CN1311627C - 放大器装置及具有该放大器装置的发射装置 - Google Patents
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Abstract
一种放大器装置被订定，其具一种可变增益信号放大器(1)，一种控制区块(9)被使用以处理控制信号以设定此增益。而且，一种修整装置(11)被提供，其作用于控制区块(10)使得由该控制区块产生的信号可彼此被修整以设定该信号放大器(1)的增益因子。
Description
技术领域
本发明涉及一种放大器装置，及涉及一种具有该放大器装置的发射装置。
背景技术
一种要被发射的射频信号一般于其经由天线发射前在移动无线电前端被放大，该发射一般是在可变化射频输出功率，此匹配外部特性例如在那时至基站的距离。
在现代第三代移动无线电，其基于UMTS(通用移动电信标准)移动无线电标准为基础操作，该射频输出功率必须为在一非常广范围内可变的。一般称的VGA，可变增益放大器，典型上在相对应通信器具的发射路径上被提供用于此目的。一种外部控制电压一般被使用以控制此放大器的增益，且要被发射的信号以此控制电压的函数被放大。
诸如此类的VGAs一般被制造为集成电路，芯片制造的大量制造方法的使用无可避免地表示制造公差会产生。诸如此类的制造公差会产生在VGA特征的偏差，特别是在做为该控制电压的函数的输出功率。结果，在该外部控制电压及该输出功率之间不再有关联的保证。
所叙述问题应以由该基带芯片控制的校正解决，其借助模拟数字转换器，一般称的ADC，产生外部控制电压。在此情况下，当系统被激活时，亦即当其被切换为开启或激活时，该控制电压被连续地自最小至最大电压被设定，及该相关射频输出功率在每一情况被检测，以此方式得到的此目的所需的在该输出功率及该相对控制电压间的关联被储存于在该基带芯片的桌上。然而，当在VGA特征的偏差变得太大以致于被使用的该ADC的数字化范围被偏离时，此方法达到其限制。若该制造公差太大，则其可能不再可能涵盖整个功率范围，或者，替代地，具有更大解晰的ADC，亦即，具有更大数目位的ADC(其可涵盖更宽的电压范围)必须被使用，然而，此不欲地伴随额外的复杂性。其它缺点为在集成电路制造期间以数个测量点的校正伴随着高制造成本，且其因而希望在制造期间避免此种校正或保持校正尽可能少。
发明内容
本发明目的为订定一种放大器装置及具有该放大器装置的发射装置，其中该放大器可在广范围被调整，且此装置在其制造公差方面为坚固的，其影响放大器的特征及因此在制造期间的校正复杂性为尽可能低的。
根据本发明，此目的可由放大器装置关于放大器装置而达到，其具有
-一种信号放大器，具有信号输入、具有信号输出以分接经放大信号及具有至少两控制连接以设定该信号放大器的增益，
-一种具有控制输入的控制区块以供应该信号放大器的增益的设定信号及具有至少两输出连接，其连接至该信号放大器的该至少两控制连接以设定该信号放大器的增益，及
-一种修整装置，其耦合至该控制区块，其被设计以修整该信号，这些信号在该控制区块的至少两输出连接相对于彼此产生。
该信号放大器增益的所欲设定信号被施用为至该控制区块的控制输入的控制信号，其处理此控制信号及供应此信号至该信号放大器的一或更多连接。该控制信号被如施用于该控制区块的输入做为控制电压，其亦被称为增益控制电压。要由该控制区块产生及可被供应至该信号放大器的信号可为偏压信号。
而且，修整装置被提供，其被设计及耦合至该控制区块使得在该控制区块的至少一输出连接被产生的信号被相对于参考信号修整。
该修整方法在修整模式期间被执行，该修整模式被有利地执行，即使当发射器被有利地起始，使得没有额外时间被消耗。
关于另一或关于参考信号，修整自该控制区块发射的及被施用于该控制连接或一些连接端的一或更多信号以设定该信号放大器的增益的所提出原则为特别有利的，因为在VGA特征发生的任何偏移主要由在该控制区块的制造公差引起。
该修整方法由在该控制区块的输出连接的电流及/或电压彼此的比较值，及/或做为被施用于该控制区块的输入的控制电压的函数，或控制电流的函数的控制而进行。
所叙述修整方法的一主要优点为不需要测量来自该放大器的射频输出信号。
该参考信号较佳为在该控制区块产生。
根据所提出原则，该控制区块具有两输出连接，其连接至该信号放大器的两控制连接，在输出连接的信号彼此被修整。
该信号放大器的至少两控制连接较佳为形成差分信号输入。在此情况下，自该控制区块通过至该信号放大器的信号为以差分信号的型式。
至该信号放大器的控制连接较佳为形成差分信号输入以供应平衡或差分偏压电流。
该控制区块较佳为被设计以提供自动增益控制，诸如此类的控制区块亦称为AGCs。
该控制区块较佳为具有被设计以转换增益控制信号(此信号可在线路上被携带)为差分信号的转换器，所提出原则于此被特别有利地使用，因在一方面，在所使用组件的制造公差在差分信号的形成具有特别主要的干扰影响，及在另一方面，诸如此类的不匹配可借助所提出原则以特别简单的方式被修整。
借助实例，该转换器可具有可调整值的至少一组件，其在一方面，可由修整装置调整，且其在另一方面影响在该控制区块的差分信号输出的至少一信号的电流或电压值。
具有可调整值的组件可为电阻网络。
该修整装置较佳为被设计使得其重复地使用近似法交替操作。在此情况下，该电阻网络的可调整值在该控制区块以修整模式被影响直到在该信号放大器的差分信号输入的连接所产生的两值的其一匹配在该差分信号输入的另一连接的值，或是尽可能接近此值。
在重复修整方法中，该参考电压被增加直到在两控制连接的两偏压电流的其一为与另一的相同值或是大于另一。
为执行该修整方法，一种起始化较佳为被进行使得特定输入变量被切换至订定的内部状态。此表示该控制区块的程序化被设定为其原始值，及设定信号在于该放大器装置控制输入被内部地产生。
所提出原则显著减少行动无线电发射器的前端的进一步修整或校正的复杂性，及具有窄电压范围及较少的分辨率，亦即具有小的位数，的模拟数字转换器可被有利地使用。
因该修整方法仅需要DC(直流电)信号，即使当放大器或发射装置被起始，该修整方法可被进行。而且，有利地是不需任何复杂的射频信号检测以进行所提出修整方法。
关于该发射装置，此目的可由具有如上所述的放大器装置的发射装置达到，其中调制器被提供以调制数据信号为载体信号。此调制器之后为具有控制区块及修整装置的该所叙述的信号放大器。
该可变增益放大器装置及该具有放大器装置的发射装置较佳为被用于UMTS无线电。
附图说明
本发明会使用数个示例具体实施例及参考图标更详细说明于下文，其中：
第1图显示基于方块图的所提出原则的第一示例具体实施例，
第2图显示基于方块图的所提出原则的第二示例具体实施例，
第3图显示可变增益放大器的特征，及
第4图显示用于将信号(其在线路上进行)转换为差分信号的电路的一实例的电路图，
在下文中，相同参考符号表示相同组件或具有相同效用的组件。
具体实施方式
第1图显示基于第一示例具体实施例根据所提出原则的放大器装置。信号放大器1，其增益为可调整的，被提供，该信号放大器1具有信号输入2及信号输出3，其每一被设计以携带差分信号。此外，进一步输入被提供以设定该增益4，及此输入具有两控制连接及同样地为差分信号输入的型式。该信号放大器的控制连接5、6为电流输入的型式以使用差分电流信号的型式供应个别偏压电流。特别是，该差分偏压电流信号决定该操作点。
该控制连接5、6的每一个连接至控制区块9的相关输出连接7、8的一个。该控制区块9具有控制输入10以供应设定信号，其为电压输入的型式以供应设定增益电压VGC。该控制区块9处理该控制信号以设定该增益使得其为差分信号的型式及亦造成电压信号被转换为电流信号。而且，该控制区块9包括该放大器1的自动增益控制的功能。该控制区块9被连接至该修整装置11，其以修整模式比较可在该控制区块的输出连接7、8分流的信号电流与另一，及若信号电流因制造公差或其它散射作用而彼此不同，则该修整装置11作用于该控制区块9，特别是在于该输出连接7、8产生电流信号IGC、IGCX的那些功能区块直到这些电流信号为相同值，或是直到在它们之间的不一致尽可能小。
第1图亦显示正交调制器12，其混合IQ调制信号(其被分为同相成分及正交成分)与向下分割的正交当地振荡器信号，及供应以此方式调制的信号于至该信号放大器1的输入2的射频载体上。
在该控制区块9的内部修整方法减少在该信号放大器的输出3的输出功率相对于该控制电压VGC的波动至具有放大器1的发射装置不需校正或仅需些微低复杂性校正的程度。
所叙述修整方法作用于该放大器1的偏压区块(其被包括于该控制区块9)于此其减少因制造公差结果而产生的波动。因在VGA(可变增益放大器)特征的偏移主要因在该VGA的偏压区块的制造公差而引起，所叙述原则使得其可能显著减少在VGA特征的波动。根据所提出原则，没有复杂的RF信号检测以修整准则进行，且而是直接相关于该VGA的输出供率的电流及电压被用作修整准则。在本情况下，存在偏压电流IGC及IGCX，其可由该所叙述修整方法被稳定化使得该放大器的操作点亦被稳定化。
所提出方法的一主要优点为该修整方法作用于该放大器本身的控制区块，故不需检测来自该放大器的射频输出信号，如其它一般所进行。
在无线电发射器的射频区段的所叙述修整方法显著减少在该无线电发射器的基带芯片的修整复杂性，且其可能使用具有较窄电压范围及较少分辨率的模拟/数字转换器以为该增益设定值决定控制电压。所提出修整方法有利地仅需要DC信号及因此即使该发射器被起始，修整方法可被进行，当系统被切换为开时该修整方法被自动执行，而不需由使用者通知。进一步优点为所叙述修整方法可发生而不需测量来自该放大器的射频输出信号。
第2图显示示于第1图电路的发展(其大多对应于所涉及的功能单元)、相关于彼此的电路性及有利的操作方法。至此程度，该叙述不会在此方面再次重复。
在第2图所示示例具体实施例中由修整装置11所执行的该内部修整方法作用于该控制区块9以转换单端信号为可在两线路执行的信号，如于下文中更详细解释。
第2图所示电路的该控制区块9具有用于具有两输出连接7、8的自动增益控制13的一区块，其形成该控制区块的差分信号输出。以差分信号型式的偏压电流IGC、IGCX被产生于这些输出连接7、8。而且，源极跟随器电路14被提供及被包含于该控制区块9，其输入端连接至该控制输入10以供应该控制信号VGC，且其输出侧使用可在两线路上携带执行的信号以经由差动放大器15驱动该自动增益控制区块13。该源极跟随器电路14及该差动放大器15一起形成单一-至-差动转换，亦即可在一线路上携带的信号至差动信号的转换的电路。
该控制区块9的控制输入10经由第一电阻器16连接至p-信道MOS场效晶体管17的栅极端，此晶体管17的源极经由电流源18连接至供应电压连接19，及其漏极连接至参考接地电位20，该晶体管17的栅极连接经由进一步电阻器24同样地连接至参考接地电位20。进一步电流路径平行于此电流路径17、18被提供，其同样地包括电流源21及p-信道MOS场效晶体管22，其在供应及参考接地电位连接19、20之间串联连接。该晶体管22的栅极连接经由电阻网络23连接至参考接地电位VREF。该电阻网络23经由多重位线路由该修整装置11驱动。
可存在于该放大器特征的任何补偿可借助改变该源极跟随器电路14的该参考接地电压而由改变在该电阻网络23的电阻比值而被修整，借助改变在该控制输入10的该电阻器16与该电阻器24的电阻比值，亦可能改变该放大器1的特征梯度，亦即补偿与主要特征的任何梯度不一致。
首先该修整方法可由以修整模式切换至订定的内部状态而进行，此表示该自动增益控制13的程序化被设定为起始值，及内部产生的设定电压被施用于该控制输入10，接着，由低起始值开始，使用重复修整方法，在该电阻网络23的参考电压VREF借助此电阻网络23阶段增加，直到可在该控制区块9的输出连接7分接的该偏压电流IGC大于或等于可在另一输出连接8分接的该偏压电流IGCX，在此情况下，该偏压电流IGC、IGCX以差分信号的型式形成该信号放大器1的偏压信号。当该连接被满足时，该自动增益控制13的程序化被重新设定为原先值，及该控制输入10再次连接至该外部，亦即，如由连接至该调制器12上游的基带区块驱动。
所叙述该修整方法仅需要DC信号及所以即使当所叙述电路装置被起始或切换为开时仍可进行，没有额外时间为该修整方法被消耗，此为用于移动无线电特别有利的。
而且，在本情况下，亦不需检测在该信号放大器1的输出的射频信号功率，因此，使用所提出原则，不绝对需要提供自该调制器12的信号输出或自该信号放大器1的输出至该修整装置11的输入的耦合。
当然，该修整装置11不仅驱动影响该源极跟随器电路14的参考电压的电阻网络23亦在所提出发明的范围内。一种诸如此类的可控制电阻网络可额外或交替地亦取代在该控制输入10的电阻器16、24，则此使得不仅可修整在该VGC特征的任何补偿，亦可修整其梯度。
在本情况下，该修整装置11作用于驱动该信号放大器的该偏压电流IGC、IGCX的产生。或者，及不偏离本发明范围，亦可能使用该修整装置11以改变会影响该放大器1特征的其它信号参数。
所提出原则不局限用于该传送装置，而是可用于可控制放大器被使用的所有电路装置，其应被校正，而不需检测来自该放大器的输出信号。
做为实例，第3图显示一般称的可变增益放大器VGA(如在第1及2图所示的示例具体实施例中被提供作为可变信号放大器1)的增益特征，此显示基于该主要特征25在该放大器的该控制电压VGC(以伏特)及该输出功率POUT(以dBmW)间的理想直线关系。当制造公差发生时，例如已产生的，在该特征的补偿以在特征26为实例被说明。额外地或者交替地，制造公差亦产生在特征梯度的变化，诸如此类的特征以参考符号27批注。在积体半导体电路制造方法的实例因制造公差结果所发生的散射范围以参考符号28表示。如可见到，阴影区域29发生于这些制造散射限制内，此表示对处理该控制电压VGC的模拟数字(A/D)转换器的预先决定量子化范围，驱动不再为可能的区域。
如上所解释，所提出原则使得将该放大器特征回复为该A/D转换器的量子化范围而不需借助RF输出功率的测量进行复杂的修整方法为可行。
做为实例，第4图显示根据先前技艺的转换电路，其转换施用于输入侧及可在一线路上携带的信号(一般称的单端信号VGC)为可在该输出30分接的相对应差分信号。此电路大多匹配在第2图所示的具有该差动放大器15的该源极跟随器电路14，及至此程度，该叙述不会在此方面再次重复。在第4图所示的先前技艺的唯一差别为分压器的提供，而非该电阻网络23，分压器具有两电阻器31、32，其以与该电阻器16、24的相对应方式连接。改变该电阻器16、24相对于彼此的电阻比值改变该放大器1的特征梯度，但该电阻器31、32相对于彼此的电阻值的商的变化影响该VGA1的特征之补偿。
参考符号清单
1信号放大器
2信号输入
3信号输出
4控制输入
5控制连接
6控制连接
7输出连接
8输出连接
9控制区块
10控制输入
11修整装置
12正交调制器
13自动增益控制
14源极跟随器电路
15差动放大器
16电阻器
17晶体管
18电流源
19供应电位连接
20参考接地电位连接
21电流源
22晶体管
23电阻网络
24电阻器
25主要特征
26具有补偿的特征
27具有可变梯度的特征
28公差带
29遗失区域
30差分信号输出
31电阻器
32电阻器
Claims (10)
1.一种放大器装置，其具有
-信号放大器(1)，具有一信号输入(2)、一信号输出(3)以分接经放大信号，及具有至少两控制连接(5、6)以设定该信号放大器(1)的增益，
-具控制输入(10)的控制区块(9)，以供应该信号放大器(1)的增益设定信号(VGC)，所述控制区块(9)具有至少两输出连接(7、8)，其连接至该信号放大器(1)的该至少两控制连接(5、6)以设定该信号放大器(1)的增益，并具有一自动增益控制区块(13)以控制该信号放大器(1)的增益，其中为了设定该信号放大器的增益，至少两条信号线连接该至少两组输出连接至该信号放大器(1)的至少两组控制连接，及具有一转化器(14、15)以转化一增益控制信号为一差分信号，及
-修整装置(11)，其耦合至该控制区块(9)，用以修整在该控制区块(9)的至少两输出连接(7、8)相对于彼此所产生的信号，其中所述的修整是经由在该控制区块的输出连接上的彼此电流及/或电压的比较值，及/或以施用于该控制区块输入的控制电压或控制电流的一函数来控制。
2.根据权利要求1的放大器装置，其中
该信号放大器(1)的该至少两控制连接(5、6)形成差分信号输入。
3.根据权利要求1或2的放大器装置，其中
该控制区块(9)具有被设计以转换该放大器(1)的增益的设定信号(VGC)为差分信号的转换器(14、15)，该设定信号可在线路上被携带。
4.根据权利要求3的放大器装置，其中
该转换器(14、15)具有可调整值的至少一组件(23)，其可由该修整装置(11)调整。
5.根据权利要求4的放大器装置，其中
具有可调整值的该组件(23)为一种电阻网络。
6.根据权利要求5的放大器装置，其中
该修整装置(11)使用近似法操作，使得，以一修整模式，在该控制区块(9)的该电阻网络(23)的可调整值被影响直到在该信号放大器的控制连接(5、6)由该控制区块(9)产生的两值(VGC)的其一匹配在另一控制连接(6、5)的值(IGCX)，或是变得大于它。
7.根据权利要求1或2的放大器装置，其中
该控制区块(9)具有该信号放大器(1)的增益的自动增益控制(13)。
8.根据权利要求1或2的放大器装置，其中该信号放大器(1)为射频放大器的型式。
9.一种发射装置，其具有根据权利要求1或2的放大器装置，其中的调制器(12)被提供以调制数据信号为载体信号，及连接至该信号放大器(1)的上游。
10.根据权利要求9的发射装置，其中
该发射装置基于通用移动电信标准被设计为UMTS无线电发射器。
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