CN105229919B - 传递函数调节 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在包络跟踪放大级中进行控制的技术，包括：确定放大器的输出信号的表示；确定放大器的输入信号的表示；根据放大器的目标特性调整输入信号的所确定的表示；将调整后的输入与输出的所确定的表示进行比较；以及根据所述比较产生控制信号。

Description

传递函数调节
技术领域
本发明涉及包络跟踪功率放大器。
背景技术
包络跟踪功率放大器架构是众所周知的，并且在图1中示出了这种架构的示例。
在图1中，在线路22上提供了输入信号。在被传送至功率放大器18的输入之前，输入信号被提供给发射器RF调制器块20。功率放大器18在线路24上将输入信号的RF放大版本提供为RF输出信号。发射器RF调制器块20对输入信号进行调制并且还将输入信号转换为RF信号。
线路22上的输入信号还被提供为AM(幅度调制)块12的输入，AM块12在其输出处产生表示输入信号的包络的包络信号。在将控制输入提供给包络跟踪调制器16之前，由包络跟踪处理块14对包络信号进行处理。包络跟踪调制器在由包络跟踪处理块14提供的包络跟踪信号的控制下为功率放大器18提供供电电压。
包络跟踪处理块14可以包含延迟调整块26、预整形增益和偏置块28、后整形增益和偏置块32、以及数模转换器块34。如本领域中已知的，包络跟踪处理块14通常包括整形块，其在图1中由附图标记30表示。
因此，并且参考图2，已知的是，在步骤40中接收将被放大的输入信号、并且在步骤42中将所接收的输入信号调制成RF输入信号。在步骤44中可以为包络跟踪调制器产生包络信号。随后可以在步骤46中产生包络跟踪供电电压。在步骤48中将包络跟踪供电电压提供给功率放大器作为供电电压。在步骤50中，功率放大器根据提供给功率放大器的包络跟踪供电电压对经调制的所接收的输入信号进行放大，并且在步骤52中在功率放大器的输出处产生RF输出信号。
本发明的目的是提供对诸如在图1中示出的包络跟踪架构的改进，并且更具体地，提供用于在包络路径中的整形的改进的技术。
发明内容
在一个方面，本发明提供了用于在包络跟踪放大级中进行控制的方法，包括：确定放大器的输出信号的表示；确定放大器的输入信号的表示；根据放大器的目标特性调整输入信号的所确定的表示；将调整后的输入与输出的所确定的表示进行比较；以及根据所述比较产生控制信号。
目标特性可以是AM-AM特性，并且控制信号是幅度控制信号，所述控制信号修改应用于包络信号的整形函数。
进行修改的步骤可以包括，根据所述输入信号对整形函数进行索引，并且将所述比较的结果应用于经索引的整形函数，从而修改所述整形函数。
目标特性可以是PM-PM特性，并且所述控制信号是相位控制信号，所述控制信号修改应用于所述放大器的所述输入信号的相位。
所述方法还可以包括，测量所述放大级的输入处的信号，以确定所述输入信号的表示。
测量所述输入信号的步骤可以包括对所述输入信号进行解调。
所述方法还可以包括，对所述放大级的功率放大器的输入处的信号进行调制；并且在调制步骤之前对所述输入信号进行测量，以确定所述输入信号的表示。
所述方法还可以包括，根据包络路径中的包络信号对所述输入信号进行测量，以确定所述输入信号的表示。
所述方法还可以包括，通过对输出信号进行解调来对所述输出信号进行测量，以确定所述输出信号的表示。
在一个方面，本发明提供了包括包络路径和输入信号路径的包络跟踪放大级，包括：目标块，其用于根据目标特性调整输入信号表示；以及比较器，其用于对输入信号的调整后的表示和输出信号的表示进行比较，并且用于产生控制信号。
所述目标特性可以是AM-AM特性，并且所述控制信号是幅度控制信号，所述包络跟踪放大级还包括包络路径中的整形表，所述幅度控制信号修改应用于所述包络信号的整形函数。
所述整形表可以根据在所述比较中使用的经测量的输入信号进行调整。
所述整形表可以通过调整对应于经测量的输入信号的整形函数进行调整，所述调整对应于所述输入信号和对应输出信号之间的比较。
所述目标特性是PM-PM特性，并且所述控制信号是相位控制信号，所述包络跟踪放大级还包括，用于修改所述放大器的所述输入路径中的输入信号和用于接收所述控制信号并修改应用于所述放大器的所述输入信号的相位的元件。
可以在放大级的放大器的输入处测量输入信号，以提供所述输入信号的表示。
所述包络跟踪放大级还可以包括解调器，所述解调器用于在对所述输入信号进行测量之前对放大器的输入进行解调，以提供所述输入信号的表示。
所述包络跟踪放大级还可以包括用于所述输入信号的调制器，在所述调制器的输入处对所述输入信号进行测量，以提供所述输入信号的表示。
在另一方面，提供了用于控制到包络跟踪放大级的调制电源的输入的方法，包括：对表示将被放大的信号的包络信号应用整形函数；将包络跟踪放大级的输入信号和输出信号进行比较；以及根据所述比较和所述输入信号的表示来修改应用于包络信号的整形函数。
所述方法还可以包括根据放大级的目标整形函数对输入信号进行调整，其中所述比较步骤包括将调整后的输入信号与输出信号进行比较。因此，所述比较将实际输出信号与目标输出信号进行比较，所述目标输出信号通过根据目标整形函数(如果存在的话)适配的实际输入信号表示。
所述修改步骤还可以包括根据输入信号来对整形函数进行索引，并且将所述比较的结果应用于经索引的整形函数，从而修改所述整形函数。所述索引基于正被放大的当前输入信号，并且所述索引可以备选地通过与特定输入信号或所述输入信号的某种其他表示相关的输出信号来提供所述索引。需要所述索引来提供所述比较相关联的输入的指示，但是这也可以通过不同于直接指示当前输入信号的其他方式来提供。
所述方法还可以包括，对放大级的输入处的信号进行测量。测量所述输入信号的步骤可以包括对所述输入信号进行解调。放大级的输入处的信号可以是射频信号，并且对该信号的解调可以在测量信号之前执行。放大级的功率放大器的输入处的信号可能需要解调。
所述方法还可以包括，对放大级的功率放大器的输入处的信号进行调制的步骤；以及，在调制步骤之前测量输入信号。输入信号的测量因此可以不需要解调。
所述方法还可以包括，根据包络路径中的包络信号测量输入信号的步骤。包络路径中的包络信号因而可以提供输入信号的表示。
所述方法还可以包括，通过解调输出信号测量输出信号的步骤。输出信号可以是射频信号。
本发明还提供了包络包括包络路径和信号路径的跟踪放大级，包括比较器，其用于对放大级的输入信号和输出信号进行比较，其中，根据所述比较和输入信号的表示对包络路径中的整形表的整形函数进行调整。
整形表可以根据在所述比较中使用的经测量的输入信号进行调整。
包络跟踪放大级还可以包括目标整形块，其用于在所述比较之前根据放大级的目标整形函数来对输入信号进行调整。
整形表通过调整对应于经测量的输入信号的整形函数进行调整，所述调整对应于所述输入信号和对应输出信号之间的比较。
输入信号可以在放大级的放大器的输入处进行测量。
包络跟踪放大级还可以包括解调器，其用于在测量输入信号之前对放大器的输入进行解调。
包络跟踪放大级还可以包括用于输入信号的调制器，在所述调制器的输入处对所述输入信号进行测量。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式对本发明进行描述，在附图中，
图1图示了根据现有技术的包络跟踪功率放大器架构；
图2图示了与图1的架构相关联的方法；
图3图示了在其中产生幅度控制信号的第一示例性改进包络跟踪功率放大器架构；
图4图示了可以应用于图3的改进架构的方法；
图5图示了在其中产生幅度控制信号和相位控制信号的第二示例性改进包络跟踪功率放大器架构；
图6图示了可以应用于图5的改进架构的方法；
图7图示了在其中产生幅度控制信号的第三示例性改进包络跟踪功率放大器架构；以及
图8图示了可以应用于图7的改进架构的方法。
具体实施方式
现在将参照具体的实施例和示例性实施方式以示例方式对本发明进行描述。本发明不限于所描述的实施例或示例性实施方式中的任何一个的细节。
本发明总体上提供了将功率放大器或发射器AM(幅度调制)传递函数调节成期望的目标AM传递函数的方法。
图3示出了在其中对功率放大器传递函数进行调节的示例性布置，而图5示出了在其中对发射器传递函数进行调节的示例性布置。在此上下文中，术语“发射器”指发射器RF调制器块20和功率放大器18的组合。
在任何附图中的元件对应于前面的附图中的元件时，都使用相似的附图标记。
图3图示了根据第一示例性布置的示例性电路的实施方式。
图3的布置对发生整形的包络跟踪路径进行适配，使得所述整形基于实际功率放大器传递函数和目标功率放大器传递函数之间的误差测量。
虽然附图中整形基于由于误差产生的差异，并且在其中对差异进行了描述，但是在实际上，可以根据信号之间的任何比较来进行整形。例如，这可以是测量，诸如相关或比率，而不是误差。
图3的包络跟踪架构对应于图1的包络跟踪架构，但是增加了解调器块60和66、AM块62和68、S/H(采样和保持)块64和70、目标幅度块72、误差测量或比较块74、以及缩放块76。
线路24上的RF输出信号通过解调器66进行检测，而且解调器66、AM块68、以及S/H块70操作用于提供线路71上的信号，其是线路24上的RF输出信号的包络的数字表示。在线路71上的表示功率放大器的输出的这种信号的产生不依赖于特定实施方式。
类似地，解调器块60接收位于功率放大器18的输入处的RF输入信号，而且解调器块60、AM块62、以及S/H块64在线路63上产生到功率放大器18的RF输入信号的包络的数字表示的信号。在线路63上的表示功率放大器的输入的这种信号的产生不依赖于特定实施方式。
线路63上的功率放大器的输入包络信号的测量还作为输入提供给目标幅度块72。
目标幅度块适于储存目标AM-AM特性。目标幅度块72在线路73上产生功率放大器AM输出，其为通过该目标AM-AM特性调整的到功率放大器的实际输入包络。目标幅度块72因此在线路73上提供了作为线路63上的信号的函数的信号，其为应用于功率放大器18的RF输入信号的包络。
目标幅度块72的这种AM-AM特性是放大级的理想的AM-AM特性，并且被提供用于将期望由放大器18所应用AM-AM特性应用于线路63上的输入信号的表示以便满足放大级的目标AM-AM特性。
放大级的AM-AM特性通过包络路径中的整形表30来对放大器18的供电信号进行整形来实现，使得放大器18提供了满足期望的AM-AM特性的经过放大的输出信号。包络路径中的整形表进行整形直到满足目标AM-AM特性。
目标幅度块72对线路63上的经测量的输入信号应用理想或期望AM-AM特性，因此线路73上的输入信号的表示根据理想AM-AM特性进行整形。这意味着输入信号与输出信号的后续比较在控制放大器18的AM-AM特性中考虑了包络路径的整形控制。
AM-AM特性可以如同线性增益特性一样简单或者稍微更复杂，其可以控制诸如效率、线性度或宽带噪声的系统级参数。例如，可以应用峰值水平的降低和调节，其允许功率放大器尺寸的减小并提供效率效益；或者可以对整形表的较低端(lower end)进行调整，其可以控制在功率放大器(PA)特性中的整个变化中的例如由温度漂移引起的宽带噪声水平。
线路11上的控制信号为目标幅度块72提供控制以对目标AM-AM特性进行设置。线路11上的控制信号可以是系统参数或目标值，并且目标幅度块72可以将这些参数应用于例如查找表(LUT)，或者使用算法来确定目标AM-AM特性。备选地，线路11上的控制信号可以是目标AM-AM特性。
误差测量或比较块74接收两个输入信号，一个是到功率放大器的输入的实际包络，所述实际包络具有通过在线路73上的目标幅度块72应用的理想或目标AM-AM特性，另一个是功率放大器在线路71上的输出的实际包络。
误差测量或比较块74对这两个包络信号进行比较，并且将线路75上的误差测量块的输出提供给缩放块76的输入。误差测量或比较块74在线路75上的输出在这个实施例中是在其输入处的两个信号之间的误差。
缩放块76优选地是对应用于其的信号进行缩放、并且将控制信号在线路77上传送给整形块的放大器或衰减器。
因此，整形块30另外接收线路77上的信号，所述信号根据实际输出信号和实际输入信号的比较而产生，所述实际输入信号通过放大器的理想AM-AM特性进行调整，线路77上的这个信号表示误差。
线路63上的信号还被直接提供给整形块30的写索引端口，并且告知整形块30应当更新的地址或索引。线路77上的信号是在更新中应当被应用的误差值，而线路63上的信号是应当被更新的整形块30的地址或索引。
在这些示例中，通过还在所述比较中使用的输入信号来提供整形函数的索引。然而，在实施例中，可能不使用相同的输入信号；总体上通过在所述比较中使用的表示输入信号的信号提供索引。例如，输出信号是输入信号的表示，并且输入信号的表示可以在其他点处和通过其他信号提供。整形表储存用于特定输入(索引)的函数，并且所述输入(索引)基于所确定的误差进行更新或修改。
根据所描述的布置，整形块30具有四个端口。两个端口是整形块的输入和输出；整形块30接收输入，将整形函数应用于该输入，并且随后产生作为输入与所应用的整形函数的结合的输出(整形输出)。
第三端口被连接至线路63上的信号，并且可以对整形表进行索引以选择特定整形函数用于当前的输入。在优选的布置中，存在具有一个整形函数的整形表，其适于以逐点为基础。也就是说，线路3选择整形表内将被更新的点(或索引)，而用于所述特定点的新值通过线路77上的校正值给出。
第四端口是线路77上的误差信号，所述误差信号表示对所选择的整形函数将做出的校正。
整形块30因此被适配使得它基于从所述比较确定的误差、并且基于所检测的实际输入信号将整形函数应用于包络信号。
图3中的电路系统的操作在图4的流程图中进行了总结。
如步骤402所示，接收将被放大的输入信号，并且如步骤404所示，将输入信号调制到RF。在步骤406中，产生用于包络跟踪调制器的包络信号。在步骤408中，产生包络跟踪供电电压。在步骤410中，将包络跟踪供电电压提供给功率放大器。在步骤412中，根据到功率放大器的包络跟踪供电电压放大接收的输入信号，并且，在步骤414中，在功率放大器的输出处产生输出信号。
在步骤416中，将功率放大器的实际输出信号与幅度目标调整的输入信号进行比较。在步骤418中，根据所述比较控制包络信号的产生。在步骤420中，还根据当前输入信号控制包络信号的产生，所述当前输入信号确定了将被更新的整形函数。
整形块接收线路77上的误差校正信号，并且另外接收线路63上的输入信号的表示。整形函数因此获知了将被应用误差校正的特定输入信号索引。
误差信号是AM输入水平的函数，并且其具有两个潜在的优点。
首先，这不需要实时更新整形表。这显著降低了更新带宽和所需的更新测量。
在实际实施方式中，更新的速度由可选采样和保持块确定。
例如，整形函数可以被非常缓慢地进行跟踪，以提供对温度变化的跟踪。
其次，在应用更新时，容易对正确的包络跟踪路径整形表索引进行索引或引用。线路63上的输入信号的表示提供了该索引。
有利的是，基于这种差异包络跟踪路径整形函数的闭环校正来获取期望的功率放大器传递函数。
通常，误差信号基于对输出信号和整形输入信号进行比较，并且可以对这些信号的任何特性进行比较，诸如信号的幅度(如通过包络信号所表示的)或信号的功率。
可以对图3的示例性布置进行另外的修改，以提供另外的示例性布置。如上所述，图3公开了在其中通过将输出信号的副本与输入信号的表示进行比较而产生幅度控制信号的布置，输入信号的表示根据目标AM-AM特性进行调整。在该另外的示例性布置中，通过将输出信号的表示与输入信号的表示进行比较来产生相位控制信号，输入信号的表示根据目标PM-PM特性进行调整。
在所描述的示例性布置中，相位控制信号的产生被示出为与幅度控制信号的产生相结合。在实践中，可以产生一种或两种控制信号。
图5图示了进行了进一步修改后的图3的布置。与图3中的那些元件对应的图5中的元件不再进行描述，因为它们对应于图3中所描述的元件。
在图5中，图3的布置通过包括了比较块74'和目标相位块72'进一步被修改。图3的AM块62被修改为AM/PM块62'，而图3中的AM块68被修改为AM/PM块68'。
目标相位块72'接收线路11'上的控制信号，该控制信号优选地是用于放大级的目标PM-PM特性。目标相位块72'因此将目标PM-PM特性应用于线路63上的输入信号，并且比较块74'将其与线路71上的输出信号的表示进行比较。目标相位块72'仅关注线路63上的信号的PM信息，而目标幅度块72仅关注线路63上的信号的AM信息。
比较块74'的输出被作为输入提供给发射器RF调制器块20，从而根据比较对到放大器的输入信号的相位进行调整。
将AM块62和68调整为AM/PM块62'和68'允许包含各个信号的相位并且在比较器74'中进行比较。
图5还通过在整形块30的输入端口处从信号线路30引入AM块21来对图3的布置进行修改。ET路径中的整形块30的“写索引端口”接收AM索引信号，并且AM块21由此仅从线路63的信号得到AM内容，以应用于整形块30。
图5中的电路系统的操作在图6的流程图中进行了总结。图6对应于图4，其中增加了步骤421和423。在步骤421中，在功率放大器的实际输出信号和目标相位调整的输入信号之间进行比较。在步骤423中，根据所述比较调整功率放大器的输入信号。
图3图示了第一示例性布置，在其中产生了幅度控制信号，而图5示出了第二示例性布置，在其中另外产生了相位控制信号。如上面提及的，幅度和相位控制信号可以都被产生，或者可以在实现中仅仅产生这些信号中的一种信号。
图7示出了根据基于图3的第一示例性布置的第三示例性布置的示例性电路的布置。
在图7的这个备选置中，对发射器传递函数而不是如图3中所示的对功率放大器的传递函数进行校正。如上面提及的，在本文的背景中，“发射器”指发射器RF调制器块和功率放大器的组合。
如能够在图7的示例性布置中观察到的，提供了与图3的电路系统类似的电路系统。然而，从发射RF调制器块20的输入而不是从功率放大器18的输入取得输入。因此，不需要图3中的解调器60；AM块62直接接收线路22上的输入，并且将其提供给采样和保持块64。注意，也可以使用AM块12的输出来代替图7中的AM块62的输出。采样和保持块64的输出被应用于延迟块80。延迟块80被提供用于对由于发射RF调制器块20造成的延迟进行补偿，并且将误差测量或比较块74的两个输入信号的时序对准。延迟块80的输出在线路63上被提供为对整形表30的写索引端口的输入，并且还被提供为对储存了目标AM-AM特性的目标幅度块72的输入，这与图3中的布置一致。
图7中的布置在其他方面与图3中的布置一致，并且仅图示了在其中对整个发射器的性能进行校正而不是单独对功率放大器的性能进行校正的布置。通过选择所述校正方法，在功率放大器的输入侧不需要RF下变频或模数转换过程。
在图8的流程图中阐述了图7的布置的操作。在步骤610中，接收将被放大的RF输入信号，并且在步骤612中，将所接收的该输入信号调制到RF。在步骤614中，产生用于包络跟踪调制器的包络信号，并且随后在步骤616中，根据所述包络信号产生跟踪供电电压。在步骤618中，将包络跟踪供电电压提供给功率放大器。在步骤620中，根据到功率放大器的包络跟踪供电电压放大所接收的输入信号。在步骤622中，在功率放大器的输出处产生RF输出信号。
在步骤624中，在放大器的实际输出信号与基于输入信号的幅度目标调整的输入信号之间进行比较。在步骤626中，包络信号的产生根据所述比较进行控制，并且如在步骤628中所示的，所述包络信号的控制还根据输入信号实现。
如将根据图3和图7的布置所理解的，无论是期望对功率放大器传递函数还是对发射器传递函数进行调节，都可以优选地采用相似的方法。
虽然在图7中没有示出符合图5的技术手段的相位控制信号，但是将明显的是，图7的示例性布置可以适配为产生如图5中所示的相位控制信号。
所描述的布置的目标可以是由于功率放大器特性随着温度或时间的漂移而对功率放大器的线性度进行调节。此外，可能希望将传递函数调节为在维持线性度水平的同时对包络跟踪路径的摆幅范围进行限制的传递函数。
所描述的布置的可能应用的另一示例是相对于目标输出功率水平来对功率放大器特性进行更新，例如，用于维持不同功率水平下的功率放大器输出信号的恒定的峰均比。
可能存在针对本文所提出的系统的许多用途，但是在本文中并未指定目标传递函数。目标传递函数被描述为可以根据最终产品所需的性能需求进行设置的通用“目标整形”块。本领域的技术人员将理解对目标传递函数进行设置的实施方式的示例。
在本文中已经参考有利的特定实施例和示例性实施方式对本发明进行了描述。本发明不限于这些实施例和实施方式的任何方面的任何细节。本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (16)

1.一种用于在包络跟踪放大级中进行控制的方法，包括：
确定放大器的输出信号的包络的表示；
确定放大器的输入信号的包络的表示；
根据放大器的目标特性调整所述输入信号的所述包络的所确定的表示，所述目标特性是AM-AM特性；
将所述输入信号的所述包络的调整后的表示与所述输出信号的所述包络的所确定的表示进行比较；以及
根据所述比较产生控制信号，所述控制信号是修改应用于包络信号的整形函数的幅度控制信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述修改步骤包括，根据所述输入信号对整形函数进行索引，并且将所述比较的结果应用于经索引的整形函数，从而修改所述整形函数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述目标特性是PM-PM特性，并且所述控制信号是相位控制信号，所述控制信号修改应用于放大器的所述输入信号的相位。
4.根据权利要求1或2所述的方法，还包括测量所述放大器的输入处的信号，以确定所述输入信号的所述包络的表示。
5.根据权利要求4所述的方法，其中测量所述输入信号的步骤包括对所述输入信号进行解调。
6.根据权利要求1或2所述的方法，还包括对所述放大级的功率放大器的输入处的信号进行调制；并且在所述调制步骤之前对所述输入信号进行测量，以确定所述输入信号的所述包络的表示。
7.根据权利要求1或2所述的方法，还包括根据包络路径中的包络信号对所述输入信号进行测量，以确定所述输入信号的所述包络的表示。
8.根据权利要求1或2所述的方法，还包括通过对所述输出信号进行解调来对所述输出信号进行测量，以确定所述输出信号的所述包络的表示。
9.一种包括包络路径和输入信号路径的包络跟踪放大级，包括：
目标块，用于根据放大器的目标特性调整输入信号的包络的表示，所述目标特性是AM-AM特性；以及
比较器，用于对所述输入信号的所述包络的调整后的表示和输出信号的包络的表示进行比较，并且用于产生控制信号，所述控制信号是修改应用于包络信号的整形函数的幅度控制信号。
10.根据权利要求9所述的包络跟踪放大级，所述包络跟踪放大级还包括包络路径中的整形表。
11.根据权利要求10所述的包络跟踪放大级，其中所述整形表根据在所述比较中使用的经测量的输入信号进行调整。
12.根据权利要求10或11所述的包络跟踪放大级，其中所述整形表通过调整对应于经测量的输入信号的整形函数值进行调整，所述调整对应于所述输入信号和对应输出信号之间的比较。
13.根据权利要求9至11中的任一项所述的包络跟踪放大级，其中所述目标特性是PM-PM特性，并且所述控制信号是相位控制信号，所述包络跟踪放大级还包括用于修改放大器的输入路径中的所述输入信号并且用于接收所述控制信号并修改应用于所述放大器的所述输入信号的相位的元件。
14.根据权利要求9至11中的任一项所述的包络跟踪放大级，其中测量在所述放大级的所述放大器的输入处的输入信号，以提供所述输入信号的所述包络的表示。
15.根据权利要求14所述的包络跟踪放大级，还包括解调器，所述解调器用于在对所述输入信号进行测量之前对所述放大器的所述输入进行解调，以提供所述输入信号的所述包络的表示。
16.根据权利要求9至11中的任一项所述的包络跟踪放大级，还包括用于输入信号的调制器，在所述调制器的输入处对所述输入信号进行测量，以提供所述输入信号的所述包络的表示。
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