專利名稱：在發(fā)射器中控制電路的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率放大器，更具體地說，涉及一種用于減小發(fā)射器中電壓 駐波比的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線系統(tǒng)中的功率放大電路通常是大信號裝置。在無線局域網(wǎng)(WLAN)系 統(tǒng)中，例如，功率放大器(PA)電路以介于10dBm到20dBm之間的平均功率、 大約20到30dBm的峰值功率發(fā)射輸出信號。在這樣的WLAN系統(tǒng)中，可能使 用多種類型的調(diào)制方案，例如從二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)到512級(level)正 交幅度調(diào)制(512-QAM)，因而輸出功率變化很大，使得峰值功率與平均功率的 比值也很大，例如10dBm到15dBm。功率放大器的功率輸出會(huì)受到天線阻抗的影響。設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)墓β史糯笃?其輸出阻抗與天線的阻抗相匹配。如果因?yàn)槟承┰蚴固炀€阻抗發(fā)生變化， 將導(dǎo)致信號在功率放大器天線處發(fā)生反射，也就是通常所說的電壓駐波比 (VSWR)。當(dāng)VSWR大于1時(shí)，由于增益控制電路試圖補(bǔ)償反射信號所帶來的輸 出電壓波動(dòng)，放大器的輸出功率會(huì)發(fā)生變化。目前用于減小VSWR的一個(gè)解決 方案是采用外部離散定向耦合器。當(dāng)功率放大器與其它RF發(fā)射器電路(諸如數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、低通濾波器 (LPF)、混頻器和RF可編程增益放大器(RFPGA))集成在一個(gè)集成電路(IC)中 時(shí)，功率放大器電路性能所受到的限制將進(jìn)一歩加劇。然而，由于存在在單 個(gè)工C中集成更多的功能的緊迫需求，隨之而來的半導(dǎo)體器件數(shù)量的增加，將 推動(dòng)半導(dǎo)體制造技術(shù)朝向減小半導(dǎo)體器件尺寸的方向發(fā)展，這些特別的半導(dǎo) 體制造技術(shù)將給集成功率放大器電路的性能帶來更多的限制。例如，利用65nm CMOS工藝將限制輸入功率(PA為之提供線性輸出功率放大)的范圍。WLAN標(biāo)4準(zhǔn)(如IEEE 802. 11)中規(guī)定的AM-AM和或AM-PM失真度的要求將排除利用例如 65nm CMOS工藝制造出的功率放大器以高輸出功率發(fā)射的輸出信號。比較本發(fā)明后續(xù)將要結(jié)合附圖介紹的系統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)的其它局限性和弊 端對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及用于減小發(fā)射功率或發(fā)射功率控制環(huán)路上電壓駐波比的方法 和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種在發(fā)射器中控制電路的方法，包括使用 電阻對集成在芯片上的功率放大器的輸出功率進(jìn)行校準(zhǔn)，其中所述電阻用于 模擬從外部連接到所述功率放大器的天線的阻抗。作為優(yōu)選，所述方法還包括基于在所述功率放大器輸入端檢測到的電壓 來控制所述功率放大器的輸出功率。作為優(yōu)選，所述方法還包括檢測所述功率放大器輸入端的電壓。作為優(yōu)選，所述方法還包括檢測與所述功率放大器的輸入端相連的功率 放大器驅(qū)動(dòng)器輸出端的電壓。作為優(yōu)選，所述方法還包括基于在所述功率放大器的輸入端之前檢測到 的所述電壓來控制所述功率放大器的輸出功率。作為優(yōu)選，所述方法還包括在所述功率放大器輸入端之前的發(fā)射通道中 一個(gè)或多個(gè)位置處檢測一個(gè)或多個(gè)電壓值。作為優(yōu)選，所述方法還包括基于所檢測到的一個(gè)或多個(gè)電壓值生成增益值。作為優(yōu)選，所述方法還包括基于所生成的增益值控制所述功率放大器的 輸出功率。作為優(yōu)選，所述方法還包括選擇所述功率放大器的反向隔離增益，以減 少電壓駐波比(VSWR)影響。作為優(yōu)選，所述方法還包括在進(jìn)行所述校準(zhǔn)時(shí)，所述天線與所述功率放 大器之間的連接斷開。作為優(yōu)選，所述電阻集成在所述芯片上。作為優(yōu)選，所述電阻集成在與所述發(fā)射器相連的發(fā)射/接收開關(guān)中。 作為優(yōu)選，所述電阻從外部連接到所述芯片。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種在發(fā)射器中控制電路的系統(tǒng)，包括 芯片中的一個(gè)或多個(gè)電路，其使用電阻對集成在芯片上的功率放大器的輸出功率進(jìn)行校準(zhǔn)，所述電阻用于模擬從外部連接到所述功率放大器的天線的阻抗。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)電路基于在所述功率放大器輸入端檢測到的 電壓來控制所述功率放大器的輸出功率。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)電路檢測所述功率放大器輸入端的電壓。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)電路檢測與所述功率放大器的輸入端相連的 功率放大器驅(qū)動(dòng)器輸出端的電壓。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)電路基于在所述功率放大器的輸入端之前檢 測到的所述電壓控制所述功率放大器的輸出功率。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)電路在所述功率放大器輸入端之前的發(fā)射通 道中一個(gè)或多個(gè)位置處檢測對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)電壓值。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)電路基于所檢測到的一個(gè)或多個(gè)電壓值生成 增益值。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)電路基于所生成的增益值控制所述功率放大 器的輸出功率。作為優(yōu)選，所述一個(gè)或多個(gè)電路選擇所述功率放大器的反向隔離增益， 以減少電壓駐波比(VSWR)影響。作為優(yōu)選，在進(jìn)行所述校準(zhǔn)時(shí)，所述天線與所述功率放大器之間的連接作為優(yōu)選，所述電阻集成在所述芯片上。作為優(yōu)選，所述電阻集成在與所述發(fā)射器相連的發(fā)射/接收開關(guān)中。 作為優(yōu)選，所述電阻從外部連接到所述芯片。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種在發(fā)射器中控制電路的方法，包括使 用一個(gè)或多個(gè)片上電壓檢測器對集成在芯片上的功率放大器的輸出功率進(jìn)行 校準(zhǔn)，其中所述一個(gè)或多個(gè)片上電壓檢測器與下列器件中的一個(gè)或多個(gè)相連所述功率放大器的輸入端；位于所述發(fā)射器的發(fā)射通道(chain)中所述功率放大器輸入端之前的一 個(gè)級。作為優(yōu)選，所述方法還包括所述一個(gè)或多個(gè)片上電壓檢測器相應(yīng)地檢測 一個(gè)或多個(gè)電壓值。作為優(yōu)選，所述方法還包括基于所述檢測的一個(gè)或多個(gè)電壓值生成增益值。作為優(yōu)選，所述方法還包括基于所生成的增益值控制所述功率放大器的 輸出功率。本發(fā)明的各種優(yōu)點(diǎn)、各個(gè)方面和創(chuàng)新特征，以及其中所示例的實(shí)施例的 細(xì)節(jié)，將在以下的描述和附圖中進(jìn)行詳細(xì)介紹。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中 圖1A是可用于本發(fā)明實(shí)施例中的示例性移動(dòng)終端的示意圖； 圖1B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性工和Q發(fā)射通道的示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在發(fā)射模式下發(fā)射通道輸出級的示意圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在校準(zhǔn)/接收模式下發(fā)射通道輸出級的示意圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率放大器校準(zhǔn)和控制過程示例性步驟的流 程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及在發(fā)射器中控制電路的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的方案包括使用片上電阻(on-chip)對集成在芯片中的功率放大器輸出功率進(jìn)行校準(zhǔn)，其中當(dāng)天線未連接上時(shí)，所述片上電阻可模擬從外部連接到放大器的天線阻抗。放大器的增益和輸出功率可使用已知電阻和在放大器的輸入端或者在放大器之 前的多個(gè)點(diǎn)上檢測到的電壓來確定。當(dāng)天線連接到發(fā)射器時(shí)，可使用例如功 率放大器之前的電壓檢測值來控制發(fā)射器的輸出功率，以在天線阻抗發(fā)生變 化時(shí)避免檢測反射波。功率放大器設(shè)計(jì)成包括反向隔離功能，以減少來自天 線的反向波。圖1A是可用于本發(fā)明實(shí)施例中的示例性移動(dòng)終端的示意圖。如圖1A所示，移動(dòng)終端150包括RF接收器153a、 RF發(fā)射器153b、 T/R開關(guān)152、數(shù) 字基帶處理器159、處理器155、功率管理單元(PMU) 161和存儲(chǔ)器157。 天線151可以連接到T/R開關(guān)152。當(dāng)T/R開關(guān)152置于"R"或接收時(shí)，天 線151與RF接收器153a連接，當(dāng)T/R開關(guān)152置于"T"或發(fā)射時(shí)，天線151 與RF發(fā)射器153b連接。RF接收器153 a包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路和或代碼，用于處理接收到的RF 信號。RP接收器153a能夠接收各種無線通信系統(tǒng)(例如藍(lán)牙、WLAN、 GSM 和/或CDMA系統(tǒng))所使用的各個(gè)頻段的RF信號。數(shù)字基帶處理器159包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于處理基帶頻 率信號。有關(guān)這一點(diǎn)，數(shù)字基帶處理器159可對從RF接收器153a接收到的 信號進(jìn)行處理和/或?qū)⒁l(fā)送到RF發(fā)射器153b的信號(以通過無線傳輸媒介 向外發(fā)送)進(jìn)行處理?；诒惶幚硇盘栔械男畔?，數(shù)字基帶處理器159還可以 向RF接收器153a和RF發(fā)射器153b提供控制信號和/或反饋信息。數(shù)字基帶 處理器159可以將被處理信號中的信息和/或數(shù)據(jù)傳送給處理器155和/或存儲(chǔ) 器157。此外，數(shù)字基帶處理器129可以從處理器155和/或存儲(chǔ)器157接收 信息，對其進(jìn)行處理并發(fā)送給RF發(fā)射器153b，以通過無線傳輸媒介向外發(fā) 送。RF發(fā)射器153b包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐泛?或代碼，用于處理將要向外發(fā) 送的RF信號。RF發(fā)射器153b能夠發(fā)送各種無線通信系統(tǒng)(例如藍(lán)牙、WLAN、 GSM和/或CDMA系統(tǒng))所使用的各個(gè)頻段的RF信號。處理器155包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于為移動(dòng)終端150進(jìn)行 控制和/或進(jìn)行數(shù)據(jù)處理操作。處理器155可用于控制RF接收器153a、 RF發(fā)射器153b、數(shù)字基帶處理器159和/或存儲(chǔ)器157中的至少一部分。有關(guān)這一 點(diǎn)，處理器125可以產(chǎn)生至少一個(gè)用于控制移動(dòng)終端150內(nèi)部操作的信號。存儲(chǔ)器157包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于存儲(chǔ)移動(dòng)終端150使 用的數(shù)據(jù)和/或其它信息。例如，存儲(chǔ)器157可用于存儲(chǔ)經(jīng)數(shù)字基帶處理器159 和/或處理器155所生成的處理后的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器157還可用于存儲(chǔ)信息，如 配置信息，這些信息可用于控制移動(dòng)終端150中的至少一個(gè)模塊的操作。例 如，存儲(chǔ)器157可以包括用于配置RF接收器153a的必要信息，使其能夠接 收適當(dāng)頻段的RF信號。功率管理單元(PMU)161包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路和或代碼，用于管理移動(dòng) 終端150內(nèi)各個(gè)組件的功率需求。PMU 161可以生成電池電壓信號Vbat。圖IB是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性I和Q發(fā)射通道的示意圖。如圖IB 所示，發(fā)射通道100包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)105和107，低通濾波器109和111， 有源級(active stage, AS)113、 115、 123，同相上變頻混頻器117和正交上變 頻混頻器119，加法器120，功率放大驅(qū)動(dòng)器(PAD)125,功率放大器(PA)127， 發(fā)射/接收(T/R)開關(guān)129以及天線133。同相通道包括DAC 105、 LPF 109、 AS 113以及同相上變頻混頻器117。正交通道包括DAC 107、 LPF 111、 AS 115 以及正交上變頻混頻器119。圖IB所示的極化(polar)發(fā)射器100是圖1A 中的RF發(fā)射器153b的一種具體實(shí)施方案。DAC 105包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路和或代碼，用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬 輸出。DAC 105用于接收輸入信號，即同相數(shù)字中頻信號101。該輸入信號可 包含用來表示數(shù)字值的一個(gè)或多個(gè)比特。輸入數(shù)字信號可以是基帶信號，基 于調(diào)制類型可將該基帶信號映射到星座點(diǎn)。所映射的星座點(diǎn)可由模擬信號振 幅來表示。由模擬信號振幅表示的比特的數(shù)量數(shù)或字符可以基于調(diào)制類型來 確定。DAC 105能夠產(chǎn)生模擬輸出信號，該模擬輸出信號將傳送到低通濾波 器109的輸入端。DAC 107與DAC 105基本相同。DAC 107能夠從基帶處理 器135接收輸入信號103，相應(yīng)地產(chǎn)生模擬信號并傳送到低通濾波器111的輸 入端。LPF 109包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐泛突虼a，用于選擇截止頻率，其中LPF109可以衰減頻率高于截止頻率的輸入信號分量(component)的振幅；而使 頻率低于截止頻率的輸入信號分量的振幅得以"通過"或不衰減，或雖然對其進(jìn) 行衰減，但衰減的程度低于對頻率高于截止頻率的輸入信號分量所進(jìn)行的衰 減。在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，LPF 109可以是無源(passive)濾波器，諸如使 用電阻、電容和或電感元件構(gòu)成；也可以是有源(active)濾波器，諸如使用運(yùn) 算放大器來實(shí)現(xiàn)。LPF 111與LPF109基本相同。LPF 111能夠從DAC 107接 收模擬輸入信號，相應(yīng)地產(chǎn)生低通濾波信號并傳送到有源級115的輸入端。AS 113包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路和或代碼，使得能夠衰減輸入信號以生成 衰減的輸出信號。AS 113產(chǎn)生的衰減量，例如以dB計(jì)量，可以基于輸入控 制信號來確定，該控制信號可以由處理器155(如圖1A中所示)生成。AS 113 能夠接收LPF 109產(chǎn)生的輸出信號。AS 113能夠產(chǎn)生經(jīng)增大(applied gain) 或衰減的輸出信號并將其傳送給同相上變頻混頻器117。 AS 115與AS 113基 本相同。AS 115的輸入可連接到低通濾波器111的輸出端，且AS 115的輸出 端連接到混頻器119的輸入端。同相上變頻混頻器117包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路和或代碼，能夠通過對輸 入信號進(jìn)行調(diào)制來生成RF信號。同相上變頻混頻器117可利用輸入本振信號 L0117對輸入信號進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制后的信號即為RF信號。發(fā)射器同相上變頻 混頻器117可以產(chǎn)生載波頻率與本振信號L0117頻率近似的RF信號。同相 上變頻混頻器117能夠接收有源級113生成的輸出信號，并生成輸出信號傳 送給加法器120。正交上變頻混頻器119與同相上變頻混頻器117基本相同。 正交上變頻混頻器119的輸入連接到加法器120的輸入。加法器120包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐泛突虼a，用于接收模擬輸入信號并 生成輸出信號，而該輸出信號是進(jìn)入加法器的信號的和。加法器120能夠接 收同相上變頻混頻器117和正交上變頻混頻器119生成的輸出信號，生成信 號121。AS 123包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路和或代碼，使得能夠衰減輸入信號以生成 衰減的輸出信號。AS 123產(chǎn)生的衰減量，例如以dB計(jì)量，可以基于輸入控 制信號來確定，該控制信號可以由處理器155(如圖IA中所示)生成。AS 123能夠接收加法器120產(chǎn)生的輸出信號。AS 113能夠產(chǎn)生經(jīng)增大或衰減的輸出 信號并將其傳送給PAD125。PAD 125包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路和或代碼，用于接收模擬輸入信號、生 成用于驅(qū)動(dòng)功率放大器的輸出信號。PAD 125可以接收輸入的控制信號，該 控制信號可由處理器155生成。接收到的控制信號可用來設(shè)定PAD 125的增 益量或衰減量。PAD 125能夠接收AS 123生成的輸出信號。PAD 125能夠產(chǎn) 生輸出信號并傳送給PA127。PA 127包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路和或代碼，能夠放大輸入信號以生成具有 足夠信號功率(例如以dBm計(jì)量)的發(fā)射信號，以通過無線通信媒介向外發(fā)送。 PA 127可以接收輸入的控制信號，該控制信號可由處理器155生成。接收到 的控制信號可用來設(shè)定PA 127的增益量或衰減量。發(fā)射/接收(T/R)開關(guān)129包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路和或代碼，用于在發(fā)射通 道100和RF接收器之間切換天線133。天線133包括用于發(fā)射或接收RF信 號的適當(dāng)電路?；鶐幚砥?35包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐泛突虼a，使得能夠處理包含在 輸入基帶信號中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。基帶處理器135與圖1A中所示的數(shù)字基帶處 理器159基本相同。基帶處理器135可執(zhí)行對應(yīng)于適用的協(xié)議參考模型(PRM) 中一層或多層的處理任務(wù)。例如，基帶處理器135可執(zhí)行物理(PHY)層處理、 層l(Ll)處理、介質(zhì)訪問控制(MAC)層處理、邏輯鏈路控制(LLC)層處理、層 2(L2)處理和或基于輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)執(zhí)行高層協(xié)議處理。基帶處理器135執(zhí)行 的處理任務(wù)可稱為數(shù)字域內(nèi)的處理?；鶐幚砥?35還可以基于對輸入二進(jìn) 制數(shù)據(jù)的處理而生成控制信號。在操作過程中，基帶處理器135可以生成包含比特序列的數(shù)據(jù)，以通過 無線通信媒介向外發(fā)送?；鶐幚砥?35可以生成用于配置RF發(fā)射通道100 的控制信號，以便使用特定的調(diào)制類型發(fā)送數(shù)據(jù)?；谔囟ǖ恼{(diào)制類型，基 帶處理器可以發(fā)送一部分?jǐn)?shù)據(jù)(同相基帶(IBB)信號)到DAC 105，發(fā)送另一部 分?jǐn)?shù)據(jù)(正交基帶(QBB)信號)到DAC 107。 DAC 105可接收比特序列并產(chǎn)生包 含符號序列的模擬信號。由單個(gè)字符表示的比特的數(shù)量可以基于特定的調(diào)制ii類型來確定。DAC 107同樣也可生成模擬信號。DAC 105和DAC 107生成的模擬信號可能會(huì)包含不想要的頻率成分。LPF 109和LPF 111分別可以衰減DAC 105和DAC 107所生成信號中的這些不想 要頻率成分的信號振幅?；鶐幚砥?35可對同相上變頻混頻器117進(jìn)行配 置，選擇適當(dāng)?shù)谋菊馤0117信號頻率，以便對來自LPF 109的濾波信號進(jìn)行 調(diào)制。來自同相上變頻混頻器117的調(diào)制信號輸出包括I分量RF信號。基帶 處理器135同樣可對正交上變頻混頻器119進(jìn)行配置，以便根據(jù)來自LPF 111 的濾波信號生成Q分量RF信號。這些信號通過位于兩個(gè)混頻器117和119 輸出端的加法器120進(jìn)行加法操作，從而生成復(fù)合調(diào)制信號。AS 123可以對正交復(fù)合RF信號進(jìn)行放大，其中AS 123所提供的放大倍 數(shù)可以基于基帶處理器135生成的控制信號來設(shè)定。PAD 125可以對AS 123 生成的信號進(jìn)行第二級放大，而PA 127對PAD 125生成的信號進(jìn)行第三級放 大。當(dāng)T/R開關(guān)129設(shè)置在"T"或發(fā)射模式時(shí)，來自PA 127的放大信號可以 通過發(fā)射天線133發(fā)送到無線通信媒介中。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在發(fā)射模式下發(fā)射通道輸出級的示意圖。如圖2 所示，發(fā)射通道200包括有源級(active stage) 205、增益控制模塊207、 PAD 209、電壓檢測器213、 219、 239和241、 PA 215、帶有負(fù)載電阻225的T/R 開關(guān)223以及天線221。負(fù)載電阻225的阻值設(shè)計(jì)成與天線221的阻抗及PA215 的輸出阻抗相匹配，例如50Q。有源級205包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，使得能夠衰減輸入信號以 生成經(jīng)衰減的輸出信號，其中所衰減的量，例如以dB計(jì)量，可以基于輸入控 制信號來確定。有源級205能夠接收基帶模擬級(如圖1B中所示)生成的輸出 信號。有源級能夠生成經(jīng)增大(applied gain)或衰減的輸出信號并將其傳 送給PAD 209。PAD 209包括適當(dāng)?shù)倪壿嫛㈦娐泛?或代碼，用于接收模擬輸入信號、生 成用于驅(qū)動(dòng)功率放大器的輸出信號。PAD 209可以從增益控制模塊207接收控 制信號作為輸入信號，以設(shè)定PAD 209的增益量或衰減量。PAD 209能夠接收 有源級205生成的輸出信號243。 PAD 209能夠產(chǎn)生輸出信號并傳送給PA 215。PA215包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，能夠放大輸入信號生成具有足 夠信號功率(例如以dBm計(jì)量)的發(fā)射信號，以通過無線通信媒介向外發(fā)送。 PA 215可以從增益控制模塊207接收控制信號作為輸入，以便設(shè)定PA 215的 增益量或衰減量，并生成輸出信號傳送到發(fā)射/接收(T/R)開關(guān)223。發(fā)射/接收(T/R)開關(guān)223包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼，用于在發(fā)射 通道100和RF路徑之間切換天線133。天線221包括用于發(fā)射或接收RF信號 的適當(dāng)電路。電阻225可以集成在T/R開關(guān)223中。電壓檢測器213、 219、 239和241可包括適當(dāng)?shù)倪壿?、電路?或代碼， 用于檢測信號的電壓電平。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電壓檢測器213、 219、 239和241包括包絡(luò)檢測器。在圖2中電壓檢測器239和241為虛線框，表示 這兩處是多個(gè)電壓檢測器的可選安裝位置，并且還可以是電壓檢測器213和 219以外的其他電壓監(jiān)測器。電壓檢測器213、 219、 239和241能夠感應(yīng)到電 壓電平，并生成信號發(fā)送給增益控制模塊207。在操作過程中，當(dāng)處于發(fā)射模式時(shí)，發(fā)射通道200嘗試接收模擬輸入信 號201，并對該信號增加適當(dāng)?shù)脑鲆嬉允固炀€221的發(fā)射功率達(dá)到所需的水平。 輸入信號201可以傳送到有源級205，并提供增益或衰減，其水平由增益控制 模塊207發(fā)出的增益控制信號231確定。有源級205的輸出信號傳送給PAD 209。 PAD 209提供增益或衰減，其水平由增益控制模塊207發(fā)出的增益控制 信號229確定。PAD 209的輸出信號211傳送給PA 215。電壓檢測器213檢 測出輸出信號211的電壓，并傳送給增益控制模塊207。 PA 215提供增益或 衰減，其水平由增益控制模塊207發(fā)出的增益控制信號227確定。PA 215的 輸出阻抗可以設(shè)計(jì)成與天線221的阻抗相匹配，例如50Q，以避免輸出信號 217在天線處被反射。電壓檢測器219檢測出PA 215的電壓輸出217，并傳 送給增益控制模塊207。 PA 215的輸出信號217傳送到開關(guān)223的輸入端。 開關(guān)223可將天線221連接到發(fā)射通道200或接收通道。在發(fā)射模式下，開 關(guān)223將天線221連接到發(fā)射通道200，使得從PA 215接收到的輸出信號217 可能通過天線向外發(fā)射。增益控制模塊207可以從電壓檢測器213、 219、 239和241接收電壓信號，并可生成增益控制信號227、 229、 231和245。通過將輸出信號217的電 壓與輸出信號211的電壓進(jìn)行比較，可以確定PA215的增益。但是，在天線 221的阻抗不是恒定的情況下，如當(dāng)其受到觸摸或旁邊放置有物體時(shí)，由于 PA 215的輸出阻抗與天線221的阻抗不匹配，前向信號235將遭遇反射。在 阻抗不匹配的情況下，當(dāng)反射信號237到達(dá)PA 215，其與前向信號235之間 存在一個(gè)相位差，使得這兩個(gè)信號相互構(gòu)成增強(qiáng)性(constructively)干擾， 使得電壓檢測器219檢測到的輸出信號217的電壓錯(cuò)誤地偏高。同樣，反射 信號237到達(dá)PA 215，其與前向信號235存在相位差，使得信號之間出現(xiàn)減 弱性(destructively)干擾，導(dǎo)致電壓檢測器219檢測到的輸出信號217的 電壓錯(cuò)誤地偏低?，F(xiàn)有技術(shù)的RF發(fā)射器中，由于信號反射引起的電壓變化會(huì)導(dǎo)致發(fā)射通道 的輸出功率出現(xiàn)較大的改變?，F(xiàn)有技術(shù)中也會(huì)使用定向耦合器。定向耦合器 僅檢測前向波而忽略反射波。如果定向耦合器的輸出與電壓(包絡(luò))檢測器連 接，則測到的輸出將不受天線反射的影響。但是，在感興趣的頻率上定向耦 合器通常尺寸太大，以至于無法將其集成到硅襯底上，因此需要外部組件， 使得成本和尺寸都增大。在本發(fā)明中，通過利用第二電壓檢測器，例如設(shè)置在PAD 209和PA215 之間的電壓檢測器213，可以減輕輸出功率改變大的現(xiàn)象。第二電壓檢測器可 以放置在PA 215之前的任意一級。PA 215可以設(shè)計(jì)成具有高的反向隔離度， 如CMOS中的共發(fā)共基放大器(cascode)設(shè)計(jì)，以降低反向信號的增益。采用 這種方式，輸出信號211的電壓可以與反射波隔離，增益控制模塊可以更準(zhǔn) 確地控制發(fā)射通道200的增益。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在校準(zhǔn)/接收模式下發(fā)射通道輸出級的示意圖。 如圖所示，在校準(zhǔn)/接收模式下，發(fā)射通道300包括有源級(active stage) 305、 增益控制模塊307、 PAD 309、電壓檢測器313、 319、 337和339、 PA 315、 帶有負(fù)載電阻325的T/R開關(guān)323以及天線321，這些組件與結(jié)合圖2中所描 述的有源級205、增益控制模塊207、 PAD 209、電壓檢測器213、 219、 239 和241、 PA 215、 T/R開關(guān)223、負(fù)載電阻225以及天線221基本相同。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電壓檢測器313、 319、 337和339包括包絡(luò)檢測器。由基帶模擬級(如圖1B所示)生成的測試信號301可傳送到有源級305的 輸入端。增益控制模塊307的輸出可連接到有源級305的另一個(gè)輸入端。有 源級305的輸出端連接到PAD 309的輸入端。PAD 309的輸出端連接到PA 315 的輸入端。電壓檢測器313的一端連接到PAD 309的輸出，電壓檢測器313 的另一端連接到增益控制模塊307的輸入端。增益控制模塊307的輸出連接 到PA 315的另一輸入端。PA 315的輸出連接到開關(guān)323。電壓檢測器319的 一端連接到PA315的輸出，電壓檢測器319的另一端連接到增益控制模塊307 的輸入。電壓檢測器337的一端連接到有源級305的輸出，電壓檢測器337 的另一端連接到增益控制模塊307。電壓檢測器339的一端連接到有源級305 的輸入端，電壓檢測器339的另一端連接到增益控制模塊307。 T/R開關(guān)323 將天線321連接到接收通道，將發(fā)射通道300連接到負(fù)載電阻325。在操作過程中，當(dāng)在校準(zhǔn)/接收模式下，發(fā)射通道300能夠接收由基帶模 擬級(如圖1B所示)生成的測試信號301，為該信號提供所需的增益，并檢測 信號301、 311、 317和335的電壓。測試信號301被傳送到有源級305。有源 級305接收測試信號301，并提供增益或衰減，其水平由增益控制模塊307發(fā) 出的增益控制信號331確定。有源級305的輸出信號傳送給PAD 309。PAD 309 提供增益或衰減，其水平由增益控制模塊307發(fā)出的增益控制信號329確定。 PAD 309的輸出信號311傳送給PA 315。電壓檢測器313檢測出輸出信號311 的電壓，并傳送給增益控制模塊307。 PA 315提供增益或衰減，其水平由增 益控制模塊307發(fā)出的增益控制信號327確定。PA 315的輸出阻抗可以設(shè)計(jì) 成與天線221的阻抗相匹配，例如50Q，以避免輸出信號317在天線處被反 射。電壓檢測器319檢測出PA 315的電壓輸出317，并傳送給增益控制模塊 307。 PA 315的輸出信號317傳送到開關(guān)323。開關(guān)223可將發(fā)射通道200連 接到天線321或負(fù)載電阻325。在校準(zhǔn)/接收模式下，開關(guān)323將發(fā)射通道300連接到負(fù)載電阻325，將 天線321連接到接收通道。采用這種方式，例如可以在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，使用負(fù) 載電阻325所給定的負(fù)載阻抗，相對于天線321的阻抗不恒定特性(由于天線321受到觸摸或天線321附近有物體存在而引起天線阻抗變化)，對發(fā)射通道 300進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)已知的測試信號301進(jìn)入具有已知負(fù)載阻抗(負(fù)載電阻325) 的發(fā)射通道300時(shí)，通過比較電壓檢測器319和313檢測到的電壓，增益控 制模塊307可以對PA 315的增益進(jìn)行準(zhǔn)確校準(zhǔn)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，相對于負(fù)載電阻325，在發(fā)射通道300連接 到天線時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)。增益校準(zhǔn)與使用負(fù)載電阻325進(jìn)行校準(zhǔn)的情況相似，只 是T/R開關(guān)設(shè)置到"T"或發(fā)射模式(天線連接到發(fā)射通道300)。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率放大器功率檢測器增益校準(zhǔn)和控制過程 示例性步驟的流程圖。如圖4所示的流程圖400，在開始步驟401之后，在 步驟403中開始進(jìn)行增益校準(zhǔn)。在步驟405， T/R開關(guān)323切換到負(fù)載電阻325 上，使得阻抗為已知值，以便對PA 315進(jìn)行校準(zhǔn)。在步驟407，電壓檢測器 313和319分別對輸出電壓311和317進(jìn)行檢測。在步驟409，從檢測到的輸 出電壓311和317確定出PA 315的增益。在步驟411， T/R開關(guān)323切換到 天線321將發(fā)射通道300設(shè)置為發(fā)射模式。輸入信號201傳送給發(fā)射通道200。 在步驟413，增益控制模塊207對有源級205、 PAD 209和PA 215的增益進(jìn)行 設(shè)置，以獲得所需的輸出功率。在步驟415，電壓檢測器213檢測輸出信號 211的電壓，用于監(jiān)控PA的輸出功率，從而不受從天線221反射回PA的信 號(因天線221阻抗變化導(dǎo)致)的影響。在歩驟417，如果需要改變輸出功率， 流程返回413。如果不需要改變輸出功率，流程可到結(jié)束步驟419。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，描述了利用片上電阻325對集成在芯片上的 功率放大器15的輸出功率進(jìn)行校準(zhǔn)的方法和系統(tǒng)，其中當(dāng)天線未連接上時(shí)， 片上電阻可模擬從外部連接到放大器的天線321的阻抗。放大器315的增益 和輸出功率可使用已知電阻和在放大器的輸入端或者在放大器之前的多個(gè)點(diǎn) 上檢測到的電壓來確定。當(dāng)天線321連接到發(fā)射器300時(shí)，可使用功率放大 器315之前的電壓檢測值來控制發(fā)射器的輸出功率，以在天線阻抗發(fā)生變化 時(shí)避免檢測反射波。功率放大器315可以設(shè)計(jì)成包括反向隔離功能，以減少 來自天線321的反向波。在本發(fā)明的另個(gè)實(shí)施例中，可以利用天線321，通過 檢測放大器315輸入端和放大器315輸入端前級處的電壓來校準(zhǔn)功率放大器16315的輸出功率。本發(fā)明的一些實(shí)施例可以包括存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器， 其中該計(jì)算機(jī)程序具有至少一個(gè)用于在網(wǎng)絡(luò)中傳輸信息的代碼段，當(dāng)該至少 一個(gè)代碼段被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，能夠使該計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述的一個(gè)或多個(gè)步驟。本發(fā)明可以通過硬件、軟件，或者軟、硬件結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明可以在 至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以集中方式實(shí)現(xiàn)，或者由分布在幾個(gè)互連的計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)中的不同部分以分散方式實(shí)現(xiàn)。任何可以實(shí)現(xiàn)所述方法的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或其 它設(shè)備都是可適用的。常用軟硬件的結(jié)合可以是安裝有計(jì)算機(jī)程序的通用計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)，通過安裝和執(zhí)行所述程序控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使其按所述方法運(yùn)行。 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，利用處理器和存儲(chǔ)單元來實(shí)現(xiàn)所述方法。本發(fā)明的實(shí)施例可作為板級產(chǎn)品(board level product)來實(shí)施，如單個(gè)芯 片、專用集成電路(ASIC)、或者作為單獨(dú)的部件以不同的集成度與系統(tǒng)的其 它部分一起集成在單個(gè)芯片上。系統(tǒng)的集成度主要取決于速度和成本考慮。 現(xiàn)代處理器品種繁多，使得能夠采用目前市場上可找到的處理器。選擇性的， 如果處理器可用作ASIC核心或邏輯模塊，則目前市場上可找到的處理器可以 作為ASIC器件的一部分，帶有各種功能的固件。本發(fā)明還可以通過計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)施，所述程序包含能夠?qū)崿F(xiàn)本 發(fā)明方法的全部特征，當(dāng)其安裝到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中時(shí)，通過運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)本 發(fā)明的方法。本申請文件中的計(jì)算機(jī)程序所指的是可以采用任何程序語言、 代碼或符號編寫的一組指令的任何表達(dá)式，該指令組使系統(tǒng)具有信息處理能 力，以直接實(shí)現(xiàn)特定功能，或在進(jìn)行下述一個(gè)或兩個(gè)步驟之后，a)轉(zhuǎn)換成其它 語言、編碼或符號；b)以不同的格式再現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)特定功能。本發(fā)明是通過幾個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白， 在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行各種變換及等同替代。 另外，針對特定情形或具體情況，可以對本發(fā)明做各種修改，而不脫離本發(fā) 明的范圍。因此，本發(fā)明不局限于所公開的具體實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)包括落入本 發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1、一種在發(fā)射器中控制電路的方法，其特征在于，包括使用電阻對集成在芯片上的功率放大器的輸出功率進(jìn)行校準(zhǔn)，其中所述電阻用于模擬從外部連接到所述功率放大器的天線的阻抗。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括基于在所述功率放大器輸入端檢測到的電壓來控制所述功率放大器的輸出功率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，包括檢測所述功率放大器 輸入端的電壓。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，包括檢測與所述功率放大 器的輸入端相連的功率放大器驅(qū)動(dòng)器輸出端的電壓。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，包括基于在所述功率放 大器的輸入端之前檢測到的所述電壓來控制所述功率放大器的輸出功率。
6、 一種在發(fā)射器中控制電路的系統(tǒng)，其特征在于，包括 芯片中的一個(gè)或多個(gè)電路，其使用電阻對集成在芯片上的功率放大器的輸出功率進(jìn)行校準(zhǔn)，所述電阻用于模擬從外部連接到所述功率放大器的天線 的阻抗。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)電路基于 在所述功率放大器輸入端檢測到的電壓來控制所述功率放大器的輸出功率。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)電路檢測 所述功率放大器輸入端的電壓。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)電路檢測 與所述功率放大器的輸入端相連的功率放大器驅(qū)動(dòng)器輸出端的電壓。
10、 一種在發(fā)射器中控制電路的方法，其特征在于，包括使用一個(gè)或多 個(gè)片上電壓檢測器對集成在芯片上的功率放大器的輸出功率進(jìn)行校準(zhǔn)，其中 所述一個(gè)或多個(gè)片上電壓檢測器與下列器件中的一個(gè)或多個(gè)相連所述功率放大器的輸入端；位于所述發(fā)射器的發(fā)射通道(chain)中所述功率放大器輸入端之前的一個(gè)級。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在發(fā)射器中控制電路的方法和系統(tǒng)，可以減小發(fā)射器中的電壓駐波比。本發(fā)明的方案包括使用電阻對集成在芯片中的功率放大器輸出功率進(jìn)行校準(zhǔn)，其中當(dāng)天線未連接上時(shí)，所述電阻可模擬從外部連接到放大器的天線阻抗。放大器的增益和輸出功率可使用已知電阻和在放大器的輸入端或者在放大器之前的多個(gè)點(diǎn)上檢測到的電壓來確定。當(dāng)天線連接到發(fā)射器時(shí)，可使用例如功率放大器之前的電壓檢測值來控制發(fā)射器的輸出功率，以在天線阻抗發(fā)生變化時(shí)避免檢測反射波。功率放大器設(shè)計(jì)成包括反向隔離功能，以減少來自天線的反向波。
文檔編號H03F1/56GK101257329SQ200710197190
公開日2008年9月3日 申請日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者阿里亞·貝扎特 申請人:美國博通公司