在任何的發(fā)送機(jī)架構(gòu)中。
[0035]另外，雖然本發(fā)明實(shí)施例主要描述的是對(duì)振幅調(diào)制波形的傳輸，但是實(shí)際上本發(fā)明針對(duì)任何的波形結(jié)構(gòu)，特別的，可針對(duì)大部分能量都集中在接近直流的頻率部分的波形。
[0036]另外，由于效率的效益主要與具有特定性能(允許使用高效的開關(guān)模式電源提供更多的能量的效果得以實(shí)現(xiàn))的寬頻帶系統(tǒng)有關(guān)，本發(fā)明實(shí)施例主要基于寬頻帶線性發(fā)送機(jī)架構(gòu)進(jìn)行描述，但是實(shí)際上本發(fā)明實(shí)施例也可實(shí)施在窄頻帶線性發(fā)送機(jī)架構(gòu)中，例如，笛卡爾反饋(Cartesian feedback)或白適應(yīng)預(yù)失真(adaptive pre-distort1n)。
[0037]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，提供一種或多個(gè)種控制機(jī)制用于優(yōu)化線性放大器(例如，AB類放大器)輸出的直流電平，該直流電平與開關(guān)模式電源一起供射頻功率放大器使用。對(duì)于已知的包絡(luò)調(diào)制/包絡(luò)跟蹤系統(tǒng)，包絡(luò)波形的波峰因素(峰值平均比(peak toaverage rat1，PAR))可超過3dB，然而放大器輸出電壓的目標(biāo)設(shè)定通常不會(huì)超過VDD/2。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所采用的控制機(jī)制可能對(duì)線性放大器(例如，AB類)輸出電流具有最小的額外開銷或者沒有額外開銷。另外，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述控制機(jī)制對(duì)提供給射頻功率放大器的開關(guān)模式電源具有最小影響或沒有影響。
[0038]本發(fā)明描述的結(jié)構(gòu)用于為射頻功率放大器提供一種調(diào)制器電源，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，該調(diào)制器電源為提供給射頻功率放大器的復(fù)合/混合電源(composite/hybrid supply)，該復(fù)合/混合電源包括開關(guān)模式和/或低頻部分和線性和/或高頻部分。集成電路包括低頻電源路徑(low-frequency power supply path)和高頻電源路徑(high-frequency power supply path)，其中，所述低頻電源路徑包括開關(guān)穩(wěn)壓器(switching regulator)，其中，組合低頻電源路徑和高頻電源路徑來(lái)共同提供電源給所述集成電路的用于耦接負(fù)載的輸出端，在一個(gè)實(shí)施例中，該輸出端可為射頻功率放大器的電源端(supply port)。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，該結(jié)構(gòu)可包括一個(gè)或多個(gè)集成電路和/或組件，另外還包括一個(gè)放大器核心用于在高頻電源路徑驅(qū)動(dòng)電源信號(hào)，其中，該放大器核心包括輸入(input)，該輸入包括來(lái)自所述輸出端的電壓反饋。在一些實(shí)施例中，開關(guān)模式電源作為一個(gè)被控的電流源，所述開關(guān)模式電源電壓受電壓反饋控制。另外，所述電壓反饋回路確保所述負(fù)載(例如，所述射頻功率放大器的電源端)的電壓跟蹤目標(biāo)參考電壓，其中，所述負(fù)載的電壓是開關(guān)模式電源的瞬時(shí)電流和所述放大器的瞬時(shí)電流與所述負(fù)載的阻抗相互作用的合成物。所述放大器輸出端交流耦合至所述電源路徑。因此，在此情形且在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，提供了一種集成電路，該集成電路可為功率放大器提供改善后的線性的和高效的電源，特別地，該集成電路可為功率放大器提供寬頻帶電源電壓。
[0039]首先參考圖4，其示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線通信單元(有時(shí)候，也稱之為蜂窩通信環(huán)境下的移動(dòng)用戶單元(Mobile Subscriber, MS)或3GPP?通信系統(tǒng)下的用戶設(shè)備(User Equipment, UE))的框圖。無(wú)線通信單元400包括天線402，天線402較優(yōu)地親接于雙工濾波器(duplex filter)或天線開關(guān)404，天線開關(guān)404用于隔離無(wú)線通信單元400內(nèi)部的接收鏈路和發(fā)送鏈路。
[0040]接收鏈路410，如已知技術(shù)所述，包括接收機(jī)前端電路406 (有效地提供接收、濾波(filtering)和中頻或基帶頻率的轉(zhuǎn)換)。所述接收機(jī)前端電路406親接于信號(hào)處理功能408。信號(hào)處理功能408的輸出提供給相應(yīng)的用戶接口 430 (可包括顯示屏或平面直角顯示器)?？刂破?14耦接于接收機(jī)前端電路406和信號(hào)處理功能408 (通常通過數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)實(shí)現(xiàn))，該控制器414對(duì)所有的用戶單元進(jìn)行控制。所述控制器還耦接于存儲(chǔ)裝置416，該存儲(chǔ)裝置416選擇性地存儲(chǔ)各種操作機(jī)制，例如解碼/編碼功能、同步模式、代碼序列，以及類似的功能。
[0041]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述存儲(chǔ)裝置416存儲(chǔ)調(diào)制數(shù)據(jù)和電源數(shù)據(jù)，用于控制電源電壓來(lái)跟蹤所述無(wú)線通信單元400輸出且被所述信號(hào)處理功能408處理的射頻波形的包絡(luò)。進(jìn)一步，計(jì)時(shí)器(timer) 418可操作地親接至所述控制器414來(lái)控制各操作(依賴時(shí)間的信號(hào)的發(fā)送或接收，以及位于一個(gè)感知所述無(wú)線通信單元400中的功率放大器(漏極)電源電壓的時(shí)間域變化的發(fā)送中)的時(shí)間。
[0042]關(guān)于發(fā)送鏈(transmit chain)，其本質(zhì)上包括用戶接口 430，該用戶接口 430可包括按鍵或觸摸屏，通過信號(hào)處理功能428串聯(lián)耦接至發(fā)送機(jī)/調(diào)制電路422。所述發(fā)送機(jī)/調(diào)制電路422處理用于發(fā)送的輸入信號(hào)并調(diào)制和上變頻這些信號(hào)為射頻信號(hào)，所述射頻信號(hào)在功率放大器單元或集成電路424被放大。被所述功率放大器單元或集成電路424放大后的射頻信號(hào)被傳給天線402。所述發(fā)送機(jī)/調(diào)制電路422、所述功率放大器424和功率放大器電源電壓?jiǎn)卧?25分別響應(yīng)所述控制器414的操作，與此同時(shí)，所述功率放大器電源電壓?jiǎn)卧?25還響應(yīng)復(fù)制來(lái)自所述發(fā)送機(jī)/調(diào)制電路422的包絡(luò)調(diào)制波。
[0043]發(fā)送鏈中的所述信號(hào)處理功能428與接收鏈中的所述處理器408可完全不同?？蛇x擇的，如圖4所示，一個(gè)處理器可用于同時(shí)實(shí)施發(fā)送和接收信號(hào)的處理。簡(jiǎn)言之，所述無(wú)線通信單元400中的各種部件可通過分離形式或集成方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，因此最終的結(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)特定應(yīng)用或設(shè)計(jì)的選擇。
[0044]另外，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述發(fā)送機(jī)/調(diào)制電路422、連同所述功率放大器424，所述功率放大器電源電壓425，所述存儲(chǔ)裝置416，所述計(jì)時(shí)器418以及所述控制器414已經(jīng)適用于產(chǎn)生電源電壓并提供給所述功率放大器424。例如，產(chǎn)生一個(gè)電源電壓，該電源電壓適用于寬頻帶線性功率放大器，該電源電壓還用于跟蹤所述功率放大器424的包絡(luò)波形。
[0045]現(xiàn)在參考圖5，其描述了無(wú)線通信單元的發(fā)送鏈的電源電路500的一部分的大致實(shí)施例的方框圖。所述無(wú)線通信單元例如為圖4中的無(wú)線通信單元。圖5中的電源電路500已用于和/或適用于支持包絡(luò)跟蹤。功率放大器424接收包絡(luò)調(diào)制后的射頻信號(hào)502作為將被放大的輸入射頻信號(hào)。所述功率放大器424放大所述射頻信號(hào)并輸出一個(gè)放大后的包絡(luò)調(diào)制后的射頻信號(hào)給天線402。如圖所示，所述功率放大器424從電源集成電路520接收電源。一個(gè)能量源(power source)，例如電池508可選擇地親接至所述電源集成電路520中的低頻路徑電源單元518，在一個(gè)實(shí)施例中，該低頻路徑電源單元518用于以高度有效的方式提供一個(gè)低頻電流534作為給所述所述功率放大器424的一部分電源。
[0046]所述電池508還可選擇地親接至高頻路徑電源單元506，在一個(gè)實(shí)施例中，該高頻路徑電源單元506用于以高度有效的方式提供一電源，例如一個(gè)開關(guān)模式電源，給所述線性放大器504。在一個(gè)可選的實(shí)施例中，所述高頻路徑電源單元506可被跳過(by-passed)，由此，所述線性放大器504可直接由所述能量源，例如，所述電池508供電。所述線性放大器504接收包絡(luò)信號(hào)503作為第一輸入，所述包絡(luò)信號(hào)503用于跟蹤輸入至所述功率放大器424的所述射頻信號(hào)502的包絡(luò)。所述線性放大器504包括第二輸入，接收提供給所述功率放大器的所述電壓528的電壓反饋510，所述第二輸入用于控制負(fù)載的電壓(例如，所述功率放大器424的電源端)。
[0047]所述低頻路徑電源單元518接收耦接自所述線性放大器504的輸出512的電壓反饋信號(hào)514作為輸入。所述線性放大器504的輸出512還通過電容器533耦接至所述功率放大器424的所述電源端的電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，所述線性放大器504為AB類配置，提供電壓信號(hào)能量給不是由所述低頻路徑電源單元518供電的電源集成電路520的輸出。
[0048]在一個(gè)實(shí)施例電路中，所述低頻路徑電源單元518內(nèi)存在有誤差放大器(erroramplifier) 529。所述誤差放大器529將所述電壓反饋信號(hào)514與一個(gè)參考電壓530進(jìn)行比較，并產(chǎn)生誤差電壓531。在一些實(shí)施例中，所述誤差放大器529還包括頻率補(bǔ)償來(lái)確保所述反饋回路的穩(wěn)定性。在一些可行的實(shí)施例中，所述頻率補(bǔ)償可具有積分特征(integrating characteristic)，以使所述參考電壓530和所述感知電壓514之間的時(shí)間均值差(time-averaged difference)趨于0。所述積分器(integrator)的單位增益帶寬(unity-gain bandwidth)可被限制為在頻率上低于所述反饋回路的其他動(dòng)態(tài)元件，以便保證穩(wěn)定性。在一個(gè)可選的實(shí)施例中，按照設(shè)想，其他的用于開關(guān)穩(wěn)壓器的頻率補(bǔ)償技術(shù)也可被本發(fā)明使用。如此一來(lái)，誤差電壓531作為脈沖寬度調(diào)制器532的一個(gè)輸入，所述脈沖寬度調(diào)制器532提供一個(gè)低頻電流534給電感器515。這樣的設(shè)置被常用于開關(guān)穩(wěn)壓器。在一個(gè)實(shí)施例中，所述脈沖寬度調(diào)制器532將所述誤差電壓531和一個(gè)具有固定斜坡率(ramprate)的周期三角波進(jìn)行比較。該比較的輸出為一個(gè)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，其可用于產(chǎn)生所述低頻電流534。
[0049]在穩(wěn)態(tài)條件下，提供給所述功率放大器424的所述電源端的低頻電流534可足以用來(lái)提供直流電流，同時(shí)所述線性放大器504提供交流電流。在此情形下，如前所述，使用電壓感知設(shè)置，促進(jìn)了對(duì)所述線性放大器504的輸出電壓512的監(jiān)控(monitoring)。所述低頻路徑電源單元用于維持所述線性放大器的所述輸出電壓512在可使所述放大器運(yùn)行在其期望的輸出電壓范圍的電平。所述低頻路徑電源單元通過改變所述輸出電流534的等級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述線性放大器的所述輸出電壓512的電平的維持。一些實(shí)施例中可使用電流感知來(lái)改善所述開關(guān)穩(wěn)壓器的響應(yīng)。因此，所述線性放大器504由第二開關(guān)模式電源(即，高頻路徑電源單元506)供電(supply)，與此同時(shí)，所述線性放大器504的輸出端交流親接至(通過高頻路徑耦接元件533)供給負(fù)載的輸出(即，所述功率放大器424的電源端)。
[0050]有利地，使用所耦合電容器533將所述高頻電源信號(hào)交流耦接至所述集成電路520的所述輸出端允許所述線性放大器504的輸出處的靜止電壓工作點(diǎn)(quiescentvoltage operating point)與所述功率放大器 424 的供電需求(supply requirement)去耦合(decouple)，從而利用所述線性放大器504和所述功率放大器424的電壓合規(guī)要求(voltage compliance requirements)中的差異。
[0051]為了更好地理解圖5的操作，可認(rèn)為所述交流耦合電容器533存儲(chǔ)有固定電荷(charge)，以致形成一個(gè)固定電壓Vcap，并使所述低頻路徑處于非激活狀態(tài)(inactive)。當(dāng)所述線性放大器504具有輸出電壓Vamp，則給所述功率放大器的電源電壓將為Vamp+Vcap。當(dāng)所述線性放大器504的輸出電壓具有平均值Vampdc和隨時(shí)間變化的值Vampac，則給所述功率放大器424的電源電壓將為:Vampdc+Vampac+Vcap。
[0052]因此，給所述功率放大器424的電源電壓的平均值將為Vcap+Vampdc，它的最大值將為Vcap+Vampdc加上所述Vampac的最大值，它的最小值將為Vcap+Vampdc加上所述Vampac的最小值。
[0053]通過為所述電平位移電壓(level shifting voltage)Vcap選擇合適的值，可減小給所述線性放大器504的電源電壓，以致它僅僅是足夠提供所述功率放大器電源上的所有的交流電壓擺幅，以及允許所述電容器533增加足夠的電壓來(lái)提供所述功率放大器電源上的正確的(correct)平均電壓。通過這種方式來(lái)最小化給所述線性放大器的電源電壓，并將所述電源調(diào)制器520中的功率損耗降到了最低。為了將該機(jī)制適當(dāng)?shù)?properly)作用于真實(shí)電路，所述低頻電源518應(yīng)當(dāng)配置為維持所述交流耦合電容器兩端的適當(dāng)?shù)碾妷?。更多的?shí)施例在后續(xù)的附圖中描述，這些附圖詳述如何實(shí)現(xiàn)這一手段。
[0054]圖5的實(shí)施例使用了控制回路(control loop)感知所述線性放大器504的輸出電壓，來(lái)控制所述主SMPS的電流。在該實(shí)施例中，所述交流耦合電容兩端的電壓通過感知所述線性放大器504的輸出的電壓來(lái)確定，感知的電壓隨后與一個(gè)目標(biāo)電壓，以及與在所述功率放大器負(fù)載感知的電壓進(jìn)行比較，其中，所述功率放大器負(fù)載感知的電壓被反饋給所述(差分)線性放大器504，并與所述包絡(luò)參考信號(hào)503進(jìn)行比較。
[0055]與SMPS直接耦合