用于提供射頻信號的電路和方法
【專利說明】用于提供射頻信號的電路和方法
【背景技術】
[0001] 為了提高例如蜂窩手持裝置內的放大器電路或功率放大器的效率，可使用包絡跟 蹤。在包絡跟蹤系統中，動態地改變功率放大器的偏置電流，使得功率放大器操作在當前輸 入信號和當前所需的輸出功率的功率高效狀態或操作模式。因此，所選擇的偏置電流與輸 入信號的當前包絡相耦合或取決于輸入信號的當前包絡。
[0002] 對于現代蜂窩系統的寬帶信號，如例如長期演進(LTE)20MHz，至功率放大器的輸 入信號的包絡可具有高帶寬。幅度調制(AM)信號的信號能量中的大部分包含在發送(TX)信 號的+/_帶寬(BW)內，即，在所用信道的帶寬內。然而，為了與系統的鄰近信道泄漏比(ACLR) 需求一致，以避免雜散發射或在雙工距離處(在所接收帶的頻率處)不發送過多的噪聲，AM 信號的高頻分量仍與在發送器信道的帶寬外獲取可接受的發送器噪聲性能有關。為了與那 些需求一致，要求包絡跟蹤系統具有高帶寬以便也能夠跟蹤由于AM信號的高頻分量所導致 的快速包絡改變，從而引起包絡跟蹤系統的功率消耗，這抵消了功率放大器的包絡跟蹤的 益處并降低整個系統的效率。對于目前的寬帶系統，包絡跟蹤系統的足夠帶寬基本上不可 行，從而對放大的射頻信號引起潛在不可接受的噪聲分量。因此，存在著提高包絡跟蹤系統 的性能的需求。
【附圖說明】
[0003] 將通過僅示例的方式并參考附圖在下面描述裝置和/或方法的一些實施例，其中
[0004] 圖1示出生成射頻信號的電路的示例；
[0005] 圖2更詳細示出電路的進一步示例；
[0006] 圖3a和圖3b示出在圖1或圖2的電路中的一個內可使用的預失真電路的示例；
[0007]圖4A到圖4C示出在圖1或圖2的電路中的一個內可使用的預失真電路的進一步示 例，并考慮基帶信號的高頻分量；
[0008] 圖5示出修改基帶信號的半徑的高頻部分的預失真電路的進一步示例；
[0009] 圖6示出使用比例因子修改基帶信號的高頻部分的預失真電路的進一步示例；
[0010] 圖7示出當以高增益操作功率放大器時，用于控制預失真電路的操作的方案的示 例；
[0011] 圖8示出當在飽和中操作功率放大器時，用于控制預失真電路的操作的方案的另 一個示例；
[0012] 圖9示出放大器的增益曲線以及它們對供給電壓的依賴關系的示例；
[0013] 圖10示出圖9的放大的部分；
[0014] 圖11示出基帶信號的半徑的低頻貢獻和高頻貢獻的示例；
[0015] 圖12示出圖11中所示的信號的頻譜；
[0016] 圖13示出不同失真方案的射頻信號的包絡以及射頻信號內的誤差貢獻的說明；
[0017] 圖14示出通過圖13中所示的預失真方案生成的信號的頻譜；
[0018] 圖15示出用于生成射頻信號的方法的示例的方框圖；以及
[0019] 圖16示意性示出移動通信設備。
【具體實施方式】
[0020] 現在將參考其中示出一些示例性實施例的附圖更完整地描述各種示例實施例。在 圖中，為清楚起見，可夸大線、層和/或區域的厚度。
[0021] 相應地，雖然進一步的實施例能夠具有各種修改和替代形式，但其一些示例實施 例在圖中通過示例的方式示出并且將在本文中進行詳細描述。然而，應當理解，不旨在將示 例實施例限制于所公開的特定形式，而相反地，示例實施例涵蓋落入本公開范圍內的所有 修改、等效物和替代。貫穿附圖的描述，相同的數字指示相同或相似的元件。
[0022]將理解的是，當元件被稱為"連接"或"耦合"到另一個元件時，其可直接連接到或 耦合到其他元件或者可存在中間元件。相反，當元件被稱為"直接連接"或"直接耦合"到另 一個元件時，不存在中間元件。應以相同方式解釋用于描述元件之間的關系的其他詞語(例 如，"在……之間"相對"直接在……之間"、"鄰接"相對"直接鄰接"等等）。
[0023]本文使用的術語僅用于描述特定示例實施例的目的，并非旨在對進一步的示例實 施例的限制。如本文使用，單數形式"一個"、"一種"和"該"也旨在包括復數形式，除非上下 文另有明確說明。將進一步理解的，當在本文使用時，術語"包含"、"包含有"、"包括"和/或 "包含有"指定所陳述的特性、整數、步驟、操作、元素和/或部件的存在，但不排除一個或多 個其他特性、整數、步驟、操作、元素、部件和/或它們的集合的存在或附加。
[0024] 除非另有限定，否則本文使用的所有術語(包括技術術語和科技術語)具有如示例 實施例所屬的本領域普通技術人員一般理解的相同意義。將進一步理解的是，例如通用詞 典中定義的那些術語應被理解為具有與它們在相關技術背景中的意義一致的意義，并且將 不被理解為理想化的或過度正式的意思，除非在本文明確地定義。
[0025] 圖1中示出根據示例的用于生成射頻信號150的電路100。電路100包括放大器110、 電源120、預失真電路130和控制電路140。
[0026]放大器110配置成提供基于基帶信號160的射頻信號150。電源120配置成將可變供 給電壓提供到放大器110,以便在給定目前處理的基帶信號160的情況下，以不同的供給電 壓并在不同效率的操作模式內來操作放大器110。預失真電路130配置成修改基帶信號160。 該修改可用于補償由于使用不同的供給電壓而導致的放大器110的放大增益的變化。例如， 當放大器110的放大增益由于電源120提供的供給電壓的增大而增加時，預失真電路130可 減少基帶信號內的能量，以便將所提供的射頻信號150的所需功率保持恒定。
[0027]根據圖1中示出的示例，控制電路140配置成根據基帶信號160的半徑的帶寬來控 制預失真電路130的操作模式。不僅根據放大器110的增益變化而且還根據基帶信號160的 半徑的帶寬來控制預失真電路130及其操作模式，該預失真電路130及其操作模式可允許補 償與放大器110的所需線性增益的偏差，所述偏差可由以下事實導致，即不能可與基帶信號 160的半徑的當前帶寬所要求的一樣快地來調整放大器110的供給電壓。通常，電源120提供 的供給電壓將被要求以在每個時刻跟蹤基帶信號160的半徑。然而，如果半徑改變得過于快 速并且基帶信號160的半徑的帶寬過高，則電源120可不能夠跟蹤如此快速的改變。作為結 果，在被要求用于跟蹤基帶信號160的當前包絡的供給電壓以及實際提供的供給電壓之間 可能存在失配，從而會引起射頻信號150內的噪聲分量，該噪聲分量可在傳輸頻帶之外并違 反所需的頻譜限制。為此，基帶信號的半徑可被理解為復值基帶信號的瞬時半徑r，即 基帶信號的當前觀察到的采樣的幅度。如果通過單獨地處理其同相分量I和其正交分量Q的 方式來處理基帶信號，例如在一些放大器電路或發送器架構中，則可通過求 r = 來確定基帶信號的半徑。值得注意的是，雖然I分量和q分量的帶寬可被限 制到所需的最大值，但由于半徑和I以及Q之間的先前關系，基帶信號的結果半徑 (resu 1 tant radius)的帶寬以及因此所得到的射頻信號的包絡的帶寬可超過所需最大值 相當大的量。然而，由于r和I、Q之間的相互關系，本文所描述的示例可應用于任意電路或放 大器/發送器架構，無論它們是否在內部使用基帶信號的I、Q表示或者使用基帶信號的r、夢 表不。
[0028] 然而，通過根據基帶信號160的半徑的帶寬來控制預失真電路130的操作模式，可 在預失真電路130內預期并適當地考慮放大器110的所需增益和放大器110的當前可獲得的 增益間的失配，該失配取決于電源120當前提供的供給電壓，從而使得可減少或甚至完全抑 制附加噪聲的生成。
[0029] -般來說，控制電路140配置成控制通過預失真電路130修改的量。根據一些示例， 如果基帶信號160的半徑的帶寬增大，則預失真電路130配置成增加修改的量。根據一些示 例，預失真電路130配置成修改基帶信號160的半徑，以便在電源120或者其關聯包絡跟蹤電 路的較低帶寬情況下，減輕放大器110的不良影響。在至少一些示例中，例如，通過適當地修 改基帶信號160的半徑，控制電路140配置成控制預失真電路130的操作模式，使得由預失真 電路130所引起的基帶信號160內的能量變化來補償由供給電壓的變化所引起的射頻信號 150內的能量變化。
[0030] 根據一些示例，在預失真電路130內使用基帶信號160的半徑的高頻分量，以便確 定基帶信號的修改。如果高頻分量被選擇為使得其表示或對應于的快速的半徑變化，該快 速的半徑變化并不能夠由電源120夠跟蹤，那么可引入對基帶信號的修改，該修改取決于不 能由電源120跟蹤的半徑變化的部分。為此，可執行基帶信號160的修改，以便可部分或完全 預期放大器110的信號分量的頻譜惡化，其結果是，具有由包絡形狀所導致的少量噪聲分量 或沒有附加噪聲分量的射頻信號150被生成，并且該射頻信號與頻譜需求相符。
[0031] 進一步地，在對射頻信號150的質量不具有負面影響的情況下，甚至允許刻意地使 用具有固有低帶寬的電源120。電源120及其關聯的控制電路，即包絡跟蹤電路，還可被主動 地限帶（例如，通過使用低通濾波基帶信號或其徑向分量作為到包絡跟蹤電路的輸入）。可 選地，可在控制電路140內考慮電源120的固有低通濾波器特性，以便允許控制電路140根據 基帶信號160的半徑的當前帶寬或瞬時帶寬適當地控制預失真電路130的操作模式。因此， 根據一些示例，控制電路140配置成使用基帶信號160的半徑的低頻部分上的信息來控制預 失真130電路的操作模式，同時預失真電路130配置成使用基帶信號160的半徑的高頻分量 來確定基帶信號160的修改。在該背景下，基帶信號的半徑的瞬時帶寬或基帶信號的瞬時帶 寬將被理解為信號的當前帶寬，即在根據一個標準或設置(例如，根據LTE 20)的給定的短 傳輸時間間隔內的帶寬。這不應與相關的不同移動通信標準的基帶信號的不同帶寬相混 淆。
[0032] 在一些示例中，基帶信號160的半徑的高頻分量與控制電路140所使用的基帶信號 160的半徑的低頻分量互補。當基帶信號160的半徑的低頻分量和高頻分量組合在一起時， 形成基帶信號160的完整的帶寬半徑。在彼此互補的情況下，可通過預失真電路適當地修改 基帶信號160的半徑的高頻分量，使得所述修改能夠預期到放大器110對那些信號分量的總 體影響，其中所述高頻分量為包絡跟蹤電路或電源120不考慮的分量。
[0033]圖2示出用于生成射頻信號的電路的進一步示例，該電路包括放大器110并采用包 絡跟蹤。電路200包括信號處理路徑210以及包絡跟蹤路徑220,其中，在處理路徑中基帶信 號160被處理，在包絡跟蹤路徑中，由電源120生成和可變供給電壓生成有關的信息。
[0034]在信號處理路徑210內，基帶信號160可以可選地在被預失真電路130修改之前由 數字信號處理器212來處理。預失真基帶信號被提供到數字模擬轉換器214,以便預失真基 帶信號在被輸入到放大器110之前，將數字基帶信號轉換為模擬信號，所述放大器110放大 模擬信號以提供射頻信號150。
[0035]使用通過電源120提供的可變供給電壓來操作放大器110。在包絡跟蹤路徑220內， 延遲元件222可以可選地用于補償信號處理路徑210內的延遲，例如，在預失真電路130內， 以便以與在放大器110處相應模擬信號相同步的方式提供變化的供給電壓。基帶信號160的 延遲輸入采樣被用于確定當前所需的供給電壓(與放大器110的結果增益因子(resulting gain factor)相等）。在特定有效實施中，當前所需供給電壓的確定可使用查找表224來實 現，所述查找表224將基帶信號160的半徑關聯到所需供給電壓或關聯到所需增益目標，這 是等效的。如圖2