CN1264285C - 无线收发机功率放大器中包括幅度调制注入的连续闭环功率控制系统和方法 - Google Patents

无线收发机功率放大器中包括幅度调制注入的连续闭环功率控制系统和方法 Download PDF

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CN1264285C CNB018216382A CN01821638A CN1264285C CN 1264285 C CN1264285 C CN 1264285C CN B018216382 A CNB018216382 A CN B018216382A CN 01821638 A CN01821638 A CN 01821638A CN 1264285 C CN1264285 C CN 1264285C
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Abstract

单连续闭环功率控制反馈系统(300)为功率放大(160)提供无缝功率控制并且也允许将AM信号经功率放大器的控制端口注入功率放大器。AM信号由I/O调制器(146)产生并且被提供给位于功率控制回路中的比较器(268)。通过将初始功率放大器功率斜升期间来自功率放大器的泄漏用作用于锁相环(220)的反馈，在整个功率放大斜升期间，单连续闭环功率控制系统向锁相环提供连续反馈并且消除了对多反馈回路的需要。

Description

无线收发机功率放大器中包括幅度调制注入的连续闭环 功率控制系统和方法
发明领域
本发明涉及无线通信设备发射机中的射频功率的通用传输，更具体地说，涉及包括调制注入到无线收发机的功率放大器中的连续闭环功率控制系统。
背景技术
随着高效、低成本电子组件的日益增加的可用性，移动通信系统正变得越来越普遍。例如，通信方案有许多变化，其中使用各种频率、传输方案、调制技术以及通信协议来提供类似通信手机的手持电话中的双向语音和数据通信。不同的调制和传输方案均具有优点和缺点。
由于已经开发和配置了这些移动通信系统，因此，这些系统必须符合的许多不同标准也已经形成。例如，在美国，遵守IS-136标准的便携式通信系统指定使用特定的调制方案和存取格式。在IS-136的情况下，调制方案可是8-正交相移键控(8QPSK)、偏移π/4微分正交相移键控(π/4-DQPSK)或变异以及存取格式是时分多路存取(TDMA)。其他标准可需要使用例如码分多路存取(CDMA)。
类似地，在欧洲，在窄带TDMA存取环境中，用于移动通信标准的全球系统(GSM)需要使用高斯最小移动键控(GMSK)调制方案。
另外，在使用窄带TDMA技术的典型GSM移动通信系统中，GMSK调制方案直接从振荡器将很原始(clean)的调相(PM)传输信号提供给非线性功率放大器。在这种装置中，能使用高效的非线性功率放大器，从而允许调相信号的有效传输以及减小功率消耗。由于直接从振荡器提供调制信号，则使在功率放大器前或后滤波的需要最小化。然而，其他传输标准，诸如在IS-136中采用的，使用传输PM信号和调幅(AM)信号的调制方案。诸如这些的标准增加了数据率而没有增加传输信号的带宽。不幸的是，不太容易采用现有的GSM调制方案来传送包括PM分量和AM分量的信号。该困难的一个原因在于为传输包含PM分量和AM分量的信号，需要高线性功率放大器。不幸的是，高线性功率放大器效率相当低，从而消耗显著高于非线性功率放大器的功率并且显著地降低电池或其他电源的寿命。
这种状况更复杂，因为通常在GSM通信系统中采用的发射机按突发传输并且必须能控制传输功率斜升以及具有对宽功率范围上输出功率电平的高度控制。在GSM中，通常使用闭合反馈回路执行该功率控制，其中将从功率放大器输出的信号部分与基准信号进行比较并将最终的误差信号反馈到功率放大器的控制端口。
当尝试将PM分量和AM分量包括在GSM型调制系统中时，功率控制回路将减弱存在于信号中的幅度变化来力图保持恒定的输出功率。在这种装置中，功率控制回路倾向于取消信号的AM部分。
在传输信号包含PM和AM分量的这些系统中，可通过将预定控制电压应用到功率放大器上来控制输出功率。不幸的是，这要求使用高线性、从而效率相当低的功率放大器。在非突发传输系统中，可通过具有相对于调制器的幅度变化的时间常数来说非常低的时间常数的反馈回路来控制输出功率。控制输出功率的另一种已知的方法是以功率控制回路将取消预失真的效应的方式“预失真”调制信号。在这种方法中，使幅度信息通过传递函数，该传递函数是功率控制回路传递函数的反运算。不幸的是，这些方法成本高且效率低。
已知的多模发射机结构要求根据理想的传输方式选择的多个可变元件。这些结构是复杂的、不可靠的、要求定期校准并且在不对支持模拟和数字电路有效调整的情况下，不能支持多个传输标准。
另外，在那些将PM信号和AM信号发送给功率放大器的传输标准中，除非功率放大器是很线性的，否则通过产生不希望的AM到PM的转换，可使组合的传输信号失真。该转换对传输信号来说是有害的并且需要使用高成本和低效率的线性功率放大器。
随着开发一个全球便携式通信协议的日益增长的愿望，所希望的是具有能传送包含PM分量和AM分量的信号的多频带和多方式便携式收发机，同时最大化功率放大器的效率。另外，所希望的是具有能使用常规同相(I)和正交(Q)传输信号分量的这种多频带和多方式便携式收发机，而不需要用于调相和调幅的单独的基带信号。另外，随着GSM标准进一步发展，诸如随着用于GSM发展的提高的数据率(EDGE)的开发，所希望的是具有可在所有系统中操作的一种便携式收发机。
发明内容
本发明提供连续的闭环功率控制系统，将调制注入允许使用非线性、效率高的功率放大器的无线收发机的功率放大器中。本发明使用允许将AM信号通过功率放大器控制端口注入功率放大器的单个连续闭环功率控制系统。从I/Q调制器的输出导出AM信号并提供给位于功率控制反馈回路中的比较器。通过在初始功率放大器斜升期间将来自功率放大器的泄漏用作对变换回路的反馈，在整个功率放大斜升周期期间实现对变换回路的连续相位反馈，从而消除对多个反馈回路的需要。
也提供了相关的操作方法以及计算机可读介质。在分析下述图以及详细描述的基础上，对本领域的技术人员来说，本发明的其他系统、方法、特征以及优点将是或变得显而易见。希望包括在该说明范围内的所有这些附加的系统、方法、特征以及优点均在本发明的范围内，且由附加权利要求书保护。
附图描述
在描述本发明的原理基础上，不必按比例绘制、强调图中的部件。此外，在图中，在不同视图中，相同的参考数字指定相应的部件。
图1是示例说明简化的便携式收发机的框图。
图2是示例说明包括本发明的连续闭环功率控制系统的图1的上变频器和功率控制元件的框图。
图3是图2的功率放大器的平均输出功率的图形表示。
图4是示例说明图2的功率放大器电路的另外的实施例的示意图。
图5是示例说明图2的功率放大器电路的另一的替代实施例的示意图。
具体实施方式
尽管已经具体引用便携式收发机描述过，但包括调制注入的连续闭环功率控制系统可在希望传送包括PM分量和AM分量的任何系统中实现。另外，可与调制注入无关地实现连续闭环功率控制系统，其中这两种系统可适用于想实现闭合功率控制反馈回路以及其中通过功率放大器放大PM信号和AM信号的任何系统。
此外，可用软件、硬件以及硬件和软件的组合来实现包括调制注入的连续闭环功率控制系统。在优选实施例中，用硬件和软件实现包括调制注入的连续闭环功率控制系统的选定部分。可使用专用硬件逻辑实现本发明的硬件部分。可将软件部分存储在存储器中并由适当的指令执行系统(微处理器)执行。包括调制注入的连续闭环功率控制系统的硬件实现可包括本领域非常公知的任何下述技术或其组合：具有用于在数据信号上实现逻辑功能的逻辑门的离散逻辑电路、具有适当的逻辑门、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)等的应用专用集成电路。
此外，包括调制注入软件的连续闭环功率控制系统，包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序表，该有序表可嵌入用于由或结合指令执行系统、装置或设备，诸如基于计算机的系统，包含处理器的系统，或能从指令执行系统、装置或设备提取指令并执行指令的其他系统使用的任何计算机可读介质中。
在该文献的上下文中，“计算机可读介质”可以是能包含、存储、传送、传播或输送由或结合指令执行系统、装置或设备使用的程序的任何装置。计算机可读介质可以是例如但不限于：电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、设备或传播媒介。计算机可读介质的更具体的例子(非穷举清单)包括下述：具有一条或多个导线的电连接(电子的)、便携式计算机软盘(磁)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程序只读存贮器(EPROM或闪存)(磁)、光纤(光)以及便携式只读光盘(CDROM)(光)。注意，计算机可读介质甚至可是纸或可将程序印刷其上的另外的适合的介质，当能电子捕获程序，例如经纸或其他介质的光扫描，然后如果必要的话，用适当的方式编译、解释或者处理，然后存储在计算机存储器中。
图1是示例说明简化的便携式收发机100的框图。便携式收发机100包括扬声器102、显示器104、键盘106以及麦克风108，均连接到基带子系统110。在具体的实施例中，便携式收发机100可是例如，但不限于，便携式电信手机诸如移动便携式型电话。扬声器102和显示器104从基带子系统110分别经连接112和114接收信息，如本领域的技术人员所公知的那样。类似地，键盘106和118分别经连接116和118将信号提供给基带子系统110。基带子系统110包括经总线128通信的微处理器(μP)120、存储器122、模拟电路124以及数字信号处理器(DSP)126。尽管示出了单总线，但根据需要，可使用在基带子系统110内的子系统中连接的多条总线来实现总线128。微处理器120和存储器122为便携式收发机100提供信号定时、处理以及存储功能。模拟电路124为基带子系统110内的信号提供模拟处理功能。基带子系统110将控制信号经连接132提供给射频(RF)子系统130。尽管示出了单连接132，可由DSP126或微处理器120生成控制信号，并且将其提供给RF子系统130内的多个接入点。应当注意，为简化起见，仅示例说明了便携式收发机100的基本部件。
基带子系统110还包括模拟-数字转换器(ADC)134以及数字-模拟转换器(DAC)136和142。ADC134以及DAC136和142经总线128与微处理器120、存储器122、模拟电路124以及DSP126通信。DAC136将基带子系统110内的数字通信信息转换成用于经连接140传送给RF子系统130的模拟信号。虽然仅示为两个有向箭头(directed arrow)，但连接140包括在从数字域转换成模块域后由RF子系统130传送的信息。根据本发明的实施例，DAC136将传送的信息信号的基带同相(I)和正交(Q)分量经连接140提供给调制器146。在这个实施例中，调制器146为I/Q调制器。DAC142经连接132将控制信号提供给RF子系统130的各个元件。
调制器146在从合成器148经连接150接收基准频率信号(也称为“本机振荡器”信号或“LO”)后，将从DAC136接收的I和Q信息信号凋制到LO信号上并将调制信号经连接152提供给上变频器154。调制器146也将中频(IF)信号经连接138提供给功率控制元件300，中频信号仅包含用于在连接138上的理想的调幅(AM)信号分量。功率控制元件300也经连接144将包含传送信号的调相(PM)和AM分量的恒定电平IF信号提供给调制器146。下面将参考图2描述功率控制元件300的操作。
上变频器154也经连接156从合成器148接收基准频率信号。合成器148确定由上变频器154向上变换连接152上的调制信号的适当频率。
上变频器154以适当的传输频率经连接158将全调制信号提供给功率放大器160。功率放大器160将连接158上的调制信号放大到用于经连接162传送给天线164的适当的功率电平。直观地，开关166控制连接162上的放大信号是否传送给天线164或从天线164接收的信号是否提供给滤波器168。由经连接132并来自基带子系统110的控制信号控制开关166的操作。
经连接170将连接162上的放大传送信号功率部分提供给功率控制元件300。功率控制元件300形成连续闭合功率控制反馈回路并在连接172上提供指示功率放大器160有关连接158上的信号应当被放大到的功率的信息信号。功率控制元件300也从合成器148经连接198接收LO信号。下面将参考图2更详细地描述功率控制元件300的操作。
在由基带子系统110确定的适当时间，可将由天线164接收的信号经开关166引导到接收滤波器168。接收滤波器168将过滤接收的信号并将连接174上的过滤信号提供给低噪声放大器(LNA)176。接收滤波器168可以是通过操作那些便携式收发机100的特定蜂窝系统的所有信道的带通滤波器。例如，对900MHz GSM系统来说，接收频波器168可通过从935.1MHz至959.9MHz的所有频率，覆盖每个为200KHz的所有124个相邻信道。该滤波器的目的是滤去理想区域外的所有频率。LAN176将连接174上的很弱的信号放大到可由下变频器178将信号从传输频率转化回基带频率的水平。另外，LAN176和下变频器178的功能性能可使用其他元件实现，诸如，但不限于，阻噪下变频器(LNB)。
下变频器178从合成器14经连接180接收LO信号。LO信号确定经连接182向下变换从LNA176接收的信号的频率。将向下变换频率称为中间频率(IF)。下变频器178经连接184将向下变换信号发送到信道滤波器186，也称为“IF滤波器”。信道滤波器186过滤向下变换信号并经连接188将其提供给放大器190。信道滤波器186选择一个理想的信道并滤去所有其他信道。例如，使用GSM系统，仅真正接收124个相邻信道中的一个。在所有信道被接收滤波器168通过并且由下变频器178向下变换频率后，仅一个理想的信道精确地出现在信道滤波器186的中心频率。通过控制在连接180上提供给下变频器178的本机振荡频率，合成器148确定选定信道。放大器190放大接收的信号并且将放大的信号经连接192提供给解调器194。解调器194恢复传送的模拟信息并且经连接196将表示该信息的信号提供给ADC134。ADC134以基带频率将这些模拟信号转换成数字信号并将其经总线128传送给DSP126用于进一步处理。
图2是示例说明图1的上变频器154和功率控制元件300上300的框图，功率控制元件300包括本发明的连续闭环功率控制系统以及调制注入。从描述功率控制元件300开始，经连接170通过耦合器22递送存在于连接162上的功率放大器160的输出的输出功率部分并输入到功率控制元件300中的混频器226。混频器226也经连接198从合成器148接收本机振荡(LO)信号。
混频器226将连接170上的RF信号向下变换成连接228上的中频(IF)信号。例如，混频器226采用连接170上约2千兆赫(GHz)的频率的信号并将其向下变换为连接228上约100兆赫(MHz)的频率用于输入到可变增益元件232。可变增益元件232可是例如，但不局限于可变增益放大器或衰减器。在这种装置中，可变增益元件232可具有约70分贝(dB)的动态范围，即+35dB/-35dB。可变增益元件232经连接234从放大器236的非倒相输出接收控制信号输入。经连接231由图1的DAC142提供放大器236的输入。连接132上的信号是用于传送功率电平的基准电压信号并提供功率分布图。将连接132上的信号提供给重建滤波器，该重建滤波器包括电阻器240和电容器242。用这种方式，用于传输功率电平和功率分布图的基准电压经连接234提供给可变增益元件232的控制输入。
连接246上的可变增益元件232的输出为IF并且包括具有AM分量和PM分量的调制，且称为“功率测量信号”。该功率测量信号与功率放大器160的绝对输出功率有关，并包括与存在于信号中的AM和PM分量有关的非常小的误差。将连接246上的可变增益元件232的输出提供给功率检测器262的输入并且也提供给锁相环220中的限幅器248。连接246上的IF信号包括AM分量和PM分量。将连接246上的信号提供给功率检测器262，功率检测器在连接264上提供表示存在于连接246上的IF功率的瞬时电平的基带信号。将连接264上功率检测器262的输出提供给放大器268的倒相输入。
放大器268、电容器266以及电容器270形成比较器284，比较器284经连接272提供用来控制功率放大器160的误差信号。经连接138将调制器146的输出通过功率检测器276提供输入到放大器268的非倒相输入。提供给放大器268的非倒相输入的连接138上的信号包含由锁相环220中的调制器146产生的AM调制用于输入到功率放大器160的控制端口172。
功率控制元件300的增益放大连接272上的信号以便输入到放大器268的连接264和138上的信号间的差异提供连接272上的误差，该误差用来控制功率放大器160的输出。将连接272上的误差提供给可变增益元件274，该可变增益元件274在结构上可与可变增益元件232类似。然而，可变增益元件274具有与可变增益元件232的功能相反的功能。从放大器236的倒相输出提供可变增益元件274的控制输入。用这种方式，提供给功率放大器160的控制端口的连接172上的功率放大控制信号驱动功率放大器160以便在连接162上提供适当输出。
连接264上的信号电平与连接138上的信号电平应当相等。例如，如果可变增益元件232的输出电平增加了10倍，那么功率放大器160的输出电平应当相应地减小以保持放大器268的输入的平衡。功率放大器160的输出变化以取消可变增益元件232的增益变化。用这种方式，连接264上的信号的幅度仍然等于连接138上信号的幅度。然后，这意味着由于两种信号将不能完全消去的结果，连接228上的信号滞后于连接234上的信号。用这种方式，具有AM和PM部分的误差信号出现在连接246上。由功率检测器262将连接246上的信号从IF信号转换成连接264上的基带信号。由放大器268和放大器274放大连接264上的信号以便驱动连接172的功率放大器控制端口以致在连接162上的功率放大器160的输出实现理想信号。功率控制元件300具有足够的增益以便连接264上的误差信号能保持得很小。在这种情况下，可变增益元件232以及功率放大器160的增益变化将实质上彼此相反。
除放大连接264上的误差信号外，放大器268还将连接264上的功率测量信号与连接138上、由锁相环220内的调制器146提供的包括AM部分的基准电压信号进行比较。连接138上的DC电压电平影响用于功率放大器268的理想静态输出功率，而与AM调制无关。放大器268将连接264上的信号电平与连接138上的信号电平进行比较，然后放大差值，从而提供连接272上的功率控制信号。比较器284充当积分器，积分器也是低通滤波器。
连接272上的功率控制信号驱动可变增益放大器274，其校正可变增益元件232对功率控制元件300的传送功能的影响。可变增益元件232和可变增益元件274的可变增益是互补的。因为功率测量信号出现在连接264上并且AM误差信号出现在连接138上，放大器268提供双重功能：(1)放大连接138上的AM误差信号以便经连接172调制功率放大器160的输出功率以便具有正确的AM量；以及(2)执行平均功率比较以及放大该结果，从而提供将功率放大器160驱动到正确的平均输出功率的连接272上的控制信号。因此，在连接172，将AM误差信号以及功率控制误差信号放大到足以将功率放大器160驱动到具有理想AM信号的理想平均功率的电平。用这种方式，将信号的理想AM部分提供给功率放大器160的控制输出172以使其存在于连接162上的功率放大器输出上。混频器226、可变增益元件232、功率检测器262、放大器268以及可变增益元件274提供连续闭环功率控制反馈系统以便控制功率放大器160的输出，同时允许经连接138引入传送信号的AM部分。
无论何时，功率控制反馈回路允许由功率放大器160引起的任何相移的校正。用这种方式，现在PLL200包括用于将功率放大器160的输出回送到相位/频率检测器208的输入的反馈回路。将由PLL220校正由功率放大器160产生的任何不希望的相移。可变增益元件232的输出经连接246将存在的任何相位失真传递到限幅器248，用于由PLL220校正。同样，使功率放大器160的输出的相位跟随连接156上的LO信号的相位。
为从可变增益元件232的输出去除AM，经连接246和连接144将可变增益元件232连接到限幅器248的输入。限幅器248在连接250上产生仅包含PM分量的本机振荡信号。经连接250将该LO信号提供给调制器146。另外，基带I和Q信息信号分别经连接278和282提供给调制器146。本领域的普通技术人员懂得I和Q基带信息信号接口。由于调制器146操作的结果，连接252上的输出是包括以AM基准信号的形式的AM分量和小的PM误差信号的中频信号。经连接252将调制器146的输出提供给功率检测器276。用这种方式，功率检测器276的输出还包括理想传送信号的AM部分。用这种方式，连接138上提供的信号是用于输入到功率控制元件300的基准信号。由于功率控制元件300具有有限带宽，以其在连接138上发生调幅的速率最好在那个功率控制回路带宽内。
限幅器248的输出经连接250作为具有PM分量的本机振荡信号、但基本上没有AM分量而被提供给调制器146。调制器146实际上去除整个PM分量并将AM调制分量应用到信号上并经连接252提供该信号。为去除存在于连接250上的PM分量，分别在连接278和282上反向I和Q信号。用这种方式，连接252上调制器146的输出包含很少PM部分以及重要的AM部分。对于连接252上的信号的PM分量，调制器146充当比较器，分别将连接278和282上的I和Q信号与经限幅器248和连接250上的由可变增益元件232的输出提供的LO信号进行比较。锁相环220内的分量为连接250和调制器连接278和282上的PM的比较提供增益，从而提供连接252上的调制器146的相位误差输出。然后，将该相位误差信号提供给限幅器256，限幅器256输出连接258上包含少量PM相位误差分量的信号。
用这种方式，将在连接246上、从可变增益元件232的输出获取的反馈信号作为连接反馈提供给锁相环220。包含相位误差的连接252上的调制器146的误差信号输出随着锁相环220的增益增大将变得越来越小。然而，将总是存在一些误差信号，从而使得锁相位220获得锁相。应当注意，即使当功率放大器160不操作时，经功率放大器160，在连接162上将总是存在一些小的泄漏。该小泄漏将足以提供反馈信号经可变增益元件232并进入锁相环220以便能正好使用功率放大器160的泄漏输出锁定锁相环220。用这种方式，能使用单个反馈回路来从功率放大器160为断开的时间到当放大器160提供满输出功率的时间连续控制功率放大器160的输出功率。
相位/频率检测器208从合成器148经连接156接收未调制输入信号。未调制输入信号是除以数字“x”的频率以便在连接204上提供具有适当频率的信号。选择数字“x”以便最小化合成器148的设计复杂性并且例如，但不限于能选择来将合成器148的输出转换成100MHz的频率。相位/频率检测器208也经连接206接收除法器260的输出。用与数字“x”的相似的方式选择数字“y”。相位/频率检测器208检测连接204上的信号与连接206上的信号间的任何相位差并将具有与该差值成正比的幅度的信号放在连接210上。当相位差达到360°时，连接210上的相位/频率检测器208的输出将与连接204和206上的信号间的频率差成正比。
连接210上的相位/频率检测器208的输出是具有为0或1的值以及两个输出状态间非常小的过渡时间的数字信号。将连接210上的信号提供给低通滤波器212，低通滤波器212积分连接210上的信号并将DC信号放在连接214上，控制传送压控振荡器(TX VCO)216的频率。TC VCO216的输出经连接158直接提供给功率放大器160。用这种方式，合成器148、限幅器248、调制器146、限幅器256、除法器260、除法器202、相位/频率检测器208、低通滤波器212以及TX VCO216形成锁相环(PLL)200，锁相位200用来确定连接158上的传送频率。当固定或“锁定”PLL220时，那么在连接204和206上输入相位/频率检测器208的两个信号正好具有相同的相位和频率，并且在连接210上的相位/频率检测器208的输出转向0。使连接214上积分低通滤波器212的输出稳定，产生TX VCO216的固定频率输出。例如，合成器148和混频器226确保连接158上从TX VCO216输出的信号的频率追随由合成器148提供的本机振荡信号的频率以及连接206上IF频率之和。
当锁定锁相环220时，连接204上的信号的相位以及连接206上的信号的相位将相等。由于连接206上PM量应当非常小，因此锁相环220中的增益必须足够高以便将连接206上的误差信号放大到相位/频率检测器208能进行比较的水平。通过使用调制器146来在与希望移动TX VCO的相位的方向相反的方向中将I和Q信息信号加在连接250上的信号上，以及因为希望锁相环220仍然锁定，与调制器206强加的相位相反移动连接158上从TX VCO216输出的信号的相位。用这种方式，通过TX VCO216的每瓦约许多MHz的非常高的灵敏度最小化存在于连接206上的PM误差信号。
因为功率控制元件300是用于连接138的AM信号的闭合回路，有可能使用非线性、因此高效率的功率放大器160。另外，通过包括在锁相环220中的功率放大器160整流由于与放大器的相移有关的幅度引起的不希望的且有害的AM至PM转换。通过分离AM和PM调制并且提供用于AM和PM调制的闭环控制，能使用非线性，因此高效率的功率放大器。
在某些应用中，希望允许功率放大器160输出包含AM分量和PM分量的信号，同时使功率放大器160保持为非线性(因此高效率的)功率放大器。在这种情况下，调制器146的输出将包括非常少的AM和PM分量，同时限幅器256用来去除存在于连接252上的AM分量，从而防止相位/频率检测器208中的任何AM至PM转换。
图3是表示图2的功率放大器的平均输出功率的图形。图形350的垂直轴表示功率放大器160的平均输出功率以及图形350的水平轴表示时间。点“a”表示启动传输突发的时间点。在该时间，来自功率放大器160的泄漏用来将来自可变增益元件232(图2)的反馈通过设定到最大增益的可变增益元件232提供给锁定环220(图2)。在下述斜升时间，图2的PLL220跟随及时通过按倾斜进程减少的可变增益元件232的增益，跟踪功率放大器160的输出(以及反馈到锁相环220的幅度)，从而允许PLL220校正存在于功率放大器160的输出的任何相位失真。图3中的点“c”表示在该点，功率放大器160已经产生足够的功率以便可开始数据传输。用这种方式，单功率控制回路提供连续功率检测并反馈到PLL220。
图4是示例说明图2的功率放大器电路的另外的实施例400的示意图。在一些应用中，希望有能力传送包括非常宽的带宽的AM信号。因此，与参考图2所述的有所偏差，图4的功率放大器电路400包括添加到锁相环420的混频器492。混频器492接收连接494上TXVCO416的输出并且还经连接496接收低通滤波器490的输出作为输入。
为产生用来输入到混频器492的信号，将连接452上调制器446的输出提供给混频器480。混频器480将连接458上的信号的PM分量与连接452上信号的AM分量组合。混频器480将连接452上包含AM和非常少的PM分量的信号与连接458上包含非常少的PM分量的信号组合，并组合它们，从而抽取AM信号并将其放在连接484上。连接484上的AM信号处于基带频率并且提供给放大器486。放大器486比例化连接484上的信号并且经连接488将成比例的信号提供给低通滤波器490。从DAC142经连接132将AM斜率信息提供给放大器486的控制输入(图1)。低通滤波器490从连接488上的信号去除任何高频分量并且经连接496将AM信号提供给混频器493。
混频器492将连接49上的AM信号与连接494上从TX VCO416提供的PM信号组合并且在连接458上提供包含AM和PM的组合调制信号。然后将该组合信号提供给功率放大器160。
关于功率控制回路400，如上所述，包含AM信号分量的基准电压信号从调制器446的输出经连接438提供给比较器484中的放大器468的非倒相输入。经连接464由功率检测器462提供的信号包含AM分量。由于连接464上的AM信号分量相对于连接438上的AM信号分量同相，在比较器484中将基本上去除这两种AM分量，从而消除连接472上来自放大器468的输出的信号的AM部分。连接472上的放大器468的输出是用来调整功率放大器160的输出功率的误差信号，如上所述。
图5是示例说明图2的功率放大器电路的另外的实施例500的示意图。功率放大器电路500包括功率控制回路500，其中将调制器放置在可变增益元件532的输出处。连接538上调制器546的输入信号是由可变增益元件532提供的恒定电平信号。可变增益元件532的输出包括AM和PM分量。将基带I和Q信息信号分别经连接578和582提供给调制器546。
关于连接538上的PM信号，当将PM信号提供给调制器546时，I和Q分量将去除或大大地降低锁相环520的回路带宽内连接538上的PM信号的电平。关于连接538上信号的AM部分，I和Q部分也将通过等于功率控制回路500的增益的函数降低AM分量。因此，连接550上调制器546的输出处的AM和PM分量值为非常小的误差信号，如上所述。根据本发明的该方面，将相反的I和Q信息信号分别在连接578和582上提供给调制器546，从而在连接550上提供误差信号。连接550上的误差信号包括PM和AM分量。
将连接550上的该小的误差信号提供给相位/频率检测器508，由于实际上在连接550上的信号上不存在AM，因此，相位/频率检测器508将测量连接550上的信号以及连接504上的信号间的相位差。相位/频率检测器提供连接510上的信号，如上参考图2所述。
也将连接550上的误差信号提供给功率检测器562，功率检测器562将连接550上的IF信号转换成连接564上的DC加上小的AM误差信号，DC分量表示功率放大器160的平均输出功率。将连接564上的信号提供给放大器568的倒相输入。用共模电压信号VREF耦合放大器568的非倒相输入。放大器568充当倒相器，从而使连接564上的信号的相位倒相并将该倒相信号提供为连接572上的功率放大器控制信号。将连接572上的控制信号提供给可变增益元件574，其功率与图2的可变增益元件274类似。可变增益元件574将控制输出经连接172提供给功率放大器160。
有利地，图5中示例说明的实施例去除了图2中所示的一个功率检测器(功率检测器276)。用这种方式，不必使功率检测器276和图2的功率检测器262的操作特性匹配。此外，也去除了图2的限幅器248和256。
虽然已经描述过了本发明的各种实施例，对本领域的普通技术人员来说，在本发明的范围内可能有许多实施例和实现方式是显而易见的。因此，除根据附加权利要求书和它们的等效外，不限定本发明。

Claims (9)

1、一种闭合反馈回路功率放大器电路，包括：
功率放大器；
功率控制回路，用来接收功率放大器的输出以及用来提供反馈信号，在功率放大器不工作期间，该反馈信号是利用来自功率放大器的泄漏而得到的；
锁相环，用来与调制器关联，调制器用于接收传送信号的同相I和正交Q分量，并提供调幅AM信号和调相PM信号，该锁相环用于将调相PM信号提供给功率放大器，并用于将该调幅AM信号提供给功率控制回路，该锁相环还用来从功率控制回路接收该反馈信号；以及
其中功率控制回路调整放大器的输出功率同时将AM信号应用于功率放大器的控制端口。
2、如权利要求1所述的电路，其特征在于进一步包括锁相环中的调制器，调制器用来接收传送信号的同相I和正交Q分量，调制器用来生成AM信号。
3、如权利要求1所述的电路，其特征在于进一步包括锁相环中的调制器，调制器用来接收传送信号的同相I和正交Q分量，该调制器用来生成PM信号。
4、如权利要求1所述的电路，其特征在于进一步包括：
比较器；
第一功率检测器，用来接收功率放大器的输出以及用来向比较器提供第一输入；以及
第二功率检测器，用来从锁相环内的调制器接收AM信号以及用来向比较器提供第二输入，其中比较器生成用来控制功率放大器的瞬时输出功率的误差信号。
5、如权利要求1所述的电路，其特征在于功率控制回路使用来自功率放大器的泄漏而生成反馈信号给锁相环。
6、一种用于向功率放大器提供闭合反馈的方法，该方法包括步骤：
提供功率放大器；
在功率控制回路中接收功率放大器的输出，该功率控制回路用来提供反馈信号，在功率放大器不工作期间，该反馈信号是利用来自功率放大器的泄漏而得到的；
将调相PM信号从锁相环提供给功率放大器；
将调幅AM信号从锁相环提供给功率控制回路；
在锁相环中从功率控制回路接收反馈信号；以及
调整放大器的输出功率同时将AM信号应用于功率放大器的控制端口。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于进一步包括步骤：
在调制器中接收传送信号的同相I和正交Q分量；以及
在调制器中生成AM信号和PM信号。
8、如权利要求6所述的方法，其特征在于进一步包括步骤：
将功率放大器的输出提供给第一功率检测器；
将第一功率检测器的输出提供给比较器的第一输入；
将AM信号提供给第二功率检测器，该第二功率控制器用来向比较器提供第二输入；以及
在比较器中生成用来控制功率放大器的瞬时输出功率的误差信号。
9、如权利要求6所述的方法，其特征在于进一步包括使用来自功率放大器的泄漏生成反馈信号的步骤。
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