CN1832360A - 具有驱动电压控制设备的移动通信终端及其方法 - Google Patents

Abstract

一种移动通信终端，其包括：功率放大器，其被配置以放大接收的信号的功率和通过天线无线发送放大的信号；高功率检测器，其被配置以确定信号的放大的功率是否超过特定临界范围；检测的电压电平转换器，其被配置以将对应于超过临界范围的输出功率的电压转换为具有特定电压电平的电压；和改变的驱动电压输出单元，其被配置以改变转换的电压和应用改变的电压到功率放大器。

Description

具有驱动电压控制设备的移动通信终端及其方法

技术领域

本发明涉及驱动电压控制设备和方法，且更为具体的说涉及具有驱动电压控制设备的移动通信终端，其用于通过检测从移动终端的功率放大器输出的功率的改变来调整传输功率。

背景技术

通常，移动通信终端(也就是，用户设备等)包括具有对于每个信道输出的功率电平的功率表。另外，功率表包括用于控制最大输出功率的基准功率，且移动通信终端(下文中称为“终端”)使用基准功率以控制最大输出功率。

但是，在现有技术的输出功率控制方法中，经负载开关应用大约3.7V的电池能量到放大器。因此，即使在需要低输出功率的频率区域中，电池能量本身用作功率放大器的驱动电压，这导致功耗的效率损失，电池的快速消耗和较短的可用通信时间。另外，高于所需的输出功率干扰其它终端，由此降低了其它终端的通信质量。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于解决上述和其它问题。

本发明的另一目的是通过在从功率放大器输出的电压超过特定临界范围时改变输出电压和应用改变的输出电压到功率放大器，来改进功率放大器的功率效率且因而增加电池的使用时间量。

为实现本发明的这些和其它的优点，以及根据本发明的一个方面，如这里具体地和广泛地描述的，提供了一种移动通信终端，其包括：功率放大器，配置其以放大接收的信号的功率和通过天线无线发送放大的信号；高功率检测器，配置其以确定信号的放大的功率是否超过特定临界范围；检测的电压电平转换器，配置其以将对应于超过临界范围的输出功率的电压转换为具有特定电压电平的电压；和改变的驱动电压输出单元，配置其以改变转换的电压和应用改变的电压到功率放大器。

根据另一方面，本发明提供了一种移动通信方法，其包括放大接收的信号的功率和通过天线无线发送放大的信号，确定信号的放大的功率是否超过特定临界范围，将对应于超过临界范围的输出功率的电压转换为具有特定电压电平的电压，和在放大步骤中改变转换的电压和使用改变的电压。

通过结合附图的下面的本发明详细描述能够更加清楚本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点。

附图说明

附图是为了能进一步了解本发明而包含的，并且被纳入本说明书中构成本说明书的一部分，这些附图示出了本发明的一个或多个实施例，并用于与本说明书一起对本发明的原理进行说明。

在附图中：

图1是说明了根据本发明一个实施例的移动通信终端的驱动电压控制设备的框图；

图2是说明了根据本发明实施例的添加到检测的电压电平转换器的用于调整输出电压的分压电路的示意图；

图3是说明了通过模拟分压电路调整高功率检测器的电压偏压的结果的视图；

图4是说明了根据本发明实施例的在改变的驱动电压输出单元的输入/输出电压和功率放大器的传输功率之间的关系的表；

图5是说明了根据本发明实施例的在改变的驱动电压输出单元的输入/输出电压和功率放大器的传输功率之间的关系的视图；

图6是比较根据本发明的和现有技术的功率放大器的效率的表；

图7是比较基于根据本发明的传输功率的每个信道的功率放大器的效率的表；

图8是根据本发明实施例的驱动电压控制方法的流程图。

具体实施方式

将参考本发明的非限定实施例进行详细描述，在附图中说明了其实例。

本发明通过检测从功率放大器输出的输出功率的改变，且之后以合适的电平调整应用于功率放大器的驱动电压，而增加了可以使用的电池时间量，且因而增加了可用通信时间量。

现在转到图1，其是根据本发明实施例的移动通信终端的驱动电压控制设备的框图。如图1所示，驱动电压控制设备包括：高频处理单元202，其用于将从控制器200输出的信号加载到射频(RF)载波上，且发送信号到功率放大器204。另外，功率放大器204还经改变的驱动电压输出单元210接收电压信号，且基于接收的电压信号放大用于通过天线无线传输的RF信号。

驱动电压控制设备还包括高功率检测器206，其检测放大器的输出功率，产生电流输出功率电平信号，和发送产生的信号到检测的电压电平转换器208。该检测的电压电平转换器208将从高功率检测器206接收的信号的电压电平转换为合适的电压，且发送转换的电压到改变的驱动电压输出单元210。另外，改变的驱动电压输出单元210改变从检测的电压电平转换器208输出的电压，且应用改变的电压到功率放大器204。

在下文中，将参考图1解释根据本发明实施例的移动通信终端的驱动电压控制设备的工作。

当在高频处理单元202将从控制器200输出的基带信号转换为高频信号，且之后发送到功率放大器204时，功率放大器204通过经改变的驱动电压输出单元210接收电压输出来放大基带信号。电压输出单元210能够从电池应用3.7伏值，或对应于从功率电平转换器208接收的值的电压值。之后经天线无线发送放大的基带信号。

另外，功率放大器204通常产生过多热量而不能和其它设备集成，且因此典型地用作单独的芯片或模块。还可以通过将基本偏置器件集成在一起来形成功率放大器204，且因此能够在系统中设置其的情况下使用其而不执行复杂的匹配过程。

另外，当由功率放大器204放大的信号的输出功率大约大于预定量，比如最大输出功率的75％时，高功率检测器206产生放大的输出功率的电平信号。另外，高功率检测器206可以使用指向性耦合器或其它类型的耦合方法耦合来自放大器204的输出功率信号。

高功率检测器206之后发送产生的电平信号到检测的电压电平转换器208，其使用接收的电平信号以将通过功率放大器204输出的电压改变为对应于电平信号的合适的电压。更加详细的说，改变的驱动电压输出单元210包括改变接收的电压(例如，改变接收的电压为接收的电压三倍的电压)和应用改变的电压到高功率放大器204的DC-DC转换器。高功率放大器204之后根据应用的电压放大信号，且之后通过天线无线发送信号。另外，如果从改变的驱动电压输出单元输出的电压小于电池电压，改变的驱动电压输出单元210使用比如开关的分流模式以将电压从电池应用到功率放大器204。

而且，如图1所示，高功率检测器206不直接耦合到改变的驱动电压输出单元210，而是经检测的电压电平转换器208耦合到改变的驱动电压输出单元210。原因在于当从高功率检测器206输出的电压被直接应用于改变的驱动电压输出单元210时，输出单元210不输出具有合适电平的电压。因此，高功率检测器206的输出电平被经转换器适当地改变，且之后应用于改变的驱动电压输出单元210从而输出具有合适电压电平的电压。

另外，为改变从功率放大器204输出的电压，检测的电压功率转换器208存储被根据从高功率检测器206输出的电平信号应用于改变的驱动电压输出单元210的电压，或另外地包括电压分压电路。更加详细的说，图2是示出了根据本发明实施例的在检测的电压电平转换器208中包括的调整输出电压的电压分压电路的示意图。

如图2所示，构造分压电路使得经电阻R₃接收高功率检测器206的输出电压V_HDET。另外，通过电阻R₁应用2.85V的驱动电压V_dc，且高功率检测器206的输出电压V_HDET由与电阻R₃并联连接的电阻R₁和电阻R₂分压，且因此将分压的电压V_div应用于改变的驱动电压输出单元210和控制器200。

这里，能够根据驱动电压V_dc和电阻R₁到R₃的值调整分压的电压V_div的输出范围。为了将输出电压的偏压从0.5V转换到1.5V，如图3的实施例中所示，设置电阻R₁为“180kΩ”，设置电阻R₂为“240kΩ”，且设置电阻R₃为“560Ω”，并设置分压电压V_dc为2.85V。

因此，根据“基尔霍夫电流法则”，

$I_1=\frac{V_{\mathrm{dc}}-V_{\mathrm{HDET}}}{R_1}$

因为 $I_2=\frac{V_{\mathrm{HDET}}}{R_2}$ 和 $I_3=\frac{V_{\mathrm{HDET}}-V_{\mathrm{div}}}{R_3},$ 能够获得下面的方程式(1)：

$\frac{V_{\mathrm{dc}}-V_{\mathrm{HDET}}}{R_1}=\frac{V_{\mathrm{div}}}{R_2}+\frac{V_{\mathrm{div}}-V_{\mathrm{HDET}}}{R_3}$  方程式(1)

因此，当分压的电压V_div应用于方程式(1)时，能够获得下面的方程式(2)。

$V_{\mathrm{div}}=\frac{R_2{R}_3{V}_{\mathrm{dc}}-R_1{R}_2{V}_{\mathrm{HDET}}}{(R_2{R}_3+R_1{R}_3+R_1{R}_2)}$  方程式(2)

在方程式(2)中，V_dc，R₁，R₂和R₃的值是预先确定的固定值，且高功率检测器206的输出电压V_HDET具有从0.2V到1.5V的可变值。如果这样的值应用于方程式(2)，能够因而获得分压的电压V_div。而且，通过改变每个元件的设置值能够调整以另一电压电平范围设置的偏压。

现在转到图3，其是说明了使用分压电路的高功率检测器的电压偏压调整的模拟结果的视图。如图3所示，当假定高功率检测器206的输出电压是具有0.2V到1.4V的范围的电压时，添加了分压电路的检测的电压电平转换器208的输出电压被转换为具有0.5V到1.5V的范围的电压。

因此，检测的电压电平转换器208将高功率转换器206的输出电压转换为具有所需电压电平范围的调整的输出电压，且之后发送该转换的电压到改变的驱动电压输出单元210和控制器200。作为选择地，电压电平转换器208可以使用存储通过执行模拟几次而不是使用分压电路获得的输出电压的表。因此，控制器200能够对应于传输功率的改变稳定工作。

另外，改变的驱动电压输出单元210使用从检测的电压电平转换器208接收的电压作为输入电压V_in(DC-DC)。改变的驱动电压输出单元210也使用DC-DC转换器，其将输入电压的DC电压转换为输入电压V_in(DC-DC)的大约三倍的电压V_out(DC-DC)。如上所述，高功率检测器206典型地输出和传输功率成正比的0.2V到2V的电压。在本发明中，改变的驱动电压输出单元输出功率放大器204的工作所需的1.4V到3.4V的电压。但是，如果从改变的驱动电压输出单元210输出的电压低于从电池应用的电压，高功率检测器206使用分流模式以将来自电池的电压应用到功率放大器204。

之后，图4是说明了根据本发明实施例的在改变的驱动电压输出单元210的输入/输出电压和功率放大器204的传输功率之间的关系的表。如图4所示，当将0.826V的检测电压经检测的电压电平转换器208输入到改变的驱动电压输出单元210时，功率放大器204的输出传输功率是10dBm。在这个情况中，改变的驱动电压输出单元210应用2.501V的电压到功率放大器204。

现在转到图5，其是说明了根据本发明实施例的在改变的驱动电压输出单元210的输入/输出电压和如图4所示的功率放大器204的传输功率之间的关系的视图。如图5所示，从改变的驱动电压输出单元210输出的电压V_out(DC-DC)对应于输入到改变的驱动电压输出单元210的电压V_in(DC-DC)大约三倍的电压。

之后，图6是比较根据本发明实施例和现有技术的功率放大器204的效率的表。如图6所示，功率放大器204的功率增加效率(PAE)在16dBm下关于每个信道增加大于两倍。通过下面方程式(3)确定PAE：

$\mathrm{PAE}=\frac{{\mathrm{RFP}}_{\mathrm{out}}-{\mathrm{RFP}}_{\mathrm{in}}}{{\mathrm{DC}}_{\mathrm{power}}}\×100\%$  方程式(3)

(RF Pout：输出传输功率，且RF Pin：输入接收功率)

现在转到图7，其是说明了使用负载开关和使用DC-DC转换器的每个信道的功率放大器的效率(PAE)的比较的表。如图7所示，当传输功率大于或等于16dBm时，对于每个信道的PAE和使用负载开关或DC-DC转换器时大致相同。但是，当传输功率小于16dBm时，在使用本发明的DC-DC转换器时PAE大于两倍。因此，显著减少了最经常用在移动通信终端中的功率电平所需的电流。

另外，上面描述了高功率检测器206，检测的电压电平转换器208和改变的驱动电压输出单元210的独立功能。但是可以作为控制器200的模块提供这些功能。

之后转到图8，其是说明了根据本发明实施例的驱动电压控制方法的流程图。图1也将用在这个说明中。如图8所示，当输出需要从控制器200(也就是，移动站调制解调器)发送的信号时，高频处理单元202接收信号，将接收的信号转换为高频信号，且发送处理的信号到功率放大器204(S100和S102)。之后功率放大器使用从电池应用的电压放大接收的信号的功率，且经天线发送放大的信号(S104)。

另外，和功率放大器204连接的高功率检测器206确定发送的信号的放大的功率是否在特定临界范围之外(S106)。在终端中预先设置特定临界范围作为指示可允许来自功率放大器204的最大输出功率的百分之几的范围。

如果信号的放大的功率不在特定临界范围之外(S108中否)，功率放大器204使用其放大的功率通过天线发送信号(S122)。如果信号的放大的功率在特定临界范围之外(S106中是)，高功率检测器206产生对应于在临界范围之外的检测的功率的电平信号(S110)，且之后发送产生的电平信号到检测的电压电平转换器208。检测的电压电平转换器208使用在其中存储的表或电压分压电路，将对应于产生的电平信号的电压转换为具有合适的电压电平的电压，且发送合适的电压电平到改变的驱动电压输出单元210(S112)。

改变的驱动电压输出单元210改变从检测的电压电平转换器208接收的转换的电压，且之后比较转换的电压和从电池输出的电压(S114)。如果改变的电压小于电池的电压(S116中的否)，从电池应用的电压用于放大信号(S118)。如果改变的电压大于电池的电压(S116中是)，改变的驱动电压输出单元210使用改变的电压放大信号(S120)。之后发送该放大的信号(S122)。

如上所述，在本发明中，从功率电平转换器208输出的电压用于控制改变的驱动电压输出单元210的输出电压，且因此基于从转换器208接收的电压电平信号调整应用于功率放大器204的电压。因此，在模拟结果中可以看到对于每个信道有效地增加功率效率。另外，功率效率增加多于两倍到最大小于16dBm的功率电平(其是经常用在移动通信终端中的)。因此，能够减少终端的电流消耗，这造成了通信时间增加。

因为在不脱离本发明的精神和本质特征的情况下，其可以具体表现为多种形式，应该理解除非特别说明，上述的实施例不由任意前述描述的细节所限制，而是应该在附加的权利要求中定义的精神和范围内被广泛的理解，并且因此，所有在权利要求范围，或范围的等效物内的修改和变更都意在被附加的权利要求所包括。

Claims (25)

1.一种移动通信终端，其包括：

功率放大器，其被配置以放大接收的信号的功率和通过天线无线发送放大的信号；

功率检测器，其被配置以确定信号的放大的功率是否超过特定临界范围；

检测的电压电平转换器，其被配置以将对应于超过临界范围的输出功率的电压转换为具有特定电压电平的电压；和

改变的驱动电压输出单元，其被配置以改变转换的电压和应用改变的电压到功率放大器。

2.如权利要求1所述的终端，其进一步包括配置以从检测的电压电平转换器接收转换的电压的电压电平的控制器。

3.如权利要求1所述的终端，该功率检测器包括配置以确定信号的放大的功率的模块。

4.如权利要求1所述的终端，其中，该特定临界范围包括信号的放大的功率大于最大输出功率的75％的范围。

5.如权利要求2所述的终端，其中，该检测的电压电平转换器应用转换的电压到改变的驱动电压输出单元和控制器。

6.如权利要求1所述的终端，其中，该检测的电压电平转换器包括电压分压电路以将对应于超过临界范围的输出功率的电压转换为具有特定电压电平的电压。

7.如权利要求6所述的终端，其中，该电压分压电路基于功率检测器的输出电压和电压分压电路的驱动电压将电压应用到改变的驱动电压输出单元。

8.如权利要求6所述的终端，其中，该具有特定电压电平的转换的电压对应于改变的驱动电压输出单元所需的电压电平。

9.如权利要求1所述的终端，其中，该检测的电压电平转换器包括用于将对应于超过临界范围的输出功率的电压转换为具有特定电压电平的电压的表。

10.如权利要求9所述的终端，其中，该来自表的具有特定电压电平的转换的电压对应于改变的驱动电压输出单元所需的电压电平。

11.如权利要求1所述的终端，其中，该改变的驱动电压输出单元将从检测的电压电平转换器输出的DC电压改变为具有不同电平的DC电压，且应用具有不同电平的DC电压电平到功率放大器。

12.如权利要求1所述的终端，其中，该改变的驱动电压输出单元改变到功率放大器的电压，该电压大于从检测的电压电平转换器输入的电压预定倍数。

13.如权利要求12所述的终端，其中，该改变的驱动电压输出单元包括配置以比较大于从检测的电压电平转换器输入的电压预定倍数的改变的电压和从电池应用的电压的比较模块。

14.如权利要求13所述的终端，其中，如果大于从检测的电压电平转换器输入的电压预定倍数的电压小于从电池应用的电压，该比较模块应用来自电池的电压到功率放大器。

15.如权利要求1所述的终端，其中，该功率检测器，该检测的电压转换器和该改变的驱动电压输出单元被作为控制器中的模块包括。

16.一种移动通信方法，其包括：

放大接收的信号的功率和通过天线无线发送放大的信号；

确定信号的放大的功率是否超过特定临界范围；

将对应于超过临界范围的输出功率的电压转换为具有特定电压电平的电压；和

在放大步骤中改变转换的电压和使用改变的电压。

17.如权利要求16所述的方法，其中，该特定临界范围包括信号的放大的功率大于最大输出功率的75％的范围。

18.如权利要求16所述的方法，其中，该转换步骤使用电压分压电路以将对应于超过临界范围的输出功率的电压转换为具有特定电压电平的电压。

19.如权利要求18所述的方法，其中，该具有特定电压电平的转换的电压对应于改变步骤所需的电压电平。

20.如权利要求16所述的方法，其中，该转换步骤使用表以将对应于超过临界范围的输出功率的电压转换为具有特定电压电平的电压。

21.如权利要求20所述的方法，其中，该来自表的具有特定电压电平的转换的电压对应于改变步骤所需的电压电平。

22.如权利要求16所述的方法，其中，该改变步骤将从转换步骤输出的DC电压改变为具有不同电平的DC电压，且该放大步骤使用具有不同电平的DC电压电平。

23.如权利要求16所述的方法，其中，该改变步骤改变由放大步骤使用的电压，该电压大于从转换步骤输入的电压预定倍数。

24.如权利要求23所述的方法，其中，该改变步骤比较大于从转换步骤输入的电压预定倍数的改变的电压和从电池应用的电压。

25.如权利要求24所述的方法，其中，如果该大于从转换步骤输入的电压预定倍数的电压小于从电池应用的电压，该放大步骤使用来自电池的电压。

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