DE60317371T2

DE60317371T2 - Verstärkung mit hohem wirkungsgrad

Info

Publication number: DE60317371T2
Application number: DE60317371T
Authority: DE
Inventors: Martin Paul Wilson
Original assignee: Nujira Ltd
Current assignee: Nujira Ltd
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2023-10-18
Also published as: US20140232470A1; CA2516706A1; CN100488030C; EP1597821B1; KR20050116367A; AU2003271975A1; US7482869B2; US9118278B2; KR101126671B1; US8749308B2; CN1759532A; JP2006514472A; US20120212291A1; US20130300513A1; US20150194933A1; GB0303826D0; US20140285269A1; US20060028271A1; EP1597821A1; US9641132B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung einer Versorgungsspannung in einer Anordnung, in der die Versorgungsspannung wählbar ist. Die Erfindung betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, die Steuerung einer Versorgungsspannung für einen Verstärker, wie z. B. einen Breitbandhochfrequenz-(HF)-Verstärker, mit einem breiten dynamischen Bereich.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Transistorverstärker haben eine Spitzeneffizienz für eine bestimmte Eingangsleistung, die eine Funktion von Geometrie (d. h. Schaltungskomponenten und -Layouts), Last und Versorgungsspannung ist. Bei herkömmlicher Hochfrequenz-(HF)-Energieverstärkung sind diese Eigenschaften auf Basis des erwarteten Spitzeneingangspegels festgelegt. Für Verstärker, die mit einem Eingangssignal mit einem breiten dynamischen Bereich gebildet sind, erreicht das Eingangssignal selten Spitzenpegel und arbeitet häufig unterhalb von Spitzenpegeln. Somit kann der Verstärker möglicherweise eine niedrige Gesamteffizienz aufweisen.
Eine Lösung für das Problem niedriger Verstärkereffizienz besteht darin, eine oder mehrere der oben genannten Eigenschaften (Geometrie, Last, Versorgungsspannung) als Antwort auf das Eingangssignal zu variieren. Techniken, um eine oder mehrere dieser Eigenschaften zu variieren, sind in der Technik bekannt.
Techniken, die die Vorrichtungsgeometrie und -last variieren, tendieren dazu, stark abhängig von der speziellen verwendeten Leistungsverstärkertopologie zu sein und stellen allgemein anspruchsvolle HF-Probleme dar. Die Wiederholbarkeit solcher Konstruktionen bei der Herstellung ist allgemein ein Problem.
Verschiedene Techniken zum Verbessern der Verstärkereffizienz auf der Basis der Versorgungsspannung sind in der Technik bekannt. Für auf Versorgungsspannung basierende Effizienzverbesserungsschemata gibt es zwei breite Lösungsklassifizierungen. Diese Lösungen sind:

(i) Hüllenentfernung und -wiederherstellung und
(ii) Hüllenverfolgung.

Hüllenentfernung und -wiederherstellung erfordert, dass der Verstärker gesättigt gesteuert wird und die gesamte Hülleninformation durch die Verstärkerversorgung geliefert wird.
Diese Technik tendiert dazu, beim Verwenden hoher Modulationsbandbreiten allgemein zu anspruchsvoll bezüglich des Versorgungsmodulators zu sein, und hat folglich in praktischen Anwendungen eine beschränkte Nützlichkeit.
Bei Hüllenverfolgung wird der Verstärker auf eine im Wesentlichen lineare Weise gesteuert. Hüllenverfolgung erfordert eine effiziente Energieversorgung, die dazu fähig ist, hohe Modulationsleistungsbandbreiten zu liefern. In bekannten Techniken wird ein geschalteter Modusimpulsbreitenmodulator (üblicherweise als Klasse S bezeichnet) verwendet, um eine effiziente variable Versorgung für den Leistungsverstärker zu realisieren. Jedoch muss die Versorgung, um bei voller Bandbreite zu arbeiten, die Bandbreite der Modulation oft schalten und führt diese übermäßig hohe Schaltgeschwindigkeit zu schlechter Modulatoreffizienz.
In einer anderen Hüllenverfolgungstechnik des Standes der Technik ist eine Mehrzahl von Hocheffizienzzwischenenergieversorgungen vorgesehen und werden die Energieversorgungen wie von dem Hüllenpegel erfordert geschaltet. Diese Schaltung schafft Übergangsstörungen, die das Spektrum mit Intermodulationsprodukten hoher Größenordnung verschlechtern und Linearisierung durch das Einführen von versorgungsabhängigen Nichtlinearitäten neben eingabeabhängigen Nichtlinearitäten schwierig machen.
In einer weiteren Modifizierung dieser Technik wird das Schalten der Energieversorgungen mit einem linearen Verstärker kombiniert, um einen glatten Übergang zwischen Schaltpegeln zu schaffen und die versorgungsabhängige Linearisierungsanforderung aufzuheben. Das Ziel dieser Form von Hüllenverfolgung ist es, einen eindeutigen Versorgungsspannungswert für jeden Hüllenpegel zu schaffen. Jedoch gibt es ein Problem dabei, dies ohne eine Auswirkung auf die Verfolgungsgeschwindigkeitsfähigkeit zu erreichen.
Das US-Patent mit der Nummer 5 898 342 beschreibt einen modifizierten Klasse-G-Verstärker, wo die Versorgungsauswahl in der digitalen Domäne ausgeführt wird; es wird keine durch Ausgangslast bedingte Korrektur angewendet. Zur Reduzierung von Schaltgeschwindigkeit werden mehrere Versorgungen verwendet und demzufolge steht die Schaltgeschwindigkeit im Verhältnis zu der verstärkten Signalbandbreite. Die langsame Schaltgeschwindigkeit und die Abwesenheit von Lastkorrektur führt zu schlechter Verfolgungsgenauigkeit, wenn sie als ein Mittel zum Anpassen einer HF-Leistungsverstärkerversorgung verwendet wird.
JP-A-05-267941 offenbart eine Technik zum Erzeugen einer Versorgungsspannung für einen Leistungsverstärker. Die Hülle eines zu verstärkenden Signals wird erfasst und verwendet, um die Ausgabe einer ersten Energieversorgungsschaltung zu steuern, die als eine effiziente Schaltmodusversorgung implementiert ist. Die Steuerung ist so angeordnet, dass die Spannungsausgabe der ersten Versorgung den Niedrigfrequenzinhalt der erwünschten Hülle auf eine solche Weise verfolgt, dass sie immer größer als die erwünschte Hülle ist. Die Hülle des Eingangssignals in den Verstärker wird mit der detektierten HF-Hülle am Ausgang des Verstärkers verglichen, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Fehlersignal wird dann verwendet, um eine zweite lineare Energieversorgungsschaltung zu steuern, deren Ausgabe die HF-Leistungsverstärkerversorgungsspannung liefert. Eine zweite Energieversorgungsschaltung erlaubt es, dass der HF-Verstärker die erwünschte Hülle durch das Reduzieren der Ausgangsspannung zur Verfolgung des Hochfrequenzinhalts des Hüllensignals genauer verfolgt. Diese Technik leidet an Leistungsschwächen, da die Hocheffizienzschaltmodusversorgung immer bei einer höheren Spannung als der erwünschten Versorgungsspannung arbeitet. Sie hat auch auf Grund von Verzögerungen, die der Detektierung der HF-Ausgangshülle intrinsich sind, eine beschränkte Hochfrequenzbandbreite.
WO 2004/038937 , die den Stand der Technik aufgrund von Artikel 54(3) EPC für die benannten Staaten DE, FR, GB und IT darstellt, ist JP-A-05-267941 darin ähnlich, dass sie auf die Anwendung von nur negativen Korrekturen auf die Ausgabe einer Effizienzschaltmodusversorgung beschränkt ist.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes versorgungsspannungsbasiertes Effizienzverbesserungsschema zu liefern, das vorzugsweise eines oder mehrere der oben genannten Probleme angeht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Energieversorgungsstufe vorgesehen, aufweisend:
eine Bezugseinrichtung zum Liefern eines Bezugssignals, das eine erwünschte Energieversorgungsspannung darstellt; eine Auswahleinrichtung zum Auswählen einer von einer Mehrzahl von Energieversorgungsspannungen in Abhängigkeit von dem Bezugssignal, wobei die Auswahleinrichtung dafür ausgebildet ist, die ausgewählte Energieversorgungsspannung oberhalb und unterhalb des Bezugssignals zu verfolgen; eine Anpassungseinrichtung, die dafür ausgebildet ist, eine angepasste ausgewählte Energieversorgungsspannung zu erzeugen, die das Bezugssignal in Abhängigkeit von der ausgewählten Energieversorgungsspannung und dem Bezugssignal verfolgt.
Die Energieversorgungsstufe kann für einen Verstärker sein, wobei das Bezugssignal die Hülle eines Eingangssignals des Verstärkers darstellt.
Die Anpassungseinrichtung kann einen Wechselstromverstärker aufweisen. Die ausgewählte Energieversorgungsspannung kann den minimalen absoluten Unterschied zwischen der Energieversorgungsspannung und dem Bezugssignalpegel haben.
Der Wechselstromverstärker kann verbunden sein, um den Unterschied zwischen dem Bezugssignal und einer Darstellung der ausgewählten Energieversorgungsspannung zu verstärken. Die Anpassungseinrichtung kann eine Einrichtung zum Summieren des verstärkten Unterschieds zu der ausgewählten Versorgungsspannung aufweisen.
Die Darstellung der ausgewählten Energieversorgungsspannung kann die Energieversorgungsspannung selber sein. Die Darstellung der ausgewählten Energieversorgungsspannung kann die angepasste ausgewählte Energieversorgungsspannung sein. Die angepasste ausgewählte Versorgungsspannung kann die Ausgabe der Energieversorgungsstufe sein.
Die Anpassungseinrichtung kann ferner einen Hochfrequenzverstärker aufweisen. Der Hochfrequenzverstärker kann verbunden sein, um den Unterschied zwischen dem Bezugssignal und einer Darstellung der angepassten Energieversorgungsspannung zu verstärken. Die Anpassungseinrichtung kann eine Einrichtung zum Summieren des verstärkten Unterschieds zu der angepassten Versorgungsspannung aufweisen, um eine weitere angepasste Versorgungsspannung zu erzeugen. Die Darstellung der angepassten Versorgungsspannung kann die angepasste Versorgungsspannung selber sein. Die Darstellung der angepassten Versorgungsspannung kann die weitere angepasste Versorgungsspannung sein. Die weitere angepasste Versorgungsspannung kann die Ausgabe der Energieversorgungsstufe bilden.
Es kann ferner eine Interpolationseinrichtung an dem Eingang in die Anpassungseinrichtung vorgesehen sein, so dass die ausgewählte Energieversorgungsspannung interpoliert wird. Die Interpolationseinrichtung kann eine Induktor-Kondensator-Anordnung aufweisen.
Es kann ferner eine Einrichtung zur Gleichstromklemmung des Wechselstromverstärkers vorgesehen sein. Die Einrichtung zur Gleichstromklemmung kann auf die Detektierung ansprechen, dass das Bezugssignal kleiner ist als die angepasste Versorgungsspannung.
Es kann ein Verzögerungselement zum Verzögern des Bezugssignals vorgesehen sein. Es kann ferner eine Langsamgleichstromanpassungseinrichtung zum Entfernen einer Gleichstromkomponente von dem Wechselstromverstärker vorgesehen sein.
Die Anpassungseinrichtung kann eine Mehrzahl von kaskadierten Korrekturschaltungen aufweisen. Die Anpassungseinrichtung kann zwei oder mehrere kaskadierte Korrekturschaltungen aufweisen.
Es kann ein Verzögerungselement zum Kompensieren von Unterschieden in Verzögerungen zwischen dem Signalverstärker und dem Energieversorgungssteuereingang vorgesehen sein.
In einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Hochfrequenzverstärkungsstufe, die aufweist: einen Verstärker zum Empfangen eines zu verstärkenden Eingangssignals und einer Energieversorgungsspannung; und eine Energieversorgungsspannungsstufe zum Zuführen der Energieversorgungsspannung, die aufweist: eine Einrichtung zum Liefern eines Bezugssignals, das eine erwünschte Energieversorgungsspannung darstellt, die der Hülle des Eingangssignals entspricht; eine Einrichtung zum Auswählen eines von einer Mehrzahl von Versorgungsspannungspegeln in Abhängigkeit von dem Bezugssignal, wobei die Auswahleinrichtung dafür ausgebildet ist, die ausgewählte Energieversorgungsspannung oberhalb und unterhalb des Bezugssignals zu verfolgen; und eine Einrichtung zum Erzeugen einer angepassten ausgewählten Energieversorgungsspannung, die einen Wechselstromverstärker zum Verstärken eines Unterschieds zwischen dem Bezugssignal und einem von dem ausgewählten Versorgungsspannungspegel oder dem angepassten ausgewählten Versorgungsspannungspegel und eine Summiereinrichtung zum Summieren des verstärkten Unterschieds zu der ausgewählten Versorgungsspannung, um dadurch die angepasste Versorgungsspannung zu erzeugen, aufweist. Die Einrichtung zum Erzeugen einer angepassten ausgewählten Versorgungsspannung kann ferner eine weitere angepasste Versorgungsspannung erzeugen und weist ferner einen HF-Verstärker zum Verstärken eines Unterschieds zwischen dem Bezugssignal und einer der angepassten Versorgungsspannung oder der weiteren angepassten Versorgungsspannung und eine Summiereinrichtung zum Summieren eines solchen verstärkten Unterschieds zu der angepassten Versorgungsspannung, um dadurch die weitere angepasste Versorgungsspannung zu erzeugen, auf.
Eine der angepassten Versorgungsspannung oder der weiteren angepassten Versorgungsspannung kann die Versorgungsspannung für den Verstärker bilden.
In noch einem anderen Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Energieversorgungsstufe, das aufweist: das Liefern eines Bezugssignals, das eine erwünschte Energieversorgungsspannung darstellt; das Auswählen einer von einer Mehrzahl von Energieversorgungsspannungen in Abhängigkeit von dem Bezugssignal, wobei der Auswahlschritt dafür ausgebildet ist, die ausgewählte Energieversorgungsspannung oberhalb und unterhalb des Bezugssignals zu verfolgen; das Erzeugen einer angepassten ausge wählten Energieversorgungsspannung, die das Bezugssignal in Abhängigkeit von der ausgewählten Energieversorgungsspannung und dem Bezugssignal verfolgt.
Das Bezugssignal kann die Hülle eines Eingangssignals in einen Verstärker darstellen, wobei die Energieversorgungsstufe eine Energieversorgung an den Verstärker liefert. Der Unterschied zwischen dem Bezugssignal und einer Darstellung der ausgewählten Energieversorgungsspannung kann wechselstromverstärkt werden. Der verstärkte Unterschied kann zu der ausgewählten Versorgungsspannung summiert werden, um die angepasste Versorgungsspannung zu bilden. Der Unterschied zwischen dem Bezugssignal und einer Darstellung der angepassten Energieversorgungsspannung kann HF-verstärkt werden.
Der verstärkte Unterschied kann zu der angepassten Versorgungsspannung summiert werden, um eine weitere angepasste Versorgungsspannung zu bilden. Das Verfahren kann ferner einen Interpolationsschritt vor dem Schritt des Erzeugens einer angepassten Versorgungsspannung aufweisen.
Das Verfahren kann ferner einen Wechselstromverstärkungsschritt aufweisen.
Die vorliegende Erfindung schafft eine gesteuerte Spannungsquelle zum Aufrechterhalten eines Versorgungsstroms, die mit der Versorgungsspannungsquelle in Reihe geschaltet ist, so dass der gleiche Strom durch beide Spannungsquellen fließt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird jetzt beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben. In denen zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer HF-Verstärkungsstufe, die das Konzept der vorliegenden Erfindung ausführt;
2(a) das Konzept von Hüllenverfolgungsversorgungsspannungsvariation und die damit verbundenen Probleme;
2(b) das Prinzip der von der vorliegenden Erfindung gebotenen Verbesserungen;
3 detaillierter eine Implementierung der HF-Verstärkungsstufe aus 1, die einen Korrekturpfad gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
4 eine verbesserte beispielhafte Implementierung des Korrekturpfads aus 1;
5(a) und 5(b) alternative Implementierungen des Korrekturpfads in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
6 eine beispielhafte Implementierung der Gleichstromsteuerschleifen der HF-Verstärkungsstufe aus 1;
7 ein Prinzip der Arbeitsweise in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
8 eine beispielhafte Implementierung von Zeitverzögerungselementen der HF-Verstärkungsstufe aus 1; und
9 die Effizienzverbesserung einer HF-Verstärkungsstufe gemäß der Implementierung aus 1;
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird hierin mittels bestimmter Beispiele und speziell mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Der Fachmann wird verstehen, dass die Erfindung nicht auf die Details der speziellen, hierin gegebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Insbesondere wird die Erfindung hierin mittels Bezug auf eine HF-Verstärkungsstufe beschrieben. Jedoch kann die Erfindung allgemein für jede beliebige Anordnung gelten, in der es notwendig ist, zwischen einer Mehrzahl von Spannungsversorgungen umzuschalten.
Mit Bezug auf 1 ist eine HF-Verstärkungsstufe 100 gemäß den allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die HF-Verstärkungsstufe 100 weist einen HF-Verstärker 102, einen Versorgungsspannungsauswahlblock 106, einen Hüllendetektor 104 und einen Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 auf.
Der Versorgungsspannungsauswahlblock 106 empfängt vier Versorgungsspannungen V₁–V₄ auf entsprechenden Eingangsleitungen 132₁ –132₄ . Die ausgewählte Versorgungsspannung wird von dem Versorgungsspannungsauswahlblock 106 auf einer Leitung 120 ausgegeben. Die HF-Verstärkungsstufe 100 empfängt ein HF-Eingangssignal RF_IN auf einer Leitung 110. Der Hüllendetektor 104 hat einen Eingang 114, der mit der Leitung 110 gekoppelt ist, um darüber das HF-Eingangssignal zu detektieren. Der Hüllendetektor liefert eine Ausgabe auf einer Leitung 118 an den Versorgungsspannungsauswahlblock 106, um die für das Stattfinden einer Versorgungsspannungsauswahl notwendige Information zu liefern. Außerdem und gemäß der vorliegenden Erfindung liefert der Hüllendetektor 104 eine zweite Ausgabe auf einer Leitung 116 an den Versorgungsspannungsanpassungsblock 108. Der Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 empfängt außerdem die Ausgabe des Versorgungsspannungsauswahlblocks auf der Leitung 120. Der Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 erzeugt eine angepasste Versorgungsspannung auf einer Leitung 122 für den HF-Verstärker 102. Die angepasste Versorgungsspannung auf der Leitung 122 bildet vorzugsweise eine Rückkopplungseingabe in den Versorgungsspannungsanpassungsblock 108. Wie untenstehend erörtert, ist in Ausführungsformen der Erfindung eine Rückkopplungsanordnung vorzuziehen, obwohl auch Vorkopplungsanordnungen verwendet werden können.
Wie untenstehend detaillierter erörtert wird, arbeitet der Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 gemäß den Prinzipien der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, um das Versorgungsspannungssignal auf der Leitung 122 in Abhängigkeit von dem Signal auf der Leitung 116 und der rückkopplungsangepassten Versorgungsspannung auf der Leitung 122 anzupassen, um eine angepasste Versorgungsspannung V_s auf der Leitung 122 an den HF-Leistungsverstärker 102 zu liefern. Der HF-Leistungsverstärker empfängt als seine Signaleingabe das HF-Eingangssignal auf der Leitung 110. Der HF-Verstärker 102 liefert auf der Leitung 112 das HF-Ausgangssignal HF_OUT Die Arbeitsweise der HF-Verstärkungsstufe 100 gemäß der vorliegenden Erfindung wird unten weiter beschrieben. Jedoch wird zuerst Bezug auf 2(a) genommen, die das Konzept der Hüllenverfolgungsversorgungsspannung und die damit verbundenen Probleme darstellt. Mit Bezug auf 2(a) ist ein Graph von Spannung in Beziehung zu Zeit dargestellt. Auf der Spannungsachse sind vier spezifische Spannungspegel V₁–V₄ dargestellt, die den Spannungspegeln entsprechen, die dem Versorgungsspannungsauswahlblock 106 der HF-Verstärkungsstufe aus 1 zugeführt werden. Man beachte, dass die Zuführung von vier Spannungsversorgungen erläuternd ist und der HF-Verstärkungsstufe entsprechend den Implementierungsanforderungen tatsächlich mehr oder weniger Spannungsversorgungen zugeführt werden können.
Kurve 202 aus 2(a) stellt die Spannungshülle des HF-Eingangssignals in die HF-Verstärkungsstufe, d. h. das Signal auf der Leitung 110, dar. Die gestrichelte Kurve 206 stellt die idealisierte Spannungsversorgungshülle für ein solches HF-Eingangssignal dar. Wie zu sehen ist, verfolgt die gestrichelte Kurve 206 die HF-Eingangssignalhülle 202, um eine ideale Energieversorgung für den gegenwärtigen Eingangssignalpegel zu liefern. Somit vermeidet die idealisierte Energieversorgungsspannung jegliche verschwendete Energie und ist folglich sehr effizient.
Die gestufte Kurve 204 stellt eine typische Spannungsversorgung für einen HF-Leistungsverstärker auf der Basis einer Schaltversorgungsspannung von vier Pegeln dar, die die für Implementierungen des Standes der Technik typische Leistungsfähigkeit reflektiert. Wenn das Hüllensignal 202 des HF-Eingangssignals die Spannungspegel V₁–V₄ erreicht, wird die Versorgungsspannung passend geschaltet. Wie aus 2(a) zu sehen ist, bildet die Versorgungsspannung 204 somit Stufen zwischen den vier Versorgungsspannungspegeln. Somit ist der Versorgungsspannungspegel für den HF-Verstärker häufig übermäßig. Wie von dem schraffierten Bereich 208 dargestellt, ist die Implementierung einer gestuften Versorgungsspannung des Standes der Technik allgemein bedeutend weniger effizient als die idealisierte Lösung. Der schraffierte Bereich 208 in 2(a) stellt verschwendete Energie dar, die Versorgungsspannungspegeln über dem idealisierten Pegel entspricht und folglich unnötig ist. Mit Bezug auf 2(b) wird die gemäß der vorliegenden Erfindung erreichte Effizienzverbesserung dargestellt. Die gestufte Kurve 205 stellt die von den geschalteten Versorgungsspannungen erzeugte Spannungsversorgung dar. Die von dem Versorgungsspannungsauswahlblock gelieferte Versorgungsspannung 205 verfolgt, wie untenstehent erörtert, oberhalb und unterhalb der Hülle 202. Eine solche Funktion ist in der bevorzugten Ausführungsform auf Grund der Verwendung eines Wechselstromverstärkers in dem Versorgungsspannungsanpas sungsblock 108 vorgesehen. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung führen zu einer tatsächlichen Versorgungsspannung für den Verstärker, die der idealisierten Versorgungsspannung 206 näher folgt, was zu verbesserter Effizienz und einer näher an der idealisierten Spannung 206 ausgerichteten Endspannung für den Verstärker führt. Wie untenstehend erörtert, kann der Versorgungsspannungsauswahlblock in einer Ausführungsform an seinem Ausgang eine Schrittfunktion gleich der Funktion 204 in 2(a) liefern. In einer solchen Anordnung ist ein Gleichstrom-Offset an dem Ausgang des Versorgungsspannungsauswahlblocks dazwischen vorgesehen, um eine der Funktion 205 aus 2(a) äquivalente Funktion zu liefern.
Die HF-Verstärkungsstufe aus 1 gemäß der vorliegenden Erfindung und den weiter unten beschriebenen Ausführungsformen liefert eine verbesserte Lösung, in der die geschaltete Versorgungsspannung die idealisierte Versorgungsspannungshülle wie in 2(b) gezeigt näher verfolgt, verschwendete Energie minimiert und dadurch Effizienz maximiert.
Die HF-Verstärkungsstufe 100 gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen HF-Verstärker 102 auf, der durch den Versorgungsspannungsauswahlblock 106 und den Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 mit einer von einer Anzahl von effizient erzeugten Gleichstromenergieversorgungen (V₁–V₄) verbunden sein kann. Die Funktion des Versorgungsspannungsauswahlblocks 106 und des Versorgungsspannungsanpassungsblocks 108 besteht darin, der Hülle des Eingangssignals annäherungsweise so nah wie möglich zu folgen, ohne einen zusätzlichen Energieverlust zu erleiden, wie von dem schraffierten Bereich 208 in 2(a) dargestellt.
Allgemein verbindet unter der Voraussetzung einer Auswahl der erwünschten Versorgungsspannung für das zu verstärkende HF-Eingangssignal der Versorgungsspannungsauswahlblock 106 die ausgewählte Versorgungsspannung mit seinem Ausgang auf der Leitung 120. Der Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 dient der derartigen Anlegung einer geeignet angepassten Version der Versorgungsspannung auf der Leitung 120 an den HF-Verstärker 102, dass sich bei der Verstärkerversorgung der Hüllenverfolgung angenähert wird, aber ohne die reduzierte Bandbreite oder reduzierte Effizienz einzuführen, die mit li nearen Vorrichtungen verbunden ist, die den vollen Bereich von HF-Verstärkerversorgungsspannungen liefern. Diese Konfiguration erlaubt es, dass der Verstärker bei hohen Modulationsbandbreiten eine hohe Effizienz erreicht.
Mit Bezug auf 3 ist eine bevorzugte Implementierung der HF-Verstärkungsstufe 100 aus 1 entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wo Elemente der HF-Verstärkungsstufe 100 in 1 gezeigten Elementen entsprechen, wird die gleiche Bezugzahl verwendet.
Wie in 1 weist die HF-Verstärkungsstufe 100 den Hüllendetektor 104, den Versorgungsspannungsauswahlblock 106, den HF-Verstärker 102 und den Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 auf. In 1 ist der Hüllendetektor 104 so dargestellt, dass er zwei verschiedene Ausgaben auf Leitungen 118 und 116 liefert. In der Ausführungsform aus 3 liefert der Hüllendetektor 104 eine einzige Ausgabe auf einer Leitung 340, die die Eingabe in den Versorgungsspannungsauswahlblock 106 und eine Eingabe in ein Verzögerungselement 304 liefert. Die Ausgabe des Verzögerungselements 304 auf einer Leitung 334 bildet eine Eingabe in einen Digital-zu-Analog-Wandler (DAC) 306, der eine Ausgabe auf einer Leitung 332 liefert, die eine Eingabe in den Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 bildet, die dem Signal auf Leitung 116 in 1 äquivalent ist. Der HF-Verstärker 102 ist ferner an seinem Eingang mit einem Verzögerungselement 302 versehen, so dass das HF-Eingangssignal auf der Leitung 110 eine Eingabe in das Verzögerungselement 302 bildet und die Ausgabe des Verzögerungselements auf einer Leitung 346 die Eingabe in den HF-Verstärker 102 bildet. Man beachte, dass in einer tatsächlichen Implementierung die Verzögerung 302 alternativ in den Pfad zwischen der Abtastung 114 und dem Hüllendetektor 104 anstatt vor den HF-Verstärker geschaltet sein könnte. Das Verzögerungselement ist vorzugsweise in dem Pfad (Versorgung oder HF-Verstärker) platziert, der die kleinste Verzögerung hat. Der Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 weist allgemein einen Idler 310, eine erste Rückkopplungsschaltung 342 und eine zweite Rückkopplungsschaltung 344 auf. Der Idler 310 empfängt die Ausgabe des Versorgungsspannungsauswahlblocks 106 auf der Leitung 120. Der Idler 310 liefert eine Ausgabe auf der Leitung 324, die eine erste Eingabe in eine Summiereinrichtung 314 der ersten Rückkopplungsschaltung 342 bildet. Die Ausgabe der Summiereinrichtung 314 wird auf einer Leitung 326 geliefert und bildet die Ausgabe der ersten Rückkopplungsschaltung 342. Das Signal auf der Leitung 326 bildet außerdem eine erste Eingabe in eine Subtrahiereinrichtung 316. Die zweite Eingabe in die Subtrahiereinrichtung 316 wird von der Ausgabe des DAC 306 auf einer Leitung 332 geliefert. Die Ausgabe der Subtrahiereinrichtung 316 wird auf einer Leitung 328 geliefert und bildet eine Eingabe in einen Wechselstromverstärker 312, dessen Ausgabe auf einer Leitung 330 die zweite Eingabe in die Summiereinrichtung 314 bildet. Die zweite Rückkopplungsschaltung 344 ist ähnlich wie die erste Rückkopplungsschaltung 342 konstruiert. Die Eingabe in die zweite Rückkopplungsschaltung 344 wird von der Ausgabe der ersten Rückkopplungsschaltung 342 auf der Leitung 326 geliefert, die eine erste Eingabe in eine Summiereinrichtung 318 der zweiten Rückkopplungsschaltung bildet. Die Ausgabe der Summiereinrichtung 318 auf einer Leitung 348 bildet eine erste Eingabe in eine Subtrahiereinrichtung 322, deren zweite Eingabe von der Ausgabe des DAC 306 auf der Leitung 332 gebildet wird. Die Ausgabe der Subtrahiereinrichtung 322 auf einer Leitung 336 bildet eine Eingabe in einen HF-Verstärker 320, dessen Ausgabe auf einer Leitung 338 die zweite Eingabe in die Summiereinrichtung 318 bildet. Die Ausgabe der Summiereinrichtung 318 auf einer Leitung 348 bildet auch die Versorgungsspannungseingabe V_s auf der Leitung 122 in den HF-Verstärker 102.
Allgemein empfängt deshalb jede Rückkopplungsschaltung eine Eingangspannung und gibt eine angepasste Version der Spannung aus. Die Anpassung wird in Abhängigkeit von der Ausgabe der Rückkopplungsschaltung (die den Rückkopplungspfad definiert) und einem Bezugssignal, das in der beschriebenen Ausführungsform von der Ausgabe des Hüllendetektors 104 gebildet wird, ausgeführt.
Der Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 arbeitet, um dem HF-Verstärker 102 einen angepassten Spannungspegel zuzuführen, der den Spannungspegel der Hülle verfolgt, die die Eingabe in den HF-Verstärker darstellt, aber der einen großen Ausgangsstrom hat, der dem großen Ausgangsstrom entspricht, der von der Ausgabe des Versorgungsspannungsauswahlblocks 106 geliefert wird.
Das allgemeine Prinzip der Arbeitsweise der HF-Verstärkungsstufe 100 aus 3 wird jetzt beschrieben. Der Hüllendetektor 104 und die Versorgungsspannungsauswahl 106 schaffen einen Vorhersagevorkopplungspfad mit minimiertem Verlust, der sich der erforderlichen Spannungsversorgungsverfolgungswellenform annähert. Der Hüllendetektor 104 liefert auf seiner Ausgangsleitung 340 die detektierte Hülle des HF-Eingangssignals auf der Leitung 110, deren Information dem Spannungsversorgungsauswahlblock 106 zugeführt wird.
Der Versorgungsspannungsauswahlblock 106, der vorzugsweise als ein Splicer-Netzwerk implementiert ist, ist mit einer Mehrzahl, in der Ausführungsform vier, von festgelegten Hocheffizienzgleichstromenergieversorgungen verbunden. Das Splicer-Netzwerk ist vorzugsweise ein Netzwerk aus Transistoren und Dioden, das speziell dafür ausgelegt ist, eine ausgewählte Versorgungsspannung mit einem Minimum an Schaltübergängen mit der Ausgabe auf der Leitung 120 zu verbinden. Die Versorgungsspannungsauswahl 106 arbeitet vorzugsweise auf dem Ausgang des Hüllendetektors 104, um zwischen den Spannungsversorgungen an ihrem Eingang zu schalten, wenn der von dem Hüllendetektor 104 indizierte Spannungspegel des HF-Eingangssignals über Schwellenspannungspegel steigt und unter Schwellenspannungspegel fällt, die den entsprechenden Versorgungsspannungen entsprechen. Auf diese Weise liefert der Versorgungsspannungsauswahlblock 106 an seinem Ausgang 120 eine passende der Versorgungsspannungen V₁–V₄.
Die Implementierung des Versorgungsspannungsauswahlblocks, um eine Spannungsfunktion 205 wie in 2(b) erläutert zu liefern, liegt im Könnensbereich eines Fachmanns. In einer bevorzugten Implementierung liefert ein DSP Digitalsignale in einem 'Thermometer-Code'-Format (d. h. 0000, 0001, 0011, 0111, 1111). Das Splicer-Netzwerk ist vorzugsweise eine Anordnung von Dioden und Transistoren, die auf dieses digital kodierte Signal durch das Schalten auf den höchste Spannungspegel ansprechen, der ein Logiksignal mit dem Pegel '1' darstellt. Alle Schalter mit niedrigeren Pegeln werden mittels der in dem Splicer-Netzwerk implementierten Schaltungsfunktion und ohne einen Eingriff von einem DSP ausgeschaltet.
Wie oben erörtert, kann in einer alternativen Anordnung der Versorgungsspan nungsauswahlblock 106 eine Funktion, wie z. B. die Funktion 204 in 2(a), ausgeben und kann an seinem Ausgang eine Gleichstrom-Offset-Schaltung vorgesehen sein. Die Notwendigkeit einer Funktion, wie z. B. der Funktion 205 in 2(b), wird in der folgenden Beschreibung ersichtlich.
Der Zweck des Verzögerungsblocks 304 an dem Eingang in den DAC 306 ist weiter unten beschrieben. Allgemein stellt der Verzögerungsblock sicher, dass die Zeitsteuerung von Signalen in der Verstärkungsstufe synchronisiert wird.
Der DAC 306 ist auf der Basis vorgesehen, dass das HF-Eingangssignal ein Digitalsignal ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung in ihrer Verwendung nicht auf digitale Anwendungen beschränkt. Der DAC 306 wandelt die Hüllendetektorausgabe auf Leitung 340, die über das Verzögerungselement 304 geliefert wird, für die Eingabe auf der Leitung 332 in den Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 in ein analoges Format um.
Der Idler 310 und die erste und die zweite Rückkopplungsschaltung 342 und 344 arbeiten mit der ausgewählten Versorgungsspannung auf der Leitung 120, um dem HF-Verstärker auf der Leitung 122 ein verbessertes und effizientes Spannungsversorgungssignal zuzuführen.
Der Idler 310 schafft eine Interpolation des Signals an seinem Eingang auf der Leitung 120, um eine Ausgabe auf der Leitung 324 zu erzeugen. Der Idler 310 ist vorzugsweise eine Schaltung, die aus Niedrigverlustenergiespeicherelementen besteht und dazu dient, über das Splicer-Netzwerk des Versorgungsspannungsauswahlblocks 106 gelieferte Energie auf eine optimale Weise umzuverteilen, um die Verstärkereffizienz zu verbessern und unerwünschte Abstrahlungen zu reduzieren.
Die erste Rückkopplungsschaltung 342 ist eine Korrekturwechselstromrückkopplungsschaltung oder Korrekturschaltung und dient dazu, eine Feinkorrektur der Ausgabe des Vorhersagevorkopplungspfads auf der Leitung 324 zu liefern. Die Wechselstromrückkopplungsschaltung 342 erhöht die Effizienz.
Die zweite Rückkopplungsschaltung ist eine Niedrigenergiehochfrequenzkorrekturschaltung, die jegliche restliche Hochfrequenzstörungen aus der Ausgabe der ersten Rückkopplungsschaltung entfernt.
Man beachte, dass, obwohl die bevorzugte Ausführungsform aus 3 zwei in einer Kaskadenanordnung verbundene Rückkopplungsschaltungen erläutert, die Erfindung nicht auf eine solche Anordnung beschränkt ist. Eine einzige Rückkopplungsschaltung oder jede beliebige Anzahl, die größer ist als zwei, kann vorgesehen sein. Wo eine einzige Rückkopplungsschaltung vorgesehen ist, ist es vorzugsweise eine Wechselstromrückkopplungsschaltung. Man beachte auch, dass der Idler 310 für die vorliegende Erfindung nicht grundlegend ist und in bevorzugten Ausführungsformen verwendet wird. Ferner kann der Versorgungsspannungsanpassungsblock unter Verwendung von Vorkopplungsschaltung(en) in einigen oder allen Korrekturblöcken in der Kaskade implementiert werden.
Allgemein können der Versorgungsspannungsauswahlblock 106 und der Hüllendetektor 104 als einen Vorhersagevorkopplungspfad mit minimalem Verlust bildend betrachtet werden, der eine Annäherung der erforderlichen Verfolgungswellenform für die Versorgungsspannung für den HF-Verstärker schafft. Im Gebrauch bildet die Ausgabe des Idlers 310 die Ausgabe des Vorkopplungspfads.
Allgemein weist in der bevorzugten Ausführungsform der Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 einen Korrekturrückkopplungspfad auf. Natürlich bildet, wo er vorgesehen ist, der Idler 310 keinen Teil eines solchen Pfads. Der Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 kann eine Mehrzahl von Korrekturrückkopplungspfaden aufweisen. Wo eine Mehrzahl von Korrekturrückkopplungspfaden vorgesehen ist, sind sie vorzugsweise in Kaskade vorgesehen. Wie unten weiter erörtert, ist in Ausführungsformen vorzugsweise eine Klemm- und Gleichstromwiederherstellungseinrichtung in dem Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 vorgesehen, um jegliche Beschränkungen von Wechselstromrückkopplung und Gleichstromverfolgung zu überwinden.
Der Verzögerungsblock 304 ist vorzugsweise vorgesehen, um jegliche differen zielle Zeitverzögerung zwischen dem Vorhersage- und dem Korrekturteil der HF-Verstärkungsstufe 100 aufzuheben. Das Verzögerungselement 302 wird zum Zweck der Kompensierung der Verzögerung der Verstärkungsstufe 100 in den HF-Eingangssignalpfad eingeführt.
Die Arbeitsweise des Versorgungsspannungsanpassungsblocks 108 wird jetzt weiter beschrieben. Der DAC 306 liefert auf der Leitung 332 effektiv ein Bezugsignal für die Verwendung von dem Versorgungsspannungsanpassungsblock 108. Das Signal auf der Leitung 332 stellt die Hülle des von dem Hüllendetektor 104 detektierten HF-Eingangssignals dar und stellt deshalb einen Bezugspegel für die Versorgungsspannung dar, die dem HF-Verstärker 102 zu jedem beliebigen Augenblick zugeführt werden sollte, um die Maximaleffizienz zu erreichen. Diese Hülle entspricht der Hülle 202 aus 2(b) oben.
Das von dem Versorgungsspannungsauswahlblock 106 auf der Leitung 120 gelieferte Signal entspricht der Schrittfunktion 205 aus 2(b) oben. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung rundet der Energieversorgungsspannungsauswahlblock zum nächsten Versorgungsspannungspegel, wie in 2(b) gezeigt, während der Stand der Technik immer nach oben abbricht, wie von Kurve 204 in 2(a) gezeigt. Der Zweck der HF-Verstärkungsstufe 100 besteht darin, die Schrittfunktion auf der Leitung 120 in Abhängigkeit von dem Bezugsignal auf der Leitung 332 zu bearbeiten, um ein Signal an dem Versorgungsspannungseingang in den HF-Verstärker zu liefern, das sich nah an die von der gestrichelten Linie 206 gekennzeichnete idealisierte Versorgungsspannung aus 2(b) annähert.
Wie oben erörtert, ist der Idler 310 für die Implementierung der vorliegenden Erfindung nicht grundlegend. Der Idler ist vorzugsweise eine an dem Ausgang des Versorgungsspannungsauswahlblocks 106 vorgesehene Blindwiderstands-LC(Induktor-Kondensator)-Kombination, um die Effizienz zu verbessern. Die Hinzufügung des Idlers, der Energie von dem Versorgungsspannungsauswahlblock speichern und diese wie von dem Verstärker erfordert freigeben kann, verbessert die Effizienz der HF-Verstärkungsstufe beim Erreichen einer näheren Übereinstimmung der optimalen Energieversorgungsanforderungen des Verstärkers. Die Idler-Schaltung unterstützt deshalb die Verbesserung der Effizienz für sich schnell ändernde Wellenformen und für das Reduzieren von unerwünschten Ausstrahlungen.
Die Verwendung des Idlers ist vorteilhaft beim Glätten der Ausgabe des Versorgungsspannungsauswahlblocks. Man beachte jedoch, dass das Bilden einer Rückkopplungsschleife von dem Ausgang des Idlers zu dem Versorgungsspannungsauswahlblock bei dem Versuch, eine dem Versorgungsspannungsanpassungsblock 108 äquivalente Korrektur zu liefern, keine praktische Lösung liefern würde. Während der Idler vorteilhafterweise die Ausgabe des Versorgungsspannungsauswahlblocks glättet, tut er es auf Kosten von Geschwindigkeit, wie es sein Name andeutet. Der Idler ist zu langsam, um in eine Korrekturrückkopplungsschleife integriert zu werden, und eine praktische Korrekturschaltung könnte auf diese Weise nicht erreicht werden.
Die Bereitstellung einer Rückkopplungsschleife in dem Versorgungsspannungsanpassungsblock entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erlaubt eine schnelle Korrekturschleife mit einer breiten Bandbreite. Ähnliche Vorteile werden für den Fall von Vorwärtskopplung erreicht.
Der Wechselstromkorrekturverstärker 312 der ersten Rückkopplungsschaltung 342 erfordert ein Wechselstromsignal an seinem Eingang. Dies wird von dem Versorgungsspannungsauswahlblock erreicht, der zum nächsten Versorgungsspannungspegel rundet, statt auf den höchsten Pegel abgebrochen zu werden. Eine solche Schrittfunktion ist notwendig, damit die Wechselstromkorrektur funktioniert. Wie aus 2(b) zu ersehen ist, ist die Eingabe in den Wechselstromverstärker 312 der Unterschied zwischen dem Versorgungsspannungssignal und dem Bezugsignal. Dies kann nur ein Wechselstromsignal sein, wenn das Versorgungsspannungssignal zwischen oberhalb und unterhalb des Bezugssignals wechselt und folglich eine brauchbare Eingabe für den Verstärker 312 erzeugt.
Der Prozess des Rundens der Energieversorgungen in dem Spannungsauswahlblock 106, anstatt sie wie im Stand der Technik abzubrechen, ist der Verdopplung der effektiven Anzahl von Energieversorgungen im Vergleich mit einem System des Standes der Technik äquivalent.
Dieses Verdoppeln wird effektiv durch das Halbieren des Fehlers im Bezug zum Stand der Technik erreicht. Also wird der Fehler mit der Erfindung bei der gleichen Anzahl von vorgesehenen Energieversorgungen halbiert, so dass es effektiv zweimal so viele Energieversorgungen wie im Stand der Technik gibt. Alternativ kann davon ausgegangen werden, dass die Erfindung den gleichen Fehler wie ein System des Standes der Technik bei nur der Hälfte der Anzahl von erforderlichen Versorgungen bietet.
Die Subtrahiereinrichtung 316 der ersten Rückkopplungsschaltung empfängt tatsächlich die gegenwärtige Ausgabe des Versorgungsspannungsauswahlblocks 106 und das Hüllenbezugssignal auf der Leitung 332. Die Ausgabe der Subtrahiereinrichtung 316 auf der Leitung 328 ist folglich der Unterschied zwischen den zwei Signalen, die den Fehler in dem Signal an dem Ausgang des Versorgungsspannungsauswahlblocks im Vergleich zu der idealen Spannungsversorgung 332 darstellen. Das verstärkte Fehlersignal auf der Leitung 330 wird dann zu der Ausgabe des Versorgungsspannungsauswahlblocks 106 addiert, um ein Versorgungsspannungssignal auf der Leitung 326 zu liefern, das den Fehler kompensiert. Der Wechselstromverstärker 312 muss Fehlersignale mit einem hohen Spitzen-zu-Mittel-Verhältnis handhaben und wird für optimale Effizienzen folglich vorzugsweise als ein Klasse G-Verstärker mit mehreren Schaltversorgungen implementiert. Der Verstärker 312 handhabt viel niedrigere Energiepegel als der Versorgungsspannungsauswahlblock 106 und kann deshalb mit kleineren, schnelleren Vorrichtungen implementiert werden.
Die zweite Rückkopplungsschaltung 344 schafft eine zusätzliche Korrektureinrichtung. Eine weitere Korrektureinrichtung kann bei Bedarf hinzugefügt werden und es mag ferner nur eine Korrektureinrichtung erforderlich sein. Die Korrekturschaltungen des Versorgungsspannungsanpassungsblocks 108 zwingen die Versorgungsspannung des HF-Verstärkers effektiv, den von dem Hüllendetektor 104 über ein breites Spektrum von Frequenzen gelieferten Bezug nah zu verfolgen.
Die Summierungseinrichtungen 314 und 318 können vorzugsweise als Transformatoren implementiert sein.
Der Versorgungsspannungsauswahlblock 106, der vorzugsweise einen Splicer aufweist, der eine Schaltmatrix enthält, wird vorzugsweise von einer Digitalsignalverarbeitungseinrichtung gesteuert, wobei die Digitalsignalverarbeitungseinrichtung ferner die Verzögerungselemente 302 und 304, den DAC 306 und den Hüllendetektor 104 aufweisen kann. Die spezielle Implementierung einer solchen Digitalsignalverarbeitungseinrichtung, die die verschiedenen zugehörigen Elemente aufweist, liegt im Könnensbereich eines Fachmanns.
Das Implementieren des Wechselstromverstärkers 312 der ersten Rückkopplungsschaltung 342 mit einer Mehrzahl von geschalteten Spannungsversorgungen bedeutet vorteilhafterweise, dass die Anzahl von Versorgungsspannungen für den HF-Verstärker 102 wesentlich erhöht werden kann. Zum Beispiel ist, wenn der Wechselstromverstärker 312 m Versorgungsspannungen zugeordnet ist und die Hauptversorgungsspannungsauswahl n Versorgungsspannungen zugeordnet ist, die Gesamtzahl von für den HF-Verstärker 102 verfügbaren Versorgungsspannungen m·n. Wie oben erörtert, verdoppelt die Verwendung der Energieversorgungsrundung in dem Versorgungsspannungsauswahlblock die Anzahl von Energieversorgungen effektiv, so dass die Gesamtzahl der gelieferten Energie 2·m·n werden kann.
Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet bedeutende Vorteile. Wie oben erörtert, bedeutet die kleine Größe des Verstärkers 312, dass er nicht mit den mit dem Versorgungsspannungsauswahlblock 106 verbundenen Problemen verbunden ist, die die Erfindung überwinden will. Die Hüllenverfolgungsrückkopplungsschleife des Versorgungsspannungsanpassungsblocks 108 erfordert keinerlei Vorrichtungen mit großer Geometrie oder die Vorrichtungen mit hohem Strom und großer Geometrie sind an dem Vorhersagevorkopplungspfad anstatt an der Rückkopplungsschleife vorgesehen. Somit wird eine starke Erhöhung der Leistungsbandbreite der Hüllenverfolgungsschleife geschaffen.
Mit Bezug auf 4 ist die Anpassung des Verstärkers 312 zur Lieferung einer variablen Versorgungsspannung an den Verstärker dargestellt. Das Liefern einer solchen variablen Versorgung an den Verstärker kann entsprechend in der Technik bekannten Techniken stattfinden. Wie in 4 gezeigt, ist ein Spannungswähler 402 vorgesehen, der eine Eingabe einer Leitung 408 empfängt, die mit der Signaleingabe in den Verstärker gekoppelt ist. Die Eingabe auf der Leitung 408 stellt die Amplitude des Eingangssignals dar. Der Spannungswähler 402 empfängt auch eine Mehrzahl von Versorgungsspannungen, z. B. zwei Versorgungsspannungen Vx und Vy auf Leitungen 406 und 404. Der Spannungswähler 402 wählt eine der Versorgungsspannungen für die Ausgabe auf einer Leitung 410 als die Versorgungsspannung für den Verstärker aus. Die Versorgungsspannung Vx und Vy wird in Abhängigkeit von der Hülle auf der Leitung 408 ausgewählt.
Die Implementierung des Verstärkers 312 mit wählbaren Energieversorgungen ist nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Die Implementierung kann zum Beispiel unter der Steuerung eines DSP erreicht werden.
Wie unten weiter erörtert, hebt in einer bevorzugten Ausführungsform die Verwendung einer Klemm- und Wiederherstellungseinrichtung den Bedarf an jeglicher Gleichstromkorrekturrückkopplung auf.
Eine weitere Diskussion von detaillierten, bevorzugten Aspekten von Implementierungen der vorliegenden Erfindung sind unten erörtert. Zuerst wird die Implementierung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Nutzung einer Vorkopplungskorrekturschaltung erörtert.
In den Ausführungsformen aus 1 und 3 ist die Korrekturschaltung oder der Korrekturpfad in dem Versorgungsspannungsanpassungsblock als eine Rückkopplungsanordnung implementiert. Das allgemeine Prinzip einer solchen Anordnung ist in 5(a) gezeigt. Allgemein erzeugt ein Annäherungsfunktionsblock 556 ein zu korrigierendes Signal und erzeugt ein Bezugsfunktionsblock 554 ein Bezugsignal. Das zu korrigierende Signal bildet eine erste Eingabe in eine Summiereinrichtung 552, deren Ausgabe auf einer Leitung 558 das korrigierte Signal darstellt. Das Bezugsignal und das korrigierte Signal bilden Eingaben in einen Verstärker 550, dessen Ausgabe eine zweite Eingabe in die Summiereinrichtung 552 bildet. Man beachte, dass dies das allgemeine Prinzip der Rückkopplungspfade aus 3 ist, wobei die Eingabe in den Verstärker 312 von einer Subtrahiereinrichtung geliefert wird, die die korrigierte Ausgabe und das Bezugsignal als Eingaben empfängt. Mit Bezug auf 5(b) ist in einer alternativen Ausführungsform das Prinzip einer Vorkopplungsanordnung erläutert. Das zu korrigierende Signal bildet wieder eine erste Eingabe in die Summiereinrichtung 562. Ein Verstärker 560 empfängt als Eingaben das zu korrigierende Signal und das Bezugsignal. Die Verstärkerausgabe bildet die zweite Eingabe in die Summiereinrichtung 562, deren Ausgabe wieder die korrigierte Ausgabe bildet. Eine wie in 5(b) gezeigte Vorkopplungsanordnung kann in den Ausführungsformen aus 1 und 3 statt einer Rückkopplungsanordnung verwendet werden.
Da das Splicer-Netzwerk des Versorgungsspannungsauswahlblocks als Teil einer VorhersageVorkopplungssteuereinrichtung implementiert ist, verbessert eine anpassungsfähige Steuerung der Splicer-Parameter die Effizienz. Eine lokale Version der Splicer-Ausgabe wird deshalb vorzugsweise digital aus Modellen der Elemente in dem Splicer-Netzwerk erzeugt. Die Entscheidung, den Splicer-Pegel, d. h. die Ausgangsversorgungsspannung, zu ändern, wird getroffen, um den Unterschied zwischen der lokal erzeugten Splicer-Wellenform (einschließlich der Berücksichtigung von vorhergehenden, gegenwärtigen und zukünftigen Werten) und der Hüllendarstellung zu minimieren. In dieses Modell einbezogen sind:

a) Schaltverzögerungs- und Anstiegszeitparameter;
b) Filterparameter; und
c) Slicer-Spannungen und FET-Widerstände.

Die lokal erzeugten Parameter werden zu den tatsächlichen Parametern in Beziehung gesetzt durch das Vergleichen von lokal erzeugten gemessenen Parametern mit den von der tatsächlichen Schaltung erhaltenen. Die tatsächlichen Parameter, die am praktischsten zu messen sind, sind der Signalfehler aus dem Vergleich der Splicer-Ausgabe und der gemittelte Stromverbrauch des Wechselstromfehlerverstärkers 312 der ersten Rückkopplungsschaltung 342. Es kann ein Optimierungsalgorithmus vorgesehen sein, der die Minimierung des Stromverbrauchs des Wechselstromverstärkers 312 durch die Anpassung der oben genannten gemessenen Parameter in dem Modell bezweckt. Die Konvergenz der Optimierung wird von der Berücksichtigung des vorzeichenbehafteten Feh lers des Splicer-Netzwerks unterstützt, um lokalisierte Fehlerkorrektur zu liefern. Die Auswahl der Versorgung, mit der der Verstärker verbunden sein wird, wird von einer Versorgungsauswahlschaltung vorgenommen.
Die Splicer-Schaltung des Versorgungsspannungsauswahlblocks 106 besteht aus einem Netzwerk von Schalttransistoren, die von Logiksignalen geschaltet werden, die in der Digitalsignalverarbeitungs(DSP)-Einrichtung entstehen. Die Implementierung einer solchen anpassungsfähigen Steuerung wird der Fachmann verstehen.
Mit Bezug auf 6 ist die Implementierung von Gleichstromklemmung und Offset-Wiederherstellung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert. Gleichstromklemmung ist vorgesehen, um die Akkumulierung eines Gleichstromfehlersignals zu verhindern. Gleichstrom-Offset-Wiederherstellung kompensiert jegliche Anpassung in dem tatsächlichen Versorgungsspannungspegel. Zum Beispiel kann die ausgewählte Versorgungsspannung, obwohl sie 7 V beträgt, auf Grund von Schaltungsverschlechterungen tatsächlich nur 6,5 V sein. Gleichstrom-Offset-Wiederherstellung und Gleichstromklemmung können wie in dieser Ausführungsform beschrieben gemeinsam oder getrennt vorgesehen sein.
Wie vorher werden Elemente in 6, die Elementen in vorherigen Figuren entsprechen, von den gleichen Bezugzahlen identifiziert. 6 stellt nur einen Teil der HF-Verstärkungsstufe 100 dar. 6 stellt den Versorgungsspannungsauswahlblock 106 und die erste Rückkopplungsschaltung oder Korrekturschaltung 342 dar, wie in 3 dargestellt. Auch gezeigt ist der DAC 306 aus 3. In 6 wird der DAC 306 gezeigt, wie er eine Eingabe auf Leitungen 504 von einem DSP 500 empfängt. Der DSP 500 liefert auch Steuereingaben auf Leitungen 502 an den Versorgungsspannungsauswahlblock 106. Wie vorhergehend erörtert, kann in einer solchen Ausführungsform der DSP 500 als den Hüllendetektor 104 und das Verzögerungselement 304 aus 3 aufweisend betrachtet werden. Wie weiter in 6 gezeigt, wird die Ausgabe der ersten Rückkopplungsschaltung oder Korrekturschaltung 342 auf einer Leitung 326 entweder einer weiteren kaskadierten Rückkopplungs-/Korrekturschaltung oder direkt der Versorgungsspannung des HF-Verstärkers zugeführt. Um Gleichstromklem mung zu bringen, wird die HF-Verstärkungsstufe ferner so modifiziert, dass sie eine Subtrahiereinrichtung 512 aufweist, die als eine erste Eingabe die Ausgabe auf der Leitung 120 der ersten Rückkopplungs-/Korrekturschaltung und als zweite Eingabe das Bezugsignal auf der Leitung 332 von dem DAC 306 empfängt. Die Ausgabe der Subtrahiereinrichtung 512 wird auf einer Leitung 510 einem Einzelbit-Analog-zu-Digital-Wandler 508 zugeführt, der eine Ausgabe auf einer Leitung 506 dem DSP 500 zugeführt. Der DSP 500 empfängt als Eingabe die Ausgabe der Subtrahiereinrichtung 316, die das Fehlersignal in dem Versorgungsspannungssignal darstellt. Außerdem erzeugt der DSP 500 eine Ausgabe auf einer Leitung 518, die eine Eingabe in eine V_DD-Klemmschaltung 514 bildet. Die Ausgabe der Klemmschaltung 514 auf einer Leitung 516 steuert eine allgemein von der Bezugszahl 520 bezeichnete Klemmeinrichtung, die mit der Ausgabe 330 des Wechselstromverstärkers 312 verbunden ist.
Mit Bezug auf 7 ist zu verstehen, dass das Hüllensignal an bestimmten Punkten unter den niedrigsten Versorgungsspannungspegel geht. Zum Beispiel geht, wenn beispielshalber eine Linie 804c als eine niedrigste Versorgungsspannung darstellend betrachtet wird, die Hülle zwischen Punkten 803 und 805 unter die niedrigste Versorgungsspannung. Während eines solchen Zeitintervalls gibt es keinen Grund dafür, dass die Versorgungsspannung für den Verstärker von der Korrekturschaltung verfolgt wird. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detektieren deshalb diesen Zustand und verwenden die Existenz des Zustands, um eine Gleichstromwiederherstellung anzuwenden, wie unten weiter erörtert.
Die Subtrahiereinrichtung 512 subtrahiert das Bezugsignal auf der Leitung 332 von der Stromversorgungsspannung auf der Leitung 120 und liefert den Unterschied an den 1-Bit-Analog-zu-Digital-Wandler 508. Das bedeutendste Bit identifiziert, ob der gegenwärtige Hüllenpegel oberhalb oder unterhalb der niedrigsten Versorgungsspannung ist, wobei die Feinsteuerung des Hüllenabklemmpegels durch Integration über Zeit erreicht wird.
Als Reaktion auf die Detektierung des geeigneten Zustands durch den DSP wird auf der Leitung 518 ein Befehlssignal an die Vdd-Klemmschaltung geschickt, das wiederum die Klemmeinrichtung 50 so steuert, dass sie einge schaltet wird. Wenn sie eingeschaltet ist, zieht die Klemmeinrichtung 520 die Ausgabe des Wechselstromverstärkers auf der Leitung 330 auf einen bekannten Bezugspegel, vorzugsweise Masse. Die Klemmeinrichtung 520 ist vorzugsweise ein Transistor.
Der Zweck der Gleichstromklemmung besteht darin, den Verstärker 312 auf einen bekannten Zustand rückzusetzen, um den Aufbau eines Gleichstromfehlers über die Zeit zu vermeiden. Dies wird wie oben in einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben erreicht. Jedoch können andere Techniken für Gleichstromklemmung vorgesehen sein. Der Gleichstrom kann zum Beispiel durch die langsame Anpassung der Mehrzahl von Energieversorgungen an den Auswahlblock 106 oder die Verwendung eines Reihenpasstransistors rückgekoppelt werden. Folglich wird eine gewisse Zeitperiode als das Gleichstromklemmintervall zugewiesen.
Dieser Vergleich ist notwendig, um Spannungsabfälle in jeglichen Komponenten und Leitern zu erlauben, die während der Klemmperiode zwischen die gegenwärtige Versorgungsspannung und die niedrigere Versorgungsspannung geschaltet sind. In jeder beliebigen praktischen Implementierung gibt es immer eine gewisse Ungewissheit zwischen dem tatsächlichen niedrigeren Versorgungsspannungspegel beim Liefern von Strom an den HF-Verstärker und dem Pegel, der anfangs von dem geklemmten Pegel an dem Hüllendetektor angenommen wird. Der Komparator 512 korrigiert dies und stellt sicher, dass der Hüllendetektor bei einem Pegel gleich der tatsächlichen niedrigeren Versorgungsspannung abgeklemmt ist.
Das Signal auf der Leitung 506 wird vorzugsweise in einem Integrator in dem DSP 500 gesteuert. Die Ausgabe des Integrators stellt den Klemmpegel der Amplitudenbezugsdigitalausgabe auf Leitung 518 dar. Die Wirkung besteht darin, den Klemmpegel des Bezugs-DAC 306 zu ändern. Die Integration kompensiert folglich Schwankungen in der Versorgungsspannung, so dass ein Abklemmen bei der tatsächlichen Versorgungsspannung (z. B. 6,5 V) anstatt der theoretischen Versorgungsspannung (z. B. 7 V) auftritt. Der Integrator passt folglich die Klemmung so an, dass die Abklemmspannung gleich dem Wert der niedrigsten Versorgungseingabe in 106 minus zusätzlicher Spannungsabfälle in 106 ist.
Während der Klemmperiode wird der Wert der Wechselstromrückkopplungsausgabe von den Schaltern 520, die während der Klemmperiode eingeschaltet sind, auf null gestellt. Diese Gleichstromwiederherstellung ermöglicht es, dass ein Verstärker mit einer begrenzten niedrigeren Sperrfrequenz verwendet wird.
Die Fehlerwellenform hat ein flaches Frequenzspektrum, das impliziert, dass die Verwendung eines Bandpasswechselstromverstärkers, wie z. B. des Verstärkers 312, auf Grund der Unfähigkeit des Verstärkers, niedrigen Frequenzkomponenten zu folgen, zu wesentlichen Restfehlern führen kann. Durch das Klemmen der Wechselstromausgabe während des Klemmintervalls und unter der Voraussetzung, dass die Niedrigfrequenzzeitkonstante des Verstärkers 312 mehr ist als das Intervall zwischen Klemmungen, kann eine genaue Verfolgung sichergestellt werden.
Mit Bezug auf 7 wird der in der bevorzugten Ausführungsform unter Nutzung von Gleichstromklemmung erreichte Vorteil erläutert. Die Kurve 802 aus 7 stellt die Hülle des HF-Eingangssignals dar. Die geraden Linien 804a–804b stellen die Anpassung der geklemmten DAC-Pegel, d. h. die Wirkung von Gleichstromaufhebung, dar.
Eine andere bedeutende Quelle von Niedrigfrequenzfehlern ist jegliche Abweichung zwischen den erwarteten Splicing-Spannungen in dem DSP 500 und den an dem Ausgang des Versorgungsspannungsauswahlblocks 106 existierenden Spannungen. Dies ist einem Fehler in dem Slicing-Schwellenwert äquivalent. Ein Splicer-Anpassungsalgorithmus entfernt, wie oben beschrieben, solche Fehler in dem Schwellenwertverfahren.
Eine andere DSP-Anpassung, die vorzugsweise implementiert werden kann, besteht darin, die DAC-Hüllenbezugswellenformausgabe relativ zu der Ausgabe des Versorgungsspannungsauswahlblocks 106 zu verzögern, wie von dem Verzögerungselement 304 in 3 dargestellt und obenstehend erörtert.
Eine beispielhafte Verzögerungsausgleichsimplementierung ist in 8 erläu tert, die die in 6 eingeführten Modifikationen beinhaltet, um eine Klemmung eines Gleichstrompegels in der Rückkopplungs-/Korrekturschaltung zu schaffen. Die Schaffung der Verzögerungsausgleichsimplementierung findet vorzugsweise statt, um eine maximale Effizienz zu bewirken, da die Ausgabe des Wechselstromverstärkers 312 dann minimiert wird. Eine geeignete Modifikation der bevorzugten Ausführungsform aus 6 ist in der weiteren bevorzugten Ausführungsform aus 8 gezeigt. Es sind nur die Elemente dargestellt, die notwendig sind, um diese Ausführungsform der Erfindung zu verstehen.
Mit Bezug auf 8 weist der Digitalsignalprozessor 500 in dieser bevorzugten Ausführungsform einen Interpolator 602, einen Zeitdifferentiator 604, einen Multiplikator 608, eine Summiereinrichtung 606, einen Splice-Steuerblock 610 und eine Hüllenpegelquelle 612 auf. Wie zu verstehen sein wird, stellt die Hüllenpegelquelle 612 die Erzeugung der Bezugshülle dar, deren vorzuziehende Erzeugung hierin mit Bezug auf 1 und 3 beschrieben wurde.
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung dienen die Elemente des in 8 gezeigten DSP 500 der Schaffung von Verzögerungsausgleich.
Die von dem Hüllenpegelblock 612 auf einer Leitung 614 erzeugte Hüllenbezugswellenform wird dem Interpolator 602 zugeführt, der auf einer Leitung 616 dem Zeitdifferentiator 604 eine Ausgabe zuführt. Die Ausgabe auf der Leitung 616 bildet auch die Eingabe in den DAC 306 auf der Leitung 332. Die Ausgabe des Zeitdifferentiators 604 auf einer Leitung 622 weist die Zeitableitung der Hüllenbezugwellenform auf.
Die Zeitableitung der Hüllenbezugwellenform auf der Leitung 622 wird in der Multipliziereinrichtung 608 mit dem Einzel-Bit/-Fehlersignal auf der Leitung 506 von dem Ein-Bit-ADC 508 multipliziert. Das multiplizierte Ergebnis wird auf einer Leitung 620 am Ausgang der Multipliziereinrichtung 608 dargestellt.
Das multiplizierte Ergebnis auf der Leitung 620 bildet eine erste Eingabe in die Summiereinrichtung 606, die dafür konfiguriert ist, als Integrator zu dienen. Die Ausgabe der Summiereinrichtung 606 auf einer Leitung 618 wird rückgekop pelt, um eine zweite Eingabe in die Summiereinrichtung zu bilden. Die integrierte Ausgabe auf der Leitung 618 wird als eine Eingabe in den Interpolator 602 geliefert, um die Verzögerung der Bezugswellenform zu steuern oder zu lenken.
Eine Unterabtastintervallverzögerungsauflösung kann durch Interpolation der Bezugwellenform in dem Interpolator 602 erreicht werden.
Zusammenfassend zeigt 8 eine bevorzugte Implementierung des Verzögerungselements 304 aus 3, das die Gleichstromklemmsteuerung aus 6 aufweist. Andere mögliche Implementierungen des Verzögerungselements 304 werden im Könnensbereich eines Fachmanns liegen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen erlauben es, dass die HF-Verstärkungsstufe ohne externe Anpassung für die Mehrheit von Mehrfachträgerfällen in Energie- und Bandbreitenbeschränkungen arbeitet. Jedoch gibt es zwei spezielle Fälle, die es erfordern können, dass der DSP 500 aus 8 seinen Betriebsmodus automatisch modifiziert. Eine gewisse Modifizierung wäre erforderlich, um es zu ermöglichen, dass die Hüllenverfolgung für Signale mit konstanter Hülle oder langsam variierende Signale genau ist. Ein Beispiel eines solchen Signals ist GPRS (general packet radio service), wobei nur ein Träger oder zwei eng beabstandete Träger verstärkt werden müssen. In einem solchen Szenario könnte das Intervall zwischen aufeinander folgenden Klemmungen sehr lang sein. Dies würde erfordern, dass der DSP eine Auszeit einleitet, zu der Delta-Sigma-Impulsbreitenmodulation zweiter Ordnung zwischen den nächstgelegenen Versorgungen von dem Splicer-Steuermodul 610 ausgeführt wird. Die Verwendung von Impulsbreitenmodulation ist in einem solchen Szenario akzeptabel, weil eine minimale Hochfrequenzhüllenenergie vorhanden ist.
Ein weiteres Szenario tritt auf, wenn zwei Träger mit einer gleichen Amplitude vorhanden sind, aber durch ein großes Frequenzintervall getrennt sind, aber die Hüllentiefe nicht ausreicht, um die Minimalversorgungsklemmung zu erreichen. In diesem Fall wird der Klemmpegel auf den nächst höheren Versorgungspegel bewegt und bleiben alle anderen Funktionen wie in dem Mehrfachträgerfall.
Schließlich wird mit Bezug auf 9 die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene Effizienzverbesserung erläutert. 9 erläutert einen Graph von Leistungsverstärkereffizienz in Beziehung zu Leistungsverstärkerversorgungsspannung. Wie zu sehen ist, stellt die dicke Linie 704 die Versorgungsspannungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung dar, während die dünne Linie 702 den Bereich in der im Stand der Technik erreichten Energieversorgungsspannung darstellt.
Die Kurve 706 aus 9 stellt den bedeutenden Vorteil dar, der erreicht werden kann, wenn mehrere Versorgungsspannungen verwendet werden, einschließlich der Implementierung des Verstärkers 312 als ein Klasse G-Verstärker. Wenn mehr Versorgungsspannungen vorgesehen sind, dann wird der Effizienzabfall zwischen Versorgungsspannungspegeln eher eine kleine Welle als die mit einer kleinen Anzahl von Energieversorgungen erreichte 'Sägezahn'-Wellenform 704.
Der HF-Verstärker 102 treibt vorzugsweise eine HF-Last, wie z. B. eine Antenne.
Die vorliegende Erfindung wurde mittels Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Erfindung hat eine bestimmte Anwendung in Bezug auf HF-Verstärker, ist aber nicht auf eine solche Implementierung beschränkt. Die Erfindung kann in jeder beliebigen Umgebung vorteilhaft genutzt werden, wo geschaltete wählbare Spannungsversorgungen vorgesehen sind.
Die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen, die einen HF-Verstärker nutzen, sind auf keine besondere Last beschränkt, die von einem solchen HF-Verstärkers betrieben wird. Jedoch ist vorgesehen, dass ein solcher HF-Verstärker normalerweise eine Antenne treibt. Somit hat die vorliegende Erfindung besonders vorteilhafte Verwendungen auf dem Gebiet der Kommunikation, einschließlich des Gebiets mobiler Kommunikation.

Claims

Energieversorgungsstufe, aufweisend: a. eine Bezugseinrichtung (104) zum Liefern eines Bezugssignals, das eine erwünschte Energieversorgungsspannung darstellt; b. eine Auswahleinrichtung (106) zum Auswählen einer von einer Mehrzahl von Energieversorgungsspannungen in Abhängigkeit von dem Bezugssignal, wobei die Auswahleinrichtung dafür ausgebildet ist, die ausgewählte Energieversorgungsspannung oberhalb und unterhalb des Bezugssignals zu verfolgen; c. eine Anpassungseinrichtung (108), die dafür ausgebildet ist, eine angepasste ausgewählte Energieversorgungsspannung zu erzeugen, die das Bezugssignal in Abhängigkeit von der ausgewählten Energieversorgungsspannung und dem Bezugssignal verfolgt.
Energieversorgungsstufe nach Anspruch 1, wobei die Energieversorgungsstufe für einen Verstärker (102) ist, wobei das Bezugssignal die Hülle eines Eingangssignals des Verstärkers darstellt.
Energieversorgungsstufe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Anpassungseinrichtung (108) einen Wechselstromverstärker (312) aufweist.
Energieversorgung nach Anspruch 3, wobei die ausgewählte Energieversorgungsspannung den minimalen absoluten Unterschied zwischen der Energieversorgungsspannung und dem Bezugssignalpegel hat.
Energieversorgungsstufe nach Ansprüchen 3 oder 4, wobei der Wechselstromverstärker (312) verbunden ist, um den Unterschied zwischen dem Bezugssignal und einer Darstellung der ausgewählten Energieversorgungsspannung zu verstärken.
Energieversorgungsstufe nach Anspruch 5, wobei die Anpassungseinrichtung (108) eine Einrichtung (314) zum Summieren des verstärkten Unterschieds mit der ausgewählten Versorgungsspannung aufweist.
Energieversorgungsstufe nach Anspruch 6, wobei die Darstellung der ausgewählten Energieversorgungsspannung die Energieversorgungsspannung selber ist.
Energieversorgungsstufe nach Anspruch 6, wobei die Darstellung der ausgewählten Energieversorgungsspannung die angepasste ausgewählte Energieversorgungsspannung ist.
Energieversorgungsstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die angepasste ausgewählte Versorgungsspannung die Ausgabe der Energieversorgungsstufe ist.
Energieversorgungsstufe nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Anpassungseinrichtung (108) ferner einen Hochfrequenzverstärker aufweist.
Energieversorgungsstufe nach Anspruch 10, wobei der Hochfrequenzverstärker verbunden ist, um den Unterschied zwischen dem Bezugssignal und einer Darstellung der angepassten Energieversorgungsspannung zu verstärken.
Energieversorgungsstufe nach Anspruch 11, wobei die Anpassungseinrichtung (108) eine Einrichtung zum Summieren des verstärkten Unterschieds mit der angepassten Versorgungsspannung aufweist, um eine weitere angepasste Versorgungsspannung zu erzeugen.
Energieversorgungsstufe nach Anspruch 12, wobei die Darstellung der angepassten Versorgungsspannung die angepasste Versorgungsspannung selber ist.
Energieversorgungsstufe nach Anspruch 12, wobei die Darstellung der angepassten Versorgungsspannung die weitere angepasste Versorgungsspannung ist.
Energieversorgungsstufe nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die weitere angepasste Versorgungsspannung die Ausgabe der Energieversorgungsstufe bildet.
Energieversorgungsstufe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der ferner eine Interpolationseinrichtung (602) an dem Eingang in die Anpassungseinrichtung (108) vorgesehen ist, so dass die ausgewählte Energieversorgungsspannung interpoliert wird.
Energieversorgungsstufe nach Anspruch 16, wobei die Interpolationseinrichtung (602) eine Induktor-Kondensator-Anordnung aufweist.
Energieversorgungsstufe nach einem der Ansprüche 3 bis 17, wobei ferner eine Einrichtung (514) zur Gleichstromklemmung des Wechselstromverstärkers (312) vorgesehen ist.
Energieversorgungsstufe nach Anspruch 18, wobei die Einrichtung (514) für Gleichstromklemmung auf die Detektierung anspricht, dass das Bezugssignal kleiner ist als die angepasste Versorgungsspannung.
Energieversorgungsstufe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der ein Verzögerungselement (304) zum Verzögern des Bezugssignals vorgesehen ist.
Energieversorgungsstufe nach einem der Ansprüche 3 bis 17, wobei ferner eine Langsamgleichstromanpassungseinrichtung zum Entfernen einer Gleichstromkomponente von dem Wechselstromverstärker (312) vorgesehen ist.
Energieversorgungsstufe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der die Anpassungseinrichtung eine Mehrzahl von kaskadierten Korrekturschaltungen aufweist.
Energieversorgung nach Anspruch 22, in der die Anpassungseinrichtung (108) zwei oder mehrere kaskadierte Korrekturschaltungen aufweist.
Energieversorgungsstufe nach einem der Ansprüche 2 bis 20, in der ein Verzögerungselement (302) zum Kompensieren von Unterschieden in Verzögerungen zwischen dem Signalverstärker und dem Energieversorgungssteuereingang vorgesehen ist.
Hochfrequenzverstärkungsstufe (100), aufweisend: a. einen Verstärker (102) zum Empfangen eines zu verstärkenden Eingangssignals und einer Energieversorgungsspannung; und b. eine Energieversorgungsspannungsstufe zum Zuführen der Energieversorgungsspannung, aufweisend: i. eine Einrichtung (104) zum Liefern eines Bezugssignals, das eine erwünschte Energieversorgungsspannung darstellt, die der Hülle des Eingangssignals entspricht; ii. eine Einrichtung (106) zum Auswählen einer von einer Mehrzahl von Versorgungsspannungspegeln in Abhängigkeit von dem Bezugssignal, wobei die Auswahleinrichtung dafür ausgebildet ist, den ausgewählten Energieversorgungsspannungspegel oberhalb und unterhalb des Bezugssignals zu verfolgen; und iii. eine Einrichtung (108) zum Erzeugen einer angepassten ausgewählten Energieversorgungsspannung, aufweisend einen Wechselstromverstärker (312) zum Verstärken eines Unterschieds zwischen dem Bezugssignal und dem einen von dem ausgewählten Versorgungsspannungspegel oder dem angepassten ausgewählten Versorgungsspannungspegel und eine Summiereinrichtung (314) zum Summieren des verstärkten Unterschieds zu dem ausgewählten Versorgungsspannungspegel, um dadurch die angepasste Versorgungsspannung zu erzeugen.
Hochfrequenzverstärkungsstufe (100) nach Anspruch 25, in der die Einrichtung (108) zum Erzeugen einer angepassten ausgewählten Versorgungsspannung ferner eine weitere angepasste Versorgungsspannung erzeugt und ferner einen HF-Verstärker zum Verstärken eines Unterschieds zwischen dem Bezugssignal und einer der angepassten Versorgungsspannung oder der weiteren angepassten Versorgungsspannung und eine Summiereinrichtung zum Summieren eines solchen verstärkten Unterschieds zu der angepassten Versorgungs spannung, um dadurch die weitere angepasste Versorgungsspannung zu erzeugen, aufweist.
Hochfrequenzverstärkungsstufe nach Anspruch 25 oder Anspruch 26, wobei eine der angepassten Versorgungsspannung oder der weiteren angepassten Versorgungsspannung die Versorgungsspannung für den Verstärker bildet.
Verfahren zum Steuern der Energieversorgungsstufe, aufweisend: a. Liefern eines Bezugssignals (116, 118), das eine erwünschte Energieversorgungsspannung darstellt; b. Auswählen einer von einer Mehrzahl von Energieversorgungsspannungen (132) in Abhängigkeit von dem Bezugssignal, wobei der Auswahlschritt dafür ausgebildet ist, die ausgewählte Energieversorgungsspannung oberhalb und unterhalb des Bezugssignals zu verfolgen. c. Erzeugen einer angepassten ausgewählten Energieversorgungsspannung (122), die das Bezugssignal (116, 118) in Abhängigkeit von der ausgewählten Energieversorgungsspannung und dem Bezugssignal verfolgt.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Bezugssignal (116, 118) die Hülle eines Eingangssignals (110) in einen Verstärker darstellt, wobei die Energieversorgungsstufe eine Energieversorgung (122) an den Verstärker liefert.
Verfahren nach Anspruch 28 oder Anspruch 29, wobei der Unterschied zwischen dem Bezugssignal (116, 118) und einer Darstellung der ausgewählten Energieversorgungsspannung wechselstromverstärkt wird.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei der verstärkte Unterschied (330) mit der ausgewählten Versorgungsspannung summiert wird, um die angepasste Versorgungsspannung zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei der Unterschied zwischen dem Bezugssignal und einer Darstellung der angepassten Energieversorgungsspannung HF-verstärkt wird.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei der verstärkte Unterschied mit der angepassten Versorgungsspannung summiert wird, um eine weitere angepasste Versorgungsspannung zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 33, ferner aufweisend einen Interpolationsschritt vor dem Schritt des Erzeugens einer angepassten Versorgungsspannung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, ferner aufweisend eine Einrichtung zum Entfernen einer Gleichstromkomponente in dem Wechselstromverstärkungsschritt.