JP2007013969A

JP2007013969A - 電力増幅器の較正時間を短縮するためのシステム

Info

Publication number: JP2007013969A
Application number: JP2006177879A
Authority: JP
Inventors: Robert S Trocke; エス．トロッケロバート; Armin W Klomsdorf; ダブリュ．クロムスドルフアーミン
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2007-01-18
Also published as: WO2007005150A2; US20070001756A1; US7382182B2; WO2007005150A3

Abstract

【課題】電力増幅器（ＰＡ）の較正時間を短縮するためのシステムを提供する。
【解決手段】システムは、ＰＡに組み込まれたメモリ・モジュール（３０４）を含む。メモリ・モジュールはＰＡの一つまたは複数の較正パラメータを格納するように構成され、ＰＡの一つまたは複数の性能仕様を格納することもできる。システムは、ＰＡの動作を制御する制御回路（４０６）をも含むことができる。較正パラメータおよび／または性能仕様は、制御回路がＰＡの挙動を決定するために使用可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、概して、ＲＦアーキテクチャの分野に関する。より詳細には、本発明は、一体化メモリ・モジュールを備えたＲＦアーキテクチャに関する。

電子装置は通信のためにＲＦアーキテクチャを使用している。ＲＦアーキテクチャは、通信中に信号を増幅するために使用可能な電力増幅器（ＰＡ：Power Amplifier ）を含む。ＰＡの動作は、電子装置で発生するバッテリにおける電流ドレインおよび熱放散の主要な寄与因子である。高いバッテリの消耗は結果的に、通話時間およびバッテリの寿命を低減させる。バッテリの寿命を延ばすには、より多くの電力を蓄えるために、そのサイズを増大させればよい。これは、しかし、ヘッドセットの全体的なサイズおよび重量、ならびに電子装置の使用に関与する快適性に悪影響を及ぼす。

従来、電子装置の効率を高める様々な技術が、ＰＡのドレインを最小化するために使用されている。これらの技術は電子装置の複雑さを高める。それらはまた結果的に、電子装置の工場試験時間および較正時間をも増大させる。ＰＡの特性は電子装置の作動のために補正される。これは、スペクトル拡散およびポーラ変調で動作する電子装置の場合に特に当てはまる。補正は、ＰＡなど電子装置内の様々な構成部品についての詳細な較正パラメータの利用可能性を必要とする。較正パラメータは構成部品の広範な試験によって得られ、それらは較正テーブルに格納される。ＰＡの製造者はこれらの較正パラメータをしばしば測定する。しかし、電子装置の製造者はその較正パラメータを利用できないので、それらは電子装置の製造中に再測定される。したがって、較正パラメータの再測定は結果的に、電子装置を製造するのに要する時間を延長させる。

較正テーブルの作成は、電子装置内のＰＡおよび他の構成部品が動作仕様を満たすことを可能にするが、結果的に非常に長い試験期間をもたらす。この長い試験時間は、ＰＡのセカンド・ソーシングに対しても全試験期間を必要とし、その結果、ＰＡを供給する異なる製造供給者の選択における非柔軟性および困難が生じる。各製造供給者の設計間の大きいバリエーションは、所定のＲＦアーキテクチャ設計のＰＡのセカンド・ソーシングを困難にする。

したがって、ＰＡがＰＡ内に較正パラメータを格納することを可能にする機構が必要である。

本発明は、電力増幅器（ＰＡ）の較正時間の短縮を可能にする。ＰＡの様々な較正パラメータを格納するために、メモリ・モジュールをＰＡと一体化することにより較正時間が短縮される。較正パラメータは装置の識別および挙動の情報を含むことができ、次いで、製造工程中にＰＡを試験するときにアクセスされ、それを電子装置に組み込むために必要な試験時間が短縮される。

本発明の一態様は、ＰＡの較正時間を短縮するためのシステムである。該システムは、ＰＡモジュール内のＰＡと一体化されるメモリ・モジュールを含む。メモリ・モジュールは、ＰＡモジュールの一つまたは複数の較正パラメータを格納することができる。較正パラメータは、開ループ・ポーラ変調補正システムを動作可能にするために必要である。全閉ループ補正システムは実現するのに手間がかかり、費用も高いので、開ループ変調補正システムを使用することは、全閉ループ補正システムを使用するより好ましい。開ループ変調補正システムには、ＰＡ較正パラメータ測定値を記載する大きい詳細なテーブルが必要である。ＰＡモジュールの較正パラメータをメモリ・モジュールに格納することで、電子装置を製造するときにＰＡの較正パラメータを再測定する必要性が解消される。

本発明の別の態様は、ＰＡの挙動を決定するためのシステムである。該システムは、ＰＡの動作を制御するための制御回路と、メモリ・モジュールとを含む。メモリ・モジュールは、ＰＡの較正パラメータおよび性能仕様を格納するために、ＰＡ内に組み込まれる。制御回路は、格納された較正パラメータおよび性能仕様を用いて、ＰＡの挙動を決定する。

本発明のさらに別の態様は、較正時間を最小化する電力増幅器を製造するための方法である。メモリ・モジュールは電力増幅器に組み込まれる。次いで一つまたは複数の較正パラメータがメモリ・モジュールに格納される。

本発明のさらに別の態様は、電子装置の電力増幅器を較正するための較正システムの方法である。特に、一つまたは複数の較正パラメータが、電力増幅器に組み込まれたメモリ・モジュールから較正システムのシステム・メモリにコピーされる。

図１を参照すると、本発明による移動端末１０２の代表的環境１００が示されている。移動端末１０２はＲＦインフラストラクチャと連動して動作する。ＲＦインフラストラクチャは基地局１０４を含む。移動端末１０２は、アンテナ１０８を通して伝送信号を介して基地局１０４と通信する。

図２を参照すると、本発明による移動端末１０２の例示的構成部品を示すブロック図が示されている。移動端末１０２は、伝送信号１０６を増幅するＰＡ２０２を含む。送信／受信スイッチ２０４は、移動端末１０２からの伝送信号１０６の送信と基地局１０４からの伝送信号１０６の受信との間の選択を行うために使用される。一体化アナログ装置２０８は、伝送信号１０６としてベースバンド・プロセッサ２１０から送信された信号を受信する。移動端末１０２はさらに、オペレーショナル・データを格納するために、ベースバンド・プロセッサ２１０によって使用されるフラッシュＲＡＭ２２４を含む。一体化アナログ装置２０８はマイクロホン２１４からアナログ音声信号を受信し、それらをデジタル化する。一体化アナログ装置２０８はデジタル化された信号をベースバンド・プロセッサ２１０に送り、該プロセッサはデジタル化された信号を処理する。さらに、ベースバンド・プロセッサ２１０は、移動端末１０２が機能するために必要な処理および他の機能を遂行する。これらの機能は、送信される信号を変調するためだけでなく、伝送信号１０６を復調するために、搬送波信号を提供することを含む。トランシーバ２０６は、アンテナ１０８を介して伝送信号を送受信する。一体化アナログ装置２０８は、トランシーバ２０６から受信したデジタル信号をアナログ信号に変換して、それをスピーカ２１に送る。さらに、一体化アナログ装置２０８は、マイクロホン２１４から受け取ったアナログ信号をデジタル信号に変換する。

電力管理集積回路２１２は、移動端末１０２内のバッテリ２１８の動作を制御する。ＳＩＭ２２０は電力管理集積回路２１２と連動して動作し、移動端末１０２にＳＩＭ内の情報を提供する。ＳＩＭ２２０は加入者およびサービス情報を含むことができ、着脱自在のユーザ・アイデンティティ・モジュール（Ｒ−ＵＩＭ：Removable User Identity Module）の形を取るか、あるいは他のユーザ識別モジュールを使用することができる。

図３を参照すると、本発明による例示的ＰＡモジュール３００を示すブロック図が示されている。ＰＡモジュール３００は、ＰＡ２０２と、シリアル周辺インタフェース（ＳＰＩ：Serial Peripheral Interface ）３０２と、メモリ・モジュール３０４と、バイアスおよび負荷制御ユニット３０６と、出力整合調整回路３０８とを含む。ＰＡ２０２はプリドライバ３１０と、ドライバ３１２と、最終段３１４とを含む。プリドライバ３１０は、ＰＡ２０２への入力である信号の処理を行う。プリドライバ３１０の出力は、最終段３１４を駆動するドライバ３１２に付与される。最終段３１４は信号を増幅して、要求される電力増幅を達成する。ＰＡモジュール３００は、工場測定値、較正係数、振幅変調（ＡＭ）対振幅変調特性、振幅変調対位相変調（ＰＭ）特性、ならびに装置の情報および識別を含むグループからの較正パラメータを格納したり取り出したりするためにメモリ・モジュール３０４へのアクセスを提供する、２線式ＳＰＩのような通信インタフェースを有する。較正パラメータは、開ループ・ポーラ変調補正システムを動作可能にするために必要である。このシステムを使用することが、高価であり実現の難しい全閉ループ変調補正システムを使用するより好ましい。開ループ変調補正システムには、ＰＡ２０２の較正パラメータ測定値を記載する大きい詳細な較正テーブルが必要である。

ＰＡモジュール３００はさらに、ＰＡ２０２と一体化されたメモリ・モジュール３０４を有する。ＳＰＩ３０２は、メモリ・モジュール３０４にアクセスするために利用することができる。メモリ・モジュール３０４は、ＰＡモジュール３００の工場測定値のみならず、装置情報および装置識別のような較正係数をも格納するために使用することができる。

一実施形態では、装置情報は、ＰＡモジュール３００が製造されるときに、ＰＡモジュール３００の製造者によってメモリ・モジュール３０４に格納することができる。装置情報は、移動端末１０２または他の電子装置の製造時に取り出すことができる。装置情報は、移動端末１０２をプログラムしたり、ＰＡモジュール３００を較正したりするために使用することができる。一実施形態では、移動端末１０２は、移動端末ソフトウェアから受け取った命令に従って動作する。移動端末ソフトウェアは、移動端末１０２のスイッチが投入されたときに、ＰＡモジュール３００に格納されている情報を取り出すことができる。ＰＡモジュール３００に格納された情報の取り出しは、移動端末ソフトウェアが移動端末１０２の無線電力を制御することを可能にすることができる。ＰＡモジュール３００に格納された情報は、ＰＡモジュール３００の動作特性の実時間補正および制御をも可能にする。ＰＡモジュール３００の動作特性の実時間補正および制御は、移動端末１０２の動作特性の補正および制御を可能にする。移動端末１０２の動作特性の補正および制御を可能にするためには、ＰＡモジュール３００の挙動を決定する必要がある。一実施形態では、ＰＡモジュール３００の挙動は、バイアスおよび負荷制御ユニット３０６ならびにメモリ・モジュール３０４と共に、センシング素子を含めることによって決定され、実行される。センシング素子は、ＰＡモジュールの温度および電力レベルのような一つまたは複数のパラメータを感知することができる。バイアスおよび負荷制御ユニット３０６は、ＰＡ２０２のバイアスおよび負荷を制御するために、ＶＲＥＦ，ＶＥＮ，ＶＬＯＡＤ，ＶＢＩＡＳのような信号を受け取る。ＰＡ２０２の出力は、出力整合調整回路３０８に付与される。出力整合調整回路３０８は、ＰＡ２０２および移動端末１０２の外部回路のインピーダンスを整合させる。

図４を参照すると、本発明による一体化されたメモリおよび制御回路を備える例示的ＰＡモジュール４００を示すブロック図が示されている。一実施形態では、ＰＡモジュール４００内の構成部品の相互作用が移動端末１０２のより優れた制御を可能にする。この実施形態は、メモリ・モジュール３０４にアクセスするために２線式ＳＰＩのような通信インタフェースと共に、温度センサ４０２および電力検出器４０４を含めることによって、ＰＡモジュール４００の内部可変バイアス電圧および負荷状態を制御するために使用することができる。温度センサ４０２は、制御回路４０６がＰＡ２０２の温度に基づいてＰＡ２０２の較正を変化させることを可能にする。電力検出器４０４は、ＰＡ２０２の出力電力を決定する。

一実施形態では、ＲＦスイッチがＰＡモジュール４００に含まれ、ＰＡ２０２の段を選択的に切り替えることによって供給電圧の制御が可能になり、それによって制御可能の動作が制御される。

別の実施形態では、ＰＡモジュール４００のＰＡ２０２のＢ＋供給入力点に、スイッチング・レギュレータが設けられる。スイッチング・レギュレータはＰＡ２０２の供給電圧の制御を可能にする。

別の実施形態では、ＰＡ２０２の入力点に電力検出器４０４が接続される。電力検出器４０４は、ＰＡ２０２の出力点で電力検出器４０４に結合された制御回路４０６が、ＰＡ２０２の利得を決定することを可能にする。移動端末ソフトウェアは、ＰＡ２０２の送信モードおよび出力電力を制御回路４０６に伝達することができる。ＰＡ２０２の送信モードおよび出力電力を制御回路４０６に伝達することにより、制御回路４０６は各増幅段に適用すべきバイアスを決定することが可能になる。

ＰＡ２０２の送信モードおよび出力電力が制御回路４０６に伝達されると、メモリ・モジュール３０４に格納された較正パラメータを参照することによって、制御回路４０６がさらにＰＡ２０２の出力整合調整を決定することが可能になる。バイアスおよび出力整合調整の決定により、制御回路４０６は、予想ＲＦ利得変化を移動端末ソフトウェアに伝達することが可能になる。移動端末ソフトウェアは予想ＲＦ利得変化の値を利用して、ＰＡモジュール４００の電力出力を制御する。それはアップリンク・スロット遷移境界で制御することができる。ＰＡモジュール４００の電力出力は、ＲＦinおよびＴＸ＿ＳＬＯＴのような信号によって制御される。電力を制御することにより、動作特性が変動するときでも、ＰＡモジュール４００の非断続的動作が可能になる。

図５を参照すると、本発明による一体化モジュールを備える例示的な一体化ＲＦシステム５００を示すブロック図が示されている。一体化ＲＦシステム５００はＳＰＩのような通信インタフェースと、一体化ＲＦシステム５００の機能ブロックに関係する較正パラメータおよび他の情報を格納することのできるメモリ・モジュール３０４とを含む。較正パラメータは、一体化ＲＦシステム５００内に存在する機能ブロックを試験するために必要な時間を縮小するための利用することができる。一体化ＲＦシステム５００の機能ブロックの較正パラメータをメモリ・モジュール３０４に格納することにより、製造時に他の様々な機能ブロックを試験するために必要な時間が短縮される。

一実施形態では、一体化ＲＦシステム５００はメモリ・モジュール３０４と、制御回路４０６と、送信ブロック５０３に送信局部発信（ＬＯ：Local Oscillator）信号を提供しかつ受信ブロック５０５に受信ＬＯ信号を提供するＬＯ回路５０２とを含む。送信モジュール５０３は送信ベースバンド・ブロック５０４および受信ベースバンド・ブロック５０６を含む。送信ベースバンド・ブロック５０４は送信される信号を送信中間周波数ブロック５０８に供給し、該ブロックは、ＰＡ２０２によるその増幅前に処理のためにプリドライバ５１０に入力として付与される信号を出力する。ＰＡ２０２の出力は、一体化ＲＦシステム５００に入力される信号および一体化ＲＦシステム５００からの出力信号をデュプレックス処理するデュプレクサ５１２に供給される。デュプレクサは、アンテナ１０８からの出力のために、信号を送信／受信スイッチ２０４に出力する。

さらに、アンテナ１０８によって受信された信号は、送信／受信スイッチ２０４を通してデュプレクサ５１２に入力として付与される。デュプレクサ５１２は受信した信号を受信モジュール５０５に送る。受信モジュール５０５は受信ベースバンド・ブロック５０６と、受信中間周波数（ＩＦ：Intermediate Frequency）ブロック５１６と、受信ＲＦブロック５１４とを含む。デュプレクサ５１２の出力は受信ＲＦブロック５１４に入力として付与される。受信ＲＦブロック５１４は受信したＲＦ信号を受信ＩＦブロック５１６に出力する。受信ＩＦブロック５１６はＩＦ信号を出力し、それは次いで受信ベースバンド・ブロック５０６に入力として付与される。

図６を参照すると、較正時間を最小化する電力増幅器を製造するための方法が示されている。一実施形態では、電力増幅器の生産者または製造者が、電力増幅器の性能および挙動パラメータのような一つまたは複数の較正パラメータを格納するために、電力増幅器にメモリ・モジュールを一体化することができる。図６に示すように、生産者はステップ６０２で電力増幅器を製造することができる。電力増幅器を生産しながら、生産者は電力増幅器にメモリ・モジュールを組み込むことができる。電力増幅器を製造した後、生産者はステップ６０４で電力増幅器を解析して電力増幅器の性能を決定し、電力増幅器の単数または複数の較正パラメータを特徴付けることができる。その後、生産者は、電力増幅器の一体化メモリ・モジュールに単数または複数の較正パラメータを格納することができる。

生産者は、単数または複数の較正パラメータを特徴付けようと試みるときに、多くの方法で電力増幅器を解析することができる。一実施形態では、生産者は、バイアス電圧に対する電力増幅器の線形性を決定することができる。別の実施形態では、生産者は、ポーラ変調に必要な振幅変調対振幅変調係数および／または振幅変調対位相変調係数を決定することができる。さらに別の実施形態では、生産者は、電力増幅器を特定の信号構成用にどのように構成することができるかを記載する、ルックアップ・テーブルまたは一連のルックアップ・テーブルを決定することができる。

図７を参照すると、電子装置の電力増幅器を較正するための較正システムの方法が示されている。電力増幅器は電力増幅器の製造者または使用者によって較正されるかもしれないが、電力増幅器が電力増幅器を利用する電子装置の組立者によって較正され、あるいは電子装置の点検修理を実行する技術者によって再較正されることが考えられる。電力増幅器はステップ７０２で電子装置に組み立てられ、次いで電子装置はステップ７０４で電源を投入される。次に、電子装置の電源投入の検出に応答して、ステップ７０６で電力増幅器の一つまたは複数の較正パラメータが、電力増幅器に組み込まれたメモリ・モジュールから較正システムのシステム・メモリにコピーされる。その後、ステップ７０８で単数または複数の較正パラメータが、較正システムのシステム・メモリから電子装置の送信器制御システムに転送される。

本発明の好適な実施形態について図示しかつ説明したが、本発明はそのように限定されないことを理解されたい。当業者は、添付の特許請求の範囲に記載する本発明の技術思想および範囲から逸脱することなく、多数の修正、変更、および変形を想起するであろう。

本発明による移動端末の代表的環境。本発明による移動端末の例示的構成部品を示すブロック図。本発明による例示的ＰＡモジュールを示すブロック図。本発明による一体化メモリおよび制御回路を備えた例示的ＰＡモジュールを示すブロック図。本発明による一体化モジュールを備えた例示的一体化ＲＦシステムを示すブロック図。較正時間を最小化する電力増幅器の製造を示す流れ図。流れ図。

Claims

電力増幅器（ＰＡ）の挙動を決定するためのシステムであって、
前記ＰＡの一つまたは複数の較正パラメータを格納するために前記ＰＡに組み込まれたメモリ・モジュール、
を備えるシステム。
請求項１に記載のシステムであって、さらに、
前記ＰＡのバイアスおよび負荷の少なくとも一方を制御するバイアスおよび負荷制御ユニットと、
前記メモリ・モジュールへのアクセスを提供する通信インタフェースと、
を備えるシステム。
請求項２に記載のシステムにおいて、前記通信インタフェースがシリアル周辺インタフェース（ＳＰＩ）を含み、該ＳＰＩが、工場測定値、較正係数、振幅変調（ＡＭ）対振幅変調特性、振幅変調対位相変調（ＰＭ）特性、装置情報および装置識別から成るグループからの較正パラメータを格納して取り出すために前記メモリ・モジュールへのアクセスを提供する、システム。
請求項１に記載のシステムにおいて、前記較正パラメータが開ループ・ポーラ変調を動作可能にする、システム。
請求項１に記載のシステムであって、さらに、
前記ＰＡの動作を制御する制御回路、
を備え、前記メモリ・モジュールが前記ＰＡの性能仕様を格納し、前記制御回路が、前記較正パラメータおよび前記性能仕様を用いて前記ＰＡの挙動を決定する、システム。
請求項５に記載のシステムであって、さらに、
前記ＰＡのバイアスおよび負荷の少なくとも一方を制御するバイアスおよび負荷制御ユニットと、
前記メモリ・モジュールへのアクセスを提供する通信インタフェースと、
前記ＰＡの温度を前記制御回路に提供する温度センサと、
前記ＰＡの出力電力レベルを前記制御回路に提供する電力検出器と、
を備えるシステム。
請求項５に記載のシステムであって、さらに、
前記ＰＡの入力における電力検出器、
を備え、該電力検出器は、前記制御回路が前記ＰＡの入力電力および出力電力を比較することによって前記ＰＡの利得を決定することを可能にする、システム。
請求項５に記載のシステムであって、さらに、
前記ＰＡに入力におけるスイッチング・レギュレータ、
を備え、該スイッチング・レギュレータは前記ＰＡの入力電圧制御を可能にする、システム。
請求項５に記載のシステムであって、さらに、
無線周波数（ＲＦ）スイッチ、
を備え、該ＲＦスイッチは前記ＰＡの段を選択的に切り替え、前記制御回路の動作を制御する、システム。
一体化無線周波数（ＲＦ）システムであって、
電力増幅器（ＰＡ）と、
前記システムの較正パラメータおよび性能仕様を格納するために前記ＰＡに組み込まれたメモリ・モジュールと、
前記ＰＡの動作を制御するための制御回路と、
第一ＲＦ信号を送信するための送信モジュールと、
第二ＲＦ信号を受信するための受信モジュールと、
前記第一ＲＦ信号の送信および前記第二ＲＦ信号の受信を同時に可能にするデュプレクサと、
を備えるシステム。