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      動態(tài)調(diào)整傳送器阻抗及于其中實(shí)施選擇性串聯(lián)連接線性及切換模式功率放大器的功率放...的制作方法

      文檔序號:7537807閱讀:291來源:國知局
      專利名稱:動態(tài)調(diào)整傳送器阻抗及于其中實(shí)施選擇性串聯(lián)連接線性及切換模式功率放大器的功率放 ...的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明是關(guān)于強(qiáng)化傳輸器運(yùn)作。特別是,本發(fā)明系有關(guān)于動態(tài)調(diào)整傳輸器功率放大器(PA)及傳輸器天線間的阻抗,及,本發(fā)明系有關(guān)于實(shí)施傳輸器內(nèi)部的混合式功率放大器(PA),藉以選擇性連接切換模式功率放大器(PA)輸入至線性功率放大器(PA)輸出。
      背景技術(shù)
      在無線通信系統(tǒng)中,傳輸信號可以,在經(jīng)由天線傳輸之前,利用功率放大器(PA)進(jìn)行放大。目前,固定信封調(diào)變方法(constant envelope modulation scheme)系可以采用降低導(dǎo)通角度的AB型功率放大器(PA)(類似于B型功率放大器(PA)),且,非固定信封調(diào)變方法(non-constant envelope modulation scheme)系可以采用增加導(dǎo)通角度的AB類型功率放大器(PA)(類似于A型功率放大器(PA))。另外,為加強(qiáng)傳輸器效率并降低電池消耗,AB型功率放大器(PA)亦可以采用滑動偏移(也就是說,電流及電壓)。在最大輸出功率的條件下,傳統(tǒng)功率放大器(PA)的典型功率附加效率(PAE)系大約35%。
      理論上,切換模式功率放大器(PA)系可以達(dá)到100%的效率。已知,切換模式功率放大器(PA)的具體實(shí)現(xiàn)系可以達(dá)到優(yōu)于50%(通常是60%~70%)的功率附加效率(PAE)。然而,適用于使用者設(shè)備等級(UE-grade)傳輸器的低成本切換模式功率放大器(PA)的動態(tài)范圍卻經(jīng)常小于40dB。
      第三代合作計(jì)劃(3GPP),無論是分時雙工(TDD)分碼多重存取(CDMA)系統(tǒng)或分頻雙工(FDD)分碼多重存取(CDMA)系統(tǒng),這些典型傳輸器均需要能夠支持至少80Db的輸出功率控制范圍。有鑒于此,切換模式功率放大器(PA)并無法單獨(dú)做為使用者設(shè)備等級(UE-grade)傳輸器的最終電路級。
      功率放大器(PA)的另一重要相關(guān)參數(shù)系實(shí)現(xiàn)連接天線的最大功率傳輸?shù)淖杩蛊ヅ?。需要注意的是,功率放大?PA)的輸出阻抗應(yīng)該確實(shí)匹配于天線的輸入阻抗。當(dāng)發(fā)生不匹配的情形時,功率放大器(PA)至天線的功率轉(zhuǎn)移便會減少,進(jìn)而導(dǎo)致傳輸器的效率降低、并導(dǎo)致電池的功率消耗增加。
      舉例來說,在具有滑動偏移的AB型功率放大器(PA)中,功率放大器(PA)的輸出系共軛匹配于最大額定輸出功率的負(fù)載。負(fù)載條件系可以基于天線的操作條件而有所變動。在具有滑動偏移的AB型功率放大器(PA)中,功率放大器(PA)的輸出阻抗系可以基于直流(DC)偏移而有所變動。有鑒于此,直流(DC)偏移及輸出負(fù)載系需要基于輸出功率位準(zhǔn)的變動而進(jìn)行動態(tài)調(diào)整,藉以達(dá)到AB型功率放大器(PA)的輸出匹配最佳化,進(jìn)而導(dǎo)致AB型功率放大器(PA)的效率最大化。應(yīng)該注意的是,負(fù)載系可以動態(tài)調(diào)整,進(jìn)而同時補(bǔ)償功率放大器(PA)的變動偏移條件及天線的變動負(fù)載條件。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明系有關(guān)于一種方法及裝置,其系可以動態(tài)調(diào)整傳輸器功率放大器(PA)及傳輸器天線間的阻抗,藉以將功率放大器(PA)的功率有效率地轉(zhuǎn)移至天線。
      在一種較佳實(shí)施例中,阻抗調(diào)整系可以基于線性功率放大器(PA)之前向功率位準(zhǔn)量測及天線反射的逆向功率位準(zhǔn)量測。線性功率放大器(PA)及天線間的阻抗調(diào)整系可以基于量測結(jié)果。
      在另一種較佳實(shí)施例中,阻抗調(diào)整系可以基于天線反射的逆向功率位準(zhǔn)量測及切換模式功率放大器(PA)消耗的直流(DC)位準(zhǔn)量測。
      在又一種較佳實(shí)施例中,具有第一級線性功率放大器(PA)及第二級切換模式功率放大器(PA)的混合式功率放大器(PA)系可以實(shí)施于傳輸器內(nèi)部。基于第一級線性功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)、混合式功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)、或傳輸功率控制(TPC)命令的要求,混合式功率放大器(PA)系可以選擇性地連接第一級線性功率放大器(PA)輸出至第二級切換模式功率放大器(PA)輸入及混合式功率放大器(PA)輸出之一。
      本發(fā)明的裝置系可以實(shí)施為傳輸器、基地臺(BS)、無線傳輸/接收單元(WTRU)、集成電路(IC)、或諸如此類。


      本發(fā)明系可以參照下列較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明,以舉例方式為之,并配合所附圖式進(jìn)行詳細(xì)說明如下,其中圖1系表示根據(jù)本發(fā)明某一較佳實(shí)施例的裝置方塊圖,藉以實(shí)施具有滑動偏移的AB型功率放大器(PA)單元的動態(tài)負(fù)載調(diào)整;圖2系表示根據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的裝置方塊圖,藉以實(shí)施切換模式功率放大器(PA)單元的動態(tài)負(fù)載調(diào)整;圖3A系表示根據(jù)本發(fā)明又一較佳實(shí)施例的裝置方塊圖,藉以同時利用混合式功率放大器(PA)單元的第一級功率放大器(PA)及第二級功率放大器(PA)實(shí)施兩種功率放大器(PA)模式的某一功率放大器(PA)模式;圖3B系表示圖3A裝置的方塊圖,當(dāng)圖3A裝置僅利用混合式功率放大器(PA)單元的第一級功率放大器(PA)、并繞過第二級功率放大器(PA)以實(shí)施兩種功率放大器(PA)模式的另一功率放大器(PA)模式時;圖4系表示根據(jù)本發(fā)明某一較佳實(shí)施例的處理流程圖,其中,處理系具有,基于功率位準(zhǔn)反饋,實(shí)施圖1所示裝置的功率放大器(PA)單元及天線間的阻抗匹配的方法步驟;圖5系表示根據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的處理流程圖,其中,處理系具有,基于功率位準(zhǔn)反饋,實(shí)施圖2所示裝置的功率放大器(PA)單元及天線間的阻抗匹配的方法步驟;以及圖6系表示根據(jù)本發(fā)明又一較佳實(shí)施例的處理流程圖,其中,處理系具有,基于功率位準(zhǔn)反饋及傳輸功率控制(TPC)命令,選擇性地繞過第3圖所示裝置的功率放大器(PA)單元的第二放大級的方法步驟。
      具體實(shí)施例方式
      在本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中,″無線傳輸/接收單元(WTRU)″用語系包括、但不限于使用者設(shè)備(UE)、移動工作站、固定或移動用戶單元、傳呼器、或能夠操作于無線環(huán)境的任何其它類型裝置。
      另外,在本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中,″基地臺(BS)″用語系包括、但不限于無線網(wǎng)絡(luò)基地臺(AP)、B節(jié)點(diǎn)、位置控制器、或無線環(huán)境的任何其它類型界面裝置。另外,本發(fā)明系特別適用于無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)。
      本發(fā)明的特征系可以實(shí)現(xiàn)于集成電路(IC)里面、或可以架構(gòu)為具有多個互連組件的電路。
      圖1系表示根據(jù)本發(fā)明某一較佳實(shí)施例的裝置100(舉例來說,傳輸器)的方塊圖,藉以實(shí)施具有滑動偏移的AB型功率放大器(PA)單元110的動態(tài)負(fù)載調(diào)整。這種裝置100系可以包括具有滑動偏移的AB型功率放大器(PA)單元110、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120、及反饋網(wǎng)絡(luò)130。
      如圖1所示,功率放大器(PA)單元110系可以經(jīng)由射頻(RF)輸入端口112接收輸入信號、并經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120輸出放大信號至天線150(或天線數(shù)組)。功率放大器(PA)單元110系可以架構(gòu)為任何類型放大器(舉例來說,雙載子接面晶體管放大器或金氧半場效晶體管(MOSFET)放大器)。天線150系可以接收放大信號、并經(jīng)由大氣界面無線傳輸此放大信號。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120系可以用來匹配功率放大器(PA)110單元的輸出阻抗及天線150的輸入阻抗。為了將最大功率轉(zhuǎn)移至天線150,功率放大器(PA)單元110的輸出阻抗應(yīng)該需要匹配于天線150的輸入阻抗。
      阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120系可以具有至少一阻抗調(diào)整裝置122(舉例來說,可變電容器),藉以調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120的阻抗、并匹配切換模式功率放大器(PA)單元110的輸出阻抗及天線150的輸入阻抗。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120系可以具有電容器、電感器、電阻器、波導(dǎo)、或諸如此類裝置的任何已知組合,藉以實(shí)施功率放大器(PA)單元110及天線150間的阻抗匹配。
      如圖1所示,阻抗調(diào)整裝置122系可以利用反饋網(wǎng)絡(luò)130產(chǎn)生的反饋信號142進(jìn)行調(diào)整。反饋網(wǎng)絡(luò)130系可以在測到功率放大器(PA)單元110轉(zhuǎn)移之前向功率位準(zhǔn)及的天線150反射的逆向功率位準(zhǔn)以后產(chǎn)生反饋信號。圖1所示的示范反饋網(wǎng)絡(luò)130系可以具有耦合器132a、132b、功率檢測器134a、134b、及處理器140。耦合器132a、132b系可以耦合阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120的傳輸線信號以提供給天線150。兩個耦合器132a、132b系可以用來耦合傳輸信號及反射信號。
      如圖1所示,耦合器132a、132b耦合的信號功率位準(zhǔn)系可以利用功率檢測器134a、134b進(jìn)行檢測。兩個功率檢測器134a、134b系可以用來檢測前向功率位準(zhǔn)136a及逆向功率位準(zhǔn)136b。或者,某一功率檢測器系可以配合開關(guān)使用,藉以選擇性地提供前向功率位準(zhǔn)136a及逆向功率位準(zhǔn)136b,一個時間檢測一種功率位準(zhǔn)。檢測之前向位率位準(zhǔn)136a及逆向功率位準(zhǔn)136b系可以利用個別模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)轉(zhuǎn)換、并將結(jié)果傳送至處理器140,藉以經(jīng)由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)142提供反饋信號144至阻抗調(diào)整裝置122。當(dāng)發(fā)生阻抗不匹配的情形時,逆向功率位準(zhǔn)136b,相較于前向功率位準(zhǔn)136a,系可以增加。有鑒于此,處理器140系可以根據(jù)逆向功率位準(zhǔn)136b相對于前向功率位準(zhǔn)136a的增加,進(jìn)而補(bǔ)償負(fù)載條件的變動。
      如圖1所示,反饋信號144系可以經(jīng)由阻抗調(diào)整裝置122進(jìn)入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120,其中,阻抗調(diào)整裝置122的阻抗系可以根據(jù)反饋信號144進(jìn)行調(diào)整。阻抗調(diào)整裝置122的阻抗系可以連續(xù)性地或周期性地調(diào)整?;蛘撸?dāng)前向功率位準(zhǔn)136a及逆向功率位準(zhǔn)136b的至少一者超過預(yù)定臨界值時,阻抗調(diào)整裝置122的阻抗亦可以進(jìn)行機(jī)動調(diào)整。
      圖2系表示根據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的裝置200(舉例來說,傳輸器)的方塊圖,藉以實(shí)施切換模式功率放大器(PA)單元210的動態(tài)負(fù)載調(diào)整。這種裝置200系可以具有切換模式功率放大器(PA)單元210、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)220、及反饋網(wǎng)絡(luò)230。
      如圖2所示,切換模式功率放大器(PA)單元210系可以經(jīng)由射頻(RF)輸入端口212接收輸入信號、并經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)220輸出放大信號至天線250(或天線數(shù)組)。天線250系可以接收放大信號、并經(jīng)由大氣界面無線傳輸此放大信號。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)220系可以用來匹配功率放大器(PA)110單元的輸出阻抗及天線150的輸入阻抗。
      阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)220系可以具有至少一阻抗調(diào)整裝置222(舉例來說,可變電容器),藉以調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)220的阻抗、并匹配切換模式功率放大器(PA)單元210的輸出阻抗及天線250的輸入阻抗。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)220系可以具有電容器、電感器、電阻器、波導(dǎo)、或諸如此類裝置的任何已知組合,藉以實(shí)施功率放大器(PA)單元210及天線250間的阻抗匹配。
      如圖2所示,阻抗調(diào)整裝置222系可以利用反饋網(wǎng)絡(luò)230產(chǎn)生的反饋信號244進(jìn)行調(diào)整。反饋網(wǎng)絡(luò)230系可以在測到天線250反射的逆向功率位準(zhǔn)及功率放大器(PA)單元210消耗的直流(DC)位準(zhǔn)260的以后產(chǎn)生反饋信號244。圖2所示的示范反饋網(wǎng)絡(luò)230系可以具有耦合器232、功率檢測器234、及處理器236。耦合器232系可以耦合阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)220及天線250、并提供天線250反射的信號至功率檢測器234。
      耦合器232耦合的信號功率位準(zhǔn)系可以利用功率檢測器234進(jìn)行檢測。檢測功率位準(zhǔn)系可以傳送至處理器236。處理器236亦可以檢測直流(DC)位準(zhǔn)。處理器236系可以利用檢測逆向功率位準(zhǔn)及直流(DC)位準(zhǔn)產(chǎn)生反饋信號244。當(dāng)發(fā)生阻抗不匹配的情形時,逆向功率位準(zhǔn)255系可以增加、且功率放大器(PA)單元210消耗的直流(DC)位準(zhǔn)260亦可以隨著理想輸出負(fù)載的解除而增加。有鑒于此,處理器236系可以根據(jù)逆向功率位準(zhǔn)255及直流(DC)位準(zhǔn)260的增加,進(jìn)而補(bǔ)償負(fù)載條件的變動。
      如圖2所示,反饋信號244系可以經(jīng)由阻抗調(diào)整裝置222進(jìn)入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)220,其中,阻抗調(diào)整裝置222的阻抗系可以根據(jù)反饋信號244進(jìn)行調(diào)整。阻抗調(diào)整裝置222的阻抗系可以連續(xù)性地或周期性地調(diào)整?;蛘撸?dāng)逆向功率位準(zhǔn)255及直流(DC)位準(zhǔn)260的至少一者超過預(yù)定臨界值時,阻抗調(diào)整裝置222的阻抗亦可以進(jìn)行機(jī)動調(diào)整。
      圖3A及3B表示根據(jù)本發(fā)明又一較佳實(shí)施例的裝置300(舉例來說,傳輸器)的方塊圖,藉以決定混合式功率放大器(PA)單元310的最佳功率放大器(PA)模式。這種裝置300系可以具有混合式功率放大器(PA)單元310及模式切換網(wǎng)絡(luò)320?;旌鲜焦β史糯笃?PA)單元310系可以具有第一級功率放大器(PA)312a及串聯(lián)的第二級功率放大器(PA)312b、繞道網(wǎng)絡(luò)314、功率檢測器338、臨界值比較器340、及邏輯單元342。模式切換網(wǎng)絡(luò)320系可以具有處理器325、調(diào)制解調(diào)器330、校正單元332、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)334、及提供輸入信號350至混合式功率放大器(PA)單元310的無線傳輸器336?;旌鲜焦β史糯笃?PA)單元310的輸出功率系可以經(jīng)由耦合器322及功率檢測器324提供給天線380(功率檢測器324系可以分別檢測及量測輸出功率位準(zhǔn)),且最好可以利用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)328轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)328系可以提供混合式功率放大器(PA)單元310的輸出數(shù)字量測至處理器325),進(jìn)而產(chǎn)生功率放大器(PA)模式選擇信號355。繞道網(wǎng)絡(luò)314系可以根據(jù)功率放大器(PA)模式選擇信號355而進(jìn)行″開啟″或″關(guān)閉″。
      繞道網(wǎng)絡(luò)314系可以具有至少兩個開關(guān)S1及S2。當(dāng)繞道網(wǎng)絡(luò)314關(guān)閉時,如圖3A所示,開關(guān)S1系可以連接第一級功率放大器(PA)312a的輸出至第二級功率放大器(PA)312b的輸入,且,開關(guān)S2系可以連接第二級功率放大器(PA)312b的輸出至第一級功率放大器(PA)312a的輸入。當(dāng)繞道網(wǎng)絡(luò)314開啟時,如圖3B所示,開關(guān)S1及S2系可以繞過第二級功率放大器(PA)312b、并直接地連接第二級功率放大器(PA)312b的輸出及耦合器322。
      繞道網(wǎng)絡(luò)314系可以利用邏輯單元342輸出的繞道網(wǎng)絡(luò)控制信號370進(jìn)行控制。第一級功率放大器(PA)312a,相較于第二級功率放大器(PA)312b,系可以支持混合式功率放大器(PA)單元310的傳輸功率范圍的不同部分。第一級功率放大器(PA)312a,相較于第二級功率放大器(PA)312b,系可以隸屬于不同型功率放大器(PA)。舉例來說,第一級功率放大器(PA)312a系可以是線性功率放大器(PA)、或AB型功率放大器(PA),且,第二級功率放大器(PA)312b系可以是切換模式功率放大器(PA)、D型功率放大器(PA)、E型功率放大器(PA)、或F型功率放大器(PA)。第一級功率放大器(PA)312a系可以用來支持傳輸器運(yùn)作范圍(輸出功率范圍)的較低部分,且,第二級功率放大器(PA)312b系可以用來支持傳輸器運(yùn)作范圍(輸出功率范圍)的較高部分。如此,整體效率便可以提升。
      模式切換網(wǎng)絡(luò)320,根據(jù)輸出功率要求,系可以選擇性地(也就是說,基于切換滯后現(xiàn)象(switching hysterisis))″開啟″或″關(guān)閉″繞道網(wǎng)絡(luò)314。當(dāng)傳輸功率要求系低位準(zhǔn)時,模式切換網(wǎng)絡(luò)320系可以開啟繞道網(wǎng)絡(luò)314,如圖3B所示,藉此,輸入信號350系可以僅僅利用第一級功率放大器(PA)312a進(jìn)行放大。當(dāng)傳輸功率要求系高位準(zhǔn)時,模式切換網(wǎng)絡(luò)320系可以關(guān)閉繞道網(wǎng)絡(luò)314,藉此,輸入信號350系可以同時利用利用第一級功率放大器(PA)312a及第二級功率放大器(PA)312b進(jìn)行放大,且因此,混合式功率放大器(PA)單元310系可以運(yùn)作于不同模式。
      基于混合式功率放大器(PA)單元310的輸出功率位準(zhǔn),模式切換網(wǎng)絡(luò)320系可以開啟或關(guān)閉繞道網(wǎng)絡(luò)314。當(dāng)混合式功率放大器(PA)單元310的輸出功率系低于預(yù)定臨界值時,模式切換網(wǎng)絡(luò)320系可以開啟繞道網(wǎng)絡(luò)314,藉此,輸入信號系可以僅僅利用第一級功率放大器(PA)312a進(jìn)行放大。當(dāng)混合式功率放大器(PA)單元310的輸出功率系高于預(yù)定臨界值時,模式切換網(wǎng)絡(luò)320系可以關(guān)閉繞道網(wǎng)絡(luò)314,藉此,輸入信號系可以同時利用第一級功率放大器(PA)312a及第二級功率放大器(PA)312b進(jìn)行放大。
      第一級功率放大器(PA)312a系可以經(jīng)由無線傳輸器336接收輸入信號、并輸出放大信號。第二級功率放大器(PA)312b的輸入系可以連接至第一級功率放大器(PA)312a的輸出。另外,當(dāng)繞道網(wǎng)絡(luò)314系關(guān)閉時,第二級功率放大器(PA)312b亦可以放大第一級功率放大器(PA)312a輸出的放大信號,如圖3A所示。
      或者,模式切換網(wǎng)絡(luò)320系可以基于調(diào)制解調(diào)器330提供的傳輸功率控制(TPC)命令信號365,藉以開啟或關(guān)閉繞道網(wǎng)絡(luò)314。在封閉回路功率控制系統(tǒng)中,接收工作站系可以經(jīng)由傳輸工作站接收信號、并將傳輸功率控制(TPC)命令回傳至傳輸工作站以實(shí)施傳輸工作站的傳輸功率控制。本發(fā)明系可以利用傳輸功率控制(TPC)命令,藉以協(xié)助最佳放大模式的選擇。當(dāng)根據(jù)傳輸功率控制(TPC)命令信號365的傳輸器功率未超過預(yù)定臨界值時,模式切換網(wǎng)絡(luò)320系可以開啟繞道網(wǎng)絡(luò)314,藉此,輸入信號350系可以僅僅利用第一級功率放大器(PA)312a進(jìn)行放大。當(dāng)根據(jù)傳輸功率控制(TPC)命令信號365的傳輸器功率已超過預(yù)定臨界值時,模式切換網(wǎng)絡(luò)320系可以關(guān)閉繞道網(wǎng)絡(luò)314,藉此,輸入信號350系可以同時利用第一級功率放大器(PA)312a及第二級功率放大器(PA)312b進(jìn)行放大。開啟或關(guān)閉繞道網(wǎng)絡(luò)314的臨界值設(shè)定系可以基于滯后現(xiàn)象(hysterisis)而有所不同。
      當(dāng)傳輸功率控制(TPC)命令系可以利用切換模式網(wǎng)絡(luò)320的調(diào)制解調(diào)器330檢測時,傳輸功率控制(TPC)命令系可以經(jīng)由傳輸功率控制(TPC)命令信號365輸入至處理器325?;趥鬏敼β士刂?TPC)命令信號365,處理器325系可以產(chǎn)生功率放大器(PA)模式選擇信號355。繞道網(wǎng)絡(luò)314系可以根據(jù)功率放大器(PA)模式選擇信號355進(jìn)行開啟或關(guān)閉。
      混合式功率放大器(PA)單元310系可以利用功率檢測器338及臨界值比較器340以實(shí)施自動模式切換。功率檢測器338系可以檢測第一級功率放大器(PA)312a輸出的傳輸功率位準(zhǔn),且,檢測功率位準(zhǔn)系可以利用臨界值比較器340,藉以與預(yù)定臨界值進(jìn)行比較。當(dāng)?shù)谝患壒β史糯笃?PA)312a輸出的傳輸功率超過預(yù)定臨界值時,臨界值比較器340系可以產(chǎn)生功率放大器(PA)模式選擇信號360以關(guān)閉繞道網(wǎng)絡(luò)314。當(dāng)?shù)谝患壒β史糯笃?PA)312a輸出的傳輸功率低于預(yù)定臨界值時,臨界值比較器340系可以產(chǎn)生功率放大器(PA)模式選擇信號360以開啟繞道網(wǎng)絡(luò)314,且,第二級功率放大器(PA)312b系可以繞過。開啟及關(guān)閉繞道網(wǎng)絡(luò)314的臨界值設(shè)定系可以基于滯后現(xiàn)象(hysterisis)而有所不同。
      混合式功率放大器(PA)單元310系可以利用邏輯單元342,藉以組合處理器325產(chǎn)生的功率放大器(PA)模式選擇信號355及臨界值比較器340產(chǎn)生的功率放大器(PA)模式選擇信號360。
      混合式功率放大器(PA)單元310因模式切換而產(chǎn)生的任何實(shí)時增益及插入相位變動系可以利用校正單元332,于數(shù)字基頻的范圍,進(jìn)行校正。校正單元332系可以校正調(diào)制解調(diào)器330產(chǎn)生的信號331的同相(I)組件及正交(Q)組件?;谔幚砥?25接收的至少一信號,校正單元332系可以經(jīng)由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)輸出信號至無線傳輸器336,藉以指示無線傳輸器336增加或減少輸人信號350的輸出功率位準(zhǔn)。舉例來說,當(dāng)繞道網(wǎng)絡(luò)314開啟時,校正單元332系可以指示無線傳輸器336增加輸入信號350的功率位準(zhǔn)。
      經(jīng)由降低功率放大器(PA)的復(fù)雜度、尺寸、及熱消耗,本發(fā)明系可以具有高度整合的優(yōu)點(diǎn)及采用單芯片收發(fā)器解決方案的可能性。另外,經(jīng)由組件變動耐受性的增加及組件效能的維系,本發(fā)明亦可以獲得較高產(chǎn)量、改善整體傳輸器效率、并延長電池壽命。
      圖4系表示根據(jù)本發(fā)明某一較佳實(shí)施例的處理400流程圖,其中,處理400系具有,基于功率位準(zhǔn)反饋,實(shí)施圖1所示裝置100的功率放大器(PA)單元110及天線150間的阻抗匹配的方法步驟。功率放大器(PA)單元110系可以接收輸入信號112(步驟402)、放大輸入信號112(步驟404)、并經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120轉(zhuǎn)移放大輸入信號至天線150(步驟406)。接著,功率放大器(PA)單元之前向功率位準(zhǔn)136a及天線150反射的逆向功率位準(zhǔn)136b系可以量測(步驟408)?;谇跋蚬β饰粶?zhǔn)136a及逆向功率位準(zhǔn)136b的量測,反饋信號144系可以產(chǎn)生(步驟410)。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120的阻抗系可以根據(jù)反饋信號144進(jìn)行調(diào)整,藉此,功率放大器(PA)單元110的輸出阻抗系可以匹配于天線150的輸入阻抗(步驟412)。
      前向功率位準(zhǔn)136a及逆向功率位準(zhǔn)136b系可以利用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)138a及138b以分別由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號、并輸入至處理器140。接著,處理器140系可以輸出數(shù)字反饋信號,且,數(shù)字反饋信號系可以經(jīng)由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)轉(zhuǎn)換為模擬反饋信號144,進(jìn)而調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120的阻抗調(diào)整裝置122。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)120的阻抗調(diào)整裝置122的阻抗系可以連續(xù)地或周期地調(diào)整?;蛘撸?dāng)前向功率位準(zhǔn)136a及逆向功率位準(zhǔn)136b的至少一者超過預(yù)定臨界值時,阻抗調(diào)整裝置122亦可以機(jī)動性地調(diào)整。
      圖5系表示根據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的處理500流程圖,其中,處理500系具有,基于功率位準(zhǔn)反饋,實(shí)施圖2所示裝置200的功率放大器(PA)單元210及天線250間的阻抗匹配的方法步驟。功率放大器(PA)單元210系可以接收輸入信號212(步驟502)、并放大輸入信號212(步驟504)。放大輸入信號系可以轉(zhuǎn)移至天線250(步驟506)。接著,天線250反射的逆向功率位準(zhǔn)136b及功率放大器(PA)單元210消耗的直流(DC)位準(zhǔn)260系可以量測(步驟508)。基于逆向功率位準(zhǔn)255及直流位準(zhǔn)260的量測,反饋信號244系可以產(chǎn)生(步驟510)。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)220的阻抗系可以根據(jù)反饋信號244進(jìn)行調(diào)整,藉此,功率放大器(PA)單元210的輸出阻抗系可以匹配于天線250的輸入阻抗(步驟512)。
      逆向功率位準(zhǔn)255及直流(DC)位準(zhǔn)260系可以由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。接著,數(shù)字形式的反饋信號244系可以重新轉(zhuǎn)換為模擬信號,進(jìn)而調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)220的阻抗調(diào)整裝置222。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)220的阻抗調(diào)整裝置222的阻抗系可以連續(xù)地或周期地調(diào)整。或者,當(dāng)逆向功率位準(zhǔn)255及直流(DC)位準(zhǔn)260的至少一者超過預(yù)定臨界值時,阻抗調(diào)整裝置222亦可以機(jī)動性地調(diào)整。
      圖6系表示根據(jù)本發(fā)明又一較佳實(shí)施例的處理600流程圖,其中,處理600系具有決定第3圖所示裝置300的混合式功率放大器(PA)單元310的最佳功率放大級(PA)模式的方法步驟。在步驟602中,具有第一級功率放大器(PA)312a及第二級功率放大器(PA)312b的混合式功率放大器(PA)單元310系可以提供。接著,第一級功率放大器(PA)312a的輸出系可以連接至第二級功率放大器(PA)312b的輸入。功率放大器312a及312b系具有不同類型且彼此串聯(lián)。各個功率放大器312a及312b系可以支持混合式功率放大器(PA)單元310的傳輸功率范圍的不同部分。
      混合式功率放大器(PA)單元310提供的增益系可以利用接收的傳輸功率控制(TPC)命令進(jìn)行控制,藉此,基于傳輸功率控制(TPC)命令的要求,第二級功率放大器(PA)312b系可以選擇性地繞過及/或失能。
      請繼續(xù)參考圖6,傳輸功率控制(TPC)命令系可以利用調(diào)制解調(diào)器330接收、并轉(zhuǎn)交至處理器325(步驟604)。在步驟606中,第一級功率放大器(PA)312a的輸出功率位準(zhǔn)系可以利用功率檢測器338進(jìn)行量測,藉以提供給臨界值比較器340使用(步驟608)。在步驟608中,整體混合式功率放大器(PA)單元310的輸出功率位準(zhǔn)(也就是說,傳輸功率)系可以利用功率檢測器324進(jìn)行量測,藉以提供給處理器325使用。在步驟610中,邏輯單元342系可以基于步驟604的接收傳輸功率控制(TPC)命令(也就是說,功率放大器(PA)模式選擇信號355)、第一級功率放大器(PA)312a的輸出功率位準(zhǔn)量測(也就是說,功率放大器(PA)模式選擇信號360)、及整體混合式功率放大器(PA)310的輸出功率位準(zhǔn)量測(也就是說,功率檢測器324檢測的輸出功率位準(zhǔn)量測)的至少一者,藉以決定是否繞過第二級功率放大器(PA)312b。
      雖然本發(fā)明的特征及組件系利用較佳實(shí)施例的特定組合詳細(xì)說明如上,但是,本發(fā)明較佳實(shí)施例的個別特征及組件亦可以單獨(dú)使用,而不需要本發(fā)明較佳實(shí)施例的其它特征及組件,或者,本發(fā)明較佳實(shí)施例的個別特征及組件亦可以形成各種組合,無論是否需要本發(fā)明較佳實(shí)施例的其它特征及組件。
      雖然本發(fā)明已經(jīng)利用較佳實(shí)施例詳細(xì)說明如上,但是,熟習(xí)此發(fā)明領(lǐng)域的人士,在不違背本發(fā)明精神及范圍的前提下,亦可能進(jìn)行各種變動及調(diào)整。有鑒于此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以下列申請專利范圍為準(zhǔn)。
      權(quán)利要求
      1.一種傳輸器,包括(A)一功率放大器(PA),該功率放大器(PA)用以放大一輸入信號;(B)一天線,該天線系用以傳輸該功率放大器(PA)所放大的一信號及接收來自外部資源的信號;(C)一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò),該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與該功率放大器(PA)及該天線進(jìn)行通信,該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)用以匹配該功率放大器(PA)的一輸出阻抗及該天線的一輸入阻抗,該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)具有至少一阻抗調(diào)整裝置;(D)一第一功率檢測器,該第一功率檢測器用以量測該功率放大器(PA)輸出的一前向功率位準(zhǔn);(E)一第二功率檢測器,該第二功率檢測器用以量測該天線反射的一逆向功率位準(zhǔn);以及(F)一處理器,該處理器用以接收該第一功率檢測器及該第二功率檢測器實(shí)施的量測結(jié)果及基于該等量測結(jié)果以調(diào)整該阻抗調(diào)整裝置。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸器,其特征在于,該功率放大器(PA)至該天線的一功率轉(zhuǎn)移可經(jīng)由調(diào)整該阻抗調(diào)整裝置而最大化,藉此,該功率放大器(PA)的該輸出阻抗可以匹配于該天線的該輸入阻抗。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸器,其特征在于,該阻抗調(diào)整裝置可連續(xù)地或周期地進(jìn)行調(diào)整。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸器,其特征在于,該阻抗調(diào)整裝置的調(diào)整可于該前向功率位準(zhǔn)及該逆向功率位準(zhǔn)的至少一者超過一預(yù)定臨界值時實(shí)施。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸器,其特征在于,該功率放大器為一具有滑動偏移的AB型功率放大器(PA)。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸器,其特征在于,該傳輸器為一無線傳輸/接收單元(WTRU)所包括。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸器,其特征在于,該傳輸器為一基地臺(BS)所包括。
      8.一種傳輸器,包括(A)一功率放大器(PA),該功率放大器(PA)用以放大一輸入信號;(B)一天線,該天線用以傳輸該功率放大器(PA)所放大的一信號及接收來自外部資源的信號;(C)一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò),該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與該功率放大器(PA)及該天線進(jìn)行通信,該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)用以匹配該功率放大器(PA)的一輸出阻抗及該天線的一輸入阻抗,該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)具有至少一阻抗調(diào)整裝置;(D)一功率檢測器,該功率檢測器用以量測該天線反射的一逆向功率位準(zhǔn);(E)一用以量測該功率放大器(PA)所消耗的一直流(DC)位準(zhǔn)的裝置;以及(F)一處理器,該處理器用以接收該功率檢測器及該用以量測直流(DC)位準(zhǔn)的裝置所實(shí)施的量測結(jié)果,及基于該等量測結(jié)果以調(diào)整該阻抗調(diào)整裝置。
      9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳輸器,其特征在于,該功率放大器(PA)至該天線的一功率轉(zhuǎn)移可經(jīng)由調(diào)整該阻抗調(diào)整裝置而最大化,藉此,該功率放大器(PA)的該輸出阻抗可以匹配于該天線的該輸入阻抗。
      10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳輸器,其特征在于,該阻抗調(diào)整裝置可連續(xù)地或周期地進(jìn)行調(diào)整。
      11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳輸器,其特征在于,該阻抗調(diào)整裝置的調(diào)整系可于該直流(DC)位準(zhǔn)及該逆向功率位準(zhǔn)的至少一者超過一預(yù)定臨界值時實(shí)施。
      12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳輸器,其特征在于,該功率放大器為一切換模式功率放大器(PA)。
      13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳輸器,其特征在于,該傳輸器為一無線傳輸/接收單元(WTRU)所包括。
      14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳輸器,其特征在于,該傳輸器為一基地臺(BS)所包括。
      15.一種傳輸器,包括(A)一混合式功率放大器(PA),該混合式功率放大器(PA)用以接收及放大一輸入信號,該混合式功率放大器(PA)包括(1)一第一級線性功率放大器(PA),該第一級線性功率放大器(PA)具有一第一輸入以接收該輸入信號及一第一輸出;及(2)一第二級切換模式功率放大器(PA),該第二級切換模式功率放大器(PA)具有一第二輸入以連接該第一級線性功率放大器(PA)的該第一輸出及一第二輸出;(B)一用以量測該第一級線性功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)的裝置;(C)一用以量測該混合式功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)的裝置;以及(D)一裝置,用以于該第一級線性功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)落至一預(yù)定臨界值以下、該混合式功放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)落至一預(yù)定臨界值以下、或要求該混合式功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整的一傳輸功率控制(TPC)命令收到時,繞過該第二級切換模式功率放大器(PA)。
      16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的傳輸器,其特征在于,該第一級線性功率放大器(PA)是一AB型功率放大器(PA),且,該第二級切換模式功率放大器(PA)是一D型功率放大器(PA)、一E型功率放大器(PA)或一F型功率放大器(PA)。
      17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的傳輸器,其特征在于,該傳輸器為一無線傳輸/接收單元(WTRU)所包括。
      18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的傳輸器,其特征在于,該傳輸器為一基地臺(BS)所包括。
      19.一種傳輸器中阻抗匹配的方法,該傳輸器包括一功率放大器(PA)、一天線、及與該功率放大器(PA)及該天線進(jìn)行通信的一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò),該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)具有至少一阻抗調(diào)整裝置,該阻抗匹配方法包括下列步驟(A)量測該功率放大器(PA)輸出的一前向功率位準(zhǔn);(B)量測該天線反射的一逆向功率位準(zhǔn);以及(C)接收步驟(A)及步驟(B)中所實(shí)施的量測結(jié)果及基于該等量測結(jié)果以調(diào)整該阻抗調(diào)整裝置。
      20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,該功率放大器(PA)至該天線的一功率轉(zhuǎn)移可經(jīng)由調(diào)整該阻抗調(diào)整裝置而最大化,藉此,該功率放大器(PA)的該輸出阻抗可匹配于該天線的該輸入阻抗。
      21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,該阻抗調(diào)整裝置可連續(xù)地或周期地進(jìn)行調(diào)整。
      22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,該阻抗調(diào)整裝置的調(diào)整可于該前向功率位準(zhǔn)及該逆向功率位準(zhǔn)的至少一者超過一預(yù)定臨界值時實(shí)施。
      23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其特征在于,該功率放大器為一滑動偏移的AB型功率放大器(PA)。
      24.一種傳輸器中阻抗匹配的方法,該傳輸器包括一功率(PA)、一天線及與該功率放大器(PA)及該天線進(jìn)的一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò),該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)具有至少一阻抗置,該阻抗匹配方法包括下列步驟(A)量測該天線反射的一逆向功率位準(zhǔn);(B)量測該功率放大器(PA)消耗的一直流(DC)位準(zhǔn);以及(C)接收步驟(A)及步驟(B)實(shí)施的量測結(jié)果及基于該等量測結(jié)果以調(diào)整該阻抗調(diào)整裝置。
      25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法,其特征在于,該功率放大器(PA)至該天線的一功率轉(zhuǎn)移可經(jīng)由調(diào)整該阻抗調(diào)整裝置而最大化,藉此,該功率放大器(PA)的該輸出阻抗可匹配于該天線的該輸入阻抗。
      26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的阻抗匹配方法,其特征在于,該阻抗調(diào)整裝置可連續(xù)地或周期地進(jìn)行調(diào)整。
      27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法,其特征在于,該阻抗調(diào)整裝置的調(diào)整可于該直流(DC)位準(zhǔn)及該逆向功率位準(zhǔn)的至少一者超過一預(yù)定臨界值時實(shí)施。
      28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法,其特征在于,該功率放大器是一切換模式功率放大器(PA)。
      29.一種控制傳輸器的輸出功率位準(zhǔn)的方法,該傳輸器包括一天線及一混合式功率放大器(PA),該混合式功率放大器(PA)具有與該天線進(jìn)行通信的一輸出,該混合式功率放大器(PA)具有一第一開關(guān)、一第二開關(guān)、一第一級線性功率放大器(PA)及一第二級切換模式功率放大器(PA),其中,當(dāng)該第一開關(guān)及該第二開關(guān)位于一第一位置時,該第一級線性功率放大器(PA)的一輸出是連接至該第二級切換模式功率放大器(PA)的一輸入,且當(dāng)該第一開關(guān)及該第二開關(guān)位于一第二位置時,該第一級線性功率放大器(PA)的輸出是直接連接至該混合式功率放大器(PA)的該輸出,該方法包括下列步驟(A)控制該第一開關(guān)及該第二開關(guān),藉以使該第一開關(guān)及該第二開關(guān)位于該第一位置;(B)量測該第一級線性功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn);(C)量測該混合式功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn);以及(D)當(dāng)下列事件的至少一者發(fā)生時,控制該第一開關(guān)及該第二開關(guān)由該第一位置切換至該第二位置;(I)該第一級線性功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)落至一預(yù)定臨界值以下;(II)該混合式功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)落至一預(yù)定臨界值以下;以及(III)接收到要求該混合式功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整的一傳輸功率控制(TPC)命令。
      30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法,其特征在于,該第一級線性功率放大器(PA)是一AB型功率放大器(PA),且,該第二級切換模式功率放大器(PA)是一D型功率放大器(PA)、一E型功率放大器(PA)或一F型功率放大器(PA)。
      31.一種集成電路(IC),用以控制一傳輸器的輸出功率位準(zhǔn),該集成電路(IC)包括(A)一混合式功率放大器(PA),包括(I)一第一級線性功率放大器(PA);(II)一第二級切換模式功率放大器(PA);(III)一第一開關(guān),該第一開關(guān)用以電性耦合至該第一級線性功率放大器(PA)的一輸出;以及(IV)一第二開關(guān),該第二開關(guān)用以電性至該混合式功率放大器(PA)的一輸出;以及(B)一邏輯裝置,該邏輯裝置用以控制該第一開關(guān)及該第二開關(guān)的位置,其中,當(dāng)該邏輯裝置將該第一開關(guān)及該第二開關(guān)設(shè)置于一第一位置時,該第一級線性功率放大器(PA)的該輸出系連接至該第二級切換模式功率放大器(PA)的一輸入,且該第二級切換模式功率放大器(PA)的一輸出是連接至該混合式功率放大器(PA)的該輸出,且其中,當(dāng)該邏輯裝置系放置該第一開關(guān)及該第二開關(guān)設(shè)置于一第二位置時,該第一級線性功率放大器(PA)的該輸出是直接連接至該混合式功率放大器(PA)的該輸出。
      32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的集成電路(IC),其特征在于,當(dāng)該第一級線性功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)落至一預(yù)定臨界值以下時,該邏輯裝置是將該第一開關(guān)及該第二開關(guān)設(shè)置于該第二位置。
      33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的集成電路(IC),其特征在于,當(dāng)該混合式功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)落至一預(yù)定臨界值以下時,該邏輯裝置是該第一開關(guān)及該第二開關(guān)設(shè)置于該第二位置。
      34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的集成電路(IC),其特征在于,當(dāng)要求該混合式功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整的一傳輸功率控制(TPC)命令收到時,該邏輯裝置將該第一開關(guān)及該第二開關(guān)設(shè)置于該第二位置。
      35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的集成電路(IC),其特征在于,該第一級線性功率放大器(PA)是一AB型功率放大器(PA),且,該第二級切換模式功率放大器(PA)是一D型功率放大器(PA)、一E型功率放大器(PA)或一F型功率放大器(PA)。
      全文摘要
      一種用以動態(tài)調(diào)整傳輸器功率放大器(PA)及傳輸器天線間阻抗的方法及裝置,藉以將功率放大器(PA)的功率有效率地轉(zhuǎn)移至天線。傳輸器功率放大器(PA)及傳輸器天線間的阻抗調(diào)整可基于功率位準(zhǔn)量測及/或功率放大器(PC)直流(DC)消耗量測,端視于功率放大器(PA)是屬于線性功率放大器(PA)或?qū)儆谇袚Q模式功率放大器(PA)。在又一種較佳實(shí)施例中,具有第一級線性功率放大器(PA)及第二級切換模式功率放大器(PA)的混合式功率放大器(PA)可于傳輸器內(nèi)部實(shí)施?;诘谝患壘€性功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)、混合式功率放大器(PA)的輸出功率位準(zhǔn)、或傳輸功率控制(TPC)命令的要求,混合式功率放大器(PA)可選擇性地連接第一級線性功率放大器(PA)輸出至第二級切換模式功率放大器(PA)輸入及混合式功率放大器(PA)輸出的一。
      文檔編號H03F3/04GK101048953SQ200580012041
      公開日2007年10月3日 申請日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月2日
      發(fā)明者坦畢爾·哈克, 艾佩斯蘭·戴米爾, 利昂德·卡薩凱費(fèi)許, 格拉爾德·卡蘭 申請人:美商內(nèi)數(shù)位科技公司
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