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Verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen Patentanmeldung mit der Seriennummer 63/212,418, eingereicht am 18. Juni 2021, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen wird.
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Gebiet der Offenlegung
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Die Technologie der Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Übertragungsschaltung, die ein Hochfrequenz(HF)-Signal überträgt, das in einer breiten Modulationsbandbreite moduliert ist.
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Hintergrund
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Mobile Kommunikationsgeräte sind in der gegenwärtigen Gesellschaft zum Bereitstellen von drahtlosen Kommunikationsdiensten zunehmend üblich geworden. Die Verbreitung dieser mobilen Kommunikationsgeräte wird teilweise durch die vielen Funktionen angetrieben, die jetzt auf solchen Geräten aktiviert sind. Eine erhöhte Verarbeitungsfähigkeit in solchen Geräten bedeutet, dass sich mobile Kommunikationsgeräte von reinen Kommunikationswerkzeugen zu ausgeklügelten mobilen Multimediazentren entwickelt haben, die verbesserte Benutzererfahrungen ermöglichen.
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Die neu definierte Benutzererfahrung basiert auf einer höheren Datenrate, die von fortschrittlichen Technologien der fünften Generation (5G) und 5G New Radio (5G-NR) geboten wird, die typischerweise Hochfrequenzsignale (RF) im Millimeterwellenspektrum senden und empfangen. Da die HF-Signale im Millimeterwellenspektrum anfälliger für Dämpfung und Interferenzen sind, werden die HF-Signale typischerweise durch hochmoderne Leistungsverstärker verstärkt, um die HF-Signale vor der Übertragung auf eine höhere Leistung anzuheben.
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Hüllkurvenverfolgung (Envelope Tracking) (ET) ist eine Power-Management-Technologie, die entwickelt wurde, um die Betriebseffizienz und/oder Linearitätsleistung der Leistungsverstärker zu verbessern. In einer ET-Leistungsverwaltungsschaltung ist eine integrierte Leistungsverwaltungsschaltung (PMIC) dazu konfiguriert, eine zeitvariante ET-Spannung basierend auf einer zeitvarianten Spannungshüllkurve der HF-Signale zu erzeugen, und die Leistungsverstärker sind konfiguriert, um die HF-Signale basierend auf der zeitvarianten ET-Spannung zu verstärken. Je besser die zeitvariante ET-Spannung mit der zeitvarianten Spannungshüllkurven in Zeit und Amplitude ausgerichtet ist, desto besser ist verständlicherweise die Leistung (z.B. Effizienz und/oder Linearität), die an den Leistungsverstärkern erreicht werden kann. Die zeitvariante ET-Spannung kann jedoch aufgrund einer Reihe von Faktoren (z.B. Gruppenverzögerung, Impedanzfehlanpassung usw.) bezüglich Zeit und/oder Amplitude von der zeitvarianten Spannungseinhüllenden fehlausgerichtet werden. Als solches ist es wünschenswert, jederzeit und über eine breite Modulationsbandbreite eine gute Ausrichtung zwischen der zeitvarianten Spannung und der zeitvarianten Spannungshüllkurve aufrechtzuerhalten.
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Kurzbeschreibung
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Ausführungsformen der Offenbarung beziehen sich auf eine Breitbandübertragungsschaltung. Die Breitbandübertragungsschaltung enthält eine Transceiver-Schaltung und eine Leistungsverstärkerschaltung(en). Die Transceiver-Schaltung erzeugt ein oder mehrere Hochfrequenz(HF)-Signale aus einem zeitvarianten Eingangsvektor und liefert das (die) HF-Signal(e) an die Leistungsverstärkerschaltung(en). Die Leistungsverstärkerschaltung(en) verstärkt das/die HF-Signal(e) basierend auf einer modulierten Spannung und liefert das/die verstärkte(n) HF-Signal(e) an eine gekoppelte HF-Front-End-Schaltung (z.B. eine Filter/Multiplexer-Schaltung). Insbesondere wenn die Leistungsverstärkerschaltung(en) mit der HF-Front-End-Schaltung gekoppelt ist/sind, kann ein Ausgangsreflexionskoeffizient (z.B. S22) der Leistungsverstärkerschaltung(en) mit einem Eingangsreflexionskoeffizienten (z.B. S11) der HF-Front-End-Schaltung interagieren, um einen Spannungsverzerrungsfilter auf einer Ausgangsstufe der Leistungsverstärkerschaltung(en) zu erzeugen, was eine unerwünschte Verzerrung in dem/den HF-Signal(en) verursachen kann. In dieser Hinsicht ist in hierin offenbarten Ausführungsformen die Transceiver-Schaltung konfiguriert, um ein Entzerrungsfilter auf den zeitvarianten Eingangsvektor anzuwenden, um dadurch das Spannungsverzerrungsfilter an der Ausgangsstufe der Leistungsverstärkerschaltung(en) zu kompensieren. Durch Anwenden des Entzerrungsfilters in der Transceiver-Schaltung ist es möglich, eine unerwünschte momentane übermäßige Kompression und/oder ein erneutes Wachstum des Spektrums zu reduzieren, das aus dem Spannungsverzerrungsfilter resultiert, um dadurch die Effizienz und Linearität der Leistungsverstärkerschaltung(en) zu verbessern.
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In einem Aspekt wird eine Breitbandübertragungsschaltung bereitgestellt. Die Breitbandübertragungsschaltung umfasst eine Leistungsverstärkerschaltung, die über eine HF-Front-End-Schaltung mit einer Übertragungsschaltung gekoppelt ist. Die Leistungsverstärkerschaltung ist dazu konfiguriert, ein HF-Signal basierend auf einer modulierten Spannung zu verstärken. Die Leistungsverstärkerschaltung ist auch konfiguriert, um das verstärkte HF-Signal an die HF-Front-End-Schaltung bereitzustellen. Die Breitbandübertragungsschaltung enthält auch eine integrierte Schaltung (ETIC) zur Hüllkurvenverfolgung (ET). Das ETIC ist dazu konfiguriert, die modulierte Spannung basierend auf einer modulierten Zielspannung zu erzeugen. Die Breitbandübertragungsschaltung enthält auch eine Transceiver-Schaltung. Die Transceiver-Schaltung enthält eine Signalverarbeitungsschaltung. Die Signalverarbeitungsschaltung ist konfiguriert, um das HF-Signal aus einem zeitvarianten Eingangsvektor zu erzeugen. Die Transceiver-Schaltung enthält auch eine Zielspannungsschaltung. Die Zielspannungsschaltung ist konfiguriert, um eine zeitvariante Amplitudenhüllkurve des HF-Signals aus dem zeitvarianten Eingangsvektor zu erfassen. Die Zielspannungsschaltung ist auch dazu konfiguriert, die modulierte Zielspannung basierend auf der erfassten zeitvarianten Amplitudenhüllkurve zu erzeugen. Die Transceiver-Schaltung enthält auch eine Entzerrerschaltung. Die Entzerrerschaltung ist konfiguriert, um ein Entzerrungsfilter auf den zeitvarianten Eingangsvektor anzuwenden, um ein Spannungsverzerrungsfilter zu kompensieren, das auf einer Ausgangsstufe der Leistungsverstärkerschaltung durch Koppeln der Leistungsverstärkerschaltung mit der HF-Front-End-Schaltung erzeugt wird.
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Fachleute werden den Umfang der vorliegenden Offenbarung erkennen und zusätzliche Aspekte davon erkennen, nachdem sie die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungsfiguren gelesen haben.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungsfiguren, die in diese Beschreibung aufgenommen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen mehrere Aspekte der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Offenbarung zu erläutern.
- 1A ist ein schematisches Diagramm einer exemplarischen existierenden Übertragungsschaltung, wobei ein unerwünschtes Spannungsverzerrungsfilter auf einer Leistungsverstärkerschaltung erzeugt werden kann, wenn die Leistungsverstärkerschaltung mit einer Hochfrequenz(HF)-Eingangsschaltung gekoppelt ist;
- 1B ist ein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Darstellung einer Ausgangsstufe der Leistungsverstärkerschaltung in 1A bereitstellt;
- 2 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften äquivalenten Modells, das eine beispielhafte Darstellung des unerwünschten Spannungsverzerrungsfilters bereitstellt, das durch eine Kopplung zwischen der Leistungsverstärkerschaltung und der HF-Eingangsschaltung 14 in 1A erzeugt wird;
- 3 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Breitbandübertragungsschaltung, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist, um das unerwünschte Spannungsverzerrungsfilter in der bestehenden Übertragungsschaltung von 1A zu kompensieren;
- 4 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Breitbandübertragungsschaltung, die gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist, um das unerwünschte Spannungsverzerrungsfilter in der bestehenden Übertragungsschaltung von 1A zu kompensieren;
- 5 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Breitbandübertragungsschaltung, die gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist; und
- 6 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Breitbandübertragungsschaltung, die gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Die nachstehend dargelegten Ausführungsformen stellen die notwendigen Informationen dar, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die Ausführungsformen zu praktizieren, und veranschaulichen die beste Art, die Ausführungsformen zu praktizieren. Beim Lesen der folgenden Beschreibung im Lichte der beigefügten Zeichnungsfiguren werden Fachleute die Konzepte der Offenbarung verstehen und Anwendungen dieser Konzepte erkennen, die hierin nicht besonders angesprochen werden. Es versteht sich, dass diese Konzepte und Anwendungen in den Umfang der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche fallen.
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Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe erster, zweiter usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Beispielsweise könnte ein erstes Element als zweites Element bezeichnet werden, und in ähnlicher Weise könnte ein zweites Element als erstes Element bezeichnet werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Der Begriff „und/oder“, wie er hier verwendet wird, umfasst beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Elemente.
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Es versteht sich, dass, wenn ein Element wie eine Schicht, ein Bereich oder ein Substrat als „auf“ einem anderen Element anwesend oder „auf“ ein anderes Element verlaufend bezeichnet wird, es direkt auf dem anderen Element sein oder sich direkt auf das andere Element erstrecken kann oder dass auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt auf“ einem anderen Element anwesend oder „direkt auf“ ein anderes Element verlaufend bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Ebenso versteht es sich, dass, wenn ein Element wie eine Schicht, ein Bereich oder ein Substrat als „über“ einem anderen Element anwesend oder „über“ ein anderes Element verlaufend bezeichnet wird, kann es direkt über dem anderen Element sein oder sich direkt darüber erstrecken oder es können auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt über“ einem anderen Element anwesend oder „direkt über“ ein anderes Element verlaufend bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Es versteht sich auch, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden.
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Relative Begriffe wie „unterhalb“ oder „oberhalb“ oder „obere“ oder „untere“ oder „horizontal“ oder „vertikal“ können hier verwendet werden, um eine Beziehung eines Elements, einer Schicht oder eines Bereichs zu einem anderen Element, einer anderen Schicht oder einem anderen zu beschreiben Region, wie in den Figuren dargestellt. Es versteht sich, dass diese Begriffe und die oben diskutierten andere Ausrichtungen der Vorrichtung zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung umfassen sollen.
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht einschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, der Kontext gibt eindeutig etwas anderes an. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „enthält“ und/oder „einschließlich“, wenn sie hierin verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
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Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung, wie sie allgemein von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Offenbarung gehört, verstanden wird. Es versteht sich ferner, dass die hierin verwendeten Begriffe so interpretiert werden sollten, dass sie eine Bedeutung haben, die mit ihrer Bedeutung im Kontext dieser Beschreibung und der relevanten Technik übereinstimmt, und werden nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne interpretiert, es sei denn, dies wird hierin ausdrücklich so definiert.
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Ausführungsformen der Offenbarung beziehen sich auf eine Breitbandübertragungsschaltung. Die Breitbandübertragungsschaltung enthält eine Transceiver-Schaltung und eine(n) Leistungsverstärkerschaltung(en). Die Transceiver-Schaltung erzeugt ein oder mehrere Hochfrequenz(HF)-Signale aus einem zeitvarianten Eingangsvektor und liefert das (die) HF-Signal(e) an die Leistungsverstärkerschaltung(en). Die Leistungsverstärkerschaltung(en) verstärkt das/die HF-Signal(e) basierend auf einer modulierten Spannung und liefert das/die verstärkte(n) HF-Signal(e) an eine gekoppelte HF-Front-End-Schaltung (z.B. eine Filter/Multiplexer-Schaltung). Insbesondere wenn die Leistungsverstärkerschaltung(en) mit der HF-Front-End-Schaltung gekoppelt ist/sind, kann ein Ausgangsreflexionskoeffizient (z. B. S22) der Leistungsverstärkerschaltung(en) mit einem Eingangsreflexionskoeffizienten (z. B. S11) der HF-Front-End-Schaltung interagieren, um einen Spannungsverzerrungsfilter auf einer Ausgangsstufe der Leistungsverstärkerschaltung(en) zu erzeugen, was eine unerwünschte Verzerrung in dem/den HF-Signal(en) verursachen kann. In dieser Hinsicht ist in hierin offenbarten Ausführungsformen die Transceiver-Schaltung konfiguriert, um ein Entzerrungsfilter auf den zeitvarianten Eingangsvektor anzuwenden, um dadurch das Spannungsverzerrungsfilter an der Ausgangsstufe der Leistungsverstärkerschaltung(en) zu kompensieren. Durch Anwenden des Entzerrungsfilters in der Transceiver-Schaltung ist es möglich, eine unerwünschte momentane übermäßige Kompression und/oder ein Nachwachsen des Spektrums zu reduzieren, die aus dem Spannungsverzerrungsfilter resultieren, um dadurch die Effizienz und Linearität der Leistungsverstärkerschaltung(en) zu verbessern.
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Vor der Erörterung der HF-Übertragungsschaltung mit großer Modulationsbandbreite gemäß der vorliegenden Offenbarung wird beginnend mit 2 zunächst eine kurze Erörterung einer bestehenden Übertragungsschaltung bereitgestellt, um zu verstehen, wie ein unerwünschter Spannungsverzerrungsfilter erzeugt werden kann, wenn eine Leistungsverstärkerschaltung mit einer HF-Front-End-Schaltung, wie z. B. einer Filter-/Multiplexerschaltung, gekoppelt wird.
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1A ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften vorhandenen Übertragungsschaltung 10, wobei ein unerwünschtes Spannungsverzerrungsfilter HIV(s) auf einer Leistungsverstärkerschaltung 12 erzeugt werden kann, wenn die Leistungsverstärkerschaltung 12 mit einer HF-Front-End-Schaltung 14 gekoppelt ist. Bemerkenswerterweise ist in den unerwünschten Spannungsverzerrungsfiltern HIV(s) „s“ eine Notation der Laplace-Transformation. Die bestehende Übertragungsschaltung 10 umfasst eine Transceiver-Schaltung 16 , eine integrierte Hüllkurvenverfolgungs(ET)-Schaltung (ETIC) 18 und eine Übertragungsschaltung 20, die beispielsweise eine oder mehrere (nicht gezeigte) Antenne(n) umfassen kann.
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Die Transceiver-Schaltung 16 ist dazu konfiguriert, ein HF-Signal 22 zu erzeugen, das einer zeitvarianten Spannungshüllkurve 24 zugeordnet ist, und stellt das HF-Signal 22 der Leistungsverstärkerschaltung 12 bereit. Die Transceiver-Schaltung 16 ist auch dazu konfiguriert, eine zeitvariante Zielspannung VTGT zu erzeugen, die einer zeitvarianten Zielspannung 26 zugeordnet ist, die der zeitvarianten Spannungshüllkurve 24 des HF-Signals 22 folgt. Die ETIC 18 ist dazu konfiguriert, eine modulierte Spannung Vcc mit einer zeitvarianten modulierten Spannung 28 zu erzeugen, die der zeitvarianten Zielspannung 26 der zeitvarianten Zielspannung VTGT folgt, und die modulierte Spannung VCC an die Leistungsverstärkerschaltung 12 bereitzustellen. Die Leistungsverstärkerschaltung 12 ist dazu konfiguriert, das HF-Signal 22 basierend auf der modulierten Spannung Vcc zu einer zeitvarianten Ausgangsspannung VOUT zu verstärken, die einer zeitvarianten Ausgangsspannungshüllkurve 30 zugeordnet ist. Die Leistungsverstärkerschaltung 12 stellt dann das verstärkte HF-Signal 22 der HF-Front-End-Schaltung 14 bereit. Die HF-Front-End-Schaltung 14 kann eine Filterschaltung sein, die eine weitere Frequenzfilterung an dem verstärkten HF-Signal 22 durchführt, bevor das verstärkte HF-Signal 22 der Übertragungsschaltung 20 zur Übertragung bereitgestellt wird.
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1B ist ein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Darstellung einer Ausgangsstufe 32 der Leistungsverstärkerschaltung 12 in 1A bereitstellt. Gemeinsame Elemente zwischen den 1A und 1B sind darin mit gemeinsamen Elementnummern gezeigt und werden hier nicht erneut beschrieben.
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Die Ausgangsstufe 32 kann mindestens einen Transistor 34 enthalten, beispielsweise einen Bipolartransistor (BJT) oder einen komplementären Metalloxid-Halbleiter-(CMOS)-Transistor. Nimmt man den BJT als Beispiel, kann der Transistor 34 eine Basiselektrode B, eine Kollektorelektrode C und eine Emitterelektrode E beinhalten. Die Basiselektrode B ist dazu konfiguriert, eine Vorspannung VBIAS zu empfangen, und die Kollektorelektrode C ist dazu konfiguriert, die modulierte Spannung Vcc zu empfangen. Die Kollektorelektrode C ist auch mit der HF-Eingangsschaltung 14 gekoppelt und dazu konfiguriert, das verstärkte HF-Signal 22 mit der Ausgangsspannung VOUT auszugeben. In dieser Hinsicht kann die Ausgangsspannung VOUT eine Funktion der modulierten Spannung VCC sein. Verständlicherweise wird der Leistungsverstärker 12 mit guter Effizienz und Linearität arbeiten, wenn die zeitvariante modulierte Spannung 28 mit der zeitvariante Ausgangsspannungshüllkurve 30 ausgerichtet ist.
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2 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften äquivalenten Modells 36, das eine exemplarische Veranschaulichung des/der Spannungsverzerrungsfilter-HIV(s) bereitstellt, die durch eine Kopplung zwischen der Leistungsverstärkerschaltung 12 und der HF-Eingangsschaltung 14 in der bestehenden Übertragungsschaltung 10 von 1A erzeugt werden. Auf Elemente in 1A und 1B wird in 2 Bezug genommen, ohne hierin erneut beschriebenzu werden.
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In dem äquivalenten Modell 36 stellen VPA und ZPA die Ausgangsstufe 32 der Leistungsverstärkerschaltung 12 bzw. eine inhärente Impedanz der Leistungsverstärkerschaltung 12 dar, und Z11 stellt eine inhärente Impedanz dar, die einem Eingangsport der HF-Front-End-Schaltung 14 zugeordnet ist. Hier stellt VOUT eine Ausgangsspannung dar, die dem HF-Signal 22 zugeordnet ist, bevor die Leistungsverstärkerschaltung 12 mit der HF-Front-End-Schaltung 14 gekoppelt wird, und V'OUT stellt eine Ausgangsspannung dar, die dem HF-Signal 22 zugeordnet ist, nachdem die Leistungsverstärkerschaltung 12 mit der HF-Front-End-Schaltung 14 gekoppelt ist. Nachfolgend werden die Ausgangsspannungen VOUT und V'OUT zur Unterscheidung jeweils als „nicht gekoppelte Ausgangsspannung“ und „gekoppelte Ausgangsspannung“ bezeichnet.
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Eine für die gekoppelte Ausgangsspannung V'
OUT repräsentative Laplace-Transformation kann in der nachstehenden Gleichung (Gl. 1) ausgedrückt werden.
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In der obigen Gleichung (Gleichung 1) stellt TPA(s) einen Reflexionskoeffizienten dar, der in die Ausgangsstufe 32 der Leistungsverstärkerschaltung 12 blickt, und TI(s) stellt einen Reflexionskoeffizienten dar, der in die HF-Eingangsschaltung 14 blickt. Insbesondere sind TPA(s) und TI(s) komplexe Filter, die Amplituden- und Phaseninformationen enthalten. In dieser Hinsicht sind die TPA(s), die TI(s) und daher der/die Spannungsverzerrungsfilter HIV(s) von solchen Faktoren wie Modulationsbandbreite, HF-Spektrum und/oder Stehwellenverhältnis (VSWR) abhängig.
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Die Gleichung (Gl. 1) zeigt, dass die gekoppelte Ausgangsspannung V'OUT von der nicht gekoppelten Ausgangsspannung VOUT durch das/die Spannungsverzerrungsfilter HIV(s) verändert wird, wenn die Leistungsverstärkerschaltung 12 mit der HF-Front-End-Schaltung 14 gekoppelt ist. Infolgedessen kann die gekoppelte Ausgangsspannung V'OUT von der modulierten Spannung VCC fehlausgerichtet werden, wodurch eine unerwünschte Verzerrung im HF-Signal 22 verursacht wird.
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Gemäß verschiedenen hier offenbarten Ausführungsformen ist es möglich, die modulierte Spannung Vcc zu modifizieren, um die Spannungsverzerrungsfilter HIV(s) zu kompensieren, um dadurch die Differenz zwischen der nicht gekoppelten Ausgangsspannung VOUT und der gekoppelten Ausgangsspannung V'OUT zu reduzieren oder zu eliminieren. Als Ergebnis ist es möglich, eine unerwünschte momentane übermäßige Komprimierung und/oder ein erneutes Wachstum des Spektrums zu reduzieren, das aus dem/den Spannungsverzerrungsfilter-HIV(s) resultiert.
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3 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Breitbandübertragungsschaltung 38, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist, um die unerwünschten Spannungsverzerrungsfilter HIV(s) in der bestehenden Übertragungsschaltung 10 von 1A zu kompensieren. Die Breitbandübertragungsschaltung 38 ist konfiguriert, um ein HF-Signal 40 zu übertragen, das in einem weiten Bereich von Modulationsbandbreiten moduliert ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das HF-Signal 40 in einer Modulationsbandbreite von 200 MHz oder höher moduliert und in einem Millimeterwellen-HF-Spektrum übertragen werden.
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Die Breitbandübertragungsschaltung 38 beinhaltet eine Transceiver-Schaltung 42, eine Leistungsverstärkerschaltung 44 und eine ETIC 46. Die Leistungsverstärkerschaltung 44 ist über eine HF-Front-End-Schaltung 50 mit einer Übertragungsschaltung 48 gekoppelt. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die HF-Front-End-Schaltung 50 eine oder mehrere von einer Filterschaltung und einer Multiplexerschaltung (nicht gezeigt). Die Filterschaltung kann so konfiguriert sein, dass sie ein Filternetzwerk enthält, beispielsweise ein akustisches Filternetzwerk mit einer scharfen Grenzfrequenz. Die Leistungsverstärkerschaltung 44 kann identisch oder funktionell äquivalent zu der Leistungsverstärkerschaltung 12 in 1B sein. Somit kann die Leistungsverstärkerschaltung 44 auch die Ausgangsstufe 32 wie in der Leistungsverstärkerschaltung 12 beinhalten.
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Die Transceiver-Schaltung 42 beinhaltet eine Signalverarbeitungsschaltung 52 und eine Zielspannungsschaltung 54. Die Signalverarbeitungsschaltung 52 ist dazu konfiguriert, das HF-Signal 40 aus einem zeitvarianten Eingangsvektor 56 zu erzeugen. Der zeitvariante Eingangsvektor 56 kann durch eine (nicht gezeigte) digitale Basisbandschaltung in der Transceiver-Schaltung 42 erzeugt werden und enthält sowohl gleichphasige (I) als auch Quadratur(Q)-Komponenten. Die Zielspannungsschaltung 54 ist dazu konfiguriert, eine zeitvariante Amplitudenhüllkurve
des HF-Signals 40 aus dem zeitvarianten Eingangsvektor 56 zu erfassen. Dementsprechend kann die Zielspannungsschaltung 54 eine modulierte Zielspannung V
TGT basierend auf der erfassten zeitvarianten Amplitudenhüllkurve
erzeugen.
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Die ETIC 46 ist dazu konfiguriert, eine modulierte Spannung Vcc basierend auf der modulierten Zielspannung VTGT zu erzeugen und die modulierte Spannung Vcc an die Leistungsverstärkerschaltung 44 bereitzustellen. Die Leistungsverstärkerschaltung 44 wiederum verstärkt das HF-Signal 40 auf eine Ausgangsspannung VOUT basierend auf der modulierten Spannung VCC zur Übertragung über die HF-Front-End-Schaltung 50 und die Übertragungsschaltung 48.
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Wie zuvor beschrieben, ist die Ausgangsspannung VOUT eine Funktion der modulierten Spannung VCC. In dieser Hinsicht ist es möglich, die Differenz zwischen der nicht gekoppelten Ausgangsspannung VOUT und der gekoppelten Ausgangsspannung V'OUT zu reduzieren oder sogar zu eliminieren, indem die modulierte Spannung Vcc erzeugt wird, um das/die Spannungsverzerrungsfilter HIV(s) zu kompensieren. Vorausgesetzt, dass die ETIC 46 dazu konfiguriert ist, die modulierte Spannung Vcc basierend auf der modulierten Zielspannung VTGT zu erzeugen, ist es somit möglich, die Differenz zwischen der nicht gekoppelten Ausgangsspannung VOUT und der gekoppelten Ausgangsspannung V'OUT zu verringern oder sogar zu eliminieren, indem die modulierte Zielspannung VTGT erzeugt wird, um die Spannungsverzerrungsfilter HIV(s) zu kompensieren.
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In dieser Hinsicht beinhaltet die Transceiver-Schaltung 42 ferner eine Entzerrerschaltung 58. Die Entzerrerschaltung 58 ist konfiguriert, um ein Entzerrungsfilter H
ET(s) auf den zeitvarianten Eingangsvektor 56 anzuwenden, bevor die Zielspannungsschaltung 54 die modulierte Zielspannung V
TGT erzeugt. In einer Ausführungsform können die Entzerrungsfilter H
ET(s) durch die nachstehende Gleichung (Gl. 2) beschrieben werden.
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In der obigen Gleichung (Gleichung 2) stellt HIQ(s) eine Übertragungsfunktion der Signalverarbeitungsschaltung 52 dar und HPA(s) stellt eine Spannungsverstärkungsübertragungsfunktion der Leistungsverstärkerschaltung 44 dar. In dieser Hinsicht ist das Entzerrungsfilter HET(s) so konfiguriert, dass es zu einem kombinierten Signalpfadfilter passt, das die Übertragungsfunktion HIQ(s), die Spannungsverstärkungsübertragungsfunktion HPA(s) und das Spannungsverzerrungsfilter HIV(s) enthält.
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In einer Ausführungsform kann die Transceiver-Schaltung 42 auch eine Koeffizienten-Nachschlagetabellen(LUT)-Schaltung 62 umfassen, die beispielsweise eine Speicherschaltung oder eine Registerschaltung sein kann. Die Koeffizienten-LUT-Schaltung 62 kann konfiguriert sein, um die Übertragungsfunktion HIQ(s), die Spannungsverstärkungsübertragungsfunktion HPA(s) und die Reflexionskoeffizienten TPA(s) und TI(s) mit unterschiedlichen Frequenzen und/oder VSWR-Werten zu korrelieren. In dieser Hinsicht kann die Entzerrerschaltung 58 den/die Entzerrerfilter HET(s) für eine spezifische Frequenz und/oder einen spezifischen VSWR-Wert dynamisch erzeugen.
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In einer Ausführungsform wendet die Entzerrerschaltung 58 das/die Entzerrungsfilter H
ET(s) auf den zeitvarianten Eingangsvektor 56 an, um einen entzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 60 zu erzeugen, und stellt den entzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 60 der Zielspannungsschaltung 54 bereit. Die Zielspannungsschaltung 54 wiederum erfasst die zeitvariante Amplitudenhüllkurve
aus dem entzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 60 und erzeugt die modulierte Zielspannung basierend auf der erfassten zeitvarianten Amplitudenhüllkurve
Da die modulierte Zielspannung V
TGT aus dem entzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 60 erzeugt wird, können die modulierte Zielspannung V
TGT und daher die modulierte Spannung Vcc die Spannungsverzerrungsfilter H
IV(s) kompensieren, die an der Ausgangsstufe 32 der Leistungsverstärkerschaltung 44 durch Koppeln der Leistungsverstärkerschaltung 44 mit der HF-Front-End-Schaltung 50 erzeugt werden.
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In einer Ausführungsform beinhaltet die Zielspannungsschaltung 54 einen Amplitudendetektor 64, eine ET-LUT-Schaltung 66 und einen Digital-Analog-Wandler (DAC) 68. Die Amplitudendetektorschaltung 64 ist dazu konfiguriert, die zeitvariante Amplitudenhüllkurve
aus dem entzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 60 zu erfassen. Die ET-LUT-Schaltung 66 ist dazu konfiguriert, eine zeitvariante digitale Zielspannung V
DTGT basierend auf der erfassten zeitvarianten Amplitudenhüllkurve
zu erzeugen. Der DAC 68 ist dazu konfiguriert, die zeitvariante digitale Zielspannung V
DTGT in die modulierte Zielspannung V
TGT umzuwandeln und die modulierte Zielspannung V
TGT an die ETIC 46 bereitzustellen.
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Die Zielspannungsschaltung 54 kann auch einen Leistungsskalierer 70 beinhalten. Der Leistungsskalierer 70 kann dazu konfiguriert sein, die erfasste zeitvariante Amplitudenhüllkurve
basierend auf einem Skalierungsfaktor 72 nach oben oder unten zu skalieren. Dementsprechend kann die ET-LUT-Schaltung 66 die zeitvariante digitale Zielspannung V
DTGT basierend auf der skalierten zeitvarianten Amplitudenhüllkurve
erzeugen.
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In einer Ausführungsform kann die Signalverarbeitungsschaltung 52 eine digitale Speichervorverzerrungs(mDPD)-Schaltung 74 und eine Modulatorschaltung 76 beinhalten. Die mDPD-Schaltung 74 ist dazu konfiguriert, den zeitvarianten Eingangsvektor 56 zu empfangen und den zeitvarianten Eingangsvektor 56 digital vorzuverzerren, um einen vorverzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 78 zu erzeugen. In einer Ausführungsform kann die mDPD-Schaltung 74 den zeitvarianten Eingangsvektor 56 basierend auf der erfassten zeitvarianten Amplitudenhüllkurve
oder der skalierten zeitvarianten Amplitudenhüllkurve
digital vorverzerren. Die Modulatorschaltung 76 ist dazu konfiguriert, das HF-Signal 40 aus dem vorverzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 78 zu erzeugen und das HF-Signal 40 der Leistungsverstärkerschaltung 44 bereitzustellen.
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Alternativ zum Kompensieren des/der Spannungsverzerrungsfilter-HIV(s) über die Zielspannungsschaltung 54 ist es auch möglich, das/die Spannungsverzerrungsfilter-HIV(s) über die Signalverarbeitungsschaltung 52 zu kompensieren. In dieser Hinsicht ist 4 ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Breitbandübertragungsschaltung 80, die gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist, um die unerwünschten Spannungsverzerrungsfilter HIV(s) in der bestehenden Übertragungsschaltung 10 von 1A zu kompensieren. Gemeinsame Elemente zwischen den 3 und 4 sind darin mit gemeinsamen Elementnummern gezeigt und werden hier nicht erneut beschrieben.
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Die Breitbandübertragungsschaltung 80 beinhaltet eine Transceiver-Schaltung 82, die dazu konfiguriert ist, das HF-Signal 40 zu erzeugen und das HF-Signal 40 der Leistungsverstärkerschaltung 44 bereitzustellen. Im Gegensatz zu der Transceiver-Schaltung 42 in
3 ist die Zielspannungsschaltung 54 in der Transceiver-Schaltung 82 dazu konfiguriert, die zeitvariante Amplitudenhüllkurve
direkt aus dem zeitvarianten Eingangsvektor 56 zu erfassen.
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Die Transceiver-Schaltung 82 beinhaltet eine Entzerrerschaltung 84. Die Entzerrerschaltung 84 ist dazu konfiguriert, ein Entzerrungsfilter 1/H
ET(s) auf den zeitvarianten Eingangsvektor 56 anzuwenden, um den entzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 60 zu erzeugen. Das Entzerrungsfilter 1/H
ET(s) kann durch die nachstehende Gleichung (Gl. 3) beschrieben werden.
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Hierin kann die Signalverarbeitungsschaltung 52 das HF-Signal 40 aus dem entzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 60 erzeugen. Insbesondere ist die mDPD-Schaltung 74 dazu konfiguriert, den entzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 60 digital vorzuverzerren, um einen vorverzerrten entzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 86 zu erzeugen. Die Modulatorschaltung 76 wiederum ist dazu konfiguriert, das HF-Signal 40 aus dem vorverzerrten entzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 86 zu erzeugen und das HF-Signal 40 der Leistungsverstärkerschaltung 44 bereitzustellen.
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5 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Breitbandübertragungsschaltung 88, die gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist. Gemeinsame Elemente zwischen den 3 und 5 sind darin mit gemeinsamen Elementnummern gezeigt und werden hier nicht erneut beschrieben.
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Die Breitbandübertragungsschaltung 88 beinhaltet eine Transceiver-Schaltung 90. Die Transceiver-Schaltung 90 beinhaltet eine Signalverarbeitungsschaltung 92, die nur die Modulatorschaltung 76 beinhaltet. In dieser Ausführungsform ist die mDPD-Schaltung 74 dazu konfiguriert, den zeitvarianten Eingangsvektor 56 zu empfangen und den zeitvarianten Eingangsvektor 56 digital vorzuverzerren, um einen vorverzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 78 zu erzeugen. Dementsprechend ist eine Entzerrerschaltung 94 konfiguriert, um das Entzerrungsfilter HET(s) auf den vorverzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 78 anzuwenden, bevor die Zielspannungsschaltung 54 die modulierte Zielspannung VTGT erzeugt.
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6 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Breitbandübertragungsschaltung 96, die gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist. Gemeinsame Elemente zwischen den 4 und 6 sind darin mit gemeinsamen Elementnummern gezeigt und werden hier nicht erneut beschrieben.
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Die Breitbandübertragungsschaltung 96 beinhaltet eine Transceiver-Schaltung 98. Die Transceiver-Schaltung 98 beinhaltet eine Signalverarbeitungsschaltung 100, die nur die Modulatorschaltung 76 beinhaltet. In dieser Ausführungsform ist die mDPD-Schaltung 74 dazu konfiguriert, den zeitvarianten Eingangsvektor 56 zu empfangen und den zeitvarianten Eingangsvektor 56 digital vorzuverzerren, um einen vorverzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 78 zu erzeugen. Dementsprechend ist eine Entzerrerschaltung 102 konfiguriert, um das Entzerrungsfilter 1/HET(s) auf den vorverzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 78 anzuwenden, um den entzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 60 zu erzeugen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Amplitudendetektor 64 auch dazu konfiguriert sein, die zeitvariante Amplitudenhüllkurve
aus dem vorverzerrten zeitvarianten Eingangsvektor 78 zu erfassen. Somit kann der Amplitudendetektor 64 stattdessen an einen Ausgang der mDPD-Schaltung 74 gekoppelt sein.
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Fachleute werden Verbesserungen und Modifikationen an den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erkennen. Alle diese Verbesserungen und Modifikationen werden als innerhalb des Umfangs der hierin offenbarten Konzepte und der folgenden Ansprüche betrachtet.