CN109417363A - 射频时间偏差校准系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了用于改善射频系统的操作的系统和方法。一个实施方案提供了射频系统,该射频系统包括带有第一数据路径和第二数据路径的放大器设备。附加地,该射频系统包括控制器,该控制器指导射频系统发送校准信号,该校准信号包括激励第一数据路径的第一部分和激励第二数据路径的第二部分;至少部分地基于反馈信号的第一样本和该第一部分之间的相移、反馈信号的第二样本和该第二部分之间的相移、或两者来确定第一数据路径和第二数据路径之间的时间偏差;并且至少基于该时间偏差指导射频系统来调节施加到第一数据路径、第二数据路径、或两者上的延迟。
Description
背景技术
本公开大体涉及射频系统,并且更具体地,涉及用于射频系统中的放大器设备。
该部分旨在向读者介绍可与下面描述和/或要求保护的本技术的各个方面相关的领域的各个方面。该讨论被认为有助于为读者提供背景信息以便于更好地理解本公开的各个方面。相应地,应当理解,应就此而论阅读这些陈述,而不是作为对现有技术的认可。
电子设备经常包括射频系统以便于与另一电子设备和/或网络进行数据的无线传送。为了便于无线通信,射频系统可包括收发器,该收发器输出将被无线发送的数据的至少一个分量(例如,相位和/或振幅)的模拟表示作为模拟电信号,以及/或者输出将被无线发送的数据的至少一个分量的数字表示作为数字电信号。由于电子设备可与另一电子设备和/或网络分离某一距离,所以该射频系统可包括放大器设备,该放大器设备通过将模拟电信号放大到目标量值(例如,强度)来生成放大的模拟电信号。
为了便于生成放大的模拟电信号,放大器设备可使用多个数据路径处理电信号。例如,当实施包络消除和恢复(EER)时,放大器设备可包括处理电信号的振幅分量的第一数据路径和处理电信号的相位分量的第二数据路径。至少部分地基于该振幅分量,包络数据路径可调节供应到放大器设备中的功率放大器的电压。以该方式,功率放大器可将振幅分量与相位分量重新组合,并且基于从第一数据路径供应的电压增加量值。因此,放大的模拟电信号对电信号的保真性(例如,准确性)可取决于多个路径彼此同步到什么程度。
发明内容
下面阐述本文所公开的某些实施方案的概要。应当理解,呈现这些方面仅仅是为了向读者提供这些特定实施方案的简明概要,并且这些方面并非旨在限制本公开的范围。实际上,本公开可涵盖下面可没有阐述的多个方面。
本公开涉及用于便于无线传送数据的射频系统。为了控制输出功率,射频系统可包括放大器设备,该放大器设备接收将被无线传送的数据的模拟和/或数字表示,并且至少部分地基于射频系统的目标输出功率来生成放大的模拟电信号。在一些实施方案中,放大器设备可包括多个数据路径,该多个数据路径处理模拟电信号(例如,数据的至少一个分量的模拟表示)和/或数字电信号(例如,数据的至少一个分量的数字表示)。为了生成放大的模拟电信号,放大器设备可组合(例如,混合)来自多个数据路径的输出数据。如此,放大的模拟电信号对一个或多个电信号的保真性(例如,准确性)且因此旨在无线传送的数据可取决于多个数据路径之间的同步和/或时间偏差。
为了便于改善从射频系统无线发送的数据的保真性(例如,准确性),本公开提供用于调节(例如,减少)多个数据路径之间的时间偏差的技术,从而改善同步。在一些实施方案中,放大器设备可包括一个或多个延迟设备,该一个或多个延迟设备可被操作以在一个或多个数据路径上引入延迟。因此,射频系统可调节一个或多个延迟设备的操作,例如,以减少多个数据路径之间的时间偏差。
在一些实施方案中,为了便于确定时间偏差,控制器可指导射频系统发送校准信号,并且至少部分地基于所得的发送的模拟电信号来确定反馈信号。例如,控制器可至少部分地基于反馈信号的样本和校准信号之间的互相关性来确定射频系统的总延迟。
在一些实施方案中,校准信号可包括多个部分,该多个部分中的每个部分旨在激励放大器设备中的一个数据路径。例如,校准信号可包括带有改变的振幅分量和恒定的相位分量的第一部分,从而当发送时激励包络数据路径而不激励相位数据路径。附加地,校准信号可包括带有恒定的振幅分量和改变的相位分量的第二部分,从而当发送时激励相位数据路径而不激励包络数据路径。
以该方式,校准信号也可使得控制器能够确定多个数据路径中的每个的相对延迟。例如,控制器可通过将激励数据路径的校准信号的一部分与由该部分的发送得到的反馈信号的样本相比较来确定数据路径的相对延迟。为了便于确定样本,控制器可至少部分地基于射频系统的总延迟来调节反馈信号(例如,使反馈信号进行时间偏移),例如以将由放大器设备(且因此激励的数据路径)引起的延迟与由射频系统中的其他部件引起的延迟隔离。
在一些实施方案中,控制器可至少部分地基于校准信号的一部分与由该部分的发送得到的反馈信号的样本之间的相移确定数据路径的相对延迟。例如,包络数据路径上的相对延迟可与校准信号的第一部分和由第一部分的发送得到的反馈信号的第一样本之间的第一相移成比例。附加地,相位数据路径上的相对延迟可与校准信号的第二部分和由第二部分的发送得到的反馈信号的第二样本之间的第二相移的线性分量成比例。
附图说明
在阅读以下详细描述并参考附图时可更好地理解本公开的各个方面,在附图中:
图1是根据实施方案的带有射频系统的电子设备的框图;
图2是根据实施方案的图1的电子设备的示例;
图3是根据实施方案的图1的电子设备的示例;
图4是根据实施方案的图1的电子设备的示例;
图5是根据实施方案的图1的电子设备的示例;
图6是根据实施方案的带有放大器设备的图1的射频系统的框图;
图7A是根据实施方案的图6的放大器设备的一个示例的框图;
图7B是根据实施方案的图6的放大器设备的另一示例的框图;
图8是根据实施方案的用于使图6的放大器设备中的两个数据路径同步的过程的流程图;
图9是根据实施方案的用于确定两个数据路径之间的时间偏差的过程的流程图;
图10是根据实施方案的用于确定图6的射频系统的总延迟的过程的流程图;
图11是根据实施方案的用于确定校准信号的过程的流程图,校准信号用于确定时间偏差;
图12A是根据实施方案的示例性校准信号的振幅的标绘图;
图12B是根据实施方案的示例性校准信号的相位的标绘图;
图13是根据实施方案的用于确定图6的放大器设备中的第一数据路径的路径延迟的过程的流程图;并且
图14是根据实施方案的用于确定图6的放大器设备中的第二数据路径的路径延迟的过程的流程图。
具体实施方式
下面将描述本公开的一个或多个具体实施方案。这些描述的实施方案仅为目前所公开的技术的示例。附加地,试图要提供这些实施方案的简要描述,在本说明书中可没有描述实际具体实施的所有特征。应当了解,在任何此类实际具体实施的开发中,如在任何工程或设计项目中,必须要作出特定于许多具体实施的决策以实现开发者的具体目标,诸如符合可从一个具体实施变化为另一具体实施的与系统相关和与商业相关的约束。而且,应当了解,这样的开发努力可为复杂且耗时的,但对于从本公开中受益的普通技术人员而言,这样的开发努力可仍然是设计、制备和制造的常规任务。
当介绍本公开的各种实施方案的元件时,冠词“一个/一种”和“该/所述”旨在意指存在元件中的一个或多个。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在被包括在内,并且意指可存在除列出的元件之外的附加元件。附加地,应当理解,参考本公开的“一个实施方案”或“实施方案”并非旨在被解释为排除也结合所引述的特征的附加实施方案的存在。还有,短语A“基于”B旨在意指A至少部分地基于B。而且,术语“或”旨在被包括在内(例如,逻辑或)且不是排他性的(例如,逻辑异或)。换句话讲,短语A“或”B旨在意指A、B或A和B两者。
本公开涉及用于便于在电子设备与另一电子设备和/或网络之间无线传送数据的射频系统。例如,射频系统可通过例如经由个域网(例如,蓝牙网络)、局域网(例如,802.11xWi-Fi网络)和/或广域网(例如,4G或LTE蜂窝网络)发送以代表数据的方式调制的无线电波无线地传送数据。换句话讲,射频系统可利用各种无线通信协议来促进数据的无线传送。
不管无线通信协议,射频系统的操作可为大体相似的。例如,大体上,处理电路可生成将发送的数据的数字表示作为数字电信号,并且收发器(例如,发送器和/或接收器)可将由数字电信号指示的数据的至少一个分量(例如,相位和/或振幅分量)转换为模拟电信号。基于各种因素(例如,无线通信协议、功率消耗、距离等),可以各种输出功率无线发送模拟电信号。为了便于控制输出功率,该射频系统可包括放大器设备,该放大器设备接收模拟电信号,并且以目标输出功率输出放大的模拟电信号用于例如经由天线作为调制的无线电波发送。
放大器设备的各种具体实施可适用于以目标输出功率生成放大的模拟电信号。在一些具体实施中,放大器设备可使用多个数据路径处理模拟电信号和/或数字电信号。例如,当实施包络消除和恢复(EER)时,放大器设备可包括处理数据的振幅分量的包络数据路径和处理数据的相位分量的相位数据路径。附加地,当实施包络跟踪(ET)时,放大器设备可包括处理振幅分量的包络数据路径和处理数据的振幅分量和相位分量两者的信号数据路径。
当利用多个数据路径时,放大器设备可至少部分地基于从数据路径中的每个数据路径接收的输出数据生成放大的电信号。例如,当实施包络消除和恢复时,功率放大器可从相位数据路径接收相位分量,并且接收至少部分地基于来自包络数据路径的振幅分量生成的供电电压。附加地,当实施包络跟踪时,功率放大器可从信号数据路径接收模拟电信号,并接收至少基于来自包络数据路径的振幅分量生成的供电电压。
以该方式,功率放大器可组合(例如,混合)从各种数据路径接收的输出数据以生成放大的模拟电信号。例如,为了生成与模拟电信号上的点相对应的放大的模拟电信号,功率放大器可将与从第一数据路径(例如,包络数据路径)接收的点相对应的输出数据和与从第二数据路径(例如,相位数据路径或信号数据路径)接收的点相对应的输出数据组合。
然而,在一些实例中,第一数据路径和第二数据路径上变化的延迟可引起功率放大器将与模拟电信号上的不同点相对应的输出数据组合,这可影响放大的模拟电信号对模拟电信号的保真性,并且因此,这可影响旨在无线地传送的数据。换句话讲,放大的模拟电信号的保真性可取决于至少多个数据路径之间的同步和/或时间偏差。事实上,为了在实施包络消除和恢复时提供足够的保真性,时间偏差可小于40微微秒。
相应地,本公开提供了用于例如通过便于射频系统的放大器设备中的多个数据路径之间的时间偏差的减少改善从射频系统无线发送的数据的保真性(例如,准确性)的技术。在一些实施方案中,放大器设备可包括一个或多个延迟设备,该一个或多个延迟设备可被操作以在一个或多个数据路径上引入延迟。例如,控制器可指导延迟设备在第一数据路径上引入时间延迟,以减少在放大器设备中的第一数据路径和第二数据路径之间的时间偏差,并且因此改善基于从第一数据路径和第二数据路径接收的输出数据生成的放大的模拟电信号的准确性。
相应地,为了确定引入的时间延迟的量,控制器可确定数据路径之间的时间偏差。在一些实施方案中,为了便于确定时间偏差,控制器可指导射频系统发送校准信号,并且至少部分地基于从校准信号的发送得到的发送的模拟电信号来确定反馈信号。附加地,在一些实施方案中,校准信号可包括多个部分,该多个部分中的每个部分旨在激励放大器设备中的一个数据路径。例如,当放大器设备实施包络消除和恢复时,校准信号可包括带有变化的振幅分量和恒定的相位分量的第一部分(例如,一半),从而在发送时激励包络数据路径而不激励相位数据路径。附加地,校准信号可包括带有恒定的振幅分量和变化的相位分量的第二部分(例如,一半),从而当发送时激励相位数据路径而不激励包络数据路径。
基于校准信号的发送,控制器可确定由射频系统引入的总延迟。在一些实施方案中,为了确定总延迟,控制器可确定反馈信号的样本,并确定样本和校准信号之间的互相关性。例如,控制器可确定总延迟是导致最大(例如,峰值)互相关值的滞后。
至少部分地基于总延迟,控制器可确定每个数据路径的相对延迟。在一些实施方案中,控制器可通过将激励数据路径的校准信号的一部分与由该部分的发送得到的反馈信号的样本相比较来确定数据路径的相对延迟。为了便于确定样本,控制器可至少部分地基于射频系统的总延迟来调节反馈信号(例如,使反馈信号进行时间偏移),例如以使由放大器设备引起的延迟与由射频系统的其他部件引起的延迟隔离。
附加地,在一些实施方案中,控制器可至少部分地基于校准信号的一部分与由该部分的发送得到的反馈信号的样本之间的相移来确定数据路径的相对延迟。例如,当放大器设备实施包络消除和恢复时,控制器可至少部分地基于校准信号的第一部分和由第一部分的发送得到的反馈信号的第一样本之间的第一相移来确定包络数据路径的相对延迟。在一些实施方案中,包络数据路径的相对延迟可与第一相移成比例。附加地,控制器可至少部分地基于校准信号的第二部分与由第二部分的发送得到的反馈信号的第二样本之间的相移来确定相位数据路径的相对延迟。在一些实施方案中,相位数据路径的相对延迟可与第二相移的线性分量成比例。
至少部分地基于相对数据路径延迟,控制器可确定数据路径之间的时间偏差。例如,时间偏差可为包络数据路径的相对延迟与相位数据路径的相对延迟之间的差值。附加地,当时间偏差大于阈值(例如,40微微秒)时,控制器可指导延迟设备调节施加到对应的数据路径上的延迟。例如,当相位数据路径的相对延迟大于包络数据路径的相对延迟超过阈值时,控制器可指导延迟设备增加施加到包络数据路径上的延迟。以该方式,射频系统可减少在放大器设备中的多个数据路径之间的时间偏差,从而便于由放大器设备生成的放大的模拟电信号的改善的保真性。
为了帮助例示,图1中示出包括射频系统12的电子设备10的一个实施方案。如将在下面更详细描述的,电子设备10可为任何合适的电子设备,诸如计算机、移动电话、便携式媒体设备、平板电脑、电视、虚拟现实头戴式装置、车辆仪表板等。因此,应当指出的是,图1仅为特定具体实施的一个示例,并且旨在例示可存在于电子设备10中的部件的类型。
在所描绘的实施方案中,电子设备10包括射频系统12、一个或多个输入设备14、本地存储器16、处理器内核复合体18、一个或多个主存储器存储设备20、电源22、一个或多个输入/输出端口24和电子显示器26。图1中描述的各种部件可包括硬件元件(例如,电路)、软件元件(例如,存储指令的有形非暂态计算机可读介质)或硬件元件和软件元件的组合。应当指出的是,各种描绘的部件可被组合成较少部件或分离成附加部件。例如,本地存储器16和主存储器存储设备20可包括在单个部件中。
如所描绘的,处理器内核复合体18与本地存储器16和主存储器存储设备20可操作地耦合。因此,处理器内核复合体18可执行存储在本地存储器16和/或主存储器存储设备20中的指令以实行操作,诸如指导射频系统12与另一电子设备和/或网络通信。如此,处理器内核复合体18可包括一个或多个通用微处理器、一个或多个特定于应用的处理器(ASIC)、一个或多个现场可编程逻辑阵列(FPGA)或它们的任何组合。
除了指令之外,本地存储器16和/或主存储器存储设备20可存储将由处理器内核复合体18处理的数据。因此,在一些实施方案中,本地存储器和/或主存储器存储设备20可包括一个或多个有形非暂态计算机可读介质。例如,本地存储器16可包括随机存取存储器(RAM),并且主存储器存储设备20可包括只读存储器(ROM)、可重写非易失性存储器(诸如闪存存储器、硬盘驱动器、光盘等)。
如所描绘的,处理器内核复合体18也与I/O端口24可操作地耦合。在一些实施方案中,I/O端口24可使得电子设备10能够与其他电子设备相连接。例如,便携式存储设备可连接到I/O端口24,从而使处理器内核复合体18能够与便携式存储设备传送数据。
附加地,如所描绘的,处理器内核复合体18可操作地耦合到电源22。在一些实施方案中,电源22可向电子设备10中的一个或多个部件(诸如处理器内核复合体18和/或射频系统12)提供功率。因此,电源22可包括任何合适的能量源,诸如可再充电的锂聚合物(Li-poly)电池和/或交流电(AC)功率转换器。
还有,如所描绘的,处理器内核复合体18与输入设备14可操作地耦合。在一些实施方案中,输入设备14可例如通过接收用户输入而便于与电子设备10进行用户交互。因此,输入设备14可包括按钮、键盘、鼠标、触控板等。附加地,在一些实施方案中,输入设备14可包括电子显示器26中的触摸感测部件。在此类实施方案中,触摸感测部件可通过检测物体触摸电子显示器26表面的发生和/或位置来接收用户输入。
除了使能够进行用户输入之外,电子显示器26可显示图像帧,诸如用于操作系统的图形用户界面(GUI)、应用界面、静止图像或视频内容。如所描绘的,电子显示器26可操作地耦合到处理器内核复合体18。以该方式,电子显示器26可至少部分地基于从处理器内核复合体18接收的图像数据来显示图像帧。
如所描绘的,处理器内核复合体18也与射频系统12可操作地耦合。如上所述,射频系统12可便于与另一电子设备和/或网络无线传送数据。例如,射频系统12可使电子设备10能够通信地耦合到个域网(PAN)(诸如蓝牙网络)、局域网(LAN)(诸如802.11x Wi-Fi网络)和/或广域网(WAN)(诸如4G或LTE蜂窝网络)。换句话讲,射频系统12可使能够使用各种通信协议和/或以各种输出功率(例如,发送的模拟电信号的强度)无线传送数据。
甚至当使用不同的通信协议,射频系统12的操作原理也可大体相似。例如,如将在下面更详细地描述的,射频系统12可使用收发器来将以数字形式表示的将被发送的数据的数字电信号转换成模拟电信号,从而生成数据的至少一个(例如,相位和/或振幅)分量的模拟表示。附加地,射频系统12可使用放大器设备将模拟电信号放大到目标输出功率,从而生成放大的模拟电信号。至少部分地基于放大的模拟电信号,射频系统12可输出调制的无线电波以将数据无线地传送到另一电子设备和/或网络。由于操作原理的相似性,所以本文描述的技术可应用于任何合适的射频系统12,而不管通信协议。
如上所述,电子设备10可为任何合适的电子设备。为了帮助例示,在图2中示出合适的电子设备10尤其是手持式电子设备10A的一个示例。在一些实施方案中,手持式电子设备10A可为便携式电话、媒体播放器、个人数据管理器、手持式游戏平台等。例如,手持式电子设备10A可为智能电话,诸如可购自Apple Inc.的任何型号。
如所描绘的,手持式电子设备10A包括壳体28(例如,外壳)。在一些实施方案中,壳体28可保护内部部件免受物理性损坏,并且/或者屏蔽内部部件使其免受电磁干扰。因此,射频系统12也可被包封在壳体28内且在手持式电子设备10A内部。
附加地,如所描绘的,壳体28可围绕电子显示器26。在所描绘的实施方案中,电子显示器26显示具有图标32阵列的图形用户界面(GUI)30。以示例的方式,当通过输入设备14或电子显示器26的触摸感测部件选择图标32时,可启动应用程序。
还有,如所描绘的,输入设备14通过壳体28打开。如上所述,输入设备14可使得用户能够与手持式电子设备10A进行交互。例如,输入设备14可使得用户能够激活或去激活手持式电子设备10A、将用户界面导航到home屏幕、将用户界面导航到用户可配置的应用屏幕、激活语音识别特征、提供音量控制和/或在震动和振铃模式之间来回切换。如所描绘的,I/O端口24也通过壳体28打开。在一些实施方案中,I/O端口24可包括例如连接到外部设备的音频插孔。
为了另外例示,在图3中示出合适的电子设备10尤其是平板电子设备10B的另一示例。例如,平板电子设备10B可为可购自Apple inc.的任何型号。在图4中示出合适的电子设备10尤其是计算机10C的另外的示例。例如,计算机10C可为可购自Apple Inc.的任何或型号。在图5中示出合适的电子设备10尤其是手表10D的另一示例。例如,手表10D可为可购自Apple Inc.的任何Apple型号。
如所描绘的,平板电子设备10B、计算机10C和手表10D每个也包括电子显示器26、输入设备14、I/O端口24和壳体28。因此,在一些实施方案中,壳体28可将射频系统12包封在平板电子设备10B、计算机10C和/或手表10D中。如上所述,射频系统12可便于与其他电子设备和/或网络无线传送数据。
为了帮助例示,图6中示出了射频系统12的一个示例。在所描绘的实施方案中,射频系统12通信地耦合到数字数据源36,该数字数据源36可输出将要从电子设备10发送的数据的数字表示作为数字电信号。相应地,在一些实施方案中,数字数据源36可包括在处理器内核复合体18中和/或在单独的处理电路(诸如基带处理器或调制解调器)中。
附加地,在所描绘的实施方案中,射频系统12包括收发器38、放大器设备40、滤波设备42、天线44、控制器46和反馈本地振荡器48。在一些实施方案中,控制器46可大体控制射频系统12的操作。虽然被描绘为单个控制器46,但是在其他实施方案中,一个或多个单独的控制器46可被用于控制收发器38、放大器设备40、滤波设备42、天线44和/或反馈本地振荡器48的操作。
为了便于控制操作,控制器46可包括处理设备50和存储器设备52。在一些实施方案中,处理设备50可执行存储在存储器设备52中的指令和/或过程数据以确定指导收发器38、放大器设备40、滤波设备42、天线44和/或反馈本地振荡器48实行控制动作的控制命令。在其他实施方案中,处理设备50可为与当执行时确定控制命令的指令硬连线的。附加地,在一些实施方案中,处理设备50可包括在处理器内核复合体18和/或单独的处理电路中,并且存储器设备52可包括在本地存储器16、主存储器存储设备20和/或另一有形非暂态计算机可读介质中。
在操作中,收发器38可接收数字电信号,并且生成模拟电信号,该模拟电信号提供将要发送的数据的至少一个分量的模拟表示。在一些实施方案中,模拟电信号可被角度调制,并且因此使用同相(I)分量和正交(Q)分量来表示。在此类实施方案中,可如下表达实(例如,振幅)分量:
其中,A为振幅分量,I为同相分量,并且Q是正交分量。附加地,在此类实施方案中,可如下表达复合(例如,相位)分量:
其中,P为相位分量,I为同相分量,并且Q是正交分量。
由于模拟电信号的输出功率可很小,所以放大器设备40可接收和放大模拟电信号。如上所述,放大器设备40的各种具体实施可用于放大模拟电信号。在一些具体实施中,放大器设备40可利用多个(例如,两个或更多个)数据路径,该多个(例如,两个或更多个)数据路径各自处理模拟电信号和/或数字电信号的至少一部分。例如,在所描绘的实施方案中,放大器设备40利用第一数据路径54和第二数据路径56。然后,放大器设备40可使用混合器58将从第一数据路径54和第二数据路径56输出的数据组合以在目标输出功率下生成放大的模拟电信号。
为了帮助例示,图7A示出带有包络消除和恢复(EER)具体实施的放大器设备40A的一个示例。如所描绘的,放大器设备40A接收模拟电信号60,并且输出放大的模拟电信号62。为了便于生成放大的模拟电信号62,第一数据路径54可为包络数据路径54A,该包络数据路径54A至少部分地基于模拟电信号60的振幅分量操作,并且第二数据路径56可为相位数据路径56A,该相位数据路径56A至少部分地基于模拟电信号60的相位分量操作。附加地,在包络消除和恢复具体实施中,混合器58可包括功率放大器66(例如,开关模式功率放大器)和滤波器68(例如,低通滤波器),以便于通过将从包络数据路径54A和相位数据路径56A接收的输出数据组合生成放大的模拟电信号62。
在所描绘的实施方案中,包络数据路径54A包括包络检测器70、第一延迟设备72和包络电压放大器74。如上所述,包络数据路径54A可至少部分地基于模拟电信号60的振幅分量来操作。因此,在一些实施方案中,包络检测器70可从模拟电信号60提取振幅信号,该振幅信号指示振幅分量。在其他实施方案中,收发器38可例如经由数字电信号将振幅信号直接传送到包络数据路径54A,从而使包络检测器70成为不必要。
在确定振幅信号之后,第一延迟设备72可对振幅信号施加延迟。在一些实施方案中,施加到振幅信号的延迟量可为基于从控制器46接收的延迟控制命令在范围(例如,0ms至50ms)内可调节的。以该方式,可调节由第一延迟设备72施加的延迟量以控制包络数据路径54A何时将数据输出到功率放大器66,例如以便于改善与相位数据路径56A的同步(例如,减少时间偏差)。
来自包络数据路径54A的输出数据可为由包络电压放大器74生成的且经由电源轨75供应到功率放大器66的包络信号。在一些实施方案中,包络电压放大器74可通过至少部分地基于射频系统12的目标输出功率放大振幅信号的电压生成包络信号,该目标输出功率可由从控制器46接收的目标输出功率控制命令指示。例如,包络电压放大器74可随着目标输出功率增加而增加放大,并且随着目标输出功率减小而减小放大。
为了便于生成包络信号,包络电压放大器74可接收来自电源22的电功率。在一些实施方案中,电功率可具有恒定的直流(DC)电压,并且包络电压放大器74可包括开关模式功率放大器。在此类实施方案中,开关模式功率放大器可通过至少部分地基于振幅信号调节恒定直流电压被供应到电源轨75的持续时间来促进生成包络信号。
附加地,在所描绘的实施方案中,相位数据路径56A包括限制器76、第二延迟设备78和发送本地振荡器80。如上所述,相位数据路径56A可至少部分地基于模拟电信号60的相位分量来操作。因此,在一些实施方案中,限制器76可从模拟电信号60提取相位信号,该相位信号指示相位分量。在其他实施方案中,收发器38可将相位信号直接传送到相位数据路径56A,从而使限制器76成为不必要。
在确定相位信号之后,第二延迟设备78可对相位信号施加延迟。在一些实施方案中,施加到相位信号的延迟量可为基于从控制器46接收的延迟控制命令在范围(例如,0ms至50ms)内可调节的。以该方式,可调节由第二延迟设备78施加的延迟量以控制相位数据路径56A何时将数据输出到功率放大器66,例如以便于改善与包络数据路径54A的同步(例如,减少时间偏差)。
来自相位数据路径56A的输出数据可为由发送本地振荡器80生成的频率转换相位信号。在一些实施方案中,发送本地振荡器80可通过至少部分地基于射频系统12的目标输出频率调节相位信号的频率生成频率转换相位信号,该目标输出频率可由从控制器46接收的目标输出频率控制命令指示。例如,发送本地振荡器80可当目标输出频率大于相位信号的频率时使相位信号进行上变频,并且当目标输出频率小于相位信号的频率时使相位信号进行下变频。
如上所述,功率放大器66可接收来自包络数据路径54A的输出数据(例如,包络信号)和来自相位数据路径56A的输出数据(例如,频率转换相位信号),并且将来自包络数据路径54A的输出数据(例如,包络信号)和来自相位数据路径56A的输出数据(例如,频率转换相位信号)组合。在一些实施方案中,功率放大器66可为切换模式(例如,D类或E类)功率放大器。因此,在此类实施方案中,功率放大器66通过基于频率转换相位信号将输出部82连接到携带包络信号的电源轨75或接地来组合输出数据。例如,当频率转换相位信号很高(例如,高于阈值电压)时,功率放大器66可将输出部82连接到电源轨75。另一方面,当频率转换相位信号很低(例如,低于阈值电压)时,功率放大器66可将输出部82连接到接地。
因此,在一些实施方案中,功率放大器66(例如,D类放大器)可基于包络信号和频率转换相位信号生成脉冲宽度调制信号。在此类实施方案中,为了生成放大的模拟电信号62,滤波器68可对脉冲宽度调制信号实行滤波操作。在一些实施方案中,滤波器68可实行低通滤波操作,从而使脉冲宽度调制信号平滑以生成放大的模拟电信号62。
在其他实施方案中,功率放大器66(例如,E类放大器)可包括与输出部82串联耦合的电感器电容器(LC)电路、与LC电路并联耦合的电容器,以及耦合到电源轨75的电感器。在此类实施方案中,功率放大器66可直接生成放大的模拟电信号62,从而使单独的滤波器68成为不必要。以该方式,放大器设备40A可实施包络消除和恢复以至少部分地基于射频系统12的目标输出功率和/或目标输出频率来生成放大的模拟电信号62。
除了包络消除和恢复之外,放大器设备40的其他具体实施也可便于使用第一数据路径54和第二数据路径56来生成放大的模拟电信号62。例如,图7B示出带有包络跟踪(ET)具体实施的放大器设备40B。如所描绘的,放大器设备40B接收模拟电信号60,并且输出放大的模拟电信号62。
为了便于生成放大的模拟电信号62,第一数据路径54可为至少部分地基于模拟电信号60的振幅分量操作的包络数据路径54A,并且第二数据路径56可为至少部分地基于模拟电信号60(例如,振幅和相位分量两者)操作的信号数据路径56B。附加地,在包络跟踪具体实施中,混合器58可包括功率放大器66(例如,线性模式功率放大器),以便于通过组合从包络数据路径54A和信号数据路径56B接收的输出数据来生成放大的模拟电信号62。
在一些实施方案中,在包络跟踪具体实施中的包络数据路径54A可在操作上相似于在包络消除和恢复具体实施中的包络数据路径54A。因此,包络数据路径54A可例如使用包络检测器70和/或直接从收发器38确定振幅信号作为数字电信号。附加地,第一延迟设备72可对振幅信号施加延迟,该振幅信号可为基于从控制器46接收的延迟控制命令在范围(例如,0ms至50ms)内可调节的,例如以便于改善与信号数据路径56B的同步(例如,减少时间偏差)。还有,包络电压放大器74可通过至少部分地基于射频系统12的目标输出功率放大振幅信号的电压生成包络信号,该目标输出功率可由从控制器46接收的目标输出功率控制命令来指示。
另一方面,代替相位数据路径56A,放大器设备40B可利用信号数据路径56B,该信号数据路径56B包括第二延迟设备78和发送本地振荡器80。如上所述,信号数据路径56B可至少部分地基于模拟电信号60的相位分量和振幅分量两者来操作。因此,在一些实施方案中,信号数据路径56B可直接从收发器38接收模拟电信号60。
在确定模拟电信号60之后,第二延迟设备78可对模拟电信号60施加延迟。在一些实施方案中,施加到相位信号的延迟量能够基于从控制器46接收的延迟控制命令来在范围(例如,0ms至50ms)内调节。以该方式,可调节由第二延迟设备78施加的延迟量,以控制信号数据路径56B何时将数据输出到功率放大器66,例如以便于改善与包络数据路径54A的同步(例如,减少时间偏差)。
来自信号数据路径56B的输出数据可为由发送本地振荡器80生成的频率转换信号。在一些实施方案中,发送本地振荡器80可通过至少部分地基于射频系统12的目标输出频率调节模拟电信号60的频率来生成频率转换信号,该目标输出频率可由从控制器46接收的目标输出频率控制命令来指示。例如,发送本地振荡器80可当目标输出频率大于模拟电信号的频率时使模拟电信号60进行上变频,并且当目标输出频率小于模拟电信号60的频率时使模拟电信号60进行下变频。
如上所述,功率放大器66可接收来自包络数据路径54A的输出数据(例如,包络信号)和来自信号数据路径56B的输出数据(例如,频率转换信号),并且将来自包络数据路径54A的输出数据(例如,包络信号)和来自信号数据路径56B的输出数据(例如,频率转换信号)组合以生成放大的模拟电信号62。在一些实施方案中,功率放大器66可为线性模式(例如,A类、B类、AB类或C类)功率放大器。因此,在此类实施方案中,功率放大器66可通过以与频率转换信号大致成比例的方式调节从携带包络信号的电源轨75流动到输出部82的电功率来组合输出数据。例如,当频率转换信号增加时,功率放大器66可成比例地增加从电源轨75供应到输出82的电功率。另一方面,当频率转换信号减小时,功率放大器66可成比例地减小从电源轨75供应到输出部82的功率。以该方式,放大器设备40B可实施包络跟踪,以至少部分地基于射频系统12的目标输出功率和/或目标输出频率生成放大的模拟电信号62。
返回图6中描述的射频系统12,在一些实例中,收发器38和/或放大器设备40可在放大的模拟电信号62中引入噪声诸如寄生或带外噪声。因此,为了便于改善从射频系统12无线发送的数据的准确性,滤波设备42可对放大的模拟电信号62实行滤波操作,以移除引入的噪声,并且输出滤波的模拟电信号。至少部分地基于滤波的模拟电信号,天线44可调制无线电波以将发送的模拟电信号无线地传送到另一电子设备和/或网络。
至少部分地基于发送的模拟电信号的反馈信号也可例如经由耦合器来反馈到控制器46。在一些实施方案中,反馈本地振荡器48可通过调节发送的模拟电信号的频率来生成反馈信号。例如,反馈本地振荡器48可通过将发送的模拟电信号转换为模拟电信号60的频域来生成反馈信号。换句话讲,反馈本地振荡器48可以与发送本地振荡器80相反的方式来调节频率。例如,反馈本地振荡器48可当发送本地振荡器80使频率下变频时使频率上变频,并且当发送本地振荡器80使频率上变频时使频率下变频。
在所描绘的实施方案中,为了便于清晰,反馈本地振荡器48被描绘为单独的部件。然而,在一些实施方案中,反馈本地振荡器48可包括在发送本地振荡器80中。换句话讲,在此类实施方案中,发送本地振荡器80可用于对模拟电信号60和/或相位信号进行频率转换以便于生成发送的模拟电信号,并且对发送的电信号进行频率转换以便于确定反馈信号。
至少部分地基于反馈信号,控制器46可监测和/或控制(例如,调节)射频系统12的操作。例如,在一些实施方案中,控制器46可至少部分地基于反馈信号确定发送的模拟电信号的实际输出功率,并且当实际输出功率和目标输出功率变化时指导射频系统12调节操作。附加地,在一些实施方案中,控制器46可至少部分地基于反馈信号来确定第一数据路径54和第二数据路径56之间的时间偏差,并指导第一延迟设备72和/或第二延迟设备78相应地调节施加的延迟。
为了帮助例示,图8中示出了用于控制施加到射频系统12中的延迟的过程81的一个实施方案。大体上,过程81包括确定第一数据路径和第二数据路径之间的时间偏差(过程框84)、确定时间偏差是否大于阈值(决策框86)、当时间偏差不大于阈值时维持施加到第一数据路径和第二数据路径上的延迟(过程框88),并且当时间偏差大于阈值时调节施加到第一数据路径和/或第二数据路径上的延迟(过程框90)。在一些实施方案中,过程81可通过使用处理电路诸如处理设备50来执行存储在有形非暂态计算机可读介质诸如存储器设备52中的指令来实施。
相应地,在一些实施方案中,控制器46可确定第一数据路径54和第二数据路径56之间的时间偏差(决策框86)。在一些实施方案中,时间偏差可指示功率放大器66何时从第一数据路径54接收输出数据与功率放大器66何时从与模拟电信号60上的相同点相对应的第二数据路径56接收输出数据之间的持续时间(例如,时钟循环或时间)差值。如此,时间偏差可取决于至少第一数据路径54的相对延迟和第二数据路径56的相对延迟。
在图9中示出用于确定第一数据路径54与第二数据路径56之间的时间偏差的过程92的一个实施方案。大体上,过程92包括确定射频系统的总延迟(过程框94)、确定第一数据路径的相对延迟(过程框96)、以及确定第二数据路径的相对延迟(过程框98)。在一些实施方案中,过程92可通过使用处理电路诸如处理设备50来执行存储在有形非暂态计算机可读介质诸如存储器设备52中的指令来实施。
相应地,在一些实施方案中,控制器46可确定射频系统12的总延迟(过程框94)。在一些实施方案中,总延迟可指示何时将数字电信号输入到收发器38中与控制器46何时接收由对应的发送得到的反馈信号之间的持续时间差值。因此,总延迟可包括由第一数据路径54和第二数据路径56以及射频系统12中的其他部件(诸如发送本地振荡器80和/或反馈本地振荡器48)引起的延迟。
图10中示出用于确定射频系统12的总延迟的过程100的一个实施方案。大体上,过程100包括发送校准信号(过程框102)、确定反馈信号(过程框104)、确定反馈信号的样本(过程框105)、以及确定校准信号和反馈信号之间的互相关性(过程框106)。在一些实施方案中,过程100可通过使用处理电路诸如处理设备50来执行存储在有形非暂态计算机可读介质诸如存储器设备52中的指令来实施。
相应地,在一些实施方案中,控制器46可指导射频系统12发送校准信号(过程框102)。附加地,在一些实施方案中,控制器46可指导射频系统12连续地重复校准信号的发送。还有,在一些实施方案中,校准信号可被预先确定并存储例如在存储器设备52中。因此,在此类实施方案中,控制器46可检索校准信号,并且将校准信号供应到射频系统12,例如,直接供应到收发器38和/或经由数字数据源36供应到收发器38。
如上所述,在一些实施方案中,校准信号可包括多个部分。例如,校准信号可包括用于确定第一数据路径54的相对延迟的第一部分(例如,一半)。附加地,校准信号可包括用于确定第二数据路径56的相对延迟的第二部分(例如,一半)。例如,当校准信号为2N持续时间信号时,第一部分可为第一N持续时间信号,并且第二部分可为第二N持续时间信号。相应地,在此类实施方案中,校准信号可被确定为使能够确定射频系统12的总延迟、第一数据路径54的相对延迟、以及第二数据路径56的相对延迟。
为了帮助例示,图11中描述了用于确定合适的校准信号的过程108的一个实施方案。大体上,过程108包括确定仅激励第一数据路径的第一信号(过程框110)、确定仅激励第二数据路径的第二信号(过程框112)、以及将第一信号和第二信号级联(过程框114)。在一些实施方案中,过程108可通过使用处理电路诸如处理设备50执行存储在有形非暂态计算机可读介质诸如存储器设备52中的指令来实施。为了例示和简洁的目的,过程108将被描述为在控制器46中实施。然而,在其他实施方案中,过程108可通过单独的校准系统(例如,由射频系统12的制造商使用的电子设备)来实施。
在例示性实施方案中,控制器46可确定仅激励第一数据路径54的第一信号(过程框110)和确定仅激励第二数据路径56的第二信号(过程框112)。换句话讲,控制器46可至少部分地基于预计第一数据路径54和第二数据路径56如何操作来确定第一信号和第二信号。如上所述,第一数据路径54和第二数据路径56的操作可在放大器设备40的不同具体实施之间变化。换句话讲,确定用于包络消除和恢复(EER)放大器设备40A中的第一信号和第二信号可不同于确定用于包络跟踪(ET)放大器设备40B中的第一信号和第二信号。然而,为了便于简洁,将参考包络消除和恢复放大器设备40A来描述第一信号和第二信号的确定。
如上所述,在包络消除和恢复放大器设备40A中,包络数据路径54A可至少部分地基于将要无线发送的数据的振幅分量来操作,并且相位数据路径56A可至少部分地基于将要无线发送的数据的相位分量来操作。因此,可确定第一信号使第一信号的振幅分量是变化的,并且第一信号的相位分量是恒定的。附加地,可确定第二信号使第二信号的振幅分量是恒定的,并且第二信号的相位分量是变化的。
为了生成校准信号,控制器46可将第一信号和第二信号级联(过程框114)。因此,在一些实施方案中,控制器46可附加地确定第一信号和第二信号以便于第一信号和第二信号之间的平滑过渡。例如,可确定第二信号使第二信号的振幅分量的初始值大致等于第一信号结束时振幅分量的最终值。附加地,可确定第二信号使第二信号的相位分量的初始值大致等于在第一信号结束时相位分量的最终值。
为了帮助例示,在图12A和图12B中示出可与包络消除和恢复放大器设备40A一起使用的校准信号的一个示例。具体地,图12A包括带有振幅曲线116的标绘图113,振幅曲线116描述从t0至tN以及从tN至t2N的校准信号的振幅分量。附加地,图12B包括带有相位曲线120的标绘图118,该相位曲线120描述从t0至tN以及从tN到t2N的校准信号的相位分量。
在一些实施方案中,可如下来表达图12A和图12B中描述的校准信号:
其中C(t)是在时间t的校准信号,ω是角频率调谐参数,D和E是实值调谐参数系数,并且α、β和γ是调谐参数。因此,如图12A和图12B中描绘的,在t0至tN期间,校准信号的振幅分量在1和0之间振荡,而校准信号的相位分量为0。相应地,在t0和tN之间,校准信号可激励包络数据路径54A而不激励相位数据路径56A,并且因此可为第一信号。附加地,如图12A和图12B中描绘的,在tN至t2N期间,校准信号的相位分量大致指数地增加,并且校准信号的振幅分量为1。相应地,在tN和t2N之间,校准信号可激励相位数据路径56A,而不激励包络数据路径54A,并且因此可为第二信号。以该方式,可确定将在射频系统12中发送的校准信号。
返回到图10的过程100,控制器46可确定由来自射频系统12的校准信号的发送得到的反馈信号(过程框102)。如上所述,在一些实施方案中,反馈本地振荡器48可通过例如至少部分地基于由发送本地振荡器80施加的频率调节来调节供应到天线44的发送的模拟电信号的频率来生成反馈信号。如此,控制器46可接收由来自反馈本地振荡器48的校准信号的重复发送得到的反馈信号。
附加地,控制器46可从反馈信号确定样本(过程框105)。在一些实施方案中,控制器46可至少部分地基于校准信号的持续时间来确定样本。例如,当校准信号的持续时间为2N时,控制器可选择反馈信号的2N持续时间作为样本。
为了确定射频系统12的总延迟,控制器46可至少部分地基于校准信号和反馈信号的样本来确定互相关性(过程框106)。例如,在一些实施方案中,控制器46可对校准信号执行快速傅里叶变换(FFT)以确定表示频域中的校准信号的第一离散傅里叶变换(DFT)。附加地,控制器46可对校准信号执行快速傅里叶变换(FFT)以确定表示频域中的样本信号的第二离散傅里叶变换(DFT)。
通过基于第一离散傅里叶变换和第二离散傅里叶变换来确定互相关函数,控制器46可确定校准信号和样本的相似性作为校准信号和样本之间的相对滞后的函数。因此,通过将互相关性转换回到时域,控制器46可确定校准信号和样本在各种滞后值下的相似性。以该方式,控制器46可确定与峰值互相关量值相对应的滞后值是射频系统12的总延迟。
返回到图9中描述的过程92,控制器46可确定第一数据路径54的相对延迟(过程框96)。在一些实施方案中,可至少部分地基于射频系统12的总延迟来确定第一数据路径54的相对延迟。通过以该方式确定相对延迟,控制器46可将由放大器设备40引起的延迟与由在射频系统12中的其他部件(诸如发送本地振荡器80和/或反馈本地振荡器48)引起的延迟隔离。
为了帮助例示,图13中示出用于确定第一数据路径54的相对延迟的过程122的一个实施方案。大体上,过程122包括发送校准信号的第一部分(过程框124)、确定反馈信号(过程框126)、确定与校准信号的第一部分相对应的反馈信号的样本(过程框128)、确定校准信号的第一部分和样本之间的相移(过程框130)、以及基于相移确定第一数据路径的相对延迟(过程框132)。在一些实施方案中,过程122可通过使用处理电路诸如处理设备50执行存储在有形非暂态计算机可读介质诸如存储器设备52中的指令来实施。
因此,在一些实施方案中,控制器46可指导射频系统12发送校准信号的第一部分(过程框124)。在一些实施方案中,第一部分可包括第一信号,该第一信号激励第一数据路径54而不激励第二数据路径56。附加地,控制器46可确定反馈信号(过程框126)。如上所述,在一些实施方案中,反馈本地振荡器48可通过调节发送的模拟电信号的频率来生成反馈信号。因此,在此类实施方案中,控制器46可从反馈本地振荡器48接收反馈信号。
从反馈信号,控制器46可确定由来自射频系统12的校准信号的第一部分的发送得到的第一样本(过程框128)。为了便于确定第一样本,控制器46可至少部分地基于射频系统12的总延迟来调节反馈信号。例如,控制器46可使反馈信号时间偏移总延迟以将由放大器设备40引起的延迟与由射频系统12的其他部件引起的延迟隔离。
在调节反馈信号之后,控制器46可通过至少部分地基于校准信号的第一部分的持续时间选择反馈信号的一部分来确定第一样本。例如,当第一部分的持续时间为N时,控制器46可通过从延迟调节的反馈信号选择N持续时间部分来确定第一样本。由于校准信号的第一部分激励第一数据路径54而不激励第二数据路径56,所以控制器46可确定第一样本以将由第一数据路径54引起的延迟与由第二数据路径56引起的延迟隔离。
当使用在公式(3)中描述的校准信号时,与校准信号的第一部分(例如,0≤t≤N-1)的发送相对应的第一样本可如下:
F1(t)=C+Dcos(2πω(t+τ1)) (4)
其中F1(t)是与校准信号的第一部分相对应的第一样本,ω是角频率调谐参数,C和D是调谐参数系数,并且τ1是第一数据路径54的相对相位延迟。在一些实例中,由于由发送本地振荡器80和/或反馈本地振荡器48引入的相位不确定性,所以C和/或D可为复值。
附加地,控制器46可确定校准信号的第一部分和反馈信号的第一样本之间的相移(过程框130)。在一些实施方案中,为了便于确定相移,控制器46可如下确定Nx5矩阵:
M1[i,1]=sin(2πω(i-1));i=[1:N] (5)
M1[i,2]=cos(2πω(i-1));i=[1:N]
M1[i,3]=jsin(2πω(i-1));i=[1:N]
M1[i,4]=jcos(2πω(i-1));i=[1:N]
M1[i,5]=1;i=[1:N]
其中M1是Nx5矩阵,N是校准信号的第一部分的持续时间,并且ω是角频率调谐参数。基于Nx5矩阵,控制器46可如下确定5x1矢量:
θ=(M1 TM1)-1M1 TF1 (6)
其中θ是5x1矢量,F1是反馈信号的第一样本,并且M1是在公式(5)中描述的Nx5矩阵。在此类实施方案中,基于5x1矢量,控制器46可如下确定相移:
其中是相移,θ[1]是5x1矢量中的第一条目,θ[2]是5x1矢量中的第二条目,θ[3]是5x1矢量中的第三条目,并且θ[4]是5x1矢量中的第四条目。
至少部分地基于相移,控制器46可确定第一数据路径54的相对延迟(过程框132)。当使用公式(3)的校准信号时,第一数据路径54的相对延迟可与校准信号的第一部分与反馈信号的第一样本之间的相移成比例。例如,可如下确定第一数据路径54的相对延迟:
其中τ1是第一数据路径54的相对相位延迟,是相移,并且ω是角频率调谐参数。以该方式,控制器46可确定第一数据路径54的相对相位延迟。
返回图9的过程92,控制器46也可确定第二数据路径56的相对延迟(过程框98)。在一些实施方案中,第二数据路径56的相对延迟可至少部分地基于射频系统12的总延迟来确定。通过以该方式确定相对延迟,控制器46可将由放大器设备40引起的延迟与由在射频系统12中的其他部件(诸如发送本地振荡器80和/或反馈本地振荡器48)引起的延迟隔离。
为了帮助例示,图14中描述了用于确定第二数据路径56的相对相位延迟的过程134的一个实施方案。大体上,过程134包括发送校准信号的第二部分(过程框136)、确定反馈信号(过程框138)、确定与校准信号的第二部分相对应的反馈信号的样本(过程框140)、确定在校准信号的第二部分和样本之间的相移(过程框142)、以及基于相移来确定第二数据路径的相对延迟(过程框144)。在一些实施方案中,过程134可通过使用处理电路诸如处理设备50执行存储在有形非暂态计算机可读介质诸如存储器设备52中的指令来实施。
相应地,在一些实施方案中,控制器46可指导射频系统12发送校准信号的第二部分(过程框136)。在一些实施方案中,第二部分可包括第二信号,该第二信号激励第二数据路径56而不激励第一数据路径54。附加地,控制器46可确定反馈信号(过程框138)。如上所述,在一些实施方案中,反馈本地振荡器48可通过调节发送的模拟电信号的频率来生成反馈信号。因此,在此类实施方案中,控制器46可从反馈本地振荡器48接收反馈信号。
从反馈信号,控制器46可确定由来自射频系统12的校准信号的第二部分的发送得到的第二样本(过程框128)。为了便于确定第二样本,控制器46可至少部分地基于射频系统12的总延迟和校准信号的第一部分的持续时间来调节反馈信号。例如,控制器46可使反馈信号时间偏移总延迟和校准信号的第一部分的持续时间,以将由放大器设备40引起的延迟与由射频系统12的其他部件引起的延迟隔离。
在调节反馈信号之后,控制器46可通过至少部分地基于校准信号的第二部分的持续时间选择反馈信号的一部分来确定第二样本。例如,当第二部分的持续时间为N时,控制器46可通过从延迟调节的反馈信号选择N持续时间部分来确定第二样本。由于校准信号的第二部分激励第二数据路径56而不激励第一数据路径54,所以控制器46可确定第二样本以将由第二数据路径56引起的延迟与由第一数据路径54引起的延迟隔离。
当使用公式(3)中描述的校准信号时,与校准信号的第二部分(例如,N-1<t≤2N-1)的发送相对应的第二样本可如下:
其中F2(t)是第二,τ2是第二数据路径56的相对相位延迟,并且α、β和γ是调谐参数。
然后,控制器46可确定校准信号的第二部分和反馈信号的第二样本之间的相移(过程框142)。在一些实施方案中,为了便于确定相移,控制器可如下确定Nx3矩阵:
M2[i,1]=(i-1)2;i=[1:N] (10)
M2[i,2]=(i-1);i=[1:N]
M2[i,3]=1;i=[1:N]
其中M2是Nx3矩阵,并且N是校准信号的第二部分的持续时间。基于Nx3矩阵,控制器46可如下确定相移:
Φ=(M2 TM2)-1M2 T∠F2 (11)
其中Φ是相移,F2是反馈信号的第二样本,并且M2是公式(9)中描述的Nx3矩阵。在一些实例中,相移可包括平方分量、线性分量和/或恒定复合分量。
至少部分地基于相移,控制器46可确定第二数据路径56的相对延迟(过程框144)。当使用公式(3)的校准信号时,第二数据路径56的相对延迟可与校准信号的第二部分和第二样本之间的相移的线性分量成比例。例如,可如下确定第二数据路径56的相对延迟:
其中τ2是第二数据路径56的相对相位延迟,Φ[2]是相移的线性分量,并且α和β是调谐参数。以该方式,控制器46可确定第二数据路径56的相对相位延迟。
如上所述,至少部分地基于相对延迟,控制器46可确定第一数据路径54和第二数据路径56之间的时间偏差。例如,控制器46可基于第一数据路径54的相对延迟与第二数据路径56的相对延迟之间的差值来确定时间偏差。因此,该时间偏差可指示第一数据路径54和第二数据路径56之间的同步,并且因此,指示来自射频系统12的发送的模拟电信号的保真性。例如,当时间偏差增加时,发送的模拟电信号的保真性可减小。
因此,返回图8的过程81,控制器46可确定第一数据路径54与第二数据路径56之间的时间偏差是否大于时间偏差阈值(决策框86)。在一些实施方案中,时间偏差阈值可被预先确定并存储在存储器设备52中。因此,在此类实施方案中,控制器46可检索时间偏差阈值,并且将时间偏差阈值与时间偏差相比较。附加地,在一些实施方案中,时间偏差阈值可被设定为预计是否导致可接受保真性的指示符。例如,时间偏差阈值可被设定成使得预计不大于时间偏差阈值的时间偏差导致可接受的保真性,并且预计大于时间偏差阈值的时间偏差不会导致可接受的保真性。
因此,当时间偏差不大于时间偏差阈值时,射频系统12可维持施加到第一数据路径54和第二数据路径56上的延迟(过程框88)。例如,控制器46可指导第一延迟设备72维持施加到第一数据路径54上的当前延迟,并且指导第二延迟设备78维持施加到第二数据路径56上的当前延迟。
另一方面,当时间偏差大于时间偏差阈值时,控制器46可指导射频系统12调节施加到第一数据路径54上的延迟和/或施加到第二数据路径56上的延迟(过程框90)。例如,当时间偏差指示第一数据路径54的相对延迟大于第二数据路径56的相对延迟超过时间偏差阈值时,控制器46可指导第二延迟设备78增加施加到第二数据路径56上的延迟,并且/或者指导第一延迟设备72减少施加到第一数据路径54上的延迟。附加地,当时间偏差指示第二数据路径56的相对延迟大于第一数据路径54的相对延迟超过时间偏差阈值时,控制器46可指导第二延迟设备78减小施加到第二数据路径56上的延迟,并且/或者指导第一延迟设备72增加施加到第一数据路径54上的延迟。
在一些实施方案中,控制器46可继续调节施加到第一数据路径54和/或第二数据路径56的延迟,直到时间偏差不再大于时间偏差阈值。附加地,在一些实施方案中,控制器46可周期性地执行校准过程81以考虑放大器设备40的操作特性随时间和/或由于环境条件诸如温度的改变。例如,当射频系统12初始通电时、在固定持续时间之后、在一定数量的发送之后和/或在任何其它合适时间,控制器46可执行校准过程81。
相应地,本公开的技术效果包括通过便于发送的模拟电信号的改善的保真性来改善射频系统的操作。在一些实施方案中,射频系统可通过调节施加到放大器设备中的一个或多个数据路径上的延迟来改善发送的模拟电信号的保真性,以减少数据路径之间的时间偏差。为了确定数据路径之间的时间偏差,射频系统可至少部分地基于校准信号的发送来确定射频系统的总延迟和每个数据路径的相对延迟。在一些实施方案中,校准信号可包括多个部分,该多个部分中的每个部分激励一个数据路径而不激励其他数据路径。至少部分地基于由校准信号的发送得到的反馈信号,射频系统可确定校准信号的一部分和来自由该部分的发送得到的反馈信号的对应的样本之间的相移。附加地,至少部分地基于该相移,射频系统可确定每个数据路径的相对延迟,并且因此,可确定数据路径之间的时间偏差。
已经以示例的方式示出了上述具体实施方案,并且应当理解,这些实施方案可容许各种修改和替代形式。还应当理解,权利要求书并非旨在限于所公开的特定形式,而是旨在覆盖落在本公开的实质和范围内的所有修改、等同物和替代方案。
Claims (20)
1.一种电子设备,所述电子设备包括射频系统,所述射频系统被配置为无线地发送数据,其中所述射频系统包括:
放大器设备,所述放大器设备包括第一数据路径和第二数据路径,其中所述放大器设备被配置为:
接收所述数据的模拟表示作为模拟电信号,接收所述数据的数字表示作为数字电信号,或这两者;以及
基于从所述第一数据路径输出的第一信号和从所述第二数据路径输出的第二信号来生成用于无线地发送所述数据的放大的模拟电信号;和
控制器,所述控制器被配置为:
指导所述射频系统发送校准信号,所述校准信号包括被配置为激励所述第一数据路径的第一部分和被配置为激励所述第二数据路径的第二部分;
确定由所述校准信号的发送得到的反馈信号;
基于以下中的一者或多者来确定所述第一数据路径和所述第二数据路径之间的时间偏差:
所述反馈信号的第一样本和所述校准信号的所述第一部分之间的第一相移;和
所述反馈信号的第二样本和所述校准信号的所述第二部分之间的第二相移;以及
基于所述时间偏差来指导所述射频系统调节施加到所述第一数据路径上的第一延迟和施加到所述第二数据路径上的第二延迟中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其中:
所述校准信号的所述第一部分包括第一振幅分量和第一相位分量,其中所述第一振幅分量改变以激励所述第一数据路径,并且所述第一相位分量是恒定的以不激励所述第二数据路径;并且
所述校准信号的所述第二部分包括第二振幅分量和第二相位分量,其中所述第二相位分量改变以激励所述第二数据路径,并且所述第一振幅分量为恒定的以不激励所述第一数据路径。
3.根据权利要求1所述的电子设备,其中所述控制器被配置为:
基于所述校准信号的第一持续时间来确定所述反馈信号的第三样本;
基于所述第三样本和所述校准信号之间的互相关性来确定所述射频系统的总延迟;以及
基于所述射频系统的所述总延迟来确定所述时间偏差。
4.根据权利要求3所述的电子设备,其中所述控制器被配置为:
基于所述射频系统的所述总延迟来调节所述反馈信号;
在调节所述反馈信号之后,基于所述校准信号的所述第一部分的第二持续时间来确定所述反馈信号的所述第一样本;
基于所述第一样本和所述校准信号的所述第一部分之间的所述第一相移来确定所述第一数据路径的第一相对延迟,其中所述第一相对延迟与所述第一相移成比例;
基于所述校准信号的所述第一部分和所述校准信号的所述第二部分的第三持续时间来确定所述反馈信号的所述第二样本;
基于所述第二样本和所述校准信号的所述第二部分之间的所述第二相移来确定所述第二数据路径的第二相对延迟;以及
基于所述第一相对延迟和所述第二相对延迟之间的差值来确定所述时间偏差。
5.根据权利要求1所述的电子设备,其中:
所述第一数据路径被配置为通过基于所述射频系统的目标输出功率放大所述数据的振幅分量来生成可变电压信号;
第二数据路径被配置为通过基于所述射频系统的目标输出频率调节所述数据的相位分量的频率来生成频率信号;并且
所述放大器设备包括开关模式功率放大器,所述开关模式功率放大器被配置为基于所述可变电压信号和所述频率信号来促进生成所述放大的模拟电信号。
6.根据权利要求1所述的电子设备,其中:
所述第一数据路径被配置为通过基于所述射频系统的目标输出功率放大所述数据的振幅分量来生成可变电压信号;
第二数据路径被配置为通过基于所述射频系统的目标输出频率调节所述数据的频率来生成频率转换信号;并且
所述放大器设备包括线性模式功率放大器,所述线性模式功率放大器被配置为基于所述可变电压信号和所述频率转换信号来生成所述放大的模拟电信号。
7.根据权利要求1所述的电子设备,包括:
天线,所述天线被配置为基于所述放大的模拟电信号来输出发送的模拟电信号作为调制的无线电波;
耦合器,所述耦合器被配置为反馈所述发送的模拟电信号;和
反馈本地振荡器,所述反馈本地振荡器被配置为通过调节所述发送的模拟电信号的频率来生成所述反馈信号。
8.根据权利要求1所述的电子设备,其中:
所述第一数据路径包括第一延迟设备,所述第一延迟设备被配置为将第一延迟施加到所述第一信号;
所述第二数据路径包括第二延迟设备,所述第二延迟设备被配置为将第二延迟施加到所述第二信号;并且
所述控制器被配置为:
当所述时间偏差指示所述第一数据路径的第一相对延迟大于所述第二数据路径的第二相对延迟超过时间偏差阈值时,指导所述第一延迟设备减小所述第一延迟以及所述第二延迟设备增加所述第二延迟中的至少一者;
当所述时间偏差指示所述第二相对延迟大于所述第一相对延迟超过所述时间偏差阈值时,指导所述第一延迟设备增加所述第一延迟以及所述第二延迟设备减小所述第二延迟中的至少一者;以及
否则指导所述第一延迟设备维持所述第一延迟并且所述第二延迟设备维持所述第二延迟。
9.根据权利要求1所述的电子设备,其中所述电子设备包括计算机、移动电话、便携式媒体设备、平板电脑、电视、虚拟现实头戴式装置、个人数据管理器、手持式游戏平台、或车辆仪表板。
10.一种有形非暂态计算机可读介质,所述有形非暂态计算机可读介质被配置为存储能够由射频系统的一个或多个处理器执行的指令,其中所述指令包括用于以下的指令:
使用所述一个或多个处理器指导所述射频系统通过使用放大器设备放大校准信号以目标输出功率连续重复所述校准信号的发送;
使用所述一个或多个处理器来确定由所述校准信号的发送得到的反馈信号;
使用所述一个或多个处理器至少部分地基于所述校准信号和所述反馈信号的第一样本之间的互相关性来确定所述射频系统的总延迟;
使用所述一个或多个处理器至少部分地基于所述校准信号的第一部分和所述反馈信号的第二样本之间的第一相移来确定所述放大器设备中的包络数据路径的第一相对延迟,其中所述校准信号的所述第一部分包括变化的振幅分量和恒定的相位分量;
使用所述一个或多个处理器至少部分地基于所述校准信号的第二部分和所述反馈信号的第三样本之间的第二相移来确定所述放大器设备中的相位数据路径的第二相对延迟,其中所述校准信号的所述第二部分包括恒定的振幅分量和变化的相位分量;以及
当所述第一相对延迟和所述第二相对延迟之间的差值大于阈值时,使用所述一个或多个处理器指导第一延迟设备来调节施加到所述包络数据路径上的第一延迟、指导第二延迟设备来调节施加到所述相位数据路径上的第二延迟、或两者。
11.根据权利要求10所述的计算机可读介质,其中用于确定所述射频系统的所述总延迟的所述指令包括用于以下的指令:
至少部分地基于所述校准信号的持续时间来确定所述第一样本;
对所述校准信号执行快速傅里叶变换以确定表示频域中的所述校准信号的第一离散傅里叶变换;
对所述第一样本执行所述快速傅里叶变换以确定表示所述频域中的所述第一样本的第二离散傅里叶变换;
基于所述第一离散傅里叶变换和所述第二离散傅里叶变换来确定互相关函数,其中所述互相关函数被配置为指示所述校准信号和所述第一样本的相似性作为相对滞后的函数;以及
至少部分地基于所述互相关函数的峰值量值来确定所述总延迟。
12.根据权利要求10所述的计算机可读介质,其中用于确定所述第一相对延迟的所述指令包括用于以下的指令:
至少部分地基于所述射频系统的总延迟和所述校准信号的所述第一部分的持续时间来确定所述反馈信号的所述第二样本;以及
确定所述包络数据路径的所述第一相对延迟,其中所述第一相对延迟与所述第一相移成比例。
13.根据权利要求10所述的计算机可读介质,其中用于确定所述第二相对延迟的所述指令包括用于以下的指令:
至少部分地基于所述射频系统的总延迟、所述校准信号的所述第一部分的持续时间、以及所述校准信号的所述第二部分的持续时间来确定所述反馈信号的所述第三样本;以及
确定所述相位数据路径的所述第二相对延迟,其中所述第二相对延迟与所述第二相移的线性分量成比例。
14.根据权利要求10所述的计算机可读介质,其中用于所述第一延迟设备、所述第二延迟设备或两者的所述指令包括用于以下的指令:
当所述第二相对延迟大于所述第一相对延迟超过所述阈值时,指导所述第一延迟设备增加所述第一延迟、指导所述第二延迟设备减小所述第二延迟、或两者;以及
当所述第一相对延迟大于所述第二相对延迟超过所述阈值时,指导所述第一延迟设备减小所述第一延迟、指导所述第二延迟设备增加所述第二延迟、或两者。
15.根据权利要求10所述的计算机可读介质,其中:
所述校准信号的所述第一部分的所述变化的振幅分量正弦地振荡;并且
所述校准信号的所述第二部分的所述变化的相位分量指数地增加。
16.一种用于操作被配置为校准射频系统的校准系统的方法,包括:
使用所述校准系统来确定包括第一振幅分量和第一相位分量的第一信号,其中所述第一信号被配置为当从所述射频系统无线发送时激励包络数据路径而不激励相位数据路径;
使用所述校准系统来确定包括第二振幅分量和第二相位分量的第二信号,其中所述第二振幅分量的初始值等于所述第一振幅分量的最终值,所述第二相位分量的初始值等于所述第一相位分量的最终值,并且所述第二信号被配置为当从所述射频系统无线发送时激励所述相位数据路径而不激励所述包络数据路径;
使用所述校准系统来将所述第一信号和所述第二信号级联以生成校准信号;以及
使用所述校准系统来将所述校准信号存储在所述射频系统中,以使所述射频系统能够至少部分地基于所述校准信号的重复的连续发送来调节施加到所述包络数据路径上的第一延迟、施加到所述相位数据路径上的第二延迟、或两者。
17.根据权利要求16所述的方法,其中存储所述校准信号使所述射频系统能够:
至少部分地基于所述校准信号的所述重复的连续发送来确定反馈信号;
至少部分地基于所述校准信号的持续时间来从所述反馈信号确定样本;
至少部分地基于所述样本和所述校准信号之间的互相关性来确定所述射频系统的总延迟;以及
至少部分地基于所述射频系统的所述总延迟来调节所述第一延迟、所述第二延迟、或两者。
18.根据权利要求16所述的方法,其中存储所述校准信号使所述射频系统能够:
至少部分地基于所述校准信号的所述重复的连续发送来确定反馈信号;
至少部分地基于所述第一信号的持续时间和所述射频系统的总延迟来从由所述第一信号的发送得到的所述反馈信号确定样本;
至少部分地基于所述样本和所述第一信号之间的相移来确定所述包络数据路径的相对延迟;以及
至少部分地基于所述包络数据路径的所述相对延迟来调节所述第一延迟、所述第二延迟、或两者。
19.根据权利要求16所述的方法,其中存储所述校准信号使所述射频系统能够:
至少部分地基于所述校准信号的所述重复的连续发送来确定反馈信号;
至少部分地基于所述第一信号的持续时间、所述第二信号的持续时间和所述射频系统的总延迟来从由所述第二信号的发送得到的所述反馈信号确定样本;
至少部分地基于所述样本和所述第二信号之间的相移的线性分量来确定所述相位数据路径的相对延迟;以及
至少部分地基于所述相位数据路径的所述相对延迟来调节所述第一延迟、所述第二延迟、或两者。
20.根据权利要求16所述的方法,其中:
所述第一振幅分量正弦地变化;
所述第一相位分量为恒定的;
所述第二振幅分量为恒定的;并且
所述第二相位分量指数地增加。
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