CN102223153A - 具有分离的i和q相位功率放大的通信设备及相关方法 - Google Patents

Abstract

具有分离的I和Q相位功率放大的通信设备及相关方法。一种通信设备(500’)，包括：同相(I)电路，包括同相调制器和混频器电路(503’-506a’)以及与所述同相调制器和混频器电路(503’-506a’)耦合的I功率放大器电路(512a’)，I电路被配置为对数字基带I信号(601a’-601b’)进行调制和放大，以产生放大的I信号；正交(Q)电路，包括Q调制器和混频器电路(503’-506b’)以及与所述Q调制器和混频器电路(503’-506b’)耦合的Q功率放大器电路(512b’)，Q电路被配置为对数字基带Q信号(601c’-601d’)进行调制和放大，以产生与放大的I信号分离的放大的Q信号。通信设备可以包括：处理器(530’)，被配置为例如在I和Q信号输入之间选择性地切换数字基带I信号和数字基带Q信号，以提供针对数字基带I和Q信号的选择性相移。例如，控制器可以对数字基带I和Q信号进行选择性相移，并且控制I和Q功率放大器电路改变放大的I和Q信号的幅度。

Description

具有分离的I和Q相位功率放大的通信设备及相关方法

技术领域

本发明涉及通信设备领域，更具体地，涉及移动无线通信设备及相关方法。

背景技术

移动无线通信设备具有高级射频(RF)处理电路，且典型地利用具有同相(I)和正交(Q)调制和解调电路的调制方案接收或发送无线电通信信号，该调制和解调器电路有时会产生与功率放大器的线性问题，且有时会遭遇不良天线匹配。举例来说，由于功率放大器的较高非线性，会导致TRP(总辐射功率)的降低且引起谐波干扰问题。

US-A-2010/016032解决了这些问题中的一些问题，并且使用具有外壳以及安装在该外壳内的天线的移动无线通信设备。射频(RF)电路承载在外壳内，例如典型地承载在至少一个电路板上。射频(RF)电路包括与天线连接的收发机，通过天线发送和接收RF通信信号。处理器可与RF电路进行操作。收发机包括同相和正交(I/Q)调制和功率放大电路，并且包括同相(I)电路，该同相(I)电路具有同相信号输入和调制器混频器以及接收同相信号并放大同相信号的功率放大器电路。正交(Q)电路包括正交信号输入和调制器混频器，以及接收正交信号并放大正交信号的功率放大器电路。功率组合器接收分离放大的同相和正交信号，并且将信号进行求和并输出作为组合的I和Q信号。

在US-A-2010/016032中描述的这种类型的电路提供了一种在I和Q电路的每一个中具有相应的功率放大器电路的IQ调制和功率放大电路。该电路允许对任意功率放大器驱动器和/或功率放大器偏置的更大控制，甚至当使用开环系统或者更大或更小的闭环系统时也是如此。对于正交混合功率组合器，能够容忍天线负载阻抗的失配，且对相位和频率调制给出更大的反射率(reflectivity)，从而允许通过改变I和Q电路的每一个中的功率放大器电路的偏置来进行高效幅度调制，并给出了更大的灵活性和电路功能。

已经发现，该电路的更大改进是令人期待的，涉及I和/或Q功率放大器的线性度，以及I和Q幅度和相位不平衡问题。当使用不同的射频(RF)输出功率级时，解决I和Q功率放大器的效率问题也是有利的。

发明内容

一个方面涉及一种通信设备，包括：同相(I)电路，包括I调制器和混频器电路以及与该I调制器和混频器电路耦合的I功率放大器电路。I电路可以被配置为对数字基带I信号进行调制和放大，以产生放大的I信号。该通信设备还可以包括：正交(Q)电路，包括Q调制器和混频器电路以及与该Q调制器和混频器电路耦合的Q功率放大器电路。Q电路可以被配置为对数字基带Q信号进行调制和放大，以产生与放大的I信号分离的放大的Q信号。该通信设备可以包括：功率组合器，被配置为对分离放大的I和Q信号进行放大，并且输出组合的I和Q信号；以及I解调器电路，被配置为对来自I功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的I信号。该通信设备还可以包括：Q解调器电路，被配置为对来自Q功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的Q信号；以及处理器，被配置为将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿误差，例如幅度、频率和相位调制误差。该通信设备还可以包括：I和Q信号输入，分别耦合至I和Q电路，并且与组合的I和Q信号隔离，从而增强天线匹配并发送辐射功率(TRP)以及降低来自相应I和Q功率放大器电路的谐波发射。所述处理器可以被配置为在I和Q信号输入之间选择性地切换数字基带I信号和数字基带Q信号，以提供针对数字基带I和Q信号中的至少一个的选择性相移。

在一些实施例中，处理器可以被配置为对馈送给I和Q电路的数字基带I和Q信号进行预失真，以补偿幅度、频率和相位调制误差。I调制器和混频器电路可以被配置为对I_I和I_Q输入信号进行处理，以产生针对I功率放大器电路的I信号，Q调制器和混频器电路可以被配置为对Q_I和Q_Q输入信号进行处理，以产生针对Q功率放大器电路的Q信号。

更具体地，I调制器和混频器电路可以包括：I_I混频器、I_Q混频器，其中每个混频器被配置为处理相应的I_I和I_Q信号；分频器电路，与I_I混频器和I_Q混频器相关联，并且被配置用于相移90度；以及I求和器，被配置为接收来自I_I和I_Q混频器的信号，并产生I信号。Q调制器和混频器电路可以包括：Q_I混频器、Q_Q混频器，其中每个混频器被配置为处理相应的Q_I和Q_Q信号；分频器电路，与Q_I混频器和Q_Q混频器相关联，并且被配置用于相移90度；以及Q求和器，被配置为接收来自Q_I和Q_Q混频器的信号，并产生Q信号。

例如，处理器可以被配置为输出控制信号，以控制每个功率放大器电路，控制每个功率放大器电路中的相应偏置，以及调整相应I或Q信号的幅度。每个I和Q解调器电路可以包括混频器以及与该混频器相关联的分频器，该分频器用于相移90度。

在一些实施例中，通信设备还可以包括：I/Q解调器电路，连接至处理器，并且被配置为处理来自功率组合器的输出的信号，以帮助确定幅度、频率和相位调制误差。通信设备还可以包括：功率检测器，连接至处理器，并且被配置为处理来自功率组合器的输出的信号，并且输出与原始功率相比用于补偿幅度误差的信号。

例如，功率组合器可以包括3dB功率组合器和Q混合功率组合器中的至少一个。在其他实施例中，通信设备还可以包括与功率组合器耦合的天线。

另一方面涉及一种移动无线通信设备，包括：外壳；由所述外壳承载的天线；以及至少一个电路板，由所述外壳承载并包括射频(RF)电路和处理器，所述射频(RF)电路由所述至少一个电路板承载并包括与天线连接的收发机，通过所述天线发送和接收RF通信信号，所述处理器由所述至少一个电路板承载并且可与RF电路进行操作。收发机还可以包括：I/Q调制和功率放大电路，包括I电路，所述I电路包括I调制器和混频器电路以及与所述I调制器和混频器电路耦合的I功率放大器电路。I电路可以被配置为对数字基带I信号进行调制和放大，以产生放大的I信号。I/Q调制和功率放大电路还可以包括：Q电路，包括Q调制器和混频器电路以及与所述Q调制器和混频器电路耦合的Q功率放大器电路。Q电路可以被配置为对数字基带Q信号进行调制和放大，以产生与放大的I信号分离的放大的Q信号。

I/Q调制和功率放大电路还可以包括：功率组合器，被配置为对分离放大的I和Q信号进行求和，并且输出组合的I和Q信号；以及I解调器电路，被配置为对来自I功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的I信号。I/Q调制和功率放大电路还可以包括：Q解调器电路，被配置为对来自Q功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的Q信号；以及处理器，被配置为将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿误差，例如幅度、频率和相位调制误差。I/Q调制和功率放大电路还可以包括：I和Q信号输入，分别耦合至I和Q电路，并且与组合的I和Q信号隔离，从而增强天线匹配和TRP，并且降低来自相应I和Q功率放大器电路的谐波发射。处理器可以被配置为在I和Q信号输入之间选择性地切换数字基带I信号和数字基带Q信号，以提供针对数字基带I和Q信号中的至少一个的选择性相移。

另一方面涉及一种操作通信设备的方法。该方法可以包括：提供I电路，所述I电路包括I调制器和混频器电路以及与所述I调制器和混频器电路耦合的I功率放大器电路，以对数字基带I信号进行调制和放大，从而产生放大的I信号；以及提供Q电路，所述Q电路包括Q调制器和混频器电路以及与所述Q调制器和混频器电路耦合的Q功率放大器电路，以对数字基带Q信号进行调制和放大，从而产生与放大的I信号分离的放大的Q信号。该方法可以包括：使用功率组合器对分离放大的I和Q信号进行求和，并且输出组合的I和Q信号；以及使用I解调器电路对来自I功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的I信号。该方法还可以包括使用Q解调器电路对来自Q功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的Q信号；以及使用处理器将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿误差，例如幅度、频率和相位调制误差。该方法还可以包括：将分别耦合至I和Q电路的I和Q信号输入与组合的I和Q信号隔离，从而增强天线匹配和TRP，并且降低来自相应I和Q功率放大器电路的谐波发射；以及使用处理器在I和Q信号输入之间选择性地切换数字基带I信号和数字基带Q信号，以提供针对数字基带I和Q信号中的至少一个的选择性相移。

另一方面涉及一种通信设备，包括：I电路，包括I调制器和混频器电路以及与所述I调制器和混频器电路耦合的I功率放大器电路。I电路可以被配置为对数字基带I信号进行调制和放大，以产生放大的I信号。通信设备还可以包括：Q电路，包括Q调制器和混频器电路以及与所述Q调制器和混频器电路耦合的Q功率放大器电路。Q电路可以被配置为对数字基带Q信号进行调制和放大，以产生与放大的I信号分离的放大的Q信号。通信设备还可以包括：功率组合器，被配置为对分离放大的I和Q信号进行求和，并且输出组合的I和Q信号；I解调器电路，被配置为对来自I功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的I信号；以及Q解调器电路，被配置为对来自Q功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的Q信号。通信设备还可以包括：I和Q信号输入，分别耦合至I和Q电路，并且与组合的I和Q信号隔离；以及处理器。处理器可以被配置为：将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿误差；对数字基带I和Q信号中的至少一个进行选择性相移；以及控制I和Q功率放大器电路中的至少一个改变放大的I和Q信号中的至少一个的幅度。

另一方面涉及一种移动无线通信设备，包括：外壳；由所述外壳承载的天线；以及至少一个电路板，由所述外壳承载并包括射频(RF)电路和处理器，所述射频(RF)电路由所述至少一个电路板承载并包括与天线连接的收发机，通过所述天线发送和接收RF通信信号，所述处理器由所述至少一个电路板承载并且可与RF电路进行操作。收发机还可以包括：I/Q调制和功率放大电路，包括I电路，所述I电路包括I调制器和混频器电路以及与所述I调制器和混频器电路耦合的I功率放大器电路。I电路可以被配置为对数字基带I信号进行调制和放大，以产生放大的I信号。I/Q调制和功率放大电路还可以包括：Q电路，包括Q调制器和混频器电路以及与所述Q调制器和混频器电路耦合的Q功率放大器电路。Q电路可以被配置为对数字基带Q信号进行调制和放大，以产生与放大的I信号分离的放大的Q信号。I/Q调制和功率放大电路还可以包括：功率组合器，被配置为对分离放大的I和Q信号进行求和，并且输出组合的I和Q信号；I解调器电路，被配置为对来自I功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的I信号；以及Q解调器电路，被配置为对来自Q功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的Q信号。I/Q调制和功率放大电路还可以包括：I和Q信号输入，分别耦合至I和Q电路，并且与组合的I和Q信号隔离；以及处理器。处理器可以被配置为：将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿误差；对数字基带I和Q信号中的至少一个进行选择性相移；以及控制I和Q功率放大器电路中的至少一个改变放大的I和Q信号中的至少一个的幅度。

另一方面涉及一种操作通信设备的方法，包括：提供I电路，所述I电路包括I调制器和混频器电路以及与所述I调制器和混频器电路耦合的I功率放大器电路，所述I电路对数字基带I信号进行调制和放大，从而产生放大的I信号。该方法还可以包括：提供Q电路，所述Q电路包括Q调制器和混频器电路以及与所述Q调制器和混频器电路耦合的Q功率放大器电路。Q电路可以对数字基带Q信号进行调制和放大，从而产生与放大的I信号分离的放大的Q信号。该方法可以包括：使用功率组合器对分离放大的I和Q信号进行求和，并且输出组合的I和Q信号；以及使用I解调器电路对来自I功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的I信号。该方法还可以包括使用Q解调器电路对来自Q功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的Q信号；以及将分别耦合至I和Q电路的I和Q信号输入与组合的I和Q信号隔离。该方法还可以包括：将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿误差；对数字基带I和Q信号中的至少一个进行选择性相移；以及控制I和Q功率放大器电路中的至少一个改变放大的I和Q信号中的至少一个的幅度。

通信设备包括：I电路，具有I调制器和混频器电路以及I功率放大器电路，所述I功率放大器电路接收数字基带I信号，并且调制和放大I信号。Q电路包括Q调制器和混频器电路以及Q功率放大器电路，所述Q功率放大器电路接收数字基带Q信号，并且调制和放大Q信号。功率组合器接收分离放大的I和Q信号，并且对I和Q信号进行求和且输出作为组合的I和Q信号。I解调器电路接收从I功率放大器反馈的信号，并且对反馈的信号进行解调，以产生解调的I信号。Q解调器电路接收从Q功率放大器反馈的信号，并且对反馈的信号进行解调以产生解调的Q信号。处理器将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿幅度、频率和相位调制误差，其中I和Q信号输入与组合的I和Q信号隔离，以增强天线匹配和TRP，并且降低来自相应I和Q功率放大器电路的谐波发射。

在一个方面中，处理器对馈送给I和Q电路的数字I和Q信号进行预失真，以帮助补偿幅度、频率和相位调制误差。相应I调制器和混频器电路可以接收I_I和I_Q输入信号，以产生针对I功率放大器的I信号，Q调制器和混频器电路接收Q_I和Q_Q输入信号，以产生针对Q功率放大器的Q信号。I调制器和混频器电路可以被形成为：相应的I_I混频器和I_Q混频器，接收相应的I_I和I_Q信号；分频器电路，与I_I混频器和I_Q混频器相关联，用于施加90度相移；以及I求和器，用于接收来自混频器的信号，并产生I信号。Q调制器和混频器电路可以被形成为：相应的Q_I混频器和Q_Q混频器，接收相应的Q_I和Q_Q信号；分频器电路，与Q_I混频器和Q_Q混频器相关联，用于施加90度相移；以及Q求和器，接收来自混频器的信号，并产生Q信号。

处理器可以输出控制信号，以控制每个功率放大器电路，控制每个功率放大器电路中的相应偏置，以及调整相应I或Q信号的幅度。在另一方面，每个I和Q解调器电路可以被形成为混频器以及与该混频器相关联的分频器，该分频器用于施加90度相移。

在另一方面中，I/Q解调器电路可以连接至处理器，并且接收来自功率组合器的输出的信号，以帮助确定幅度、频率和相位调制误差。功率检测器可以连接至处理器，并且接收来自功率组合器的输出的信号，并且输出与原始功率相比用于补偿幅度误差的信号。功率组合器可以被形成为3dB功率组合器。功率组合器也可以被形成为Q混合功率组合器。

在另一方面中，一种移动无线通信设备可以包括被描述和形成为外壳和至少一个电路板，外壳具有由所述外壳承载的天线，所述至少一个电路板由所述外壳承载。射频(RF)电路由所述至少一个电路板承载并被形成为与天线连接的收发机，通过所述天线发送和接收RF通信信号。处理器由所述至少一个电路板承载并且可与RF电路进行操作。该处理器可以是用于将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿幅度、频率和相位调制误差的处理器。

还阐述了一种方法的方面。

附图说明

当结合附图考虑时，根据以下详细描述其他方面、特征和优点变得显而易见，在附图中：

图1是配置为手持设备的移动无线通信设备的示例的示意框图，并作为非限制性示例示出了其基本内部组件；

图2是图1中移动无线通信设备的前视图。

图3是示出了能够在图1-2中的移动无线通信设备中使用的基本功能电路组件的示意框图。

图4是根据现有技术的同相和正交(I/Q)调制和功率放大电路的框图，示出了在组合I/Q信号之后的功率放大电路。

图5是同相和正交调制和功率放大电路的框图，该电路包括根据上述提到的通过引用并入的共同转让的‘045的专利申请中所描述的电路类型的针对每个同相和正交电路的分离的功率放大器电路。

图6是框图，示出了与图5的功率放大电路相比的根据本公开的改进的同相和正交调制和功率放大电路的一部分，并示出了与功能组件相关联的获得的数学计算，以及示出了在正交组合器之后组合信号时的改进；

图7A和7B是根据本公开的同相和正交调制和功率放大电路的框图。

图8A是根据本公开的同相和正交调制以及功率放大电路的另一实施例的框图。

图8B是根据本公开的图8A中的同相和正交调制及功率放大电路的框图，示出了与功能组件相关联的获得的数学计算。

图9是根据本公开的同相和正交调制及功率放大电路的又一实施例的框图，示出了与功能组件相关联的获得的数学计算。

图10是根据本公开的同相和正交调制及功率放大电路的另一实施例的框图，其中示出了与功能组件相关联的获得的数学计算。

具体实施方式

参照附图作出本说明书，其中示出了优选实施例。然而，可以使用许多不同的实施例，因此，说明书不应被解释为对这里所述的实施例的限制。更合理地，提供这些实施例是为了使本公开变得全面和完整。类似的附图标记指代类似的元件，并且’符号用于指示备选实施例中类似的元件。

现在将关于图1-3进行简要描述，其公开了移动无线通信设备的示例，例如，手持便携式蜂窝无线电装置，其可合并各种电路的非限制示例，包括后面描述的改进的I和Q调制及功率放大电路。图1-3代表多种不同类型功能电路组件以及它们的互联的非限制性示例，且操作于供合并所述改进、优点和特征的移动无线通信设备的电路使用。

首先参照图1和2，阐述了具有如下所述的改进和优点的手持便携式蜂窝无线电装置等移动无线通信设备20的示例。示例性地，该设备20包括具有上部46和下部47的外壳21，以及例如由外壳承载的至少一个电介质基板67(即，电路板)，例如传统的印刷电路板(PCB)基板。大量不同的电路板能够用于支撑不同的组件。例如，一个电路板可支撑微处理器和RF组件，另一电路板可被形成为天线电路板，而又一电路板可被形成为用于支撑不同组件(例如键盘)的电路板。相对于其他RF组件，可以将微处理器放置在另一电路板上。

外壳(未详细示出)典型地覆盖并封装各种组件，如一个或多个电路板和一个或多个天线。外壳包括例如塑料壳体的外壳壳体。根据设计类型，外壳壳体能够支撑用于前和后侧的分离的外壳盖。任何类型的外壳或外壳壳体将允许接近任何电路板并支撑一个或多个电路板以及一个或多个天线。电池开口提供对电池的存取以向设备供电。在一个非限制示例中，外壳壳体能够支撑如在其下边缘处的天线。下文中所使用的术语电路板67可以指任何介电基板、PCB、陶瓷基板或用于承载移动无线通信设备20内的信号电路和电子组件的其他电路承载结构。所示的外壳21例如是固定外壳，但应当理解的是，可以使用在许多蜂窝和类似电话中典型使用的翻盖或滑盖外壳。可以使用具有不同外壳壳体的这些和其他外壳配置。

电路48由电路板67承载，电路48例如是微处理器、存储器、一个或多个无线收发机(例如蜂窝、WLAN等)，包括RF电路、包括音频和电源电路、并且在这一方面包括任何键盘电路。该电路通常还可以被称作RF电路。应当理解的是，如上所述，本领域技术人员将认识到，键盘电路可以在分离的键盘等上。如上所述，所述不同组件还可以分布在一个电路板上或分布在多个不同电路板中。优选地，电池(未示出)也由外壳21承载，用于向电路48供电。术语RF电路可以包括可互操作的RF收发机电路，该可互操作的RF收发机电路包括接收和发送电路以及电源电路，包括充电电路和音频电路，包括同相和正交电路，该同相和正交电路包括针对相应的同相和正交电路的相应功率放大器电路。

在一方面，音频输出换能器49(例如扬声器)由外壳21的上部46承载，并连接至电路48。诸如键区(键盘)23(图2)等一个或多个用户输入接口设备也优选地由外壳21承载，并连接至RF电路48。这里所使用的术语键区(keypad)也指术语键盘(keyboard)，表示具有字母和/或数字按键的公知用户输入设备，并且在其他实施例中包括多次敲击或预测输入模式。用户输入接口设备的其他示例包括滚轮37和背部按钮36。当然，应理解的是，在其他实施例中可以使用其他用户输入接口设备(例如触笔或触摸屏接口)。

天线和相关联的天线电路45(图1)优选地被支撑在外壳内，并且一方面处于外壳中的下部47，如在外壳壳体的下边缘上。天线可以形成为构成天线电路的传导迹线的图案，该天线电路在物理上形成天线。天线操作连接至主电路板67上的电路48或其他板上的其他电路。在一个非限制性示例中，可以在分离的天线电路板或在外壳下部从主电路板延伸的天线电路板部分上形成天线。如上所述，还可以使用分离的键盘电路板。其他电路板可以用于其他组件。

更具体地，用户通常将握住外壳21的上部，非常靠近他们的头部，使得音频输出换能器49直接接近耳朵。但是，音频输入换能器(即麦克风)所处的外壳21的下部47不需要被置于直接接近用户的嘴的位置，并可以远离用户的嘴握住该下部47。即将音频输入换能器握在接近用户的嘴的位置不仅对用户来说是不舒服的，而且在一些情况下还可能使用户的声音失真。

在一些设计中，天线45位于邻近外壳21的下部47的位置，以使由于用户的手的阻挡导致的对天线性能的影响较小。典型地，用户朝着电话外壳的中上部握住蜂窝电话，因此，与安装在邻近外壳21的下部47的天线相比，用户更可能将他们的手放在这样的天线上。相应地，通过将天线45放置在邻近外壳21的下部47的位置，可以实现更可靠的性能。

这种类型的配置另一优势在于，可以为要在外壳的上部46承载的一个或多个辅助输入/输出(I/O)设备50提供更多的空间。此外，通过将天线45与辅助I/O设备50分离，可以使其间的干扰减小。

如本领域的技术人员所认识到的，辅助I/O设备50的一些示例包括：用于提供WLAN通信能力的WLAN(例如蓝牙、IEEE 802.11)天线、和/或用于提供定位能力的卫星定位系统(例如GPS、伽利略等)天线。辅助I/O设备50的其他示例包括：第二音频输出换能器(例如，用于扬声器电话操作的扬声器)、用于提供数字摄像机能力的摄像机镜头、电子设备连接器(例如，USB、耳机、安全数字(SD)或存储卡等)。

应当注意的是，这里用于辅助I/O设备50的术语“输入/输出”表示：这样的设备可以具有输入和/或输出能力，并且这样的设备不需要在所有实施例中既提供输入能力又提供输出能力。这就是说，例如，如摄像机镜头之类的设备可以仅接收光学输入，而耳机插孔可以仅提供音频输出。

设备20还示意性地包括：例如液晶显示器(LCD)的显示器22，由外壳21承载并连接至电路48。如本领域的技术人员将认识到的，背部按钮36和滚轮37也可以连接至电路48，以允许用户导航菜单、文本等。滚轮37在一些情况下还可以被称作“姆指轮”或“轨迹轮”。键区23示意性地包括：多个多符号按键24，其中每个按键上均具有多个相应符号的标记。键区23还示意性地包括：交替功能键25、下一项键26、空格键27、换档键28、返回(或输入)键29以及退格/删除键30。

在首先按压或促动交替功能键25时，下一项键26还用于输入“*”符号。类似地，在首先促动交替功能键25时，空格键27、换档键28和退格键30分别用于输入“0”和“#”。如本领域技术人员将认识到的，键区23还示意性地包括：发送键31、结束键32和快捷(即菜单)键39，用于发出蜂窝电话呼叫。

此外，每个按键24上的符号被布置在项行和底行中。当用户按压按键24而没有首先按压交替功能键25时，输入底行中的符号，而通过首先按压交替功能键来输入顶行符号。如图2所示，多符号按键24被布置在发送和结束键31、32之下的键区23上的前三行中。此外，每个按键24上的字母符号被布置为定义QWERTY布局。键区23上的字母以三行格式呈现，每一行的字母具有与标准QWERTY键区相同的顺序和相对位置。

在该非限制性示例中，每行按键(包括第四行功能键25-29)被布置成五列。第一、第二和第三行的第二、第三和第四列中的多符号按键24上具有可通过首先促动交替功能键25来访问的数字标记(即1到9)。如本领域的技术人员将认识到的，结合下一项键、空格键和换档键26、27、28(如上所述，在首先促动交替功能键25时分别输入“*”、“0”、“#”)，该组按键定义了在传统按键式电话上可以找到的标准电话键区布局。

相应地，所述移动无线通信设备20可以有利地不仅用作传统蜂窝电话，还可以方便地用于通过蜂窝或其他网络(如因特网)发送和/或接收数据(如电子邮件数据)。当然，在其他实施例中也可以使用其他键区配置。如本领域的技术人员将认识到的，多次敲击或预测输入模式可以用于键入电子邮件等。

在一个非限制性方面，优选地，将天线45形成为多频带天线，该天线在多个操作频率上提供增强的发送和接收特性。更具体地，天线45被设计为提供高增益的、期望的阻抗匹配，并且在相对宽的带宽和多个蜂窝频带上满足可应用的SAR要求。作为示例，在一个非限制性示例中，天线45优选地在五个频带上操作，即850MHz全球移动通信系统(GSM)频带、900MHz GSM频带、DCS频带、PCS频带和WCDMA频带(即高达约2100MHz)，但是天线45也可以用于其他频带/频率。为了节省空间，尽管也可以在二维或平面实施例中实现天线45，但有利地，可以在三维中实现天线45。在一个非限制示例中，天线45是L配置的并位于支撑壳体的下部或下边缘。

图1和2所示的移动无线通信设备可以结合电子邮件和消息收发帐户，并提供如编写电子邮件、PIN消息和SMS消息等不同功能。该设备可以通过适当菜单来管理消息，该适当菜单可以通过选择消息图标来检索。地址簿功能可以添加联系人、允许管理地址簿、设置地址簿选项以及管理SIM卡电话簿。电话菜单可以允许使用不同电话特征来发出和应答电话呼叫、管理电话呼叫日志、设置电话选项以及查看电话信息。浏览器应用可以允许浏览网页、配置浏览器、添加书签以及改变浏览器选项。其他应用包括任务、备忘录、计算器、闹钟和游戏、以及具有各种参考的手机选项。

可以选择日历图标以进入日历程序，该日历程序可以用于建立和管理如会议或约会等事件。日历程序可以是任何类型的消息收发程序，或允许组织者建立例如约会或会议等事件的约会/会议程序。

在以下参照图3的示例中进一步描述了在图1和2的示例性移动无线通信设备20中可以使用的各种功能组件的非限制性示例。设备20示意性地包括以虚线轮廓示出的外壳120、键区140和输出设备160。优选地，所示的输出设备160是显示器，该显示器优选地是全图形LCD。备选地，可以使用其他类型的输出设备。如微处理器之类的处理设备180包含在外壳120内，并耦合在键区140与显示器160之间。响应于用户对键区140上按键的促动，处理设备180控制显示器160的操作以及移动设备20的总体操作。

外壳120可以垂直伸长，或可以采用其他尺寸和形状(包括翻盖式外壳结构)。键区可以包括模式选择键、或用于在文本输入与电话输入之间进行切换的其他硬件或软件。

除处理设备180以外，在图3中示意性示出了移动设备20的其他部分。这些部分包括：通信子系统101；短距离通信子系统102；键区140和显示器160，以及其他输入/输出设备106、108、110和112；以及存储设备116、118和各种其他设备子系统121。优选地，移动设备20是具有语音和数据通信能力的双向RF通信设备。此外，移动设备20优选地具有经由因特网与其他计算机系统进行通信的能力。

由处理设备180执行的操作系统软件优选地存储在如闪存116之类的永久性存储器中，但也可以存储在如只读存储器(ROM)或类似存储元件之类的其他类型的存储设备中。此外，可以将系统软件、专用设备应用或其部分临时加载入如随机存取存储器(RAM)118之类的易失性存储器中。移动设备接收到的通信信号也可以存储在RAM118中。

除了操作系统功能以外，处理设备180还能够执行设备20上的软件应用130A-130N。可以在制造期间在设备20上安装控制基本设备操作(如数据和语音通信130A和130B)的预定应用集合。此外，还可以在制造期间安装个人信息管理器(PIM)应用。优选地，PIM能够组织和管理数据项目，如电子邮件、日历事件、语音邮件、约会、和任务项目。优选地，PIM应用还能够经由无线网络141发送和接收数据项目。优选地，PIM数据项目经由无线网络141与主机系统中存储的或与主机系统相关联的、设备用户的相应数据项目无缝地集成、同步和更新。

可以通过通信子系统101，并可能通过短距离通信子系统来执行包括数据和语音通信在内的通信功能。通信子系统101包括接收机150、发射机152以及一个或多个天线154和156。此外，通信子系统101还包括：处理模块，如数字信号处理器(DSP)158，以及本地振荡器(LO)161。通信子系统101的具体设计和实现方式取决于移动设备20要在其中操作的通信网络。例如，移动设备20可以包括通信子系统101，通信子系统101被设计为与Mobitex^TM、DataTAC^TM或通用分组无线业务(GPRS)移动数据通信网络一起进行操作，还被设计为与如AMPS、TDMA、CDMA、PCS、GSM等多种语音通信网络中任一种一起进行操作。移动设备20还可以与分离的和集成的其他类型的数据和语音网络一起利用。

网络接入需求根据通信系统的类型而改变。例如，在Mobitex和DataTAC网络中，使用与每个设备相关联的唯一个人识别号(PIN)在网络上注册移动设备。然而，在GPRS网络中，网络接入与设备的订户或用户相关联。GPRS设备因此需要订户识别模块(通常被称作SIM卡)，以便在GPRS网络上进行操作。

当已经完成所需网络注册或激活过程时，移动设备20可以在通信网络141上发送和接收通信信号。将通过天线154从通信网络141接收到的信号路由至接收机150，接收机150提供信号放大、下变频、滤波、信道选择等，还可以提供模数转换。接收信号的模数转换允许DSP 158执行更复杂的通信功能，如解调和解码。采用类似的方式，DSP 158对要发送至网络141的信号进行处理(例如，调制和编码)，然后将其提供至发射机152，以进行数模转换、上变频、滤波、放大并经由天线156发送至通信网络141(或网络)。

除了对通信信号进行处理以外，DSP 158提供对接收机150和发射机152的控制。例如，可以通过在DSP 158中实现的自动增益控制算法来对应用至接收机150和发射机152中的通信信号的增益进行自适应控制。

在数据通信模式中，通信子系统101对如文本消息或下载的网页等接收信号进行处理，并将其输入至处理设备180。然后由处理设备180对接收信号进行进一步处理，以向显示器160输出，或备选地向某个其他辅助I/O设备106输出。设备用户还可以使用键区140和/或某个其他辅助I/O设备106(例如，触摸板、摇臂开关、姆指轮或某种其他类型的输入设备)来编写如电子邮件消息之类的数据项。然后可以经由通信子系统101在通信网络141上发送所编写的数据项。

在语音通信模式中，设备的总体操作实质上上类似于数据通信模式，只是将接收信号输出至扬声器110，并且通过麦克风112产生用于发送的信号。如语音消息记录子系统之类的备选语音或音频I/O子系统也可以在设备20上实现。此外，显示器160也可以用在语音通信模式下，例如用于显示呼叫方身份、语音呼叫持续时间、或其他语音呼叫相关信息。

任何短距离通信子系统可以实现移动设备20与其他邻近系统或设备(不必是类似设备)之间的通信。例如，短距离通信子系统可以包括红外设备及关联电路和组件、或蓝牙(Bluetooth^TM)通信模块，以提供与具有类似功能的系统和设备的通信。

现在参照图4，示出了传统的同相和正交(I/Q)调制和功率放大电路的框图，该电路统一以300示出，典型地用在多种不同类型的通信设备中，尤其是低功率移动无线通信设备。电路300在同相和正交调制、混频和功率组合之后具有一个功率放大器电路。

图4示出了该传统I/O调制和功率放大电路300。该电路300具有用于相应的同相电路302和正交电路304的同相和正交输入(I)和(Q)，如图所示，这两个电路分别包括：数模转换器(DAC)310、312，低通过滤器314、316，以及混频器318、320。本地振荡器330产生进入分频器332中的本地振荡(LO)信号，如图所示，分频器332将获得的分频信号传递到相应的混频器318、320中。分频器332为I和Q调制提供+45和-45的相位/频率调整。

混频器318、320的输出在功率组合器340处组合(或求和)为一个信号，然后在相应的带通滤波器342处对该信号进行带通滤波。一个或多个RF功率放大器形成功率放大器电路350，用于放大带通滤波后的信号。然后在低通滤波器352中对放大后的信号进行滤波。然后将滤波后的信号传递到其他RF电路以便进行其他处理，包括作为用于空中信号发送的任意发射机电路一部分的天线。图4示出的调制和功率放大电路300具有与功率放大器(PA)电路350的线性问题，且需要更灵活的IQ调制方案。当功率放大器电路设计用于8PSK(相移键控)、正交幅度调制(QAM)和类似调制方案时(典型地在一些低功率通信设备中)，这将会是特别有关系的。

传统电路300也可以具有会降低TRP的不良天线匹配，并且由于当前功率放大器的缺陷而引起低效率，使得很难提高射频发射机性能和电池寿命。同样，这种类型的传统电路300具有由于功率放大器的较高的非线性引起的谐波问题。例如在大型和功能强的基站中的一些非常高功率的I/Q调制电路可以使用功率被合并到天线的多个功率放大器，但这些功率放大器典型地结合复电路特征，例如前馈、反馈、无失真、复混频和复功率放大器电路。这些类型的方案对于低功率移动无线通信设备来说不总是足够的。针对I/Q调制的一些通信电路结合并行输出级。这些通常旨在实现任意功率放大器电路的更好的线性度。并行输出级有时用于热控制、增加的功率输出、信号质量、峰功率提高以及类似方面。这些电路也存在缺陷并且对于上述的较低功率应用来说是不可靠的或不适合的。

图5是IQ调制和功率放大电路400的框图，例如包括I/Q信号输入以及同相电路402和正交电路404的以上确定的共同转让和待审的‘045的申请中所描述的，IQ调制和功率放大电路400包括相应DAC410、412，LPF 414、416和混频器418、420的每个I/Q电路402、404中的基本组件。这些组件类似于图4中所示的组件，但是根据每个I/Q电路402、404的改变能够进行修改使得包括如下所述的功率放大器电路。图6、7A和7B描述对关于图5所描述的电路的改进，描述图5中的电路之后进行图6、7A和7B中所示的电路的描述。

如图5所示，每个I/Q电路402、404包括功率放大器电路450a、450b，功率放大器电路450a、450b仅用于放大相应I/Q电路402、404中的相应I或Q信号。将相应功率放大器电路450a、450b放置在相应同相和正交电路402、404的每一个中。本地振荡器430和分频器电路432类似于图4的电路但根据需要进行了修改。在相应混频器418、420内混频之后，在相应带通滤波器442a、442b中对相应I和Q信号进行带通滤波，然后通过相应功率放大器电路450a、450b对其进行功率放大，使得分别对分离的同相和正交信号进行功率放大，而不是如在图4电路中，组合之后被放大。然后，在功率组合器460中对相应的I和Q信号进行功率组合，在低通滤波器462中对获得的信号进行滤波。

该非限制性示例中的该I/Q调制和功率放大电路400使用两个分离的功率放大器电路450a、450b，与例如图4中示出的组合之后放置的更传统的单个功率放大器电路相比，具有小于3dB的输出功率，从而获得功率放大器电路更好的线性度，而作为非限制性示例，通过3dB功率组合器460仍然保持相同的输出功率。该功率组合器460隔离了输出与输入，使得电路400能防止不良天线匹配直接影响功率放大器和射频(RF)性能。根据如述针对每个I/Q电路402、404的更高效和更有效的功率放大器电路450a、450b，就可能获得更长的电池寿命。由于能够使用更线性的功率放大器，因此来自功率放大器输出的谐波发射就更少。

IQ调制可以利用图5所示的电路来实现，而且数字幅度、频率和相位调制也可以采用高效的方式来实现。由于使用与移动无线通信设备相关联的较小功率放大器电路来实现期望的输出功率(例如，大于33dBm)，会出现更好的线性度和增加的功率效率。这种类型的I/Q调制和功率放大电路400允许更灵活的数字调制以用于具有类似硬件体系结构的不同调制方案。也能够在例如470处的线所示的单个收发机芯片上实现电路400，这归功于使用了相应的功率放大器电路450a、450b，与图4中所示的通常单个功率放大器电路350相比，发送小于3dB的RF功率。作为非限制性示例，图5所示的I/Q调制和功率放大电路400包括3dB功率组合器460(例如正交混合功率组合器)，且提供一种容易的功率放大器匹配以便得到更好的输出功率以及对移动天线阻抗改变不敏感。功率组合器460也使得消除了偶次发送谐波，然后，将使得任意谐波滤波器的设计更容易，并具有更少的插入损耗和相关因素。

作为一个非限制性的示例，正交混合功率组合器460可使用不同技术来形成，且典型地将两个通常是等幅度的、正交相位输入信号组合成单个输出信号。该组合器可使用集总元件电路、带状线电路或其他电路。带状线电路在那些需要低损耗或高功率或这两者的应用中使用。典型地，基础电路元件是一个3dB 1/4-波耦合器，且形成为四端口网络。可以在第二和第三端口之间平均拆分应用于第一端口的信号，第二和第三端口的输出之一具有相对90度相移。当第二和第三端口被终止进入匹配阻抗时，典型地，将应用于第一端口的信号发送给连接到第二和第三端口的负载，使得第四端口接收可以忽略的功率并被“隔离”。在第二端口的阻抗失配将会从第二端口返回应按比例在第一和第四端口之间拆分的一些信号功率。即使输出端口之间的关系保持在90度，也可能改变相对的输入/输出相位调整。可能会形成具有一个或多个环形磁心的集总元件结构。典型地，在集总元件设计中，插入损耗与网络中使用的不同组件的Q值相关。然而，在带状线组件中，插入损耗是由导体的阻抗和输入/输出端口处的失配损耗以及方向性损坏产生的。

图5中所示的I/Q调制和功率放大电路400克服了与图4中所示的那种类型的电路300相关联的技术缺陷和问题，特别地，利用针对GSM/GPRS/EDGE系统功率的放大器设计来实现GMSK和8PSK，在电路300中，在功率组合之后仅使用一个功率放大器电路350，。不同的RF收发机系统具有不同的收发机结构以用于具有IQ调制的数字频率和相位调制。

图5中，在I和Q电路402、404的每一个中具有相应的功率放大器电路450a、450b的I/Q调制和功率放大电路400允许对任意功率放大器驱动和/或功率放大器偏置的更多控制，即使在使用开环系统或是更大的或更小的闭环系统时也是如此。控制器480a、480b(或控制器)与相应的功率放大器电路450a、450b一起进行操作，并控制增益和其他因素。控制器480a、480b可以是开环或闭环控制(如每个电路中虚线反馈线所示)。图5所示的I/Q调制和功率放大电路400统一了IQ调制方案与线性/更高效/更高功率需求的功率放大器设计，使得实现不同类型的数字调制，例如，AM、FM和PM。同样，可以对图5所示的两个相应的功率放大器电路450a、450b进行校准，以便实现具有低谐波和对天线负载较小敏感的高线性/效率/的功率放大器设计。

在一个非限制性方面，功率组合器460操作为如上所述的3dB正交混合组合器。根据所述的这种电路设计，可以使用具有30dBm(1瓦特)的输出功率的两个功率放大器电路450a、450b来获得33dBm。由于功率组合器460而引起的损耗大约为0.2到0.3dB，这可使用一个尖(sharp)低通滤波器462来处理以迫使降低功率放大器的三次谐波。因此，可以建立具有30dBm输出的功率放大器电路450a、450b以实现33dBm输出。典型地，使用3dB正交混合功率组合器460，可以隔离天线匹配与功率放大器匹配，以便获得更好的TRP。因此，天线设计不需要多于一个的馈送端口来合并如前所述的功率组合器。

应当理解，正交混合功率组合器460能容忍天线负载阻抗的失配。同样，正交混合给出了对于相位和频率调制的更大的反射率。因此，通过改变每个同相和正交电路402、404的功率放大器电路450a、450b的偏置能够产生高效的幅度调制，并能够给出更灵活的电路功能。

图6、7A和7B示出了对于图5所示的I/Q调制和功率放大电路的改进，其中，相对于图5所示的I和Q功率放大器中的每一个改进了线性度。同样，改善了I和Q幅度和相位不平衡问题，且增强了具有不同RF输出功率级的I和Q功率放大器的效率问题。如前所述，例如为了预失真的目的，图5所示的电路包括控制反馈环的控制器480a、480b。图6、7A和7B所示的电路对于如何配置示为微处理器和基带处理器530的控制器以及如何使用电路以实现更好的控制，提供了更高的效率，而同时也提供了更好的电流感测和受控电源。当描述这些组件时，附图标记开始于500。

图6示例了一个双I/Q调制方案。来自功率放大器的信号以更好且更高效的方式合并，如所示使用复I和Q系数来形成如信号输入所示的I_I，I_Q，Q_I，和Q_Q信号分量，使用双I_Q调制器系统。示意了数学函数。Q_Q信号分量由电路501反转180度。每个信号通过相应的低通滤波器502a-d进入混频器504a-d。电路形成相应的同相调制器和混频器电路以及正交调制器和混频器电路，且形成相应的Q_I混频器、Q_Q混频器以及I_I和I_Q混频器。将由作为本地振荡器(LO)503的频率发生器生成的正弦信号传递进入90度分频器电路505a、505b，以给如所示的相应I_I，I_Q，Q_I，和Q_Q信号中的每一个添加余弦和正弦函数90度相移。混频后，相应信号传递到相应的I和Q求和器506a、506b中，且通过相应的I和Q带通滤波器510a、510b进入相应的I和Q功率放大器512a、512b。从功率放大器512a、512b输出的信号分别通过相应的I和Q功率放大器匹配电路514a、514b，且在3dB正交组合器520中进行组合。示意了示出进行信号的恰当组合的数学函数。

图6中的双I/Q调制器电路统一以图7A和7B的500示出，其是形成统一以525示出的I和Q调制和功率放大电路的较大电路的一部分，从统一以530示出的微处理器和基带处理器接收I_I，I_Q，Q_I，和Q_Q信号作为数字基带信号(I和Q信号)，其微处理器和基带处理器用作控制器且在这里被称作处理器或控制器。图7A和7B所示的电路包括针对I和Q功率放大器512a、512b(也被标识为PA_I和PA_Q)中的每一个的相应的I和Q开关电源532a、532b。将正交3dB组合器520的输出输出到定向耦合器536中，且信号通过低通滤波器538和连接器540(在一个当前的非限制性示例中是50-欧姆连接器)输出。信号从连接器540进入天线匹配电路542，且作为信号输出通过天线544发送。

接收诸如各种控制信号之类的信号进入开关电源532a、532b，其他信号例如作为I_I和Q_I传感器信号反馈给处理器530。开关电源电路532a、532b接收来自所示处理器530的各种幅度、传感器和其他相关信号。

应当理解，产生来自处理器530的每个I_I，I_Q，Q_I，和Q_Q信号作为数字信号而生成，且在传递到相应的低通滤波器502a-d之前通过相应的数模转换器550。从处理器530产生I和Q信号的偏置信号，且分别通过数模转换器(DAC)552a、552b并进入相应的I和Q功率放大器512a、512b以便向放大器提供偏置控制。经由电阻器R和R-det从定向耦合器536接收功率检测信号，该信号进入功率检测器电路556且通过模数转换器(ADC)558以便由处理器530接收。接收来自功率放大器匹配电路514a、514b的信号进入针对相应I和Q解调器电路570a、570b的低通滤波器560a、560b，相应I和Q解调器电路570a、570b分别包括适合的混频器572、相移器和分频器574和低通滤波器576和模数转换器(ADC)578以用于I和Q解调器电路570a、570b中的每一个。信号输出包括I_IF信号、I_QF信号、Q_IF信号和Q_QF信号。来自定向耦合器536的信号也通过R_IQ电阻器且通过低通滤波器580进入另一如所示的IQ解调器582，该解调器包括混频器584、分频器586、低通滤波器588和ADC 590。

在操作中，从I_PA(512a)输出中取出非常小的部分(大约-30dB，或0.1％)(在Q_PA(512b)执行相同的操作且I信号作为示例描述)。信号通过低通滤波器560a，且经由IQ解调器进行解调，在这个示例中，是I解调器570a。解调后的I和Q基带信号将在相应的电路576、578进行低通滤波和模数转换。将这些解调后的数字I和Q信号与到I/Q解调器500的原始I基带数字输出信号的数字I和Q部分进行比较。将检测到幅度、频率和相位调制误差。在分析误差消息后，在该示例中对I数字输出信号进行适当的数字调整。并且，改善I_PA功率放大器512a的线性度的适当调整可经由至I_PA偏置控制(Bias_I)的I_am(幅度)信号来进行。幅度调制的进一步调整也可以经由从处理器至I_PA电源电压532a的I_AMP信号来进行。关于Q侧，可以完成相同操作。

为了实现最优且平衡的IQ调制的PA输出信号，在来自正交组合器520的3dB正交输出处添加具有大约20dB耦合因子的定向耦合器518。经由电阻器R将耦合信号划分为两部分。信号的一部分经验R_det电阻器与功率检测器电路556的输入匹配。ADC 558将检测器556的模拟输出A/D转换成数字信号，且与原始Vramp[＝(I_am+Q_am)/2]进行比较。通过对I_am和Q_am(幅度)信号进行预失真来补偿幅度误差，以校正误差。信号的另一部分经由电阻器R_IQ与低通滤波器(LPF)580的输入进行匹配。低通滤波器580将移除发送频率的谐波。第三IQ解调器582对滤波后的信号进行解调。作为输出的IQ_IF和IQ_QF信号代表解调后的数字I和Q信号。处理器530将这些信号与原始数字信号I和Q进行比较。检测到幅度、相位和频率误差。在将数字I和Q信号馈送到D/A转换器550和IQ调制器之前，将通过分别对数字I和Q信号进行预失真来校正这些误差。当然，这与前馈过程相对应。

如前所述，通过使用I和Q PA的512a、512b来替代一个传统的PA解决方案，开关电源532a、532b分别用于I和Q PA的512a、512b。I和Q PA的512a、512b消耗大约一半电流以允许系统使用商业上可用的开关电源532a、532b。I和Q PA的512a、512b将由来自处理器530的TX_EN信号来控制从而启动放大器。两个放大器的电源电压将由与发送功率相关的、来自处理器530的TX_PCL信号来设置。输出功率越高(即，PCL电平越高)，电源电压越高，这也与用于放大器偏置设置的I_am和Q_am相对应。通过调整两个放大器的偏置和电源电压，系统将放大器置于DC功率最高效的操作状态中。从I和Q电源接收进入处理器的I_I_sensor(传感器)和Q_I_sensor信号也用于分别监控流入放大器的电流，以便对放大器进行更好的偏置控制。回到电源的I_AMP和Q_AMP信号能够用于：(1)模拟和/或数字幅度调制；(2)功率放大器线性化的预失真；和(3)每个突发期间动态调整电源电压以便使得放大器的动态范围更好。TX_STBY信号用于将开关电源保持在备用模式，以准备下一次即时传输。

现在参照图8A，描述双I/Q调制器电路500’的另一实施例。在该双I/Q调制器电路500’的实施例中，对那些上述关于图7A和7B讨论的元件给出了’符号，并且这里不需要进一步讨论。该实施例与先前实施例的不同之处在于，双I/Q调制器电路500’的处理器530’还包括IQ分集开关阵列600’，IQ分集开关阵列600’示意性地被配置为在I和Q信号输入之间选择性地切换数字基带I信号601a’-601b’和数字基带Q信号601c’-601d’。IQ分集开关阵列600’示意性包括用于对输入信号I_I 601a’和Q_Q 601d’进行选择性相移的一对180度相移器602a’-602b’。换言之，输入信号I_I 601a’和Q_Q 601d’的幅度相反。

同样在该实施例中，正交组合器/分路器520’不具有如图7A-B的实施例中所示的经由电阻器与地耦合的端口。不同之处在于，该双I/Q调制器电路500’示意性地包括(从自正交组合器/分路器520’的下游开始顺序地)：一对定向耦合器536a’-536b’、一对低通滤波器538a’-538b’、一对连接器540a’-540b’、一对天线匹配电路542a’-542b’、以及一对天线阵列544a’-544b’。尽管示出了一对天线阵列544a’-544b’，但是在其他实施例(未示出)中，双I/O调制器电路500’可以备选或附加地包括至少一个具有多个不同馈送点的天线。如本领域技术人员应理解的，根据数字基带I信号601a’-601b’和数字基带Q信号601c’-601d’至相移器602a’-602b’的选择性切换，在正交组合器/分路器520’的输出端口处的信号可以选择性地被抵消并应用于期望的天线544a’-544b’。

现在另外参照图8B，现在描述双I/Q调制器电路500’的数学验证。如图所示，根据IQ分集开关阵列600’的选择性切换，对正交组合器/分路器520’的输出端口(1、4)上的信号的相移进行调整。所示的数学验证将相位切换划分成两种情况：情况#1和情况#2。在情况#1中，放大的IQ信号与上述实施例(图7A-7B)中的相同。组合的IQ功率放大器输出将去往正交组合器/分路器520’的端口#1，然后通过低通滤波器538b’和天线匹配网络542b’去往天线#1 544b’。在端口#4处不存在信号(已被抵消)，并且天线#2 544a’经由低通滤波器538a’和天线匹配网络542a’提供适当的50欧姆终端负载。在情况#2中，相应地切换IQ信号的相位。组合的IQ功率放大器输出去往正交功率组合器/分路器520’的端口#4，然后通过低通滤波器538a’和天线匹配网络542a’去往天线#2 544a’。在端口#1处不存在信号(已被抵消)，并且天线#1544b’经由低通滤波器538b’和天线匹配网络542b’提供适当的50欧姆终端负载。换言之，根据处理器530’的选择性切换，可以使广播信号指向天线#1 544a’或天线#2 544b’中的任一个，而无需现有技术的典型模拟开关。

有利地，双I/Q调制器电路500’可以解决现代无线高速多输入多输出(MIMO)移动通信系统中的发射分集问题，并且可以降低由于需要针对发射分集的额外RF开关而引起的RF插入损耗和PCB空间成本。此外，通过使用IQ分集开关阵列600’，双I/Q调制器电路500’可以切换数字基带中(I_I，I_Q)和(Q_I，Q_Q)信号的相位，从而提供针对发射分集的在两个天线544a’-544b’之间的切换，而无需现有技术的下游模拟开关。

此外，双I/Q调制器电路500’可以降低由于移除功率放大器输出处的RF开关而引起的额外RF损耗(近似为0.5-1.0dB)，与传统发射分集相比这显著增加了效率。双I/Q调制器电路500’还可以提供发射分集，而无需触发典型下游RF开关和PCB空间的额外成本。

现在参照图9，现在描述双I/Q调制器电路500”的另一实施例的数学验证。在双I/Q调制器电路500”的该实施例中，对以上关于图7A、7B和8讨论的那些元件给出双’符号，并且在这里不需要进一步讨论。该实施例与先前实施例的不同之处在于，处理器530”不包括分集开关阵列。不同之处在于，处理器530”对数字基带I和Q信号中的每一个进行选择性相移。具体地，处理器530”可以调整Q_I和Q_Q数字基带信号的beta(β)和I_I和I_Q数字基带信号的alpha(α)。换言之，处理器530”可以分离地将各个基带信号相移任一期望量。通过进行这些调整，处理器530”可以对正交组合器/分路器520”的输出端口(1、4)处的信号进行各种控制，例如，通过控制馈送给对应天线544a”-544b”用于广播的信号的幅值和相位。

在以下表1中示出了正交组合器/分路器520”的输出端口(1、4)处的RF信号的幅值和相位的简单数值计算。表1中示出的值表示从0°到180°递增45°的alpha，以及0°或-90°的beta。从表1中可以认识到的是，输出端口(1、4)处的两个RF信号的幅值和相位随着针对数字基带信号的alpha和beta的选择性调整而改变。然而，正交组合器/分路器520”的输出端口(1、4)处的每个信号的相位将变为相同度数。

该实施例是有利的并且可以根据图8A和8B的上述实施例的情况1和2来重复相同的天线分集布置，其中在alpha＝0°和beta＝0°时，提供情况1，并且在alpha＝90°和Beta＝-90°时提供情况2，每种情况如阴影所示。

表1

现在参照图10，现在描述双I/Q调制器电路500’”的另一实施例的数学验证。在双I/Q调制器电路500’”的该实施例中，对以上关于图9讨论的那些元件给出三重’符号，并且在这里不需要进一步讨论。该实施例与先前实施例的不同之处在，也可以分别控制对从I和Q功率放大器512a’”-512b’”输出的RF I和Q信号的幅值。如本领域技术人员所理解的，对RF I和Q信号的幅值的控制例如可以使用选择性放大器增益调整、放大器偏置和电源调整以及调整预放大信号电平(可能在数字域)来实现。

以下在表2中示出了正交组合器/分路器520’”的输出端口(1、4)处的RF信号的幅值和相位的另一数值计算。如应认识到的，通过随着alpha和beta来改变幅值(即，“I”和“Q”)，可以单独调整输出端口(1、4)处的RF信号的幅值和相位。

同样，该实施例是有利的并且可以根据图8A和8B的上述实施例的情况1和2来重复相同的天线分集布置，其中在alpha＝0°、beta＝0°、I＝1.00、以及Q＝1.00时，提供情况1，并且在alpha＝90°、Beta＝-90°、I＝1.00、以及Q＝1.00时，提供情况2，每种情况如阴影所示。换言之，双I/Q调制器电路500’”对于正交组合器/分路器520’”的输出端口(1、4)处的信号具有完全的灵活性在于：可以将相应信号的幅值调整为零并且移至任一天线，以提供天线分集；并且还在于：也可以选择性地改变相应信号的相位，以提供波束赋形。此外，可以单独且分离地控制正交组合器/分路器520’”的输出端口(1、4)处的各个信号的幅值和相位。

表2

受益于上述说明书和相关附图中呈现的教导，本领域技术人员可以想到许多修改和其他实施例。因此，应当理解，各种修改和实施例应当包括在所附权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种通信设备(500’)，包括：

同相(I)电路，包括同相调制器和混频器电路(503’-506a’)以及与所述同相调制器和混频器电路(503’-506a’)耦合的I功率放大器电路(512a’)，所述I电路被配置为对数字基带I信号(601a’-601b’)进行调制和放大，以产生放大的I信号；

正交(Q)电路，包括Q调制器和混频器电路(503’-506b’)以及与所述Q调制器和混频器电路(503’-506b’)耦合的Q功率放大器电路(512b’)，所述Q电路被配置为对数字基带Q信号(601c’-601d’)进行调制和放大，以产生与放大的I信号分离的放大的Q信号；

功率组合器(520’)，被配置为对分离放大的I和Q信号进行求和，并且输出组合的I和Q信号；以及

I解调器电路(570a’)，被配置为对来自所述I功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的I信号；

Q解调器电路(570b’)，被配置为对来自所述Q功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的Q信号；

处理器(530’)，被配置为将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿误差；以及

I和Q信号输入，分别耦合至所述I和Q电路，并且与组合的I和Q信号隔离；

所述处理器包括多个相移器(602a’，602b’)，并且被配置为在所述多个相移器与I和Q信号输入之间选择性地切换数字基带I信号和数字基带Q信号，以提供针对数字基带I和Q信号中的至少一个的选择性相移。

2.如权利要求1所述的通信设备(500’)，其中，所述处理器(530’)被配置为对馈送给所述I和Q电路的数字基带I和Q信号(601a’-601b’和601c’-601d’)进行预失真，以补偿幅度、频率和相位调制误差。

3.如权利要求1所述的通信设备(500’)，其中，所述I调制器和混频器电路(503’-506a’)被配置为对I_I和I_Q输入信号进行处理，以产生针对所述I功率放大器电路(512a’)的I信号；以及所述Q调制器和混频器电路(503’-506b’)被配置为对Q_I和Q_Q输入信号进行处理，以产生针对所述Q功率放大器电路的Q信号。

4.如权利要求3所述的通信设备(500’)，其中，所述I调制器和混频器电路(503’-506a’)包括：

I_I混频器(504a’)；

I_Q混频器(504b’)，其中每个混频器被配置为处理相应的I_I和I_Q信号；

分频器电路(505a’)，与所述I_I混频器和所述I_Q混频器相关联，并且被配置用于相移90度；以及

I求和器(506a’)，被配置为接收来自所述I_I混频器和I_Q混频器的信号，并产生I信号；以及

其中，所述Q调制器和混频器电路(503’-506b’)包括：

Q_I混频器(504c’)；

Q_Q混频器(504a’)，其中每个混频器被配置为处理相应的Q_I和Q_Q信号；

分频器电路(505b’)，与所述Q_I混频器和所述Q_Q混频器相关联，并且被配置用于相移90度；以及

Q求和器(506b’)，被配置为接收来自所述Q_I混频器和Q_Q混频器的信号，并产生Q信号。

5.如权利要求1所述的通信设备(500’)，其中，所述处理器(530’)被配置为输出控制信号，以控制所述功率放大器电路(512a’和512b’)中的每一个，控制每个功率放大器电路中的相应偏置，以及调整相应I或Q信号的幅度。

6.如权利要求1所述的通信设备(500’)，其中，所述I解调器电路和Q解调器电路(570a’和570b’)中的每一个包括混频器(504a’-504d’)以及与所述混频器(504a’-504d’)相关联的分频器(505a’-505b’)，所述分频器(505a’-505b’)用于相移90度。

7.如权利要求1所述的通信设备(500’)，还包括：I/Q解调器电路(560a’-560c’，572a’-572f’，574a’-574c’，576a’-576e’，578a’-578e’，590’，588’)，连接至所述处理器(530’)，并且被配置为处理来自所述功率组合器(520’)的输出的信号，以帮助确定幅度、频率和相位调制误差。

8.如权利要求1的所述的通信设备(500’)，还包括：功率检测器(556’)，连接至所述处理器(530’)，并且被配置为处理来自所述功率组合器(520’)的输出的信号，并且输出与原始功率相比用于补偿幅度误差的信号。

9.一种操作通信设备(500’)的方法，包括：

提供同相(I)电路，所述同相(I)电路包括同相调制器和混频器电路(503’-506a’)以及与所述同相(I)调制器和混频器电路(503’-506a’)耦合的I功率放大器电路(512a’)，以对数字基带I信号(601a’-601b’)进行调制和放大，从而产生放大的I信号；

提供正交(Q)电路，所述正交(Q)电路包括Q调制器和混频器电路(503’-506b’)以及与所述Q调制器和混频器电路(503’-506b’)耦合的Q功率放大器电路(512b’)，以对数字基带Q信号(601c’-601d’)进行调制和放大，从而产生与放大的I信号分离的放大的Q信号；

使用功率组合器(520’)对分离放大的I和Q信号进行求和，并且输出组合的I和Q信号；

使用I解调器电路(570a’)对来自I功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的I信号；

使用Q解调器电路(570b’)对来自Q功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的Q信号；

使用处理器(530’)将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿误差；

将分别耦合至I和Q电路的I和Q信号输入与组合的I和Q信号隔离；以及

使用包括多个相移器(602a’，602b’)的处理器在多个相移器与I和Q信号输入之间选择性地切换数字基带I信号和数字基带Q信号，以提供针对数字基带I和Q信号中的至少一个的选择性相移。

10.如权利要求9所述方法，还包括：使用处理器(530’)对馈送给所述I和Q电路的数字基带I和Q信号进行预失真，以补偿幅度、频率和相位调制误差。

11.如权利要求9所述的方法，还包括：

使用所述I调制器和混频器电路(503’-506a’)对I_I和I_Q输入信号进行处理，以产生针对I功率放大器电路(512a’)的I信号；以及

使用所述Q调制器和混频器电路(503’-506b’)对Q_I和Q_Q输入信号进行处理，以产生针对Q功率放大器电路(512b’)的Q信号。

12.一种通信设备(500’”)，包括：

同相(I)电路，包括同相I调制器和混频器电路(503’”-506a’”)以及与所述同相I调制器和混频器电路(503’”-506a’”)耦合的I功率放大器电路(512a’”)，所述I电路被配置为对数字基带I信号(601a’”-601b’”)进行调制和放大，以产生放大的I信号；

正交(Q)电路，包括Q调制器和混频器电路(503’”-506b’”)以及与所述Q调制器和混频器电路(503’”-506b’”)耦合的Q功率放大器电路(512b’”)，所述Q电路被配置为对数字基带Q信号(601c’”-601d’”)进行调制和放大，以产生与放大的I信号分离的放大的Q信号；

功率组合器(520’”)，被配置为对分离放大的I和Q信号进行求和，并且输出组合的I和Q信号；

I解调器电路(570a’”)，被配置为对来自所述I功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的I信号；以及

Q解调器电路(570b’”)，被配置为对来自所述Q功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的Q信号；

I和Q信号输入，分别耦合至I和Q电路，并且与组合的I和Q信号隔离；以及

处理器(530’”)，被配置为：将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿误差；

对数字基带I和Q信号中的至少一个进行选择性相移；以及

控制所述I和Q功率放大器电路中的至少一个，以改变放大的I和Q信号中的至少一个的幅度。

13.根据权利要求12所述的通信设备(500’”)，其中，所述处理器(530’”)被配置为对馈送给所述I和Q电路的数字基带I和Q信号(601a’”-601b’”和601c’”-601d’”)进行预失真，以补偿幅度、频率和相位调制误差。

14.一种操作通信设备(500’”)的方法，包括：

提供同相(I)电路，所述同相(I)电路包括同相I调制器和混频器电路(503’”-506a’”)以及与所述同相I调制器和混频器电路(503’”-506a’”)耦合的I功率放大器电路(512a’”)，所述I电路对数字基带I信号(601a’”-601b’”)进行调制和放大，以产生放大的I信号；

提供正交(Q)电路，所述正交(Q)电路包括Q调制器和混频器电路(503’”-506b’”)以及与所述Q调制器和混频器电路(503’”-506b’”)耦合的Q功率放大器电路(512b’”)，所述Q电路对数字基带Q信号(601c’”-601d’”)进行调制和放大，以产生与放大的I信号分离的放大的Q信号；

使用功率组合器(520’”)对分离放大的I和Q信号进行求和，并且输出组合的I和Q信号；

使用I解调器电路(570a’”)对来自所述I功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的I信号；以及

使用Q解调器电路(570b’”)对来自所述Q功率放大器电路的反馈信号进行解调，并且产生解调的Q信号；

将分别耦合至I和Q电路的I和Q信号输入与组合的I和Q信号隔离；以及

将数字基带I和Q信号与解调的I和Q信号进行比较，以补偿误差；

对数字基带I和Q信号中的至少一个进行选择性相移；以及

控制所述I和Q功率放大器电路中的至少一个，以改变放大的I和Q信号中的至少一个的幅度。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

对馈送给所述I和Q电路的数字基带I和Q信号(601a’”-601b’”和601c’”-601d’”)进行预失真，以补偿幅度、频率和相位调制误差。

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