DE102015218722A1

DE102015218722A1 - Kompressionssteuerung durch Amplitudenanpassung eines Hochfrequenzeingangssignals

Info

Publication number: DE102015218722A1
Application number: DE102015218722.5A
Authority: DE
Inventors: David Steven Ripley; Philip John Lehtola
Original assignee: Skyworks Solutions Inc
Current assignee: Skyworks Solutions Inc
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2016-06-30
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: US20200162032A1; JP2016127589A; US9722547B2; US9698736B2; JP6085653B2; KR20160082224A; US11057003B2; DE102015218860B4; TW201633699A; US9780741B2; JP2016127590A; US20170026005A1; TW201637355A; US20230378915A1; KR101688328B1; US20160191086A1; JP2016127588A; JP6219898B2; DE102015218758A1; TWI583130B

Abstract

Kompressionssteuerung durch Amplitudenanpassung eines Hochfrequenzeingangssignals. Ein Leistungsverstärkermodul kann einen Leistungsverstärker umfassen. Der Leistungsverstärker kann ein Kaskodentransistorpaar umfassen. Das Kaskodentransistorpaar kann einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor umfassen. Das Leistungsverstärkermodul kann ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfassen. Das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät kann einen Stromvergleicher, ein Sättigungssteuergerät und ein Hochfrequenz-(HF-)Dämpfungsglied umfassen. Der Stromvergleicher kann dazu ausgelegt sein, einen Basisstrom des ersten Transistors mit einem Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten. Das Sättigungssteuergerät kann dazu ausgelegt sein, ein auf dem Vergleichswert basierendes Bezugssignal an das HF-Dämpfungsglied auszugeben. Das HF-Dämpfungsglied kann dazu ausgelegt sein, die Amplitude eines in den Leistungsverstärker eingespeisten HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/097,877, eingereicht am 30. Dezember 2014 und betitelt mit KOMPRESSIONSSTEUERUNG DURCH ANPASSUNG VON LEISTUNGSVERSTÄRKERLASTEN, der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/097,899, eingereicht am 30. Dezember 2014 und betitelt mit KOMPRESSIONSSTEUERUNG DURCH AMPLITUDENANPASSUNG EINES HOCHFREQUENZEINGANGSSIGNALS sowie der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/097,941, eingereicht am 30. Dezember 2014 und betitelt mit KOMPRESSIONSSTEUERUNG DURCH SPANNUNGSANPASSUNG EINES LEISTUNGSVERSTÄRKERS, deren aller Offenbarungsgehalt in dieser Anmeldung durch Bezugnahme explizit in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf drahtlose Kommunikationssysteme mit einem Kaskodenleistungsverstärker.
Beschreibung bekannter Technik
Viele drahtlose Geräte umfassen ein oder mehrere lineare Leistungsverstärker. Damit der Leistungsverstärker das empfangene Signal präzise verstärken kann, ist es wünschenswert, eine Kompression des Signals zu vermeiden. Wenn der Leistungsverstärker das Signal komprimiert, ist das Ausgabesignal des Leistungsverstärkers unter Umständen nicht mehr proportional zu seinem Eingangssignal und die modulierte Wellenform kann verzerrt werden. Darüber hinaus kann sich das Signalspektrum ändern und sich zu verschlechtern beginnen, wodurch das Spektrum in angrenzende Bandbereiche streut und Systemanforderungen verletzt. Das Lecken des Spektrums in angrenzende Kanäle kann Konflikte mit anderen drahtlosen Geräten auslösen und dadurch andere drahtlose Geräte negativ beeinflussen.
ZUSAMMENFASSUNG
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Leistungsverstärkermodul mit einem Leistungsverstärker. Der Leistungsverstärker umfasst ein Kaskodentransistorpaar. Das Kaskodentransistorpaar umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkermodul umfasst ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät. Das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfasst einen Stromvergleicher, welcher dazu ausgelegt ist, einen ersten Basisstrom des ersten Transistors mit einem zweiten Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten. Das Leistungsverstärkermodul umfasst ein Sättigungssteuergerät, welches dazu ausgelegt ist, ein auf dem Vergleichswert basierendes Bezugssignal an ein Impedanzanpassungsnetzwerk auszugeben. Das Impedanzanpassungsnetzwerk ist dazu ausgelegt, eine Lastimpedanz einer in elektrischer Wirkverbindung mit dem Leistungsverstärker stehenden Lastleitung zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.
In einigen Ausführungsformen kann der erste Transistor ein Transistor in Basisschaltung und der zweite Transistor ein Transistor in Emitterschaltung sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Lastleitung in elektrischer Wirkverbindung mit einer Antenne stehen und elektrisch zwischen den Leistungsverstärker und die Antenne geschaltet sein.
In einigen Ausführungsformen kann das Impedanzanpassungsnetzwerk ein dynamisches Impedanzanpassungsnetzwerk sein.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin dazu ausgelegt sein, die Kompression des Leistungsverstärkers durch Veränderung der Lastimpedanz der Lastleitung zu verringern.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin einen Digital-zu-Analog-Wandler und einen Rampengenerator aufweisen. Der Rampengenerator kann dazu ausgelegt sein, einen Zählwert an den Digital-zu-Analog-Wandler auszugeben und der Digital-zu-Analog-Wandler kann dazu ausgelegt sein, das Bezugssignal zumindest teilweise basierend auf dem Zählwert zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin einen Pulldown-Widerstand in elektrischer Wirkverbindung mit dem Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät, einen Spannungseingangs-/-ausgangspin und einen Rampentaktgenerator aufweisen. Der Rampentaktgenerator kann dazu ausgelegt sein, auf der Basis eines Spannungsabfalls über den Pulldown-Widerstand zu erfassen, ob der erste Transistor in einem Sättigungsbereich betrieben wird. Die Spannung kann zumindest teilweise auf dem Vergleichswert beruhen. Falls erfasst worden ist, dass der erste Transistor im Sättigungsbereich betrieben wird, kann der Rampentaktgenerator dazu ausgelegt sein, den Rampengenerator zu veranlassen, den Zählwert zu verändern.
In einigen Ausführungsformen kann der Digital-zu-Analog-Wandler weiterhin dazu ausgelegt sein, das Bezugssignal zumindest teilweise auf der Basis eines von einer Basisstation empfangenen gemittelten Leistungsnachverfolgungswertes zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin ein HF-Frontend aufweisen, welches dazu ausgelegt ist, einen Standarddatenwert von einem Sättigungsdatenpin zu erhalten. Der Zählwert kann anfänglich dem Standarddatenwert entsprechen. In einigen Ausführungsformen kann der Standarddatenwert einer einer Vielzahl von Standarddatenwerten sein und auf der Basis einer Sollspannung ausgewählt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Sollspannung zumindest teilweise auf der Basis eines von einer Basisstation empfangenen Sollleistungssignals bestimmt werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Leistungsverstärkermodul weiterhin einen Hochsetzsteller aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist, eine Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker zu regeln. In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin dazu ausgelegt sein, die Kompression der Leistungsverstärkers durch eine Kombination der Maßnahmen des Bereitstellens des zweiten Bezugssignals für den Hochsetzsteller zum Erhöhen der Versorgungsspannung und des Veränderns der Lastimpedanz der Lastleitung durch Einspeisen des Bezugssignals in das Impedanzanpassungsnetzwerk zu verringern.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Sendeempfänger mit einem Impedanzanpassungsnetzwerk. Das Impedanzanpassungsnetzwerk ist dazu ausgelegt, auf der Basis eines Bezugssignals eine Lastimpedanz einer in elektrischer Wirkverbindung mit einem Leistungsverstärker und einer Antenne stehenden Lastleitung zu verändern. Der Sendeempfänger umfasst weiterhin ein Leistungsverstärkermodul mit dem Leistungsverstärker, einem Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät und einem Sättigungssteuergerät. Der Leistungsverstärker umfasst ein Kaskodentransistorpaar. Das Kaskodentransistorpaar umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfasst einen Stromvergleicher, welcher dazu ausgelegt ist, einen ersten Basisstrom des ersten Transistors mit einem zweiten Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten. Das Sättigungssteuergerät, ist dazu ausgelegt, ein auf dem Vergleichswert basierendes Bezugssignal zu erzeugen und an das Impedanzanpassungsnetzwerk auszugeben.
In einigen Ausführungsformen kann das Impedanzanpassungsnetzwerk ein dynamisches Impedanzanpassungsnetzwerk sein.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin einen Digital-zu-Analog-Wandler und einen Rampengenerator aufweisen. Der Rampengenerator kann dazu ausgelegt sein, einen Zählwert an den Digital-zu-Analog-Wandler auszugeben und der Digital-zu-Analog-Wandler kann dazu ausgelegt sein, das Bezugssignal zumindest teilweise basierend auf dem Zählwert zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin einen Pulldown-Widerstand in elektrischer Wirkverbindung mit dem Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät, einen Spannungseingangs-/-ausgangspin und einen Rampentaktgenerator aufweisen. Der Rampentaktgenerator kann dazu ausgelegt sein, auf der Basis eines Spannungsabfalls über den Pulldown-Widerstand zu erfassen, ob der erste Transistor in einem Sättigungsbereich betrieben wird, wobei die Spannung zumindest teilweise auf dem Vergleichswert beruht und, falls erfasst worden ist, dass der erste Transistor im Sättigungsbereich betrieben wird, kann der Rampentaktgenerator dazu ausgelegt sein, den Rampengenerator zu veranlassen, den Zählwert zu verändern.
In einigen Ausführungsformen kann der Sendeempfänger weiterhin einen Hochsetzsteller aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist, eine Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker zu regeln. In einigen Ausführungsformen, kann das Sättigungssteuergerät weiterhin dazu ausgelegt sein, die Kompression der Leistungsverstärkers durch eine Kombination der Maßnahmen des Bereitstellens des zweiten Bezugssignals für den Hochsetzsteller zum Erhöhen der Versorgungsspannung und des Veränderns der Lastimpedanz der Lastleitung durch Einspeisen des Bezugssignals in das Impedanzanpassungsnetzwerk zu verringern.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein drahtloses Gerät mit einer Antenne, die dazu ausgelegt ist, zumindest ein Signal von einem Sendeempfänger zu übertragen, welches zumindest teilweise auf einem in einem Leistungsverstärker des Sendeempfängers eingespeisten Hochfrequenzsignal basiert. Der Sendeempfänger umfasst ein Impedanzanpassungsnetzwerk und ein Leistungsverstärkermodul. Das Impedanzanpassungsnetzwerk ist dazu ausgelegt, auf der Basis eines Bezugssignals eine Lastimpedanz einer in elektrischer Wirkverbindung mit einem Leistungsverstärker und einer Antenne stehenden Lastleitung zu verändern. Das Leistungsverstärkermodul umfasst den Leistungsverstärker, ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät und ein Sättigungssteuergerät. Der Leistungsverstärker umfasst ein Kaskodentransistorpaar. Das Kaskodentransistorpaar umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfasst einen Stromvergleicher, welcher dazu ausgelegt ist, einen ersten Basisstrom des ersten Transistors mit einem zweiten Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten. Das Sättigungssteuergerät ist dazu ausgelegt, das auf dem Vergleichswert basierende Bezugssignal zu erzeugen und an das Impedanzanpassungsnetzwerk auszugeben.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Leistungsverstärkermodul mit einem Leistungsverstärker. Der Leistungsverstärker umfasst ein Kaskodentransistorpaar. Das Kaskodentransistorpaar umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkermodul umfasst ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät. Das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfasst einen Stromvergleicher, ein Sättigungssteuergerät und ein Hochfrequenz-(HF-)Dämpfungsglied. Der Stromvergleicher ist dazu ausgelegt, einen Basisstrom des ersten Transistors mit einem Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten. Das Sättigungssteuergerät ist dazu ausgelegt, ein auf dem Vergleichswert basierendes Bezugssignal an das HF-Dämpfungsglied auszugeben. Das HF-Dämpfungsglied ist dazu ausgelegt, die Amplitude eines in den Leistungsverstärker eingespeisten HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.
In einigen Ausführungsformen kann das HF-Dämpfungsglied ein digitales Dämpfungsglied sein, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines Dämpfungsgrades zu verändern. In einigen Ausführungsformen kann der Dämpfungsgrad ein diskreter Dämpfungsgrad sein, welcher aus einer Vielzahl von diskreten Dämpfungsgraden ausgewählt ist. Die Auswahl des diskreten Dämpfungsgrades kann zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals erfolgen.
In einigen Ausführungsformen kann das HF-Dämpfungsglied ein analoges Dämpfungsglied sein, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines Dämpfungsgrades zu verändern. In einigen Ausführungsformen kann der Dämpfungsgrad auf einer analogen Spannung basieren, die so lange kontinuierlich verändert wird, bis das Bezugssignal angibt, dass der Leistungsverstärker nicht mehr in einem Sättigungsbereich arbeitet. In einigen Ausführungsformen kann das analoge Dämpfungsglied bestimmen, ob es die analoge Spannung durch Erhöhung oder durch Verringerung verändern soll, zumindest teilweise auf der Basis einer Polarität des analogen Dämpfungsgliedes.
In einigen Ausführungsformen, kann der erste Transistor ein Transistor in Basisschaltung und der zweite Transistor ein Transistor in Emitterschaltung sein.
In einigen Ausführungsformen kann das Leistungsverstärkermodul weiterhin einen Hochsetzsteller aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist, eine Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker zu regeln.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin einen Digital-zu-Analog-Wandler und einen Rampengenerator aufweisen. Der Rampengenerator kann dazu ausgelegt sein, einen Zählwert an den Digital-zu-Analog-Wandler auszugeben. Der Digital-zu-Analog-Wandler kann dazu ausgelegt sein, das Bezugssignal zumindest teilweise basierend auf dem Zählwert zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann das Bezugssignal ein 8-Bit-Wort sein, welches einen Dämpfungsgrad für das HF-Dämpfungsglied angibt. Das HF-Dämpfungsglied kann die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis des Dämpfungsgrades verändern.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin einen Pulldown-Widerstand in elektrischer Wirkverbindung mit dem Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät, einen Spannungseingangs-/-ausgangspin und einen Rampentaktgenerator aufweisen. Der Rampentaktgenerator kann dazu ausgelegt sein, auf der Basis eines Spannungsabfalls über den Pulldown-Widerstand zu erfassen, ob der erste Transistor in einem Sättigungsbereich betrieben wird. Die Spannung kann zumindest teilweise auf dem Vergleichswert beruhen. Falls erfasst worden ist, dass der erste Transistor im Sättigungsbereich betrieben wird, kann der Rampentaktgenerator dazu ausgelegt sein, den Rampengenerator zu veranlassen, den Zählwert zu verändern.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Sendeempfänger mit einem Empfänger und einem Sender. Der Sender umfasst ein Leistungsverstärkermodul. Das Leistungsverstärkermodul umfasst einen Leistungsverstärker und ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät. Der Leistungsverstärker umfasst ein Kaskodentransistorpaar. Das Kaskodentransistorpaar umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfasst einen Stromvergleicher, ein Sättigungssteuergerät und ein Hochfrequenz-(HF-)Dämpfungsglied. Der Stromvergleicher ist dazu ausgelegt, einen Basisstrom des ersten Transistors mit einem Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten. Das Sättigungssteuergerät ist dazu ausgelegt, ein auf dem Vergleichswert basierendes Bezugssignal an das HF-Dämpfungsglied auszugeben. Das HF-Dämpfungsglied ist dazu ausgelegt, die Amplitude eines in den Leistungsverstärker eingespeisten HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.
In einigen Ausführungsformen kann das HF-Dämpfungsglied ein digitales Dämpfungsglied sein, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines Dämpfungsgrades zu verändern. In einigen Ausführungsformen kann der Dämpfungsgrad ein diskreter Dämpfungsgrad sein, welcher aus einer Vielzahl von diskreten Dämpfungsgraden ausgewählt ist. Die Auswahl des diskreten Dämpfungsgrades kann zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals erfolgen.
In einigen Ausführungsformen kann das HF-Dämpfungsglied ein analoges Dämpfungsglied sein, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines Dämpfungsgrades zu verändern. In einigen Ausführungsformen kann der Dämpfungsgrad auf einer analogen Spannung basieren, die so lange kontinuierlich verändert wird, bis das Bezugssignal angibt, dass der Leistungsverstärker nicht mehr in einem Sättigungsbereich arbeitet. In einigen Ausführungsformen kann das analoge Dämpfungsglied bestimmen, ob es die analoge Spannung durch Erhöhung oder durch Verringerung verändern soll, zumindest teilweise auf der Basis einer Polarität des analogen Dämpfungsgliedes.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein drahtloses Gerät mit einer Antenne, die dazu ausgelegt ist, zumindest ein Signal von einem Sender zu übertragen, welches zumindest teilweise auf einem in einem Leistungsverstärker des Senders eingespeisten Hochfrequenzsignal basiert. Der Sender umfasst ein Leistungsverstärkermodul. Das Leistungsverstärkermodul umfasst den Leistungsverstärker und ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät. Der Leistungsverstärker umfasst ein Kaskodentransistorpaar. Das Kaskodentransistorpaar umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfasst einen Stromvergleicher, ein Sättigungssteuergerät und ein Hochfrequenz-(HF-)Dämpfungsglied. Der Stromvergleicher ist dazu ausgelegt, einen Basisstrom des ersten Transistors mit einem Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten. Das Sättigungssteuergerät ist dazu ausgelegt, ein auf dem Vergleichswert basierendes Bezugssignal an das HF-Dämpfungsglied auszugeben. Das HF-Dämpfungsglied ist dazu ausgelegt, die Amplitude eines in den Leistungsverstärker eingespeisten HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.
In einigen Ausführungsformen kann das HF-Dämpfungsglied ein digitales Dämpfungsglied sein, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines diskreten Dämpfungsgrades zu verändern, welcher aus einer Vielzahl von diskreten Dämpfungsgraden ausgewählt ist. Die Auswahl des diskreten Dämpfungsgrades kann zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals erfolgen.
In einigen Ausführungsformen kann das HF-Dämpfungsglied ein analoges Dämpfungsglied sein, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines Dämpfungsgrades zu verändern. Der Dämpfungsgrad kann auf einer analogen Spannung basieren, die so lange kontinuierlich verändert wird, bis das Bezugssignal angibt, dass der Leistungsverstärker nicht mehr in einem Sättigungsbereich arbeitet.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Leistungsverstärkermodul mit einem Leistungsverstärker. Der Leistungsverstärker umfasst ein Kaskodentransistorpaar. Das Kaskodentransistorpaar umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkermodul umfasst ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät. Das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfasst einen Stromvergleicher, welcher dazu ausgelegt ist, einen ersten Basisstrom des ersten Transistors mit einem zweiten Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten. Das Leistungsverstärkermodul umfasst ein Sättigungssteuergerät, welches dazu ausgelegt ist, ein auf dem Vergleichswert basierendes Bezugssignal an einen Spannungswandler auszugeben. Der Spannungswandler ist dazu ausgelegt, eine Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.
In einigen Ausführungsformen kann der erste Transistor ein Transistor in Basisschaltung und der zweite Transistor ein Transistor in Emitterschaltung sein. In einigen Ausführungsformen kann der erste Transistor ein Transistor in Gateschaltung und der zweite Transistor ein Transistor in Sourceschaltung sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Spannungswandler die Versorgungsspannung in Abhängigkeit davon erhöhen, dass das Bezugssignal anzeigt, dass der erste Transistor in einem Sättigungsbereich betrieben wird.
In einigen Ausführungsformen kann der Spannungswandler einen schaltbetriebenen Hochsetzsteller aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin dazu ausgelegt sein, das Bezugssignal an den Spannungswandler auf der Basis eines einem zweiten Leistungsverstärker zugeordneten zweiten Vergleichswertes auszugeben. In einigen Ausführungsformen kann der Spannungswandler weiterhin dazu ausgelegt sein, eine Versorgungsspannung für den zweiten Leistungsverstärker zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin einen Digital-zu-Analog-Wandler und einen Rampengenerator aufweisen. Der Rampengenerator kann dazu ausgelegt sein, einen Zählwert an den Digital-zu-Analog-Wandler auszugeben. Der Digital-zu-Analog-Wandler kann dazu ausgelegt sein, das Bezugssignal zumindest teilweise basierend auf dem Zählwert zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin einen Pulldown-Widerstand in elektrischer Wirkverbindung mit dem Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät, einen Spannungseingangs-/-ausgangspin und einen Rampentaktgenerator aufweisen. Der Rampentaktgenerator kann dazu ausgelegt sein, auf der Basis eines Spannungsabfalls über den Pulldown-Widerstand zu erfassen, ob der erste Transistor in einem Sättigungsbereich betrieben wird. Die Spannung kann zumindest teilweise auf dem Vergleichswert beruhen. Falls erfasst worden ist, dass der erste Transistor im Sättigungsbereich betrieben wird, kann der Rampentaktgenerator dazu ausgelegt sein, den Rampengenerator zu veranlassen, den Zählwert zu verändern.
In einigen Ausführungsformen, kann der Digital-zu-Analog-Wandler weiterhin dazu ausgelegt sein, das Bezugssignal zumindest teilweise auf der Basis eines gemittelten Leistungsnachverfolgungswertes zu erzeugen. Der gemittelte Leistungsnachverfolgungswert kann auf der Basis eines von einer Basisstation empfangenen Sollleistungssignals bestimmt werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Spannungswandler dazu ausgelegt sein, die Versorgungsspannung dadurch zu verändern, dass eine Batteriespannung auf ein Spannungsniveau hochgesetzt wird, das das der Batteriespannung überschreitet. In einigen Ausführungsformen kann die Versorgungsspannung zumindest teilweise auf einer Batteriespannung basieren.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Sendeempfänger mit einem Empfänger, einem Spannungswandler, welcher dazu ausgelegt ist, eine in einem Leistungsverstärker eingespeiste Versorgungsspannung zumindest teilweise basierend auf einem Bezugssignal abzuändern, und einem Sender. Der Sender umfasst ein Leistungsverstärkermodul, ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät und ein Sättigungssteuergerät. Das Leistungsverstärkermodul umfasst den Leistungsverstärker. Der Leistungsverstärker umfasst ein Kaskodentransistorpaar. Das Kaskodentransistorpaar umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfasst einen Stromvergleicher, welcher dazu ausgelegt ist, einen ersten Basisstrom des ersten Transistors mit einem zweiten Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten. Das Sättigungssteuergerät ist dazu ausgelegt, das auf dem Vergleichswert basierende Bezugssignal an den Spannungswandler auszugeben.
In einigen Ausführungsformen kann der Spannungswandler die Versorgungsspannung in Abhängigkeit davon erhöhen, dass das Bezugssignal anzeigt, dass der erste Transistor in einem Sättigungsbereich betrieben wird.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin dazu ausgelegt sein, das Bezugssignal an den Spannungswandler auf der Basis eines einem zweiten Leistungsverstärker zugeordneten zweiten Vergleichswertes auszugeben. In einigen Ausführungsformen kann der Spannungswandler weiterhin dazu ausgelegt sein, eine Versorgungsspannung für den zweiten Leistungsverstärker zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin dazu ausgelegt sein, das Bezugssignal an den Spannungswandler auf der Basis eines einem zweiten Leistungsverstärker zugeordneten zweiten Vergleichswertes auszugeben. In einigen Ausführungsformen kann der Spannungswandler weiterhin dazu ausgelegt sein, eine Versorgungsspannung für den zweiten Leistungsverstärker zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät weiterhin einen Pulldown-Widerstand in elektrischer Wirkverbindung mit dem Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät, einen Spannungseingangs-/-ausgangspin und einen Rampentaktgenerator aufweisen. Der Rampentaktgenerator kann dazu ausgelegt sein, auf der Basis eines Spannungsabfalls über den Pulldown-Widerstand zu erfassen, ob der erste Transistor in einem Sättigungsbereich betrieben wird. Die Spannung kann auf dem Vergleichswert beruhen. Falls erfasst worden ist, dass der erste Transistor im Sättigungsbereich betrieben wird, kann der Rampentaktgenerator dazu ausgelegt sein, den Rampengenerator zu veranlassen, den Zählwert zu verändern.
In einigen Ausführungsformen kann der Digital-zu-Analog-Wandler weiterhin dazu ausgelegt sein, das Bezugssignal zumindest teilweise auf der Basis eines gemittelten Leistungsnachverfolgungswertes zu erzeugen. Der gemittelte Leistungsnachverfolgungswert kann auf der Basis eines von einer Basisstation empfangenen Sollleistungssignals bestimmt werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Spannungswandler einen schaltbetriebenen Hochsetzsteller aufweisen.
In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein drahtloses Gerät mit einer Batterie, welche eine Batteriespannung für eine oder mehrere Komponenten des drahtlosen Geräts zur Verfügung stellt, und einem Sender. Der Sender umfasst ein Leistungsverstärkermodul, ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät und ein Sättigungssteuergerät. Das Leistungsverstärkermodul umfasst den Leistungsverstärker. Der Leistungsverstärker umfasst ein Kaskodentransistorpaar. Das Kaskodentransistorpaar umfasst einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor. Das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfasst einen Stromvergleicher, welcher dazu ausgelegt ist, einen ersten Basisstrom des Transistors in Basisschaltung mit einem zweiten Basisstrom des Transistors in Emitterschaltung zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten. Das Sättigungssteuergerät ist dazu ausgelegt, ein auf dem Vergleichswert basierendes Bezugssignal an einen Spannungswandler auszugeben. Der Spannungswandler ist dazu ausgelegt, eine Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker zumindest teilweise auf der Basis eines Bezugssignals zu verändern. Die Versorgungsspannung basiert zumindest teilweise auf der Batteriespannung.
In einigen Ausführungsformen kann das drahtlose Gerät weiterhin einen nicht-flüchtigen Speicher aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist, ein oder mehrere gemittelte Leistungsnachverfolgungswerte zu speichern, die jeweiligen Sollspannungswerten entsprechen. Die Versorgungsspannung kann zumindest teilweise auf einem ausgewählten der ein oder mehreren gemittelten Leistungsnachverfolgungswerte basieren. Der gemittelte Leistungsnachverfolgungswert kann auf der Basis einer der ein oder mehreren Sollspannungswerten ausgewählt werden.
Zu Zwecken der Zusammenfassung der Offenbarung sind bestimmte Aspekte, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindungen hierin beschrieben worden. Es sollte dabei klar sein, dass nicht notwendigerweise immer alle derartigen Vorteile in Übereinstimmung mit jeder der Ausführungsformen der Erfindung erzielt werden können. Daher kann die Erfindung in einer Art und Weise ausgestaltet oder ausgeführt werden, die einen Vorteil oder eine Gruppe von Vorteilen, wie sie hierin gelehrt werden, erzielen oder verbessern, ohne dass zwangsläufig andere hierin gelehrte oder vorgeschlagene Vorteile erreicht werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bezugszeichen werden in den Zeichnungen durchweg wiederverwendet, um Übereinstimmung zwischen durch Bezugszeichen gekennzeichneten Elementen herzustellen. Die Zeichnungen werden zu veranschaulichenden Zwecken von Ausführungsformen der hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Gegenstände verwendet und nicht zu deren Schutzbereich beschränkenden Zwecken.
1A bis 1D veranschaulichen Diagramme von Simulationen eines beispielhaften Leistungsverstärkers, welcher eine Kaskodenkonfiguration aufweist.
2 veranschaulicht ein erstes Beispiel eines Teils eines Sendeempfängers, welcher einen Kaskodenleistungsverstärker und ein Sättigungssteuergerät aufweist.
3 veranschaulicht ein Beispiel eines Sättigungssteuergerätes, welches verwendet werden kann, um eine Sättigung eines Kaskodenleistungsverstärkers zu verhindern.
4 veranschaulicht ein Beispiel eines drahtlosen Gerätes, welches ein Leistungsverstärkermodul aufweist.
5 veranschaulicht ein zweites Beispiel eines Teils eines Sendeempfängers, welcher einen Kaskodenleistungsverstärker und ein Sättigungssteuergerät aufweist.
6 veranschaulicht ein drittes Beispiel eines Teils eines Sendeempfängers, welcher einen Kaskodenleistungsverstärker und ein Sättigungssteuergerät aufweist.
7 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Sättigungserfassung- und -ausgleichsprozesses.
8 veranschaulicht ein Beispiel eines zeitlichen Ablaufdiagramms für die Sättigungserfassung und den Sättigungsausgleich.
9 veranschaulicht ein Diagramm, in welchem der Basisstrom für den Transistor in Basisschaltung mit dem Basisstrom für den Transistor in Emitterschaltung eines Kaskodenleistungsverstärkers mit einem 2:1-Stehwellenverhältnis (VSWR, ”Voltage Standing Wave Ratio”) verglichen wird.
10 veranschaulicht ein Diagramm, in welchem die Nachbarkanalleistung (ACLR, ”Adjacent Channel Leakage Ratio”) als Funktion der Last für den Fall mit 2:1-Stehwellenverhältnis der 9 dargestellt wird.
11 veranschaulicht ein Diagramm, in welchem die Fälle dargestellt werden, in denen keine Sättigung nachgewiesen wird, wenn die Sättigungserfassung und die Nachbarkanalleistung der 9 und 10 mit hierin beschriebenen Ausführungsformen korreliert werden.
12 veranschaulicht ein Diagramm, in welchem die Fälle dargestellt werden, in denen eine Sättigung nachgewiesen wird, wenn die Sättigungserfassung und die Nachbarkanalleistung der 9 und 10 mit hierin beschriebenen Ausführungsformen korreliert werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINIGER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die hierin – falls überhaupt – verwendeten Überschriften dienen allein der Übersicht und beschränken nicht zwangsläufig den Schutzbereich oder die Bedeutung der beanspruchten Erfindung.
Einführung
Viele drahtlose Geräte weisen einen oder mehrere lineare Leistungsverstärker auf. In einigen Fällen empfängt der Leistungsverstärker eine modulierte Wellenform oder ein Signal mit amplitudenmoduliertem Inhalt. Damit der Leistungsverstärker das empfangene Signal vor dem Senden präzise verstärken kann, ist es wünschenswert, eine Kompression des Signals zu vermeiden. Wenn der Leistungsverstärker das Signal zu komprimieren beginnt, ist das Ausgabesignal des Leistungsverstärkers unter Umständen nicht mehr proportional zu seinem Eingangssignal. Wenn der Leistungsverstärker das Signal zu komprimieren beginnt und das Gerät in einen gesättigten Zustand übergeht, kann die modulierte Wellenform verzerrt werden, wodurch unter Umständen Informationsgehalt verloren geht. Darüber hinaus kann sich das Signalspektrum ändern und sich zu verschlechtern beginnen, wodurch das Spektrum in angrenzende Bandbereiche streut und Systemanforderungen verletzt. Das Lecken des Spektrums in angrenzende Kanäle kann Konflikte mit anderen drahtlosen Geräten auslösen und dadurch andere drahtlose Geräte negativ beeinflussen. Diese Verschlechterung kann auftreten, weil eine kleinere Version des durch das drahtlose Gerät übertragenen Signals mit dem im Kompressionszustand befindlichen Leistungsverstärker (PA) in einem einem anderen drahtlosen Gerät zugeordneten Spektrum auftaucht. Diese intra-modulierte Komponente kann schwierig herauszufiltern sein, da sie nur mit relativ geringem Versatz in Bezug auf die Übertragungsfrequenz auftritt. Üblicherweise ist dieser Versatz erheblich näher an der Trägerfrequenz als eine Harmonische.
Oftmals sind die an den PA angelegte Leistung und die Leistungskompressionsschwelle eine Funktion der Versorgungsspannung und der Lastimpedanz. Daher ist es bei konstanter Versorgungsspannung und konstanter Lastimpedanz möglich, die Sättigungsschwelle in der Leistung des PA und die Kompressionseigenschaften des PA zu bestimmen. Falls der Leistungsverstärker in einem System betrieben wird, in dem sich die Lastimpedanz ändert, da sich beispielsweise die Antenne oder die Umgebungsbedingungen der Antenne ändern (z. B. die Position der Hand eines Nutzers relativ zu der Antenne), können sich Kompressions- und Sättigungsschwelle des PA ändern. Die Leistungskompression kann dazu führen, dass das Hochfrequenz-(HF-)Signal abgeschnitten wird. Dadurch kann die maximale Amplitude des Signals verloren gehen. Obwohl es häufig wünschenswert ist, Kompression zu vermeiden, arbeitet ein PA allerdings meist am effizientesten, wenn er nahe der Kompressionsschwelle, aber ohne Verschlechterung des Spektrums betrieben wird. Daher weist ein PA häufig einen engen Arbeitsbereich auf.
Um dem Problem der Leistungskompression zu begegnen kann es wünschenswert sein, festzustellen, dass ein PA in einem Zustand betrieben wird, in dem das Ausgabespektrum verschlechtert ist. Dies kann schwierig sein, weil die verschlechterten Signale etwa 30 dB unterhalb eines gewünschten Signals liegen können. Eine Lösungsmöglichkeit besteht im Einsatz eines HF-Detektors oder HF-Empfängers. Allerdings kann die Ergänzung um einen HF-Detektor oder HF-Empfänger die Kosten erheblich erhöhen und unter Umständen viel Energie benötigen, wodurch sich die Batterielaufdauer für ein drahtloses Gerät verkürzt. Außerdem führt die Ergänzung um zusätzliche Komponenten zu erhöhter Komplexität.
Hierin aufgeführte Ausführungsformen können Leistungskompression durch die Überwachung eines Beta-Wertes (im Folgenden als ”Beta” bezeichnet) eines oder mehrerer Transistoren des PAs feststellen. Beta steht kennzeichnend für ein Verhältnis zwischen Kollektorstrom und Basisstrom des Transistors. Im Allgemeinen ist der Kollektorstrom viel höher als der Basisstrom. Deswegen liegt Beta häufig zwischen 100 und 120, wenn sich der Transistor nicht im Sättigungsbereich befindet. Es sollte allerdings klar sein, dass der Betawert für einen nicht in Sättigung betriebenen Transistor sowohl prozess- als auch anwendungsspezifisch sein kann. Falls Beta niedriger wird, kann festgestellt werden, dass sich der Transistor in Sättigung befindet. Häufig ist der Abfall für Beta recht stark wie beispielhaft in Bezug auf 1C veranschaulicht. Wenn der PA erheblich komprimiert, kann der Betawert des Transistors auf die Hälfte des Betawertes gegenüber dem nicht-komprimierenden Zustand abnehmen.
Eine Lösungsmöglichkeit zur Überwachung des Betawerts ist es, den Kollektorstrom und den Basisstrom ein oder mehrerer Transistoren zu überwachend und die zwei Ströme durcheinander zu teilen, um das den Betawert ergebende Verhältnis zu erhalten. Eine Überwachung des Kollektorstroms kann aber zu einer Verschlechterung oder Verringerung der verfügbaren Leistung der dem PA zur Verfügung stehenden Energieversorgung führen, weil die zur Erfassung des Kollektorstroms eingefügten Komponenten die verfügbare Leistung schmälern. Daher kann eine Überwachung des Stroms zu Verlusten in der Kollektoreinspeisung führen, wodurch wiederum die Spannung am Kollektor des PA-Transistors verringert werden könnte.
Hierin aufgeführte Ausführungsformen verringern den Einfluss der Kollektorstromüberwachung auf die verfügbare Leistung, indem eine Kaskodentransistoranordnung vorteilhaft genutzt wird. 2, 5 und 6, die weiter unten detaillierter beschrieben werden, zeigen etliche Beispiele von einen PA mit einer Kaskodenkonfiguration aufweisenden Systemen, die im Zusammenhang mit hierin beschriebenen Ausführungsformen genutzt werden können.
1A bis 1D zeigen Diagramme von Simulationen eines Leistungsverstärkers, der eine Kaskodenkonfiguration nutzt, die verdeutlichen, wie der Betawert genutzt werden kann, um eine Sättigung des Leistungsverstärkers oder dessen Transistoren festgestellt werden kann. 1C ist ein Diagramm 130 des Betawerts gegenüber der Ausgangsleistung des Kaskodentransistors und des HF-Gerättransistors eines PA, der in einer Kaskodenkonfiguration ausgestaltet ist. In diesem Fall kann der Kaskodentransistor denjenigen Transistor bezeichnen, der in – nicht notwendigerweise direkter – elektrischer Wirkverbindung mit einer Antenne eines drahtlosen Gerätes steht. Außerdem kann in diesem Fall der HF-Gerättransistor denjenigen Transistor bezeichnen, der ein HF-Eingangssignal zur Übertragung empfängt.
Wie durch das Diagramm 130 in 1C dargestellt, beginnt der Betawert allmählich für jeden Transistor anzusteigen, wenn die Ausgangsleistung oder die Verstärkung zu komprimieren beginnt, bevor er steil abfällt. Wie jedoch anhand des Diagramms 130 ersichtlich wird, besteht eine Differenz von 2 dB bis 3 dB in der Ausgangsleistung zwischen den zwei Transistoren, bevor der Betawert stark einbricht. Das bedeutet, dass ein erheblicher Unterschied in den Betawerten besteht, sobald der Kaskodentransistor zuerst in Kompression oder Sättigung geht.
Unter Zuhilfenahme der hierin offenbarten Ausführungsformen kann die Sättigung festgestellt werden, indem der Betawert des Kaskodentransistors und der Betawert des HF-Gerättransistors des PA miteinander verglichen werden. Wie oben erwähnt besteht von einer Vorrichtung zur anderen eine große Diskrepanz zwischen den Betawerten, unter anderem aufgrund von Herstellungsprozessen. Daher können durch die Ermittlung einer relativen Differenz zwischen den Betawerten zweier Transistoren statt der separaten Analyse der Betawerte der einzelnen Transistoren hierin beschriebenen Ausführungsformen unabhängig vom Herstellungsprozess sein. In einigen Fällen kann eine Differenz der Betawerte von 20% auf eine Sättigung des HF-Gerättransistors hindeuten.
Wie durch das Diagramm 110 in 1A dargestellt, liegt die Ausgangsleistung an der Sättigungsschwelle des PA in etwa an dem Punkt, an dem die Verstärkung gegenüber der Ausgangsleistung des PA abfällt. Wie weiterhin durch das Diagramm 140 in 1D veranschaulicht, bleibt die Ausgangsleistung bei Eintritt des PA in Sättigung konstant, wenn der Strom ansteigt. Genauso wie bei dem Betawert jedoch besteht eine Diskrepanz zwischen den Basisströmen des Kaskodentransistors und des HF-Gerättransistors. Es ist daher möglich, anstelle der Betawerte die Basisströme der Transistoren eines PAs in Kaskodenkonfiguration zu vergleichen. In bestimmten Ausführungsformen kann durch den Vergleich der Basisströme statt der Betawerte die Komplexität der zur Bestimmung, ob sich der PA in Sättigung befindet, eingesetzten Hardware in vorteilhafter Weise verringert werden, wodurch sowohl Kosteneinsparungen als auch Energieeinsparungen erzielt werden können Ferner veranschaulicht das Diagramm 120 der 1B, dass das Verhältnis der Basisströme des Transistorpaares, das den Kaskoden-PA bildet, dazu eingesetzt werden kann, um die Schwelle zu ermitteln, an der der PA in Sättigung geht.
Hierin offenbarte Ausführungsformen können feststellen, dass sich ein Leistungsverstärker in Kompression befindet oder dass ein Transistor des Leistungsverstärkers in einem gesättigten Zustand betrieben wird, indem das Verhältnis der Basisströme eines Transistorpaares des in Kaskodenanordnung ausgestalteten PAs analysiert wird. Der Schwellwert zur Bestimmung, ob ein Transistor des Kaskodentransistorpaares des Leistungsverstärkers in Sättigung ist, kann prozess- und/oder anwendungsspezifisch sein. Beispielweise kann der Schwellwert 1,2 betragen oder eine Differenz von 20%. In einigen Ausführungsvarianten kann der Schwellwert festgelegt oder auf der Basis von Nutzereinstellungen oder einer Betriebsumgebung einstellbar sein.
Eine Anzahl von Ausführungsvarianten ist möglich, um zu erfassen, ob sich der Leistungsverstärker in Kompression befindet, und um den Leistungsverstärker aus der Kompression herauszunehmen. Etliche Ausführungsformen werden hierin in Bezug auf die übrigen Figuren beschrieben. Darüber hinaus werden Ausführungsformen hierin hauptsächlich in Bezug auf einen Sender beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass einige Ausführungsvarianten der hierin beschriebenen Systeme an den Einsatz in einem Empfänger angepasst werden können.
Erstes Beispiel für einen Sendeempfänger
2 veranschaulicht ein erstes Beispiel eines Teils eines Sendeempfängers 200, welcher ein Leistungsverstärkermodul 202 aufweist, das seinerseits einen Kaskodenleistungsverstärker 208 und ein Sättigungssteuergerät 240 aufweist. In einigen Ausführungsvarianten kann der Sendeempfänger 200 ein Sender sein. Allgemein werden hierin beschriebene Ausführungsformen in Bezug auf Sender eingesetzt. Häufig ist es nicht notwendig die hierin beschriebenen Ausführungsformen in Bezug auf Empfänger einzusetzen, da der Empfänger üblicherweise zur Unterstützung eines maximal erwarteten Empfangssignals ausgelegt ist, und der unterstützte Kompressionsgrad im Empfänger liegt im Allgemeinen viel höher als in den Sender. Allerdings kann der dynamische Arbeitsbereich des Empfängers auch in einem höheren Stromverbrauch resultieren. Daher können in einigen Ausführungsformen hierin beschriebene Ausführungsformen auch in einem Empfänger eingesetzt werden, um den dynamischen Arbeitsbereich zu verkleinern und Energieeinsparungen zu vergrößern. Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen der Sendeempfänger 200 ein Empfänger sein, obschon die hierin beschriebenen Ausführungsformen in Bezug auf einen Sender allgemein beschrieben werden. Der Kaskodenleistungsverstärker 208 ist ein Leistungsverstärker mit Transistoren 210 und 212, die elektrisch in einer Kaskodenkonfiguration verschaltet sind. Die Kaskodenkonfiguration stapelt einen Transistor 212 über den anderen Transistor 210 derart, dass für den Fall von Bipolartransistoren (BJTs, ”bipolar junction transistors”), der Emitter des Transistors 212 in elektrischer Wirkverbindung mit dem Kollektor des Transistors 210 steht. Es sollte klar sein, dass der Kaskodenleistungsverstärker 208 ein Teil des PA 204 sein kann, der ein Paar von Transistoren in einer Kaskodenkonfiguration aufweist.
Der Transistor 210 kann als HF-Gerättransistor oder HF-Transistor bezeichnet werden und ist dazu ausgelegt, ein HF-Signal zu empfangen. Der Transistor 212 kann als Kaskodentransistor bezeichnet werden und ist dazu ausgelegt, einen Bezugsstrom zu liefern, der durch das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät 230 und/oder das Sättigungssteuergerät 240 genutzt werden kann, um festzustellen, ob sich der Transistor 210 in einem Sättigungsbetriebszustand befindet. In einigen Ausführungsvarianten sind die Transistoren 210 und 212 BJTs. In diesem Fall kann der Transistor 210 ein Transistor in Emitterschaltung und der Transistor 212 ein Transistor in Basisschaltung sein. Mit anderen Worten kann der Transistor 210 einen Emitter in elektrischer Wirkverbindung mit einem gemeinsamen Bezugspotential aufweisen und der Transistor 212 kann eine Basis in elektrischer Wirkverbindung mit einem gemeinsamen Bezugspotential aufweisen (z. B. über einen Kondensator 214). Alternativ dazu können die Transistoren 210 und 212 Feldeffekttransistoren (FETs) sein. In einigen dieser Fälle kann der Transistor 210 ein Transistor in Sourceschaltung und der Transistor 212 ein Transistor in Gateschaltung sein.
Wie in 2 veranschaulicht kann der Kaskodenleistungsverstärker 208 Teil eines Leistungsverstärkers 204 sein, der eine Anzahl von zusätzlichen Bauteilen aufweisen kann. Beispielsweise kann der Leistungsverstärker 204 eine Vorspannungsschaltung 206, einen in elektrischer Wirkverbindung mit der Basis des Transistors 210 in Emitterschaltung stehenden Kondensator 216, einen in elektrischer Wirkverbindung mit der Basis des Transistors 212 in Basisschaltung stehenden Kondensator 214 und eine in elektrischer Wirkverbindung mit dem Kollektor des Transistors 212 in Basisschaltung stehende Induktivität 250 aufweisen.
Der Kondensator 216 kann dazu ausgelegt sein, eine Streuung einer DC-Vorspannung in die Last am HF-Eingang zu verhindern. Ferner kann der Kondensator 214 als Überbrückungskondensator fungieren, welcher dazu ausgelegt ist, HF-Energie von dem Knoten zwischen der Vorspannungsschaltung 206 und der Basis des Transistors 212 in Basisschaltung fernzuhalten. Die Induktivität 250 kann dazu ausgelegt sein, eine Versorgungsspannung in den Kaskodenleistungsverstärker 208 einzuspeisen. Die Versorgungsspannung kann an dem Kollektor des Transistors 212 in Basisschaltung bereitgestellt werden.
Die Vorspannungsschaltung 206 kann eine Schaltung zur Bereitstellung eines Vorspannungsstroms für den Kaskodenleistungsverstärker 208 aufweisen. In einigen in 2 veranschaulichten Ausführungsformen ist die Vorspannungsschaltung 206 als Teil des Leistungsverstärkers 204 ausgelegt. Jedoch kann in einigen Ausführungsformen die Vorspannungsschaltung 206 von dem Leistungsverstärker 204 getrennt sein. Die Vorspannungsschaltung 206 kann einen Transistor 220 aufweisen, der dazu ausgelegt sein kann, eine Spannung in die Basis des Transistors 212 in Basisschaltung einzuspeisen. Der Transistor 220 kann als Puffer dienen und den Basisstrom an den Transistor 210 in Emitterschaltung abgeben. Dieser Basisstrom kann zumindest teilweise auf einer durch den HF-Vorspannungsblock 224 erzeugten Spannung basieren, die über den Transistor 220 an den Transistor 210 in Emitterschaltung angelegt werden kann. Die durch den HF-Vorspannungsblock 224 erzeugte Spannung kann auf einem Stromvorspannungsblock 232 basieren. Dieser Stromvorspannungsblock 232, der als Teil des Leistungsverstärkervorspannungssteuergeräts 230 ausgelegt werden kann, kann als durch ein Diodenpaar gebildete Stromquelle ausgestaltet werden. In einigen Fällen kann eine der Dioden mit einer Spannung ausgestaltet werden, die gleich – oder im Rahmen einer Schwellabweichung gleich – einer Basis-Emitter-Spannung (Vbe) des Transistors 210 in Emitterschaltung ist. Die andere Diode kann eine Spannung aufweisen, die gleich – oder im Rahmen einer Schwellabweichung gleich – einer Vbe des Vorspannungstransistors 220 ist.
Weiterhin kann die Vorspannungsschaltung 206 einen Transistor 218 und einen Kaskodenvorspannungsblock 222 aufweisen, welche ähnlich ausgelegt und funktional sind wie der Transistor 220 bzw. der HF-Vorspannungsblock 224. In anderen Worten kann der Transistor 218 dazu ausgelegt sein, eine Spannung an die Basis des Transistors 212 in Basisschaltung anzulegen. Ferner kann der Transistor 218 als Puffer dienen und den Basisstrom an den Transistor 212 in Basisschaltung liefern. Dieser Basisstrom kann zumindest teilweise auf einer durch den Kaskodenvorspannungsblock 222 erzeugten Spannung basieren, die über den Transistor 218 an den Transistor 212 in Basisschaltung angelegt werden kann. Die Spannung, die durch den Kaskodenvorspannungsblock 222 erzeugt werden kann, kann auf einem Stromvorspannungsblock 234 basieren. Ähnlich wie der Stromvorspannungsblock 232 kann der Stromvorspannungsblock 234, der als Teil des Leistungsverstärkervorspannungssteuergeräts 230 integriert sein kann, eine aus einem Paar von Dioden gebildete Stromquelle sein. In einigen Fällen kann eine der Dioden mit einer Spannung ausgelegt sein, die gleich – oder im Rahmen einer Schwellabweichung gleich – einer Vbe des Transistors 212 in Basisschaltung ist. Die andere Diode kann eine Spannung aufweisen, die gleich – oder im Rahmen einer Schwellabweichung gleich – einer Vbe des Vorspannungstransistors 218 ist.
Zusätzlich zu dem Leistungsverstärker 204 und in manchen Fällen zusätzlich zu der Vorspannungsschaltung 206, die in dem Leistungsverstärker 204 beinhaltet oder als separates System ausgestaltet sein kann, kann das Leistungsverstärkermodul 202 ein PA-Sättigungssteuergerät 230 aufweisen. Wie oben beschrieben, kann das PA-Sättigungssteuergerät 230 ein Paar von Stromvorspannungsblöcken 232 und 234 zur Bereitstellung von Vorspannungsströmen für den HF-Vorspannungsblock 224 bzw. den Kaskodenvorspannungsblock 222 aufweisen. Darüber hinaus kann das PA-Sättigungssteuergerät 230 einen Stromvergleicher 236 aufweisen, der die Kollektorströme der Transistoren 218 und 220 vergleichen kann.
Mit der Kaskodenkonfiguration des Kaskodenleistungsverstärkers 208 kann der Strom in einigen Ausführungsvarianten durch den Transistor 212 in Basisschaltung, oder die Kaskodenvorrichtung, von dem Kollektor zu dem Emitter des Transistors 212 in Basisschaltung fließen. Ferner kann der Strom von dem Kollektor zu dem Emitter der unteren Vorrichtung, oder dem Transistor 210 in Emitterschaltung, der als HF-Transistor bezeichnet werden kann, fließen. Daher kann in einigen Ausführungsformen der Strom, der von dem Kollektor zu dem Emitter fließt, gleich oder im Wesentlichen gleich (z. B. innerhalb einer Schwellstromabweichung) für beide Transistoren 210 und 212 sein.
Vorteilhafterweise kann in bestimmten Ausführungsformen eine Sättigung oder Kompression des Transistors 212 in Basisschaltung, oder des Kaskodentransistors, ermittelt werden, ohne den Betawert zu berechnen, da der Kollektor-Emitter-Strom (Ice) für beide Transistoren 210 und 212 gleich ist, wodurch eine Sättigungs- oder Kompressionserfassung ermöglicht wird, ohne den zusätzlichen Aufwand zusätzlicher Erfassungs- und Messvorrichtungen für die Betawerte.
Wie oben erläutert ist der Betawert gleich dem Kollektorstrom dividiert durch den Basisstrom. Weiterhin sind die Transistoren 210 und 212 so aufgebaut, dass sie den gleichen Betawert haben, oder zumindest Betawerte im Bereich einer Schwellabweichung voneinander. Daher sollten aufgrund der Gleichheit der Betawerte der Kaskodenleistungsverstärkertransistoren 210 und 212 und der Gleichheit der Kollektorströme die Basisströme der Transistoren 210 und 212 gleich sein. Damit wird es in einigen Ausführungsvarianten möglich zu erfassen, wann oder ob der Transistor 212 in Basisschaltung in Sättigung geht, durch Vergleich der Basisströme der Transistoren 210 und 212, um zu bestimmen, ob es eine Diskrepanz zwischen den Basisströmen der Transistoren 210 und 212 gibt, die eine Schwellwertdiskrepanz überschreitet oder innerhalb jener liegt.
Um die Basisströme der Transistoren 210 und 212 zu vergleichen, können dem Stromvergleicher 236 die Basisströme des Transistors 212 und des Transistors 210 bereitgestellt werden. Die Basisströme der Transistoren 210 und 212 können die Ströme sein, die durch die Vorspannungsschaltung 206 bereitgestellt werden. Daher ist der Strom ICsd, der dem Kollektor-Emitter-Strom (Ice) des Transistors 218 entspricht, und der die Basis des Transistors 212 in Basisschaltung treibt der effektive Basisstrom des Transistors 212. Weiterhin kann der Strom IRF, welcher die Basis des Transistors 210 in Emitterschaltung treibt und der Ice des Transistors 220 ist, als der effektive Basisstrom des Transistors 210 dienen. Durch Vergleichen der Ströme ICsd und IRF mithilfe des Stromvergleichers 236 kann das PA-Sättigungssteuergerät 230 feststellen, ob der Transistor 212 gesättigt ist.
Wenn sich der PA 204 nicht in Kompression befindet, werden die Ströme ICsd und IRF gleich sein, oder sich um nicht mehr als eine Schwellabweichung unterscheiden. Beim Übergang des PA in Kompression wird sich ICsd üblicherweise relative zu IRF vergrößern. In diesen Fällen kann der Stromvergleicher 236 die relative Änderung im Strom erfassen und ein Signal an das Sättigungssteuergerät 240 ausgeben, welches angibt, dass sich der PA 204, oder genauer gesagt der Kaskoden-PA 208, in Kompression befindet. Üblicherweise verschlechtert sich das Signalspektrum, wenn der Kaskoden-PA 208 in Kompression übergeht, was zu einer Verschlechterung der Systemleistung führt. In bestimmten Ausführungsformen kann durch Nutzung der Ströme ICsd und IRF zur Kompressionserfassung die Kompressionserfassung in vorteilhafter Weise vereinfacht werden, da Elemente oder Vorrichtung zur Messung und zum Vergleichen der Betawerte in dem Sendeempfänger 200 und/oder dem Leistungsverstärkermodul 202 entfallen können.
Zur Bestimmung, ob sich der Transistor 212 in einem gesättigten Betriebszustand befindet, ist es wünschenswert den Strom ICsd mit einem Strom zu vergleichen, der einem Transistor entspricht, welcher sich nicht in Sättigung befindet. Daher ist es in einigen Ausführungsformen wünschenswert, den Transistor 210 in einem nicht gesättigten Betriebszustand zu halten, so dass er als Referenz zur Bestimmung dient, ob der Transistor 212 in Sättigung ist. Allgemein gesprochen kann die Spannung, die an den Transistor 210 angelegt wird, von der Spannung abhängen, die an die Basis des Transistors 212 in Basisschaltung angelegt wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Spannung, die an die Basis des Transistors 212 in Basisschaltung angelegt wird, um 1,2 V höher liegen als die Spannung am Emitter. Es sollte klar sein, dass diese Spannungsdifferenz von 1,2 V prozessabhängig ist und in anderen Ausführungsvarianten davon abweichen kann. Unter Annahme eines Prozesses, der in einer Spannungsdifferenz von 1,2 V zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 212 in Basisschaltung resultiert, kann der Spannungsabfall über dem Transistor 210 in Emitterschaltung jedoch um 1,2 V geringer sein als die Spannung, die an der Basis des Transistors 212 in Basisschaltung anliegt. Unter der Voraussetzung, dass eine ausreichende Vorspannung durch die Vorspannungsschaltung 206 an der Basis des Transistors 212 angelegt wird, so dass der Knoten an der Basis nicht von dem empfangenen HF-Eingangssignal oder von Rauschen abhängt, kann daher angenommen werden, dass der Spannungsabfall über den Transistor 210 in Emitterschaltung nicht in Sättigung gehen wird, oder zumindest nicht in Sättigung gehen wird, bevor eine Sättigung des Transistors 212 in Basisschaltung festgestellt wird. Daher kann durch Auswahl der Spannung, die an die Basis des Transistors 212 angelegt wird, und durch Auswahl des Kondensators 214 vermieden werden, dass der Transistor 210 in Sättigung geht. In einigen Ausführungsformen kann der Transistor 210 bei einem höheren Leistungslevel in Sättigung gehen als der Transistor 212, so dass die Kompressionserfassung durch den Einsatz des Transistors 210 als Referenz erfolgen kann, bevor der Transistor 212 in Sättigung geht.
Wenn festgestellt worden ist, dass der Leistungsverstärker 204 in Kompression gegangen ist (z. B. wenn einer der Transistoren des Kaskodenleistungsverstärker 208 in Sättigung ist), basierend zumindest in Teilen auf einem Vergleichssignal, welches von dem Stromvergleicher 236 empfangen wird, kann das Sättigungssteuergerät 240 veranlassen, dass die Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker 204 verändert wird. Beispielsweise kann das Sättigungssteuergerät 240 veranlassen, dass der Leistungsverstärker 204 aus der Kompression gebracht wird, indem die Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker 204 erhöht wird.
In einigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät 240 die Versorgungsspannung durch Bereitstellung eines Bezugssignals an einen Hochsetzsteller erhöhen, wie etwa den schaltbetriebenen Hochsetzsteller 242. Basierend auf dem Bezugssignal kann der schaltbetriebene Hochsetzsteller 242 die Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker 204 anpassen. Die bereitgestellte Gleichspannung gibt den Spielraum für den Leistungsverstärker 204 vor. Wenn sich der Leistungsverstärker 204 daher in Kompression befindet, löst der schaltbetriebene Hochsetzsteller 242 eine Erhöhung der an den Leistungsverstärker 204 angelegten Versorgungsgleichspannung aus, die es erlaubt, den Leistungsverstärker 204 aus dem Kompressionsbetriebszustand zu nehmen und dessen Spektrum zu korrigieren. In bestimmten Ausführungsformen kann der Hochsetzsteller 242 ein Tiefsetzsteller sein. Allerdings ist der Hochsetzsteller 242 nicht als beschränkend anzusehen, und andere die Spannung oder den Strom verändernde Wandlertypen können im Zusammenhang mit hierin beschriebenen Ausführungsformen genutzt werden.
Auch wenn das Sättigungssteuergerät 240 als unabhängiges Element des Leistungsverstärkermoduls 202 dargestellt ist, sind andere Ausführungsformen möglich. Beispielsweise kann das Sättigungssteuergerät 240 Teil des Leistungsverstärkervorspannungssteuergeräts 230 oder des schaltbetriebenen Hochsetzstellers 242 sein, oder von dem Leistungsverstärkermodul 202 getrennt sein. Ferner kann in einigen Fällen das Sättigungssteuergerät 240 von dem Sendeempfänger 200 getrennt sein. Auch wenn der schaltbetriebene Hochsetzsteller 242 als unabhängiges Element innerhalb des Sendeempfängers 200 dargestellt ist, sind in ähnlicher Weise andere Ausführungsformen möglich. Beispielsweise kann der schaltbetriebene Hochsetzsteller 242 in das Leistungsverstärkervorspannungsgerät 230 integriert werden.
Das Sättigungssteuergerät 240 wird im Zusammenhang mit 3 genauer beschrieben. Ferner, wie genauer im Zusammenhang mit den 5 und 6 beschrieben, kann das Sättigungssteuergerät in einigen Ausführungsformen veranlassen, dass der Leistungsverstärker 204 aus dem Kompressionszustand unter Zuhilfenahme alternativer oder zusätzlicher Steuervorgänge herausgenommen wird.
Der Sendeempfänger 200 kann ein Signal über die Antenne 246 senden, welches auf dem HF-Eingangssignal basiert. Ferner können in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere in Block 244 enthaltene Impedanzanpassungselemente, Filter und/oder Schaltelemente in elektrischer Wirkverbindung zwischen die Antenne 246 und den Leistungsverstärker 204 geschaltet sein. Wie weiter unten genauer erläutert kann das Sättigungssteuergerät 240 den Leistungsverstärker 204 in einigen Ausführungsformen aus einem Kompressionszustand herausnehmen, indem ein in Block 244 umfasstes Impedanzanpassungsnetzwerk angesteuert wird, um eine an den Leistungsverstärker 204 angelegte Last zu verändern.
In bestimmten Ausführungsformen kann jede der Vorrichtungen und/oder Schaltungen des Sendeempfängers 200 unter Nutzung eines gemeinsamen Prozesses oder auf dem gleichen Gerät implementiert werden. In anderen Ausführungsformen jedoch können Teile des Sendeempfängers 200 unter Nutzung unterschiedlicher Prozesse implementiert werden. Beispielsweise kann das Leistungsverstärkervorspannungsgerät 230 auf einem Siliziumchip implementiert werden, während der Leistungsverstärker 204 auf einem anderen Material implementiert werden kann, wie zum Beispiel Galliumarsenid (GaAs).
Beispiel für ein Sättigungssteuergerät
3 veranschaulicht ein Beispiel eines Sättigungssteuergeräts 240, welches dazu eingesetzt werden kann, eine Sättigung des Kaskodenleistungsverstärkers 208 zu vermeiden. Wie oben in Bezug auf 2 erläutert kann das Sättigungssteuergerät 240 ein Signal auf der Basis eines Vergleichs von Strömen des Kaskodenleistungsverstärkers 208 empfangen. Dieses Signal kann von dem Stromvergleicher 208 empfangen werden. Dieses empfangene Signal kann an einem Pin für Sättigungsfeedback (SATFB) empfangen werden. Ferner kann das Sättigungssteuergerät 240 ein Bezugssignal ausgeben, welches durch den schaltbetriebenen Hochsetzsteller 242 dazu eingesetzt werden kann, eine Versorgungsspannung für den Kaskodenleistungsverstärker 208 einzustellen.
Das Sättigungssteuergerät 240 kann einen Hochfrequenzfrontendkern 304 (RFFE), ein 8-Bit-Schattenregister 206, einen 8-Bit-Rampengenerator 308, einen 8-Bit-Digital-zu-Analog-Wandler (DAC) 310, einen Rampentaktgenerator 312 und einen Oszillatortaktgeber 314 aufweisen. Außerdem kann das Sättigungssteuergerät 240 einen Pulldown-Widerstand 316 aufweisen, welcher es ermöglicht, festzustellen, ob einer oder mehrere der Transistoren 302 in Kompression sind.
Der RFFE-Kern 304 kann einen RFFE-Kern aufweisen, der den MIPI^®-Spezifikationen der MIPI^®-Allianz genügt. Der RFFE-Kern 304 empfängt einen Sollspannungswert für den PA 204 über einen seriellen Datenpin (SData), der über den seriellen Takt (SClk) getaktet wird. Alternativ empfängt der RFFE-Kern 304 einen Standardwert, der den Sollspannungswert vorgibt. Die Sollspannung, oder der entsprechende Standardwert, kann anhand eines Zugriffs einer Tabelle für die gemittelte Leistung, die in einem Speicher abgelegt ist, identifiziert werden. Weiterhin kann die Sollspannung auf der Basis eines Sollleistungsniveaus ausgewählt werden. Dieses Sollleistungsniveau kann durch eine Basisstation vorgegeben werden, die in Kommunikation mit dem den Sendeempfänger 200 umfassenden drahtlosen Gerät steht.
Sobald der RFFE-Kern 304 die Sollspannung über den SData-Pin empfängt, kann der RFFE-Kern 304 die seriellen Daten in parallele Daten als 8-Bit-Wort konvertieren, welches in dem 8-Bit-Schattenregister 306 gespeichert werden kann. Auch wenn ein 8-Bit-Wort beschrieben wird, sind andere Datengrößen ebenso möglich. Gleichermaßen können die 8-Bit-Vorrichtungen andere Größen aufweisen. Beispielsweise kann das Schattenregister ein 16-Bit-Schattenregister sein, welches dazu ausgelegt ist, ein 16-Bit-Wort oder zwei 8-Bit-Wörter zu speichern.
Das 8-Bit-Schattenregister 306 gespeicherte Wort kann als Initialisierungs- oder Standardzustand für einen 8-Bit-Zähler verwendet werden. Dieser 8-Bit-Zähler kann durch den 8-Bit-Rampengenerator 308 verwaltet werden. Der 8-Bit-Zähler kann durch ein von dem Rampentaktgenerator 312 empfangenes Taktsignal getrieben werden, der sein Taktsignal aus dem Oszillatortaktgeber 314 und dem durch den Stromvergleicher 236 (z. B. dem SATFB-Signal) bereitgestellten Signal bezieht. Vorteilhafterweise ermöglicht es das 8-Bit-Schattenregister 306 dem Sättigungssteuergerät Daten zu speichern, z. B. einen anfänglichen dem Sollspannungswert zugeordneten Zählwert, während neue Daten an dem RFFE-Kern 304 über die serielle SData-Schnittstelle empfangen werden können. Daher kann das Sättigungssteuergerät 240 in einigen Fällen den Übergangszeitpunkt zwischen einem vorherigen Sollspannungswert und einem neuen Sollspannungswert steuern, um während einer Übergangszeitspanne zu verhindern, dass Zeitabschnitte ohne anfänglichen Zählwert auftreten können.
In bestimmten Ausführungsformen kann auf das Sättigungssteuergerät 240 von mehreren PAs, Sendern oder Sendeempfängern zugegriffen werden, wie durch die mehreren Sendemodule 302 in elektrischer Wirkverbindung mit der SATFB-Leitung dargestellt. Jedes der Sendemodule 302 kann ähnlich wie der Sendeempfänger 200 aufgebaut sein, der in Bezug auf 2 beschrieben wird. Das Sättigungssteuergerät 240 kann einen VIO-Pin aufweisen, der eine 1-Pin-Schnittstelle sein kann, die ein digital-logischen High-Pegel empfängt. Wenn ein Leistungsverstärker eines jeden der Sendemodule 302 in Sättigung geht, kann das an dem SATFB empfangene Signal auf einen Low-Pegel absinken, was zu einem Spannungsabfall über den Widerstand 316 führt, die einen Stromfluss durch den Widerstand verursacht und dem Rampentaktgenerator 312 signalisiert, dass ein PA in Sättigung ist.
Wenn der Rampentaktgenerator 312 ein Signal empfängt, das angibt, dass ein PA in Sättigung ist, kann er den Rampengenerator 308 durch Bereitstellung eines Taktsignals für den Rampengenerator 308 um ein Bit pro Takteinheit inkrementieren. In einigen dieser Fälle dient der Rampengenerator 308 als Zähler, der auf der Basis des Taktsignals von dem Rampentaktgenerator 312 und dem anfänglichen Zählwert in dem Schattenregister 306 zählt. Der inkrementierte Zählwert dient in einigen Fällen als (Daten-)Wort, welches den DAC 310 treibt. Der DAC 310 kann den digitalen Zählwert in ein analoges Signal umsetzen, welches einem Hochsetzsteller 242 bereitgestellt werden kann, um die Versorgungsspannung für den PA in Sättigung zu treiben oder zu verändern. Daher kann der DAC 310 in einigen Fällen ein Bezugssignal ausgeben, welches einem Hochsetzsteller (z. B. dem Hochsetzsteller 242) zur Verfügung gestellt werden kann, der seinerseits das Bezugssignal in eine Spannung umsetzen kann, die an den Kollektor des Transistors 212 angelegt werden kann. Diese angelegte Spannung kann als Hochsetzspannung bezeichnet werden und kann dazu dienen, den Spannungsbereich des Leistungsverstärkers 204 zu erweitern, wodurch Kompression verringert oder eliminiert werden kann.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das durch den DAC 310 ausgegebenen Bezugssignal dazu verwendet werden, eine Amplitude des HF-Eingangssignals und/oder die an dem PA anliegende Last zu verändern, wie weiter unter in Bezug auf die 5 und 6 beschrieben wird. In einigen Fällen beginnt der Rampengenerator 308 ein Bit pro Takteinheit zu inkrementiert, wenn der SATFB auf einen Low-Pegel absinkt, was zu einer Inkrementierung der Versorgungsspannung für den PA führt. Ein beispielhaftes Zeitablaufdiagramm zur Einstellung der Versorgungsspannung ist unten in Bezug auf 8 beschrieben.
Wie oben erläutert kann der dem Hochsetzniveau entsprechende anfängliche Zählwert inkrementiert werden, wenn der PA 204 in einen Kompressionszustand übergeht oder einen Transistor in Sättigung aufweist. Sobald der PA 204 aus der Kompression herausgenommen worden ist, kann der Hochsetzzustand beibehalten werden. In einigen Fällen jedoch kann der Hochsetzzustand nicht länger notwendig sein, da das drahtlose Gerät zum Beispiel näher an die Basisstation heranbewegt worden ist oder sich die Bedingungen im Stehwellenverhältnis (VSWR, ”Voltage Standing Wave Ratio”) sich geändert haben. In einigen dieser Fälle kann festgestellt werden, dass es einen über einem Schwellwert liegenden Spannungsspielraum über dem Spannungsniveau eines zu sendenden Signals gibt. Mit anderen Worten kann das Spannungsniveau des Signals in einigen Fällen um mehr als einen Schwellwertbetrag unter einem maximal verfügbaren Spannungsniveau liegen, welches durch das Hochsetzen erreichbar ist. In solchen Fällen kann das Sättigungssteuergerät 240 den Zählwert für den Hochsetzwert durch Bereitstellung eines Rücksetzsignals an den Rampengenerator 308 zurücksetzen, so dass die Hochsetzspannung verringert wird. Darüber hinaus kann in einigen dieser Fälle ein neuer Standard- oder Initialisierungswert an dem RFFE-Kern 304 empfangen werden, der einer neuen Sollspannung entspricht.
Beispielhaftes drahtloses Gerät
4 veranschaulicht ein Beispiel eines drahtlosen Geräts 400, welches ein Leistungsverstärkermodul 202 mit einem Leistungsverstärker 204 aufweisen kann, welcher ein Paar von Transistoren in Kaskodenkonfiguration (z. B. den Kaskodenleistungsverstärker 208) umfasst. Obwohl das drahtlose Gerät 400 nur ein Leistungsverstärkermodul (PAM) veranschaulicht, kann das drahtlose Gerät 400 auch eine Anzahl von PAMs aufweisen, von denen jedes gegebenenfalls die gleiche Konfiguration wie das PAM 202 aufweisen kann. Es sollte klar sein, dass das drahtlose Gerät lediglich ein als nicht einschränkend zu verstehendes Beispiel eines drahtlosen Gerätes darstellt und dass andere Ausführungsformen für das drahtlose Gerät 400 möglich sind.
Das Leistungsverstärkermodul 202 kann eine Anzahl von Elementen aufweisen. Diese Elemente können beispielsweise einen Leistungsverstärker 204 und ein Leistungsverstärkervorspannungsgerät 230 umfassen. Jedes dieser Elemente des Leistungsverstärkermoduls kann auf dem gleichen Schaltungschip implementiert werden. Alternativ dazu können zumindest einige der Elemente des Leistungsverstärkermoduls auf einem anderen Schaltungschip implementiert werden. Vorteilhafterweise können durch eine Implementierung von Elementen auf einem anderen Schaltungschip unterschiedliche Halbleiterfertigungstechnologien für verschiedene Schaltungselemente des Leistungsverstärkermoduls 202 eingesetzt werden. Beispielsweise kann der PA 204 unter Nutzung von Galliumarsenid-Technologie (GaAs) implementiert werden, während das Leistungsverstärkervorspannungsgerät 203 unter Nutzung von Silizium (Si) implementiert werden kann.
Wie dargestellt kann der PA 204 eine Vorspannungsschaltung 206 aufweisen und das Leistungsverstärkervorspannungsgerät 230 kann ein Sättigungssteuergerät 240 aufweisen. Alternativ dazu können die Vorspannungsschaltung und/oder das Sättigungssteuergerät 240 separate in dem PAM 202 beinhaltete Elemente sein. Obwohl das PAM 202 als nur einen einzigen PA 204 enthaltend dargestellt ist, kann das PAM 202 in einigen Ausführungsformen ferner mehrere PAs 204 aufweisen. Außerdem kann das PAM 202 eine Schalteranordnung, wie diejenige im Zusammenhang mit Block 244 der 2 beschriebene aufweisen, die dazu eingesetzt werden kann, ein Signal von einem der Vielzahl von PAs auszuwählen. Das PAM 202 kann beispielsweise einen Mehrband-Betrieb des drahtlosen Geräts 400 ermöglichen. Der Modus des PAM 202 kann in einigen Fällen durch ein (nicht gezeigtes) Leistungsverstärkersteuergerät auf der Basis eines Signals und/oder einer Moduseinstellung durch das Steuergerät eingestellt werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Leistungsverstärkervorspannungsgerät 230 den Betriebspunkt für den PA 204 durch Veränderung der Vorspannungsschaltung 206 festlegen. Beispielsweise kann das Leistungsverstärkervorspannungsgerät 230 einen durch die Vorspannungsschaltung 206 für den PA 204 bereitgestellten Vorspannungsstrom festlegen oder verändern.
Der Leistungsverstärker 204 kann jede Art von Leistungsverstärker aufweisen. Im Allgemeinen jedoch umfasst der PA 204 einen PA mit einer Kaskodenkonfiguration wie in Bezug auf 2 dargestellt. Weiterhin kann der PA 204 zum Betrieb an einem bestimmten Betriebspunkt eingestellt werden. Dieser Betriebspunkt kann durch die Vorspannungsschaltung 206 eingestellt werden, die einen Vorspannungsstrom und/oder eine Vorspannung an den Leistungsverstärker 204 abgeben kann.
In einigen Fällen kann das PAM 202 HF-Signale von einem Sendeempfänger 410 empfangen, der in bekannter Weise ausgelegt sein und betrieben werden kann, um zu verstärkende und zu sendende HF-Signale zu erzeugen und empfangene Signal zu verarbeiten. In einigen Ausführungsvarianten ist das PAM 202 als Teil eines Senders 430 integriert, der in dem Sendeempfänger 410 beinhaltet sein kann. In einigen dieser Fälle kann das PAM 202 Signale zum Senden verarbeiten ohne empfangene Signale zu verarbeiten. In anderen Ausführungsvarianten kann das PAM 202 sowohl empfangene Signale als auch Signale zur Übertragung an beispielsweise eine Basisstation verarbeiten.
Der Sendeempfänger 410 kann weiterhin einen Empfänger 432 und einen schaltbetriebenen Hochsetzsteller 242 aufweisen. Der Empfänger 432 kann ein separates PAM aufweisen, oder kann sich den PAM 202 mit dem Sender 430 teilen. Der schaltbetriebene Hochsetzsteller 242 kann eine Hochsetzspannung an das PAM 202 liefern. In einigen Fällen ist der schaltbetriebene Hochsetzsteller als Teil des Senders 430 und/oder des PAM 202 dort integriert.
Der Sendeempfänger 410 kann mit einem Basisbandsubsystem 408 interagieren, welches dazu ausgelegt ist, eine Wandlung von Daten- und/oder Sprachsignalen, die zur Verarbeitung von ein oder mehreren Nutzerschnittstellenelementen geeignet sind, in HF-Signale, die zur Verarbeitung durch den Sendeempfänger 410 geeignet sind, und umgekehrt vorzunehmen. Der Sendeempfänger 410 kann auch elektrisch mit einer Energieverwaltungskomponente 406 verschaltet sein, die dazu ausgelegt ist, die Energie für den Betrieb des drahtlosen Geräts zu verwalten. So eine Energieverwaltung kann auch die für den Betrieb des Basisbandsubsystems 408 und des PAM 202 notwendige Energie steuern. Weiterhin kann die Energieverwaltungskomponente 406 eine Versorgungsspannung für den schaltbetriebenen Hochsetzsteller 242 liefern, der die Spannung hochsetzen kann, bevor er sie an den PA 204 abgibt. Es sollte klar sein, dass die Energieverwaltungskomponente 406 eine Energiequelle wie etwa eine Batterie aufweisen kann. Alternativ oder zusätzlich dazu können ein oder mehrere Batterien separate Komponenten innerhalb des drahtlosen Geräts 400 sein.
Eine Anzahl von Verbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten des drahtlosen Geräts 400 sind möglich, die aber nur aus Gründen der Klarheit der Darstellung in 4 weggelassen worden sind, was den Offenbarungsgehalt nicht einschränken soll. Beispielsweise kann die Energieverwaltungskomponente 406 elektrisch mit dem Basisbandsubsystem 408, dem PAM 202, dem DSP 412 oder anderen Komponenten 414 verbunden sein. Als zweites Beispiel kann das Basisbandsubsystem 408 mit einem Nutzerschnittstellenprozessor 416 verbunden sein, der Eingabe und Ausgabe von Sprach- und/oder Datensignalen an den und/oder von dem Nutzer ermöglichen kann.
Das Basisbandsubsystem 408 kann auch mit einem Speicher 408 verbunden sein, der dazu ausgelegt sein kann, Daten und/oder Anweisungen zu speichern, um den Betrieb des drahtlosen Geräts 400 zu ermöglichen, und/oder einen Informationsspeicher für den Nutzer zu bieten. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen der Speicher 418 eine Tabelle mit gemittelten Leistungsnachverfolgungswerten (APT, ”Average Power Tracking Table”) oder eine andere Datenstruktur aufweisen. Die APT-Tabelle kann durch eine Basisstation identifizierte Sollleistungsniveaus zugeordneten Sollspannungsniveaus für den PA 204 kennzeichnen. Beispielsweise kann das drahtlose Gerät beim Empfang eines Sollleistungsniveaus von einer Basisstation auf die APT-Tabelle zugreifen, um ein entsprechendes Sollspannungsniveau zu bestimmen. Dieses Sollspannungsniveau kann verwendet werden, um einen Betriebspunkt für den PA 204 festzulegen.
In einigen Ausführungsformen kann der Anrufprozessor 434 in Verbindung mit der Basisstation stehen. Dieser Anrufprozessor 434 kann Steuerbefehle von der Basisstation auswerten und in Abhängigkeit von einem von der Basisstation empfangenen Steuerbefehl auf die APT-Tabelle zugreifen. Außerdem kann der Anrufprozessor 434 das PAM 202 dazu anweisen, den Betriebspunkt des PA 204 festzulegen, indem die Sollspannung einem RFFE-Kern des Sättigungssteuergeräts 240 bereitgestellt wird, welches daraufhin die Spannung des PA 204 beispielsweise durch Veranlassung des Hochsetzstellers 242 zum Hochsetzen der Versorgungsspannung auf ein in der APT-Tabelle identifiziertes und dem durch die Basisstation vorgegebenen Solleistungsniveau zugeordnetes Sollspannungsniveau einstellt. Ein Beispiel für das Einstellen des Spannungsniveaus des PA 204 wird unten in Bezug auf das Zeitablaufbeispiel in 8 genauer beschrieben.
Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten kann das drahtlose Gerät 400 ein oder mehrere Hauptprozessoren 420 aufweisen. Ferner kann das drahtlose Gerät 400 ein oder mehrere Prozessorkerne aufweisen. Außerdem kann das drahtlose Gerät 400 ein oder mehrere Antennen 422A, 422B aufweisen. In einigen Fällen können ein oder mehrere Antennen des drahtlosen Geräts 400 dazu ausgelegt sein, bei verschiedenen Frequenzen oder innerhalb verschiedener Frequenzbereiche zu senden und/oder zu empfangen. Darüber hinaus können ein oder mehrere Antennen dazu ausgelegt sein, mit verschiedenen drahtlosen Netzwerken zusammen zu arbeiten. Daher kann beispielsweise die Antenne 422A dazu ausgelegt sein, Signale über ein 2G-Netzwerk zu senden und zu empfangen, und die Antenne 422B kann dazu ausgelegt sein, Signale über ein 3G-Netzwerk zu senden und zu empfangen. In einigen Fällen können die Antennen 422A und 422B beide dazu ausgelegt sein, Signale beispielsweise über ein 2.5G-Netzwerk zu senden und zu empfangen, allerdings bei unterschiedlichen Frequenzen.
Eine Anzahl von anderen Konfigurationen von drahtlosen Geräten können ein oder mehrere der hierin beschriebenen Merkmalen nutzen. Beispielsweise muss ein drahtloses Gerät nicht unbedingt ein Multiband-Gerät sein. In einem anderen Beispiel kann ein drahtloses Gerät zusätzliche Antennen wie etwa eine Diversitätsantenne, und zusätzliche Vernetzungskomponenten wie etwa Wi-Fi, Bluetooth^® und GPS aufweisen. Ferner kann das drahtlose Gerät 400 jede beliebige Anzahl von zusätzlichen Komponenten wie etwa Analog-zu-Digital-Wandler, Digital-zu-Analog-Wandler, Grafikverarbeitungseinheiten, Solid-State-Drives oder ähnliches umfassen. Überdies kann das drahtlose Gerät 400 jede Art von Vorrichtung aufweisen, die über ein oder mehrere drahtlose Netzwerke kommunizieren kann und die einen PA 204 und/oder ein PAM 202 aufweisen kann. Beispielsweise kann das drahtlose Gerät ein Mobiltelefon sein, inklusive einem Smartphone oder einem Dumbphone, einem Tabletcomputer, einem Laptop, einem Videospielsystem, einer intelligenten Anwendung usw.
Zweites Beispiel für einen Sendeempfänger
5 veranschaulicht ein zweites Beispiel eines Sendeempfängers 500, welcher ein Leistungsverstärkermodul 202 mit einem Kaskodenleistungsverstärker 208 und einem Sättigungssteuergerät 240 aufweist. In einigen Ausführungsformen kann der Sendeempfänger 500 ein Sender sein. Wie durch die Wiederverwendung der Bezugszeichen verdeutlicht kann der Sendeempfänger 500 eine Anzahl von Elementen des Sendeempfängers 200 aufweisen. Weiterhin können Elemente des Sendeempfängers 500, die das gleiche Bezugszeichen wie die Elemente des Sendeempfängers 200 aufweisen, ein oder alle der Ausführungsformen aufweisen, die in Bezug auf den Sendeempfänger 200 beschrieben worden sind. Daher werden der Einfachheit halber in der Diskussion Beschreibungen der Elemente des Sendeempfängers 500, die Elementen des Sendeempfängers 200 entsprechen, nicht wiederholt.
Der Sendeempfänger 500 der 5 kann auf eine ähnliche Art und Weise wie der Sendeempfänger 200 feststellen, ob sich der PA 204 in Kompression befindet, indem die Ströme ICsd und IRF mittels des Stromvergleichers 236 verglichen werden. Jedoch anstelle eines Änderns der Versorgungsspannung zur Erhöhung des Spannungsspielraums des PAs 204, um den PA 204 aus der Kompression zu nehmen, kann das Sättigungssteuergerät 240 die Ausgabe des Stromvergleichers 236 dazu verwenden, das HF-Eingangssignal, welches an den PA 204 eingespeist wird, mittels eines HF-Dämpfungsglieds 502 zu verringern. Durch Verringerung des in den PA 204 eingespeisten HF-Eingangssignals wird das Ausgangssignal des PAs 204 effektiv verringert. Falls das Ausgangssignal hinreichend verringert wird, kann der PA 204 aus dem Kompressionsbetriebszustand herausgenommen werden. Eine Verringerung des HF-Eingangssignals kann das Verringern der Amplitude des HF-Eingangssignals umfassen.
In einigen Fällen ist es nicht wünschenswert die HF-Eingangswellenform zu verringern, da das in den Sendeempfänger 500 eingespeiste Signal verringert wird, was in Leistungseinbußen resultieren kann. Eine Nutzung des Sendeempfängers 200 mit dem drahtlosen Gerät 400 kann in verbesserter Leistungsfähigkeit des drahtlosen Geräts resultieren, allerdings können andere drahtlose Geräte 400, die mit derselben Basisstation wie das drahtlose Gerät 400 in Verbindung stehen, eine verschlechterte Leistungsfähigkeit aufweisen, da das drahtlose Gerät 400 ein stärkeres Signal aussendet, was zu größeren Störungen für die anderen Geräte führen kann. Eine Nutzung des Sendeempfängers 500 kann die Leistungsfähigkeit anderer drahtloser Geräte steigern, indem die Störungen reduziert werden, aber die Leistungsfähigkeit des drahtlosen Geräts 400 schmälern, da das HF-Eingangssignal verringert ist. Daher kann es in einigen Fällen bevorzugt sein, den Sendeempfänger 200 einzusetzen, wenn sich das drahtlose Gerät 400 weiter weg von der Basisstation befindet, und den Sendeempfänger 500 einzusetzen, wenn sich das drahtlose Gerät 400 näher an der Basisstation befindet. Vorteilhafterweise können in bestimmten Ausführungsformen die Systeme der 2 und 5 kombiniert werden. Mit anderen Worten kann das drahtlose Gerät 400 die Versorgungsspannung erhöhen und/oder das HF-Eingangssignal verringern, je nach Betriebsbedingungen. Überdies kann in einigen Fällen die Basisstation einen Steuerbefehl an das drahtlose Gerät 400 ausgeben, um zu steuern, ob die Versorgungsspannung und/oder das HF-Eingangssignal für den PA 204 verändert werden.
Wie in 5 dargestellt kann das HF-Dämpfungsglied 502 des Sendeempfängers 500 als Teil des Leistungsverstärkervorspannungssteuergeräts 230 integriert werden. Alternativ dazu kann das HF-Dämpfungsglied 502 ein separates Element sein oder Teil des PA 204 sein. Dieses HF-Dämpfungsglied 502 kann dazu ausgelegt sein, das HF-Eingangssignal zu empfangen und das Signal zu dämpfen, bevor es in den Leistungsverstärker 204 eingespeist wird. Generell gesprochen ist das HF-Eingangssignal ein festes Signal. Weiterhin ist es im Allgemeinen wünschenswert, dass der PA 204 das Signal nicht verändert, um Datenverluste zu vermeiden. Daher ermöglicht die Nutzung des HF-Dämpfungsglieds 502 die Bereitstellung einer festen Wellenform als Eingang für den PA 204, aber mit einer geringeren Amplitude, so dass das Auftreten von Kompression vermindert wird.
Das HF-Dämpfungsglied 502 kann entweder ein digitales Dämpfungsglied oder ein analoges Dämpfungsglied sein. In einigen Ausführungsformen, in denen das HF-Dämpfungsglied 502 ein digitales Dämpfungsglied ist, kann das HF-Dämpfungsglied 502 eine Anzahl von diskreten Spannungsniveaus aufweisen. Wenn der Stromvergleicher 236 feststellt, dass Sättigung in dem PA 204 auftritt, kann das Sättigungssteuergerät 240 den Dämpfungsgrad erhöhen und damit das HF-Eingangssignal dämpfen. In einigen Fällen kann der Dämpfungsgrad iterativ inkrementiert werden, auf der Basis der diskreten Spannungsniveaus, solange bis der PA 204 nicht mehr in einem Kompressionszustand ist.
In einigen Ausführungsformen, in denen das HF-Dämpfungsglied 502 ein analoges Dämpfungsglied ist, wird der Dämpfungsgrad über eine analoge Spannung eingestellt. Wenn eine Sättigung erkannt wird, wird die Spannung je nach Polarität des Dämpfungsglieds durch Hochfahren oder Erniedrigen angepasst, so dass sich die Dämpfung so lange verstärkt, bis die in den PA 204 eingespeiste Leistung auf ein Niveau fällt, auf dem der PA 204 aus dem Kompressionszustand genommen wird. Mit anderen Worten kann das Sättigungssteuergerät 240 unter Nutzung des HF-Dämpfungsglieds 502 die Dämpfung mit einer konstanten Geschwindigkeit erhöhen, bis die Kompression in dem PA 204 verschwindet. Sobald der Stromvergleicher 236 anzeigt, dass sich der PA 204 nicht länger in Kompression befindet, kann der Dämpfungsgrad konstant gehalten werden.
Das HF-Dämpfungsglied 502 kann jede Art von Schaltung aufweisen, die das HF-Eingangssignal dämpfen kann, während eine konstante Impedanz beibehalten werden kann, die zumindest teilweise auf dem von dem Sättigungssteuergerät 240 empfangenen Bezugssignal basiert. In einigen Ausführungsformen kann das HF-Dämpfungsglied 502 ein Pi-Netzwerk und/oder ein T-Netzwerk umfassen.
Drittes Beispiel für einen Sendeempfänger
6 veranschaulicht ein drittes Beispiel für einen Teil eines Sendeempfängers 600, welcher ein Leistungsverstärkermodul 202 mit einem Kaskodenleistungsverstärker 208 und ein Sättigungssteuergerät 240 aufweist. In einigen Ausführungsformen kann der Sendeempfänger 600 ein Sender sein. Wie durch die Wiederverwendung der Bezugszeichen verdeutlicht kann der Sendeempfänger 600, genau wie der Sendeempfänger 500, eine Anzahl von Elementen des Sendeempfängers 200 aufweisen. Weiterhin können Elemente des Sendeempfängers 600, die das gleiche Bezugszeichen wie die Elemente des Sendeempfängers 200 aufweisen, ein oder alle der Ausführungsformen aufweisen, die in Bezug auf den Sendeempfänger 200 beschrieben worden sind. Daher werden der Einfachheit halber in der Diskussion Beschreibungen der Elemente des Sendeempfängers 600, die Elementen des Sendeempfängers 200 entsprechen, nicht wiederholt.
Der Sendeempfänger der 6 kann auf eine ähnliche Art und Weise wie die Sendeempfänger 200 und 500 feststellen, ob sich der PA 204 in Kompression befindet, indem die Ströme ICsd und IRF unter Nutzung des Stromvergleichers 236 verglichen werden. Allerdings kann der Sendeempfänger 600 statt des Einstellens der Versorgungsspannung oder des Dämpfens des HF-Eingangssignals die Last an dem Ausgang des PA 204 verändern. In bestimmten Ausführungsformen kann der Block 244 ein Impedanzanpassungsnetzwerk aufweisen, welches durch das Sättigungssteuergerät 240 gesteuert werden kann. In derartigen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät 240 ein Bezugssignal an das Impedanzanpassungsnetzwerk des Blocks 244 einspeisen, um die Impedanz am Ausgang des PA 204 zu verändern. Beispielsweise kann das Sättigungssteuergerät 240 ein oder mehrere Schalter in einem Impedanzanpassungsnetzwerk mit geschalteten Kondensatoren zum Öffnen oder Schließen veranlassen, um die Impedanz am Ausgang des PA 204 zu verändern. In bestimmten Ausführungsformen kann der PA 204 durch die Veränderung der Impedanzlast am Ausgang des PA 204 aus der Kompression herausgenommen werden.
Wie oben erwähnt kann ein Impedanzanpassungsnetzwerk elektrisch zwischen den PA 204 und die Antenne 246 und/oder ein oder mehrere zusätzliche Vorrichtungen geschaltet werden. Eine Vielzahl von Impedanzanpassungsnetzwerken kann durch den Block 244 genutzt werden. Beispiele von Ausführungsformen anpassbarer Impedanzanpassungsnetzwerke, die hierbei verwendet werden können, werden in der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/057,451 beschrieben, eingereicht am 30. September 2014 und betitelt mit AUTOMATISCHE IMPEDANZANPASSUNG DURCH NUTZUNG ECHTER LEISTUNGSINFORMATIONEN, deren gesamter Offenbarungsgehalt in dieser Anmeldung durch Bezugnahme mitaufgenommen wird. Weiterhin können andere einstellbare Lastschaltungen verwendet werden, um die Last des PA 204 zu verändern.
In einigen Ausführungsformen können die Last des PA 204 und die Versorgungsspannung des PA 204 gemeinsam verändert werden, um den PA aus einem Kompressionszustand herauszunehmen. In solchen Ausführungsformen kann das Sättigungssteuergerät 240 ein Bezugssignal sowohl an den schaltbetriebenen Hochsetzsteller 242 als auch an ein Impedanzanpassungsnetzwerk des Blocks 244 senden. Ferner kann in einigen Ausführungsformen das Sättigungssteuergerät 240 dazu ausgelegt sein, die Versorgungsspannung, die Last des PA 204 und/oder eine Dämpfung des HF-Signals anzupassen. Daher können das Sättigungssteuergerät 240 und/oder eine Basisstation in einigen Ausführungsvarianten eine Kombination von Maßnahmen treffen, um Kompression in dem PA 204 zu verhindern. In einigen Ausführungsformen kann die Auswahl der zur Vermeidung von Kompression eingesetzten Maßnahmen auf einer Betriebsumgebung des drahtlosen Geräts basieren. Wenn das HF-Eingangssignal beispielsweise stark ist oder eine Leistung oberhalb eines Schwellwerts aufweist, kann das Sättigungssteuergerät 240 das HF-Eingangssignal dämpfen; wenn das HF-Eingangssignal eine Leistung unterhalb eines Schwellwerts aufweist, kann das Sättigungssteuergerät die Versorgungsspannung für den PA 204 und/oder die Last des PA 204 anpassen. Als weiteres Beispiel kann in Fällen, in denen die Basisstation feststellt, dass sich eine Anzahl von drahtlosen Geräten in einem bestimmten geographischen Gebiet unterhalb eines Schwellwerts befindet, die Basisstation die drahtlosen Geräte dazu veranlassen, ihre Versorgungsspannung zu verändern, um eine Kompression zu verhindern.
Beispielhafte Sättigungsermittlung und Ausgleichsprozedur
7 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Vorgehensweise 700 zur Sättigungserfassung und zum Sättigungsausgleich. Die Vorgehensweise 700 kann durch ein oder mehrere Elemente implementiert werden, die erfassen können, dass sich ein Leistungsverstärker in einem eine Kompression eines HF-Eingangssignals verursachenden Sättigungszustand befindet, und die ein oder mehrere Betriebsbedingungen des Systems verändern können, um zu verhindern, dass der Leistungsverstärker weiter in dem Sättigungszustand befindet. Beispielsweise kann die Vorgehensweise 700 komplett oder in Teilen durch ein Leistungsverstärkervorspannungsgerät 230, ein Sättigungssteuergerät 240, einen schaltbetriebenen Hochsetzsteller 242, ein HF-Dämpfungsglied 502 und/oder ein Impedanzanpassungsnetzwerk implementiert werden. Auch eine beliebige Anzahl von Systemen die Vorgehensweise 700 komplett oder in Teilen implementieren kann, werden Teile der Vorgehensweise 700 zur Vereinfachung der Erläuterung in Bezug auf bestimmte Systeme beschrieben werden.
Die Vorgehensweise bzw. der Prozess 700 beginnt bei Block 702, bei dem zum Beispiel der Stromvergleicher 236 einen Basisstrom (z. B. ICsd) eines Transistors 212 in Basisschaltung in einem Kaskodenleistungsverstärker 208 des Leistungsverstärkers 204 überwacht. Bei Block 704 überwacht der Stromvergleicher 236 einen Basisstrom (z. B. IRF) eines Transistors 210 in Emitterschaltung in dem Kaskodenleistungsverstärker 208. Bei Block 706 vergleicht der Stromvergleicher 236 den Basisstrom des Transistors 212 in Basisschaltung mit dem Basisstrom des Transistors 210 in Emitterschaltung, um ein Stromverhältnis der Kaskoden-PAs zu erhalten. Wie oben erläutert kann der Vergleich der Basisströme der Transistoren der Kaskoden-PAs 208 dazu eingesetzt werden, um festzustellen, ob sich ein Transistor der Kaskoden-PAs 208 in Sättigung befindet, was anzeigt, ob sich der PA 204 in Kompression befindet. Ferner kann, wie oben beschrieben, der PA 204 in bestimmten Ausführungsformen durch den Vergleich der Basisströme der Kaskoden-PAs 208 statt deren Betawerte vereinfacht werden, so dass durch die Vermeidung von Elementen zur Messung und zum Vergleich von Betawerten zur Feststellung, ob sich der PA 204 in Kompression befindet, sowohl Energie als auch Kosten eingespart werden können.
Bei Entscheidungsblock 708 stellt das Sättigungssteuergerät 240 fest, ob die Kaskoden-PAs ein Stromverhältnis aufweisen, welches über- oder unterhalb eines Schwellwerts liegt. Falls der Schwellwert nicht überschritten wird, kehrt der Prozess 700 zu Block 702 zurück. Falls das Stromverhältnis der Kaskoden-PAs den Schwellwert erreicht oder überschreitet, verändert (oder veranlasst eine Änderung) das Sättigungssteuergerät 240 bei Block 710 eines oder mehrere der folgenden: die Versorgungsgleichspannung des PA 204, das in den PA 204 eingespeiste HF-Eingangssignal und die Last am Ausgang des PAs 204. Wie oben beschrieben kann eine Vorrichtung dazu ausgelegt sein, eines oder mehr als eines der Versorgungsgleichspannung, des HF-Eingangssignals und die Last am Ausgang des PAs zu verändern. In Ausführungsformen, in denen die Vorrichtung mehrere Betriebsparameter des PA 204 verändern kann, kann das Sättigungssteuergerät 204 auswählen, ob es die Versorgungsgleichspannung, das HF-Eingangssignal und/oder die Last am Ausgang des PAs verändert, auf der Basis der Betriebsumgebung des drahtlosen Geräts und/oder eines Steuerbefehls von einer Basisstation.
Beispielhaftes zeitliches Ablaufdiagramm
8 veranschaulicht ein Beispiel eines zeitlichen Ablaufdiagramms für die Sättigungserfassung und den Sättigungsausgleich. Beginnend auf der linken Seite des zeitlichen Ablaufdiagramms und am unteren Rand wird ein Dateneingangsstrom in den RFFE-Kern 304 dargestellt. Jeder der Pulse kann einen seriellen Datenstrom darstellen. Eine Anzahl von Betriebsvorgängen kann während jedes der Pulse durchgeführt werden und das zeitliche Ablaufdiagramm ist vereinfacht dargestellt, um ganz allgemein zu veranschaulichen, dass Informationen über den RFFE-Bus an den PA übermittelt werden. Wie in 8 bezeichnet aktiviert der erste Steuerbefehl die Hochsetzversorgung durch den Hochsetzsteller 242. Als Folge davon zeigt das zeitliche Ablaufdiagramm, dass die hochgesetzte Ausgangsspannung nach dem ersten Puls zu steigen beginnt. Darüber hinaus ist das Hochsetz-RFFE-Register 1 mit dem Hochsetzniveau programmiert, welches aus der APT-Tabelle abgeleitet werden kann. Beim Puls, der den PA aktiviert, wird der PA 204 aktiviert und empfängt eine Versorgungsspannung, die auf dem Ausgangssignal des DAC 310 basiert. Ferner beginnt der PA 204 ein HF-Eingangssignal zu empfangen. Außerdem zeigt das zeitliche Ablaufdiagramm, dass sich der PA 204 nicht in Sättigung befindet.
Bei Punkt 802 tritt ein Ereignis ein, beispielsweise eine Veränderung der Antennenimpedanz, was zu einer Anpassung der Last für den PA 204 führt. Dies kann dazu führen, dass der PA 204 zu komprimieren beginnt, da ein Transistor des PAs 204 in Sättigung gerät. Die Sättigung wird im zeitlichen Ablaufdiagramm dadurch dargestellt, dass das Signal SATFB auf logisch Null gesetzt wird.
In bestimmten Ausführungsformen löst das logisch Null gesetzte Signal SATFB eine Verstärkung des hochgesetzten RFFE-Ausgabesignals aus. Der Rampengenerator 308 wird inkrementiert, so dass das Bezugssignal von dem DAC 310 verändert wird. Das veränderte Bezugssignal kann den Hochsetzsteller 242 dazu veranlassen, die Versorgungsspannung, die an dem Kollektor des PA 204 angelegt wird, zu erhöhen. Die Versorgungsspannung kann so lange weiter erhöht werden, bis an irgendeinem Punkt der PA 204 die Sättigung verlässt, was bei Punkt 804 dargestellt wird. Sobald der PA 204 nicht länger in Sättigung betrieben wird, zieht das Signal SATFB auf logisch Eins hoch und signalisiert dem Sättigungssteuergerät 240, dass es damit aufhören kann, die Kollektorspannung des PA 204 oder die hochgesetzte Spannung zu inkrementieren. In bestimmten Ausführungsformen wird die Versorgungsspannung über die Batteriespannung, die dem PAM 202 bereitgestellt wird, hochgesetzt bzw. angehoben.
In dem beispielhaften zeitlichen Ablaufdiagramm bleibt alles konstant, sobald der PA 204 die Sättigung verlässt, bis zu einem Punkt 806, an dem ein Steuerbefehl zum Anpassen der Sollleistung empfangen wird. Dieser Steuerbefehl kann von dem Anrufprozessor 434 als Reaktion auf einen von einer Basisstation empfangenen Steuerbefehl empfangen werden. Im gezeigten Beispiel wird die Sollleistung verringert, was dadurch auftreten kann, dass ein drahtloses Gerät näher an eine Basisstation heranbewegt wird. Falls sich das drahtloses Gerät andererseits von der Basisstation weiter weg bewegen würde, könnte die Sollleistung erhöht werden und das zeitliche Ablaufdiagramm würde eine Erhöhung der hochgesetzten Spannung statt einer Verringerung zeigen. Die Basisstation kann ein drahtloses Gerät instruieren, seine Sollleistung zu verändern, um Interferenzen mit anderen mit der Basisstation in Kommunikation stehenden Geräten zu vermeiden. Falls die Basisstation beispielsweise dazu ausgelegt ist, ein Codemultiplexverfahren („Code Division Multiple Access”, CDMA), d. h. einen Kommunikationsstandard mit Frequenzspreizung zu verwenden, können mehrere drahtlose Geräte gleichzeitig mit verschiedenen Codes auf der gleichen Frequenz senden. Damit die Basisstation die Signale jedes der drahtlosen Geräte empfangen kann, ist es wünschenswert, dass die Leistungspegel jeweils in etwa gleich sind. Falls ein drahtloses Gerät mit einem wesentlich höheren Leistungspegel sendet, kann das drahtlose Gerät andere drahtlose Geräte blockieren. Daher ist es wünschenswert, ein konstantes Leistungsniveau zu halten.
In Reaktion auf die Anforderung zur Reduzierung der Sollleistung kann das drahtlose Gerät auf eine APT-Tabelle in dem Speicher 418 zugreifen, um eine der Sollleistung zugeordnete Sollspannung zu ermitteln, und kann das Sättigungssteuergerät dazu veranlassen, die Spannungshochsetzung entsprechend anzupassen, damit die Ausgangsleistung verringert wird. Außerdem kann der RFFE-Kern 304 einen neuen anfänglichen bzw. standardmäßigen Wert empfangen, der in dem Schattenregister 306 gespeichert ist. Wenn der PA 204 zu komprimieren beginnt, wird der neue anfängliche, dem Sättigungssteuergerät 240 bereitgestellte Wert mithilfe des Rampentaktgenerators 312 inkrementiert, um das durch das Sättigungssteuergerät 240 bereitgestellte Bezugssignal zur Anpassung an den PA 204 angelegten Versorgungsspannung anzupassen. Jedes Mal, wenn ein neuer APT-Wert empfangen wird, kann das Sättigungssteuergerät 240 durch Einspeisung eines Rücksetzsignals in den Rampengenerator 308 zurückgesetzt werden und einen neuen standardmäßigen, der jeweiligen APT-Sollspannung zugeordneten Wert an dem RFFE-Kern 304 empfangen.
In bestimmten Ausführungsformen kann der Übergang zu einer verringerten Leistung eine bestimmte nicht-verschwindende Zeitdauer in Anspruch nehmen. Daher wird während der Übergangsdauer die Modulation ausgesetzt. Dies wird durch die flach verlaufende Linie in der HF-Eingangskurve des zeitlichen Ablaufdiagramms veranschaulicht. Die zur Einstellung der Spannung benötigte Zeitspanne kann klein sein. Zum Beispiel kann die Daher der zur Einstellung der Spannung benötigten Zeitspanne in der Größenordnung von 25 Mikrosekunden liegen. Sobald die Zeitspanne vorüber ist und die Spannungsanpassung vollständig erfolgt ist, wird die Modulation wieder aufgenommen, wie in dem beispielhaften zeitlichen Ablaufdiagramm der 8 veranschaulicht. Falls das drahtlose Gerät deaktiviert wird oder die drahtlose Kommunikationsfunktion des Geräts deaktiviert wird (z. B. in einem sendelosen Betriebsmodus), können der PA und die Hochsetzung der Spannung deaktiviert werden, wie durch die zwei letzten Pulse in dem zeitlichen Ablaufdiagramm veranschaulicht.
Simulationsergebnisse
9 bis 12 veranschaulichen etliche Diagramme für Simulationen, welche mit einem 2:1-Stehwellenverhältnis bzw. 2-zu-1-Stehwellenverhältnis (VSWR, ”Voltage Standing Wave Ratio”) durchgeführt worden sind. Ein Wert von 2:1 für das VSWR wird häufig zum Testen von Leistungsverstärkern eingesetzt. 9 veranschaulicht ein Diagramm, in welchem der Basisstrom für den Transistor in Basisschaltung mit dem Basisstrom für den Transistor in Emitterschaltung eines Kaskodenleistungsverstärkers mit einem VSWR von 2:1 verglichen wird. Das Diagramm 900 beinhaltet eine Anzahl von Kurven, die jeweils einem unterschiedlichen Spannungsniveau zwischen Vcc von 11,5 V für die niedrigste Kurve in Diagramm 900 und Vcc von 9 V für die höchste Kurve entsprechen. Das Verhältnis, während dessen der PA als in Sättigung befindlich angesehen wird, kann je nach Herstellungsprozess und Spezifikationen variieren. Für diese spezielle Simulation wird eine Sättigung angenommen, wenn eine Differenz von 20% zwischen den Stromwerten besteht, d. h. ein Verhältnis von 1,2. Wenn sich die Spannungskurven oberhalb der Stromverhältnislinie 902 von 1,2 befinden, wird der simulierte PA als in Sättigung befindlich angesehen, und wenn sich die Spannungskurven unterhalb der Stromverhältnislinie 902 von 1,2 befinden, wird der simulierte PA als nicht in Sättigung befindlich angesehen.
10 veranschaulicht ein Diagramm 1000, in welchem die Nachbarkanalleistung (ACLR, ”Adjacent Channel Leakage Ratio”) als Funktion der Last für den Fall mit 2:1-Stehwellenverhältnis der 9 dargestellt wird. Das ACLR-Diagramm 1000 stellt eine Spektrumsmessung des Spektrums direkten Nachbarkanal zum durch ein drahtloses Gerät genutzten Spektrums dar, um zu bestimmen, welcher Anteil des gesendeten Signals in das Spektrum eines anderen drahtlosen Geräts oder in den angrenzenden Kanal streut. Die Verzerrung, die beim Sättigen des PA 204 auftritt, kann das Spektrum des drahtlosen Geräts in das Spektrum eines anderen drahtlosen Geräts streuen lassen. Für diese spezielle Simulation wird angenommen, dass Sättigung auftritt, wenn die Streuung mehr als –36 dB beträgt (wie durch die horizontale Linie 1002 angedeutet). Hierin beschriebene Ausführungsformen erfassen die Streuung des Spektrums und verringern oder eliminieren die Streuung, indem eine Kompression eines PAs erfasst und eliminiert wird. Die aus 9 zu entnehmenden Informationen können mit den aus 10 zu entnehmenden Informationen vereint werden, um die Effizienz von hierin beschriebenen Ausführungsformen in Bezug auf die Erfassung von Sättigung und spektraler Streuung bei verschiedenen Spannungswerten eines simulierten PAs zu bestimmen.
11 veranschaulicht ein Diagramm 1100, in welchem die Fälle dargestellt werden, in denen keine Sättigung nachgewiesen wird, wenn die Sättigungserfassung und die Nachbarkanalleistung (ACLR) der 9 und 10 mit hierin beschriebenen Ausführungsformen korreliert werden. Wie oben erläutert, wird angenommen, dass sich ein PA mit einem in einem Sättigungszustand betriebenen Transistor des PAs in Kompression befindet, wenn das Stromverhältnis 1,2 oder mehr beträgt. Die Punkte im Diagramm 1100 sind Messpunkte, bei denen keine Sättigung durch ein simuliertes Sättigungssteuergerät erfasst worden ist. Die Linie 1102 bei –36 dB deutet den Übergang an, ab dem der simulierte PA als in Sättigung befindlich angesehen wird.
Auf der Y-Achse ist die ACLR aufgetragen und die horizontale Linie 1102 bei –36 dB markiert die maximal akzeptable Nachbarkanalleistung in Release 99 der 3GPP-Spezifikation („3^rd Generation Partnership Project”, R99 3GPP), die für die Simulation ausgewählt worden ist. R99 3GPP bezieht sich auf eine Ausgestaltung eines 3G-Mobiltelefonsystems, welches auf der GSM-Spezifikation („Global System for Mobile Communications”) basiert. R99 3GPP erfordert, dass keine Streuung in den angrenzenden von mehr als –36 dBc auftritt. Jedes der Symbole in dem Diagramm 1100 ist ein gemessener Datenpunkt für die ACLR, bei der der Stromvergleicher 236 des simulierten PA keine Sättigung anzeigt. Daher wurden während der Simulation die zwei Basisströme des HF-Geräts und der Kaskodenvorrichtung gemessen und verglichen. Falls das Vergleichsergebnis weniger als 20% beträgt oder das Verhältnis geringer als 1,2 ist, wird festgestellt, dass sich der PA nicht in Sättigung befindet. In dem Diagramm 1100 weist jeder der gemessenen Datenpunkte ein Verhältnis von weniger als 1,2 auf. Die gemessenen Datenpunkte werden zur ACLR zugeordnet. Die unterschiedlichen Symbole zur Kennzeichnung der gemessenen Datenpunkte korrespondieren mit verschiedenen in der Simulation eingesetzten Spannungen zwischen 9 V und 11,5 V.
Wie oben erwähnt, markiert die Linie 1102 den Schwellwert für die maximal akzeptable ACLR. Wie aus Diagramm 1100 ersichtlich liegen die meisten der Punkte, die angeben, dass sich der PA nicht in Kompression oder in Sättigung befindet, unterhalb der eine akzeptable ACLR anzeigenden Linie 1102, wenn keine Sättigung erfasst worden ist. 12 veranschaulicht ein Diagramm 1200, in welchem die Fälle dargestellt werden, in denen eine Sättigung nachgewiesen wird, wenn die Sättigungserfassung und die Nachbarkanalleistung (ACLR) der 9 und 10 mit hierin beschriebenen Ausführungsformen korreliert werden. Die Linie 1202 entspricht der Linie 1102, und deutet den Schwellwert für eine akzeptable ACLR an. Die in Diagramm 1200 veranschaulichten Punkte kennzeichnen Sättigungsereignisse, die durch das simulierte Sättigungssteuergerät 240 erfasst worden sind. Mit anderen Worten, ist an diesen Punkten durch den Stromvergleicher 236 festgestellt worden, dass das Stromverhältnis mehr als 20% oder mehr als 1,2 beträgt. Wie in Diagramm 1200 veranschaulicht liegen die meisten der Punkte, die eine Kompression des PA anzeigen, oberhalb der eine inakzeptable ACLR anzeigenden Linie 1202, wenn eine Sättigung erfasst worden ist.
Daher ist durch Vergleich der Diagramme 1100 und 1200 ersichtlich, dass das simulierte System zu einem Großteil Sättigungsereignisse mit den hierin beschriebenen und die Basisströme des Kaskoden-PAs vergleichenden Ausführungsformen erkennen kann. Sobald eine Sättigung erkannt wird, können ein oder mehrere der Maßnahmen der hierin beschriebenen Ausführungsformen angewandt werden, um den PA aus der Kompression herauszunehmen.
Terminologie
Solange es der Zusammenhang nicht eindeutig anders ergibt, sollen in der Beschreibung und den Ansprüchen die Wörter „umfassen”, „umfassend” und dergleichen im einschließenden Sinne und nicht im ausschließlichen oder erschöpfenden Sinne verstanden werden, das heißt, im Sinne von „einschließlich, aber nicht darauf beschränkt”. Das Wort „gekoppelt” wird für die Verbindung zwischen zwei oder mehr Elementen verwendet, und bezieht sich auf zwei oder mehr Elemente, die entweder direkt verbunden sind, oder unter Einbeziehung ein oder mehrerer dazwischen liegender Elemente verbunden sind. Außerdem sollen sich die Wörter „hierin”, „darüber”, „darunter” und Wörter ähnlichen Bedeutungsgehalts, sofern sie in dieser Beschreibung verwendet werden, auf die Beschreibung im Gesamten und nicht auf spezielle Teile dieser Beschreibung beziehen. Wenn es der Zusammenhang erlaubt, sollen Wörter in der oben stehenden ausführlichen Beschreibung im Singular oder Plural auch den jeweiligen Plural bzw. Singular miteinschließen. Das Wort „oder” in Bezug auf eine Liste zweier oder mehr Elemente schließt alle folgenden Interpretationsmöglichkeiten mit ein: beliebige Elemente in der Liste, alle Elemente in der Liste, und jede Kombination von Elementen in der Liste.
Die obige detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung ist nicht als abschließend oder die Erfindung auf die exakte oben offenbarte Form einschränkend zu verstehen. Während bestimmte Ausführungsformen und Beispiele für die Erfindung oben zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben worden sind, sind verschiedene äquivalente Modifizierungen im Rahmen des Schutzbereichs der Erfindung möglich, wie es sich einem Fachmann des relevanten technischen Gebiets erschließen wird. Während beispielsweise Verfahren oder Blöcke in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, können alternative Ausführungsformen Prozesse durchführen oder ein System verwenden, die Schritte bzw. Blöcke in einer anderen Reihenfolge bzw. Anordnung aufweisen, oder bei denen Schritte bzw. Blöcke entfernt, hinzugefügt, unterteilt, kombiniert und/oder modifiziert worden sind. Jeder der Prozesse oder Blöcke kann in eine Vielfalt unterschiedlicher Arten implementiert werden. Ferner können Prozesse oder Blöcke gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt werden, auch wenn diese Prozesse oder Blöcke manchmal als hintereinander durchgeführt dargestellt werden.
Die Lehren der hierin dargestellten Erfindung können auf andere Systeme übertragen werden, die nicht notwendigerweise den oben beschriebenen Systemen entsprechen. Die Elemente und Handlungen der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können kombiniert werden, um zu weiteren Ausführungsformen zu gelangen.
Hierin verwendete bedingte Ausdrücke wie etwa unter anderem ”können”, ”könnte”, ”kann”, ”z. B.” und dergleichen werden dazu eingesetzt – sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist oder sich nicht etwas anderes aus dem Zusammenhang ergibt –, um zu vermitteln, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände beinhalten, während das andere Ausführungsformen nicht tun. Daher sollen derartige bedingte Ausdrücke im Allgemeinen nicht implizieren, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner Weise für ein oder mehrere Ausführungsformen notwendig sind, oder dass ein oder mehrere Ausführungsformen notwendigerweise logische Elemente aufweisen, um mit oder ohne Zutun oder Veranlassung des Nutzers zu entscheiden, ob diese Merkmale, Elemente und/oder Zustände in jeder beliebigen der Ausführungsformen beinhaltet sein oder durchgeführt werden sollen.
Disjunktive Ausdrücke wie etwa die Wendung ”zumindest eines von X, Y und Z” soll – sofern nicht explizit anderweitig angegeben – im Zusammenhang im Allgemeinen so verstanden werden, dass ein Gegenstand, Ausdruck oder ähnliches entweder X, Y oder Z oder jede Kombination davon sein kann (z. B. X, Y und/oder Z). Daher sollen und sollten derartige bedingte Ausdrücke im Allgemeinen nicht implizieren, dass bestimmte Ausführungsformen zumindest ein X, zumindest ein Y oder zumindest ein Z als notwendigerweise beinhaltete Merkmale aufweisen müssen.
Sofern nicht anderweitig ausdrücklich angegeben sollen Artikel wie ”ein” oder ”eine” im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass ein oder mehrere der beschriebenen Gegenstände beinhaltet sind. Dementsprechend sollen Wendungen wie ”eine Vorrichtung, welche dazu ausgelegt ist” ein oder mehrere solcher Vorrichtungen bedeuten. Solche ein oder mehreren angegebenen Vorrichtungen können auch gemeinschaftlich die angegebenen Funktionen ausführen. Zum Beispiel kann ”ein Prozessor, welcher dazu ausgelegt ist, die Funktionen A, B und C auszuführen” auch einen ersten Prozessor, welcher dazu ausgelegt ist, die Funktion A auszuführen, und einen mit dem ersten Prozessor zusammenarbeitenden zweiten Prozessor aufweisen, welcher dazu ausgelegt ist, die Funktionen B und C auszuführen.
Während bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsformen nur beispielhafter Natur und nicht zur Einschränkung des Offenbarungsgehalts gedacht. Tatsächlich können die hierin beschriebenen neuen Verfahren und Systeme in einer Vielzahl anderer Arten implementiert werden; darüber hinaus können verschiedentliche Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Art der hierin beschriebenen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne die Grundkonzeption der Erfindung zu verlassen. Die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente sollen derartige Ausprägungen und Modifikationen, die von der Grundidee der Erfindung umfasst werden, mit einschließen.

Claims

Ein Leistungsverstärkermodul, umfassend: einen Leistungsverstärker mit einem Kaskodentransistorpaar, welches einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor aufweist; und ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät mit einem Stromvergleicher, einem Sättigungssteuergerät und einem Hochfrequenz-(HF-)Dämpfungsglied, von denen der Stromvergleicher dazu ausgelegt ist, einen ersten Basisstrom des ersten Transistors mit einem zweiten Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten, das Sättigungssteuergerät dazu ausgelegt ist, ein auf dem Vergleichswert basierendes Bezugssignal an das HF-Dämpfungsglied auszugeben, und das HF-Dämpfungsglied dazu ausgelegt ist, die Amplitude eines in den Leistungsverstärker eingespeisten HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.
Das Leistungsverstärkermodul gemäß Anspruch 1, wobei das HF-Dämpfungsglied ein digitales Dämpfungsglied ist, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines Dämpfungsgrades zu verändern.
Das Leistungsverstärkermodul gemäß Anspruch 2, wobei der Dämpfungsgrad ein diskreter Dämpfungsgrad ist, welcher aus einer Vielzahl von diskreten Dämpfungsgraden zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals ausgewählt ist.
Das Leistungsverstärkermodul gemäß Anspruch 1, wobei das HF-Dämpfungsglied ein analoges Dämpfungsglied ist, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines Dämpfungsgrades zu verändern.
Das Leistungsverstärkermodul gemäß Anspruch 4, wobei der Dämpfungsgrad auf einer analogen Spannung basiert, die so lange kontinuierlich verändert wird, bis das Bezugssignal angibt, dass der Leistungsverstärker nicht mehr in einem Sättigungsbereich arbeitet.
Das Leistungsverstärkermodul gemäß Anspruch 5, wobei das analoge Dämpfungsglied bestimmt, ob es die analoge Spannung durch Erhöhung oder durch Verringerung verändern soll, zumindest teilweise auf der Basis einer Polarität des analogen Dämpfungsgliedes.
Das Leistungsverstärkermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Transistor ein Transistor in Basisschaltung ist und der zweite Transistor ein Transistor in Emitterschaltung ist.
Das Leistungsverstärkermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin umfassend: einen Hochsetzsteller, welcher dazu ausgelegt ist, eine Versorgungsspannung für den Leistungsverstärker zu regeln.
Das Leistungsverstärkermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Sättigungssteuergerät weiterhin einen Digital-zu-Analog-Wandler und einen Rampengenerator aufweist, von denen der Rampengenerator dazu ausgelegt ist, einen Zählwert an den Digital-zu-Analog-Wandler auszugeben, und der Digital-zu-Analog-Wandler dazu ausgelegt ist, das Bezugssignal zumindest teilweise basierend auf dem Zählwert zu erzeugen.
Das Leistungsverstärkermodul gemäß Anspruch 9, wobei das Bezugssignal ein 8-Bit-Wort ist, welches einen Dämpfungsgrad für das HF-Dämpfungsglied angibt, und das HF-Dämpfungsglied die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis des Dämpfungsgrades verändert.
Das Leistungsverstärkermodul gemäß einem der Ansprüche 9 und 10, wobei das Sättigungssteuergerät weiterhin einen Pulldown-Widerstand in elektrischer Wirkverbindung mit dem Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät, einen Spannungseingangs-/-ausgangspin und einen Rampentaktgenerator aufweist, von denen der Rampentaktgenerator dazu ausgelegt ist, auf der Basis eines zumindest teilweise auf dem Vergleichswert beruhenden Spannungsabfalls über den Pulldown-Widerstand zu erfassen, ob der erste Transistor in einem Sättigungsbereich betrieben wird, und, falls erfasst worden ist, dass der erste Transistor im Sättigungsbereich betrieben wird, der Rampentaktgenerator dazu ausgelegt ist, den Rampengenerator zu veranlassen, den Zählwert zu verändern.
Ein Sendeempfänger, umfassend: einen Empfänger; und einen Sender mit einem Leistungsverstärkermodul, welches einen Leistungsverstärker und ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfasst, von denen der Leistungsverstärker ein Kaskodentransistorpaar mit einem ersten Transistor und einem zweiten Transistor aufweist, und das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät einen Stromvergleicher, ein Sättigungssteuergerät und ein Hochfrequenz-(HF-)Dämpfungsglied aufweist, von denen der Stromvergleicher dazu ausgelegt ist, einen Basisstrom des ersten Transistors mit einem Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten, das Sättigungssteuergerät dazu ausgelegt ist, ein auf dem Vergleichswert basierendes Bezugssignal an das HF-Dämpfungsglied auszugeben, und das HF-Dämpfungsglied dazu ausgelegt ist, die Amplitude eines in den Leistungsverstärker eingespeisten HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.
Der Sendeempfänger gemäß Anspruch 12, wobei das HF-Dämpfungsglied ein digitales Dämpfungsglied ist, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines Dämpfungsgrades zu verändern.
Der Sendeempfänger gemäß Anspruch 13, wobei der Dämpfungsgrad ein diskreter Dämpfungsgrad ist, welcher aus einer Vielzahl von diskreten Dämpfungsgraden zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals ausgewählt ist.
Der Sendeempfänger gemäß Anspruch 12, wobei das HF-Dämpfungsglied ein analoges Dämpfungsglied ist, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines Dämpfungsgrades zu verändern.
Der Sendeempfänger gemäß Anspruch 15, wobei der Dämpfungsgrad auf einer analogen Spannung basiert, die so lange kontinuierlich verändert wird, bis das Bezugssignal angibt, dass der Leistungsverstärker nicht mehr in einem Sättigungsbereich arbeitet.
Der Sendeempfänger gemäß Anspruch 16, wobei das analoge Dämpfungsglied bestimmt, ob es die analoge Spannung durch Erhöhung oder durch Verringerung verändern soll, zumindest teilweise auf der Basis einer Polarität des analogen Dämpfungsgliedes.
Ein drahtloses Gerät, umfassend: eine Antenne, welche dazu ausgelegt ist, zumindest ein Signal von einem Sender zu senden, welches zumindest teilweise auf einem in einen Leistungsverstärker der Senders eingespeisten Hochfrequenzeingangssignal basiert; und den Sender mit einem Leistungsverstärkermodul, welches den Leistungsverstärker und ein Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät umfasst, von denen der Leistungsverstärker ein Kaskodentransistorpaar mit einem ersten Transistor und einem zweiten Transistor aufweist, und das Leistungsverstärkervorspannungssteuergerät einen Stromvergleicher, ein Sättigungssteuergerät und ein Hochfrequenz-(HF-)Dämpfungsglied aufweist, von denen der Stromvergleicher dazu ausgelegt ist, einen Basisstrom des ersten Transistors mit einem Basisstrom des zweiten Transistors zu vergleichen, um einen Vergleichswert zu erhalten, das Sättigungssteuergerät dazu ausgelegt ist, ein auf dem Vergleichswert basierendes Bezugssignal an das HF-Dämpfungsglied auszugeben, und das HF-Dämpfungsglied dazu ausgelegt ist, die Amplitude eines in den Leistungsverstärker eingespeisten HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals zu verändern.
Das drahtlose Gerät gemäß Anspruch 18, wobei das HF-Dämpfungsglied ein digitales Dämpfungsglied ist, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines Dämpfungsgrades zu verändern, und der Dämpfungsgrad ein diskreter Dämpfungsgrad ist, welcher aus einer Vielzahl von diskreten Dämpfungsgraden zumindest teilweise auf der Basis des Bezugssignals ausgewählt ist.
Das drahtlose Gerät gemäß Anspruch 18, wobei das das HF-Dämpfungsglied ein analoges Dämpfungsglied ist, welches dazu ausgelegt ist, die Amplitude des HF-Eingangssignals zumindest teilweise auf der Basis eines Dämpfungsgrades zu verändern, und der Dämpfungsgrad zumindest teilweise auf einer analogen Spannung basiert, die so lange kontinuierlich verändert wird, bis das Bezugssignal angibt, dass der Leistungsverstärker nicht mehr in einem Sättigungsbereich arbeitet.