CN102629854A - 集成电路、无线通信单元及电源供应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种集成电路、无线通信单元以及电源供应方法。该集成电路用以提供一电源至一射频功率放大器，该集成电路包括一包含一开关式稳压器的低频电源路径以及一高频电源路径，该高频电源路径用以透过耦接一负载以调整该集成电路的输出端的一组合电源的输出电压，其中该组合电源由该低频电源路径以及高频电源路径所组成，以及该高频电源路径包括：一包含一电压反馈的放大器，用于在高频电源路径施加一电源信号；以及一耦接于放大器的输出的电容器，用以对该电源信号执行直流电压电平偏移。本发明能够提供一高效率及高线性度的电源电压。

Description

集成电路、无线通信单元及电源供应方法
技术领域
本发明有关于一种无线通信单元，用于提供一种电源的传送器结构以及电路。本发明应用于，但不限于为一用于线性传送器和无线通信单元的电源集成电路以及一相关的功率放大器电源电压供应方法。本发明主要的技术领域为应用于无线通信中的射频(radio frequency，RF)功率放大器技术领域。
背景技术
随着可用于无线通信系统的有限频谱所带来的压力，推动线性调制体制的效率得到了不断的发展。由于线性调制机制的包络波动，使得送至天线的平均功率远低于最大功率值，从而导致了功率放大器的功率降低。因此，致力于发展一种能够提供功率放大器的「功率回退」(back-off)(即线性)区域的高性能的高效率结构，在本技术领域中具有一定的意义。
线性调制机制需要对调制后信号进行线性放大，以最小化由频谱再生(spectral re-growth)所引起的不期望的带外(out-of-band)消耗。但是，应用于一普通RF放大设备中的主动装置并非天生就是非线性的，只有当消耗后的直流(DC)功率的一小部分转换为RF功率时，放大设备的转换函数才能够近似地为一直线，即运作为一理想的线性放大器。这种运作模式能够提供一低效率的DC功率至RF功率的转换，但是并不适用于便携式(用户)无线通信单元中。此外，对于基站来说，这种低效率运作模式同样存在一定问题。
此外，便携式(用户)装置的重点在于增长电池的寿命。为了同时达到线性度以及高效率的目的，所谓的直线化(linearisation)技术得到应用以改善更多类别的放大器的线性度，例如AB类、B类或者C类放大器。各种直线化技术纷纷出现，从而可应用于线性传送器的设计当中，例如笛卡尔(Cartesian)反馈、前置反馈(Feed-forward)以及适应性的预失真(Adaptive Pre-distortion)。
线性放大器(例如AB类放大器)的输出电压通常可以依据RF功率放大器(PowerAmplifier，PA)设备的需求而设定。通常地，PA的最小电压远大于AB类放大器的输出设备所需求的电压。因此，这还不是效率最好的放大技术。传送器(主要指PA)的效率由输出设备两端的电压，以及任何下拉式设备元件两端的任何过电压(excess voltage)来决定的，该过电压由PA的最小所需电源电压(Vmin)所引起。
为了提高传送上行链路通信通道中的比特率，需要研究，或者确切地说，需要应用一具有一振幅调制(amplitude modulation，AM)元件的更好的调制机制。这些调制机制，例如16位正交振幅调制(16-QAM)机制，需要分别关联于调制包络波形的多个高峰值因子(即波动程度)的多个线性PA。而这于现有技术中常使用的包络调制机制是相互矛盾的，并将导致功率效率以及线性度的大大降低。
因此，为了克服上述的效率以及线性度问题，多种解决方法得以提出。其中一种方法是关于对PA的电源电压进行调制，以使其与即将被RF PA传送的无线频率波形的包络相匹配。包络调制需要PA电源提供一反馈信号至放大器的控制断。上述应用包络调制的方法包括对包络的去除及恢复(envelope eliminationand restoration，EER)，及包络追踪(envelope tracking，ET)。以及上述的所有操作均需要在PA的电源断使用一带宽电源信号。
众所周知的是PA电源中对RF包络追踪的应用可以同时改善高功率传送环境下的高峰值平均功率(peak-to-average power，PAPR)的PA效率以及线性度。图1为两种现有的可选技术的示意图100。第一种技术提供了一固定电源电压105至一PA，第二种技术中，PA的电源电压被调整为对RF包络波形115进行追踪。在第一种技术中，PA电源电压余度110的超额部分得到利用(否则将被浪费)，而无需考虑被放大的调制后RF波形的特性。但是，在第二种技术115中，PA电源电压余度的超额部分能够透过RF PA电源得以降低120，从而使得PA电源能够精确地追踪瞬时RF包络。
众所周知的是开关式电源(SMPS)技术可以用于提高效率。一SMPS实质为包含一开关式稳压器的电源，其具有高效率的电功率转换能力。与其他类型的电源一样，一SMPS可以将一电源，例如一无线通信单元的电池转移至一负载，例如一功率放大器中，同时对电压及电流特性进行换转。一SMPS通常用以有效地提供一调整后输出电压，该输出电压的电压电平通常不同于输入电压。与一线性电源不同，开关模式电源的传输晶体管可以快速地在完全开启及完全关闭状态之间进行切换，从而可以减小能量的消耗。通过改变「开」与「关」之间的切换时间的比率，电压可以得以调整。相反地，一线性电源则必须驱动电压超额部分以调整该输出。其所具有的更高的效率实质上相当于一SMPS原本便具有的优势。因此，当需要获得更高的效率、更小的尺寸面积或者更小的电源时，可以使用开关式稳压器以替代线性稳压器。但是，开关式稳压器会更复杂，简单的设计又会带来低功率，以及若开关电流未得到很好的抑制，其会引起噪声问题。
图2为现有技术中输出功率(Pout[dBm])205与输入功率(Pin[dBm])210的关系示意图200。其中，当一PA电源电压被调整为应用一包络追踪技术时，各种功能及运作上的优势可以得以实现。通过将PA电源电压应用为追踪瞬时RF包络115，PA可以于振幅调制至振幅调制(AM-AM)的曲线220范围内维持一恒定增益215。相比于不使用PA电源电压追踪PA瞬时RF包络的技术，上述通过传送器对瞬时RF包络115的电源电压进行追踪的技术可以促使在相等的线性度(使用包络追踪)下，更高的输出功率能力225的实现。此外，相比于PA增益与一固定电源相关的结构，该包络追踪曲线200还能够在应用ET 230时降低PA增益。本领域技术人员应当了解，明显地，PA特性与PA在为包络追踪选取的运作环境下的运作功能有关。
因此，相比于应用一固定PA电源电压的情形，PA的增益可以在使用包络追踪时得以降低。包络追踪还可以实现高PAPR环境下的一高效率增益。此外，PA可以于一更低温度下实现相等的输出功率，从而可以降低热量的散失以及可以提高效率。但是，同样需要了解的是，由于包络追踪需要得到一高效率，因此在实际实作中，高带宽电源调制器以及对RF包络的精确追踪难以实现。
图3A为当调整一PA电源电压以应用包络追踪技术时，包络频谱密度(PSD(V2/100KhZ))305与所需频率310的关系示意图300。图3B为当调整一PA电源电压以应用包络追踪技术时，一集成AM功率355与频率360之间的关系示意图350。包络频谱密度呈现了不同的调制状况的一些共同特性，例如，低频区域包含了能量的大部分，而高频区域必须高至4-8MHz。如图所示，上述两个能量区域可通过一区域隔离开来，该隔离区域覆盖的范围为10kHz-400kHz，其中包含了很小部分能量。
因此，亟需一种改善的电源集成电路、无线通信单元以及功率放大器电源电压控制方法，能够使用上述线性以及高效率的传送器结构，以及特别是一种带宽电源结构能够提供一高效率的电源电压。
发明内容
有鉴于此，本发明寻求一种设计以减轻、缓和或消除上述提及的一个或多个问题。
一方面，本发明实施例提供一种集成电路，用以提供一电源至一射频功率放大器，该集成电路包括：一包含一开关式稳压器的低频电源路径；以及一高频电源路径，用以调整该集成电路的输出端的该电源的输出电压，其中该电源为一组合电源，该组合电源由该低频电源路径及该高频电源路径组合提供，以及该高频电源路径包括：一包含一电压反馈的放大器，用于在高频电源路径施加一电源信号；以及一耦接于放大器的输出的电容器，用以对该电源信号执行直流电压电平偏移。
另一方面，本发明实施例另提供一种无线通信单元，包含一射频功率放大器及用以为该射频功率放大器提供电源信号的一电源，该无线通信单元包括：一低频电源路径，包含一开关式稳压器；以及一高频电源路径，用以调整该集成电路的输出端的该电源的输出电压，其中该电源为一组合电源，该组合电源由该低频电源路径及该高频电源路径组合提供，以及该高频电源路径包括：一包含一电压反馈的放大器，用于在高频电源路径施加一电源信号；以及一耦接于放大器的输出的电容器，用以对该电源信号执行直流电压电平偏移。
再一方面，本发明提供一种电源供应方法，用于为一射频功率放大器提供电源，包括：通过一开关式稳压器提供一低频电源至该射频功率放大器；通过一高频电源路径提供一高频电源至该射频功率放大器；将一放大器输出的电源驱动至该射频功率放大器，该放大器位于该高频电源路径，并包含一电压反馈；以及对该高频电源路径提供的高频电源执行直流电压电平偏移。本发明
以上所述的集成电路、无线通信单元以及电源供应方法能够提供一高效率及高线性度的电源电压。
附图说明
图1为现有的提供一固定电源电压至一PA的第一电源技术以及将该PA电源电压调整为对RF包络进行追踪的第二电源技术的实施例的示意图；
图2为当调整一PA电源电压以应用包络追踪技术时，各种功能及运作优势得以实现的示意图；
图3A为当调整一PA电源电压以应用包络追踪技术时，包络频谱密度与频率之间的关系示意图；
图3B为当调整一PA电源电压以应用包络追踪技术时，一整合AM功率与频率之间的关系示意图；
图4为依据本发明一实施例的应用包络追踪的一无线通讯单元的结构示意图；
图5为依据本发明一实施例的应用包络追踪的无线通讯单元的传送链中的部分电源电路的结构示意图；
图6为依据本发明另一实施例的应用包络追踪的无线通讯单元的传送链中的部分电源电路的模块示意图；
图7为依据本发明一实施例的应用包络追踪的无线通讯单元的传送链中的电源电路的时序示意图；
图8为本发明中支持上述包络追踪的无线通讯单元的传送链中的部分电源电路的再一实施例的结构示意图；
图9为本发明中支持上述包络追踪的无线通讯单元的传送链中的部分电源电路的又一实施例的结构示意图；
图10为本发明中支持上述包络追踪的无线通讯单元的传送链中的PA的部分电源电路的还一实施例的结构示意图；
图11为本发明中支持上述包络追踪的无线通讯单元的传送链中的PA的部分电源电路的另一实施例的结构示意图；
图12为本发明一实施例的传送链的包络追踪的简化流程图；
图13为本发明实现信号处理功能的一实施例的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例描述了一种或多种用于无线通信单元的集成电路，例如第三代合作伙伴计划(3rd generation partnership project，3GPPTM)中的用户设备(userequipment)。但是本领域技术人员需要了解的是，本文所描述的发明概念还可以通过可对线性度及效率加以改善的任何类型的集成电路、无线通信单元或者无线传送器予以实现。在本发明的一些实施例中，一用于功率放大器中的电源，例如一线性传送器中的部分电路，可用于提供带宽电源，该带宽电源可为一RFPA提供一改善后的线性度及改善后效率。虽然本发明描述的实施例仅涉及一包络追踪设计，但是可以想象的是，本发明可以实作于任何的传送器结构中。
此外，虽然本发明描述的实施例仅涉及到主要振幅的调制后波形的传送，但是可以想象的是，本发明还可以应用于任何的波形结构中，尤其是那些大部分能量位于接近DC的频率的波形结构中。
此外，虽然本发明描述的实施例仅涉及到带宽线性传送器结构，例如效率能够得到优化的带宽系统，这些带宽系统具有具体的特性，即允许使用有效开关模式的电源从而可以提供较多的能量，但是可以想象的是，本发明同样可以实作于一窄频传送器结构中，例如笛卡尔反馈(Cartesian feedback)、前置反馈或者适应性的预失真结构中。
在本发明的一些实施例中，一些控制机制被用于优化一线性放大器(例如，AB类放大器)输出的一DC电平，该线性放大器的输出用以与一开关模式电源联合以应用于一RF功率放大器中。在已知的包络调制/包络追踪系统中，包络波形的波峰因子(峰值与平均值之比(peak to average ratio，PAR))可以超出3dB，但是一目标放大器输出电压必须设置为低于VDD/2。在本发明的一些实施例中，上述控制机制可以对提供给上述线性放大器(例如，AB类放大器)输出的电流具有最小的影响或者无影响。此外，在本发明的一些实施例中，上述控制机制同样可以对RF功率放大器的开关模式电源具有很小的影响或者不具备影响。
在本发明的一实施例中，提供了一种调制器电源的结构，该调制器电源为一混合电源，包含一开关模式和/或低频部分，以及一线性和/或高频部分，以应用于一RF功率放大器中。该集成电路包含一低频电源路径与一高频电源路径，其中该低频电源路径包含一开关式稳压器，透过组合该低频率电源路径与高频率电源路径，可以为该集成电路的一输出端提供一电源，以输出给一负载，例如在一实施例中，作为上述RF功率放大器的电源端。在一些实施例中，该开关稳压器可以通过将一电容器运作为一积分器，以控制该放大器的平均输出电压。在一些实施例中，上述结构可以包含一个或多个集成电路和/或元件，更可以包含一放大器用于施加一电源信号至上述高频电源路径中，其中该放大器包含一输入，可接收一来自上述输出端输出的反馈电压。在一些实施例中，一开关模式电源(SMPS)可作为一可控电流源，其中的反馈电压用于提供对该SMPS的电压的控制。同时该电压反馈回路还能确保负载(例如RF PA的电源端)的电压能够追踪目标参考电压，其中该负载电压为上述开关模式电源与放大器的瞬时电流与负载阻抗相互作用的乘积。该放大器输出交流耦接于上述电源路径。因此，在此方式下以及在本发明的某些实施例中，描述了一种用于为一功率放大器提供一线性及效率得以改善的电源电压的集成电路，以及尤其描述了一种用于功率放大器中的带宽电源电压。
请参照图4，图4为依据本发明一实施例的一无线通信单元的结构示意图，该无线通信单元可以为3GPPTM通信系统中的一用户设备(UE)或者蜂窝式通信系统中的一移动用户单元(mobile subscriber unit，MS)。该无线通信单元400包含一天线402，可选地耦接于一双重滤波器/天线开关404，该双重滤波器/天线开关用于在无线通信单元400的接收链与传送链之间提供隔离。
如图所示，该接收链410包括一接收器前端电路406(有效地提供接收、过滤以及中频或者基带频率的转换功能)。该接收器前端电路406耦接于一信号处理功能模块408。该信号处理功能模块408的一输出被提供给一用户接口430，该用户接口430可以为一屏幕或者一平板显示器。一控制器414包含对总用户单元的控制及耦接于该接收器前端电路406与该信号处理功能模块408(通常通过一数字信号处理器(digital signal processor，DSP)予以实现)。该控制器414还耦接与一存储器设备416，该存储器设备416用于可选地储存各种操作指令，例如编码/解码功能、格式同步、码排序功能，以及等等。
依据本发明的一些实施例，该存储器设备416可储存调制数据以及电源数据，该电源数据用于电源电压控制中，以对无线通信单元400输出以及通过信号处理功能模块408处理后的射频波形的包络进行追踪。此外，一计时器418可与上述控制器414耦接，以用于控制各操作指令的时序(依时间变化的各信号的传送或接收，以及在一传送间隙内无线通信单元400中的电源电压的时间域的变化)。
至于传送链420，该传送链420包含上述用户接口430，该用户接口430通过信号处理功能模块428串连于传送器/调制电路422，且该用户接口430可以为一数字键盘或者触式屏幕。该传送器/调制电路422用于处理输入信号，以及用于对该些输入信号进行调制及升频处理，以将其转换为一射频信号，该射频信号被送至PA模块或集成电路424中进行放大处理。经由PA模块或者PA集成电路424放大处理后的射频信号被送至天线402。上述传送器/调制电路422、功率放大器424以及PA电源电压模块425均响应于上述控制器414，其中该PA电源电压模块425还能对传送器/调制电路422输出的包络调制后波形的产生作出响应。
上述传送链中的信号处理功能模块428可以与接收链410中的处理器408分开予以实现。可选地，还可以通过一信号处理器同时对传送信号以及接收信号予以处理，如同图4所示。可见，无线通信单元400中的各种元件既可以通过分立设置的形式予以实现，还可以通过集成于一个元件的形式予以实现，因此其在电路中的最终结构仅仅是一种具体的应用或者一种设计选择。
此外，在本发明的一些实施例中，上述传送器/调制电路422，连同上述功率放大器424，PA电源电压模块425，存储器设备416，计时器418以及控制器414一起，可用于产生一电源，以应用于功率放大器424中。例如，该产生的电源可适用于一带宽线性功率放大器中，以及用于追踪应用于功率放大器424的包络波形。
现在请参照图5，图5为依据本发明一实施例的无线通信单元，例如第4图所示的无线通信单元400中的传送链中的电源电路500的部分模块示意图。如图5中所示的该电源电路500被配置为和/或用于提供包络追踪。一PA424接收一包络调制后RF信号502以作为一将被放大的输入RF信号。PA 424放大该RF信号并输出一放大后包络调制RF信号至天线402。该PA 424同时从一电源集成电路520(如图所示)中接收一电源信号528。一功率源，例如一电池508，可选地耦接至电源集成电路520中的一低频路径电源(low-frequency-path supply，LF Supply)模块518。在一实施例中，该低频路径电源模块518可用于提供一低频电流534，以在一高效率工作模式中作为提供给PA424的电源的一部分。
上述电池508还可以可选地耦接至一高频路径电源(high-frequency-pathsupply，HF Supply)模块506。在一实施例中，该高频路径电源模块506可用于在一高效率工作模式下，提供一电压源(例如一开关模式电源)至一线性放大器504中。在一可选实施例中，该高频路径电源模块506可以为一分路，从而该线性放大器504可以直接由该功率源(例如电池508)予以供应。该线性放大器504在第一输入(+)接收一包络信号(ENV)503，该包络信号(ENV)503用于追踪输入至PA 424的RF信号502的包络。该线性放大器504还包含一第二输入(-)，用于接收应用至PA 424的电压528的反馈电压510，该反馈电压510用于对负载(例如PA 424的电源端)的电压进行控制。
上述低频路径电源模块518在一输入端接收一经由线性放大器504的输出512所输出的电压反馈信号514。该线性放大器504的输出512还通过一电容器533耦接至PA 424的电源端的电压。在该线性放大器504被配置为AB类放大器的一实施例中，电源集成电路520的电源信号的能量由该线性放大器504予以提供，而并非由该低频路径电源模块518予以提供。在一实施例的电路中，低频路径电源模块518中存在一误差放大器529。该误差放大器529将具有一感测电压Vsense的该电压反馈信号514与具有参考电压Vref的参考信号(REF)530进行对比，以产生一误差电压(Verr)531。在本发明的一些实施例中，该误差放大器529还具有频率补偿功能以确保该反馈回路的稳定性。在一可行的实施例中，该频率补偿可以具有一整合特性，从而参考电压Vref与感测电压Vsense之间的平均时间差值能够被降至零。该稳压器的总增益带宽可以被约束在比反馈回路的其他动态元件更低的频率内，从而以确保稳定性。可以想象的是，用于开关式稳压器的其他的频率补偿技术同样可应用于本发明其他可选的实施例中。在此方式下，该误差电压531作为一脉宽调制器(pulse-width modulator，PWM)532的输入，能够提供一低频率电流534至电感515中。这种配置通常应用于开关式稳压器中。在一示范例中，上述脉宽调制器532可以通过将该误差电压531与一具有固定斜率的循环三角波形进行比对予以实现。比对后的结果输出为一脉宽调制信号，能被用于产生该低频率电流534。
在一稳定状态环境下，该低频率电流534被应用于PA 424的电源端，从而可用来提供足够的直流电流，同时该线性放大器504能够获得交流电流。在此方式下，上述感测电压配置的应用为线性放大器504的输出512提供了电压监测的便利。低频路径电源模块518的作用便在于将线性放大器504的输出512的电压维持在一电平，该电压电平能够使该放大器运行于其设定的输出电压范围内。且低频路径电源模块518通过改变提供的低频率电流534的电平予以实现。在一些实施例中，可通过应用电流感测功能以改善开关式稳压器的响应。因此，该线性放大器504可以来自于一第二开关模式电源(switch mode powersupply，SMPS)，即上述高频路径电源模块506，同时线性放大器504的输出512可通过一高频路径耦接元件533交流耦接并反馈给负载(即PA 424的电源端)的输出。
优化地，通过一耦合电容器533将高频电源信号与集成电路520的输出断交流耦合，可使得线性放大器的输出512的静态电压工作点与功率放大器424的电源需求隔离开来，从而使得线性放大器504与功率放大器424之间的电压差别得到了充分的利用。
为了更好地了解图5的运作，可使上述的交流耦合电容533储存一固定电荷，将导致一固定电压Vcap以及上述低频路径的失效。而若该线性放大器504的一输出电压为Vamp，该功率放大器的电源电压为Vamp+Vcap。以及若线性放大器504的输出电压为一平均值Vampdc与一随时间变化值Vampac，该功率放大器的电源电压为Vampdc+Vampac+Vcap。
因此，PA 424的电源电压的平均值为Vcap+Vampdc，其最大值为Vcap+Vampdc再加上Vampac的最大值，其最小值为Vcap+Vampdc再加上Vampac的最小值。
通过选取电压电平位移Vcap的一合适值，线性放大器504的电源电压可以得到降低，从而正好可以满足为PA电源提供一全摆幅的交流电压，同时还使得该耦合电容器533为向PA电源提供上述合适的平均电压值增加足够的电压。通过这种方式，最小化线性放大器的电源电压同样可以使得电源调制器集成电路520的功率消耗得到最小化。通过将上述功能实施于一实际的电路中，该低频路径电源模块518可用以将交流耦合电容的电压维持在一合适值。下述将通过更多的实施例以描述其实施细节。
如图5所示的实施例中，应用一控制回路以感测线性放大器504的输出电压，从而以对主开关模式电源(SMPS)的电流进行控制。因此在本实施例中，AC耦合电容器两端的电压取决于线性放大器504的输出512感测到的电压，上述线性放大器504的输出512感测到的电压接着与在PA负载处感测到的电压一起，与一目标电压进行比对，而该于PA负载处感测到的电压被反馈至上述(差分)线性放大器504中，并于线性放大器504中与包络参考信号503进行比对。
当一SMPS供应至线性放大器504时，线性放大器504对电压电源的需求度，例如需要从主能源(例如电池508)处获取一更低电流的需求度得到降低，因此相比于SMPS直接与PA负载耦接的情形，总效率得到了改善。在本发明的一些实施例中，优选地，该目标放大器的输出电压可以因不同的输出功率电平以及传送调制机制而得到调整，从而使上述放大器的电源需求得到优化。
如图5所示实施例的通用模块示意图所包含的至少下述的电路元件可以被同样包含于图6-10所示的实施例中：基于一开关式稳压器予以实现的一低频电源路径；通过一放大器，例如一运作在AB类模式下的线性放大器504，予以驱动的一高频电源路径；从线性放大器504的输出512至低频电源路径的开关式稳压器的一电压反馈514；从PA电源电压528至线性放大器(例如AB类放大器)的一电压反馈510；以及同时耦接于该高频与低频电源路径的一电容器533(在一些实施例中为一电感515)。透过该电容器533(在一些实施例中为电感515)，使得开关式稳压器518的低频率DC功率与线性放大器504的高频率AC功率的组合成为可能。
因此，图5示意了在一高效率功率方式下实现一带宽电源的一种方法。电源(例如RF功率放大器的一电源)用于为负载提供功率，尤其是当同时驱动多个具有不同负载特性的PA时，可以实现一包络追踪电源。该电源还可以优化地被配置为用于为对应不同调制格式的包络提供电源。
请参见图6，图6为依据本发明另一实施例的无线通信单元的传送链中的部分电源电路600的更详细的结构示意图，该电源电路600可用于提供包络追踪。为了简单起见，对图5中各元件的运作所作出的描述，并不在图6中进行重复的描述。上述电池以及高频路径电源可以通过与图5同样的方式应用于图6对应的实施例中，只是其元件符号并未在图6中进行清楚的标示。在图6中，一包络电压(VENV)602输入至一包络监测模块(Envelope Conditioning)603。该包络监测模块603用于对包络信号特性进行调整及限定，例如在某些实施例中，该调整及限定操作可以为下述的一个或多个：
(i)限制电源的最小值以满足PA的需求；
(ii)降低包络信号改善效率的电压峰-峰值；
(iii)对包络信号的信号带宽进行约束；
(iv)对包络信号执行任何增益和/或位移的校准；
(v)信号格式化处理，例如将信号在差分及单端格式之间进行转换。
本发明的发明人可以确定，当应用低输出电平，或者应用一定的调制机制以降低可导致低PAR包络波形的AC成分时，一包络追踪电源可具有一定的优势。通过上述低输出电平和/或调制机制，应用于PA的DC电压将具有更重大的意义：该包络的AC成分的功率得到有效的降低，从而抵消了包络追踪带来的影响，以及该增益的效率性能将得到降低。因此，在此情形下，一固定消耗(fixeddrain，FD)运作模式能够使全开关式电源的作用得到完全的发挥。虽然本文中对图6中DC及AC成分的应用的描述如上，但是可以想象的到的是，这些应用实质上与其他实施例中的应用是类似的。
因此，在本发明的一些实施例中，包含两种运作模式：分别称为包络追踪模式(envelope tracking，ET)以及固定消耗(FD)模式。在为PA提供电源时，通过一模式控制(mode control)模块616所产生的信号可以对上述两种模式进行选取。具体地，该模式控制模块616可以基于下述至少一者：该功率放大器的输出功率电平、具有一低峰值因子的一调制机制的应用，在ET运作模式与FD运作模式之间进行选取与切换。
ET模式：
在ET模式下，上述PA电源为一时序变化信号，能够对所需的信号包络进行追踪，以实现上述的效率优化。
至少下述两个运作因子能够对ET模式产生有利的影响：分别称为高峰值因子信号(即包络信号的峰值功率平均比值为高逻辑)，以及更高输出功率电平，但是此时PA所需的最小电压以及AC路径的总功率(包括放大器的静态功率)的重要性将会得到降低。因此，在一实施例中，由于使用调制机制的信号以及输出功率范围的较高值部分的关系，模式控制模块616将电源设置在运作在ET模式下的优势能够达到最大，其中上述调制机制能够产生多个高峰值因子功率包络信号。
无论在ET模式还是FD模式下，该电源系统均必须提供全功率频谱，即包含高频率和低频率能量。无论ET模式还是FD模式均使用一开关式电源(SMPS)配置，以提供低频率功率。但是，这两种运行模式对于如何处理高频率需求的方式存在不同。
在ET模式下，开关614设置为「打开」，线性放大器504以及高频路径电源模块506开启，以及低频路径电源模块518的ET感测反馈输入(ET-sensefeedback input，ETsense)514被选取。线性放大器504运作在电压反馈下，以致使输出电压508实质上相等于包络监测电压503。ET感测反馈电压514然后与一参考电压(RF)进行比对，在一实施中，该参考电压由一数模转换器(DAC)(未示出)所产生。
因此，在ET模式的这种方式下，AC耦合电容器533可以实作一DC电平偏移器的功能，以及高频功率可以由线性放大器504提供。经由上述高频功率的有效路径，可使得输出电源以追踪RF包络(例如第1图中的120)，从而限制了PA 424中的功率消耗。但是，在ET模式下，由于高频路径电源模块506和线性放大器504必须为上电状态，因此电源模块中的功率消耗将会变大。
在ET模式下，如图6所示的电路可以实作于上述，从而使得电路中始终存在一正电荷，例如输出528处的电压远大于放大器512的输出处的电压，该放大器512的输出处的电压储存于电容533中。从而在这种情形下，输出电压528有可能超出线性放大器504的输出范围。高频路径电源模块506产生的电源需要满足能够正好维持包络电压602的AC振幅的条件。在此方式下，线性放大器的功率消耗能够得到减小。
上述电压反馈回路包含反转级625以及低频路径电源模块518，能够确保线性放大器504的平均输出电压以及耦合电容器533两端的电压维持在适当的电平。该反转级625产生一互补信号626至线性放大器的输出电压512。反馈电压514然后经过模拟多路复用器628，模拟多路复用器628用于对ET模式和FD模式进行选取。在误差放大器529中，模拟多路复用器628的输出与参考电压530进行比对，以产生误差电压(Verr)结果531。
至于在FD模式下，该误差放大器529包含一补偿以稳定上述回路。该补偿具有一低通特性，能够过滤掉反馈电压514中存在的高频信息。同样在FD模式下，由比较器630以及斜升电压(Vramp)631所形成的脉宽调制器产生一脉宽调制后功率输出627。该功率输出经由电感622的过滤后产生一大致上的恒定电流以提供给输出528。在本发明的一些实施例中，低通滤波器由该电感622以及电容器533形成，且该低通滤波器用于将一双极点载入至参考信号530的功率频谱密度的低能量范围中。在此方式下，反馈回路运作于此方式以维持放大器的平均输出电压512与参考信号530的参考电压相等。
FD模式：
在FD模式下，开关614设置为「关闭」，线性放大器504以及高频路径电源模块506被关闭，以及低频路径电源模块518的FD感测反馈输入(FD-sensefeedback input，FDsense)629被选取。线性放大器504的输出512耦接于一FD模式开关614，该FD模式开关614被(例如模式控制模块616)设置为关闭状态，以使线性放大器504的输出512接地。以及PA电源值被固定为PA 424的最小电压需求值，用以为例如功率电平更新期间的一时序周期，维持该传送后的包络波形。
在FD模式下，电源可以被重配置为应用AC耦合电容器533以作为DC-DCSMPS的一滤波元件。在此方式下，AC耦合电容器533为PA提供所需的高频功率。以及在FD模式下，线性放大器及高频路径稳压器可以被关闭以节省功率。电源电压528位于高电平(参见图1中的110)，但是电源的静态电流得以降低。
在本发明的一些实施例中，FD模式下电路的实现类似一传统的电压模式降压稳压器。FD感测反馈输入629经过一模拟多路复用器628后，与一参考电压(REF)530进行比对，在一实施例中，该参考电压经由一数模转换器(未示出)产生。FD感测反馈输入629与参考电压(REF)530之间的差别通过一差分误差放大器529予以放大，同时该差分误差放大器529还对回路稳定性进行频率补偿。然后，在比较器630中，该误差电压结果(Verr)531与一斜升电压(Vramp)631进行对比。
在本发明的一些实施例中，该比较器630可以透过一时钟信号632在一固定周期率进行重置，因此其在一固定比率内产生一上升沿，同时其下降沿由例如比较器630的输出予以决定，从而以产生一脉宽调制后(PWM)功率输出627。在某些实施例中，该PWM功率输出可以接着被例如电感622以及耦合电容器533进行滤波，以移除高频率成分以及产生输出电源528。反馈回路的运作以将输出528处的电压维持为与输入参考信号(REF)530相等。这种配置普通应用于开关式电源中，以及通常称为「电压模式」控制。
对于PWM调制的可选实施方式而言，任何能够将一控制电压转换为一占空比的已知的调制方法均能够应用于本发明的实施中。
ET模式及FD模式间的转换：
图6所示的部分电源电路600的更详细实施例的模块示意图还具有一特殊性能，即其支持从在第一时槽705(例如n-1)的FD模式转换至在第二时槽710(例如n)的ET模式，以及接着从在第二时槽710的ET模式转换至在第三时槽715(例如n+1)的FD模式。图7所示为该实施例的时序示意图700。图6所示的结构能够确保在对电源输出(VPA)528的最小破坏前提下的一快速转换。同样的误差电压(Verr)531可应用于ET模式以及FD模式中，其能确保模式转换期间内占空比无突然的变化。当第一时槽705(例如n-1)的FD模式转换至第二时槽710(例如n)的ET模式时，线性放大器504的输出512逐渐从地电压转换至其最终调制电压。且为了确保该变化，在第一时槽705(例如n-1)的FD模式至第二时槽710(例如n)的ET模式的转换期间，包络监测电压503的DC以及AC值逐渐从零电压720升至其最终值725。相反地，当第二时槽710(例如n)的ET模式转换至第三时槽715(例如n+1)的FD模式时，包络监测电压503的DC以及AC值逐渐从其恒定值725降至零电压720。通过包络信号的上述逐渐上升以及下降，控制回路的突变能够得到控制，从而确保了转换期间对电源的管理控制，即如图7中所示。
图8为本发明中支持上述包络追踪的无线通信单元的传送链中的部分电源电路的再一更详细实施例的结构示意图800。图8所示的更详细实施例突出描述了用于控制低频路径电源模块518的一可选方式。为了能够更简单的理解本发明，以及不对图8所示的描述产生任何错误或模糊的教示，对前述附图传送链中的电子元件以及电路所作出的描述在此不再重复。
可以理解的是，本文所描述的任何控制方法均可应用于本发明各实施例中的低频路径电源模块518的ET模式及FD模式中。例如，如图6所示的电压模式控制方法，以及如图8所示的包含元件801、802以及630的电流模式反馈控制回路。电流模式控制方法应用于开关式稳压器的一众所周知的方法，在该方法中，通过电感的电流能被感测到以及反馈控制将被应用以稳定该电流。一电压反馈回路还可以应用以调整该输出电压，相当于一电压模式控制器。ET电压反馈回路包括元件512、625、514、628、529、531、630以及622。FD电压反馈回路包括元件629、628、529、531、630以及622。添加电流回路的好处在于提供了一种比电压回路更简单的补偿方法，以及提供了对各种瞬时干扰状态更快的响应。
在图8所示的实施例中，一已知的电流开关模式电源可用作上述低频路径电源。一电流感测器801监测电感622的瞬时电流。透过电流至电压(current-to-voltage，I/V)转换器702，该电流被转换成一电压。该电压转换结果相当于该斜升电压631，并经由比较器630与误差电压531进行对比。该反馈回路可以实作于ET模式以及FD模式下，正如图6所示的电路。
图9为本发明中支持上述包络追踪的无线通信单元的传送链中的部分电源电路的又一更详细实施例的结构示意图900。图9所示的更详细实施例突出描述了实现电流模式反馈的一可选方法。为了能够更简单的理解本发明，以及不对图9所示的描述产生任何错误或模糊的教示，对前述附图中传送链中的电子元件以及电路所作出的描述在此不再重复。
在图9所示的电路中，该低频路径电源模块518具有两个电流感测反馈输入。除了电流感测器801之外，图9所示的电路还在线性放大器504的输出包含一电流感测器904。一第二模拟多路复用器902用于在两个电流感测反馈输入间进行选择，以及将选取的输入通过该电流至电压转换器802。如图8所示，低频路径电源的电流感测器801用于FD模式中。而放大器电流感测器904则用于ET模式中。由于该线性放大器提供了这种高频电流，因此线性放大器504的输出电流包含有关于由PA 424引起的瞬时电流的高频信息。通过使用这种配置，PA 424的电流需求信息能够经由SMPS的电流回路进行反馈，从而电流回路具有比电压回路更高的带宽。这说明：通过使用如图9所示的电路，该低频路径电压稳压器能够更快地响应PA的需求。
图10为本发明中支持上述包络追踪的无线通信单元的传送链中的部PA的部分电源电路的一更详细实施例的模块示意图1000。为了能够更简单的理解本发明，以及不对图10所示的描述产生任何错误或模糊的教示，对前述图示中传送链中的电子元件以及电路所作出的描述在此不再重复。
包络监测模块603的输出503为线性放大器1004的输入。在图10，该包含线性放大器1004的输出级的装置被示意为n通道晶体管1001以及p通道晶体管1002。图10所示的实施例中不包含一分立开关以在FD模式下将耦合电容器533的底板接地。相反地，在本实施例中，线性放大器1004的输出装置(称为n通道晶体管1001以及p通道晶体管1002)可以通过两种方式设置。在ET模式下，上述两个晶体管/装置作为线性放大器1004的一部分予以实现。在FD模式下，该n通道晶体管1001被打开以及该p通道晶体管1002被关闭。透过这种方式，线性放大器1004的输出可以牢固地与地相接，从而相当于前述实施例中的开关的功能。虽然本实施例描述为通过n通道晶体管(例如一NMOS开关)对接地进行开关的动作，但是一更普遍的情形可以是对一DC电压(可以为一电源电压)进行开关动作，从而上述p通道晶体管1002可以得到应用。通过为单个元件同时配置放大以及对接地进行开关的功能，电路的复杂度可以得到极大的降低。
在一可选的实施例中，线性放大器1004的NMOS装置可以与一额外的开关(未示出)同时使用，从而可以使得上述图8及图10所示的结构均得到使用以及使二者的优点得到结合。
图11为本发明中支持上述包络追踪的无线通信单元的传送链中的PA的部分电源电路的一更详细实施例的模块示意图1100。图11所示的实施例为当FD控制回路与ET控制回路彼此完全独立时，对ET模式运作控制回路的一种可选方式。在某些实施例中，当两个控制回路具有不同的特性时，这种方式可以带来一定的益处。为了能够更简单的理解本发明，以及不对图11所示的描述产生任何错误或模糊的教示，对前述图示中传送链中的电子元件以及电路所作出的描述在此不再重复。
如图11所示电路的ET模式控制回路包含一独立于低频路径稳压器的比例积分(proportional integral，PI)控制器1101。在PI控制器1101中包含一电流至电压(I/V)转换器1102，用于将来自电流感测器901的电流信息转换为一电压。本实施例中还包含一差分放大器1103以放大线性放大器504的输出电压512与参考电压(REF_ET)1104间的差值。该参考电压(REF_ET)1104代表线性放大器504所需的平均输出电压。差分放大器1103的输出透过整合器1105予以整合。整合器1105的输出电压与I/V转换器1102的输出电压间的差值然后通过一求和电路(以「∑」表示)1106进行计算。
求和电路1106的输出电压1110代表线性放大器504的输出处的瞬时电流，以及一缓变时期反映了线性放大器504的输出电压512以及其所需的平均输出电压(REF_ET)1104之间的整合后差值。同样地，该输出电压1110可以直接作为对一脉宽调制器的控制电压得以使用，以产生可应用于耦合网络中的合适电流。模拟多路复用器107将输出电压1110送至比较器630中，以使比较器将其与一经过一模拟多路复用器1109的固定电压(THR_ET)1108进行比较。固定电压(THR_ET)1108可以被选取以使控制回路中的任何偏移失效，例如由经过电导622的电流脉动(current ripple)所引起的有限偏移。与其他实施例相似，PWM波形结果用于对通过电导622的电流进行控制。
在闭合回路期间，ET模式控制回路将线性放大器504的输出电压512设置为与所需电压值(REF_ET)1104相等，以及透过在线性放大器的输出电流为高时提供更多的电流经过该低频路径，以为将线性放大器504的瞬时输出电流设置为零。
如图11所示的电路中的FD模式控制回路的运作原理与图8中的类似，唯一的不同在于电路中模拟多路复用器1107以及1109的位置。
在此ET结构中，虽然包络波形的各波谷的完整性并非十分重要，但是包络波形的各峰值的完整性必须得到维持，从而充足的电压余度能够得以维持。波形的波谷槽与一高电压转换速率有关。因此，在本发明的一些实施例中，提供给PA 424的调制后电源528可以作为一修正后的包络波形的参考，以及波形的波谷槽能够得以削减或者消除，亦即包络波形的波谷槽的深度得以缩短。波谷槽深度的缩短亦降低了电压波形中的高频成分，同时增加了电压波形中的DC成分。该概念在后文中被称作为「波谷槽削减(de-troughing)」。
与PA 424的最小输出功率的各周期分别对应的包络波形的各波谷槽，以及对包络波形的波谷槽的削减或者消除(de-troughing)能够对总PA功率消耗产生最小(或者降至最低)的影响。事实上，PA 424的运作范围将导致PA 424产生一电流特性而并非一电阻特性，以及电流具有一瞬时功率的功能。由线性放大器504引起的功率系IacVamp，其中Vamp为放大器电源电压。
由于提供给PA 424的电流是一样的，但是提供给PA的电源断的电压却有增加，因此上述的「波谷槽削减」会增加PA 424产生的功率消耗。但是，由于「波谷槽削减」应用在最低输出功率位置，因此这种影响能够被降至最低。透过对参考波形进行「波谷槽削减」还会降低高频路径的的峰-峰值电压，从而降低放大器的电源需求以及透过使用一第二SMPS以提高总效率。
因此，依据上述对一AC耦合结构的优点的描述，对一波形进行的「波谷槽削减」处理能够降低峰-峰值(AC成分)，同时增大DC成分，从而降低了线性放大器504对电源的需求。事实上，一额外的PA电源功率可以由低频电源路径的功率的增加而得以获得，这就如同高频路径放大器电压的降低是有效地以更多的高效SMPS所提供的低频能量的增加而交换得来的。
在一实施例中，线性放大器504所使用的包络信号602可以由「波谷槽削减」处理预先设置，以降低包络信号余度，从而对PA 424的RF性能产生最小的影响。具体地，线性放大器504还可以耦接一处理器，用以接收调制后包络输入信号，以及对该调制后包络输入信号的至少一波谷槽进行削减，以提供调制后包络输入信号的至少一削减后的波谷槽至线性放大器504。在一些实施例中，该由「波谷槽削减」处理进行的预先设置操作可以系一简单步骤，例如将参考波形的最小值限定为一固定值，该固定值例如可以为PA负载的最小电压需求值。可选地，在其他的实施例中，该最小值可以为包络波形的平均值或者均方根(root mean square，rms)值(例如9dB以下的rms值)。在一实施例中，对线性放大器504的包络信号602的「波谷槽削减」处理还可以通过例如滤波操作进行预先设置。
图12为本发明一实施例的传送链的包络追踪的简化流程图。该流程图起始于步骤1205，传送器运行一功率电平更新程序。接着，于步骤1210中，传送器对将用于传送的信号进行调制处理，即一预调制操作，以及于步骤1215中，设置传送器的输出功率电平的起始无线频率。一判定程序于步骤1220执行以判定是否需要进行包络追踪操作。若判定结果为包络追踪操作是有用及有需要执行的，则于步骤1225中，接着执行一判定程序以判定是否需要在包络追踪中应用电流模式。若步骤1225的判定结果为是，则于步骤1230中，对传送链中的一个或多个调制器参数进行更新调整，以及于步骤1235中执行一ET至ET转换操作并于步骤1240中终止本流程。
但是，如果步骤1225的判定结果为电流模式无需应用于包络追踪中，则接着于步骤1260中，对传送链中的一个或多个调制器参数进行更新调整，以及于步骤1265中执行一FD至ET的转换操作，以关闭FD模式及开启ET模式，并于步骤1240中终止本流程。
重返回步骤1220，如果判定结果为包络追踪操作无需运行，则于步骤1245中，接着执行一判定程序以判定是否需要在FD中应用电流模式。若步骤1245的判定结果为是，则于步骤1250中，对传送链中的一个或多个调制器参数进行更新调整，以及于步骤1255中执行一FD至FD的转换操作并于步骤1240中终止本流程。但是，如果步骤1245的判定结果为电流模式无需应用于FD中，则接着于步骤1270中，对传送链中的一个或多个调制器参数进行更新调整，以及于步骤1275中执行一ET至FD的转换操作，以禁能ET模式及使能FD模式，并于步骤1240中终止本流程。
在本发明的实施例中，流程图中所示的某些步骤或者所有步骤可以以硬件形式实作和/或以软件形式实作。例如图12中所描述的上述步骤可以予以重新排序，其同样可以为本发明带来相同的效果。
因此，上述的各实施例提供了优化的电源集成电路、无线通信单元以及使用上述线性及高效率传送器结构的功率放大器电源电压控制方法，尤其提供了一种带宽电源结构，能够提供一高效率方式的电源电压。优选地，本发明中基于AC耦合结构的各实施例能比DC耦合方式提供更高的效率。例如，在一DC耦合系统中，线性放大器的输出直接与PA电源(亦即调制器的输出)耦接，在输出设备未连接有前偏置二极管时，上述输出不能大于线性放大器的电源。但是，在上述的AC耦合系统中，电容器为一额外的元件，具有一定的消耗。因此，基于上述的两种不同结构的不同模式的运作，本发明实施例提供了一双模式耦合电容器。该双模式耦合电容器能够同时具备在FD模式下运作为SMPS的滤波电容器，以及在ET模式下运作为一AC耦合电容器的功能。
优选地，本发明的一些实施例还提供一种在上述电源电压(Vbat)下驱动负载的能力。例如，该线性放大器可以运作在一比整体增益更高的增益下，从而能够使得高于电池电压的输出电压与低于电池电压的输入电压相匹配。若一降压稳压器得以使用，依据LF电源SMPS设置的(平均)DC输出电压将被限定为低于电池电压。但是，稳压器的输出为DC成分与AC成分的组合。应用于放大器输出的正AC电压将使得输出电压高于平均电压电平，即高于该电池电压。但是这仅运作于一暂时方式下，DC电压仍然低于电池电压，以及依赖于电容维持一电平偏移器两端的DC电压的能力。而为了确保输出电压能够立刻超过电池电压，在调制器的输出与LF电源SMPS的开关设备之间应用一电导是必需的。
优选地，本发明的一些实施例提供了一种在ET运作模式与FD运作模式之间进行切换的能力，而这种切换依赖于运作环境。特别地，将一SMPS电源从ET运作模式切换到FD运作模式的能力，至少在一段时间内，能够降低电路的电容值消耗，这相当于AC耦合电容器可以在FD运作模式下被重利用为一滤波电容器。
请参见图13，图13为本发明实现信号处理功能的一实施例计算机系统1300的示意图。该计算机系统可应用于接入点以及无线通信单元中。本领域技术人员应了解，本发明的概念还可以通过其他形式的计算机系统或者结构予以实作。计算机系统1300可以代表，例如在一给定的应用或环境下所需的任何通用的计算机设备。本实施例中，计算机系统1300可以包括一个或多个处理器，例如一处理器1304。该处理器1304能够通过一通用或者具有特殊功能的处理引擎，例如一微处理器，微控制器或者其他的控制模块予以实现。在本实施例中，处理器1304耦接于一总线1302或者其他的通信介质。
计算机系统1300还可以包含一主存储器1308，例如一随机存取存储器(random access memory，RAM)或者其他的动态存储器，以用于储存信息以及处理器1304的执行指令。主存储器1308同样可以用于储存处理器1304的指令执行过程中的临时变化或者中间信息。计算机系统1300同样还可以包含一只读存储器(ROM)或者其他的静态储存设备，耦接于一总线1302以用于储存静态信息以及处理器1304的执行指令。
计算机系统1300还可以包含一信息储存系统1310。该信息储存系统1310可以包含，例如一媒体驱动器1312以及一可移动储存接口1320。该媒体驱动器1312可以包含一驱动器或者其他的能够支持固定储存或者可移动储存媒体的机制，例如一硬盘驱动器、一软驱动器、一磁带机、一光盘驱动器、一光碟驱动器或者一数字视频驱动器(digital video drive，DVD)、可读或可写驱动，或者其他可移动的或固定的媒体驱动。储存介质1318可以包括，例如硬盘驱动器、一软驱动器、一磁带机、一光盘驱动器、CD或者DVD，或者其他可读出或写入至媒体驱动1312的固定的或可移动的媒体。如上述实例所示，该储存介质1318可以包括一储存有特殊计算机软件或数据的计算机可读媒体。
在其他可替换的实施例中，信息储存系统1310可以包括用于可使计算机程序或者其他指令或数据被载入至计算机系统1300的其他的相似元件。这些元件可以包括，例如：一可移动储存单元1322和一接口1320，例如一程序盒式磁盘以及盒式磁盘接口，一可移动存储器(例如，一快闪存储器或者其他可移动的存储器模块)以及存储器槽，以及可使软件或数据从可移动储存单元1318转移到计算机系统1300的其他的可移动储存单元1322和接口1320。
计算机系统1300还可以包括一通信接口1324。通信接口1324可以用于将软件以及数据在计算机系统1300和外部设备之间进行转移。举例来说，该通信接口1324可以包括一数据机、一网络接口(例如一USB端)、一PCMCIA槽以及卡，等等。透过通信接口1324转移的软件以及数据可以为电、电磁以及光信号的格式，或者为能够被通信接口1324所接收的其他格式的信号。这些信号能够透过一通道1328提供给通信接口1324。该通道1328可用于传送信号以及可透过一无线介质、线或排线、光纤或者其他的通信介质予以实现。举例来说，一通道可以包括一电话线、一蜂巢式电话链、一RF链、一网络接口、一本地或广域网络以及其他的通信通道。
在本文中，「计算机程序产品」、「计算机可读介质」以及其他类似的词语通常用于提及媒体，例如是主存储器1308、储存媒介1318、或者可移动的储存单元1322。这些计算机可读媒体(或者其他的形式)可以用于为处理器1304储存一个或多个指令，以使处理器运行规定的操作。该指令在本文中通常被称作「计算机程序码」(可以被组群为计算机程序的形式或者其他集合的形式)，当这些指令被运行时，能够使计算机系统1300运行本发明实施例的功能。请注意，上述计算机码可以使处理器直接运行规定的操作、被编译运行规定的操作，和/或被组合为软件、硬体和/或固件元件的形式(例如运行标准功能的指令库)运行规定的操作。
在本发明的一实施例中，元件以软件的形式予以实作，该软件可以被储存于计算机可读介质中，以及透过例如可移动储存驱动1322、媒体驱动1312或者通信接口1324被载入至计算机系统1300中。当处理器1304执行该控制模块(在本实施例中指软件指令或计算机程序码)时，上述的本发明的功能将透过处理器1304得以实现。
特别需要说明的是，可以想象的是，上述的本发明概念可以透过一半导体制造商应用于任何包含一PA电源电路的集成电路中。更可以想象的，一半导体制造商还可以将本发明概念应用至一单机设备中，例如一电源模块，或者一特殊应用集成电路和/或任何其他的子系统中。可选地，本发明的上述实施例可以透过分立电路或者组合元件予以实现。
虽然本发明的上述实施例对功能单元、模块、逻辑元件和/或处理器的功能目的进行了清楚的描述，但是需要了解的是，这些功能单元或者处理器之间的任何适当的功能分布。例如，使用分离的处理器或者控制器实现的功能也可以透过同一处理器或者控制器予以实现。因此，对于具有一特定功能的单元，应将其看作为用于实现所述功能的适当的方法，而不是将其看作为市宪改功能的唯一结构或者逻辑。
所属领域中具有通常知识者应当了解，本文中对各逻辑块的划分仅仅系示例性的描述，而在可替换的其他实施例中，将不同的逻辑模块或者电路元件进行合并，或者将一功能分解为不同的逻辑模块或者电路元件，亦是可行的。但是需要了解的是，本发明仅对优选的结构进行了描述，事实上许多其他的结构也能实作本发明并达到同样的功能。
本发明可以透过包含硬体、软件、固件或其他组合等任何合适的形式予以实作。此外，本发明还可以至少部分地透过在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器中运行的计算机软件，或者可配置的模块元件，例如现场可编程逻辑阵列(FPGA)设备予以实作。但是，本发明实施例中所涉及的元件或组件可以透过任何适当的形式从功能及逻辑上予以实作。该功能可以实作于一个单独的单元，多个单元或者部分实作于其他的功能单元。
虽然透过一些实施例对本发明进行描述，但是这并意味着此为对本发明的具体实作形式的限制。本发明的保护范围仅通过权利要求予以限制。此外，虽然可能在一实施例中仅描述本发明的一个特性，但是本领域技术人员应该了解，各个所述实施例的各不同特性可以依据本发明得以结合。在权利要求项中，「包含」一词应解释成「包含但不限定于」，其并不排除没有列入至权利要求的其他元件或者步骤。
此外，虽然本发明中的方法、元件以及步骤均被单独地列出，但是该多种方法、多个元件或者多个方法步骤均可以透过例如一个单元或者一个处理器予以实现。此外，虽然在不同的权利要求项中保护了本发明的不同特性，但是这些特性亦可以进行组合，不同的权利要求项的单独保护并不代表特性之间的组合是不可行和/或不好的。同时，权利要求项所描述包含的特性并非对该权利要求项的保护范围的限定，该权利要求项所限定的特性在适当的情形下还可以应用于其他的权利要求项中。
此外，各权利要求项的排列顺序也并非暗示本发明的各特征必须按照该特定的顺序予以执行，尤其是并非暗示本发明所保护的方法中的步骤必须按照权利要求项中特定的顺序予以运行。相反地，各个步骤还可以透过其他适合的步骤运行。此外，本文中的唯一并不排除多个的情形，以及「一个」、「第一」、「第二」等词也并不排除复数的情形。
虽然本发明已以具体实施例揭露如上，然其仅为了易于说明本发明之技术内容，而并非将本发明狭义地限定于该实施例，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (21)

1.一种集成电路，其特征在于，用以提供一电源至一射频功率放大器，该集成电路包括：
一包含一开关式稳压器的低频电源路径；以及
一高频电源路径，用以调整该集成电路的输出端的该电源的输出电压，其中该电源为一组合电源，该组合电源由该低频电源路径及该高频电源路径组合提供，以及该高频电源路径包括：
一包含一反馈电压的放大器，用于在高频电源路径施加一电源信号；以及
一耦接于该放大器的输出的电容，用以对该电源信号执行直流电压电平偏移。
2.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，该放大器为一线性放大器，包含一用以接收该反馈电压的第一输入，以及一用以接收一调制后包络输入信号的第二输入。
3.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，来自该输出端的该反馈电压依据该调制后包络输入信号对提供给该输出端的电源的输出电压进行调整。
4.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，该集成电路还包括耦接于该线性放大器的一处理器，用以接收该调制后包络输入信号，以及对该调制后包络输入信号的至少一波谷槽进行削减，以提供该调制后包络输入信号的至少一削减后的波谷槽至该线性放大器。
5.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，该低频电源路径的开关稳压器通过将一电容器运作为一整合器，以控制该放大器的平均输出电压。
6.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，该集成电路提供的电源为一带宽混合电源，该带宽混合电源包含一开关式电源。
7.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，该集成电路还包含一模式控制模块，用以在该放大器的至少一包络追踪运作模式与一固定消耗运作模式之间进行选取。
8.如权利要求7所述的集成电路，其特征在于，该集成电路还包含至少一开关，可操作性地耦接于该模式控制模块，用以提供该放大器的该包络追踪运作模式与固定消耗运作模式之间的模式转换。
9.如权利要求7所述的集成电路，其特征在于，该模式控制模块用以基于下述集合中的至少一者：该射频功率放大器的输出功率电平、具有一低峰值因子的一调制机制的应用，在该包络追踪运作模式与固定消耗运作模式之间进行选择。
10.如权利要求7所述的集成电路，其特征在于，该放大器的第二输入用以在该包络追踪运作模式与固定消耗运作模式的转换期间，接收一逐渐变化的调制后包络输入信号。
11.如权利要求7所述的集成电路，其特征在于，该放大器包含至少一n通道晶体管以及一p通道晶体管，其中，当该放大器运作于该固定消耗运作模式时，下述配置得以实作：
该n通道晶体管开启以及该p通道晶体管关闭，该放大器实作为一开关；或者
该p通道晶体管切换至一直流电压。
12.如权利要求8所述的集成电路，其特征在于，该至少一开关可操作性的耦接至一电感与电容器的组合，该电感与电容器的组合用于当该至少一开关耦接至一固定电压时，运作为于该固定消耗运作模式下应用于该电源中的一滤波器。
13.如权利要求12所述的集成电路，其特征在于，该集成电路还包含下述集合中的至少一者：一耦接至该电感以监测通过该电感的瞬时电流的第一电流感测器、一耦接至该放大器的一输出以提供一负载电流信息的第二电流感测器。
14.如权利要求13所述的集成电路，其中于该包络追踪运作模式下，该低频电源路径将该线性放大器的输出作为其输入的一反馈信号，并与一目标直流电压进行比较，以决定该电容器两端的电平偏移。
15.如权利要求12所述的集成电路，其特征在于，该滤波器的一极位于该参考信号的功率频谱密度的低能量范围。
16.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，该集成电路还包含一比例积分控制器，可操作性地耦接但独立于该低频电源路径，用以感测该放大器的一输出的输出电压和/或输出电流。
17.如权利要求16所述的集成电路，其特征在于，该低频电源路径包含一脉宽调制器，用以对来自该比例积分控制器的控制信号作出响应，以产生一低频输出电流。
18.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，该集成电路还包含一包络监测模块，耦接至该放大器的第二输入，用以对至少一包络信号特性进行调整。
19.如权利要求18所述的集成电路，其特征在于，该包络监测模块用于依据下述操作中的至少一者对该至少一包络信号特性进行调整：
设置能满足该功率放大器的需求的一电源最小值；
对该至少一包络信号的信号带宽进行约束；
对该至少一包络信号实施一增益和/或偏移校准；以及
对该至少一包络信号实施信号格式化处理，具体为在差分格式与单端格式之间进行转换。
20.一无线通信单元，其特征在于，包含一射频功率放大器及用以为该射频功率放大器提供电源信号的一电源，该无线通信单元包括：
一低频电源路径，包含一开关式稳压器；以及
一高频电源路径，用以调整该集成电路的输出端的该电源的输出电压，其中该电源为一组合电源，该组合电源由该低频电源路径及该高频电源路径组合提供，以及该高频电源路径包括：
一包含一电压反馈的放大器，用于在高频电源路径施加一电源信号；以及
一耦接于放大器的输出的电容器，用以对该电源信号执行直流电压电平偏移。
21.一电源供应方法，用于为一射频功率放大器提供电源，其特征在于，包括：
通过一开关式稳压器提供一低频电源至该射频功率放大器；
通过一高频电源路径提供一高频电源至该射频功率放大器；
将一放大器输出的电源驱动至该射频功率放大器，该放大器位于该高频电源路径，并包含一电压反馈；以及
对该高频电源路径提供的高频电源执行直流电压电平偏移。
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