較。
8、 如權(quán)利要求7所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，電流感測塊包括感測電阻器。
9、 如權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，感測塊包括用于檢測與 輸出信號有關(guān)的電壓的電壓感測塊，在產(chǎn)生第二控制偏壓信號的過程中，比 較器將檢測的電壓或檢測的電壓的縮放版本與功率控制信號進(jìn)行比較。
10、 如權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)放大器是第二驅(qū)動(dòng)放大器，所述輸入信號是第二輸入信號，所述放大的輸入信號是第二放大的輸入信號，所述電路是第二電路，并且還包括第一驅(qū)動(dòng)放大器，操作以接收第一輸入信號，并產(chǎn)生第一放大的輸入信 號，其中，第二驅(qū)動(dòng)放大器接收所述第一放大的輸入信號作為第二輸入信號；第一電路，接收功率控制信號，產(chǎn)生用于調(diào)整第一驅(qū)動(dòng)放大器的操作的 第二偏壓控制信號。
11、 如權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，所述比較器是誤差放大器。
12、 如權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，補(bǔ)償信號是第二控制 偏壓信號。
13、 如權(quán)利要求1所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，反饋環(huán)還包括變換 電路，所述變換電路接收補(bǔ)償信號并產(chǎn)生第二控制偏壓信號。
14、 - 一種功率放大器系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)放大器，放大射頻輸入，以產(chǎn)生放大的輸入信號，其中，在將第一 偏壓信號傳遞至驅(qū)動(dòng)放大器的過程中，驅(qū)動(dòng)放大器的第一控制器對功率控制 信號做出響應(yīng)；功率放大器，放大所述放大的輸入信號，以產(chǎn)生射頻輸出，其中，在將 第二偏壓信號傳遞至功率放大器的過程中，功率放大器的第二控制器響應(yīng)于 功率控制信號和與射頻輸出有關(guān)的檢測參數(shù)。
15、 如權(quán)利要求14所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，第一控制器操作以通 過減小第一偏壓信號的電平來將驅(qū)動(dòng)放大器的功耗減小至功率放大器。
16、 如權(quán)利要求14所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，第二控制器包括反饋 環(huán)，所述反饋環(huán)包括電流傳感器、轉(zhuǎn)換器和誤差放大器，所述電流傳感器檢 測與射頻輸出有關(guān)的電流，所述轉(zhuǎn)換器將檢測的電流轉(zhuǎn)換成檢測的電壓，所 述誤差放大器將檢測的電壓與功率控制信號進(jìn)行比較，以產(chǎn)生第二偏壓信號或與第二偏壓信號有關(guān)的補(bǔ)償信號。
17、 如權(quán)利要求14所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，第一控制器是開環(huán)控 制器，所述開環(huán)控制器包括變換電路，所述變換電路接收功率控制信號，并 產(chǎn)生第一偏壓信號。
18、 如權(quán)利要求14所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，第一控制器操作以在功率控制信號的較低范圍改變第一偏壓信號，所述第一控制器操作以在功率 控制信號的較高范圍將第 一偏壓信號維持基本恒定。
19、 如權(quán)利要求14所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，第二控制器包括反饋 環(huán)，所述反饋環(huán)包括轉(zhuǎn)換器或傳感器和誤差放大器，電流轉(zhuǎn)換器或傳感器檢 測與驅(qū)動(dòng)放大器的操作條件有關(guān)的參數(shù)，所述誤差放大器將檢測的參數(shù)與功率控制信號進(jìn)行比較，以產(chǎn)生第一偏壓信號或與第一偏壓信號有關(guān)的補(bǔ)償信
20、 如權(quán)利要求14所述的功率放大器系統(tǒng)，其中，第一控制器操作以改 變與射頻輸出有關(guān)的控制斜率。
全文摘要
提供了一種切換模式功率放大器控制的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實(shí)施例可提供用于功率放大器輸出控制系統(tǒng)的增強(qiáng)系統(tǒng)和方法。在示例性實(shí)施例中，可結(jié)合功率放大器控制來提供驅(qū)動(dòng)放大器控制，以提高發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的功率效率和/或動(dòng)態(tài)范圍。此外，對驅(qū)動(dòng)放大器的控制允許不嚴(yán)格的功率控制斜率，這可減輕發(fā)射機(jī)系統(tǒng)(例如，蜂窩發(fā)射機(jī)系統(tǒng))中數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的負(fù)擔(dān)。另外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的系統(tǒng)和方法可提供對操作環(huán)境變化(例如，溫度、電池電源電壓和實(shí)現(xiàn)IC處理)不太敏感的方案。
文檔編號H04B1/00GK101604960SQ20091014610
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者安奎煥, 張?jiān)跒F, 李彰浩, 梁起碩, 禹王命, 裴孝根, 金基仲, 金胤錫, 飯塚伸一 申請人:三星電機(jī)株式會(huì)社