CN1282151A - 具有供电调整以控制相邻和相间信道功率的功率放大电路 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制相邻和相间信道功率的具有供电调整的功率放大电路(300)。功率放大器(172)放大输入信号以产生放大信号。峰值对平均值检波器(180)检测放大信号的峰值电平和平均值电平并产生峰值电平和平均值电平的指示。响应于指示,控制器(181)调整功率放大器(172)的供电电压,以便当峰值电平和平均值电平之间的差值增加到预定电平之上时使供电电压降低而当该差值降低到预定电平之下时使供电电压升高。

Description

具有供电调整以控制相邻和相间信道功率的功率放大电路
本申请涉及由Alberth等申请的标题为“负载包络跟随放大器系统”的系列号为＿(No．CS 10069)和由Klomsdorf等申请的标题为“基于存储器的放大器负载调整系统”的系列号为＿(No．CS10022)和由Alberth等申请的标题为“负载包络消除和恢复放大器系统”的系列号为＿(No．CS90026)的悬而未决的美国专利申请。
本申请还涉及由Klomsdorf等申请的标题为“具有负载调整以控制相邻和相间信道功率的功率放大电路”的系列号为＿(No．CS90025)的悬而未决的美国专利申请，其在此被结合作为参考。
本发明通常涉及功率放大器。特别是，本发明涉及一种用于控制相邻和相间信道功率的功率放大器电路。
功率放大器是在便携式无线电话设计中的一种关键技术。在蜂窝电话中，功率放大器对有效的通话时间有很大的影响。这是因为相对于在蜂窝电话内部的其他电路，功率放大器消耗显著数量的功率。定义功率放大器消耗多少功率的一个参数是功率放大器效率。
为了改良输入信号电平的预定范围内的效率，其直流供电电压连续改变以便与信号电平要求匹配的功率放大器是通常已知的。在1982年6月11日颁发给Thomas R Apel的标题为“用于功率放大器的二循环自动电平控制”的美国专利No．4442407中披露了一个这样的例子。在′407，响应相应于功率放大器负载电流和供电电压的幅值的加权和的信号与调制信号的幅度之间的比较，由射频放大器直流供电电压的调制来操作具有改良效率的功率放大器。
在′407中被披露的该系统，并没有披露蜂窝电话系统中使用的功率放大器的另一个重要性能参数，即发射的相邻和相间信道功率。在蜂窝电话系统中，辐射的相邻信道功率可能在其他蜂窝信道中引起干扰，从而引起总体系统性能的降低。在使用诸如临时标准(IS)-136时分多址(TDMA)和IS-95码分多址(CDMA)的线性调制方案的蜂窝系统中，相邻和相间信道功率参数是更关键的。通过与相邻和相间信道功率性能无关地优化功率放大器的效率，该功率放大器不能达到用于特定的蜂窝系统的相邻和相间信道的功率规范。
一种同时增加功率放大器的线性与效率的方法在1990年12月1日颁发给Yukio Ikeda等的标题为“线性放大器”的No．5，101，172美国专利中披露。在‘172，漏电压由一个DC／DC转换器控制以便跟随输出信号的幅度电平，这增加了功率放大器的效率但是也引入了调幅(AM)和调相(PM)失真。因此，会同相位和幅度比较器一起使用输入和输出包络检波器以便引入预失真来抵消由功率放大器引入的失真。本系统要求精确跟踪功率放大器失真，但可能是困难的。另外，当多个耦合器和相位／幅度比较电路使用于便携式蜂窝电话中时增加了尺寸和成本。
另一种使功率放大器失真最小化的技术在1980年3月24日版发给Shingo Kamiya的标题为“具有供电电压改变装置的功率放大电路”的美国专利No．4，348，644中披露。在′644，功率放大电路检测功率放大器的输出信号的波峰因数(例如峰值对平均值比)。当波峰因数大时，功率放大器的供电电压升高。相反地，当波峰因数为小时，供电电压降低。从而，当需要高的功率放大器的供电电压以便处理高的峰值对平均值比时，供电电压升高。相反地，当这里是小的峰值对平均值比时，供电电压降低。因此相信通过升高供电电压可以再现高峰值，并按照需要通过升高和降低功率放大器的供电电压来减少功率损耗。
在放大音乐信号的电子系统中′644技术是很有用的。在这类申请中，为了提供了令人满意的保真度，音乐信号的准确再现是必需的。然而，对于成本有效并且效率很高的便携式无线电话，′644技术并没有提出保真度和效率之间的协调方式。
因此，需要提供对由功率放大器发射的相邻和相间信道功率的更准确并且广泛的控制。功率放大器的更进一步的需要是有效地在线性调制方案中工作。需要一种使用在便携式无线电话中的功率放大器的线性和效率的协调方法。这里还需要控制功率放大器相邻信道功率、相间信道功率和效率性能以便补偿部件到部件(part to part)的变化、温度变化、负载阻抗变化和频率变化。在控制功率放大器线性和效率的同时，还需要控制功率放大器的平均发射功率。
图1是一个具有接收机和发射机的无线电话的方框图；
图2是用于进行峰值对平均值比试验的测试装置的方框图；
图3是用于图2的测试装置在有限时间周期上的供电电压、增益和最大峰值对平均功率比相对于输入功率的曲线；
图4是用于图2的测试装置在有限时间周期上的相邻信道功率、相间信道功率和最大峰值对平均功率比相对于输入功率的曲线；
图5是使用在图1的发射机中的一个功率放大电路的方框图；
图6是由诸如相移键控的线性调制方案得到的抽样波形；
图7表示一种放大射频信号的方法。
图1是以方框图形式说明无线电话通信系统100。该无线电话通信系统100包括远程收发信机10和一个或多个诸如无线电话12的无线电话。该远程收发信机10向指定地理区域内的无线电话12发送射频信号并从指定地理区域内的无线电话12接收射频信号。
无线电话12包括天线14，发射机16，接收机18，控制块20，合成器22，双工器24，和用户接口26。为了接收信息，无线电话12通过天线14检测包含数据的射频信号并产生已检测的射频信号。接收机18将该检测的射频信号转换为电基带信号，解调该电基带信号，恢复该包括自动频率控制信息的数据，并将该数据输出到控制块20。控制块20将该数据格式化为用于用户接口26使用的可辨别的声音或数据信息。
通常情况下，用户接口26包括麦克风、扬声器、显示器和键区。该用户接口26用于接收用户输入信息并给出通过远程收发信机10传送的接收数据。接收机18包括在现有技术中都已知的诸如低噪声放大器，滤波器，下变换混频器和正交混频器，以及自动增益控制电路这样的电路。
为了从无线电话12向远程收发信机10发射包含信息的射频信号，该用户接口26将用户输入数据引导到该控制块20。通常情况下，控制块20包括DSP核心，微控制器核心，存储器，时钟发生电路、软件和输出功率控制电路中的任意一些。控制块20将从用户接口26获得的信息格式化并将其传送到发射机16以便转换为射频调制信号。发射机16将该射频调制信号传送到天线14以便传输到远程收发信机10。因此，发射机16是用于发射已调制的信息信号。双工器在由发射机16发射并由接收机18接收的信号之间提供隔离。
无线电话12可在一预定频带操作。合成器22向接收机18和发射机16提供信号，并调谐到适当的频率，以便允许信息信号的接收和发射。诸如信道频率的接收机18和发射机16的功能上的控制由控制块20提供。因此，控制块20向合成器22提供用于频率合成的程序指令。
首先，执行原型功率放大器的实验以便确定由发射机16产生的信号的发射峰值对平均值比是否可用于预测相邻信道功率和相间信道功率。相邻信道功率定义为，在紧邻着发射机16当前使用信道的信道中发射的指定频带宽度中的功率值。相间信道功率定义为，在超过发射机16使用信道两个信道的信道中发射的指定频带宽度中的功率值。
例如，在IS-95 CDMA蜂窝电话系统中，发射机能工作在836 MHz上。该相邻信道将为836 MHz+／-885 KHz，而相间信道将836 MHz+／-1．98 MHz。
图2是用于实施峰值对平均值比试验的测试装置200的方框图。测试装置200包括通过双向耦合器42耦合到功率放大器待测器件(DUT)44的输入端的信号发生器40。DUT44的输出端56连接到耦合器46。
信号发生器40产生射频输入信号。输入信号的一部分被耦合到端口48并利用功率表50测量。在双向耦合器的输出端53产生的射频输入信号的剩余部分加载到DUT 44。在DUT的输入端43被反射的那部分射频输入信号被耦合到端口52，在端口52通过功率表54被测量。由功率表50和功率表54进行的测量还允许对DUT 44的输入端回波损耗的测量。
由DUT 44将该射频输入信号放大以便在DUT输出端56产生放大信号，然后该放大信号被加载到耦合器46。经端口58将放大信号的一部分耦合到频谱分析仪60。利用频谱分析仪60针对当前使用信道的功率测量该放大信号的相邻信道功率和相间信道功率。在耦合器输出端66产生放大信号的剩余部分，且经功率表68测量峰值和平均值功率。
电源供给70提供可控制的电源电压到DUT44的供电端口72。为了试验目的，工作频率设置为836 MHz，而且由信号发生器40产生的射频输入信号的功率以递增量1dB从-9dBm到+7dBm变化。当输入功率以1dB增加，通过调整加载到DUT 44的供电电压(例如，这里是DUT 44的FET器件的漏电压)来将在DUT输出端56产生的放大信号的平均功率保持为恒定。换言之，调整DUT 44的供电电压以便调整DUT 44的增益，从而为不同的输入功率电平获得恒定的平均输出功率。
信号发生器40产生已调制的输入信号来产生由取决于所用调制方案的平均功率和峰值功率表征的复合输入信号。在所述实施例中，调制方案是使用于IS-95 CDMA蜂窝电话系统中的具有在现有技术中已知的基带滤波的交错正交相移键控(OQPSK)调制。这个调制方案产生5．2dB的最大瞬时峰值对平均值比。在整个说明书中，术语----峰值对平均值比被理解为表示峰值对平均功率比。然而，不需要创造性地劳动就能使用电压电平的峰值对平均值比。
在各个输入功率电平，经频谱分析仪60测量相邻和相间信道功率的发射。正如在现有技术中已知的一样，通过在开关调节器(未显示)上改变脉冲宽度调制来调整DUT 44的供电电压。可选择地，也可以通过使用线性调节器也能调整供电电压。
图3是在有限的时间周期之上供电电压、DUT增益和最大瞬时峰值对平均值比相对于输入功率的曲线。左边的纵轴90是相应于增益曲线92的DUT 44的以dB表示的增益。右边的纵轴94是相应于供电电压曲线96的DUT 44的以伏特表示的供电电压。右边的纵轴94也是有限的时间周期之上的相应于峰值-平均值曲线98的以dB表示的最大峰值对平均值比。横轴102是以dBm表示的输入功率。
图3说明在输入功率范围内改变DUT 44的供电电压以便保持恒定的输出功率是可能的。由于输入功率的线性递增，通过改变到DUT的供电电压，在DUT44中有线性的递减。
峰值-平均值曲线98是一个在指定的时间间隔上的最大峰值对平均值比的曲线。使用具有峰值保持测量技术的测试设备来检测各个输入功率和供电电压设置处的最大瞬时峰值对平均值比。例如，信号发生器40(图2)产生具有类似用于IS-95 CDMA蜂窝系统的OQPSK调制的输入信号。因此，输入信号的最大瞬时峰值对平均值比为5．2dB。当DUT 44是线性的而且不引入显著的失真时，测量的最大瞬时峰值对平均值比将接近于5．2dB。
对于低输入功率(例如-9dBm)和3．2V的供电电压，峰值-平均值曲线98显示DUT 44是线性的。通过在-9dBm输入下记录的最大瞬时峰值对平均值比大约是5．2dB的这一事实可证明这一点；在低输入功率电平处，DUT 44不引入失真(例如，峰值信号削波)。
另外，峰值-平均值曲线98表明，当DUT 44的输入功率递增而且DUT 44的供电电压被调整以便保持恒定的输出功率时，在有限的时间周期上的最大瞬时峰值对平均值比单调递减。这里，峰值对平均值比单调递减表示不同操作可被用于控制回路中，以便在保持控制回路稳定性的同时，设置有限的时间周期上的期望的最大瞬时峰值对平均值比。这些结果适用于各种的输出功率，适用于使用完全相同的半导体器件的不同的功率放大器设计，甚至适用于不同的功率放大器装置技术，诸如：场效应晶体管(FET)或双极型晶体管技术。
图4是有限的时间周期上的相邻信道功率、相间信道功率和最大瞬时峰值对平均值比相对于输入功率的曲线。通过改变供电电压使输出功率再一次在20dBm恒定。
左边的纵轴112是DUT 44的以dBc表示的相间和相邻信道功率。横轴114是以dBm表示的输入功率。AdjCP_low曲线116是当前使用信道的低侧上的输出相邻信道功率。例如，输入信号的当前使用信道设置为836 MHz。则在低侧的相邻信道功率是比836 MHz低885 kHz的30 kHz频带宽度中的功率。类似地，AdjCP_high曲线118是比836 MHz高885kHz的输出相邻信道功率。
AltCP low曲线120是比836 MHz低1．98 MHz的输出相间信道功率。同样地，AltCP_high曲线122是比836 MHz高1．98 MHz的输出相间信道功率。在图4中还显示了对应于相邻信道功率规范极限(-42dBc)的Adj_spec极限曲线124和对应于相间信道功率规范极限(-54dBc)的Alt_spec极限曲线126，两者都是按照IS-95CDMA规范的。对于不同的蜂窝标准规范极限不同。
右边的纵轴128是相应于峰值-平均值曲线130的以dB表示的有限的时间周期上的最大瞬时峰值对平均值比。峰值-平均值曲线130是与图3的峰值-平均值曲线98相同的曲线，因为两条曲线都表示相同的数据。
因为输入激励递增而输出功率保持恒定，所以相邻信道功率和相间信道功率递增。注意到对于相邻信道和相间信道功率大约低于-55dBc的情况，该测量值由测试仪表的局限性(例如，图2的频谱分析仪60的动态范围和信号发生器40的光谱纯度)来限制。可是，对于接近于相邻和相间信道功率规范极限相互交错处的数据点，相邻信道和相间信道功率曲线是单调的。
在靠近相邻信道功率的规范符合区域136和相间信道功率的规范符合区域138，有限的时间周期上的最大瞬时峰值对平均值比与相邻和相间信道功率成反比。对于这个特定的DUT 44，由于输入功率递增，在相间信道功率的规范极限达到之前就达到了相邻信道功率的规范极限。因此，对于用作DUT 44的特定的功率放大器，能够监视有限的时间周期上的最大瞬时峰值对平均值比，以便调整供电电压来获得期望的相邻信道功率，并且还将确保相间信道功率的规范符合。
因为能可预测地控制有限的时间周期上的最大瞬时峰值对平均值比，所以同样也可以控制相邻信道功率。通过在功率放大器的输出端控制有限的时间周期上的最大瞬时峰值对平均值比，可以间接地控制相邻信道和相间信道功率。这提供了一种有效的而且可预测的控制相邻和相间信道功率的方式。
例如，对于IS-95 CDMA蜂窝系统，相邻信道功率的规范极限是-42dBc。如虚线152所示，相邻信道功率跨过规范极限处的交叉点150(图4)对应于有限的时间周期上的大约2．6dB的最大瞬时峰值对平均值比。因此，对于使用包含DUT 44的功率放大器的发射机，有限的时间周期上的最大瞬时峰值对平均值比保持在大约2．6dB以便使相邻和相间信道二者的输出功率保持在规范之内。为了提供一些裕度，功率放大器电路可以将有限的时间周期上的最大瞬时峰值对平均值比保持在2．8dB或3dB。
图5是使用在发射机16(图1)中的功率放大电路300的方框图。该功率放大电路300包括通过射频耦合器176和包络检波器178耦合到峰值对平均值检波器180的功率放大器172。峰值对平均值检波器180耦合到控制器181。控制器181通过电压控制电路182耦合到功率放大器172的供电端口186。控制器181包括耦合到数字模拟转换器(DAC)204的比较器202。
峰值对平均值检波器180具有耦合到平均值抽样电路183和峰值抽样电路185的模拟数字转换器(ADC)192。峰值抽样电路耦合到平均峰值电路189，平均峰值电路耦合到对数电路191。对数电路191馈送到比例电路193。平均值抽样电路183耦合到对数电路187，对数电路馈送到比例电路193。
调制后的射频输入信号通过输入端170加载到功率放大器172。功率放大器172在输出端174产生放大信号。通过耦合器176将放大信号的一部分耦合到包络检波器178。
包络检波器可用于从放大信号去除射频载波信号。例如，如现有技术已知的，包络检波器可以包含具有电阻和电容电路的一对匹配的二极管。使用一对匹配二极管来补偿单个二极管的温度变化。
结果信号被加载到峰值对平均值检波器180。峰值对平均值检波器180计算预定的时间周期上的放大信号的平均电平(例如，平均功率)。峰值对平均值检波器还检测放大信号的峰值电平以便计算落在同一个预定的时间周期之内的所有的峰值的平均值。峰值对平均值检波器180在线路196上产生指示预定时间周期之上的平均峰值对平均值比的信号。
ADC 192足够快地对信号抽样以便获得由包络检波器产生的瞬时检测电压的准确读取。由ADC 192产生的数字信号被加载到平均值抽样电路183和峰值抽样电路185。
平均值抽样电路183包括传统的时钟逻辑电路以便将ADC 192产生的一些抽样值进行计算和取平均值。例如，平均值抽样电路183可以计算二十个抽样的平均值，当ADC 192产生每个顺序的抽样时，平均值抽样电路183更新该平均值。
表示平均值电平的信号被加载到传统的对数电路187以便获得该平均值电平的对数。该对数值被加载作为比例电路193的一个输入。
峰值抽样电路185包括传统的时钟逻辑电路以便检测来自数字抽样的峰值电平。平均峰值电路还包括传统的时钟电路以便计算在预定数目的抽样上的峰值电平的平均值。可选择地，平均峰值电路185计算预定时间周期上的峰值电平的平均值。
将表示平均峰值电平的信号加载到传统的对数电路191以便获得平均峰值电平的对数。将该对数值加载作为比例电路193的第二输入。比例电路193是传统的时钟逻辑电路以便产生预定时间周期上的放大信号的平均峰值对平均值比。
峰值对平均值检波器180在线路196上产生信号，该信号表示预定时间周期上的平均峰值对平均功率比。控制器181用于响应于峰值功率电平和平均功率电平的指示调整功率放大器172的供电电压，当放大信号的平均峰值对平均值比增加到期望的平均峰值对平均值比之上时使供电电压降低，而当放大信号的平均峰值对平均值比降低到期望的平均峰值对平均值比之下时使供电电压升高。控制器181使功率放大器171实质上保持与期望的平均峰值对平均值比相等的峰值对平均值比。
因此，通过线路196将峰值对平均值检波器180计算的结果的平均峰值对平均值比加载到比较器202。而且加载到比较器202的还有期望的平均峰值对平均值比的设定值。经第一设定值输入198将设定值加载到比较器202。
该比较器202产生表示平均峰值对平均值比和期望的平均峰值对平均值比之间的差值的信号。例如，该比较器202可以包括现有技术中己知的传统的比例积分控制系统。经DAC 204将信号转换为模拟控制信号，然后经电压控制电路182将模拟控制信号加载到功率放大器172的供电端口186。
DAC 204控制向功率放大器172供电的调节电压以便减少平均峰值对平均值比和期望的平均峰值对平均值比之间的差值。通过调整功率放大器172的供电电压，平均峰值对平均值比将收敛于期望的平均峰值对平均值比。
因此，控制器181产生一个响应最高功率电平和平均功率电平指示的控制信号。电压控制电路182处理该控制信号以便产生供电电压。正如现有技术已知的，电压控制电路182包含线性稳压器和开关电压调整器的其中之一。
通过保持平均峰值对平均值比，功率放大电路300还确保相邻信道功率和相间信道功率是在规范之内。因此，通过将供电电压调整到最小的必需值来改良功率放大器172的效率，该最小值在产生正确的输出功率的同时还落在相邻信道功率和相间信道功率的规范之内。
如前所述，改变功率放大器172的供电电压会改变功率放大器172的增益。因此，当功率放大电路300调整功率放大器172的供电电压以便获得某一个平均峰值对平均值比的时候，该功率放大器172的增益改变。
通过向功率放大电路300增加一附加的控制回路可以解释功率放大器172的增益的改变。该附加控制回路包括一可变增益电路，这里可变增益放大器206耦合到功率放大器172的输入端。响应于平均功率的指示，控制器181控制可变增益放大器206的增益以便使平均功率大约等于期望的平均输出功率。
峰值对平均值检波器180计算在预定时间周期上放大信号的平均功率电平。经线路210将平均功率的指示加载到第二比较器214。加载到第二比较器214的还有期望的平均功率设定值。经第二设定值输入端212将该平均功率设定值加载到第二比较器214。期望的平均功率设定值随着期望的平均输出功率改变而改变，通过控制块20(图1)产生该期望的平均功率设定值。可选择地，该控制器181(图5)可以是控制块20(图1)的一部分。
第二比较器214产生表示平均输出功率和期望的平均输出功率之间差值的差值信号。该差值信号被加载到216，然后DAC 216将增益控制信号加载到VGA 206。然后VGA 206将其增益调整到收敛于期望的平均输出功率。VGA 206的可变增益可以位于发射机16(图1)的射频路径的不同的部分。另外，VGA 206的可变增益可以沿着发射射频路径的不同部分分布。
因此，功率放大电路可以包括控制平均峰值对平均值比的内部回路和控制平均输出功率电平的外部回路。外部回路操作比内部回路更快以便确保期望的平均输出功率被保持。
例如，对于一个20dBm的期望的平均输出功率，输出回路通过将功率放大器172的供电电压最初设置为最大电压来控制VGA 206的增益。按照图3，首先VGA 206具有一个增益以便向功率放大器172提供-9dBm的输入功率，功率放大器172的供电电压最初大约是3．2V。这个功率放大器172的输入功率和供电电压将满足外部回路产生期望的20dBm输出功率，但是它不产生期望的平均峰值对平均值比。参见图3，在初始的功率放大器172输入功率和供电电压处，有限的时间周期上的最大瞬时峰值对平均值比大约是5．2dB。
为了获得期望的平均峰值对平均值比，内部回路以所需方向调整功率放大器172的供电电压。当供电电压变化时，外部回路不断地调整VGA 206的增益直到获得期望的平均输出功率。当两个设定值都获得后，该两个回路达到稳定(settled)。
在替换实施例中，微处理器或数字信号处理机的其中之一(未显示)代替图5的峰值对平均值检波器180的逻辑电路来执行峰值和平均功率计算。在另一个替换实施例中，可以在包络检波器178(图5)之后紧接着使用模拟电路(未显示)来检测平均峰值功率和平均功率，正如现有技术中已知的一样。接着这些检测的电平被加载到ADC电路，然后可以计算出平均峰值对平均值比。
图6是表示一个具有由水平时间轴230表示的平均值和5．2dB的最大瞬时峰值对平均值比232的信号的抽样波形。期望的平均峰值对平均值比234大约为2．6dB(为了符合相邻信道和相间信道规范)。在所述实施例中，计算平均峰值对平均值比的预定的时间周期为100微秒。也可以使用其它的时间周期。在预定时间周期之内的所有的瞬时峰值被检测并用于计算预定时间周期上的平均峰值对平均值比。
图7表示一种放大射频信号的方法。该方法从方框250开始，并在方框251获得期望的平均输出功率。在方框252，功率放大器放大射频信号以便产生放大信号。在方框254检测放大信号的平均输出功率，在方框256检测放大信号的峰值电平并计算该峰值电平的平均值。
在方框258计算时间周期上的该放大信号的平均峰值对平均值比。该平均峰值对平均值比可以是在一时间周期上或者在有限数目的峰值电平上(例如，抽样峰值电平)。可选择地，例如在图2的测试系统中可利用最大峰值对平均值比。更进一步，峰值对平均值比可以是在预定数目的峰值电平上的最大峰值对平均值比。
在判断方框260，如果平均峰值对平均值比增加到预定电平之上，则在方框262功率放大器的供电电压被降低。在判断方框264，如果平均峰值对平均值比减小到预定电平之下，则在方框266功率放大器的供电电压被提高。
在判断方框268，如果平均输出功率实质上不等于期望的平均输出功率，则在方框270调整射频信号的平均功率幅度以便产生具有期望的平均功率的放大信号。通过改变功率放大器前面的可变增益电路的增益来调整平均幅度。
如果在判断方框272完成了射频信号的放大(例如，经发射机完成射频信号的传送)，则本方法在方框274结束。如果未完成射频信号的放大，则本方法转回到方框251。
对供电进行调整直到平均峰值对平均值比实质上等于预定电平，改变可变增益电路的增益直到获得期望的平均输出功率。因此，对于某个期望的平均输出功率，将多次执行调整供电电压和改变增益的步骤直到达到目的。
这里提供的先前所述的最佳实施例允许本领域的任何技术人员制造或使用具有供电调整的功率放大电路。对本领域的那些技术人员来说，对这些实施例的各种修改将是显而易见的，而且，在此定义的通用的原理可以应用到其他实施例而不必使用创造性的才能。例如，峰值对平均值检波器180(图5)计算平均峰值对平均值比。可选择地，控制器181(图5)可以计算平均峰值对平均值比。
另外，功率放大电路300(图5)可用于基于IS-136时分多址(TDMA)，IS-95 CDMA，和以后的蜂窝电话的蜂窝系统中的便携式无线电话中。更普遍地，功率放大电路300能用于无线电话中，该无线电话利用诸如相移键控(PSK)和正交幅度调制(QAM)的线性调制方案，其中输入信号具有调幅包络。功率放大电路能使用与那些在实施例中给出的工作频率和输出功率不同的工作频率和输出功率上。
在另一个可选实施例中，对于发射机的总动态范围的仅仅一部分，功率放大电路也可以使用内部控制回路来控制放大信号的平均峰值对平均值比。例如，仅对于平均输出功率的总动态范围的最高部分控制平均峰值对平均值比(并最后控制相邻和相间信道功率)。
在另一个可选实施例中，根据用于确定预定时间周期上的峰值功率和平均功率之间的差值的不同类型，功率放大电路调整供电电压。特别地，耦合到功率放大器输出端的峰值对平均值检波器检测预定时间周期上的放大信号的峰值电平和预定时间周期上的放大信号的平均值电平。峰值对平均值检波器提供峰值电平和平均值电平之间的差值的指示。这类似于使用于图2的实验测试系统中的有限的时间周期上的最大瞬时峰值对平均值比的确定。具有某些修改的类似于图5中所示的检波器电路能用于差值确定。另外，检波器电路披露在由Klomsdor等申请的系列号为＿(No．CS90025)的悬而未决的美国专利申请中。其标题为“用于相邻和相间信道功率的控制的具有负载调整的功率放大电路”，其可用于确定峰值对平均值比。然后响应于峰值电平和平均值电平之间的差值，当峰值电平和平均值电平之间的差值增加到预定电平之上时，控制器调整功率放大器的供电电压以便使供电电压降低，而当峰值电平和平均值电平之间的差值降低到预定电平之下时，控制器调整功率放大器的供电电压以便使供电电压升高。因此，控制器使功率放大器峰值电平和平均值电平之间的差值实质上保持为等于预定电平。
功率放大电路提供了一种保持必需的相邻信道和相间信道功率性能的同时改良功率放大器效率的高效方法。通过调整供电电压以便操作功率放大器接近于饱和来改良该效率。相邻和相间信道功率可以从发射路径上的在功率放大器前面的发射机电路中获得。另外，功率放大器能够贡献总的相邻和相间信道功率。
本功率放大电路允许对由便携式无线电话的发射机产生的相邻信道和相间信道的有效控制。本功率放大电路还允许相邻和相间信道功率的控制以便补偿在便携式无线电话中出现的部件对部件变化、温度变化、负载阻抗变化和频率变化。

Claims (10)

1．一种功率放大电路，包括：
用于放大输入信号以便产生放大信号的功率放大器；
耦合到功率放大器输出端的峰值对平均值检波器，该峰值对平均值检波器检测放大信号的峰值电平并检测放大信号的平均值电平，然后提供峰值电平的指示和平均值电平的指示；
和耦合到峰值对平均值检波器和功率放大器的控制器，响应于峰值电平的指示和平均值电平的指示，该控制器用于调整功率放大器的供电电压，当放大信号的峰值对平均值比增加到预定电平之上时使供电电压降低，而当放大信号的峰值对平均值比降低到预定电平之下时使供电电压升高。
2．根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于控制器调整功率放大器的供电电压，以便当放大信号的平均峰值对平均值比增加到期望的平均峰值对平均值比之上时使供电电压降低，而当放大信号的平均峰值对平均值比降低到期望的平均峰值对平均值比之下时使供电电压升高。
3．根据权利要求2所述的功率放大电路，其特征在于控制器使功率放大器将平均峰值对平均值比保持实质上等于期望的平均峰值对平均值比。
4．根据权利要求3所述的功率放大电路，其特征在于平均峰值对平均值比包括预定时间周期上的放大信号的峰值电平平均值与放大信号平均值电平的比。
5．根据权利要求4所述的功率放大电路，其特征在于峰值对平均值检波器计算该平均峰值对平均值比。
6．根据权利要求4所述的功率放大电路，其特征在于控制器计算平均峰值对平均值比。
7．一种放大射频(RF)信号的方法，该方法包括：
功率放大器将射频信号放大以便产生放大信号；
检测放大信号的平均值输出电平和峰值电平；
计算放大信号的峰值对平均值比；
当峰值对平均值比增加到预定电平之上时降低功率放大器的供电电压，
或当峰值对平均值比降低到预定电平之下时升高供电电压。
8．根据权利要求7所述的方法，进一步包括：调整射频信号的平均值幅度以便产生具有期望的平均功率的放大信号。
9．根据权利要求7所述的方法，其中峰值对平均值比包括在一时间周期上或在多个峰值电平上的最大峰值对平均值比。
10．根据权利要求7所述的方法，其中峰值对平均值比包括在一时间周期上或在多个峰值电平之上的平均峰值对平均值比。
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