用于放大傳送信號的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及要傳送的信號的放大，并且具體地說涉及用于放大傳送信號的設(shè)備和 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在許多應(yīng)用中需要在兩個裝置之間傳送數(shù)據(jù)。對于此類傳送，傳送信號經(jīng)常在傳 送到接收器裝置之前被放大。傳送信號的放大是有挑戰(zhàn)的任務(wù)。在一方面，應(yīng)該達到期望 傳送功率，同時電流消耗應(yīng)該是低的?？缯麄€輸出功率范圍優(yōu)化無線系統(tǒng)中的功率放大器 (PA)電流消耗的有效方式是使用DCDC轉(zhuǎn)換器（直流-直流轉(zhuǎn)換器），其例如提供PA供應(yīng) 電壓。根據(jù)輸出功率，調(diào)整DCDC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。輸出功率越低，所需要的PA供應(yīng)電壓 越低。由于從電池電壓向下到較低PA供應(yīng)電壓的電壓轉(zhuǎn)換，可降低電池電流。例如，DCDC 轉(zhuǎn)換器輸出電壓可基于在下一時段期望的目標(biāo)功率（平均功率）設(shè)置。這個過程可被稱為 平均功率跟蹤（APT)。然而，期望進一步降低電流消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 存在提供用于放大傳送信號的改進概念的潛在需求。
[0004] 此需求可由權(quán)利要求的主題滿足。
【附圖說明】
[0005] 在下面將僅作為示例并且參考附圖描述設(shè)備和/或方法的一些示例，附圖中： 圖1示出了用于用可變延遲模塊和延遲控制模塊放大傳送信號的設(shè)備的框圖； 圖2是傳送頻帶的分區(qū)的示意圖； 圖3是傳送頻帶的另一分區(qū)的示意圖； 圖4是子帶上延遲值的內(nèi)插的示意圖； 圖5是用于確定延遲控制參數(shù)的設(shè)備的框圖； 圖6示出了用于放大傳送信號的方法的流程圖； 圖7示出了用于確定延遲控制參數(shù)的方法的流程圖； 圖8示出了用于用延遲確定模塊放大傳送信號的設(shè)備的框圖； 圖9示出了用于放大指示前向波和反射波的傳送信號的設(shè)備的框圖； 圖10示出了用于用可變延遲模塊放大傳送信號的設(shè)備的框圖； 圖11示出了用于放大傳送信號的方法的流程圖； 圖12示出了用于放大傳送信號的另一方法的流程圖； 圖13是移動裝置的框圖； 圖14示出了用于用傳送路徑和包絡(luò)跟蹤路徑放大傳送信號的設(shè)備的框圖；以及 圖15示出了功率放大器的輸出級的示意圖。
【具體實施方式】
[0006] 現(xiàn)在將參考圖示一些示例的附圖更全面地描述各種示例。在附圖中，為了明晰起 見，線、層和/或區(qū)域的厚度可被擴大。
[0007] 因而，雖然示例能夠采取各種修改和備選形式，但附圖中的說明性示例將在本文 詳細描述。然而，應(yīng)該理解，沒有打算將示例限制于所公開的具體形式，而是相反，示例要覆 蓋落入本公開范圍內(nèi)的所有修改、等效和備選。相似編號遍及附圖描述指的是相似或類似 元件。
[0008] 將理解到，當(dāng)元件被稱為"連接"或"耦合"到另一元件時，它可直接連接或耦合到 另一元件，或者可存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱為"直接連接"或"直接耦合"到另一元 件時，不存在中間元件。用于描述元件之間關(guān)系的其它詞語應(yīng)該用相似方式（例如"之間" 對"之間直接"、"相鄰"對"直接相鄰"等）解釋。
[0009] 本文使用的術(shù)語僅是為了描述說明性示例的目的，并不打算限制。本文所使用的 單數(shù)形式"一"和"所述"打算也包含復(fù)數(shù)形式，除非上下文以其它方式明確指示。將進一 步理解到，術(shù)語"包括"、"包含"當(dāng)用在本文中時規(guī)定存在所述的特征、整體、步驟、操作、元 件和/或組件，但不排除存在或增加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/ 或它們的組合。
[0010] 除非另外定義，否則本文所用的所有術(shù)語（包含技術(shù)和科學(xué)術(shù)語）都具有與示例 所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同的意思。將進一步理解到，例如那些在通常使用 的字典中定義的術(shù)語，應(yīng)解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域的上下文中它們的意思一致的意思，并且 將不以理想化或過分正式的意義解釋，除非本文明確這樣定義。
[0011] 可通過使用包絡(luò)跟蹤方法降低傳送信號放大的功耗。包絡(luò)跟蹤是反復(fù)或不斷調(diào)整 施加到功率放大器的電源電壓以使那個放大器能夠例如靠近給定瞬時輸出功率要求的峰 值效率操作的方法。包絡(luò)檢測器或包絡(luò)跟蹤模塊可計算要傳送的信號的瞬時振幅，并且供 應(yīng)調(diào)制器（例如包括快速DCDC轉(zhuǎn)換器）可轉(zhuǎn)換功率放大器的供應(yīng)電壓中的那個振幅信號。 到功率放大器的供應(yīng)電壓可不斷跟蹤傳送信號的包絡(luò)。用這種方式，可降低電流消耗。
[0012] 例如，快速ECDC轉(zhuǎn)換器，所謂的包絡(luò)跟蹤（ET)D⑶C轉(zhuǎn)換器或包絡(luò)跟蹤調(diào)制器，可 有助于進一步降低電池電流或電流消耗。包絡(luò)跟蹤（ET)的一個方面是到PA的供應(yīng)電壓 不是恒定的。圖14示出了用于使用包絡(luò)跟蹤方法放大傳送信號的設(shè)備的框圖。設(shè)備1400 包括包絡(luò)跟蹤路徑1412和傳送路徑1414。傳送路徑1414包括RF(射頻）信號生成模塊 1432,RF信號生成模塊1432耦合到可變增益模塊1434,可變增益模塊1434耦合到功率放 大器模塊1436。包絡(luò)跟蹤路徑1412包括協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)換模塊1420 (例如C0RDIC協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計 算機），協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)換模塊1420耦合到可變延遲塊1422,可變延遲塊1422耦合到可變增益模塊 1424,可變增益模塊1424耦合到存儲器單元1426 (例如存儲查找表LUT)，存儲器單元1426 耦合到數(shù)模轉(zhuǎn)換器1428 (DAC)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器1428耦合到包絡(luò)跟蹤ET調(diào)制器1430 (例如包括 D⑶C轉(zhuǎn)換器），包絡(luò)跟蹤ET調(diào)制器1430耦合到功率放大器模塊1436。
[0013] 例如，基帶傳送信號（例如同相正交信號IQ或極化調(diào)制信號）被提供給傳送路徑 1414的RF信號生成模塊1432和包絡(luò)跟蹤路徑1412的協(xié)調(diào)變換模塊1420 (例如如果基帶傳 送信號是極化調(diào)制信號則可被移除）。RF信號生成模塊1432將基帶傳送信號轉(zhuǎn)換成高頻傳 送信號（例如向上轉(zhuǎn)換基帶傳送信號或?qū)⑵渑c載波信號混合），并且可變增益模塊1434將 高頻傳送信號放大或衰減可變增益因子krf。由可變增益模塊1434輸出的傳送信號被提供 給具有輸入功率Pin的功率放大器模塊1436的輸入，并且由功率放大器模塊1436基于由 包絡(luò)跟蹤路徑1412的ET調(diào)制器模塊1430提供的供應(yīng)電壓Vcc放大。協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)換模塊1420將 同相正交基帶傳送信號轉(zhuǎn)換成極化調(diào)制基帶傳送信號?？勺冄舆t塊1422改變包絡(luò)跟蹤路 徑1412內(nèi)的信號延遲。進一步說，可變增益模塊1424通過將包絡(luò)跟蹤路徑1412內(nèi)的信號 放大或衰減增益因子kET (例如取決于增益因子krf)至少部分補償在傳送路徑1414內(nèi)引入 的可變增益。進一步說，由存儲器模塊1426存儲的查找表可提供控制信號或控制參數(shù)（例 如m(U3)))以便根據(jù)基帶傳送信號（例如mt.+[，卬=magmtude(l+〗Q)) 的振幅或幅度調(diào)整由ET調(diào)制器模塊1430提供的供應(yīng)電壓。存儲器單元1426的輸出可由 數(shù)模轉(zhuǎn)換器1428進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并且模擬信號可被提供給ET調(diào)制器模塊1430。
[0014]PA供應(yīng)電壓Vcc例如取決于調(diào)制基帶BB信號m(I，Q)的瞬時包絡(luò)。在示意描述中， 調(diào)制BB信號的包絡(luò)可借助C0RDIC算法計算，之后進行延遲調(diào)整以補償主要信號路徑（RF 信號生成路徑或傳送路徑）和包絡(luò)路徑中的不同延遲，并且包絡(luò)信號可被整形（預(yù)失真）， 并且之后例如進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。這個信號可被施加到ETD⑶C轉(zhuǎn)換器（例如超快速IX：DC轉(zhuǎn) 換器），其可生成可變PA供應(yīng)電壓。
[0015] 具有ET能力的ECDC轉(zhuǎn)換器（也稱為跟蹤器）可遵循RF信號的瞬時包絡(luò)，其可移 除電壓凈空，并且可進一步增大系統(tǒng)效率（例如PA和DCDC轉(zhuǎn)換器的合成效率）。例如，具 有ET能力的DCDC轉(zhuǎn)換器可降低由功率放大器提取的電池電流，以將LTE(長期演進）信號 在相對于只是遵循平均功率的標(biāo)準(zhǔn)DCDC轉(zhuǎn)換器的最大輸出功率上例如放大大致20+%。
[0016] 在ET傳送系統(tǒng)中，可調(diào)整ET路徑與RF路徑之間的延遲（例如由圖14中示出的 可變延遲塊）。在制造傳送器或移動裝置期間的校準(zhǔn)過程（例如使用測試傳送信號）可嘗 試使兩個路徑中的模擬和數(shù)字延遲相等。
[0017] 此校準(zhǔn)可在制造期間進行一次，并且包絡(luò)跟蹤路徑內(nèi)的延遲可在正常操作期間以 及向外部接收器傳送傳送信號期間保持恒定。
[0018] 然而，例如可在天線端口對于50fl條件（例如理想條件）執(zhí)行此延遲校準(zhǔn)。天線 載荷失配可能對那兒的最優(yōu)ET延遲具有影響?？赡苁沁@種情況，雖然失配可施加在RF包 絡(luò)和PA供應(yīng)（在功率放大器模塊）的實際組合點之后。經(jīng)常不僅是可能在PA輸出引起某 種失配的天線，它一般例如可由PA(諸如雙工器）之后的所有組件引入。雙工器可能特別 關(guān)鍵，因為它的輸入阻抗（=到PA的載荷）可隨頻率在幅度和相位上大大改變。這個變化 的載荷可能是引起RF包絡(luò)與調(diào)制PA供應(yīng)電壓之間的定時失配，最終導(dǎo)致ACLR(相鄰信道 泄露功率比）降級的主要效應(yīng)。
[0019] 換句話說，如果功率放大器由雙工器或任何其它元件加載，其增加了前向波與反 射波之間的頻率相關(guān)相移，或者給功率放大器的阻抗例如提供了跨頻率迅速改變的相位， 則在ET系統(tǒng)中可發(fā)生此類效應(yīng)。
[0020] 包絡(luò)跟蹤的一個方面是RF包絡(luò)和瞬時功率放大器供應(yīng)電壓（其例如是瞬時RF包 絡(luò)的函數(shù)）的緊密時間同步。對于LTE-20,延遲準(zhǔn)確性例如可大約是Ins。如果違反了延 遲準(zhǔn)確性，則可使ACLR性能降級，并且可在傳送器鏈中引入存儲效應(yīng)。
[0021]RF包絡(luò)與瞬時功率放大器供應(yīng)電壓之間的延遲可取決于許多成分，例如RF信號 路徑中的延遲、ET信號路徑中的延遲、ETD⑶C轉(zhuǎn)換器（跟蹤器）中的延遲。這些貢獻例如 可通過考慮了樣本變化的工廠校準(zhǔn)以及考慮了隨溫度的延遲漂移的溫度補償來捕獲。
[0022] RF包絡(luò)與瞬時功率放大器供應(yīng)電壓之間的延遲可被稱為ET延遲。ET延遲可有別 于可由在RF包絡(luò)中引入偏移延遲的頻率相關(guān)相移（公式）引起的RF群延遲。
[0023] 如果PA由雙工器或給輸入阻抗提供跨頻率迅速改變的相位和幅度的任何其它元 件加載，則ET延遲例如可取決于傳送頻率。ET延遲甚至可在調(diào)制帶寬內(nèi)改變。頻率相關(guān) ET延遲可被稱為延遲分散。延遲分散的根本原因可以是ET系統(tǒng)（PA和ETD⑶C轉(zhuǎn)換器） 與雙工器之間的有害交互，這可在后面詳細描述。
[0024] 由于雙工器引起的延遲分散可能是ET部署的關(guān)鍵問題。這在包絡(luò)跟蹤領(lǐng)域中可 以是函數(shù)效應(yīng)。
[0025] 換句話說，如果PA由雙工器（或增加前向波與反射波之間頻率相關(guān)相移的任何元 件）加載，則延遲可取決于例如由于雙工器的傳送濾波器中的共振引起的頻率。延遲甚至 可在調(diào)制帶寬內(nèi)改變。
[0026] 圖15示出了具有RF輸入、具有調(diào)制包絡(luò)的供應(yīng)電壓Vcc2以及輸出信號的功率放 大器1500的示意圖。如所描繪的，調(diào)制供應(yīng)電壓Vcc2被施加到功率放大器的最后一級的集 電極，也從其中獲取輸出RF信號。在這一點，由包絡(luò)跟蹤路徑生成的功率放大器供應(yīng)電壓 可足夠高，并且恰當(dāng)?shù)貢r間對準(zhǔn)，以傳送放大的RF包絡(luò)，而沒有或具有可忽略不計的失真。 如果載荷不等于參考阻抗，則在PA輸出除前向波之外還可觀測到反射波。取決于復(fù)前向波 &復(fù)反射波h和正實參考阻抗的產(chǎn)生的復(fù)電壓U可以是：
⑴ 其中在極坐標(biāo)表示（幅度r= |r|并且相位tan<p=丨m丨￡)/Re{￡))中復(fù)反射系數(shù)x的定義 可以是： (2) 并且等式1變成：

反射因子的頻率相關(guān)性在等式2內(nèi)可被視為頻率f的函數(shù)： -.- (4)
復(fù)轉(zhuǎn)移函數(shù)h(f)可從等式3和4中得出： 振幅響應(yīng)可以是：
進一步說，對于相位響應(yīng)》=afi，如下可成立： (5|
包絡(luò)的延遲可以是群延遲￥:
(8) 用等式7,群延遲可以是：
(9) 這可意味著，僅對于頻帶上的恒定反射因子(r'，'=〇)的情況，群延遲可以是0。對于 雙工器，這個需求不能被滿足，例如，復(fù)反射因子嚴(yán)重改變的區(qū)域，可能需要特殊對待。根據(jù) 等式9的群延遲例如不是由s參數(shù)S21群延遲給出的群延遲。上面描述的效應(yīng)由S11群延 遲（意思是由在雙工器的輸入的反射引起的群延遲）引起。S11群延遲（其正常情況下在 RF系統(tǒng)中不感興趣）例如可在ET系統(tǒng)中引起幾個延遲問題以及隨后的性能降級。
[0027] 圖1示出了根據(jù)一示例用于放大傳送信號的設(shè)備100的框圖。設(shè)備100包括傳送 路徑114和包絡(luò)跟蹤路徑112。功率放大