CN1478322A - 根据第二集成电路的信号增益对第一集成电路中偏流的调节 - Google Patents
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Abstract
一种根据位于发送信号通道中的有源电路之前的可变增益元件的信号增益来调节该有源电路的偏流的技术。该技术在增益元件位于一个IC(例如，实现IF部分的IC)上而有源电路在另一个IC(例如，实现RF部分的IC)上实现时特别有利。有源电路的偏流部分地根据输入功率电平而被设置，输入功率电平可以从用于控制前面的可变增益元件的增益控制信号中推断出来。最初至少有一个增益控制信号。然后，有源电路的偏流部分地根据所估计的输入信号电平而被确定。有源电路用所确定的偏流来偏置。偏置电流可以被限制在由上限偏流和下限偏流定义的范围内。
Description
发明背景
I.发明领域
本发明涉及通信电路。更明确地说，本发明涉及用于根据第二集成电路(IC)的信号增益来调节第一IC中电路的偏流的新颖并改进了的技术。
II.相关技术描述
高性能发射机的设计由于各种设计考虑而成为难题。首先，许多应用都要求高性能。高性能可以用有源器件(例如，放大器、混频器等等)的线性及其噪声性能来定义。其次，对于诸如蜂窝通信系统这样的某些应用，由于蜂窝电话或远程站的便携式性质，因此低功耗成为重要的设计目标。一般而言，高性能和低功耗在设计中是矛盾的。
除了上面的设计目标之外，需要某些发射机来提供其发射输出功率中宽范围的调节。需要这种宽功率调节的一种应用是码分多址(CDMA)通信系统。在CDMA系统中，来自每个用户的信号在整个(例如，1.2288MHz)系统带宽上被频谱扩展。由此，从每个发射用户发出的信号成为对系统中其它用户的信号的干扰。为了提高系统容量，每个发射远程站的输出功率被调节，以便保持所需的性能水平(例如，特定的误码率)而使对其它用户的干扰最小。
从远程站发出的信号受到各种传输现象影响，包括路径损耗和衰落。这些现象和控制发送功率的需求会导致很难规定所需的发送功率控制范围。实际上，对CDMA系统来说，每个远程站发射机都需要能在大约85dB的范围内调节其输出功率。
也为CDMA系统规定了远程站发射机的线性(即，间接地通过邻近的信道功率抑制ACPR规范)。对于大多数有源电路，线性性部分地由对电路偏置所用的电流量而被确定。一般能通过使用较大的偏流量来达到较大的线性。同样，较大的信号电平需要较大范围的线性，它也能通过较大的偏流量来达到。
为了在所有输出功率电平上(包括高电平)达到要求的线性水平，发送信号通道中的有源电路可以用大量电流加偏。例如，有源电路可以用以最大规定的输出功率电平提供所需线性水平的偏流量来加偏。这可以确保在所有发送功率水平提供所需的线性水平。然而，即使在以较低的输出功率电平的发送期间，该方案始终消耗大量偏流，从而导致不经济的功率消耗。
更复杂的方面在于，发送信号通道可以用两个或多个集成电路(IC)来实现。例如，发送信号通道的IF部分可以在一个IC上实现而RF部分可以在另一个IC上实现。有效并高效的偏置控制机制会需要结合两个部分的增益和偏置控制来提供所需性能并保存功率。
发明摘要
本发明提供了技术以根据在另一个集成电路(IC)上实现的可变增益元件的信号增益来调节在一个IC上实现的有源电路的偏流。一般而言，特定有源电路的偏流影响包括线性、噪声系数、频率响应及其它等各种性能。提供所需性能水平的偏流数量取决于被提供给有源电路的输入信号或功率电平。功率电平可以从用来控制位于发送信号通道中的有源电路前的可变增益元件的增益控制信号中推断出来。
本发明的实施例提供了用于控制发送信号通道中有源电路的偏流的方法。按照该方法，至少接收到一个增益控制信号，每个增益控制信号表示位于发送信号通道中有源电路之前的可变增益元件的信号增益。然后估计被提供给有源电路的输入信号的信号(或功率)电平，所估计的输入信号电平至少部分基于所接收的一个增益控制信号。有源电路的偏流部分地根据所估计的输入信号电平被确定。有源电路用所确定的偏流被偏置。
该方法在从一个IC提供输入信号并且在另一个IC上实现有源电路时特别有利。输入信号可以从发送信号通道的IF部分中被提供，有源电路可以是RF部分的一部分。偏置的电路可以被限制在由上限偏流和下限偏流(例如，它可被设为上限偏流的10％到50％)定义的范围内。例如，有源电路可以是混频器、缓冲器、放大器或其它类型的有源电路。
本发明的另一个实施例提供了包括至少一个可变增益元件、至少一个有源电路、增益控制电路和偏置控制电路的发射机。可变增益元件在第一IC上实现，而有源电路在第二IC上实现，第一IC的输出操作上耦合到第二IC的输入。增益控制电路耦合到可变增益元件并为每个可变增益元件提供增益控制信号。偏置控制电路耦合到增益控制电路以及到选定的一个或多个有源电路，并且为每个选定的有源电路提供一个偏置信号。偏置信号按照来自增益控制电路的增益控制信号而产生。每个可变增益元件可以作为可变增益放大器(VGA)、衰减器、乘法器或其它电路来实现。偏置控制电路可以用一对“电流控制差分对”和一对(可编程)电流源来实现，每个流控差分对用一个电流源。带隙参考电路可以被用来提供在温度和电源变化上稳定的参考电路。
附图的简要说明
通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的符号具有相同的标识，其中：
图1示出发射机的实施例的简化框图；
图2示出发射机的特定实现方式的简化框图；
图3示出由发送信号通道中的非线性产生的CDMA扩频信号和失真分量的图；
图4示出用于特定偏流设置的发送信号通道中电路的信号摆幅曲线；
图5示出发送信号通道中特定的有源电路的偏流Ibias和信号电流Isignal与电路的输入功率电平Pin的关系曲线；
图6示出IF输出功率电平与IF增益控制的关系曲线；
图7示出发送信号通道中电路的最小偏流Ibias，min和额定偏流Ibias，nom与增益控制值的关系曲线；以及
图8示出用于产生偏流Ibias的实施例的示意图，该偏流的传输函数类似图7所示的双曲线函数。
特定实施例的详细说明
图1示出发射机100的实施例的简化框图。数字处理器110产生数据，编码并调制该数据，并且将该经数字处理的数据转换成模拟信号。模拟信号被提供给基带(BB)缓冲器122，它缓冲该信号并将经缓冲的信号提供给混频器124。混频器124接收处在中频(IF LO)的载波信号(例如，正弦波)并且用该IF LO上变频并调制经缓冲的基带信号以产生IF信号。该IF信号被提供给IF可变增益放大器(IF VGA)126，它放大由来自增益控制电路130的增益控制信号128确定的增益的信号。经放大的IF信号被提供给滤波器132，它过滤该IF信号以去除带外噪声和不期望的信号。滤波器132一般是带通滤波器。
经滤波的IF信号被提供给IF缓冲器142，它缓冲该信号并将经缓冲的IF信号提供给混频器144。混频器144接收处在射频(RF LO)的另一载波信号(例如，正弦波)并用该RF LO上变频经缓冲的IF信号以产生RF信号。混频器124和144都可以是单边带混频器或双边带混频器。对于单边带混频器，可以用一个或多个移相器来产生具有适当相位的载波信号。RF信号被提供给RF VGA 146，它放大具有由来自增益控制电路130的增益控制信号148确定的增益的信号。经放大的RF信号被提供给功率放大器(PA)驱动器150，它与诸如外部滤波器(即，用于过滤镜像和寄生信号)和功率放大器(图1中均未示出)之类的随后的电路系统接口。PA提供所需的信号驱动，且其输出通过隔离器和双工器(图1中未示出)耦合到天线。
图1所示的发送信号通道包括IF信号通道和RF信号通道(或IF和RF部分)。IF信号通道可以包括BB缓冲器122、混频器124、IF VGA 126、和可能的滤波器132。RF信号通道可包括IF缓冲器142、混频器144、RF VGA 146和PA驱动器150。一般而言，IF信道通道包括接收模拟(基带)信号(例如，从数字处理器)并产生经处理的(例如，经上变频和/或经调制的)IF信号的电路元件。RF信道通道包括接收经处理的IF信号并产生输出RF信号的电路元件。
可以对图1所示的发射机实施例作出各种修改。例如，发送信号通道中可以提供较少或附加的滤波器、缓冲器和放大器级。此外，信号通道内的元件可以被排列在不同配置中。另外，发送信号通道中的可变增益可由VGA(如图1所示)、可变衰减器、乘法器、其它可变增益元件或上面的组合来提供。尽管可以使用不同数量的集成电路，然而在特定的实现方式中，从BB缓冲器122到IF VGA 126的IF信号通道在一个集成电路内实现，而从IF缓冲器142到PA驱动器150的RF信号通道在第二集成电路内实现。
在一个特定的发射机实施例中，对来自数字处理器的同相(I)基带信号和正交(Q)基带信号进行正交调制。在这种设计中，一对BB缓冲器缓冲该I和Q基带信号，而一对混频器分别用同相和正交的IF LO来调制经缓冲的I和Q基带信号。I和Q已调信号接着被组合以产生IF信号。在另一个特定的发射机实施例中，在数字处理器内数字地执行正交调制，然后用一个或多个上变频级把已调信号上变频为IF或RF。
发射机100可被用于诸如蜂窝通信系统之类的许多通信应用中。蜂窝通信系统的实例包括码分多址(CDMA)通信系统、时分复用(TDMA)通信系统和模拟FM通信系统。CDMA系统一般被设计以遵从“TIA/EIA/IS-95-A MobileStation-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode WidebandSpread Spectrum Cellular System”，它在下文中被称为IS-95-A标准。CDMA系统也被设计以遵从题为“Recommended Minimum Performance Standard forDual-Mode Spread Spectrum Cellular and PCS Mobile Stations”的TIA/EIA/IS-98-A、-B和-C标准，下文中被总称为IS-98标准。
IS-05-A标准要求来自远程站的输出功率在以规定(例如，0.5dB)增量85dB的范围内可调。典型的远程站被设计为从大约-50dBm到+23dBm之间发送。一般而言，发送信号通道中的电路放大或衰减该信号以便适当的信号电平被提供给与天线接口的PA。在某些发射机实施例中，输出PA设计为具有固定增益然而可变的驱动能力。可变的驱动可以通过带有多个(即，并联的)驱动器的PA设计来提供，这些驱动器可以在不需要时选择性地被关闭。
对于某些发射机实施例，并且尤其对于具有固定增益PA的发射机实施例，所需的功率控制调节可由发送信号通道中的VGA提供。一个VGA一般不能提供全部(85dB)的增益调节并且通常使用多个级联的VGA。总共所需的增益控制范围可以是：1)在IF VGA和RF VGA之间分割，2)全部由IF VGA提供，或3)全部由RF VGA提供。
在某些发射机实施例中，设计一个VGA带有精增益调节来(例如，以0.5dB的增量)而设计其余的VGA带有粗增益调节(例如，以几dB或更多的增量)。粗增益调节VGA可具有两种或多种增益设置(例如，低、中、高增益)，每种增益设置对应于特定范围的发射机输出功率电平。在某些其它发射机实施例中，VGA可被设计具有可变的(即，连续的)增益调节。VGA的增益一般以提供高性能(即，改进的线性和减少的噪声)的方式被控制。尽管可以用公共的增益控制信号来控制多个VGA，然而每个VGA一般由其自身的增益控制信号来控制。
VGA用于提供所需的增益调节。VGA和发送信号通道中的其它有源电路也用于提供所需的线性水平。大多数有源电路的线性部分地由用于对电路加偏的电流量来确定。较大的线性一般可以通过使用较大数量的偏流来实现。同样，较大的信号电平也需要较大范围的线性，这也可以通过使用较大数量的偏流来实现。
发送信号通道一般用于在最差情况的(即，最大的)输出功率电平下提供所需的性能(线性)水平。然而，对于诸如CDMA远程站中的发射机这样的某些发射机，最大的发送条件仅在某些时候发生。由此，按照本发明，发送信号通道中电路的偏流在不需要时(即，当以低于最大输出功率电平发送时)被减少。
如图1所示，偏置控制电路160a接收增益控制信号128并能根据所接收的增益控制信号来调节IF缓冲器142、混频器144和RF VGA 146的偏流。同样，偏置控制电路160b接收增益控制信号128和148并能根据所接收的增益控制信号来调节PA驱动器150的偏流。下面说明了基于增益控制信号的偏流的调节。
图2示出发射机200的特定实施方式的简化框图。图2所示的元件一般对应于图1中同样标记的元件。更明确地说，图2中的数字处理器220、VGA 226、滤波器232、缓冲器242、混频器244、VGA 246、PA驱动器250以及偏置控制电路260a和260b分别对应于图1中的数字处理器120、IF VGA 126、滤波器132、IF缓冲器242、混频器144、RF VGA 146、PA驱动器150以及偏置控制电路160a和160b。如图2所示，IF信号通道在第一集成电路(IC)202内实现，RF信号通道在第二IC 204内实现，而滤波器232作为离散滤波器(例如，表面声波SAW滤波器)被实现。
如图2所示，IC 202包括接收用于调节IF VGA 226的增益控制信号VIF_GAIN的输入引脚(被标为VCTRL)。IC 204包括接收用于调节RF VGA 246的增益控制信号VRF_GAIN的输入引脚(被标为GCTRL)。IC 204还包括接收用于控制偏置控制电路260a和260b的增益控制信号的输入引脚(被标为IFTVC)。按照本发明的方面，IF信号通道的增益控制信号VIF_GAIN作为RF信号通道的偏置控制信号被提供(即，被提供给IC 204上的IFTVC引脚)。
使用多个IC的发送信号通道的实现会受到许多设计考虑的支配，譬如，为了改进的性能而隔离RF电路的需求(例如，噪声考虑)、与现有发射机设计的兼容性、较低的成本、及其它。由于下面的原因，为发送信号通道使用多个IC会使设计有效并高效的偏置控制机制复杂化。
图3示出由发送信号通道中的非线性产生的CDMA扩频信号和失真分量的图。CDMA信号具有特定的(例如，1.2288MHz)带宽和取决于工作模式(例如，蜂窝或PCS)的中心频率。失真分量由于发送信号通道中的电路内的三次或更高次的非线性而从CDMA信号自身产生。也被称为频谱再生的失真分量覆盖了CDMA信号的频带和邻近的频带。失真分量起到了对CDMA信号和邻近频带内信号的干扰的作用。
对于三次非线性，频率wa和wb处的信号分量产生频率为(2wa-wb)和(2wb-wa)的互调乘积。从而，带内信号分量能产生落在带内或频带附近的互调乘积。这些乘积会造成CDMA信号自身和邻近频带内信号的降级。为了解决这个问题，三次互调乘积的幅度被缩放ga·gb 2和ga 2·gb，其中ga和gb分别为wa和wb处信号分量的增益。因此，CDMA信号幅度每次加倍都使三次积的幅度提高八倍。
对于CDMA系统，远程站发射机的线性由IS-95-A和IS-98标准中的邻近信道功率抑制(ACPR)规范来规定。ACPR规范一般应用于包括PA在内的整个发送信号通道。ACPR规范一般被“按比例分配”到发送信号通道的不同部分，每部分都满足经分配的规范。例如，可以要求图1所示发送信号通道的部分(直到并包括PA驱动器150)不使用额外数量的电源电流而把失真分量保持在距CDMA中心频率偏移885KHz处每30KHz带宽-52dBc，以及1.98MHz偏移处每30KHz带宽-64dBc。
图4示出用于特定偏流设置的发送信号通道中电路的信号摆幅曲线。如图所示，所需的偏流取决于信号摆幅并且对A类放大器应被设置为峰到峰信号摆幅的至少一半。电路的线性一般随着信号进一步偏离偏置点而降级，实际非线性数量取决于特定的电路设计。因此，输出信号的线性(例如，频谱再生的数量)既取决于偏流又取决于信号摆幅。
一般而言，特定有源电路所需的偏流量取决于电路的输入信号的功率(或信号)电平。对于特定的输入功率电平Pin，可以执行模拟或者作出实验测量来为电路确定会满足ACPR规范和其它性能准则(例如，噪声系数和带宽)的最小偏流。例如，对于图1所示的发射机实施例，当发射机正以最大输出功率电平进行发射时，可以为缓冲器、混频器、VGA、PA驱动器和PA分别确定按照IS-95-A ACPR规范而产生的最小偏流。然后，可以为处在其它功率电平的这些电路重复该模拟或测量。
图5示出RF信号通道中特定有源电路(例如，图2中的缓冲器242、混频器244、VGA 246或PA驱动器250)的偏流Ibias和信号电流Isignal与电路的输入功率电平Pin的关系曲线。这些曲线可以从通过上面模拟或实验测量获得的数据中产生。一般而言，信号电流Isignal随着输入功率电平Pin的增加而增加，并且随着输入功率电平的减少而减少(在零输入功率电平处接近零信号电流)。信号电流和输入功率电平之间的关系可能不是线性的，并且一般取决于特定的电路设计、所使用的技术、电源、温度及其它因素。
如图5所示，有源电路的偏流Ibias一般被设为高于信号电流Isignal，其差异在较高的输入功率电平处减少而在较低的输入功率电平处增加。在较高的输入功率电平处，已经为电路使用了大量的偏流并且为了保存电源电流而减少“过偏”量。在较低的输入功率电平处，电路仅需少量偏流并且增加过偏量以确保适当的RF的性能(例如，带宽、噪声性能)而无须使用过度的电源电流。
图5示出RF信号通道中一个有源电路的曲线。可以为RF信号通道中的每个有源电路产生类似的一组曲线。如下所述，来自这些曲线的数据被用来调节有源电路的偏流。
如上所述，可以根据其输入功率电平Pin、或更明确地说是电路输入端的功率电平，来调节RF信号通道中每个有源电路的偏流。输入功率电平可以用各种方法来确定，一些方法如下所述。
在特定的发射机设计中，功率检测器被耦合到发送信号通道，最好在IF信号通道中的可变增益元件后面。例如，功率检测器可以被放置在图2中的VGA226之后(即，IC 202的输出端)或滤波器232之后。功率检测器检测IF输出功率电平并将该信息提供给偏置控制电路。偏置控制电路然后根据所检测的功率电平来调节RF信号通道中随后电路的偏流。功率检测器和附加控制电路的使用提高了系统复杂度和制造费用。功率检测器的使用在可变包络调制方案(譬如CDMA)中也是困难的，在这种调制中输入功率具有使其难以确定瞬时输入功率的短期变动。
按照本发明的方面，从用来控制IF信号通道中的可变增益元件(例如，图2中的VGA 226)的增益控制信号中估计IF输入功率电平。对于许多发射机设计来说，VGA的增益以提供已改进的线性和噪声性能的方式而被控制。每个发射机输出功率电平一般对应于实现这些性能目标的用于(IF和RF)VGA的一组特定的增益设置。
图6示出IF输出功率电平(即，来自图2中的IC 202)与特定发射机设计的IF增益控制的关系图。对于该图，IF信号通路中其它电路的增益被保持在它们正常的增益设置处。图6中的图表可以通过电路模拟而被获取或者可以由许多IC的实验测量(即，特征)来确定。每个标绘的值代表对于给定的IF增益控制值各种规定的工作条件下的最大IF输出功率电平。根据良好的工程实践并且对于保守的电路设计，最好过度估计IF输出功率电平(这将造成比最佳情况浪费更多的电流)而非对输出功率电平估计不足(这将造成性能降级)。如图6所示，IF输出功率电平在大约0.1到2.4伏的IF增益控制电压范围内改变大约90dBm。测得的IF输出功率电平稍后被用来调节RF信号通道中电路的偏流。
在图6所示的特定实现方式中，发射机的全部增益范围由IF VGA提供。在其它发射机实现方式中，增益范围可以在IF和RF VGA之间被划分。
由于IS-95-A标准要求的严格功率控制设置，发射机输出功率有时在工厂被校准。该校准可以通过用已知的(即，数字的)控制值对增益控制信号编程并且测量来自发射机的输出功率而被实现。然后产生一张表格将每个输出功率电平映射到一组(数字)控制值。此后，为了把发送功率设置在特定的功率电平，该表格被访问，对应于特定功率控制电平的一组控制值被检索，经检索的控制值被提供给增益控制电路，增益控制信号根据控制值而产生，且用增益控制信号来调节VGA的增益。对于这种发射机的实现方式，可以从增益控制信号准确地推断发射机输出功率电平以及沿着发送信号通道的各位置处的输入功率电平。然而，即使没有工厂校准，通常也可以足够准确地从增益控制信号中估计输入功率电平。
IC 204输入端处的功率电平与来自IC 202的IF输出功率电平相联系，减去由在这些IC间耦合的电路元件引起的附加损耗。附加损耗主要由滤波器232的插入损耗引起，但也包括传输线损耗和其它损耗。一般不能准确地知道这些电路元件的损耗。
参考图2，滤波器232一般用离散滤波器来实现。每个单元、每种发射机设计的滤波器插入损耗不同。因此，存在关于滤波器信号的实际幅度的某些不确定性。如上所述，在某些发射机实现方式中，发送信号通道由工厂执行的实验测量来表征，并且考虑到滤波器的插入损耗。然而，即使当不执行任何校准时，滤波器插入损耗中的变化一般也很小并可被忽略。为了提供附加的安全余量，滤波器后发送信号通道中电路的偏流可以被设得略微偏高来解决插入损耗中的不确定性。
在实施例中，对于较差情况的(即，保守的)设计，假定由IC 202和204间电路元件引起的附加损耗为0dB(即，无损耗)，这会导致RF信号通道的输入端处较大被估计的输入功率电平。由于附加损耗相对于RF信号通道的大范围输入功率电平(例如，90dB)而言很小，因此该0dB损耗假设可能影响较小。
图7示出用于RF信号通道中特定有源电路(例如，缓冲器242、混频器244)的最小偏流Ibias，min与特定发射机设计的IF增益控制的关系曲线。该曲线可以从偏流Ibias与RF信号通道的输入功率电平Pin的关系曲线(见图5)和IF输入功率电平(IF Pout)与IF增益控制的关系曲线(见图6)中产生。同样，估计RF信号通道的Pin等于IF信号通道的Pout(即，Pout 
Pin)。图7中，最小偏流Ibias，min被标准化以便最大偏流被设为1.0，它也被称为满刻度值。在低Pin功率电平处，所需的偏流接近零。
对于许多发射机设计，以最小偏流Ibias，min操作电路是不切实际的。这可能由于许多因素，譬如电路性能(例如，带宽和增益)随操作条件(例如，时间、温度和电源电压)的变化。此外，各IC的电路性能一般由于元件容差而不同。由此，为了解决这些因素，电路的实际或额定偏流被设为高于最小偏流。
图7也示出电路的额定偏流Ibias，nom与IF增益控制的关系曲线。如图7所示，额定偏流Ibias，nom被设置为高于最小偏流Ibias，min。附加偏流也被称为过偏电流，它解决了诸如电路的实际输入功率电平的估计误差等各种因素。附加偏流确保电路为了正确操作并在操作条件和元件变化上提供所需的线性水平而被足够地偏置。可以选择过偏量以便无须过度地放弃可能的电流节约而保持性能。在实施例中，过偏量取决于输入功率电平(它与IF增益控制相联系)。特别地，过偏量在较大的偏流水平处较小(即，百分比形式)
在图7所示的实施例中，额定偏流Ibias，nom达到点702上方渐近的上限值Imax和点704下方渐近的下限值Imin。在特定实施例中，Imax被设为高于满刻度值大约五个百分点，即标准化的值为1.05。由于大的偏流已被提供给电路，因此高输入电平处的过偏量被选择为小。在特定实施例中，Imin被设为或者满刻度或者值Imax的一定百分比(例如，10到50个百分点)。偏流一般影响频率响应和带宽以及电路的线性。由此，把偏流限制为Imin或更高确保了该电路一直具有所需的性能(例如，所需的信号带宽)。
图7中的额定偏流曲线与最大值Imax和最小值Imin间的双曲函数相似。在实施例中，Imax和Imin是可编程的电流值。
回过头参考图2，按照本发明的方面，RF信号通道中某些电路元件(例如，缓冲器242、混频器244和VGA 246)的偏流根据IF增益控制信号被确定，指示了RF信号通道的输入功率电平。
RF信号通道中某些其它电路元件(例如，PA驱动器250)的偏流可以根据IF和RF增益控制信号被确定。RF增益控制信号确定了RF VGA 246的增益，它影响RF VGA内的功率电平和后面电路的输入功率电平。可以用IF VGA所用的方法类似的方法来模拟或经验地确定RF VGA 246对RF增益控制的增益。前面电路元件(例如，缓冲器242和混频器244)的增益也可以被确定。此后，对于一组特定的IF和RF增益控制值，可以从(1)从IF增益控制估计出的IC 204的输入功率电平Pin，(2)一般为固定值的缓冲器242和混频器244的增益，和(3)从RF增益控制值中确定的RF VGA的增益中来估计来自RF VGA的功率电平。
图8示出用于产生具有与图7所示双曲函数类似的传递函数的偏流的偏置控制电路800的示意图。由偏置控制电路800产生的偏流可以被用于RF信号信道中的一个电路，譬如图2中的IF缓冲器242、混频器244、RF VGA246或PA驱动器250。
偏置电流800内，包括晶体管812a和812b的第一差分对分别接收差分增益控制信号Vc+和Vc-。差分控制信号Vc-和Vc+可以对应于或IF或RF增益控制信号。第一差分对的射级耦合到设置最大偏流Imax的电流源814。包括晶体管822a和822b的第二差分对分别接收差分增益控制信号Vc-和Vc+。第二差分对的射级耦合到设置最小偏流Imin的电流源824。晶体管812a和822a的集电极耦合在一起以形成偏流Ibias的信号通道。同样，晶体管812b和822b的集电极耦合在一起以形成补偿偏流的信号通道。
如图8所示，电流源814和824都能被设计为可调或可编程以允许调节Imax和Imin。在特定实施例中，每个可编程的电流源都用根据一组数字控制值而被选择性地启用的一排晶体管来实现。由电流源提供的电流量随着一排晶体管中更多的晶体管被启用增加。电流源中的电路可以用电流镜象来准确地设置，电流镜象中的参考电流可以由带隙参考电路和精密的(例如，离散、外部)电阻器来设置。这种方式中带隙参考电路和电流镜象的使用在本领域中是众所周知的并且这里对其不作详细描述。
在特定实施例中，每个可编程的电流源都由数字一模拟电路(DAC)来控制。DAC根据一组数字控制值来提供控制信号。控制信号接着确定由电流源提供的电流量。
对于其偏流可能取决于两个或多个增益控制信号的发送信号通道中特定的有源电路(例如，图2中的PA驱动器250)，可以为每个控制信号而复制图8所示的偏置控制电路。所有偏置控制电路的Ibias信号通道被耦合在一起，所有偏置控制电路的补偿Ibias信号通道也被耦合在一起。可以根据如上面为增益控制信号确定的输入功率对增益控制的传输函数来设置相应于每个增益控制信号的Imax和Imin电流。
图8表示能按照增益控制信号连续地被调节的偏流。在其中一个或多个VGA被粗调的某些发射机实施例中，可以根据粗增益设置来调节发送信号通道中电路(包括PA驱动器)的偏流。在一般对应于高VGA增益的高输入功率电平下，较大的信号摆幅需要较多的偏流。发射机在VGA增益被设为高增益设置时辨认到需要更多的偏流，并且用该信息来增加电路的偏流。这种设计通过在输入功率电平为低时减少电路中的偏流来保存(电池)能量。
回过头参考图2，IF VGA 226的增益影响发送信号通道中随后电路(VGA 226后)的输入端处的功率电平，这些电路包括IF缓冲器242、混频器244、RF VGA246和PA驱动器250。由此，可以按照设置IF VGA 226的增益的IF增益控制信号来调节这些电路的偏流。同样，VGA 226和246的增益影响发送信号通道中随后电路(VGA 246后)的输入端处的功率电平，这些电路包括VGA 246和PA驱动器250。由此，可以按照IF和RF增益控制信号来调节这些电路的偏流。一般而言，发送信号通道中任何特定的有源电路的偏流都可以根据该电路前的可变增益元件的增益控制信号而被调节。由于偏置控制和增益控制变化有跟踪的趋势，因此这可被实现。在设置偏流时可以忽略一个或多个可变增益元件。例如，可以仅根据VGA 246的增益、或者仅根据VGA 226的增益、或者VGA 226和246的组合来调节PA驱动器250的偏流。
本发明的偏置控制机制也可被用于调节发射机中诸如本地振荡器的缓冲器(例如，用于提供图1中的IF LO和RF LO的缓冲器)等外围电路的偏流。特定外围电路的偏流可以根据其上运作该电路(虽然间接地)的信号幅度而被调节。可以从被提供给位于信号通道中“上游”的可变增益元件的增益控制信号中估计功率电平幅度。例如，可以根据IP增益控制信号来作出用于RF LO的缓冲器的偏流。
表1把特定发射机实施例的RF信号通道中电路的总偏流制成表格。其它发射机实施例也是可能的并在本发明的范围之内。对于该特定实施例，在休眠模式下，通过切断到发送信号通道中的大多数电路的偏流而使发射机关断。在空闲模式下，电路加偏为准备运作，但不发生任何发送。蜂窝和PCS模式工作在两个频带上，并且可以用不同LO频率和不同PA的使用来表征。
表1
| 模式 | 到RF信号通道内的输入功率 | RF VGA增益 | RF信号通道的总偏流 |
| 休眠 | × | × | ＜1μA |
| 空闲 | × | × | 6mA |
| 蜂窝 | 低 | 低 | 35mA |
| 低 | 高 | 41mA | |
| 高 | 低 | 78mA | |
| 高 | 高 | 91mA | |
| PCS | 低 | 低 | 34mA |
| 低 | 高 | 42mA | |
| 高 | 低 | 74mA | |
| 高 | 高 | 92mA |
图1和2中，被提供给VGA的(模拟)增益控制信号也被提供给偏置控制电路。在某些发射机实施例中，每个增益控制信号由DAC根据输入数字控制值来产生。发射机也可被设计以便偏置控制电路从增益控制电路接收数字控制值而非(模拟)增益控制信号。
如图2所示，偏置控制电路260a和260b在实现RF信号通道的IC 204内实现。然而，这些电路也可以在独立的IC内实现，或者被集成在诸如数字处理器内210之类的其它电路内。
上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。
Claims (25)
1.一种控制发送信号通道中有源电路的偏流的方法，其特征在于包括：
接收至少一个增益控制信号，每个增益控制信号表示位于发送信号通道中的有源电路之前的可变增益元件的信号增益；
估计被提供给有源电路的输入信号的信号电平，其中所估计的输入信号电平部分地基于所接收的至少一个增益控制信号；
部分根据所估计的输入信号电平来确定有源电路的偏流；以及
用所确定的偏流使有源电路偏置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的输入信号从第一集成电流被提供且所述的有源电路实现在第二集成电路上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送信号通道包括带有可变增益确定的IF增益控制信号的一个可变增益元件。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送信号通道包括耦合到RF部分的IF部分，且其中所述信号增益涉及IF部分而所述有源电路在RF部分内实现。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于还包括：
表征与所述至少一个增益控制信号相对的IF部分的输出信号电平。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的输入信号电平被估计为等于所述来自IF部分的被表征的输出信号电平。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：
把所确定的偏流限制在由上限偏流和下限偏流定义的范围内。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述下限偏流被设置在上限偏流的10％到50％之间。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所确定的偏流大致跟随输入信号电平对所接收的至少一个增益控制信号的变化。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所确定的偏流对所接收的至少一个增益控制信号大致符合双曲线传递函数。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所确定的偏流以实现符合由IS-95-A表征定义的邻近信道功率抑制ACPR规范的线性水平。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于温度和电源变化而补偿所确定的偏流。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏流根据用于位于发送信号通道中的有源电路之前的所有可变增益元件的增益控制信号而被确定。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有源电路是混频器。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有源电路是缓冲器或放大器。
16.一种控制蜂窝发射机的发送信号通道中有源电路的偏流的方法，其特征在于包括：
接收至少一个增益控制信号，每个增益控制信号表示位于发送信号通道中的有源电路前的可变增益元件的信号增益；
估计被提供给有源电路的输入信号的信号电平，其中所估计的输入信号电平部分地基于所接收的至少一个增益控制信号，并且其中输入信号从第一集成电路中被提供而有源电路在第二集成电路上被实现；
部分地根据所估计的输入信号电平来确定有源电路的偏流；
把所确定的偏流限制在由上限偏流和下限偏流定义的范围内，其中下限偏流被设为上限偏流的百分数；以及
用所限制的偏流对有源电路进行偏置。
17.一种发射机，其特征在于包括：
在第一集成电路上实现的至少一个可变增益元件；
在第二集成电路上实现的至少一个有源电路，其中第一集成电路的输出操作上耦合到第二集成电路的输入；
耦合到至少一个可变增益元件的增益控制电路，所述增益控制电路用于为每个可变增益元件提供增益控制信号；以及
耦合到增益控制电路和选定的至少一个有源电路的偏置控制电路，所述偏置控制电路用于接收至少一个增益控制信号并为每个所选的有源电路提供偏置信号，其中特定有源电路的偏置信号按照用于位于发送信号通道中的特定有源电路前的一个或多个可变增益元件的一个或多个增益控制信号而产生。
18.如权利要求17所述的发射机，其特征在于，每个可变增益元件都用可变增益放大器(VGA)、衰减器或乘法器来实现。
19.如权利要求17所述的发射机，其特征在于，所述至少一个有源电路包括混频器。
20.如权利要求17所述的发射机，其特征在于，所述至少一个有源电路包括缓冲器或放大器。
21.如权利要求17所述的发射机，其特征在于，每个偏置控制电路包括：
一对电流源，一个电流源用于提供第一偏流而另一个电流源用于提供第二偏流，其中由所述偏置控制电路提供的偏置信号被限制在所述第一和第二偏流间的值。
22.如权利要求21所述的发射机，其特征在于，每个偏置控制电路还包括：
一对流控差分对，耦合到每个电流源的一个流控差分对。
23.如权利要求21所述的发射机，其特征在于，所述电流源是可编程的。
24.如权利要求17所述的发射机，其特征在于还包括：
耦合到所述至少一个偏置控制电路的带隙参考源。
25.蜂窝电话中的一种发射机，其特征在于包括：
在第一集成电路上实现的至少一个可变增益元件；
在第二集成电路上实现的至少一个有源电路，其中第一集成电路的输出操作上耦合到第二集成电路的输入；
耦合到至少一个可变增益元件的增益控制电路，所述增益控制电路用于为每个可变增益元件提供增益控制信号；以及
耦合到增益控制电路和选定的至少一个有源电路的至少一个偏置控制电路，所述偏置控制电路用于接收至少一个增益控制信号并为每个所选的有源电路提供偏置信号，其中特定有源电路的偏置信号按照用于位于发送信号通道中的特定有源电路前的一个或多个可变增益元件的一个或多个增益控制信号而产生，其中每个偏置控制电路包括
一对电流源，一个电流源用于提供第一偏流而另一个电流源用于提供第二偏流，其中由所述偏置控制电路提供的偏置信号被限制在所述第一和第二偏流之间的值，
一对差分对，耦合到每个电流源的一个差分对。
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