CN116458059A - 包络跟踪集成电路中的均衡器电路 - Google Patents

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Abstract

公开一种包络跟踪(ET)集成电路(ETIC)中的均衡器电路。所述ETIC(26)被配置成基于目标电压(VTGT)生成ET电压以用于放大射频(RF)信号。因为所述ETIC具有可能导致所述ET电压的失真的固有阻抗和群延迟，所以在所述ETIC中提供均衡器电路(24)以在生成所述ET电压之前使所述目标电压达到均衡。具体地说，所述均衡器电路生成均衡目标电压以抵消所述固有阻抗，且生成经修改目标电压以缓解所述群延迟。相应地，所述均衡器电路可输出经处理目标电压，所述经处理目标电压可包含所述均衡目标电压和/或所述经修改目标电压，以用于生成所述ET电压。因此，有可能减少由所述固有阻抗和群延迟产生的失真，特别是当所述RF信号在宽调制带宽中调制时。

Description

包络跟踪集成电路中的均衡器电路
相关申请
本申请要求2020年11月12日提交的临时专利申请序列号63/112,834的权益，所述临时专利申请的公开内容在此以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及一种均衡器电路，且具体地说涉及一种被配置成跨宽调制带宽操作的包络跟踪集成电路(ETIC)中的均衡器电路。
背景技术
移动通信装置对于提供无线通信服务而言，在当前社会中已变得越来越普遍。这些移动通信装置的普及部分地由目前在此类装置上启用的许多功能驱动。此类装置中处理能力的提高意味着移动通信装置已经从纯粹的通信工具发展成能够增强用户体验的复杂移动多媒体中心。
重新定义的用户体验需要由例如第五代新无线电(5G-NR)技术等无线通信技术提供的较高数据速率，所述无线通信技术被配置成在位于12GHz频率以上的毫米波(mmWave)频谱中传送mmWave射频(RF)信号。为了实现较高数据速率，移动通信装置可采用功率放大器来增加mmWave RF信号的输出功率(例如，维持每位足够的能量)。然而，mmWave RF信号的增加的输出功率可能引起移动通信装置中的功率消耗和热耗散增加，因此损害总体性能和用户体验。
包络跟踪(ET)是一种功率管理技术，其被设计成改进功率放大器的效率水平以帮助减少移动通信装置中的功率消耗和热耗散。在ET系统中,功率放大器基于根据RF信号的时变振幅生成的时变ET电压来放大RF信号。更确切地说，时变ET电压对应于跟踪(例如，上升和下降)RF信号的时变功率包络的时变电压包络。可以理解的是，时变电压包络越好地跟踪时变功率包络，功率放大器可以实现的线性越高。
然而，时变ET电压可能对由迹线电感、负载阻抗和/或群延迟引起的失真极其敏感，特别是当时变ET电压如此生成以跟踪较高调制带宽(例如,>200MHz)RF信号的时变功率包络时。因此，时变电压包络可能与RF信号的时变功率包络未对准，因此在RF信号中引起不合需要的失真(例如，振幅裁剪)。就此而言，期望减少由时变ET电压中的迹线电感、负载阻抗和/或群延迟引起的失真。
发明内容
本公开的实施例涉及一种包络跟踪(ET)集成电路(ETIC)中的均衡器电路。ETIC被配置成基于目标电压生成ET电压以用于放大射频(RF)信号。鉴于ETIC具有可能导致ET电压的失真的固有阻抗和群延迟，在ETIC中提供均衡器电路以在生成ET电压之前使目标电压达到均衡。具体地说，均衡器电路生成均衡目标电压以抵消固有阻抗，且生成经修改目标电压以缓解群延迟。相应地，均衡器电路可输出经处理目标电压，所述经处理目标电压可包含均衡目标电压和/或经修改目标电压，以用于生成ET电压。因此，有可能减少由固有阻抗和群延迟产生的失真，特别是当RF信号在宽调制带宽(例如,>200MHz)中调制时。
在一个方面中，提供一种均衡器电路。所述均衡器电路包含接收目标电压的电压输入。所述均衡器电路还包含阻抗均衡器电路，所述阻抗均衡器电路被配置成基于预定义传递函数使目标电压达到均衡以生成均衡目标电压。所述均衡器电路还包含目标电压处理电路，所述目标电压处理电路被配置成修改所述目标电压以生成具有低于所述目标电压的减小的动态范围的经修改目标电压。所述均衡器电路还包含电压输出，其输出包括均衡目标电压和经修改目标电压中的至少一个的经处理目标电压。
在另一方面中，提供一种ETIC。所述ETIC包含均衡器电路。所述均衡器电路包含接收目标电压的电压输入。所述均衡器电路还包含阻抗均衡器电路，所述阻抗均衡器电路被配置成基于预定义传递函数使目标电压达到均衡以生成均衡目标电压。所述均衡器电路还包含目标电压处理电路，所述目标电压处理电路被配置成修改所述目标电压以生成具有低于所述目标电压的减小的动态范围的经修改目标电压。所述均衡器电路还包含电压输出，其输出包括均衡目标电压和经修改目标电压中的至少一个的经处理目标电压。ETIC还包含耦合到电压输出的ET电压电路。所述ET电压电路被配置成基于经处理目标电压生成ET电压。
本领域的技术人员将在结合附图阅读优选实施例的以下详细描述之后了解本公开的范围并且认识到本公开的另外的方面。
附图说明
并入本说明书中并形成本说明书的一部分的附图说明了本公开的几个方面，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
图1A是被配置成生成ET电压的示例性常规包络跟踪(ET)功率放大器设备的示意图；
图1B是用于示出图1的常规功率放大器设备中的可能使ET电压失真的各种阻抗和/或电感的示例性等效电路的示意图；
图2是提供于ET集成电路(ETIC)中且根据本公开的实施例被配置成减少ET电压的潜在电压扰动的示例性均衡器电路的示意图；
图3是提供可提供在图2的均衡器电路中的目标电压处理电路的示例性图示的示意图；以及
图4是根据本公开的另一实施例配置的示例性ETIC的示意图。
具体实施方式
下文阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例并且说明实践实施例的最佳模式所必需的信息。在根据附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并将认识到这些概念在此未特别述及的应用。应理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。
应理解，尽管术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所用，术语“和/或”包含相关联所列项目中的一个或多个项目的任何和所有组合。
应当理解，当例如层、区域或基板的元件被称为“在另一元件上”或“延伸到”另一元件上时，其可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件上”时，不存在中间元件。同样，应理解，当例如层、区域或基板的元件被称为“在另一元件上方”或“在另一元件上方延伸”时，其可以直接在另一元件上方或直接在另一元件上方延伸，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上方”或“直接在另一元件上方”延伸时，不存在中间元件。还将理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，其可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。
例如“以下”或“以上”或“上”或“下”或“水平”或“竖直”的相对术语在本文中可以用于描述一个元件、层或区域与如图所示的另一元件、层或区域的关系。应理解，这些术语和上面讨论的那些旨在包括除附图中描绘的朝向之外的装置的不同朝向。
本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一(a/an)”和“所述”也旨在包含复数形式。还应理解，当在本文中使用时，项“包括(comprises/comprising)”和/或包含(includes/including)指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的群组。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包含技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解的是，除非本文明确地定义，否则本文使用的术语应被解释为具有与其在本说明书的上下文和相关技术中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的意义来解释。
本文参考包络跟踪(ET)集成电路(ETIC)中的均衡器电路来描述实施例。ETIC被配置成基于目标电压生成ET电压以用于放大射频(RF)信号。鉴于ETIC具有可能导致ET电压的失真的固有阻抗和群延迟，在ETIC中提供均衡器电路以在生成ET电压之前使目标电压达到均衡。具体地说，均衡器电路生成均衡目标电压以抵消固有阻抗，且生成经修改目标电压以缓解群延迟。相应地，均衡器电路可输出经处理目标电压，所述经处理目标电压可包含均衡目标电压和/或经修改目标电压，以用于生成ET电压。因此，有可能减少由固有阻抗和群延迟所产生的失真，特别是当RF信号在宽调制带宽(例如,>200MHz)中调制时。
在论述根据本公开的均衡器电路和ETIC之前，从图2开始，首先参考图1A和1B提供可能经历ET电压失真的常规ET功率管理设备的概览。
图1A是被配置成生成ET电压VCC的示例性常规功率管理设备10的示意图。常规功率管理设备10包含收发器电路12、ETIC 14、功率放大器电路16，以及将ETIC 14耦合到功率放大器电路16的信号线18。
收发器电路12被配置成生成与时变功率包络PENV相关联的RF信号20，并将所述RF信号提供到功率放大器电路16。收发器电路12还被配置成根据(也就是跟踪)时变功率包络PENV生成目标电压VTGT。ETIC 14被配置成基于目标电压VTGT生成ET电压VCC，且功率放大器电路16被配置成基于ET电压VCC放大RF信号20。
所属领域的技术人员将理解，当ET电压VCC准确地跟踪RF信号20的功率包络PENV时，功率放大器电路16可以以改进的效率和线性操作。这在ET电压VCC与目标电压VTGT在时间上对准时实现。然而,ET电压VCC与目标电压VTGT之间的时间对准可能由于常规功率管理设备10中呈现的各种阻抗、电感和群延迟而复杂化。
为了说明各种阻抗和/或电感，图1B是示例性等效电路22的示意图，其用于示出图1A的常规功率管理设备10中的可能使ET电压VCC失真的各种阻抗和电感。图1A与1B之间的共同元件在这里以共同的元件标号示出，并且在本文中将不再重复描述。
在等效电路22中,ETIC 14具有可由等效电感LETIC建模的固有阻抗，并且信号线20具有可由等效的跨电感LTRACE建模的固有跨电感。因此，等效电路22将具有等于等效电感LETIC与等效跨电感LTRACE的总和(LE＝LETIC+LTRACE)的总等效电感LE。
功率放大器电路16可以建模为具有调制电流ICC(s)的电流源，并且具有总等效电容CPA。因此，可以在以下等式(等式1)中确定呈现给电流源的等效源阻抗ZSOURCE(s)。
在等式(等式1)中，s表示s变换表示法，其可表达为s＝j2πf。调制电流ICC(s)在某种程度上与目标电压VTGT成比例，并且可以如以下等式(等
式2)中表达。
在以上等式(等式2)中，ZICC(s)表示功率放大器电路16的集极(未示出)处的阻抗，且ΔD表示功率放大器电路16的输出级(未示出)处的VTGT与时变功率包络PEVN之间的群延迟。值得注意的是，调制电流ICC可跨功率放大器电路16的集极产生电压扰动，所述电压扰动大致等于ZSOURCE(s)*ICC(s)。电压扰动可能导致功率放大器电路16处的ET电压VCC与功率包络PENV之间的未对准。因此，功率放大器电路16可能在RF信号20中引起失真(例如，振幅裁剪)。因此，需要减少由常规功率管理设备10中的等效跨电感LTRACE和群延迟ΔD产生的电压扰动。
在这方面，图2是设置在ETIC 26中并且根据本公开的实施例配置以减少如图1B中所描述的ET电压VCC中的潜在电压扰动的示例性均衡器电路24的示意图。作为实例，ETIC 26被配置成基于可以是差分目标电压的目标电压VTGT生成ET电压VCC。鉴于ETIC 26具有可能导致ET电压VCC的失真的固有阻抗(例如,LETIC)和群延迟(例如，ΔD),采用均衡器电路24以在生成ET电压VCC之前使目标电压VTGT达到均衡。
在实施例中，均衡器电路24在电压输入VIN处接收目标电压VTGT，并且基于目标电压VTGT在电压输出VOUT处生成经处理目标电压VTGT-E。具体地说，均衡器电路24生成均衡目标电压VTGT-A以抵消固有阻抗(例如,LETIC)，且生成经修改目标电压VTGT-B以缓解群延迟(例如，ΔD)。因此，均衡器电路可以在电压输出VOUT处输出经处理目标电压VTGT-E，以用于生成ET电压VCC。如下文所论述，经处理目标电压VTGT-E包含均衡目标电压VTGT-A和经修改目标电压VTGT-B中的至少一个。
在一个非限制性实例中，可控制均衡器电路24，在目标电压VTGT与较高调制带宽(例如,>60MHz)相关联时生成经处理目标电压VTGT-E，以包含均衡目标电压VTGT-A和经修改目标电压VTGT-B两者。在另一非限制性实例中，可控制均衡器电路24，在目标电压VTGT与较低调制带宽(例如，≤60MHz)相关联时生成经处理目标电压VTGT-E，以仅包含均衡目标电压VTGT-A。因此，通过基于经处理目标电压VTGT-E生成ET电压VCC，有可能减少由跨宽调制带宽的固有阻抗和群延迟产生的电压失真。
均衡器电路24可以被配置成包含阻抗均衡器电路28和目标电压处理电路30。阻抗均衡器电路28被配置成基于预定义传递函数使目标电压VTGT达到均衡，以借此生成均衡目标电压VTGT-A。在非限制性实例中，预定义传递函数包含可抵消由图1B中的等效跨电感LTRACE引起的二阶复极点项的二阶复零点项，以及可抵消由图1B中的等效电感LETIC引起的实数极点项的实数零点项。关于阻抗均衡器电路28的更详细描述，请参阅标题为“均衡器电路和相关功率管理电路(EQUALIZER CIRCUIT AND RELATED POWER MANAGEMENT CIRCUIT)”的第17/412,823号美国专利申请。
目标电压处理电路30被配置成修改目标电压VTGT以生成经修改目标电压VTGT-B。在非限制性实例中，经修改目标电压VTGT-B具有低于目标电压VTGT的减小的动态范围。本文中，电压的动态范围是指电压的最大电平(峰值)减去最小电平(最低值)。通过减小经修改目标电压VTGT-B的动态范围，有可能减小ET电压VCC的延迟敏感度，从而缓解群延迟(例如，ΔD)。关于减小的动态范围可如何有助于缓解群延迟的详细描述，请参阅2021年2月2日颁发的标题为“包络跟踪放大器电路(ENVELOPE TRACKING AMPLIFIER CIRCUIT)”的第10,911,001B2号美国专利。
在此方面，图3是根据本公开的实施例提供目标电压处理电路30的示例性图示的示意图。图2与3之间的共同元件在这里以共同的元件标号示出，并且在本文中将不再重复描述。
目标电压处理电路30可包含处理电路32和低斜率查找表(LUT)34。在非限制性实例中，低斜率LUT 34可使具有较高动态范围的目标电压VTGT与具有较低动态范围的经修改目标电压VTGT-B相关。相应地，处理电路32可以基于低斜率LUT 34修改目标电压VTGT，以生成具有低于目标电压VTGT的减小的动态范围的经修改目标电压VTGT-B。
目标电压处理电路30可包含模拟频率均衡器36。在一个实施例中，模拟频率均衡器36可以串联设置且设置在处理电路32之后。就此而言，模拟频率均衡器36可使经修改目标电压VTGT-B的频率响应平坦。在另一实施例中，模拟频率均衡器36可以串联设置且设置在处理电路32之前。就此而言，模拟频率均衡器36可以使目标电压VTGT的频率响应平坦。
返回参考图2,均衡器电路24可进一步包含耦合到阻抗均衡器电路28、目标电压处理电路30和电压输出VOUT的输出电路38。输出电路38被配置成使电压输出VOUT在电压输出VOUT处输出经处理目标电压VTGT-E。
均衡器电路24还可包含开关40和控制电路42。开关40耦合在电压输入VIN与目标电压处理电路30之间。例如可以是现场可编程门阵列(FPGA)的控制电路42可以控制开关40以将电压输入VIN耦合到目标电压处理电路30或从目标电压处理电路解耦。
在非限制性实例中，控制电路42可接收可指示调制带宽的目标电压VTGT。如果调制带宽高于例如60MHz，则控制电路42可以闭合开关40,从而将目标电压处理电路30耦合到电压输入VIN以接收目标电压VTGT。相应地，均衡器电路24将输出包含均衡目标电压VTGT-A和经修改目标电压VTGT-B两者的经处理目标电压VTGT-E。
相比之下，如果调制带宽小于或等于例如60MHz，则控制电路42可以断开开关40,从而将目标电压处理电路30从电压输入VIN解耦。因此，目标电压处理电路30被绕过。相应地，均衡器电路24将输出仅包含均衡目标电压VTGT-A的经处理目标电压VTGT-E。
ETIC 26可包含耦合到电压输出VOUT的ET电压电路44。就此而言,ET电压电路44被配置成基于经处理目标电压VTGT-E生成ET电压VCC。
在一个实施例中，均衡器电路24可被配置成从在外部耦合到ETIC 26的收发器电路46接收目标电压VTGT。在另一实施例中,ETIC 26还可以被配置成在内部生成目标电压VTGT。在此方面，图4是根据本公开的实施例配置的示例性ETIC 48的示意图。图2与4之间的共同元件在这里以共同的元件标号示出，并且在本文中将不再重复描述。
在非限制性实例中,ETIC 48包含同增益(isogain)LUT 50。同增益LUT 50可包含高斜率LUT(未示出),其使由RF信号(未示出)的功率包络(例如图1A中的功率包络PENV)限定的信号振幅与目标电压VTGT相关。同增益LUT 50可耦合到电压输入VIN，且被配置成基于RF信号的功率包络生成目标电压VTGT。本文中，高斜率LUT具有比低斜率LUT 34更陡的斜率，其对应于更高的动态范围。因此，同增益LUT 50可以生成具有比经修改目标电压VTGT-B更高的动态范围的目标电压VTGT。
本领域技术人员将认识到对本公开的优选实施例的改进和修改。所有此类改进和修改都认为是在本文公开的概念和以下权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种均衡器电路，包括：
电压输入，接收目标电压；
阻抗均衡器电路，被配置成基于预定义传递函数使所述目标电压达到均衡以生成均衡目标电压；
目标电压处理电路，被配置成修改所述目标电压以生成具有低于所述目标电压的减小的动态范围的经修改目标电压；以及
电压输出，输出包括所述均衡目标电压和所述经修改目标电压中的至少一个的经处理目标电压。
2.根据权利要求1所述的均衡器电路，其中所述预定义传递函数包括二阶复零点项和实数零点项。
3.根据权利要求1所述的均衡器电路，进一步包括耦合到所述阻抗均衡器电路、所述目标电压处理电路和所述电压输出的输出电路，所述输出电路被配置成使所述电压输出输出包括所述均衡目标电压和所述经修改目标电压中的至少一个的经处理目标电压。
4.根据权利要求3所述的均衡器电路，进一步包括：
开关，耦合在所述电压输入与所述目标电压处理电路之间；以及
控制电路，被配置成：
响应于所述目标电压指示较高调制带宽，闭合所述开关以借此将所述目标电压处理电路耦合到所述电压输入；以及
响应于所述目标电压指示较低调制带宽，断开所述开关以借此将所述目标电压处理电路从所述电压输入解耦。
5.根据权利要求4所述的均衡器电路，其中所述输出电路进一步被配置成响应于所述开关闭合而使所述电压输出输出包括所述均衡目标电压和所述经修改目标电压的所述经处理目标电压。
6.根据权利要求4所述的均衡器电路，其中所述输出电路进一步被配置成响应于所述开关断开而使所述电压输出输出仅包括所述均衡目标电压的所述经处理目标电压。
7.根据权利要求1所述的均衡器电路，其中所述目标电压处理电路包括：
低斜率查找表LUT，被配置成使所述目标电压与所述经修改目标电压相关；以及
处理电路，被配置成基于所述低斜率LUT修改所述目标电压以生成所述经修改目标电压。
8.根据权利要求7所述的均衡器电路，其中所述目标电压处理电路进一步包括被配置成使所述经修改目标电压达到均衡的模拟频率均衡器。
9.根据权利要求7所述的均衡器电路，其中所述目标电压处理电路进一步包括被配置成使所述目标电压达到均衡的模拟频率均衡器。
10.根据权利要求1所述的均衡器电路，其中所述阻抗均衡器电路进一步被配置成基于所述预定义传递函数和所述经修改目标电压使所述目标电压达到均衡以生成所述均衡目标电压。
11.一种包络跟踪ET集成电路ETIC，包括：
均衡器电路，包括：
电压输入，接收目标电压；
阻抗均衡器电路，被配置成基于预定义传递函数使所述目标电压达到均衡以生成均衡目标电压；
目标电压处理电路，被配置成修改所述目标电压以生成具有低于所述目标电压的减小的动态范围的经修改目标电压；以及
电压输出，输出包括所述均衡目标电压和所述经修改目标电压中的至少一个的经处理目标电压；以及
ET电压电路，耦合到所述电压输出且被配置成基于所述经处理目标电压生成ET电压。
12.根据权利要求11所述的ETIC，进一步包括同增益查找表LUT，所述LUT耦合到所述电压输入且被配置成基于射频RF信号的功率包络生成所述目标电压。
13.根据权利要求11所述的ETIC，其中所述均衡器电路进一步包括耦合到所述阻抗均衡器电路、所述目标电压处理电路和所述电压输出的输出电路，所述输出电路被配置成使所述电压输出输出包括所述均衡目标电压和所述经修改目标电压中的至少一个的所述经处理目标电压。
14.根据权利要求13所述的ETIC，其中所述均衡器电路进一步包括：
开关，耦合在所述电压输入与所述目标电压处理电路之间；以及
控制电路，被配置成：
响应于所述目标电压指示较高调制带宽，闭合所述开关以借此将所述目标电压处理电路耦合到所述电压输入；以及
响应于所述目标电压指示较低调制带宽，断开所述开关以借此将所述目标电压处理电路从所述电压输入解耦。
15.根据权利要求14所述的ETIC，其中所述输出电路进一步被配置成响应于所述开关闭合而使所述电压输出输出包括所述均衡目标电压和所述经修改目标电压的所述经处理目标电压。
16.根据权利要求14所述的ETIC，其中所述输出电路进一步被配置成响应于所述开关断开而使所述电压输出输出仅包括所述均衡目标电压的所述经处理目标电压。
17.根据权利要求11所述的ETIC，其中所述目标电压处理电路包括：
低斜率查找表LUT，被配置成使所述目标电压与所述经修改目标电压相关；以及
处理电路，被配置成基于所述低斜率LUT修改所述目标电压以生成所述经修改目标电压。
18.根据权利要求17所述的ETIC，其中所述目标电压处理电路进一步包括被配置成使所述经修改目标电压达到均衡的模拟频率均衡器。
19.根据权利要求17所述的ETIC，其中所述目标电压处理电路进一步包括被配置成使所述目标电压达到均衡的模拟频率均衡器。
20.根据权利要求11所述的ETIC，其中所述阻抗均衡器电路进一步被配置成基于所述预定义传递函数和所述经修改目标电压使所述目标电压达到均衡以生成所述均衡目标电压。
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