CN101836364B - 用于多模式通信的可切换电平电压供应设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种用于多模式通信芯片组中的电路的可切换电压电平供应。在实施例中，第一电压电平被供应到在具有第一组线性及/或噪声要求的第一模式中操作的TX电路。低于所述第一电压电平的第二电压电平被供应到在第二模式中操作的TX电路，所述第二模式具有比所述第一组要求宽松的第二组线性及/或噪声要求。所述第一模式可为根据GSM标准的操作，且所述第二模式可为根据W‑CDMA标准的操作。
Description
技术领域
本发明涉及多模式芯片组，且明确地说涉及对多模式芯片组供电的电压供应。
背景技术
现代通信装置可支持多个通信标准。举例来说，“多模式”蜂窝式电话可支持多个无线蜂窝式标准，其包括GSM及W-CDMA。尽管相同电路可共享于多个模式中，但对电路的要求可取决于模式及/或系统规划而不同。举例来说，在一个模式中的操作可从发射(TX)电路要求比在另一模式中的操作高的线性。影响TX电路的线性的一个参数为电压供应的电平。
在典型多模式设计中，电路在所有操作模式被供给最高必要的电压电平，潜在地导致对于模式中的一者或一者以上的无效高功率消耗。将需要取决于操作模式而动态地调整供应到电路或供应到电路内的选定块的电压。
发明内容
本发明的一方面提供一种用于将电压供应到发射器电路的设备，所述电路处理供经由通信信道发射的信号，所述发射器电路包含用于将信号变换到较高频率的混频器，所述发射器电路进一步包含放大器，所述设备包含用于产生用于所述发射器电路的供应电压的电压产生模块，所述供应电压在第一阶段期间处于第一电平且在第二阶段期间处于第二电平，所述第一电平高于所述第二电平。
本发明的另一方面提供一种用于将电压供应到用于处理供经由通信信道发射的信号的发射器电路的方法，所述发射器电路包含用于将信号变换到较高频率的混频器，所述发射器电路进一步包含放大器，所述方法包含产生用于所述发射器电路的供应电压，所述供应电压在第一阶段期间处于第一电平且在第二阶段期间处于第二电平，所述第一电平高于所述第二电平。
本发明的又一方面提供一种用于将电压供应到用于处理供经由通信信道发射的信号的发射器电路的设备，所述发射器电路包含用于将信号变换到较高频率的混频器，所述发射器电路进一步包含放大器，所述设备包含用于产生用于所述发射器电路的可切换供应电压的装置。
附图说明
图1展示多模式TX电路的常规电压供应方案的框图。
图2展示本发明的实施例，其中具有可切换输出电压电平的电压产生模块202被提供到调制器/VGA块104。
图2A展示一实施例，其中多个可切换输出电压202a、202b、...、202z可分别提供到TX电路内的个别块。
图3展示一实施例，其中电压产生模块202经实施为切换模式功率供应(SMPS，或切换模式电压调节器)。
图3A描绘电压产生模块202的替代实施例，其包括用于在两个输出电压电平之间切换的切换器，每一电压电平由单独功率供应或电压调节器产生。
图4描绘一实施例，其中混频器104.1及104.2及VGA 104.5使用“堆叠”拓扑来实施，且其中供应到VGA 104.5的单一电压轨对VGA 104.5连同混频器104.1及104.2一起供电。
图5展示堆叠VGA/混频器拓扑的可能实施方案。
图6描绘本发明的替代实施例，其中两个信号路径从变压器401的次级侧401.2提供到双工器与天线切换器108。
具体实施方式
本文中揭示允许取决于操作模式而选择供应到电路中的一个或一个以上块的电压电平的技术。
图1展示多模式TX电路的常规电压供应方案的框图。在图1中，电池100将未调节电压100a提供到电压调节器102。电压调节器102将经调节电压102a提供到正交调制器/可变增益放大器(VGA)块104。正交调制器包括混频器104.1及104.2，其接受由低通滤波器103.1及103.2滤波的基带输入信号BB_I(同相)及BB_Q(正交相位)。混频器104.1及104.2通过与本机振荡器信号LO_I及LO_Q相乘将基带信号调制到较高频率。经转换信号输入到可变增益放大器(VGA)104.5以产生经调制的放大信号104a。
信号104a经提供到功率放大器(PA)106。PA 106的输出信号106a接着经提供到双工器与天线切换器108，所述双工器与天线切换器108耦合到天线110。
在图1中，电压调节器102将V_hi的电压电平提供到调制器/VGA块104而不管TX电路的操作模式。V_hi通常经选择为具有最高需求线性及/或光谱纯度要求的操作模式所需的供应电压。当在具有较小需求线性及/或光谱纯度要求的模式中操作时，V_hi通常将比所述模式所需的高，且因此可能浪费功率。
图2展示本发明的一实施例，其中具有可切换输出电压电平的电压产生模块202将供应电压202a提供到调制器/VGA块104。
在图2所示的实施例中，提供到块104内的混频器及/或VGA的电压202a可取决于控制信号V_control而在两个电平V_hi与V_lo之间切换。在一实施例中，V_control指导电压产生模块在操作模式为GSM时输出V_hi，且在操作模式为W-CDMA时输出V_lo。在一实施例中，V_hi为2.7伏，且V_lo为2.1伏。
注意，本发明不需要限于支持双模式GSM及W-CDMA的实施例。可容易地适应支持任何其它模式及任何数目模式的电路，例如，支持cdma20001x、TD-CDMA等的电路。为适应此电路而对本发明的修改对于所属领域的技术人员将为清晰的且预期在本发明的范围内。
在一实施例中，调制器(混频器104.1及104.2)及VGA 104.5各自具备其本身到供应电压202a的连接。可切换输出电压202a可经提供到调制器(混频器104.1及104.2)与VGA104.5两者，且可经提供到调制器及VGA中的一者。在稍后参看图4描述的替代实施例中，调制器及VGA可具有“堆叠”拓扑，且两者均可由经由VGA到可切换供应电压202a的单一连接供电。
注意，电压产生模块202的可切换输出电压202a通常可经供应到TX电路内的任何组件块。在一些实施例中，可切换输出电压202a可经供应到直接影响TX信号路径的线性的那些组件块。如图2中所示，可切换电压可经供应到调频器(frequency modulator)(或混频器)及/或可变增益放大器(VGA)。在替代实施例(未图示)中，可切换电压可供应驱动器放大器(未图示)。
图2A展示一实施例，其中多个可切换输出电压202a、202b、...、202z可单独提供到TX电路内的个别块。以此方式，提供到TX电路内的每一块(或任何块)的特定输出电压电平可经定制配置。举例来说，第一可切换电压电平V1/V0可经由输出电压202a提供到TX电路内的混频器块，而第二可切换电压电平V2/V0可经由输出电压202b提供到VGA块等。为了易于在本发明中描述，可参考具有仅一个可切换输出电压202a的实施例。然而，预期可容易地修改此类实施例以如图2A中所示并入有多个可切换的输出电压。
请注意，V_control可为模拟信号或数字信号。电压产生模块202的适当输出电压电平的规格可以许多方式完成。举例来说，V_control可为简单的逻辑高或低信号，电压产生模块202可将其解码为对应于预设值V_hi或V_lo。或者，V_control可将待由调节器输出的实际电压电平规定为模拟电压电平或为对应于预定分辨率的一组数字位。这些实施例及其它实施例对于所属领域的技术人员将为清晰的，且预期在本发明的范围内。
如先前所述，V_control的设定可取决于电路的操作模式，例如，电路是在GSM模式还是在W-CDMA模式中操作。信号可由在多模式装置上运行或与多模式装置分开定位的软件或固件产生。对于支持两种以上模式的装置，可相应地修改V_control以发出适当模式相依输出电压电平的信号到电压产生模块202。
请注意，根据本发明，V_control不需要仅取决于电路的操作模式。在一实施例中，V_control可配置电压产生模块202以输出较高或较低电压，只要此电压被视为对操作有利。基于任何准则对用于给定电路块的供应电压电平的任何选择均预期在本发明的范围内。
图3展示一实施例，其中电压产生模块202被实施为切换模式功率供应(SMPS，或切换模式电压调节器)，且SMPS的输出电压202a可通过改变调节器内切换的工作循环来控制。在一实施例中，SMPS为经设计以将高DC电压降到低DC电压的降压式转换器(buckconverter)。SMPS及降压式转换器的设计在此项技术中众所周知的且本文中将不进一步描述。
图3A描绘电压产生模块202的替代实施例，其包括用于在两个输出电压电平之间切换的切换器，每一电压电平由单独功率供应或电压调节器产生。鉴于图3的实施例描绘基于信号V_control产生两个不同输出电压电平的单一电压产生模块302，图3A的实施例展示各自产生单一输出电压电平的两个电压调节器调节器1及调节器2，实际输出电压202a由切换器300选自两个电压调节器输出之间。切换器300可由信号V_control控制。
请注意，可容易地修改图3及图3A中描绘的实施例以适应两个以上的输出电压电平，从而将适当电压电平提供到支持两种以上操作模式的电路。此类修改对于所属领域的技术人员将为清晰的，且预期在本发明的范围内。在此类实施例中，V_control可经配置以向电压产生模块202发出多个电压电平中的哪一者将被提供为输出电压202a的信号。
图4描绘一实施例，其中混频器104.1及104.2及VGA 104.5使用“堆叠”拓扑来实施，且其中供应到VGA 104.5的单一电压轨对VGA 104.5连同混频器104.1及104.2一起供电。图5展示经堆叠VGA/混频器拓扑的可能实施方案。在图5中，提供两个吉伯(Gilbert)混频器以使基带同相信号(BB_I)与同相本机振荡器信号(LO_I)混频，且使基带正交相位信号(BB_Q)与正交相位本机振荡器信号(LO_Q)混频。请注意，图5的实施方案仅作为说明提供，且并不意味着将本发明限于所示的特定拓扑。所属领域的技术人员将认识到VGA及混频器可以本文中未明确描述的许多不同方式来实施。
返回参看图4，VGA 104.5的差分输出电压由两个电压104.5a及104.5b界定，两者均DC耦合到可切换供应电压202a。VGA 104.5驱动变压器401，所述变压器401的输出耦合到跨导放大器402。跨导(gm)放大器402将跨越变压器401的次级侧401.2的电压转换为电流输出。耦合到DC偏压/供应轨403的电感404允许在402a处的电压摆动超过供应轨403。电容器405将402a处的AC电压耦合到功率放大器106。信号接着被供应到双工器与天线切换器108，且供应到天线110。
在一实施例(未图示)中，DC偏压/供应轨403耦合到可切换供应电压202a。
图6描绘本发明的替代实施例，其中两个信号路径被从变压器401的次级侧401.2提供到双工器与天线切换器108。在图6中，包括元件402.1、403.1、404.1、405.1、106.1的上部信号路径用于第一模式期间的信号发射。包括元件402.2、403.2、404.2、405.2、406、106.2的下部信号路径用于第二模式期间的信号发射。在一实施例中，可通过简单地给对应于所要信号路径的元件中的一者或一者以上供电且给对应于其它信号路径的元件中的一者或一者以上断电来选择适当的信号路径。
下部信号路径具备表面声波(SAW)滤波器406，其从待在由功率放大器106.2放大之前发射的信号中移除信道外发射。SAW滤波器406因此允许在第二模式期间放宽对剩余电路的噪声及/或光谱纯度要求。根据本发明，较低供应电压可在第二模式的操作期间供应到TX电路的任何或所有块。在一实施例中，第一模式对应于GSM模式，而第二模式对应于W-CDMA模式。
在一实施例中，供应电压403.1及403.2根据本发明还可耦合到可切换供应电压。
请注意，在操作模式中的一者期间SAW滤波的提供可根据未展示的其它实施例来完成。举例来说，在第一模式期间可使用切换器绕过放置于电容器405.1与PA 106.1之间的SAW滤波器以用于操作。此类修改对于所属领域的技术人员将为清晰的，且预期在本发明的范围内。
基于本文中所述的教示，应显而易见的是，本文中所揭示的方面可独立于任何其它方面来实施，且这些方面中的两项或两项以上可以各种方式组合。本文中所述的技术可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以硬件来实施，则可使用数字硬件、模拟硬件或其组合来实现所述技术。如果以软件来实施，则可至少部分地通过包括上面存储有一个或一个以上指令或代码的计算机可读媒体的计算机程序产品来实现所述技术。
以实例而非限制的方式，所述计算机可读媒体可包含RAM(例如，同步动态随机存取存储器(SDRAM))、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、ROM、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、快闪存储器、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于携载或存储呈指令或数据结构的形式的所要程序代码且可由计算机存取的任何其它有形媒体。
与计算机程序产品的计算机可读媒体相关联的指令或代码可通过计算机来执行，例如，通过一个或一个以上处理器，例如，一个或一个以上数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、ASIC、FPGA，或其它等效集成或离散逻辑电路。
已描述许多方面及实例。然而，对这些实例的各种修改为可能的，且本文中所呈现的原理还可应用于其它方面。这些及其它方面在所附权利要求书的范围内。
在此说明书及权利要求书中，应理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，所述元件可直接连接或耦合到另一元件，或可存在介入元件。与之对比，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在介入元件。
Claims (23)
1.一种用于将电压供应到发射器电路的设备，所述电路处理经由通信信道发射的信号，所述发射器电路包含用于将信号变换到较高频率的混频器，所述发射器电路进一步包含放大器，所述设备包含：
电压产生模块，其用于产生用于所述发射器电路的第一供应电压，所述第一供应电压在第一阶段期间处于第一电平且在第二阶段期间处于第二电平，所述第一电平高于所述第二电平，
所述电压产生模块进一步用于产生用于所述发射器电路的第二供应电压，所述第二供应电压在第一阶段期间处于第三电平且在所述第二阶段期间处于第四电平，其中彼此独立地生成所述第一供应电压与所述第二供应电压，以使得所述第一电平和所述第二电平相对于所述第三电平和所述第四电平而独立地生成。
2.根据权利要求1所述的设备，所述电压产生模块包含切换模式电压调节器，所述切换模式电压调节器具有用于产生第一电平及第二电平的可调整切换循环。
3.根据权利要求1所述的设备，所述电压产生模块包含至少两个电压调节器，所述电压产生模块的输出由切换器选自所述至少两个电压调节器的输出。
4.根据权利要求3所述的设备，所述两个电压调节器中的至少一者为降压式转换器。
5.根据权利要求3所述的设备，所述第一阶段对应于期间所述发射器电路在第一模式中操作的时间，且所述第二阶段对应于期间所述发射器电路在第二模式中操作的时间。
6.根据权利要求5所述的设备，所述第一模式为GSM模式，且所述第二模式为W-CDMA模式。
7.根据权利要求6所述的设备，所述第一供应电压的所述电平由供应到所述电压产生模块的控制信号配置，所述控制信号在所述GSM模式期间具有第一值，且所述控制信号在所述W-CDMA模式期间具有第二值。
8.根据权利要求3所述的设备，所述第一供应电压的所述电平由供应到所述电压产生模块的控制信号配置。
9.根据权利要求1所述的设备，所述第一供应电压被供应到所述发射器电路的所述混频器。
10.根据权利要求1所述的设备，所述放大器为可变增益放大器，所述第一供应电压被供应到所述发射器电路的所述可变增益放大器。
11.根据权利要求10所述的设备，所述混频器及可变增益放大器使用堆叠拓扑来实施。
12.根据权利要求1所述的设备，所述放大器为功率放大器，所述第一供应电压被供应到所述功率放大器。
13.根据权利要求1所述的设备，所述发射器电路进一步包含数/模转换器，所述数/模转换器的输出耦合到所述混频器的输入信号，所述第一供应电压被供应到所述数/模转换器。
14.根据权利要求1所述的设备，所述电压产生模块包含多个切换模式电压调节器，所述电压产生模块的输出选自所述多个切换模式电压调节器的输出中。
15.根据权利要求1所述的设备，所述第一供应电压在第三阶段期间进一步处于第五电平。
16.根据权利要求1所述的设备，所述发射器电路在所述第一阶段期间不耦合到SAW滤波器。
17.根据权利要求16所述的设备，所述放大器为可变增益放大器，所述发射器电路进一步包含变压器，所述变压器将所述可变增益放大器的输出耦合到第一及第二跨导放大器；
所述第一跨导放大器的输出耦合到第一电感器，所述第一电感器耦合到所述第一供应电压；且
所述第二跨导放大器的输出耦合到第二电感器，所述第二电感器耦合到所述第二供应电压，所述第二跨导放大器的所述输出进一步耦合到所述SAW滤波器。
18.根据权利要求17所述的设备，所述第一供应电压高于所述第二供应电压，其中在所述第一阶段期间所述第一跨导放大器被供电且所述第二跨导放大器被断电，且在所述第二阶段期间所述第一跨导放大器被断电且所述第二跨导放大器被供电。
19.根据权利要求1所述的设备，所述放大器为可变增益放大器，所述发射器电路进一步包含变压器，所述变压器将所述可变增益放大器的输出耦合到跨导放大器。
20.一种用于将电压供应到用于处理经由通信信道发射的信号的发射器电路的方法，所述发射器电路包含用于将信号变换到较高频率的混频器，所述发射器电路进一步包含放大器，所述方法包含：
产生用于所述发射器电路的第一供应电压，所述第一供应电压在第一阶段期间处于第一电平且在第二阶段期间处于第二电平，所述第一电平高于所述第二电平；以及
产生用于所述发射器电路的第二供应电压，所述第二供应电压在第一阶段期间处于第三电平且在第二阶段期间处于第四电平，其中彼此独立地生成所述第一供应电压与所述第二供应电压，以使得所述第一电平和所述第二电平相对于所述第三电平和所述第四电平而独立地生成。
21.根据权利要求20所述的方法，所述产生所述第一供应电压由切换模式电压调节器执行。
22.根据权利要求21所述的方法，所述第一阶段对应于期间所述发射器电路在第一模式中操作的时间，且所述第二阶段对应于期间所述发射器电路在第二模式中操作的时间。
23.根据权利要求20所述的方法，其进一步包含在所述第二阶段期间将供发射的所述信号耦合到SAW滤波器，且在所述第一阶段期间不将供发射的所述信号耦合到所述SAW滤波器。
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