DE102013020902A1

DE102013020902A1 - Hüllkurvendetektor und Verfahren zum Detektieren einer Hüllkurve eines durch einen Leistungsverstärker zu verstärkenden Signals

Info

Publication number: DE102013020902A1
Application number: DE102013020902.1A
Authority: DE
Inventors: Harald Pretl; Krzysztof Dufrene; Patrick Ossmann
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-06-12
Also published as: CN103873077A; CN103873077B; US20140162576A1; US8781414B2

Abstract

Ein Hüllkurvendetektor umfasst einen Eingang, der ein digitales Eingangssignal empfängt, das einen Betrag eines durch einen Leistungsverstärker zu verstärkenden Signals angibt. Eine Schaltung ist vorgesehen, um auf der Basis des digitalen Eingangssignals ein analoges Hüllkurvensignal zu erzeugen. Der Hüllkurvendetektor umfasst einen Ausgang zum Ausgeben des analogen Hüllkurvensignals.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Mobilkommunikation und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Hüllkurvendetektion in einem Leistungsverstärker.
STAND DER TECHNIK
Um die Leistungsfähigkeit von Verstärkern zu verbessern, zum Beispiel um die Linearität von Leistungsverstärkern (PA), wie etwa ihre ACLR-Leistungsfähigkeit (Nachbarkanal-Leckverhältnis), die mit Intermodulationsverzerrungen dritter Ordnung zusammenhängt, zu erhöhen, kann eine gewisse Art von Leistungsverstärker-Linearisierung angewandt werden. Eine solche Leistungsverstärker-Linearisierung kann entweder durch Anwenden eines Vorverzerrungsansatzes oder durch Anwenden eines Ansatzes der analogen Hüllkurve oder Einspeisung zweiter Oberschwingungen erhalten werden. Die Implementierung solcher Ansätze kann jedoch das Gesamtsystem verkomplizieren.
KURZFASSUNG
Ein Hüllkurvendetektor umfasst einen Eingang, ausgelegt zum Empfangen eines digitalen Eingangssignals, das einen Betrag eines durch einen Leistungsverstärker zu verstärkenden Signals angibt, eine Schaltung zum Erzeugen eines Analog-Hüllkurvensignals auf der Basis des digitalen Eingangssignals und einen Ausgang, ausgelegt zum Ausgeben des Analog-Hüllkurvensignals.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Mobilkommunikationseinrichtung;
2 zeigt ein Beispiel für einen Aufbau eines IQ-Modulator-Basissenders, der einen eingebetteten Vorverzerrer umfasst;
3 zeigt eine schematische Darstellung des Hüllkurven-Einspeisungsansatzes;
4 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild einer Schaltung mit einem Kleinsignal-HF-DAC (HF-Digital-Analog-Umsetzer), gefolgt von einem separaten Leistungsverstärker;
5 zeigt eine Schaltung mit einem HF-DAC und einem Leistungsverstärker, die zu einem Block zusammengeführt sind;
6 zeigt einen beispielhaften Sender mit einem Beispiel für einen Hüllkurvendetektor, der auf der Basis eines digitalen Eingangssignals arbeitet, das einen Betrag des zu verstärkenden Signals angibt; und
7 zeigt ein weiteres Beispiel für den Hüllkurvendetektor in einem Sender.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Mobilkommunikationseinrichtung 100, die einen digitalen Basisbandprozessor 102 und ein mit dem Basisbandprozessor 102 und mit einem Antennenport 106 gekoppeltes HF-Frontend 104 umfasst. Der Antennenport 106 ist vorgesehen, um Verbindung einer Antenne 108 mit der Mobilkommunikationseinrichtung 100 zu erlauben. Der Basisbandprozessor 102 erzeugt über die Antenne 108 zu übertragende Signale, die zu dem HF-Frontend 104 weitergeleitet werden, das ein Sendesignal erzeugt, das zur Übertragung über die Antenne 108 an den Antennenport 106 ausgegeben wird. Das HF-Frontend 104 kann auch über den Antennenport 106 Signale von der Antenne 108 empfangen und führt dem Basisbandprozessor 102 jeweilige Signale zum Verarbeiten der empfangenen Signale zu. Die Vorrichtung und das Verfahren, die im Folgenden ausführlicher beschrieben werden, können bei einer Ausführungsform in dem Basisbandprozessor 102 implementiert werden, zum Beispiel in einem Prozessor, der an Datensignalen operiert, um die jeweiligen Eingangssignale für das HF-Frontend 104 zu erzeugen, und/oder in dem HF-Frontend 104, die etwa in einem Polarsender, der zum Erzeugen des an dem Antennenport 106 ausgegebenen Sendesignals auf der Basis der aus dem Basisbandprozessor empfangenen Eingangssignale verwendet wird.
Die Mobilkommunikationseinrichtung 100 kann eine tragbare mobile Kommunikationseinrichtung sein und kann dafür ausgelegt sein, Sprach- und/oder Datenkommunikation gemäß einem Mobilkommunikationsstandard mit anderen Kommunikationseinrichtungen, wie etwa anderen Mobilkommunikationseinrichtungen oder Basisstationen eines Mobilkommunikationsnetzes, durchzuführen. Mobilkommunikationseinrichtungen können einen mobilen Handapparat, wie etwa ein Mobiltelefon oder ein Smartphone, einen Tablet-PC, ein Breitbandmodem, einen Laptop, ein Notebook, einen Router, einen Switch, einen Repeater oder einen PC umfassen. Außerdem kann die Mobilkommunikationseinrichtung 100 eine Basisstation eines Kommunikationsnetzes sein.
Zur Vergrößerung der Leistungsfähigkeit von Verstärkern, zum Beispiel von Leistungsverstärkern, kann ihre Linearität erhöht werden, zum Beispiel durch Anwenden eines geeigneten PA-Linearisierungsansatzes. Ein Ansatz basiert auf der Einspeisung der Hüllkurve des Eingangssignals in das Vorspannungsnetzwerk des Leistungsverstärkers, was im Allgemeinen zu einer Modifikation der Hüllkurve abhängig vom Eingangssignal führt. Dieser Ansatz kann sowohl auf externe als auch integrierte Leistungsverstärker angewandt werden.
Leistungsverstärker können entweder unter Verwendung von Vorverzerrungsansätzen oder von Ansätzen der Einspeisung der analogen Hüllkurve oder zweiten Oberschwingung (H2) linearisiert werden. 2 zeigt ein Beispiel für einen Aufbau eines IQ-Modulator-Basissenders 150, der einen eingebetteten Vorverzerrer 152, einen IQ-Modulator 154, einen Leistungsverstärker 156 und eine Antenne 158 umfasst. Der Vorverzerrer 152 empfängt von einem (nichtgezeigten) Basisbandprozessor, der im digitalen kartesischen Bereich arbeitet, die I- und Q-Signale und gibt vorverzerrte I- und Q-Signale an den Modulator 154 aus. Der Modulator 154 empfängt ferner ein LO-Signal und umfasst Mischer M₁ und M₂ zum Umsetzen des vorverzerrten I-Signals und des vorverzerrten Q-Signals durch Mischen dieser mit dem LO-Signal (Lokaloszillatorsignal). Ferner erzeugt der IQ-Modulator ein analoges Ausgangssignal 158, das an den Leistungsverstärker 156 angelegt wird, um das Signal unter Verwendung der gewünschten Verstärkung zu verstärken und das verstärkte Signal 160 an die Antenne 158 auszugeben. In 2 sind im unteren Teil die jeweiligen Kurven des Leistungsverstärkers 156 und des Vorverzerrers 152 bezüglich eines linearen Eingangssignals gezeigt. Der Vorverzerrer 152 vorverzerrt das Eingangssignal bei höheren Eingangspegeln auf eine Weise, die der Weise, auf die der Leistungsverstärker in seinen nichtlinearen Betriebsregionen arbeitet, entgegengesetzt oder komplementär ist. Die Vorverzerrung wird gewöhnlich im digitalen Bereich vor der Digital-Analog-Umsetzung ausgeführt und basiert auf einer Nachschlagetabelle (LUT), die komplexe Koeffizienten enthält, die sowohl Skalierung als auch Drehung der Basisband-Signalkonstellation ermöglichen. Ein ähnlicher Ansatz wie in 2 abgebildet kann angewandt werden, wenn ein Polarsender verwendet wird, und in diesem Fall wären die vorzuverzerrenden Signale das Betragsignal und das Phasensignal, das aus dem Basisbandprozessor erhalten wird.
Die Vorverzerrungsansätze können in statische und dynamische (adaptive) Ansätze klassifiziert werden. Eine statische Vorverzerrung modifiziert das Eingangssignal gemäß einer festen Formel unabhängig von Schwankungen zum Beispiel des Prozesses, der Temperatur und der Versorgungsspannung. Die adaptive Vorverzerrung verwendet Informationen, zum Beispiel über die Temperatur, den Prozess und die Versorgungsspannung, um die Vorverzerrer-Übertragungsfunktion zu parametrisieren. Dies verkompliziert jedoch das Gesamtsystem, insbesondere soweit es das Erhalten von Prozessinformationen betrifft, da dies im Allgemeinen eine bestimmte Art von Rückkopplung vom Sendeausgang (im analogen Bereich) in den digitalen Bereich erfordert, zum Beispiel ist es notwendig, eine bestimmte Art von Rückkopplungsempfänger bereitzustellen.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Hüllkurveneinspeisungsansatzes. Die in 3 gezeigt Schaltung umfasst den Leistungsverstärker 156, der am Eingang IN das zu verstärkende Analogsignal empfängt. Die Schaltung umfasst ferner den Hüllkurvendetektor 162, der auch das Analogsignal am Eingang IN empfängt und aus dem Analogsignal Informationen über den Betrag ableitet. Auf der Basis dieser Informationen erzeugt der Hüllkurvendetektor 162 ein Ausgangssignal zum Steuern einer Leistungsverstärker-Vorspannungsschaltung 164, die abhängig von dem aus dem Hüllkurvendetektor 162 empfangenen Steuersignal ein geeignetes Vorspannungssignal 166, das an den Leistungsverstärker PA angelegt wird, auswählt oder erzeugt. Der Leistungsverstärker 156 arbeitet gemäß dem Vorspannungssignal 166, um das an die Antenne 158 zur Übertragung anzulegende verstärkte Ausgangssignal 160 zu erzeugen. Die Momentan-Hüllkurve (oder H2) des Eingangssignals IN wird mittels des Analog-Hüllkurvendetektors 162 detektiert, und die Hauptverstärker-Vorspannung wird dynamisch modifiziert. Dieser Ansatz ist nachteilig, da es notwendig ist, eine analoge aktive Schaltung zur Hüllkurvendetektion, nämlich den Hüllkurvendetektor 162, bereitzustellen, die zusätzlichen Strom verbraucht. Ferner ist dieser Ansatz nicht direkt mit Leistungsverstärkern, die mit digitalen Eingangssignalen angesteuert werden, kompatibel.
4 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild einer Schaltung mit einem Kleinsignal-HF-DAC 200 (SS RF-DAC), gefolgt von einem separaten Leistungsverstärker 202 (PA), der mit einer Antenne 204 gekoppelt ist. Die Schaltung von 4 kann im kartesischen (I/Q-)Bereich oder im Polarbereich betrieben werden. Bei Betrieb im kartesischen (I/Q-)Bereich empfängt der Kleinsignal-HF-DAC 200 an einem ersten Eingang das I-Signal I<n – 1:0> und das Q-Signal Q<n – 1:0> z. B. von einem Basisbandprozessor und an einem zweiten Eingang ein erstes Lokaloszillatorsignal LO+ und ein zweites Lokaloszillatorsignal LO-. Beim Betrieb im Polarbereich empfängt der Kleinsignal-HF-DAC 200 an dem ersten Eingang das Amplitudensignal AM<n – 1:0> und an dem zweiten Eingang das Phasensignal PM<n – 1:0>. Das Amplituden- und Phasensignal können durch einen Basisbandprozessor bereitgestellt werden.
5 zeigt eine Schaltung mit einem HF-DAC und einem Leistungsverstärker, die zu einem Block zusammengeführt sind, so dass die in 5 gezeigte Schaltung als Leistungs-DAC (PWR-DAC) bezeichnet werden kann. Die Schaltung umfasst einen HF-DAC 206 und eine Kaskode-Pufferungsstufe 207, die mit einer Antenne 204 gekoppelt sein kann. Die Signale zum Steuern der HF-DAC-Zelle 206 können auf der Basis der Signale aus einem Basisbandprozessor bereitgestellt werden, der im Polarbereich arbeiten kann, um dadurch als Ausgabe die Amplitudenkomponente und die Phasenkomponente des Basisbandsignals bereitzustellen. Die Amplitudenkomponente bildet ein Steuersignal für die jeweiligen HF-DAC-Zellen 206, von denen in 5 eine Vielzahl vorgesehen sein kann, zum Beispiel 1024. Aus Gründen der Klarheit ist jedoch in 5 nur eine einzige Zelle 206 abgebildet. Ferner wird die durch den Basisbandprozessor einer Lokaloszillatorquelle zugeführte Phasenkomponente zum Erzeugen der Lokaloszillatorsignale LO, /LO, die der HF-DAC-Zelle 206 zugeführt werden, bereitgestellt.
In der Schaltung von 5 umfasst die HF-DAC-Zelle 206 die Steuereingänge 208a und 208b, die das Amplitudensignal aus dem Basisbandprozessor empfangen, sowie die Steuereingänge 214a und 214b zum Empfangen der LO-Signale LO, /LO. Ferner umfasst die HF-DAC-Zelle 206 einen ersten Vorspannungseingang 228 zum Empfangen eines Vorspannungssignals. Die HF-DAC-Zelle 206 umfasst einen ersten Logikblock 230a und eine zweite Logikschaltung 230b, zum Beispiel AND-Gatter. Das AND-Gatter 230a empfängt das Signal von den Eingängen 208a und 214a und erzeugt ein Ausgangssignal zum Steuern eines Transistors T₁, der zwischen ein Bezugspotential und den ersten Ausgang 216a der HF-DAC-Zelle 206 geschaltet ist. Ähnlich empfängt das AND-Gatter 230b die Signale von den Eingängen 208a und 214b und erzeugt ein Steuersignal zum Steuern des Transistors T₁', der zwischen den zweiten Ausgang 216b und das Bezugspotential geschaltet ist. Die AND-Gatter 230a und 230b empfangen ferner das Vorspannungssignal V_BIAS von dem Vorspannungseingang 228.
Die Kaskode-Pufferungsstufe 207 umfasst drei Stufen, wobei jede Stufe ein Paar von Transistoren, zum Beispiel Feldeffekttransistoren, umfasst. Die Kaskode-Pufferungsstufe 207 kann in einer ersten Stufe die zwei Transistoren T₂ und T₂', in einer zweiten Stufe die Transistoren T₃ und T₃' und in einer dritten Stufe die Transistoren T₄ und T₄' umfassen. Die ersten Transistoren T₂ bis T₄ der drei Stufen sind zwischen dem ersten Ausgang 216a der HF-DAC-Zelle 206 und einem ersten Ausgang 218a der Kaskode-Pufferungsstufe 207 in Reihe geschaltet, und die zweiten Transistoren T₂' bis T₄' der drei Stufen sind zwischen dem zweiten Ausgang 216b der HF-DAC-Zelle 206 und einem zweiten Ausgang 218b der Kaskode-Pufferungsstufe 207 in Reihe geschaltet. Die jeweiligen Stufen empfangen Steuersignal V_G2 bis V_G4 zum Aktivieren/Deaktivieren oder Auswählen der jeweiligen Stufen, so dass ein an die Kaskode-Pufferungsstufe 207 angelegtes Signal durch eine oder mehrere der Stufen verstärkt wird, um ein jeweils verstärktes Signal an den Ausgängen 218a und 218b bereitzustellen. Die Kaskode-Pufferungsstufe 207 liefert an ihren Ausgängen 218a und 218b ein Differenz-HF-Ausgangssignal. Das an den Ausgängen 218a und 218b der Kaskode-Pufferungsstufe 207 anliegende Differenz-Ausgangssignal wird über einen Übertrager 222 mit einem HF-Ausgangsanschluss 224 gekoppelt, der mit der Antenne 204 gekoppelt werden kann. Die in 5 gezeigte Schaltung kann zum Beispiel in einem weiteren Schritt der Senderintegration verwendet werden, bei dem die HF-DAC-Schaltung und die PA-Schaltung zu dem oben erwähnten einen Block, dem Leistungs-DAC-Block, zusammengeführt werden.
Beispiele für die Vorrichtungen und Verfahren zum Detektieren einer Hüllkurve können zusammen mit einer Schaltung zum Verstärken eines Signals verwendet werden. Das zu verstärkende Signal basiert auf einem Digitalsignal, so dass eine Digital-zu-HF-Leistungsumsetzung ausgeführt wird. Die Hüllkurve des Modulationssignals kann jedoch ohne Notwendigkeit von analogen Hüllkurvendetektoren geschätzt werden, da die Hüllkurveninformationen bereits in dem Digitalsignal enthalten sind und auch für Linearisierungszwecke verwendet werden können, wie später ausführlicher beschrieben werden wird.
Zum Beispiel können auf dem Gebiet der drahtlosen Sender die Leistungsverstärker CMOS-Leistungsverstärker sein, die auf demselben Chip wie der Rest der Drahtlos-Senderkette, die die digitalen Teile umfasst, integriert sein können. In diesem Fall, aber auch im Fall eines externen Leistungsverstärkers (die z. B. magnetisch mit der Signalverarbeitungsschaltung gekoppelt ist), ist eine Digital-zu-HF-Leistungsumsetzung möglich, die die Möglichkeit des Schätzens der Hüllkurve des Modulationssignals ohne Notwendigkeit von analogen Hüllkurvendetektoren eröffnet, wobei stattdessen die in dem Digitalsignal bereits enthaltenen Informationen auch für Linearisierungszwecke verwendet werden, wie später ausführlicher beschrieben werden wird.
Beispiele für die Vorrichtungen und Verfahren zum Detektieren einer Hüllkurve eignen sich für Mischsignal-Leistungsverstärker wie den in 5 gezeigten. In dieser Schaltungsarchitektur enthält der HF-Digital-Analog-Umsetzer ein Array von Einheitszellen, die ihre Einheitsströme abhängig von dem Zustand eines phasenmodulierten LO-Signals auf einen von zwei Differenz-Zweigen schalten. Jede Einheitszelle wird auf der Basis eines Betragscodeworts aktiviert. Die Menge an Einheitsstrom wird mit einer Vorspannungsspannung Vbias gesetzt. Die Vorspannungsspannung für die jeweiligen Zellen 206 in 5 und auch die Vorspannungsspannungen für die Kaskode-Pufferungsstufe 207 können dynamisch justiert werden.
6 zeigt einen beispielhaften Sender mit einem Beispiel für einen Hüllkurvendetektor, der auf der Basis eines digitalen Eingangssignals arbeitet, das einen Betrag des zu verstärkenden Signals angibt. Der Sender 300 umfasst einen Polar-Leistungs-DAC 302, der die Kaskode-Pufferungsstufe 207 umfassen kann, und eine Vielzahl von Leistungsverstärker-Eingangseinheitszellen 206 wie oben mit Bezug auf 5 beschrieben. In dem in 6 gezeigten Beispiel ist der Polar-Leistungs-DAC 302 ein integrierter Polar-Leistungs-DAC, wie mit Bezug auf 5 abgebildet und erläutert. Als Alternative könnte auch eine Schaltung wie mit Bezug auf 4 beschrieben implementiert werden. Der Leistungs-DAC 302 ist mit dem Basisbandprozessor 304 gekoppelt, der im Polarbereich arbeitet und dem Leistungs-DAC 302 die Phasenmodulationssignale PM+ und PM– zum Erzeugen der oben mit Bezug auf 5 beschriebenen Lokaloszillatorsignale zuführt. Außerdem wird das Amplitudensignal dem Leistungs-DAC 302 zugeführt. Der Sender umfasst ferner eine Leistungsverstärker-Vorspannungsschaltung 306, die mit dem Leistungs-DAC 302 verbunden ist, um die Vorspannungsignale VG2 bis VG4 zum Betreiben der Kaskode-Pufferungsstufe 207 bereitzustellen und auch um das an die jeweiligen Zellen 206 angelegte Signal Vbias bereitzustellen. Der Sender umfasst ferner eine zwischen die Antenne 226 und die Ausgänge 218a und 218b der Kaskode-Pufferungsstufe 207 geschaltete Ausgangsstufe 308.
Zusätzlich umfasst der Sender 300 einen Hüllkurvendetektor 310. Der Hüllkurvendetektor 310 kann als Teil des Senders 300 vorgesehen sein, es wird aber angemerkt, dass der Hüllkurvendetektor auch als von dem Sender getrennte Entität vorgesehen werden kann. Der Hüllkurvendetektor 310 umfasst einen Eingang 312, der mit dem Basisbandprozessor 304 gekoppelt werden kann, um von dem Basisbandprozessor das Betragsignal zu empfangen, das auch an den Leistungs-DAC 302 angelegt wird. Der Hüllkurvendetektor 310 arbeitet auf der Basis des am Eingang 312 bereitgestellten digitalen Eingangssignals und erzeugt am Ausgang 314 des Hüllkurvendetektors 310 durch Umsetzen des digitalen Eingangssignals 312 in das Analogsignal 314 ein analoges Hüllkurvensignal. Der Hüllkurvendetektor 310 kann mit der PA-Vorspannungsschaltung 306 gekoppelt sein, um das analoge Hüllkurvensignal an diese Schaltung anzulegen, die ihrerseits auf der Basis des Analogsignals das an die Kaskode-Pufferungsstufe 207 und die PA-Eingangsstufe (Vbias) anzulegende Vorspannungssignal modifiziert. Der Hüllkurvendetektor 310 liefert ein Signal, das das Modifizieren der Arbeitspunkte (Vorspannungspunkte) der Kaskode-Pufferungsstufe 207 erlaubt, um dadurch die Linearität zu verbessern. Der Hüllkurvendetektor 310 nutzt die bereits am Eingang des DAC 302 bereitgestellten digitalen Hüllkurven-(Betrags-)Informationen.
Der Hüllkurvendetektor 310 ist vorteilhaft, da keine Notwendigkeit besteht, den Betrag des im analogen Bereich zu verstärkenden Signals zu detektieren, d. h. es besteht keine Notwendigkeit eines analogen Hüllkurvendetektors wie oben mit Bezug auf 3 beschrieben, da das Betragsignal bereits als Eingangssignal des DAC 302 verfügbar ist. Dadurch verringert sich der Stromverbrauch des gesamten Hüllkurveneinspeisungssystems.
Weitere Beispiele für den Hüllkurvendetektor 310, die nachfolgend beschrieben werden, erlauben die Bereitstellung von weiterer digitaler Verarbeitung des digitalen Betragsignals zum Beispiel für eine bessere Kompensation von Nichtlinearität ungerader Ordnung. Eine digitale Bandbreitenverringerung des digitalen Betragsignals kann ausgeführt werden, um die Abtastrate zu verringern, die zum Umsetzen des digitalen Betragsignals in das analoge Hüllkurvensignal erforderlich ist.
Der oben beschriebene Hüllkurvendetektor 310 kann statt oder zusammen mit einem Vorverzerrungsansatz, wie etwa dem oben mit Bezug auf 2 erwähnten Ansatz, verwendet werden. Falls der digitale Vorverzerrungsansatz als nur statisch implementiert wird (keine Anpassung bezüglich Prozessschwankungen), wird der Leistungsverstärker, der auf die Hüllkurveneinspeisung vorlinearisiert wird, zu einem geringeren Grade eine Vorverzerrung erfordern, was wiederum zu geringeren Abweichungen von der optimalen Übertragungsfunktion gegenüber PVT (Prozess-Spannung-Temperatur) führt.
Ferner wurde in 6 ein Beispiel beschrieben, bei dem der Basisbandprozessor 304 im Polarbereich arbeitet, um dadurch die Phasensignale PM+ und PM– und das Betragsignal bereitzustellen. Der Hüllkurvendetektor 310 kann jedoch auch in Leistungs-DAC verwendet werden, die im IQ-Modulationsmodus arbeiten. Bei Verwendung des Polarmodus ist das direkt durch den Basisbandprozessor bereitgestellte Betragsignal ohne Weiteres verfügbar. Im Fall des IQ-Modulationsmodus umfasst das Eingangssignal 312 des Hüllkurvendetektors 310 die I- und Q-Signale, und der Hüllkurvendetektor ist zusätzlich dazu fähig, den Betrag des komplexen Basisbandsignals auf der Basis der I- und Q-Signale zu schätzen.
7 zeigt ein weiteres Beispiel für den Hüllkurvendetektor 310 in einem Sender 300. In 7 besitzen die Elemente des Senders, die bereits mit Bezug auf 6 beschrieben wurden, dieselben Bezugszeichen und werden nicht nochmals beschrieben. In diesem Beispiel umfasst der Hüllkurvendetektor 310 einen digitalen Signalprozessor 316, ein digitales Tiefpassfilter 318, einen Digital-Analog-Umsetzer 320 und ein analoges Tiefpassfilter 322. Es ist ersichtlich, dass der digitale Signalprozessor 316 mit dem Eingang 312 verbunden ist und das Eingangssignal empfängt, das den Betrag des durch die Senderstruktur 300 zu verstärkenden Basisbandsignals angibt. Das digitale Tiefpassfilter 318 empfängt das verarbeitete digitale Eingangssignal und führt die Tiefpassfilterung aus und gibt das tiefpassgefilterte Signal an den DAC 320 aus, der seinerseits ein Analogsignal an das analoge Tiefpassfilter 322 ausgibt, das das tiefpassgefilterte Analogsignal an den Ausgang 314 als das analoge Hüllkurvensignal ausgibt, das dann der PA-Vorspannungsschaltung 306 zugeführt wird. Wie in 7 angegeben, sind die Blöcke 316, 318 und 322 optionale Blöcke, die in spezifischen Beispielen verwendet werden können. Spezieller kann der Detektor 310 alle Blöcke 316, 318 und 322 umfassen, wobei er in einem anderen Beispiel nur einen oder zwei der Blöcke 316, 318, 322 umfassen kann.
In dem in 7 abgebildeten Beispiel für den Detektor 310 wird das durch den Basisbandprozessor 304 dem DAC 302 bereitgestellte digitale Betragsignal auch an dem Eingang 312 des Hüllkurvendetektors 310 empfangen. Der digitale Signalprozessor 316 kann vorgesehen sein, um den digitalen Betragstrom digital vorzuverarbeiten, zum Beispiel durch Ausführen von Quadrierungs- oder Doppelquadrierungs-Operationen, um die Auswirkungen von Nichtlinearitäten ungerader Ordnung, zum Beispiel Nichtlinearitäten dritter Ordnung, aber auch Nichtlinearitäten höherer Ordnung, besser zu kompensieren. Falls der Basisbandprozessor im kartesischen (I/Q-)Bereich arbeitet, kann der DSP 316 ferner dafür vorgesehen sein, von dem Basisbandprozessor das komplexe Basisbandsignal, d. h. die I- und Q-Signale, zu empfangen und auf der Basis dieser zwei Signale das Betragsignal im digitalen Bereich zu erzeugen (Betrag = Quadratwurzel von I² + Q²). Mittels des digitalen Tiefpassfilters 318 kann die Bandbreite des entweder aus dem DSP 316 oder direkt aus dem Eingang 312 erhaltenen Betragsignals verringert werden, so dass die verbleibenden Operationen mit einer verringerten Abtastrate ausgeführt werden können, um dadurch Strom zu sparen. Spezieller kann der DAC 320 bei Verwendung des digitalen Tiefpassfilters 318 mit einer verringerten Abtastrate betrieben werden, spezieller mit einer Abtastrate, die im Vergleich zu der Abtastrate des DAC 302 verringert ist, um dadurch den Stromverbrauch zu verringern. Nach der Digital-Analog-Umsetzung kann das resultierende Analogsignal, das entweder ein Strom oder eine Spannung sein kann, durch das Filter 322 tiefpassgefiltert werden, um hochfrequentes Rauschen zu dämpfen. Tiefpassfilterung des Analogsignals kann erwünscht sein, um den Anforderungen hinsichtlich des Senderrauschens im Empfängerband zu genügen. Wie bereits erwähnt, kann das Analogsignal der PA-Vorspannungsschaltung 306 zugeführt und zu einer oder mehreren statischen Vorspannungsspannungen addiert werden, wie etwa einer Stromquellen-Vorspannungsspannung oder einer Kaskoden-Vorspannungsspannung. Die kombinierten Vorspannungsspannungen speisen (modifizieren) effektiv das Hüllkurvensignal in die Kaskode-Pufferungsstufe 207, um dadurch ihren Gewichtungspunkt dynamisch zu modifizieren und ihre Linearität zu verbessern.
Obwohl bestimmte Beispiele im Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist klar, dass diese Beispiele auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder eine Einrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog repräsentieren im Kontext eines Verfahrensschritts beschriebene Beispiele auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Postens oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung. Bestimmte oder alle der Verfahrensschritte können durch eine Hardwarevorrichtung (oder unter Verwendung dieser) ausgeführt werden, wie etwa eines Mikroprozessors, eines programmierbaren Computers oder einer elektronischen Schaltung. Bestimmte oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte können durch eine solche Vorrichtung ausgeführt werden.
Das oben Beschriebene ist lediglich beispielhaft und es versteht sich, dass anderen Fachleuten Modifikationen und Abwandlungen der hier beschriebenen Anordnungen und Details ersichtlich sein werden. Es ist deshalb beabsichtigt, nur durch den Schutzumfang der anhängigen Ansprüche beschränkt zu werden und nicht durch die oben zur Beschreibung und Erläuterung angegebenen spezifischen Details.

Claims

Hüllkurvendetektor, umfassend: einen Eingang, ausgelegt zum Empfangen eines digitalen Eingangssignals, das einen Betrag eines durch einen Leistungsverstärker zu verstärkenden Signals angibt; eine Schaltung, ausgelegt zum Erzeugen eines analogen Hüllkurvensignals auf der Basis des digitalen Eingangssignals; und einen Ausgang, ausgelegt zum Ausgeben des analogen Hüllkurvensignals.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 1, wobei die Schaltung einen Digital-Analog-Umsetzer bzw. DAC umfasst.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 2, wobei der DAC ausgelegt ist zum Betrieb mit einer Abtastfrequenz, die kleiner als eine Frequenz ist, mit der der Leistungsverstärker arbeitet.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 2, wobei die Schaltung eine zwischen den Eingang und den DAC geschaltete digitale Signalverarbeitungseinheit umfasst, wobei die digitale Signalverarbeitungseinheit ausgelegt ist zum Verarbeiten des digitalen Eingangssignals, um Auswirkungen von damit assoziierten Nichtlinearitäten ungerader Ordnung zu kompensieren.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 4, wobei die Verarbeitung des digitalen Eingangssignals eine Quadrierungsoperation oder eine Doppel-Quadrierungsoperation umfasst.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 2, wobei die Schaltung ein zwischen den Eingang und den DAC geschaltetes digitales Tiefpassfilter umfasst, wobei das digitale Tiefpassfilter ausgelegt ist zum Verringern der Bandbreite des digitalen Eingangssignals.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 2, wobei die Schaltung ein zwischen den DAC und den Ausgang geschaltetes analoges Tiefpassfilter umfasst, wobei das analoge Tiefpassfilter ausgelegt ist zum Tiefpassfiltern des analogen Hüllkurvensignals zur Dämpfung von hochfrequentem Rauschen.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 1, wobei das digitale Eingangssignal mindestens ein Teil des durch den Leistungsverstärker zu verstärkenden Digitalsignals ist.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 1, wobei das durch den Leistungsverstärker zu verstärkende Signal auf einem Digitalsignal basiert, das im Polarbereich oder im IQ-Bereich bereitgestellt wird.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 9, wobei das Digitalsignal durch einen Basisbandprozessor bereitgestellt wird.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 9, wobei, falls das Digitalsignal im Polarbereich bereitgestellt wird, das digitale Eingangssignal das Betragsignal im Polarbereich umfasst.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 9, wobei, falls das Digitalsignal im I/Q-Bereich bereitgestellt wird, das digitale Eingangssignal die I- und Q-Signale umfasst und die Schaltung ausgelegt ist zum Bestimmen des Betrags auf der Basis der I- und Q-Signale.
Hüllkurvendetektor, umfassend: einen Eingang, ausgelegt zum Empfangen eines digitalen Eingangssignals, das einen Betrag eines durch einen Leistungsverstärker zu verstärkenden Signals angibt, wobei das digitale Eingangssignal mindestens ein Teil des zu verstärkenden Digitalsignals ist; eine mit dem Eingang verbundene digitale Signalverarbeitungseinheit, ausgelegt zum Verarbeiten des digitalen Eingangssignals; ein mit der digitalen Verarbeitungseinheit verbundenes digitales Tiefpassfilter, ausgelegt zum Verringern einer Bandbreite des verarbeiteten digitalen Eingangssignals; einen mit dem digitalen Tiefpassfilter verbundenen Digital-Analog-Umsetzer bzw. DAC, ausgelegt zum Umsetzen des tiefpassgefilterten verarbeiteten digitalen Eingangssignals in ein Analogsignal; ein mit dem DAC verbundenes analoges Tiefpassfilter, ausgelegt zum Tiefpassfiltern des Analogsignals, um hochfrequentes Rauschen zu dämpfen; und einen mit dem analogen Tiefpassfilter verbundenen Ausgang, ausgelegt zum Ausgeben des tiefpassgefilterten Analogsignals.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 13, wobei das zu verstärkende Digitalsignal im Polarbereich bereitgestellt wird und wobei das digitale Eingangssignal ein Betragsignal des Digitalsignals umfasst.
Hüllkurvendetektor nach Anspruch 13, wobei das zu verstärkende Digitalsignal im I/Q-Bereich bereitgestellt wird, wobei das digitale Eingangssignal das I-Signal und das Q-Signal des Digitalsignals umfasst und wobei die digitale Signalverarbeitungseinheit ausgelegt ist zum Erzeugen eines Betragsignals auf der Basis der I- und Q-Signale.
Schaltung, umfassend: einen Eingang, ausgelegt zum Empfangen eines digitalen Basisbandsignals, wobei das digitale Basisbandsignal ein Digitalsignal umfasst, das einen Betrag eines zu übertragenden Hochfrequenz- bzw. HF-Ausgangssignals angibt; einen oder mehrere HF-Digital-Analog-Umsetzer bzw. HF-DAC, ausgelegt zum Erzeugen des HF-Ausgangssignals auf der Basis des digitalen Basisbandsignals; und einen Hüllkurvendetektor, ausgelegt zum Bereitstellen eines analogen Hüllkurvensignals für den einen oder die mehreren HF-DAC, wobei der Hüllkurvendetektor Folgendes umfasst: einen Eingang, ausgelegt zum Empfangen des digitalen Eingangssignals, das einen Betrag eines durch einen Leistungsverstärker zu verstärkenden Signals angibt; eine Schaltung, ausgelegt zum Erzeugen eines analogen Hüllkurvensignals auf der Basis des digitalen Eingangssignals; und einen Ausgang, ausgelegt zum Ausgeben des analogen Hüllkurvensignals.
Schaltung nach Anspruch 16, ferner umfassend: eine mit dem Ausgang des Hüllkurvendetektors gekoppelte Leistungsverstärker-Vorspannungsschaltung, ausgelegt zum Erzeugen eines Leistungsverstärker-Vorspannungssignals auf der Basis des analogen Hüllkurvensignals, wobei die Leistungsverstärker-Vorspannungsschaltung einen Ausgang umfasst, der dafür ausgelegt ist, das erzeugte Leistungsverstärker-Vorspannungssignal bereitzustellen.
Schaltung nach Anspruch 17, ferner umfassend: einen Leistungsverstärker mit einem Eingang, ausgelegt zum Empfangen des HF-Ausgangssignals von dem HF-DAC, einem mit dem Ausgang der Leistungsverstärker-Vorspannungsschaltung verbundenen Vorspannungseingang und einem Ausgang, ausgelegt zum Bereitstellen des verstärkten HF-Ausgangssignals.
Schaltung nach Anspruch 16, ferner umfassend: eine Vorverzerrungsstufe, ausgelegt zum Anwenden einer vordefinierten Vorverzerrung auf das digitale Basisbandsignal, bevor es dem Schaltungseingang zugeführt wird.
Sender, umfassend: einen Eingang, ausgelegt zum Empfangen eines digitalen Basisbandsignals, wobei das digitale Basisbandsignal ein Digitalsignal umfasst, das einen Betrag eines zu übertragenden HF-Ausgangssignals angibt; einen oder mehrere HF-DAC, ausgelegt zum Erzeugen des HF-Ausgangssignals auf der Basis des digitalen Basisbandsignals; einen Hüllkurvendetektor, der dafür ausgelegt ist, dem einen oder den mehreren HF-DAC ein analoges Hüllkurvensignal zuzuführen, wobei der Hüllkurvendetektor Folgendes umfasst: einen Eingang, ausgelegt zum Empfangen des digitalen Basisbandsignals, das einen Betrag eines durch einen Leistungsverstärker zu verstärkenden Signals angibt; eine Schaltung, ausgelegt zum Erzeugen eines analogen Hüllkurvensignals auf der Basis des digitalen Eingangssignals; und einen Ausgang, ausgelegt zum Ausgeben des analogen Hüllkurvensignals; eine mit dem Ausgang des Hüllkurvendetektors gekoppelte Leistungsverstärker-Vorspannungsschaltung ausgelegt zum Erzeugen eines Leistungsverstärker-Vorspannungssignals auf der Basis des analogen Hüllkurvensignals, wobei die Leistungsverstärker-Vorspannungsschaltung einen Ausgang umfasst, der dafür ausgelegt ist, das erzeugte Leistungsverstärker-Vorspannungssignal bereitzustellen; und einen Leistungsverstärker mit einem Eingang, ausgelegt zum Empfangen des HF-Ausgangssignals von dem HF-DAC, einem mit dem Ausgang der Leistungsverstärker-Vorspannungsschaltung verbundenen Vorspannungseingang und einem Ausgang, ausgelegt zum Bereitstellen des verstärkten HF-Ausgangssignals.
Sender nach Anspruch 20, ferner umfassend: einen mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers verbundenen Antennenport, ausgelegt zum Verbinden einer Antenne mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers.
Verfahren zum Detektieren einer Hüllkurve eines durch einen Leistungsverstärker zu verstärkenden Signals, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines digitalen Eingangssignals, das einen Betrag des Signals angibt, wobei das digitale Eingangssignal mindestens ein Teil eines zu verstärkenden Digitalsignals ist; und Umsetzen des digitalen Eingangssignals in ein analoges Hüllkurvensignal.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei das Umsetzen des digitalen Eingangssignals Folgendes umfasst: Verarbeiten des digitalen Eingangssignals; Verringern einer Bandbreite des verarbeiteten digitalen Eingangssignals; Umsetzen des tiefpassgefilterten verarbeiteten digitalen Eingangssignals in ein Analogsignal; Dämpfen von hochfrequentem Rauschen in dem Analogsignal; und Ausgeben des tiefpassgefilterten Analogsignals.