DE112020003995T5

DE112020003995T5 - Einhüllendennachverfolgung auf mehreren niveaus mit analoger schnittstelle

Info

Publication number: DE112020003995T5
Application number: DE112020003995.1T
Authority: DE
Inventors: Florinel G. Balteanu; Serge Francois Drogi; Shayan Farahvash; David Richard Pehlke
Original assignee: Skyworks Solutions Inc
Current assignee: Skyworks Solutions Inc
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2022-05-12
Also published as: GB2622522B; GB202402752D0; US11223324B2; US20230291356A1; GB202319705D0; WO2021062141A1; GB2624805A; GB2602593B; CN114514697A; US11658615B2; US20220085766A1; GB2602593A; JP2022549331A; US20210099135A1; GB202204021D0; KR20220070009A; US11973467B2; GB2624805B; GB2622522A

Abstract

Mehrniveau-Einhüllendennachverfolger mit einer analogen Schnittstelle werden hierin offenbart. In bestimmten Ausführungsformen wird ein Einhüllendennachverfolgungssystem zur Erzeugung einer Leistungsverstärkerversorgungsspannung für einen Leistungsverstärker bereitgestellt. Das Einhüllendennachverfolgungssystem weist einen Mehrniveau-Gleichspannungswandler auf, welcher mehrere geregelte Spannungen ausgibt, einen MLS-Modulator, welcher die Auswahl der geregelten Spannungen im zeitlichen Verlauf auf der Basis eines einer Einhüllenden des von dem Leistungsverstärker verstärkten HF-Signals entsprechenden analogen Einhüllendensignals steuert, und einen Modulatorausgangsfilter, welcher zwischen einen Ausgang des MLS-Modulators und die Leistungsverstärkerversorgungsspannung gekoppelt ist.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf elektronische Systeme, insbesondere auf Leistungsverstärker für die Hochfrequenzelektronik (HF-Elektronik).
Beschreibung der zugehörigen Technologie
Leistungsverstärker werden in HF-Kommunikationssystemen genutzt, um HF-Signale für die Übertragung durch Antennen zu verstärken. Es ist wichtig, die Leistung der HF-Signalübertragungen steuern zu können, um eine Batterielebensdauer verlängern und/oder für geeignete Übertragungsleistungsniveaus sorgen zu können.
Beispiele für HF-Kommunikationssysteme mit ein oder mehreren Leistungsverstärkern sind unter anderem Mobiltelefone, Tablets, Basisstationen, Netzwerkzugangspunkte, Kundengeräte (Customer-Premises Equipment; CPE), Laptops und tragbare Elektronik (Wearables). Beispielsweise kann in drahtlosen Geräten, welche unter Nutzung eines Mobilfunkstandards, eines Standards für ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN) und/oder jedes anderen geeigneten Kommunikationsstandards kommunizieren ein Leistungsverstärker für die Verstärkung von HF-Signalen eingesetzt werden. Ein HF-Signal kann eine Frequenz in einem Frequenzbereich von etwa 30 kHz bis 300 GHz, wie beispielsweise im Bereich von etwa 410 MHz bis etwa 7,125 GHz für die Kommunikation im Frequenzbereich 1 (FR1) der fünften Generation (5G) von 5G aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Einhüllendennachverfolgungssystem. Das Einhüllendennachverfolgungssystem weist einen Leistungsverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal zu verstärken und Leistung über eine Leistungsverstärkerversorgungsspannung zu beziehen, und einen Einhüllendennachverfolger auf, welcher dazu ausgelegt ist, die Leistungsverstärkerversorgungsspannung auf der Basis eines analogen Einhüllendensignals, das einer Einhüllenden des Hochfrequenzsignals entspricht, zu erzeugen. Der Einhüllendennachverfolger umfasst einen Gleichspannungswandler, welcher dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von geregelten Spannungen auszugeben, einen Modulator, welcher dazu ausgelegt ist, eine Modulatorausgangsspannung an einem Ausgang auf der Basis der Vielzahl von geregelten Spannungen und dem analogen Einhüllendensignal auszugeben, und einen Modulatorausgangsfilter, welcher zwischen den Ausgang des Modulators und die Leistungsverstärkerversorgungsspannung gekoppelt ist, von denen der Modulator dazu ausgelegt ist, die Modulatorausgangsspannung auf der Basis eines Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit einer Vielzahl von Signalschwellenwerten zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Modulator eine Vielzahl von Schaltern, die auf der Basis des Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit der Vielzahl von Signalschwellenwerten selektiv aktivierbar sind. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist jeder der Vielzahl von Schaltern zwischen den Ausgang des Modulators und eine entsprechende der Vielzahl von geregelten Spannungen gekoppelt.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Einhüllendennachverfolger weiterhin eine Vielzahl von Modulatoren inklusive des Modulators und eine Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern inklusive des Modulatorausgangsfilters, von denen jeder der Vielzahl von Modulatoren mit der Leistungsverstärkerversorgungsspannung über einen entsprechenden der Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern gekoppelt ist. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen wird eine aktive Anzahl der Vielzahl von Modulatoren auf der Basis des Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit der Vielzahl von Signalschwellenwerten ausgewählt.
In etlichen Ausführungsformen ist der Modulator dazu ausgelegt, das analoge Einhüllendensignal über eine analoge Referenzschnittstelle für Einhüllendennachverfolgung einer mobilen industriellen Peripherieschnittstelle („Mobile Industry Peripheral Interface“, MIPI) zu empfangen.
In einigen Ausführungsformen ist das analoge Einhüllendensignal ein differentielles analoges Einhüllendensignal. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst der Modulator einen differentiellen Einhüllendenverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, das differentielle analoge Einhüllendensignal zur Erzeugung eines einphasigen Einhüllendensignals zu verstärken. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Modulator weiterhin eine Vielzahl von Vergleichern, welche jeweils dazu ausgelegt sind, das einphasige Einhüllendensignal mit einem entsprechenden der Vielzahl von Signalschwellenwerten zu vergleichen. Gemäß etlicher Ausführungsformen umfasst der differentielle Einhüllendenverstärker eine Verstärkungsschaltung, welche dazu ausgelegt ist, das differentielle Einhüllendensignal zu verstärken, und eine Gleichtaktrückkoppelschaltung, welcher betreibbar ist, um einen von einer Gleichtaktspannung des differentiellen Einhüllendensignals herrührenden Gleichtaktfehler in der Verstärkungsschaltung auszugleichen. In Übereinstimmung mit einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst die Verstärkungsschaltung einen ersten differentiellen Eingang, welcher dazu ausgelegt ist, das differentielle Einhüllendensignal zu empfangen, und einen zweiten differentiellen Eingang, welcher dazu ausgelegt ist, ein differentielles Ausgleichssignal von der Gleichtaktrückkoppelschaltung zu empfangen. Gemäß verschiedener Ausführungsformen ist die Gleichtaktrückkoppelschaltung dazu ausgelegt, eine Rückkopplung von einem Ausgang der Verstärkungsschaltung an den zweiten differentiellen Eingang der Verstärkungsschaltung abzugeben. In Übereinstimmung mit etlichen Ausführungsformen umfasst die Verstärkungsschaltung ferner einen differentiellen Eingangsfilter, welcher dazu ausgelegt ist, das differentielle Einhüllendensignal vor der Verstärkung durch die Verstärkungsschaltung zu filtern.
In einigen Ausführungsformen ist jeder der Vielzahl von Signalschwellenwerten steuerbar.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der Einhüllendennachverfolger weiterhin einen Gleichspannungspfadfilter auf, welcher zwischen eine Gleichspannung und die Leistungsverstärkerversorgungsspannung gekoppelt ist. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist der Gleichspannungswandler ferner dazu ausgelegt, die Gleichspannung zu erzeugen. In Übereinstimmung mit etlichen Ausführungsformen ist der Gleichspannungswandler dazu ausgelegt, eine Batteriespannung zu empfangen und die Vielzahl von geregelten Spannungen und die Gleichspannung auf der Basis einer Bereitstellung einer Gleichspannungswandlung der Batteriespannung zu erzeugen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst der Gleichspannungspfadfilter zumindest eine Reiheninduktivität und zumindest einen Shuntkondensator. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen trägt ein Gleichspannungspfad durch den Gleichspannungspfadfilter zumindest 75% der dem Leistungsverstärker durch den Einhüllendennachverfolger bereitgestellten Energie.
In etlichen Ausführungsformen hat jede der Vielzahl von geregelten Spannungen ein unterschiedliches Spannungsniveau.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Einhüllendennachverfolger weiterhin eine Vielzahl von entkoppelnden Kondensatoren, die jeweils zwischen Masse und einer entsprechenden der Vielzahl von geregelten Spannungen gekoppelt sind.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Modulatorausgangsfilter zumindest eine Reiheninduktivität und zumindest einen Shuntkondensator. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst der Modulatorausgangsfilter weiterhin einen Gleichspannungssperrkondensator zwischen der Modulatorausgangsspannung und der Leistungsverstärkerversorgungsspannung.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Einhüllendennachverfolger. Der Einhüllendennachverfolger weist einen Anschluss für eine Leistungsverstärkerversorgungsspannung, der dazu ausgelegt ist, eine Leistungsverstärkerversorgungsspannung für einen Leistungsverstärker auszugeben, einen Gleichspannungswandler, welcher dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von geregelten Spannungen auf der Basis einer Batteriespannung auszugeben, einen Modulatorausgangsfilter sowie einen Modulator auf, welcher einen Ausgang aufweist, der mit dem Anschluss für die Leistungsverstärkerversorgungsspannung über den Modulatorausgangsfilter gekoppelt ist. Der Modulator ist dazu ausgelegt ist, eine Modulatorausgangsspannung an dem Ausgang auf der Basis der Vielzahl von geregelten Spannungen und eines analogen Einhüllendensignals zu erzeugen und die Modulatorausgangsspannung auf der Basis eines Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit einer Vielzahl von Signalschwellenwerten zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Modulator eine Vielzahl von Schaltern, die auf der Basis des Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit der Vielzahl von Signalschwellenwerten selektiv aktivierbar sind. Gemäß verschiedener Ausführungsformen ist jeder der Vielzahl von Schaltern zwischen den Ausgang des Modulators und eine entsprechende der Vielzahl von geregelten Spannungen gekoppelt. In Übereinstimmung mit einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst der Einhüllendennachverfolger weiterhin eine Vielzahl von Modulatoren inklusive des Modulators und eine Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern inklusive des Modulatorausgangsfilters, von denen jeder der Vielzahl von Modulatoren mit der Leistungsverstärkerversorgungsspannung über einen entsprechenden der Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern gekoppelt ist. Gemäß etlicher Ausführungsformen wird eine aktive Anzahl der Vielzahl von Modulatoren auf der Basis des Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit der Vielzahl von Signalschwellenwerten ausgewählt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Modulator dazu ausgelegt, das analoge Einhüllendensignal über eine analoge Referenzschnittstelle für Einhüllendennachverfolgung einer mobilen industriellen Peripherieschnittstelle („Mobile Industry Peripheral Interface“, MIPI) zu empfangen.
In einigen Ausführungsformen ist das analoge Einhüllendensignal ein differentielles analoges Einhüllendensignal. Gemäß etlicher Ausführungsformen umfasst der Modulator einen differentiellen Einhüllendenverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, das differentielle analoge Einhüllendensignal zur Erzeugung eines einphasigen Einhüllendensignals zu verstärken. In einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst der Modulator weiterhin eine Vielzahl von Vergleichern, welche jeweils dazu ausgelegt sind, das einphasige Einhüllendensignal mit einem entsprechenden der Vielzahl von Signalschwellenwerten zu vergleichen. Gemäß verschiedener Ausführungsformen umfasst der differentielle Einhüllendenverstärker eine Verstärkungsschaltung, welche dazu ausgelegt ist, das differentielle Einhüllendensignal zu verstärken, und eine Gleichtaktrückkoppelschaltung, welcher betreibbar ist, um einen von einer Gleichtaktspannung des differentiellen Einhüllendensignals herrührenden Gleichtaktfehler in der Verstärkungsschaltung auszugleichen. In Übereinstimmung mit etlichen Ausführungsformen umfasst die Verstärkungsschaltung einen ersten differentiellen Eingang, welcher dazu ausgelegt ist, das differentielle Einhüllendensignal zu empfangen, und einen zweiten differentiellen Eingang, welcher dazu ausgelegt ist, ein differentielles Ausgleichssignal von der Gleichtaktrückkoppelschaltung zu empfangen. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist die Gleichtaktrückkoppelschaltung dazu ausgelegt, eine Rückkopplung von einem Ausgang der Verstärkungsschaltung an den zweiten differentiellen Eingang der Verstärkungsschaltung abzugeben. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Verstärkungsschaltung ferner einen differentiellen Eingangsfilter, welcher dazu ausgelegt ist, das differentielle Einhüllendensignal vor der Verstärkung durch die Verstärkungsschaltung zu filtern.
In etlichen Ausführungsformen ist jeder der Vielzahl von Signalschwellenwerten steuerbar.
In einigen Ausführungsformen weist der Einhüllendennachverfolger weiterhin einen Gleichspannungspfadfilter auf, welcher zwischen eine Gleichspannung und den Anschluss für die Leistungsverstärkerversorgungsspannung gekoppelt ist. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist der Gleichspannungswandler ferner dazu ausgelegt, die Gleichspannung zu erzeugen. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen ist der Gleichspannungswandler dazu ausgelegt, eine Batteriespannung zu empfangen und die Vielzahl von geregelten Spannungen und die Gleichspannung auf der Basis einer Bereitstellung einer Gleichspannungswandlung der Batteriespannung zu erzeugen. Gemäß etlicher Ausführungsformen umfasst der Gleichspannungspfadfilter zumindest eine Reiheninduktivität und zumindest einen Shuntkondensator. In Übereinstimmung mit einer Anzahl von Ausführungsformen trägt ein Gleichspannungspfad durch den Gleichspannungspfadfilter zumindest 75% der dem Anschluss für die Leistungsverstärkerversorgungsspannung bereitgestellten Energie.
In verschiedenen Ausführungsformen hat jede der Vielzahl von geregelten Spannungen ein unterschiedliches Spannungsniveau.
In etlichen Ausführungsformen umfasst der Einhüllendennachverfolger weiterhin eine Vielzahl von entkoppelnden Kondensatoren, die jeweils zwischen Masse und einer entsprechenden der Vielzahl von geregelten Spannungen gekoppelt sind.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Modulatorausgangsfilter zumindest eine Reiheninduktivität und zumindest einen Shuntkondensator. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst der Modulatorausgangsfilter weiterhin einen Gleichspannungssperrkondensator zwischen dem Ausgang des Modulators und dem Anschluss für die Leistungsverstärkerversorgungsspannung.
In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Mobilvorrichtung. Die Mobilvorrichtung weist einen Sendeempfänger, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal zu erzeugen, eine Frontendschaltung mit einem Leistungsverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, das Hochfrequenzsignal zu verstärken und Leistung von einer Leistungsverstärkerversorgungsspannung zu beziehen, sowie eine Leistungsverwaltungsschaltung mit einem Einhüllendennachverfolger auf, welcher dazu ausgelegt ist, die Leistungsverstärkerversorgungsspannung auf der Basis eines einer Einhüllenden des Hochfrequenzsignals entsprechenden analogen Einhüllendensignals zu erzeugen. Der Einhüllendennachverfolger umfasst einen Gleichspannungswandler, welcher dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von geregelten Spannungen auszugeben, einen Modulator, welcher dazu ausgelegt ist, eine Modulatorausgangsspannung an einem Ausgang auf der Basis der Vielzahl von geregelten Spannungen und dem analogen Einhüllendensignal auszugeben, und einen Modulatorausgangsfilter, welcher zwischen den Ausgang des Modulators und die Leistungsverstärkerversorgungsspannung gekoppelt ist. Der Modulator ist dazu ausgelegt, die Modulatorausgangsspannung auf der Basis eines Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit einer Vielzahl von Signalschwellenwerten zu erzeugen.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Modulator eine Vielzahl von Schaltern, die auf der Basis des Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit der Vielzahl von Signalschwellenwerten selektiv aktivierbar sind. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist jeder der Vielzahl von Schaltern zwischen den Ausgang des Modulators und eine entsprechende der Vielzahl von geregelten Spannungen gekoppelt.
In etlichen Ausführungsformen umfasst der Einhüllendennachverfolger weiterhin eine Vielzahl von Modulatoren inklusive des Modulators und eine Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern inklusive des Modulatorausgangsfilters, von denen jeder der Vielzahl von Modulatoren mit der Leistungsverstärkerversorgungsspannung über einen entsprechenden der Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern gekoppelt ist. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen wird eine aktive Anzahl der Vielzahl von Modulatoren auf der Basis des Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit der Vielzahl von Signalschwellenwerten ausgewählt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Modulator dazu ausgelegt, das analoge Einhüllendensignal über eine analoge Referenzschnittstelle für Einhüllendennachverfolgung einer mobilen industriellen Peripherieschnittstelle („Mobile Industry Peripheral Interface“, MIPI) zu empfangen.
In einigen Ausführungsformen ist das analoge Einhüllendensignal ein differentielles analoges Einhüllendensignal. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst der Modulator einen differentiellen Einhüllendenverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, das differentielle analoge Einhüllendensignal zur Erzeugung eines einphasigen Einhüllendensignals zu verstärken. In Übereinstimmung mit etlichen Ausführungsformen umfasst der Modulator weiterhin eine Vielzahl von Vergleichern, welche jeweils dazu ausgelegt sind, das einphasige Einhüllendensignal mit einem entsprechenden der Vielzahl von Signalschwellenwerten zu vergleichen. Gemäß verschiedener Ausführungsformen umfasst der differentielle Einhüllendenverstärker eine Verstärkungsschaltung, welche dazu ausgelegt ist, das differentielle Einhüllendensignal zu verstärken, und eine Gleichtaktrückkoppelschaltung, welcher betreibbar ist, um einen von einer Gleichtaktspannung des differentiellen Einhüllendensignals herrührenden Gleichtaktfehler in der Verstärkungsschaltung auszugleichen. In Übereinstimmung mit einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst die Verstärkungsschaltung einen ersten differentiellen Eingang, welcher dazu ausgelegt ist, das differentielle Einhüllendensignal zu empfangen, und einen zweiten differentiellen Eingang, welcher dazu ausgelegt ist, ein differentielles Ausgleichssignal von der Gleichtaktrückkoppelschaltung zu empfangen. Gemäß verschiedener Ausführungsformen ist die Gleichtaktrückkoppelschaltung dazu ausgelegt, eine Rückkopplung von einem Ausgang der Verstärkungsschaltung an den zweiten differentiellen Eingang der Verstärkungsschaltung abzugeben. In Übereinstimmung mit etlichen Ausführungsformen umfasst die Verstärkungsschaltung ferner einen differentiellen Eingangsfilter, welcher dazu ausgelegt ist, das differentielle Einhüllendensignal vor der Verstärkung durch die Verstärkungsschaltung zu filtern.
In verschiedenen Ausführungsformen ist jeder der Vielzahl von Signalschwellenwerten steuerbar.
In etlichen Ausführungsformen weist der Einhüllendennachverfolger weiterhin einen Gleichspannungspfadfilter auf, welcher zwischen eine Gleichspannung und die Leistungsverstärkerversorgungsspannung gekoppelt ist. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen ist der Gleichspannungswandler ferner dazu ausgelegt, die Gleichspannung zu erzeugen. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen umfasst die Mobilvorrichtung weiterhin eine Batterie, welche eine Batteriespannung ausgibt, und der Gleichspannungswandler ist dazu ausgelegt, eine Batteriespannung zu empfangen und die Vielzahl von geregelten Spannungen und die Gleichspannung auf der Basis einer Bereitstellung einer Gleichspannungswandlung der Batteriespannung zu erzeugen. Gemäß verschiedener Ausführungsformen umfasst der Gleichspannungspfadfilter zumindest eine Reiheninduktivität und zumindest einen Shuntkondensator. In Übereinstimmung mit einer Anzahl von Ausführungsformen trägt ein Gleichspannungspfad durch den Gleichspannungspfadfilter zumindest 75% der dem Leistungsverstärker durch den Einhüllendennachverfolger bereitgestellten Energie.
In verschiedenen Ausführungsformen hat jede der Vielzahl von geregelten Spannungen ein unterschiedliches Spannungsniveau.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Einhüllendennachverfolger weiterhin eine Vielzahl von entkoppelnden Kondensatoren, die jeweils zwischen Masse und einer entsprechenden der Vielzahl von geregelten Spannungen gekoppelt sind.
In etlichen Ausführungsformen umfasst der Modulatorausgangsfilter zumindest eine Reiheninduktivität und zumindest einen Shuntkondensator. Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst der Modulatorausgangsfilter weiterhin einen Gleichspannungssperrkondensator zwischen der Modulatorausgangsspannung und der Leistungsverstärkerversorgungsspannung.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung einer Mobilvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine schematische Darstellung eines Einhüllendennachverfolgungssystems für einen Leistungsverstärker gemäß einer Ausführungsform.
3A ist eine schematische Darstellung eines Einhüllendennachverfolgungssystems für einen Leistungsverstärker gemäß einer weiteren Ausführungsform.
3B ist eine schematische Darstellung eines Einhüllendennachverfolgungssystems für einen Leistungsverstärker gemäß einer weiteren Ausführungsform.
3C ist eine schematische Darstellung eines Einhüllendennachverfolgungssystems für einen Leistungsverstärker gemäß einer weiteren Ausführungsform.
4 ist eine schematische Darstellung eines Einhüllendennachverfolgungssystems für einen Leistungsverstärker gemäß einer weiteren Ausführungsform.
5 ist eine schematische Darstellung eines Einhüllendennachverfolgungssystems für einen Leistungsverstärker gemäß einer weiteren Ausführungsform.
6A ist eine schematische Darstellung eines differentiellen Einhüllendenverstärkers für ein Einhüllendennachverfolgungssystems gemäß einer Ausführungsform.
6B ist eine schematische Darstellung eines differentiellen Einhüllendenverstärkers für ein Einhüllendennachverfolgungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform.
7 ist eine schematische Darstellung einer Verstärkungsschaltung für einen differentiellen Einhüllendenverstärker gemäß einer Ausführungsform.
8 ist eine Auftragung eines Beispiels eines differentiellen analogen Einhüllendensignals gegenüber der Zeit.
9 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vergleicherschaltung für einen Modulator mit Mehrniveauversorgung („multi-level supply“, MLS).
10 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Vergleichers für die Vergleicherschaltung der 9.
11 ist eine schematische Darstellung einer Mobilvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
12 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Kommunikationssystems zum Übertragen von Hochfrequenzsignalen (HF-Signalen).
13 ist eine schematische Darstellung eines Modulationssystems mit Mehrniveauversorgung gemäß einer Ausführungsform.
14 ist eine schematische Darstellung eines MLS-DC/DC-Wandlers gemäß einer Ausführungsform.
15 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für den Zeitverlauf einer MLS-DC/DC-Wandlung.
16 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für MLS-Einhüllendennachverfolgung für ein kontinuierliches Wellensignal.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen stellt verschiedene Beschreibungen bestimmter Ausführungsformen dar. Die hier beschriebenen Innovationen können jedoch auf vielfältige Weise verkörpert werden, z.B. durch die Definition und in dem Umfang der Ansprüche. In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen gleichartige Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente bezeichnen können. Es sei darauf hingewiesen, dass die in den Figuren dargestellten Elemente nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass bestimmte Ausführungsformen mehr Elemente beinhalten können, als in einer Zeichnung und/oder einer Teilmenge der in einer Zeichnung dargestellten Elemente dargestellt sind. Darüber hinaus können einige Ausführungsformen jede geeignete Kombination von Merkmalen aus zwei oder mehr Zeichnungen enthalten.
Einhüllendennachverfolgung ist eine Technik, die eingesetzt werden kann, um den Leistungswirkungsgrad („power added efficiency“, PAE) eines Leistungsverstärkers zu verbessern, indem der Spannungspegel einer Leistungsverstärkerversorgungsspannung in Bezug auf eine Einhüllende eines durch den Leistungsverstärker verstärktes HF-Signal angepasst wird. Wenn sich daher die Einhüllende des HF-Signals erhöht, kann die dem Leistungsverstärker bereitgestellte Versorgungsspannung erhöht werden. Dementsprechend kann, wenn sich die Einhüllende des HF-Signals erniedrigt, die dem Leistungsverstärker bereitgestellte Versorgungsspannung verringert werden, um den Energieverbrauch zu senken.
Mehrniveau-Einhüllendennachverfolger mit einer analogen Schnittstelle werden hierin offenbart. In bestimmten Ausführungsformen wird ein Einhüllendennachverfolgungssystem zur Erzeugung einer Leistungsverstärkerversorgungsspannung für einen Leistungsverstärker bereitgestellt. Das Einhüllendennachverfolgungssystem umfasst einen Mehrniveauversorgungs-Gleichspannungswandler („multi-level supply“, MLS), welcher mehrere geregelte Spannungen ausgibt, einen MLS-Modulator, welcher die Auswahl der geregelten Spannungen im zeitlichen Verlauf auf der Basis eines einer Einhüllenden des von dem Leistungsverstärker verstärkten HF-Signals entsprechenden analogen Einhüllendensignals steuert, und einen Modulatorausgangsfilter, welcher zwischen einen Ausgang des MLS-Modulators und die Leistungsverstärkerversorgungsspannung gekoppelt ist.
Der MLS-Modulator verarbeitet das analoge Einhüllendensignal, um Modulationsfunktionen zu steuern. In bestimmten Implementierungsformen umfasst der MLS-Modulator beispielsweise zwei oder mehr Vergleicher, um den Signalpegel des analogen Einhüllendensignals mit verschiedenen Schwellenwertniveaus zu vergleichen. Zusätzlich dazu werden die Ausgangssignale der Vergleicher dazu verwendet, die Auswahl der Schalter des Modulators zu steuern, um dadurch die Modulation zu steuern.
In bestimmten Implementierungsformen wird das analoge Einhüllendensignal über eine analoge Referenzschnittstelle für Einhüllendennachverfolgung (eTrak) einer mobilen industriellen Peripherieschnittstelle („Mobile Industry Peripheral Interface“, MIPI) empfangen. Außerdem verarbeitet der MLS-Modulator das analoge Einhüllendensignal, um Funktionen des MLS-Modulators zu steuern. Daher können die hierin offenbarten Lehren dazu verwendet werden, eine MIPI-eTrak-Schnittstelle für Mehrniveaueinhüllendennachverfolgung umzuwidmen.
Um die Granularität der Steuerung der Modulation zu verbessern, umfasst das Einhüllendennachverfolgungssystem in bestimmten Implementierungsformen zwei oder mehr Modulatoren und zwei oder mehr zugeordnete Modulatorausgangsfilter, die parallel zueinander arbeiten, um die Leistungsverstärkerversorgungsspannung auf der Basis des analogen Einhüllendensignals und der geregelten Spannungen zu erzeugen. Eine Verwendung mehrerer Modulatoren kann für eine feinere Auflösung der Quantisierung sorgen. Beispielsweise kann jede beliebige Anzahl von Modulator zu einem gegebenen Zeitpunkt aktiviert werden, um die Leistungsverstärkerversorgungsspannung im Vergleich zu einer Implementierungsform mit nur einem einzelnen Modulator und einem einzigen Modulatorausgangsfilter besser steuern zu können.
In bestimmten Implementierungsformen umfasst das Einhüllendennachverfolgungssystem weiterhin einen Gleichspannungspfadfilter, welcher zwischen eine Gleichspannung und die Leistungsverstärkerversorgungsspannung gekoppelt wird. Durch die Bereitstellung eines Gleichspannungspfades durch den Gleichspannungspfadfilter und eines separaten Wechselspannungspfades durch den Modulatorausgangsfilter kann eine verbesserte Effizienz des Einhüllendennachverfolgungssystem erzielt werden.
Zum Beispiel kann ein niederfrequenter Strom, wie beispielsweise ein Gleichstrom durch den Gleichspannungspfadfilter (zum Beispiel über eine Filterinduktivität) geleitet werden, wodurch die Einschränkungen hinsichtlich Bauraum und/oder die Gleichspannungswiderstand der Schalter des Modulators weniger gravierend sind. Dementsprechend können geringere Schaltverluste im Wechselspannungspfad erzielt werden, wodurch die Effizienz des Gesamtsystems steigt. In einem Beispiel trägt der Gleichspannungspfad mindestens 75% der dem Leistungsverstärker durch das Einhüllendennachverfolgungssystem bereitgestellten Energie.
In bestimmten Implementierungsformen ist die Gleichspannung eine durch einen Gleichspannungswandler geregelte Spannung. Beispielsweise kann der MLS-Gleichspannungswandler auch dazu genutzt werden, die Gleichspannung zu erzeugen. In solchen Implementierungsformen kann das Spannungsniveau der Gleichspannung das gleiche oder ein anderes im Vergleich zu einer dem MLS-Gleichspannungswandler bereitgestellten geregelten Spannungen sein.
1 ist eine schematische Darstellung einer Mobilvorrichtung 70 gemäß einer Ausführungsform. Die Mobilvorrichtung 70 umfasst eine Primärantenne 1, eine Diversitätsantenne 2, eine Primärantennenabstimmschaltung 3, eine Diversitätsantennenabstimmschaltung 4, einen zweipoligen („double-pole double-throw“, DPDT) Antennendiversitätswechselschalter 5, ein primäres Frontendmodul 6, ein Diversitätsfrontendmodul 7, eine Batterie 8, einen MLS-Einhüllendennachverfolger 9, einen Sendeempfänger 10, ein Basisbandmodem 11 und einen Anwendungsprozessor 12.
Auch, wenn eine Ausführungsform einer Mobilvorrichtung gezeigt wird, sind die hierin offenbarten Lehren auf Mobilvorrichtungen, die auf verschiedenste Art und Weise ausgestaltet sind, anwendbar. Dementsprechend sind andere Ausgestaltungsformen möglich.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst das primäre Frontendmodul 6 einen ersten Leistungsverstärker 21, einen zweiten Leistungsverstärker 22, einen dritten Leistungsverstärker 23, einen vierten Leistungsverstärker 24, einen ersten rauscharmen Verstärker 31, einen zweiten rauscharmen Verstärker 32, einen dritten rauscharmen Verstärker 33, einen Diplexer 42, einen Sende-/Empfangsbandschalter 41, einen Sendefilter 43, einen ersten Duplexer 45, einen zweiten Duplexer 46, einen dritten Duplexer 47, einen ersten Empfangsfilter 51, einen zweiten Empfangsfilter 52, einen dritten Empfangsfilter 53, einen ersten Richtkoppler 59 und einen zweiten Richtkoppler 60. Außerdem umfasst das Diversitätsfrontendmodul 7 einen ersten rauscharmen Verstärker 35, einen zweiten rauscharmen Verstärker 36, einen ersten Empfangsfilter 55, einen zweiten Empfangsfilter 56, einen ersten Sende-/Empfangsbandschalter 61 und einen zweiten Sende-/Empfangsbandschalter 62.
Auch, wenn eine Ausgestaltungsform einer Frontendschaltung gezeigt wird, sind andere Ausgestaltungsformen von Frontendschaltungen möglich. Beispielsweise kann eine Frontendschaltung Leistungsverstärker (PAs), rauscharme Verstärker („low noise amplifiers“, LNAs), Filter, Schalter, Phasenschieber, Duplexer und/oder andere geeignete Schaltungselemente zur Verarbeitung von HF-Signalen, die von einer oder mehreren Antennen gesendet und/oder empfangen worden sind, aufweisen. Beispielhafte Funktionen eines Frontends umfassen, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, Verstärkung von Signalen für das Senden, Verstärkung empfangener Signale, Filterung von Signalen, Umschalten zwischen verschiedenen Bändern, Umschalten zwischen verschiedenen Leistungsmodi, Umschalten zwischen Sende- und Empfangsmodi, Duplexen von Signalen, Multiplexen von Signalen (beispielsweise Diplexen oder Triplexen) oder jede Kombination derselben.
Dementsprechend können andere Ausgestaltungsformen von primären Frontendmodulen, Diversitätsfrontendmodulen, Antennenauswahl und/oder Antennenabstimmung gewählt werden.
Wie in 1 gezeigt, wird der MLS-Einhüllendennachverfolger 9 dazu verwendet, ein oder mehrere Leistungsverstärkerversorgungsspannungen zu erzeugen, die von Leistungsverstärkern genutzt werden, welche in der Mobilvorrichtung 70 zur Verstärkung von HF-Signalen für die Drahtlosübertragung eingesetzt werden. In der dargestellten Ausführungsform empfängt der MLS-Einhüllendennachverfolger 9 eine Batteriespannung V_BATT von der Batterie 8 und erzeugt eine erste Leistungsverstärkerversorgungsspannung V_PA1 für den ersten Leistungsverstärker 21 und eine zweite Leistungsverstärkerversorgungsspannung V_PA2 für den zweiten Leistungsverstärker 22. Auch wenn ein Beispiel gezeigt wird, in dem der MLS-Einhüllendennachverfolger 9 zwei Leistungsverstärkerversorgungsspannungen erzeugt, kann der MLS-Einhüllendennachverfolger 9 mehr oder weniger Leistungsverstärkerversorgungsspannungen erzeugen.
Der MLS-Einhüllendennachverfolger 9 steuert die erste Leistungsverstärkerversorgungsspannung V_PA1, um eine Einhüllende eines ersten durch den ersten Leistungsverstärker 21 verstärkten HF-Signals nachzuverfolgen. Zusätzlich steuert der MLS-Einhüllendennachverfolger 9 die zweite Leistungsverstärkerversorgungsspannung V_PA2, um eine Einhüllende eines zweiten durch den zweiten Leistungsverstärker 22 verstärkten HF-Signals nachzuverfolgen. In bestimmten Ausgestaltungsformen empfängt der MLS-Einhüllendennachverfolger 9 digitale Einhüllendendaten von dem Basisbandmodem 11. Beispielweise kann der MLS-Einhüllendennachverfolger 9 digitale Daten empfangen, welche eine Einhüllende des ersten HF-Signals und eine Einhüllende des zweiten HF-Signals repräsentieren.
Die Batterie 8 kann jedwede geeignete Batterie zur Verwendung in der Mobilvorrichtung 70 sein, beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie. Die Batteriespannung V_BATT wird durch einen Gleichspannungswandler des MLS-Einhüllendennachverfolgers 9 geregelt, um geregelte Spannung(en) zum Einsatz in der MLS-Einhüllendennachverfolgung gemäß der hierin offenbarten Lehren erzeugen zu können.
Der Sendeempfänger 10 erzeugt HF-Signale für die Übertragung und verarbeitet eingehende HF-Signale, die von der Primärantenne 1 und der Diversitätsantenne 2 empfangen werden. Es sollte klar sein, dass verschiedene Funktionen, die mit der Übertragung und dem Empfang von HF-Signalen durch ein oder mehrere Komponenten erreicht werden können, die gemeinschaftlich als Sendeempfänger 10 in 1 dargestellt werden. In einem Beispiel können separate Komponenten (beispielsweise separate Schaltungen oder Chips) zur Verarbeitung verschiedener Arten von HF-Signalen vorgesehen werden.
Das Basisbandmodem 11 stellt dem Sendeempfänger 10 digitale Darstellungen von Sendesignalen bereit, welche der Sendeempfänger 10 verarbeitet, um HF-Signale für die Übertragung zu erzeugen. Das Basisbandmodem 11 verarbeitet zudem digitale Darstellungen von Empfangssignalen, die der Sendeempfänger 10 bereitstellt.
Wie in 1 gezeigt, ist das Basisbandmodem 11 mit dem Anwendungsprozessor 12 gekoppelt, welcher dazu dient, für die Verarbeitung primärer Anwendungen in der Mobilvorrichtung 70 zu sorgen. Der Anwendungsprozessor 12 kann eine breite Vielfalt von Funktionen bereitstellen, wie beispielsweise Systemressourcen, die für die Unterstützung von Anwendungen geeignet sind, einschließlich - und ohne Beschränkung der Allgemeinheit - Speicherverwaltung, Grafikverarbeitung und/oder Multimedia-Dekodierung.
Auch, wenn die Mobilvorrichtung 70 ein Beispiel eines HF-Systems mit einem Mehrniveau-Einhüllendennachverfolger darstellt, kann eine breite Vielfalt von HF-Systemen ein oder mehrere Mehrniveau-Einhüllendennachverfolger gemäß der hierin offenbarten Lehren aufweisen.
2 bis 5 zeigen schematische Darstellungen von verschiedenen Ausführungsformen von Einhüllendennachverfolgungssystemen für einen Leistungsverstärker. Jedoch sind die hierin offenbarten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Einhüllendennachverfolger anwendbar. Dementsprechend sind andere Ausgestaltungsformen möglich.
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Einhüllendennachverfolgungssystems 100 für einen Leistungsverstärker 71. Das Einhüllendennachverfolgungssystem 100 umfasst einen MLS-Gleichspannungswandler 72, einen Gleichspannungspfadfilter 73, einen MLS-Modulator 81 und einen Modulatorausgangsfilter 91, der in dieser Ausführungsform als Wechselspannungspfadfilter dient. Der MLS-Gleichspannungswandler 72 wird hierbei auch als ein MLS-Schaltregler bezeichnet.
Der Leistungsverstärker 71 verstärkt ein HF-Eingangssignal RF_IN, um ein HF-Ausgangssignal RF_OUT zu erzeugen. Der MLS-Modulator 81 empfängt ein analoges Einhüllendensignal (ENVELOPE), welches sich in Abhängigkeit einer Einhüllenden des HF-Eingangssignals RF_IN ändert. In bestimmten Ausgestaltungsformen entspricht das analoge Einhüllendensignal einem Einhüllendensignal, welches von einer MIPI-eTrak-Schnittstelle empfangen wird. Allerdings sind auch andere Ausgestaltungsformen möglich.
In der dargestellten Ausführungsform empfängt der MLS-Gleichspannungswandler 72 eine Batteriespannung V_BATT, und sorgt für eine DC-DC-Wandlung, um eine Vielfalt von geregelten Spannungen V_MLSa, V_MLSB, V_MLSc ... V_MLSn unterschiedlicher Spannungsniveaus zu erzeugen. Auch wenn ein Beispiel mit vier MLSgeregelten Spannungen gezeigt wird, kann der MLS-Gleichspannungswandler 72 mehr oder weniger MLS-geregelte Spannungen erzeugen, wie durch die Ellipsen angedeutet. In dieser Ausführungsform erzeugt der MLS-Gleichspannungswandler 72 die Gleichspannung V_DC auch durch eine Regulierung der Batteriespannung V_BATT. Die Gleichspannung V_DC kann dasselbe oder ein anderes Spannungsniveau aufweisen wie eine der geregelten Spannungen V_MLSa, V_MLSb, V_MLSc ... V_MLSn.
Der MLS-Modulator 81 empfängt die geregelten Spannungen V_MLSa, V_MLSb, V_MLSc ... V_MLSn sowie das analoge Einhüllendensignal und stellt dem Modulatorausgangsfilter 91 eine Modulatorausgangsspannung bereit. In bestimmten Ausführungsformen steuert der MLS-Modulator 81 die ausgegebene Spannung in Abhängigkeit der Auswahl einer geeigneten geregelten Spannung im zeitlichen Verlauf auf der Basis des Einhüllendensignals. Beispielweise kann der MLS-Modulator 81 eine Bank von Schaltern aufweisen, um selektiv eine der geregelten Spannungen V_MLSa, V_MLSb, V_MLSc ... V_MLSn mit dem Ausgang des Modulators zu verbinden, in Abhängigkeit von einem Signalpegel des analogen Einhüllendensignals.
In bestimmten Ausgestaltungsformen erzeugt der MLS-Modulator 81 die Modulatorausgangsspannung auf der Basis eines Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit ein zwei oder mehr Signalschwellenwerten. Beispielsweise kann der MLS-Modulator 81 zwei oder mehr Komparatoren oder Vergleicher aufweisen, die das analoge Einhüllendensignal mit unterschiedlichen Signalschwellenwerten vergleichen. Zusätzlich kann der MLS-Modulator 81 eine Vielzahl von Schaltern aufweisen, von denen jeder zwischen dem Ausgang des MLS-Modulators 81 und einer entsprechenden der geregelten Spannungen verbunden ist, und die Schalter können in Abhängigkeit der Vergleichsergebnisse individuell aktiviert werden.
Der Gleichspannungspfadfilter 73 und der Modulatorausgangsfilter 91 filtern die Gleichspannung V_DC von dem MLS-Gleichspannungswandler 72 bzw. dem Ausgang des MLS-Modulators 81, um dadurch eine Leistungsverstärkerversorgungsspannung V_PA für den Leistungsverstärker 71 zu erzeugen.
Durch Bereitstellung eines Gleichspannungspfades durch den Gleichspannungspfadfilter 73 und einen separaten Wechselspannungspfad durch den Modulatorausgangsfilter 91 kann eine verbesserte Effizienz des Einhüllendennachverfolgungssystems 100 erreicht werden. Beispielsweise kann ein niederfrequenter Strom (ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch ein Gleichstrom) durch den Gleichspannungspfadfilter 73 erzielt werden, wodurch die Einschränkungen hinsichtlich Bauraum und/oder die Gleichspannungswiderstand der Schalter des Modulators weniger gravierend sind.
Dementsprechend können geringere Schaltverluste im Wechselspannungspfad erzielt werden, wodurch die Effizienz des Gesamtsystems steigt. In einem Beispiel trägt der Gleichspannungspfad mindestens 75% der dem Leistungsverstärker 71 durch das Einhüllendennachverfolgungssystem 100 bereitgestellten Energie.
3A ist eine schematische Darstellung eines Einhüllendennachverfolgungssystems 140 für einen Leistungsverstärker 101 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Einhüllendennachverfolgungssystem 140 umfasst eine integrierte Einhüllendennachverfolgungsschaltung („integrated circuit“, IC) 102, einen Gleichspannungspfadfilter 103, einen Modulatorausgangsfilter 104 (der in dieser Ausführungsform als Wechselspannungspfadfilter dient), eine DAC-Schaltung 105, einen Einhüllendenfilter 106, erste bis vierte Entkopplungskondensatoren 111 bis 114 und eine Induktivität 117.
Auch, wenn eine Ausführungsform eines Einhüllendennachverfolgungssystems in 3A dargestellt ist, sind die hierin offenbarten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Einhüllendennachverfolgungssysteme anwendbar. Dementsprechend sind andere Ausgestaltungsformen möglich.
In der dargestellten Ausführungsform weist der Einhüllendennachverfolgungs-IC 102 MLS-Schaltelemente 121, eine digitale Steuerschaltung 122, einen Basisband-MLS-Modulator 123 und eine Modulatorsteuerschaltung 124 auf. Der Einhüllendennachverfolgungs-IC 102 der 3A wird mit verschiedenen Pins oder Kontaktplättchen zur Bereitstellung verschiedener Funktionen abgebildet, wie zum Beispiel Empfangen einer Batteriespannung (V_BATT), Kommunizieren über eine serielle Schnittstelle (SPI), Ausgeben einer Gleichspannung V_DC, Empfangen eines differentiellen analogen Einhüllendensignals (ENV_p, ENV_n), Verbinden mit den Entkopplungskondensatoren 111-114 sowie Verbinden mit der Induktivität 117. Ein Einhüllendennachverfolgungs-IC wird hierin auch als Einhüllendennachverfolgungshalbleiterdie oder -chip bezeichnet.
Die MLS-Schaltelemente 121 steuern einen Strom durch die Induktivität 117, um für Spannungsregelung zu sorgen. Beispielsweise können die MLS-Schaltelemente 121 über Schalter und eine Steuerung verfügen, die die Schalter mittels eines geeigneten Regelungsschemas (einschließlich, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, Pulsbreitenmodulation oder PWM) an- und abschaltet, um für DC/DC-Wandlung zu sorgen. In der dargestellten Ausführungsform geben die MLS-Schaltelemente 121 vier geregelte MLS-Spannungen verschiedener Spannungsniveaus aus. Allerdings können die MLS-Schaltelemente 121 ausgestaltet werden, um mehr oder weniger geregelte MLS-Spannungen auszugeben.
Wie in 3A gezeigt, werden die MLS-Schaltelemente 121 durch die digitale Steuerschaltung 122 gesteuert. Die digitale Steuerschaltung 122 kann für eine Programmierbarkeit der MLS-Schaltelemente 121 sorgen, einschließlich, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, Steuerung der Spannungsniveaus von ein oder mehreren geregelten Spannungen, die durch die MLS-Schaltelemente 121 ausgegeben werden. Wie in 3A gezeigt, ist die digitale Steuerschaltung 122 mit dem SPI-Bus gekoppelt. In bestimmten Ausgestaltungsformen steuert die digitale Steuerschaltung 122 die MLS-Schaltelemente 121 basierend auf Daten, die über den SPI-Bus und/oder andere Chipschnittstellen empfangen werden.
Der Basisband-MLS-Modulator 123 umfasst einen Ausgang, der mit der Leistungsverstärkerversorgungsspannung V_PA über den Modulatorausgangsfilter 104 gekoppelt ist. In bestimmten Ausgestaltungsformen umfasst der Basisband-MLS-Modulator 123 Schalter, die zwischen jeweilige der geregelten MLS-Spannungen und den Modulatorausgangsfilter 104 gekoppelt ist. Zusätzlich werden die Schalter des Modulators selektiv durch die Modulatorsteuerschaltung 124 auf der Basis des analogen Einhüllendensignals geöffnet oder geschlossen.
In bestimmten Ausgestaltungsformen weist die Modulatorsteuerschaltung 124 einen differentiellen Einhüllendenverstärker zur Wandlung des differentiellen analogen Einhüllendensignals in ein asymmetrisches bzw. einphasiges Einhüllendensignal sowie zwei oder mehr Vergleicher, die das asymmetrische bzw. einphasige Einhüllendensignal mit verschiedenen Signalschwellwerten vergleichen. Zusätzlich steuert die Modulatorsteuerschaltung 124 die Aktivierung des MLS-Modulators 123 basierend auf den Ergebnissen der Vergleiche.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Gleichspannungspfadfilter 103 einen Shuntkondensator 127 und eine Serieninduktivität 128. Zusätzlich umfasst der Modulatorausgangsfilter 104 eine erste Serieninduktivität 131, eine zweite Serieninduktivität 132, einen ersten Shuntkondensator 135 und einen zweiten Shuntkondensator 136. Auch wenn beispielhafte Implementierungsformen eines Gleichspannungspfadfilter und eines Modulatorausgangsfilters 104 in 3A dargestellt werden, sind die hierin offenbarten Lehren auf in einer vielfältigen Art und Weise implementierte Filter anwendbar. Dementsprechend können andere Implementierungsformen in Übereinstimmung der hierin offenbarten Lehren verwendet werden.
In bestimmten Implementierungsformen sind ein oder mehrere Komponenten eines Filters steuerbar (zum Beispiel digital programmierbar und/oder analog abstimmbar), um für verbesserte Flexibilität und/oder Konfigurierbarkeit zu sorgen. In diesem dargestellten Ausführungsbeispiel sind der erste Shuntkondensator 135 und der zweite Shuntkondensator 136 steuerbar. Auch wenn zwei Beispiele steuerbarer Filterkomponenten dargestellt werden, können andere Filterkomponenten zusätzlich oder alternativ dazu als steuerbar ausgeführt werden.
3B ist eine schematische Darstellung eines Einhüllendennachverfolgungssystems 150 für einen Leistungsverstärker 101 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Einhüllendennachverfolgungssystem 150 der 3B ist dem Einhüllendennachverfolgungssystem 140 der 3A ähnlich aufgebaut, mit der Ausnahme, dass das Einhüllendennachverfolgungssystem 150 eine unterschiedliche Ausgestaltungsform eines Modulatorausgangsfilters 144 aufweist.
Im Vergleich zu dem Modulatorausgangsfilter 104 der 3A umfasst der Modulatorausgangsfilter 144 der 3B weiterhin einen Gleichspannungssperrkondensator 138 zur Blockierung eines niederfrequenten Stroms durch den Modulatorausgangsfilter 144. In der dargestellten Ausführungsform wird der Gleichspannungssperrkondensator 138 mit dem Modulatorausgangsfilter 144 gekoppelt.
Durch Aufnahme des Gleichspannungssperrkondensators 138 können geringere Schaltverluste in dem Wechselspannungspfad erzielt werden, wodurch sich die Effizienz des gesamten Systems verbessert. Beispielsweise kann die Aufnahme des Gleichspannungssperrkondensators 138 dabei helfen, einen Anteil der durch den Gleichspannungspfad über den Gleichspannungspfadfilter 103 im Vergleich zu der durch den Wechselspannungspfad über den Modulatorausgangsfilter 144 übertragenen Energie zu erhöhen. In einem Beispiel trägt der Gleichspannungspfad über den Gleichspannungspfadfilter 103 mindestens 75% der dem Leistungsverstärker 101 durch das Einhüllendennachverfolgungssystem 150 bereitgestellten Energie.
3C ist eine schematische Darstellung eines Einhüllendennachverfolgungssystems 160 für einen Leistungsverstärker 101 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Einhüllendennachverfolgungssystem 160 der 3C ist dem Einhüllendennachverfolgungssystem 150 der 3B ähnlich aufgebaut, mit der Ausnahme, dass das Einhüllendennachverfolgungssystem 160 eine unterschiedliche Ausgestaltungsform eines Modulatorausgangsfilters 154 aufweist.
Im Vergleich zu dem Modulatorausgangsfilter 144 der 3B umfasst der Modulatorausgangsfilter 154 der 3C beispielsweise weiterhin den Gleichspannungssperrkondensator 138, welcher mit dem Eingang des Filters gekoppelt ist. Ein Gleichspannungssperrkondensator kann in einem Modulatorausgangsfilter an einer Vielzahl von Stellen verwendet werden, beispielsweise am Eingang, am Ausgang oder entlang des Signalpfades zwischen dem Eingang und dem Ausgang.
4 ist eine schematische Darstellung eines Einhüllendennachverfolgungssystems 170 für einen Leistungsverstärker gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Einhüllendennachverfolgungssystem 170 umfasst einen Gleichspannungswandler („DC-to-DC converter“, DC/DC-Wandler) 72, einen Gleichspannungspfadfilter 73, MLS-Modulatoren 81a, 81b, ... 81n, und Modulatorausgangsfilter 91a, 91b, ... 91n.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem 170 der 4 ist dem Einhüllendennachverfolgungssystem 100 der 2 ähnlich aufgebaut, mit der Ausnahme, dass das Einhüllendennachverfolgungssystem 170 eine Vielzahl von Modulatoren und eine Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern aufweist, die parallel zueinander arbeiten, um die Leistungsverstärkerversorgungsspannung auf der Basis des analogen Einhüllendensignals und der geregelten Spannungen zu erzeugen.
Das Vorsehen mehrerer Modulatoren kann zu einer feineren Auflösung der Quantisierung führen. Beispielsweise kann jede Anzahl (0, 1, 2, etc) der Modulatoren zu einem gegebenen Zeitpunkt aktiviert werden, um für eine bessere Steuerbarkeit der Leistungsverstärkerversorgungsspannung zu sorgen.
5 ist eine schematische Darstellung eines Einhüllendennachverfolgungssystems 180 für einen Leistungsverstärker gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Einhüllendennachverfolgungssystem 180 der 5 umfasst eine integrierte Einhüllendennachverfolgungsschaltung („integrated circuit“, IC) 172, einen Gleichspannungspfadfilter 103, einen ersten Modulatorausgangsfilter 144a, einen zweiten Modulatorausgangsfilter 144b, eine DAC-Schaltung 105, einen Einhüllendenfilter 106, erste bis vierte Entkopplungskondensatoren 111 bis 114 und eine Induktivität 117. Der Einhüllendennachverfolgungs-IC 102 weist MLS-Schaltelemente 121, eine digitale Steuerschaltung 122, einen ersten Basisband-MLS-Modulator 123a, einen zweiten Basisband-MLS-Modulator 123b und eine Modulatorsteuerschaltung 124 auf. Auch, wenn ein Beispiel mit zwei Basisband-MLS-Modulatoren dargestellt ist, können mehr oder weniger Basisband-MLS-Modulatoren verwendet werden.
Die Modulatorsteuerschaltung 124 steuert die MLS-Modulatoren 123a, 123b auf der Basis des differentiellen analogen Einhüllendensignals ENV_p, ENV_n. Die Modulatorsteuerschaltung 124 kann steuern, ob einer oder beide der MLS-Modulatoren 123a, 123b aktiviert werden, ebenso wie bestimmte Modulatorschalter, die in jedem der Modulatoren geöffnet oder geschlossen sind. Eine Aufnahme von zwei oder mehr MLS-Modulatoren kann zu verbesserter Quantisierung und besserer Steuerbarkeit über die Erzeugung der Leistungsverstärkerversorgungsspannung V_PA führen.
In bestimmten Ausgestaltungsformen weist die Modulatorsteuerschaltung 124 einen differentiellen Einhüllendenverstärker zur Wandlung des differentiellen analogen Einhüllendensignals in ein asymmetrisches bzw. einphasiges Einhüllendensignal sowie zwei oder mehr Vergleicher, die das asymmetrische bzw. einphasige Einhüllendensignal mit verschiedenen Signalschwellwerten vergleichen. Zusätzlich steuert die Modulatorsteuerschaltung 124 die Aktivierung der Schalter der MLS-Modulatoren 123a, 123b basierend auf den Ergebnissen der Vergleiche.
6A ist eine schematische Darstellung eines differentiellen Einhüllendennachverfolgers 210 für ein Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß einer Ausführungsform. Der differentielle Einhüllendennachverfolger 210 umfasst eine Verstärkerschaltung 201, eine Gleichtaktrückkopplungsschaltung 202 und einen differentiellen Eingangsfilter 203.
Der differentiellen Einhüllendennachverfolger 210 der 6A stellt eine Ausführungsform eines differentiellen Einhüllendennachverfolgers dar. In bestimmten Ausgestaltungsformen wird ein differentieller Einhüllendennachverfolger in einer Einhüllendennachverfolgungsschnittstelle eingebaut, um ein differentielles analoges Einhüllendensignal in ein asymmetrisches bzw. einphasiges Einhüllendensignal zu wandeln und/oder einen Ausgleich für einen Gleichtaktfehler bereitzustellen. Beispielsweise kann ein differentieller Einhüllendennachverfolger in einer Modulatorsteuerschaltung vorgesehen werden. Auch, wenn ein Beispiel für einen differentiellen Einhüllendennachverfolger dargestellt ist, kann ein differentieller Einhüllendennachverfolger in vielfältiger Art und Weise ausgestaltet werden.
Der differentielle Eingangsfilter 203 empfängt ein differentielles analoges Einhüllendensignal ENV_p, ENV_n und filtert das differentielle analoge Einhüllendensignal, um ein gefiltertes differentielles analoges Einhüllendensignal zu erzeugen.
Die Verstärkerschaltung 201 umfasst einen ersten differentiellen Eingang, welcher das gefilterte differentielle analoge Einhüllendensignal von dem differentiellen Eingangsfilter 203 empfängt, und einen zweiten differentiellen Eingang, welcher ein differentielles Ausgleichssignal von der Gleichtaktrückkopplungsschaltung 202 empfängt. Die Verstärkerschaltung 201 umfasst einen Ausgang, welcher ein asymmetrisches bzw. einphasiges analoges Einhüllendensignal ENV erzeugt.
Wie in 6A gezeigt ist die Gleichtaktrückkopplungsschaltung 202 zwischen den Ausgang der Verstärkerschaltung 201 und den zweiten differentiellen Eingang der Verstärkerschaltung 201 gekoppelt. Die Gleichtaktrückkopplungsschaltung 202 sorgt in diesem Beispiel für eine Signalwandlung eines asymmetrischen bzw. einphasigen Signals in ein differentielles Signal.
Die Gleichtaktrückkopplungsschaltung 202 stellt eine Rückkopplung bereit, welche die Verstärkerschaltung 201 bezüglich eines Fehlers ausgleicht, der aufgrund einer Gleichtaktspannung des differentiellen analogen Einhüllendensignals ENV_p, ENV_n entsteht.
6B ist eine schematische Darstellung eines differentiellen Einhüllendennachverfolgers 240 für ein Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß einer Ausführungsform. Der differentielle Einhüllendennachverfolger 240 umfasst eine Verstärkerschaltung 211, eine Gleichtaktrückkopplungsschaltung 212 und einen differentiellen Eingangsfilter 213.
Der differentielle Einhüllendennachverfolger 240 der 6B ist dem differentiellen Einhüllendennachverfolger 210 der 6A ähnlich, mit der Ausnahme, dass der differentielle Einhüllendennachverfolger 240 spezifische Implementierungsformen von Schaltelementen aufweist. Auch, wenn ein Beispiel für solche Schaltelemente gezeigt wird, kann ein differentieller Einhüllendennachverfolger auf andere Art und Weise aufgebaut werden.
In der dargestellten Ausführungsform weist die Verstärkerschaltung 211 einen ersten differentiellen Eingang, einen zweiten differentiellen Eingang und einen Ausgang auf. Der erste differentielle Eingang ist ein Spannungseingang, welchem eine erste Transkonduktanz Gm_IN zugeordnet ist, und der zweite differentielle Eingang ist ein Spannungseingang, welchem eine zweite Transkonduktanz Gm_FBK zugeordnet ist. In bestimmten Ausgestaltungsformen ist der Wert der Transkonduktanz Gm_IN größer als der Wert der Transkonduktanz Gm_FBK.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 6B umfasst die Gleichtaktrückkopplungsschaltung 212 einen ersten Widerstand 221 und einen zweiten Widerstand 222, welche als Spannungsteiler dienen, der eine geteilte Spannung V_DIV erzeugt. Der erste Widerstand 221 und der zweite Widerstand 222 sind in Reihe zwischen den Ausgang der Verstärkerschaltung 211 und eine Bezugsspannung, wie zum Beispiel Masse, geschaltet. Die Gleichtaktrückkopplungsschaltung 212 umfasst einen parallel zu dem ersten Widerstand 221 geschalteten Kondensator 224. Die Gleichtaktrückkopplungsschaltung 212 umfasst ferner einen dritten Widerstand 223 und eine Stromquelle 225, welche in Reihe zwischen eine Versorgungsspannung und Masse geschaltet sind. Der zweite differentielle Eingang der Verstärkerschaltung 221 vergleicht einen Spannungsabfall V_R über den dritten Widerstand 223 mit der geteilten Spannung V_DIV, die durch die ersten und zweiten Widerstände 221, 222 erzeugt wird. In bestimmten Ausgestaltungsformen ist die Stromquelle 225 steuerbar (zum Beispiel variabel und/oder programmierbar), um eine Gleichtakteinstellung der Gleichtaktrückkopplungsschaltung 212 zu steuern.
Die Gleichtaktrückkopplungsschaltung 212 arbeitet so, dass sie eine Rückkopplung bietet, die einen Vorspannungspunkt oder -pegel einer Ausgangsgleichspannung der Verstärkerschaltung 211 steuert, wodurch ein Einfluss der Gleichtaktspannung auf das differentielle analoge Einhüllendensignal ENV_P, ENV_n vermindert oder eliminiert wird.
In der dargestellten Ausführungsform weist der differentielle Eingangsfilter 213 einen ersten Filterwiderstand 231, einen zweiten Filterwiderstand 232 und einen Filterkondensator 233 auf. Der differentielle Eingangsfilter 213 sorgt für eine Tiefpassfilterung des differentiellen analogen Einhüllendensignals ENV_P, ENV_n und stellt das gefilterte differentielle analoge Einhüllendensignal an dem ersten differentiellen Eingang der Verstärkerschaltung 211 bereit.
7 ist eine schematische Darstellung einer Verstärkerschaltung 400 für die differentiellen Einhüllendennachverfolger der 6A und 6B gemäß einer Ausführungsform. Auch, wenn ein Beispiel einer geeigneten Verstärkerschaltung gezeigt wird, kann ein differentieller Einhüllendennachverfolger Verstärkerschaltungen aufweisen, die auf vielfältige andere Art und Weise aufgebaut sind.
Wie in 7 dargestellt, umfasst die differentielle Verstärkerschaltung 400 ein erstes Paar von Feldeffekttransistoren des p-Typs (PFETs) 301-302 zur Verstärkung eines ersten differentiellen Eingangssignals IN_p, IN_n. Das erste Paar PFETs 301-302 wird durch ein erstes Paar von Stromquellen 321-322 vorgespannt (jede stellt in diesem Beispiel einen Vorspannungsstrom I_BIAS bereit) und umfasst einen ersten Widerstand 331 des Widerstandswertes R zur Kopplung des Sourceanschlusses des PFETs 301 an den Sourceanschluss des PFETs 302. Die differentielle Verstärkerschaltung 400 umfasst weiterhin ein zweites Paar PFETs 303-304 zur Verstärkung eines zweiten differentiellen Eingangssignals V_{INp_fd}, V_{INn_fd}, entsprechend einem differentiellen Gleichtaktausgleichssignals. Das zweite Paar PFETs 303-304 wird durch ein zweites Paar von Stromquellen 323-324 vorgespannt (welche in diesem Beispiel ebenfalls einen Vorspannungsstrom I_BIAS bereitstellen) und umfasst einen zweiten Widerstand 332 (in diesem Beispiel ebenfalls mit dem Widerstandswert R) zur Kopplung des Sourceanschlusses des PFETs 303 an den Sourceanschluss des PFETs 304.
Ströme von dem ersten Paar PFETs 301-302 und dem zweiten Paar PFETs 303-304 werden unter Nutzung gefalteter Kaskodenschaltungen kombiniert, welche Stromquellen 325-326, kaskodierte Feldeffekttransistoren des n-Typs (NFETs) 311-312 und Last-PFETs 313-314 aufweisen. In diesem Beispiel werden die Gateanschlüsse der Kaskoden-NFETs 311-312 durch eine Vorspannung V_BIAS gesteuert.
Die differentielle Verstärkerschaltung 400 umfasst weiterhin eine Gegentaktendstufe mit einem Ausgangs-NFET 317, einem Ausgangs-PFET 318, einer Stromquelle 327 und einer Vorspannungsschaltung 328 der Klasse AB auf. Wie in 7 gezeigt, stellt die Stromquelle 327 der Vorspannungsschaltung 328 der Klasse AB einen Strom I_{BIAS_AB} bereit, welcher den Ausgangs-NFET 317 und den Ausgangs-PFET 318 vorspannt, um für verbesserte Bandbreite zu sorgen.
8 ist eine Auftragung eines Beispiels eines differentiellen analogen Einhüllendensignals gegenüber der Zeit. Wie in 8 gezeigt, werden ein nicht-invertiertes Einhüllendensignal ENV_p und ein invertiertes Einhüllendensignal ENV_n als differentielle analoge Einhüllende eingesetzt. Durch die Verwendung von differentiellen Signalen kann Gleichtaktrauschen (V_cm) unterdrückt werden.
In einem Beispiel entspricht das differentielle analoge Einhüllendensignal einem MIPI-eTrak-Einhüllendensignal, wie beispielsweise einem differentiellen 1,2-Volt-Einhüllendensignal mit einem maximalen Aussteuerbereich von 1,5 Volt von Spitze zu Spitze oder einem differentiellen 1,8-Volt-Einhüllendensignal mit einem maximalen Aussteuerbereich von 2 Volt von Spitze zu Spitze.
9 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vergleicherschaltung 610 für einen Modulator mit Mehrniveauversorgung („multi-level supply“, MLS). Die Vergleicherschaltung 610 umfasst Vergleicher 601a, 601b, ... 601m, Widerstände 603a, 603b, ... 603m und steuerbare Stromquellen 602a, 602b, ... 602m.
Auch, wenn ein Beispiel mit drei Vergleichern und entsprechenden Schaltelementen gezeigt wird, können mehr oder weniger Vergleicher eingesetzt werden, wie durch die Auslassungspunkte angedeutet. Darüber hinaus können andere Ausgestaltungsformen von Vergleicherschaltungen in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Lehren verwendet werden, auch wenn eine bestimmte Ausgestaltungsform einer Vergleicherschaltung für einen MLS-Modulator gezeigt wird.
Die Vergleicherschaltung 610 empfängt ein asymmetrisches bzw. einphasiges analoges Einhüllendensignal ENV (zum Beispiel von einem differentiellen Einhüllendenverstärker, einschließlich und ohne Beschränkung der Allgemeinheit des differentiellen Einhüllendenverstärkers 210 der 6A oder des differentiellen Einhüllendenverstärkers 240 der 6A) und erzeugt Vergleicherausgangssignale Lvla, Lvlb, ... Lvlm.
Die Vergleicherausgangssignale Lvla, Lvlb, ... Lvlm werden auf der Basis eines Vergleichs des asymmetrischen bzw. einphasigen analogen Einhüllendensignals ENV mit unterschiedlichen Signalschwellenwerten erzeugt. Auch, wenn die Vergleicher 601a, 601b, ... 601m beispielsweise jeweils eines gemeinsame Bezugsspannung Vref beziehen, werden unterschiedliche Schwellenwerte für die Vergleicher 601a, 601b, ... 601m durch die steuerbaren Stromquellen 602a, 602b, ... 602m eingestellt. Beispielsweise steuern die Größen der Ströme von den steuerbaren Stromquellen 602a, 602b, ... 602m einen Spannungsabfall über die entsprechenden Widerstände 603a, 603b, ... 603m und damit einen zugehörigen für den Vergleich verwendeten Signalschwellenwert.
In der dargestellten Ausführungsform werden digitale N-bit-Steuersignale LKa<1:n>, LKb<1:n>, ..., LKm<1:n> eingesetzt, um die Niveaus der Signalschwellenwerte der Vergleicher 601a, 601b, ... 601m zu steuern. In bestimmten Ausgestaltungsformen werden die digitalen Steuersignale auf der Basis von Daten gesteuert, die über eine Schnittstelle wie zum Beispiel einen SPI-Bus empfangen werden. Auch, wenn ein Beispiel einer Signalschwellenwertsteuerung gezeigt ist, sind die hierin offenbarten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Signalschwellenwertsteuerungen anwendbar.
In bestimmten Ausgestaltungsformen werden die Vergleicherausgangssignale Lvla, Lvlb, ... Lvlm verwendet, um die selektive Aktivierung von individuellen Schaltern eines Modulators und/oder eine Anzahl von aktiven Modulatoren in Implementierungen mit mehreren Modulatoren zu steuern.
10 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Vergleichers 720 für die Vergleicherschaltung 610 der 9. Auch, wenn ein Beispiel eines geeigneten Vergleichers dargestellt wird, kann ein MLS-Modulator Vergleicher aufweisen, die auf vielfältige Art und Weise aufgebaut sind.
Der Vergleicher 720 umfasst ein Paar von Eingangs-NFETs 701a-701b, ein Paar von Vorspannungs-NFETs 702a-702b, ein erstes Paar von Last-PFETs 703a-703b, ein zweites Paar von Last-PFETs 704a-704b, ein erstes Paar von Stromquellen-PFETs 705a-705b, ein erstes Paar von Spiegel-NFETs 706a-706b, ein zweites Paar von Stromquellen-PFETs 707a-707b, ein zweites Paar von Spiegel-NFETs 708a-708b, ein Paar von Stromquellen-NFETs 710a-710b, ein drittes Paar von Last-PFETs 709a-709b, ein Paar von Ausgangs-PFETs 711a-711b, und ein Paar von Ausgangs-NFETs 712a-712b. In bestimmten Implementierungsformen wird der Vorspannungs-NFET 702b gegenüber dem Vorspannungs-NFET 702a in der Größe skaliert (beispielsweise mit größerer Vorrichtungsgröße), aber mit gleichbleibendem Transistorlayout.
In der dargestellten Ausführungsform empfängt der Vergleicher 720 eine Eingangsspannung Vin und eine Bezugsspannung Vref und gibt ein differentielles Vergleichssignal OUT+, OUT- aus, welches ein Ergebnis des Vergleichs angibt. Der Vergleicher 720 wird durch einen Strom I_BIAS vorgespannt und empfängt eine Versorgungsspannung VDD und eine Massespannung GND. Obwohl das Vergleichssignal in diesem Beispiel differentielle implementiert ist, kann jede der Signalkomponenten des differentiellen Vergleichssignals OUT+, OUT- als asymmetrisches bzw. einphasiges Vergleichssignal verwendet werden.
11 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Mobilvorrichtung 800 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Mobilvorrichtung 800 umfasst ein Basisbandsystem 801, einen Sendeempfänger 802, ein Frontendsystem 803, Antennen 804, ein Leistungsverwaltungssystem 805, einen Speicher 806, eine Nutzerschnittstelle 807 und eine Batterie 808.
Die Mobilvorrichtung 800 kann dazu genutzt werden, mithilfe einer großen Vielzahl an Kommunikationstechnologie zu kommunizieren, einschließlich und ohne Beschränkung der Allgemeinheit 2G, 3G, 4G (inclusive LTE, LTE-Advanced und LTE-Advanced Pro), 5G, WLAN (zum Beispiel WiFi), WPAN (zum Beispiel Bluetooth und ZigBee), WMAN (zum Beispiel WiMax) und/oder GPS-Technologien.
Der Sendeempfänger 802 erzeugt HF-Signale für die Übertragung und verarbeitetet eingehende HF-Signale, die mit den Antennen 804 empfangen werden. Es sollte klar sein, dass verschiedene Funktionalitäten im Zusammenhang mit der Übertragung und dem Empfang von HF-Signalen durch eine oder mehrere Komponenten erreicht werden können, die gemeinschaftlich als der Sendeempfänger 802 in 11 dargestellt sind. In einem Beispiel können separate Komponenten (beispielsweise separate Schaltungen oder Chips) vorgesehen werden, um bestimmte Arten von HF-Signalen zu verarbeiten.
Das Frontendsystem 803 hilft bei der Aufbereitung von Signalen, die von den Antennen 804 gesendet und/oder empfangen werden. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Frontendsystem 803 Leistungsverstärker (PAs) 811, rauscharme Verstärker („low noise amplifiers“, LNAs) 812, Filter 813, Schalter 814 und Duplexer 815. Andere Implementierungsformen sind allerdings auch möglich.
Beispielsweise kann das Frontendsystem 803 für eine Anzahl von Funktionen sorgen, inklusive, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, Sendesignalverstärkung, Empfangssignalverstärkung, Signalfilterung, Umschaltung zwischen verschiedenen Bändern, Umschaltung zwischen verschiedenen Leistungsmodi, Umschaltung zwischen Sende- und Empfangsmodi, Signalduplexen, Signalmultiplexen (beispielsweise Diplexen oder Triplexen) oder jedwede Kombination dieser Funktionen.
In bestimmten Implementierungen unterstützt die Mobilvorrichtung 800 eine Trägerbündelung und sorgt somit für eine Flexibilität um Spitzendatenraten zu erhöhen. Trägerbündelung kann sowohl für ein Frequenzaufteilungsduplexen („Frequency Division Duplexing“, FDD) als auch ein Zeitaufteilungsduplexen („Time Division Duplexing“, TDD) genutzt werden und kann dazu eingesetzt werden, eine Vielzahl von Trägern oder Kanälen zu bündeln. Trägerbündelung umfasst eine zusammenhängende Bündelung, bei der aneinandergrenze Träger innerhalb desselben Betriebsfrequenzbandes gebündelt werden. Trägerbündelung kann auch nicht zusammenhängend sein, und kann Träger umfassen, die innerhalb eines gemeinsamen Bandes oder in unterschiedlichen Bändern frequenzgetrennt sind.
Die Antennen 804 können Antennen umfassen, die für eine große Vielzahl unterschiedlicher Kommunikationsarten genutzt werden. Beispielsweise können die Antennen 804 Antennen zum Übertragen und/oder Empfangen von Signalen aufweisen, die mit einer großen Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen und Kommunikationsstandards verknüpft sind.
In bestimmten Implementierungen unterstützen die Antennen 804 MIMO-Kommunikation und/oder geschaltete Diversitätskommunikation. Zum Beispiel nutzt MIMO-Kommunikation mehrere Antennen, um mehrere Datenströme über einen einzigen Hochfrequenzkanal zu kommunizieren. MIMO-Kommunikation profitiert von einem besseren Signal-zu-Rausch-Verhältnis, von verbesserter Codierung und/oder von verminderter Signalinterferenz aufgrund räumlicher Multiplexunterschiede der Funkumgebung. Geschaltete Diversität bezieht sich auf eine Kommunikation, bei der eine bestimmte Antenne zu bestimmten Zeitpunkte für einen Betrieb ausgewählt wird. Beispielsweise kann ein Schalter genutzt werden, um eine bestimmte Antenne aus einer Gruppe von Antennen basierend auf einer Vielzahl von Faktoren auszuwählen, wie etwa eine beobachtete Bitfehlerrate und/oder ein Signalstärkenindikator.
Die Mobilvorrichtung 800 kann in bestimmten Implementierungen mit Strahlformung betrieben werden. Beispielsweise kann das Frontendsystem 803 Phasenschieber mit variabler Phase aufweisen, die durch den Sendeempfänger 802 gesteuert werden. Zusätzlich können die Phasenschieber angesteuert werden, um für eine Strahlformung und Richtungscharakteristik für eine Übertragung und/oder einen Empfang von Signalen unter Nutzung der Antennen 804 zu sorgen. Beispielsweise können im Zusammenhang mit einer Signalübertragung die Phasen der Sendesignale, die den Antennen 804 bereitgestellt werden, derart gesteuert werden, dass die von den Antennen 804 ausgestrahlten Signale unter konstruktiver und destruktiver Interferenz kombiniert werden, um ein gebündeltes Sendesignal mit strahlartigen Eigenschaften zu erhalten, welches in einer vorgegebenen Ausbreitungsrichtung eine höhere Signalstärke aufweist. Im Zusammenhang mit einem Signalempfang können die Phasen so gesteuert werden, dass mehr Signalenergie empfangen wird, wenn das Signal an den Antennen 804 aus einer bestimmten Richtung ankommt. In bestimmten Implementierungen weisen die Antennen 804 ein oder mehrere Anordnungen von Antennenelementen auf, um das Strahlformen zu verstärken.
Das Basisbandsystem 801 ist mit der Nutzerschnittstelle 807 gekoppelt, um eine Verarbeitung von verschiedentlichen Nutzereingaben und -ausgaben (I/O) wie etwa Sprach- und Datensignale zu verarbeiten. Das Basisbandsystem 801 versorgt den Sendeempfänger 802 mit digitalen Darstellungen der Übertragungssignale, die der Sendeempfänger 802 zur Erzeugung von HF-Signalen für die Übertragung verarbeitet. Das Basisbandsystem 801 verarbeitet auch digitale Darstellungen von Empfangssignalen, die von dem Sendeempfänger 802 geliefert werden. Wie in 11 gezeigt, ist das Basisbandsystem 801 mit dem Speicher 806 gekoppelt, um einen Betrieb der Mobilvorrichtung 800 zu ermöglichen.
Der Speicher 806 kann für eine breite Vielfalt an Zwecken verwendet werden, wie etwa Speichern von Daten und/oder Anweisungen, um den Betrieb der Mobilvorrichtung 800 zu ermöglichen und/oder Speicher für Nutzerinformationen bereitzustellen.
Das Leistungsverwaltungssystem 805 stellt eine Anzahl von Leistungssteuerungsfunktionen für die Mobilvorrichtung 800 bereit. Das Leistungsverwaltungssystem 805 kann einen MLS-Einhüllendennachverfolger 860 aufweisen, der gemäß ein oder mehrerer Merkmale der vorliegenden Offenbarung ausgestaltet ist.
Wie in 11 dargestellt empfängt das Leistungsverwaltungssystem 805 eine Batteriespannung von der Batterie 808. Die Batterie 808 kann jede für den Einsatz in der Mobilvorrichtung 800 geeignete Batterie sein, einschließlich beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie.
12 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Kommunikationssystems 950 zum Übertragen von HF-Signalen. Das Kommunikationssystem 950 weist eine Batterie 901, einen MLS-Einhüllendennachverfolger 902, einen Leistungsverstärker 903, einen Richtkoppler 904, eine Duplex- und Schaltanordnung 905, eine Antenne 906, einen Basisbandprozessor 907, eine Signalverzögerungsschaltung 908, eine digitale Vorverzerrungsschaltung („digital pre-distortion“, DPD) 909, einen I/Q-Modulator 910, einen Beobachtungsempfänger 911, eine Intermodulationserkennungsschaltung 912, eine Einhüllendenverzögerungsschaltung 921, eine digitale Koordinatenrotationsberechnungsschaltung („coordinate rotation digital computation“, CORDIC) 922, eine Formschaltung 923, einen Digital-zu-Analog-Wandler 924 und einen Wiederherstellungsfilter bzw. Rekonstruktionsfilter 925 auf.
Das Kommunikationssystem 950 der 12 veranschaulicht ein Beispiel eines HF-Kommunikationssystems, welches ein Einhüllendennachverfolgungssystem aufweisen kann, das gemäß einem oder mehrerer Merkmale der vorliegenden Offenbarung ausgestaltet ist. Die Lehren hierin sind allerdings auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete HF-Kommunikationssysteme anwendbar.
Der Basisbandprozessor 907 kann verwendet werden, um ein Inphasen-(I)-Signal und ein Quadratur-(Q)-Signal zu erzeugen, die Signalkomponenten einer sinusförmigen Welle oder eines Signals mit einer gewünschten Amplitude, Frequenz und Phase entsprechen. So können beispielsweise die I- und Q-Signale eine äquivalente Darstellung der sinusförmigen Welle sein. In bestimmten Implementierungen können die I- und Q-Signale in einem digitalen Format ausgegeben werden. Der Basisbandprozessor 907 kann jeder geeignete Prozessor sein, der zur Verarbeitung eines Basisbandsignals konfiguriert ist. So kann beispielsweise der Basisbandprozessor 907 einen digitalen Signalprozessor, einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Kern oder eine beliebige Kombination davon beinhalten.
Die Signalverzögerungsschaltung 908 sorgt für eine einstellbare Verzögerung der I- und Q-Signale, um bei der Steuerung der relativen Angleichung zwischen dem differentiellen analogen Einhüllendensignal ENV_p, ENV_n, welches dem MLS-Einhüllendennachverfolger 902 bereitgestellt wird, und für das dem Leistungsverstärker 903 bereitgestellte HF-Signal RF_IN unterstützend zu wirken. Das Ausmaß der Verzögerung, für die durch die Signalverzögerungsschaltung 908 gesorgt wird, wird auf der Basis der Größe der durch die Intermodulationserkennungsschaltung 912 detektierten Intermodulation benachbarter Bänder gesteuert.
Die DPD-Schaltung 909 dient dazu, für eine digitale Umformung der von der Signalverzögerungsschaltung 908 verzögerten I- und Q-Signale zu sorgen, um digital vorverzerrte I- und Q-Signale zu erzeugen. In der dargestellten Ausführungsform wird die von der DPD-Schaltung 909 bereitgestellte DPD auf der Basis der Größe der durch die Intermodulationserkennungsschaltung 912 detektierten Intermodulation gesteuert. Die DPD-Schaltung 909 dient einer Verringerung der Verzerrung des Leistungsverstärkers 903 und/oder einer Erhöhung der Effizienz des Leistungsverstärkers 903.
Der I/Q-Modulator 910 empfängt die digital vorverzerrten I- und Q-Signale, die verarbeitet werden, um das HF-Signal RF_IN zu erzeugen. So kann beispielsweise der I/Q-Modulator 910 Digital-zu-Analog-Wandler (DAC), die konfiguriert sind, um die digital vorverzerrten I- und Q-Signale in ein analoges Format umzuwandeln, Mischer zur Hochkonvertierung der analogen I- und Q-Signale in Hochfrequenz und einen Signalkombinierer zur Kombination der hochkonvertierten I- und Q-Signale in das HF-Signal RF_IN aufweisen. In bestimmten Implementierungen kann der I/Q-Modulator 910 ein oder mehrere Filter beinhalten, die dazu ausgelegt sind, den Frequenzgehalt von darin verarbeiteten Signale zu filtern.
Die Einhüllendenverzögerungsschaltung 921 verzögert die I- und Q-Signale von dem Basisbandprozessor 907. Zusätzlich verarbeitet die CORDIC-Schaltung 922 die verzögerten I- und Q-Signale, um ein digitales Einhüllendensignal zu erzeugen, welches eine Einhüllende des HF-Signals RF_IN darstellt. Obschon 12 eine Ausgestaltungsform unter Zuhilfenahme der CORDIC-Schaltung 922 zeigt, kann ein analoges Einhüllendensignal auch auf andere Art und Weise gewonnen werden.
Die Formschaltung 923 wird so betrieben, dass sie das digitale Einhüllendensignal formt, um die Leistungsfähigkeit des Kommunikationssystems 950 zu erhöhen. In bestimmten Implementierungen weist die Formschaltung 923 eine Formtabelle auf, welche jeden Pegel des digitalen Einhüllendensignals auf ein entsprechendes geformtes Einhüllendensignalniveau abbildet. Einhüllendenformung kann dabei helfen, die Linearität, Verzerrung und/oder Effizienz des Leistungsverstärkers 903 zu steuern.
In der dargestellten Ausführungsform ist das geformte Einhüllendensignal ein digitales Signal, welches von dem DAC 924 in ein differentielles analoges Einhüllendensignal gewandelt wird. Zusätzlich wird das differentielle analoge Einhüllendensignal durch den Rekonstruktionsfilter 925 gefiltert, um ein differentielles analoges Einhüllendensignal ENV_p, ENV_n zur Nutzung durch einen differentiellen Einhüllendenverstärker des MLS-Einhüllendennachverfolgers 902 zu erzeugen. In bestimmten Implementierungsformen umfasst der Rekonstruktionsfilter 925 einen differentiellen Tiefpassfilter.
Unter weiterer Bezugnahme auf 12, empfängt der MLS-Einhüllendennachverfolger 902 das differentielle analoge Einhüllendensignal von dem Rekonstruktionsfilter 925 und eine Batteriespannung V_BATT von der Batterie 901, und verwendet das differentielle analoge Einhüllendensignal ENV_p, ENV_n, um eine Leistungsversorgungsspannung V_{CC_PA} für den Leistungsverstärker 903 zu erzeugen, die sich in Bezug auf die Einhüllende des HF-Signals RF_IN ändert. Der Leistungsverstärker 903 empfängt das HF-Signal RF_IN von dem I/Q-Modulator 910, und stellt in diesem Beispiel ein verstärktes HF-Signal RF_OUT an der Antenne 906 über die Duplex- und Schaltanordnung 905 bereit.
Der Richtkoppler 904 ist zwischen dem Ausgang des Leistungsverstärkers 903 und dem Eingang der Duplex- und Schaltanordnung 905 platziert, wodurch eine Messung der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 903 ermöglicht wird, ohne dass dabei Einfügeverluste seitens der Duplex- und Schaltanordnung 905 auftreten. Das erfasste Ausgangssignal des Richtkopplers 904 wird dem Beobachtungsempfänger 911 bereitgestellt, welcher Mischer zum Abwärtswandeln von I- und Q-Signalkomponenten des erfassten Ausgangssignals sowie DACs zum Erzeugen von I- und Q-Beobachtungssignalen aus den abwärts gewandelten Signalen aufweisen kann.
Die Intermodulationserkennungsschaltung 912 bestimmt ein Intermodulationsprodukt aus den I- und Q-Signalkomponenten des erfassten Ausgangssignals und den I- und Q-Signalen des Basisbandprozessors 907. Außerdem steuert die Intermodulationserkennungsschaltung 912 die von der DPD-Schaltung 909 bereitgestellte DPD und/oder eine Verzögerung der Signalverzögerungsschaltung 908, um die relative Ausrichtung zwischen dem differentiellen analogen Einhüllendensignal ENV_p, ENV_n und dem HF-Signal RF_IN zu steuern. In einer anderen Ausführungsform steuert die Intermodulationserkennungsschaltung 912 zusätzlich oder alternativ dazu eine Verzögerung der Signalverzögerungsschaltung 921.
Durch das Einbauen eines Rückkopplungspfades von dem Ausgang des Leistungsverstärkers 903 und Basisband können die I- und Q-Signale dynamisch angepasst werden, um den Betrieb des Kommunikationssystems 950 zu optimieren. Beispielweise kann eine derartige Konfiguration des Kommunikationssystems 950 dabei helfen, Leistungssteuerung auszuüben, Senderbeeinträchtigungen auszugleichen und/oder DPD durchzuführen.
Auch, wenn der Leistungsverstärker 903 nur als einstufig dargestellt ist, kann er eine oder mehrere Stufen aufweisen. Weiterhin sind die hierin offenbarten Lehren auf Kommunikationssysteme anwendbar, die mehrere Leistungsverstärker aufweisen.
13 ist eine schematische Darstellung eines Modulationssystems 1050 mit Mehrniveauversorgung (MLS-Modulationssystem) gemäß einer Ausführungsform. Das MLS-Modulationssystem 1050 umfasst eine Modulatorsteuerschaltung 1025, einen MLS-Gleichspannungswandler 1025, eine Modulatorschaltbank 1027 und eine Bank mit Entkopplungskondensatoren 1030.
Das MLS-Modulationssystem 1050 der 13 stellt eine Ausgestaltungsform einer MLS-Modulatorschaltung dar, die zum Einbau in einen Mehrniveaueinhüllendennachverfolger geeignet ist. Allerdings können auch anderen Ausgestaltungsformen von MLS-Modulatorschaltungen in Mehrniveaueinhüllendennachverfolger gemäß den hierin offenbarten Lehren aufgenommen werden.
Der MLS-Gleichspannungswandler 1025 erzeugt eine erste geregelte Spannung V_MLS1, eine zweite geregelte Spannung V_MLS2 und eine dritte geregelte Spannung V_MLS3 in Abhängigkeit von der Bereitstellung einer Gleichspannungswandlung einer Batteriespannung V_BATT. Auch wenn ein Beispiel mit drei geregelten Spannungen gezeigt wird, kann der MLS-Gleichspannungswandler 1025 mehr oder weniger geregelte Spannungen erzeugen. In bestimmten Ausgestaltungsformen wird zumindest ein Teil der geregelten Spannungen relativ zu der Batteriespannung V_BATT im Spannungsniveau angehoben. Zusätzlich oder alternativ dazu sind eine oder mehrere der geregelten Spannungen heruntergesetzte Spannungen mit einem relativ zu der Batteriespannung V_BATT geringeren Spannungsniveau.
Die Bank mit Entkopplungskondensatoren 1030 hilft bei der Stabilisierung der geregelten Spannungen, die von dem MLS-Gleichspannungswandler 1025 erzeugt werden. Beispielsweise umfasst die Bank mit Entkopplungskondensatoren 1030 der 13 einen ersten Entkopplungskondensator 1031 zur Entkopplung der ersten geregelten Spannung V_MLS1, einen zweiten Entkopplungskondensator 1032 zur Entkopplung der zweiten geregelten Spannung V_MLS2 und einen dritten Entkopplungskondensator 1033 zur Entkopplung der dritten geregelten Spannung V_MLS3.
Unter weiterer Bezugnahme auf 13 umfasst die Modulatorschalterbank 1027 einen ersten Schalter 1041, welcher zwischen den Ausgang des Modulators (MOD_OUT) und die erste geregelte Spannung V_MLS1 geschaltet ist, einen zweiten Schalter 1042, welcher zwischen den Ausgang des Modulators und die zweite geregelte Spannung V_MLS2 geschaltet ist, und einen dritten Schalter 1043, welcher zwischen den Ausgang des Modulators und die zweite geregelte Spannung V_MLS3 geschaltet ist. Die Modulatorsteuerung 1020 wird so betrieben, dass sie die Schalter 1041 bis 1043 auswählbar öffnet oder schließt, um dadurch die Ausgabe des Modulators zu steuern.
14 ist eine schematische Darstellung eines MLS-Gleichspannungswandlers 1073 gemäß einer Ausführungsform. Der MLS-Gleichspannungswandler 1073 umfasst eine Induktivität 1075, einen ersten Schalter S₁, einen zweiten Schalter S₂, einen dritten Schalter S₃, einen vierten Schalter S₄, einen fünften Schalter S₅ und einen sechsten Schalter S₆. Der MLS-Gleichspannungswandler 1073 umfasst weiterhin eine (nicht in 14 dargestellte) Steuerschaltung zum Öffnen und Schließen der Schalter zur Bereitstellung einer Regelung.
Der MLS-Gleichspannungswandler 1073 der 14 veranschaulicht eine mögliche Ausgestaltungsform eines MLS-Gleichspannungswandlers, welcher zum Einbau in einen Mehrniveaueinhüllendennachverfolger geeignet ist. Allerdings können auch andere Ausgestaltungsformen von MLS-Gleichspannungswandlern in Mehrniveaueinhüllendennachverfolger gemäß den hierin offenbarten Lehren aufgenommen werden.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst der erste Schalter S₁ ein erstes mit der Batteriespannung V_BATT elektrisch verbundenes Ende und ein zweites elektrisch mit einem ersten Ende des zweiten Schalters S₂ und einem ersten Ende der Induktivität 1075 verbundenes Ende. Der zweite Schalter S₂ umfasst weiterhin ein zweites elektrisch mit einer ersten Versorgung oder auch Masseversorgung V_GND elektrisch verbundenes Ende. Auch wenn 14 eine Konfiguration eines DC/DC-Wandlers veranschaulicht, welcher unter Nutzung einer Masseversorgung und einer Batteriespannung energetisiert wird, sind die hierin offenbarten Lehren auf DC/DC-Wandler mit beliebigen geeigneten Spannungsversorgungen anwendbar. Die Induktivität 1075 umfasst weiterhin ein zweites elektrisch mit einem ersten Ende jedes der dritten bis sechsten Schalter S₃-S₆ verbundenes Ende. Der dritte Schalter S₃ umfasst weiterhin ein zweites elektrisch mit der Masseversorgung V_GND verbundenes Ende. Die vierten, fünften und sechsten Schalter S₄-S₆ umfassend jeweils ein zweites Ende, welche jeweils dazu ausgelegt sind, die ersten, zweiten und dritten geregelten Spannungen V_MLS1, VMLS2 bzw. V_MLS3 zu erzeugen.
Die ersten bis sechsten Schalter S₁-S₆ werden selektiv geschlossen oder geöffnet, um geregelte Spannungen innerhalb einer bestimmten Fehlertoleranz von Sollspannungsniveaus zu halten. Auch wenn ein Beispiel mit drei geregelten Spannungen gezeigt wird, kann der MLS-Gleichspannungswandler 1073 dazu ausgelegt werden, mehr oder weniger geregelte Spannungen zu erzeugen.
In der dargestellten Ausführungsform wird der MLS-Gleichspannungswandler 1073 als Abwärts-Aufwärts-Wandler betrieben, um geregelte aufwärts gewandelte Spannungen höher als die Batteriespannung V_BATT und/oder abwärts gewandelte Spannungen geringer als die Batteriespannung V_BATT zu erzeugen. Andere Ausgestaltungsformen sind jedoch auch möglich.
15 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für den Zeitverlauf einer MLS-Gleichspannungswandlung. Wie in 15 dargestellt, kann die Breite der Regelzyklen genutzt werden, um das Spannungsniveau der durch die MLS-Gleichspannungswandlung erzeugten geregelten Spannungen zu steuern. Beispielsweise kann eine MLS-geregelte Spannung einem Zeitraum t1 zugeordnet sein, währen eine zweite geregelte Spannung einem unterschiedlichen Zeitraum t2 zugeordnet sein kann. Zusätzlich kann eine Zeitspanne ohne Überlapp tovlp verwendet werden, um Klemmschaltungsströme zwischen unterschiedlichen Spannungsniveaus zu vermeiden.
In bestimmten hierin offenbarten Implementierungsformen sind eine oder mehrere Regelungszeiträume (zum Beispiel t1 und/oder t2) und/oder ein oder mehrere Zeitspannen ohne Überlapp (zum Beispiel tovlp) digital steuerbar. In bestimmten Implementierungsformen werden die Verzögerungen auf der Basis eines digitalen Zustandsautomaten und/oder anderer geeigneter Schaltungen gesteuert.
Die durch die MLS-Gleichspannungswandlung erzeugten geregelten Spannungen können durch einen Modulator selektiv einem Modulatorausgangsfilter bereitgestellt werden. In dem dargestellten Beispiel wird der Modulatorausgangsfilter mit Shuntkondensatoren C1 und C2 sowie Reiheninduktivitäten L1 und L2 dargestellt. Andere Ausgestaltungsformen von Modulatorausgangsfiltern sind jedoch ebenfalls möglich.
16 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für MLS-Einhüllendennachverfolgung eines kontinuierlichen Wellensignals. Das gezeigte Beispiel gilt für ein kontinuierliches Wellensignal mit einer Frequenz von etwa 100 MHz und einer entsprechenden Periode von etwa 10 ns. Beispiele geeigneter MLS-Spannungsniveaus für das Signal sind gezeigt.
Schlussbemerkungen
Einige der oben beschriebenen Ausführungsformen haben Beispiele im Zusammenhang mit Mobilvorrichtungen bereitgestellt. Die Prinzipien und Vorteile der Ausführungsformen können jedoch für jedes andere System oder jedes andere Gerät genutzt werden, bei denen ein Bedarf an Einhüllendennachverfolgung besteht g.
Sofern der Kontext nicht eindeutig etwas Anderes erfordert, sind die Worte „umfassen“, „umfassend“ und dergleichen in der Beschreibung und den Ansprüchen in einem inklusiven Sinne auszulegen, im Gegensatz zu einem exklusiven oder erschöpfenden Sinne; das heißt, im Sinne von „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“. Das Wort „gekoppelt“, wie hier allgemein verwendet, bezieht sich auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt miteinander verbunden sind oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Ebenso bezieht sich das Wort „verbunden“, wie es hier allgemein verwendet wird, auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt verbunden sind oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Darüber hinaus beziehen sich die Worte „hier“, „oben“, „unten“ und Worte von ähnlicher Bedeutung, wenn sie in dieser Anmeldung verwendet werden, auf diese Anmeldung als Ganzes und nicht auf einen bestimmten Teil dieser Anmeldung. Wenn der Kontext es zulässt, können Wörter in der obigen Detailbeschreibung mit der Ein- oder Mehrzahl auch die Mehr- oder Einzahl beinhalten. Das Wort „oder“ in Bezug auf eine Liste von zwei oder mehr Elementen deckt alle folgenden Interpretationen des Wortes ab: eines der Elemente in der Liste, alle Elemente in der Liste und jede Kombination der Elemente in der Liste.
Darüber hinaus ist die hier verwendete bedingte Sprache, wie unter anderem „könnte unter Umständen“, „könnte“, „könnte möglicherweise“, „kann“, „z.B.“, „wie“ und dergleichen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben oder anderweitig im Rahmen des verwendeten Kontexts verstanden, im Allgemeinen dazu bestimmt, zu vermitteln, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände beinhalten, während andere Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände nicht beinhalten. Daher ist eine solche bedingte Sprache im Allgemeinen nicht dazu bestimmt, zu implizieren, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner Weise für eine oder mehrere Ausführungsformen erforderlich sind, oder dass eine oder mehrere Ausführungsformen notwendigerweise eine Logik beinhalten, um zu entscheiden, ob diese Merkmale, Elemente und/oder Zustände in einer bestimmten Ausführungsform enthalten sind oder ausgeführt werden sollen, mit oder ohne Einbindung oder Aufforderung durch den Autor.
Die vorstehende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung soll nicht abschließend sein oder die Erfindung auf die vorstehend offenbarte genaue Form beschränken. Während spezifische Ausführungsformen und Beispiele für die Erfindung vorstehend zur Veranschaulichung beschrieben sind, sind im Rahmen der Erfindung verschiedene gleichwertige Änderungen möglich, wie Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen werden. Während beispielsweise Prozesse oder Blöcke in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt werden, können alternative Ausführungsformen Routinen mit Schritten ausführen oder Systeme mit Blöcken in einer anderen Reihenfolge verwenden, und einige Prozesse oder Blöcke können gelöscht, verschoben, hinzugefügt, unterteilt, kombiniert und/oder geändert werden. Jeder dieser Prozesse oder Blöcke kann auf unterschiedliche Weise implementiert werden. Auch während Prozesse oder Blöcke manchmal als in Serie ausgeführt dargestellt werden, können diese Prozesse oder Blöcke stattdessen parallel oder zu unterschiedlichen Zeiten ausgeführt werden.
Die Lehren der hier angegebenen Erfindung können auf andere Systeme angewendet werden, nicht unbedingt auf das vorstehend beschriebene System. Die Elemente und Handlungen der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der Erfindungen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen nur als Beispiel dargestellt und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuen Verfahren und Systeme in einer Vielzahl anderer Ausbildungen umgesetzt werden; ferner können verschiedene Auslassungen, Substitutionen und Änderungen in der Ausbildung der hier beschriebenen Methoden und Systeme vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken der Offenbarung abzuweichen. Die beiliegenden Ansprüche und deren äquivalente Ausbildungen sollen solche Ausbildungen oder Modifikationen abdecken, die in den Schutzbereich und den Grundgedanken der Offenbarung fallen.

Claims

Ein Einhüllendennachverfolgungssystem, umfassend: einen Leistungsverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal zu verstärken und Leistung über eine Leistungsverstärkerversorgungsspannung zu beziehen; und einen Einhüllendennachverfolger auf, welcher dazu ausgelegt ist, die Leistungsverstärkerversorgungsspannung auf der Basis eines analogen Einhüllendensignals, das einer Einhüllenden des Hochfrequenzsignals entspricht, zu erzeugen, und welcher einen Gleichspannungswandler, welcher dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von geregelten Spannungen auszugeben, einen Modulator, welcher dazu ausgelegt ist, eine Modulatorausgangsspannung an einem Ausgang auf der Basis der Vielzahl von geregelten Spannungen und dem analogen Einhüllendensignal auszugeben, und einen Modulatorausgangsfilter aufweist, welcher zwischen den Ausgang des Modulators und die Leistungsverstärkerversorgungsspannung gekoppelt ist, von denen der Modulator dazu ausgelegt ist, die Modulatorausgangsspannung auf der Basis eines Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit einer Vielzahl von Signalschwellenwerten zu erzeugen.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der Modulator eine Vielzahl von Schaltern aufweist, die auf der Basis des Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit der Vielzahl von Signalschwellenwerten selektiv aktivierbar sind.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der Einhüllendennachverfolger weiterhin eine Vielzahl von Modulatoren inklusive des Modulators und eine Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern inklusive des Modulatorausgangsfilters aufweist, von denen jeder der Vielzahl von Modulatoren mit der Leistungsverstärkerversorgungsspannung über einen entsprechenden der Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern gekoppelt ist.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 3, wobei eine aktive Anzahl der Vielzahl von Modulatoren auf der Basis des Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit der Vielzahl von Signalschwellenwerten ausgewählt wird.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der Modulator dazu ausgelegt ist, das analoge Einhüllendensignal über eine analoge Referenzschnittstelle für Einhüllendennachverfolgung einer mobilen industriellen Peripherieschnittstelle („Mobile Industry Peripheral Interface“, MIPI) zu empfangen.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das analoge Einhüllendensignal ein differentielles analoges Einhüllendensignal ist.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 6, wobei der Modulator einen differentiellen Einhüllendenverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, das differentielle analoge Einhüllendensignal zur Erzeugung eines einphasigen Einhüllendensignals zu verstärken, und eine Vielzahl von Vergleichern aufweist, welche jeweils dazu ausgelegt sind, das einphasige Einhüllendensignal mit einem entsprechenden der Vielzahl von Signalschwellenwerten zu vergleichen.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Vielzahl von Signalschwellenwerten steuerbar ist.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der Einhüllendennachverfolger weiterhin einen Gleichspannungspfadfilter aufweist, welcher zwischen eine Gleichspannung und die Leistungsverstärkerversorgungsspannung gekoppelt ist.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 9, wobei der Gleichspannungswandler ferner dazu ausgelegt ist, die Gleichspannung zu erzeugen.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 9, wobei der Gleichspannungspfadfilter zumindest eine Reiheninduktivität und zumindest einen Shuntkondensator umfasst.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der Modulatorausgangsfilter zumindest eine Reiheninduktivität und zumindest einen Shuntkondensator umfasst.
Das Einhüllendennachverfolgungssystem gemäß Anspruch 12, wobei der Modulatorausgangsfilter weiterhin einen Gleichspannungssperrkondensator zwischen der Modulatorausgangsspannung und der Leistungsverstärkerversorgungsspannung aufweist.
Ein Einhüllendennachverfolger umfassend: einen Anschluss für eine Leistungsverstärkerversorgungsspannung, der dazu ausgelegt ist, eine Leistungsverstärkerversorgungsspannung für einen Leistungsverstärker auszugeben; einen Gleichspannungswandler, welcher dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von geregelten Spannungen auf der Basis einer Batteriespannung auszugeben; einen Modulatorausgangsfilter; und einen Modulator, welcher einen Ausgang aufweist, der mit dem Anschluss für die Leistungsverstärkerversorgungsspannung über den Modulatorausgangsfilter gekoppelt ist, und welcher dazu ausgelegt ist, eine Modulatorausgangsspannung an dem Ausgang auf der Basis der Vielzahl von geregelten Spannungen und eines analogen Einhüllendensignals zu erzeugen und die Modulatorausgangsspannung auf der Basis eines Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit einer Vielzahl von Signalschwellenwerten zu erzeugen.
Der Einhüllendennachverfolger gemäß Anspruch 14, weiterhin mit einer Vielzahl von Modulatoren inklusive des Modulators und einer Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern inklusive des Modulatorausgangsfilters, von denen jeder der Vielzahl von Modulatoren mit der Leistungsverstärkerversorgungsspannung über einen entsprechenden der Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern gekoppelt ist.
Der Einhüllendennachverfolger gemäß Anspruch 15, wobei eine aktive Anzahl der Vielzahl von Modulatoren auf der Basis des Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit der Vielzahl von Signalschwellenwerten ausgewählt wird.
Der Einhüllendennachverfolger gemäß Anspruch 14, wobei das analoge Einhüllendensignal ein differentielles analoges Einhüllendensignal ist, und der Modulator einen differentiellen Einhüllendenverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, das differentielle analoge Einhüllendensignal zur Erzeugung eines einphasigen Einhüllendensignals zu verstärken, sowie eine Vielzahl von Vergleichern aufweist, welche jeweils dazu ausgelegt sind, das einphasige Einhüllendensignal mit einem entsprechenden der Vielzahl von Signalschwellenwerten zu vergleichen.
Eine Mobilvorrichtung, umfassend: einen Sendeempfänger, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzsignal zu erzeugen; eine Frontendschaltung mit einem Leistungsverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, das Hochfrequenzsignal zu verstärken und Leistung von einer Leistungsverstärkerversorgungsspannung zu beziehen; und eine Leistungsverwaltungsschaltung mit einem Einhüllendennachverfolger, welcher dazu ausgelegt ist, die Leistungsverstärkerversorgungsspannung auf der Basis eines einer Einhüllenden des Hochfrequenzsignals entsprechenden analogen Einhüllendensignals zu erzeugen, und welcher einen Gleichspannungswandler, welcher dazu ausgelegt ist, eine Vielzahl von geregelten Spannungen auszugeben, einen Modulator, welcher dazu ausgelegt ist, eine Modulatorausgangsspannung an einem Ausgang auf der Basis der Vielzahl von geregelten Spannungen und dem analogen Einhüllendensignal auszugeben, und einen Modulatorausgangsfilter aufweist, welcher zwischen den Ausgang des Modulators und die Leistungsverstärkerversorgungsspannung gekoppelt ist, von denen der Modulator dazu ausgelegt ist, die Modulatorausgangsspannung auf der Basis eines Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit einer Vielzahl von Signalschwellenwerten zu erzeugen.
Die Mobilvorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der Einhüllendennachverfolger weiterhin eine Vielzahl von Modulatoren inklusive des Modulators und eine Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern inklusive des Modulatorausgangsfilters aufweist, von denen jeder der Vielzahl von Modulatoren mit der Leistungsverstärkerversorgungsspannung über einen entsprechenden der Vielzahl von Modulatorausgangsfiltern gekoppelt ist.
Die Mobilvorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei eine aktive Anzahl der Vielzahl von Modulatoren auf der Basis des Vergleichs des analogen Einhüllendensignals mit der Vielzahl von Signalschwellenwerten ausgewählt wird.