CN1502165A - 根据发射机增益的发射机偏流调节 - Google Patents
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Abstract
发射机中用于根据发射机的信号增益来调节有源电路偏流的技术。偏流影响包括线性、噪声系数、频率响应等各种性能。提供所需性能水平的偏流量取决于可以从用于控制发送信号通道中可变增益元件的增益控制信号推知的功率电平。最初，发送信号通道中至少一个可变增益元件的至少一个增益控制信号被接收，各增益控制信号表示要由有源电路操作的信号幅度。然后，按照所接收的增益控制信号调节有源电路的偏流。为了确保适当的电路性能，偏流可被限制在由上限值Imax和下限值Imin限定的范围内，下限值Imin可被设为Imax的一定百分比。Imax和Imin可由可编程电流源产生，并且也可以对温度和电源变化进行补偿。
Description
发明背景
I.发明领域
本发明涉及通信电路，尤其涉及根据发射机的信号增益来调节发射机内电路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，许多应用都需要高性能。高性能可被定义为有源器件(例如，放大器、混频器等)的线性以及它们的噪声特性。其次，对于诸如蜂窝通信系统这样的某些应用而言，由于蜂窝电话或远程站的便携式特性，因此低功耗是重要的设计目标。一般而言，高性能和低功耗是矛盾的。
除了上述设计目标之外，需要某些发射机来提供对其发射输出功率的大范围调节。一种需要该大范围功率调节的应用是码分多址(CDMA)通信系统。在CDMA系统中，来自每个用户的信号在整个(如，1.2288MHz)系统带宽上被频谱扩展。这样，来自每个发射用户的发送信号成为对系统中其它用户的干扰。为了提高系统容量，调整每个发射远程站的输出功率以便保持所需的性能水平(如，特定的误码率)而使对其它用户的干扰最小。
来自远程站的发送信号受到各种传输现象的影响，包括路径损耗和衰落。这些现象结合控制发送功率的需求使得很难规定所需发送功率控制范围。实际上，对于CDMA系统而言，要求各远程站发射机能在大致85dB的范围内控制其输出功率。
同意为CDMA系统指定了远程站的线性(如，间接地通过邻近信道功率抑制ACPR规范)。对于大多数有源电路而言，线性部分地由用于偏置电路的电流量来确定。较大的线性一般能用较大的偏流量来实现。同时，较大的信号电平需要较大范围的线性，较大范围的线性也能用较大的偏流量来实现。
为了在所有(包括高)输出功率电平处达到所需线性水平，发送信号通道中的有源电路可以用大量电流来加偏。例如，有源电流可以用提供最大规定输出功率电平处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电平处提供所需线性水平。然而，即使以较低输出功率电平传输时，该方案也总是消耗大量偏流，从而导致了功耗的浪费。
由此，非常期望一种在为了提供所需线性、在保存功率的同时调节发送信号通道中有源电路的偏流的技术。
发明摘要
本发明提供了射机中根据发送信号通道中前面电路元件的信号增益来调节发射机中有源电路的偏流的技术。一般而言，特定有源电路的偏流影响包括线性、噪声系数、频率响应等各种性能。提供所需性能水平的偏流量取决于输入信号、或提供给有源电路的功率电平、或耦合到有源电路的电路元件的输入信号电平。输入信号电平可以从用于控制位于发送信号通道中有源电路之前的可变增益元件的增益控制信号中估得。
本发明的实施例提供了一种用于控制发射机中有源电路的偏流的方法。按照本方法，发送信号通道中至少一个可变增益元件的至少一个增益控制信号被接收，各增益控制信号表示要由有源电路操作的信号幅度。有源电路可以位于发送信号通道中或者信号通道外部。有源电路的偏流按照所接收的增益控制信号被调节。为了确保适当的电路性能(如，期望的频率响应特征)，偏流可被限制在由上限Imax和下限Imin限定的范围内，其中下限Imin可被设为Imax的一定百分比(即，10％到50％)。Imax和Imin可由可编程电流源产生，并且也可以由于温度和电源变化而被补偿。
本发明的另一实施例提供的发射机包括至少一个可变增益元件、至少一个有源电路、增益控制电路以及至少一个偏置控制电路。有源电路耦合到可变增益元件。增益控制电路耦合到可变增益元件并且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并且选择一个有源电路并为每个所选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“电流调节”差分对以及一对(可编程)电流源来实现，每个电流源对应于每个电流调节差分对。可以用带隙参考电路来提供随温度和电源变化而稳定的参考电流。
附图简述
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，附图中相同的元件具有相同的标识，其中：
图1示出发射机实施例的简化框图；
图2示出CDMA扩频信号以及由发送信号通道中的非线性而产生的失真分量的图；
图3示出对于特定的偏流设置发送信号通道中电路的信号摆幅的曲线；
图4示出发送信号通道中特定有源电路的偏流Ibias和信号电流Isignal与电路的输入功率电平Pin的关系曲线；
图5示出特定发射机实施例中IF和RF VGA增益和总发射机增益与IF和RF增益控制的关系曲线；
图6示出发送信号通道中特定有源电路的输入功率电平与增益控制的关系曲线；
图7示出发送信号通道中特定有源电路的最小偏流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的偏置控制电路的实施例的示意图，该电路具有与图7所示的双曲函数类似的传输函数。
特定实施例的详细描述
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、编码并调制数据、并将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也接收中频(IF LO)的载波信号(如，正弦波)并用IF LO上变频或调制经缓冲的基带信号以产生IF信号。IF信号被提供给IF可变增益放大器(IFVGA)126，它用由来自增益控制电路130的增益控制信号确定的增益放大IF信号。经放大的IF信号被提供给滤波器132，它滤波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也接收另一个射频(RF LO)的载波信号(如，正弦波)，并用RF LO上变频该经缓冲的IF信号以产生RF信号。混频器124和144各为单边带混频器或双边带混频器。对于单边带混频器而言，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，它用由来自增益控制电路130的增益控制信号148来放大RF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，为了对图像和寄生信号进行滤波)和功率放大器(两个元件在图1中均未示出)这样的后续电路相连。PA提供所需的信号驱动，其输出通过隔离器和双工器(图1中未示出)耦合到天线。
可以对图1所示的发射机实施例作出各种修改。例如，较少或附加的滤波器、缓冲器和放大器级可被提供到发送信号通道中。而且，信号通道中的元件可以以不同的配置排列。此外，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、或以上的组合来提供。在特定实施方式中，尽管可以使用离散的元件，然而从BB缓冲器122到PA驱动器150的发送信号通道(可能不包括滤波器132)在一个或多个集成电路内实现。
在一个特定发射机实施例中，对来自数字处理器的同相(I)基带信号和正交(Q)基带信号执行正交调制。在该设计中，一对BB缓冲器对I和Q基带信号进行缓冲，而一对混频器分别用同相和正交IF LO来调制经缓冲的I和Q基带信号。然后组合I和Q已调信号以产生IF信号。在另一特定发射机实施例中，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将已调信号上变频至IF或RF。
发射机100可用在许多通信应用中，譬如蜂窝通信系统。蜂窝通信系统的实例包括码分多址(CDMA)通信系统、时分多址(TDMA)通信系统、以及模拟FM通信系统。CDMA系统一般被设计以遵从“TIA/EIA/IS-95-A Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband SpreadSpectrum Cellular System”标准，下文中被称为IS-95-A标准。CDMA系统还可被设计以遵从“TIA/EIA/IS-98 Recommended Minimum Standard forDual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular Mobile Station”标准，下文中被称为IS-98标准。
IS-95-A标准要求来自远程站的输出功率可以按指定增量(如，0.5dB)在85dB范围内可调。典型远程站从大约-50dBm到+23dBm之间发射。一般而言，发送信号通道中的电路放大或衰减信号以便将适当的信号电平提供给与天线接口的PA。在某些发射机实施例中，设计输出PA带有固定的增益但却有可变的驱动能力。可变驱动可以由带有多个(即，并行)驱动器的PA设计来提供，多个驱动器在不需要时可被选择性地关闭。
对于某些发射机实施例、且尤其对于具有固定增益PA的发射机实施例而言，所需的功率控制调节由发送信号通道中的VGA提供。一个VGA一般不能提供全部的(如，85dB)增益调节，通常使用多个级联的VGA。总的所需增益控制范围可以是：1)在IF VGA和RF VGA之间平分，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，设计使一个VGA具有精确的增益调节(如，以0.5dB的增量)而其余的VGA具有粗的增益调节(如，以几个dB或更多为增量)。粗增益调节VGA可具有两种或多种增益设置(如，低、中、高增益)，各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可被设计成具有可变的(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)的方式而被控制。尽管可以用共有的增益控制信号来控制多个VGA，然而各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由用于加偏电路的电流量来确定。较大的线性一般可以用较大的偏流量来实现。同样，较大的信号电平需要较大范围的线性，较大的信号电平也可用较大的偏流量来实现。
发送信号通道一般用于提供最差(即，最大)输出功率电平情况下的所需性能(即，线性)水平。所需性能水平可以通过用高偏流对发送信号通道中的电路加偏来实现。然而，对于诸如CDMA远程站内的发射机而言，最大传输条件仅在有时候发生。这样，按照本发明，发送信号通道中电路的偏流在不需要时(即，在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并且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并且能根据所接收的增益控制信号来调节PA驱动器150的偏流。下面描述了根据增益控制电路对偏流的调节。
图2示出CDMA扩频信号以及由发送信号通道中的非线性产生的失真分量的图。CDMA信号具有特定的(如，1.2288MHz)带宽以及取决于工作模式(如，蜂窝或PCS)的中心频率。失真分量由于发送信号通道中电路的三次或更高次非线性而从CDMA信号自身产生。失真分量也被称作频谱再生，它覆盖CDMA信号的频带以及邻近的频带。失真分量成为对CDMA信号以及对邻近频带中的信号的干扰。
对于三次非线性而言，频率为wa和wb的信号分量产生频率为(2wa-wb)和(2wb-wa)的互调分量。这样，带内信号分量能产生落在带内或频带附近的互调分量。这些分量会引起CDMA信号自身以及邻近频带内信号的降级。为了解决这个问题，三次互调分量的幅度由ga·gb 2和ga 2·gb来缩放，其中ga和gb分别是频率为wa和wb的信号分量的增益。这样，每次加倍CDMA信道的幅度都会使三次分量的幅度增加八倍。
对于CDMA系统而言，IS-95-A和IS-98标准中由邻近信道功率抑制(ACPR)规范指定远程站发射机的线性。ACPR规范一般应用于整个发送信号通道，包括PA。ACPR规范一般按比例被分成发送信号通道的不同部分，各部分用于满足经分配的规格。例如，可能要求图1所示的发送信号通道的部分(直到并包括PA驱动器150)将每30KHz带宽-36dBc的失真分量保持在距CDMA中心频率为885KHz的偏移量处，将每30KHz带宽-48dBc的失真分量保持在距CDMA中心频率为1.98MHz的偏移量处。
图3示出对于特定偏流设置发送信号通道中电路的信号摆幅。如图所示，所需的偏流取决于信号摆幅并且应被设为峰到峰信号摆幅的至少一半。电路的线性一般随着信号背离偏置点而降级，实际非线性数量取决于特定的电路设计。这样，输出信号的线性(如，频谱再生数量)取决于偏流和信号摆幅。
一般而言，特定有源电路所需的偏流量取决于电路输入信号的功率(或信号)电平。对于特定的输入功率电平Pin而言，可以进行仿真或者可以作出实验测量来为发送信号通道中满足ACPR规范及其它性能标准(如，噪声系数和带宽)的电路确定最小偏流。例如，对于图1所示的发射机实施例而言，当发射机以最大输出功率电平发射时，可以单独为缓冲器、混频器、VGA、PA驱动器以及PA确定符合IS-95-A ACPR规范的最小偏流。在其它功率电平处可以为这些电路重复该仿真或测量。
图4示出发送信号通道中特定有源电路(如，图1中的PA驱动器150)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。这些曲线可以从上面通过仿真或实验测量获得的数据中产生。一般而言，信号电流Isignal随着输出功率电平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非线性，并且一般取决于特定的电路设计、所用的技术、电源、温度、以及其它因素。
如图4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并且在较低的输入功率电平处增加。在较高的输入功率电平处，电路已使用了大量偏流，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，电路仅需要少量的偏流，并且为了确保适当的RF性能(如，带宽、噪声特性)且不花费过量的电源电流而增加过偏量。
图4示出发送信号通道中一个有源电路的曲线。可以为发送信号通道中各有源电路产生类似的曲线组。如下所述，来自这些曲线的数据用于调节有源电路的偏流。
如上所述，发送信号通道中各有源电路的偏流可以根据其输入功率电平Pin、或尤其根据电路输入端的功率电平而被调节。输入功率电平可以用各种方法来确定，下面描述了其中的一些方法。
在指定的发射机设计中，功率检测器耦合到发送信号通道，最好在可变增益元件之后。例如，功率检测器可被放置在图1中的IG VGA 126之后或者在滤波器132之后。功率检测器检测来自电路元件的输出功率电平并且将该信息提供给偏置控制电路。然后，偏置控制电路根据所检测的功率电平来调节发送信号通道中后续电路的偏流。
按照本发明的一个方面，从用于控制发送信号通道中可变增益元件(如，IF VGA 126和RF VGA 146)的增益控制信号中估得输入功率电平。对于许多发射机设计而言，VGA的增益以提供改进的线性和噪声特性的方法而被控制。各发射机输出功率电平一般对应于能实现这些性能目标的VGA的特定的增益设置组。
图5示出对于特定的发射机实施例IF和RF VGA增益和总发射机增益与IR和RF增益控制的关系曲线。发射机包括两个VGA，IF频率处的一个VGA(如，图1中的IF VGA 126)具有大约38 dB的增益范围，RF频率处的另一个VGA(如，图1中的RF VGA 146)具有大约为52dB的增益范围。曲线都被标准化，以便最大增益被设为0dB。发送信号通道的总增益取决于两个VGA的增益，而总增益范围是两个VGA的增益范围的组合。如IS-95-A标准所要求的那样，大约90dB的总增益范围允许发射机提供输出功率中85dB的调节。
为了简化并且如从图5所示曲线中推知，两个VGA由公共的增益控制信号或者大致互相跟踪的两个增益控制信号来控制。在特定的增益控制值(如，10V)处，总增益被确定为IF和RF VGA在该控制值处增益的组合(如，-10dB+-17dB＝-27dB)。然而，这种简化并非要求的条件，VGA可以各自通过独立的增益控制信号来控制。例如，在另一VGA的增益被调节之前，一个VGA的增益可以被调节为最大增益。
由于IS-95-A标准所规定的严格的功率控制设置，因此发射机输出功率有时在工厂被校准。这种校准可以通过用已知(即，数字的)控制值来编程增益控制信号以及测量来自发射机的输出功率而实现。于是产生一张表格，它将各输出功率电平映射为一组(数字的)控制值。此后，为了在特定的功率电平处设置发送功率而访问该表，检索对应于特定功率电平的一组控制值，经检索的控制值被提供给增益控制电路，然后根据控制值产生增益控制信号，并且用增益控制信号来调节VGA的增益。对于这种发射机实现方法，可以从增益控制信号中准确地推断出沿发送信号通道中各不同位置处发射机的输出功率电平和输入功率电平。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估计出输入功率电平。
图6示出对于指定的发射机设计发送信号通道中特定有源电路(如，图1中的PA驱动器150)的输入功率电平与增益控制的关系曲线。对于这张图而言，输入功率范围取决于位于电路之前的VGA的增益范围。参考图1，来自各IF缓冲器142和混频器144的输入功率电平改变了与IF VGA 126的增益范围有关的一定量、或者对于图5表示的实施例改变大约38dB。PA驱动器150的输入功率电平改变了与IF VGA 126和RF VGA 146的增益范围有关的一定量、或者大约90dB。这样，输入功率电平与增益控制的关系曲线对于发送信号通道中的每个有源电路都可以是唯一的。
如图6所示，有源电路的输入功率电平与发送信号通道中位于有源电路之前的可变增益元件的信号增益有关。用了上述简化之后，其中VGA 126和146用公共增益控制信号或相关增益控制信号来调节，可以绘出PA驱动器150的输入功率电平与单独一组增益控制值的关系曲线。在高增益控制值处，VGA增益为高并且PA驱动器输入功率电平也为高。相反，在低增益控制值处，VGA增益为低且输入功率电平也为低。
图7示出发送信号通道中特定有源电路(如，IF缓冲器142、混频器144)的最小偏流Ibias，min与增益控制的关系曲线。该曲线可以从偏流Ibias与输入功率电平处Pin的关系曲线(见图4)以及输入功率电平Pin与增益控制的关系曲线(见图6)而产生。图7中，标准化最小偏流Ibias，min使得最大偏置量被设为1.0，这也被成为满标度偏值。在低输入功率电平处，所需偏流接近零。
对于许多发射机设计而言，不可能以最小偏流Ibias，min来操作电路。这可能由于许多因素，譬如电路性能(如，带宽和增益)随操作条件(如，时间、温度和电源电压)的变化。而且，由于组件容差，因此各单元的电路性能一般不同。这样，为了考虑到这些因素，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与增益控制的关系曲线。如图7所示，额定偏流被设为高于最小偏流。附加偏流也被称为过偏电流，它考虑到了诸如电路的实际输入功率电平的估计误差等各种因素。附加偏流确保电路对于正确的操作而被足够加偏，并且在操作条件和组件变化上提供所需的线性水平。可以选择附加偏流量使得牺牲弃潜在的电流节约而保持性能。在实施例中，附加偏流量取决于输入功率电平，过偏量在较大偏流电平处较小(即，百分比方式)。
在图7所示的实施例中，额定偏流Ibias，nom达到点702上方的渐进上限值Imax和点704下方的渐进下限值Imin。在特定实施例中，Imax被设为高于满标度偏值大约五个百分比，即标准化值大约为1.05。由于高偏流已经准备好被提供给电路，因此在高输入功率电平处过偏量被选择为小。在特定实施例中，Imin被设为或满标度偏值或Imax值的特定百分比(如，10％到50％)。偏流一般影响频率响应和带宽、以及电路的线性。这样，将偏流设为Imin或更高确保电路总是具有所需的性能(如，所需的信号带宽)。
图7中的额定偏流曲线在最大值Imax和最低值Imin之间类似双曲函数。在一个实施例中，Imax和Imin是可编程的电流值。
参考图1，滤波器132一般用离散滤波器来实现。滤波器的插入损耗随着单元不同而不同，并且随着发射机设计的不同而不同。因此，存在某些与来自滤波器的信号的实际幅度相关的不确定性。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检定，并且考虑到滤波器的插入损耗。然而，即使不执行校准时，滤波器插入损耗中的变化一般也很小并且可以忽略不计。为了所提供的附加安全储备，跟在滤波器后的发送信号通道中电路的偏流可被设得略高来弥补插入损耗中的不确定性。
图8示出用于产生偏流Ibias的偏置控制电路800的实施例示意图，该电路的传递函数类似图7所示的双曲函数。由偏置控制电路800产生的偏流可被用于发送信号通道中的一个电路，譬如图1中的IF VGA 126、IF缓冲器142、混频器144、RF VGA 146或PA驱动器150。
在偏置电路800内，由晶体管812a和812b组成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+可以对应于图1中的增益控制信号128或148。第一差分对的射极耦合到设置最大偏流Imax的电流源814。由晶体管822a和822b组成的第二差分对分别接收差分增益控制信号VC-和VC+。第二差分对的射极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各可被设计得可调或可编程来允许Imax和Imin的调节。在特定实施例中，每个可编程电流源都用一排晶体管来实现，它们根据一组数字控制值选择性地被启用。由电流源提供的电流量随着更多的晶体管被启用而增加。电流源内的电流可以用电流镜象准确地设置，电流镜象中的参考电流由带隙参考电路和精确的(如，离散的、外部的)电阻器来设置。该方式中带隙参考电路和电流镜像的使用是本领域已知的，并且再次不再详细描述。
在特定实施例中，各可编程电流源可由数字到模拟电路(DAC)来控制。DAC根据一组数字控制值来提供控制信号。控制信号然后确定由电流源提供到电流量。
对于发送信号通道中特定的有源电路(如，图1中的PA驱动器150)，其中电路的偏流可取决于两个或多个增益控制信号，可以为每个控制信号复制图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。可以根据如上述为增益控制信号确定的输入功率相对增益控制的传递函数来设置相应于每个增益控制信号的Imax和Imin电流。
图8表示偏流可以按增益控制信号连续地被调节。在某些发射机实施例中，其中一个或多个VGA被粗增量被调节，于是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处，较大的信号摆幅需要更多的偏流。发射机认识到当VGA增益被设为高增益设置时需要更多的偏流，并且用该信息来增加电路的偏流。该设计通过在输入功率电平为低时减少电路中的偏流而节约(电池)功率。
回过头参考图1，IF VGA 126的增益影响了发送信号通道中后续电路(VGA126之后)输入端的功率电平，这些电路包括IF缓冲器142、混频器144、RF VGA126和PA驱动器150。这样，可以按照设置IF VGA 126增益的增益控制信号128来调节这些电路的偏流。同样，VGA 126和146的增益影响了发送信号通道中后续电路(VGA 146之后)输入端的功率电平，这些电路包括VGA 146和PA驱动器150。这样，可以按照增益控制信号128和148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来调节。由于偏置控制和增益控制变化趋向一致，因此这可以实现。设置偏流时可以忽略一个或多个可变增益元件。例如，PA驱动器150的偏流可以仅根据VGA 146的增益、或仅根据VGA 126的增益、或两个VGA 126和146组合增益而被调节。
本发明的偏置控制机制也可用于调节发射机内外部电路的偏流，譬如本地振荡器的缓冲器(如，用于提供图1中的IF LO和RF LO的缓冲器)。特定外部电路的偏流可以根据电路对其操作(虽然间接地)的信号的幅度被调节。功率电平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得。例如，可以使用于RF LO的缓冲器的偏流取决于增益控制信号128。
表1列出特定发射机实施例的发送信号通道中电路的总偏流。其它发射机实施例也是可行的并且在本发明的范围之内。对于该特定实施例，在睡眠模式下，通过切断发送信号通道中大多数电路的偏流来关闭发射机。在空闲模式下，电路加偏准备工作，但不发生任何传输。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 | IF VGA增益 | RF VGA增益 | 总发射机偏流 |
| 睡眠 | × | × | ＜1μA |
| 空闲 | × | × | 6mA |
| 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，各增益控制信号由DAC根据输入数字控制值产生。也可以设计发射机使得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1所示，增益控制电路130以及偏置控制电路160a和160b作为单独电路而实现。然而，这些电路也可以在单个电路内实现、或被集成在其它诸如数字处理器110这样的其它电路内。控制电路也可被集成在实现发送信号通道中电路的集成电路内。
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 (24)
1.一种用于控制发射机内有源电路的偏流的方法，其特征在于包括：
为发送信号通道中的至少一个可变增益元件接收至少一个增益控制信号，其中每个增益控制信号表示要由有源电路操作的信号幅度；以及
按照所接收的至少一个增益控制信号调节有源电路的偏流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有源电路位于发送信号通道中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节以所接收的至少一个增益控制信号的增量值定义的增量被执行。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述所接收的至少一个增益控制信号之一以IS-95-A标准定义的增量被调节。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：
将偏流限制在由上限偏流和下限偏流限定的范围内。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述下限偏流被设为上限偏流的0％到50％。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏流大致跟踪信号幅度相对于所接收的至少一个增益控制信号的变化。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号幅度相对于所接收的至少一个增益控制信号的变化大致符合双曲线正切传递函数。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏流被调节以达到符合IS-95-A标准定义的邻近信道功率抑制ACPR规范的线性水平。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏流对温度和电源变化进行补偿。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏流根据位于发送信号通道中有源电路之前的所有可变增益元件的增益控制信号而被调节。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：
表征有源电路的输入功率电平相对于发送信号通道中至少一个可变增益元件的增益；以及
产生控制值的表格，控制值对于指定的输入功率电平定义了至少一个可变增益元件的增益，其中至少一个可变增益控制信号按照来自表格的控制值而产生。
13.蜂窝发射机中一种用于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：
为发送信号通道中至少一个可变增益元件接收至少一个增益控制信号，其中每个增益控制信号表示要被有源电路操作的信号幅度；
按照所接收的至少一个增益控制信号调节有源电路的偏流，其中偏流被调节以达到符合IS-95-A标准定义的邻近信道功率抑制ACPR规范的线性水平；以及
将偏流限制在由上限偏流和下限偏流限定的范围内，其中下限偏流被设为上限偏流的一个百分比。
14.一种发射机，其特征在于包括：
至少一个可变增益元件；
耦合到至少一个可变增益元件的至少一个有源电路；
耦合到至少一个可变增益元件的增益控制电路，该增益控制电路提供用于每个可变增益元件的增益控制信号；以及
耦合到增益控制电路以及所选的至少一个有源电路之一的至少一个偏置控制电路，该偏置控制电路提供用于每个所选的有源电路的偏置信号，其中用于特定有源电路的偏置信号按照位于特定有源电路之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。
15.如权利要求14所述的发射机，其特征在于，所述每个可变增益元件用可变增益放大器(VGA)、衰减器或乘法器来实现。
16.如权利要求14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。
17.如权利要求14所述的发射机，其特征在于，所述至少一个有源电路包括功率放大器。
18.如权利要求14所述的发射机，其特征在于，所述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，其中由偏置控制电路提供的偏置信号被限制为第一和第二偏流之间的值。
19.如权利要求18所述的发射机，其特征在于，所述每个偏置控制电路还包括：
一对差分对，每个都耦合到各电流源。
20.如权利要求18所述的发射机，其特征在于，所述电流源是可编程的。
21.如权利要求14所述的发射机，其特征在于还包括：
耦合到至少一个偏置控制电路的带隙参考源。
22.如权利要求14所述的发射机，其特征在于，所述至少一个可变增益元件和至少一个有源电路在单片集成电路内实现。
23.如权利要求14所述的发射机，其特征在于，所述至少一个可变增益元件和至少一个有源电路用离散元件来实现。
24.一种蜂窝电话内的发射机，其特征在于包括：
至少一个可变增益元件；
耦合到至少一个可变增益元件的至少一个有源电路；
耦合到至少一个可变增益元件的增益控制电路，该增益控制电路提供用于每个可变增益元件的增益控制信号；以及
耦合到增益控制电路以及所选的至少一个有源电路之一的至少一个偏置控制电路，该偏置控制电路提供用于每个所选的有源电路的偏置信号，其中用于特定有源电路的偏置信号按照位于特定有源电路之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，并且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，其中由偏置控制电路提供的偏置信号被限制为第一和第二偏流之间的值，以及
一对差分对，每个都耦合到各电流源。
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