201214953 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於放大器，且特定 < v 少供應電壓條件而改良放大器 M於用於回應於減 【先前技術】 的Μ及裝置。 功率放大器通常用於攜帶型通信器件 低功率位準放大至適合於經由 #出“虎自 率位準。如一般所理解，在電=道傳輪信號之較高功 / 畔在電池供電器件中， 係自電池直接供電。隨著時間過去 、，芬& +十Α兩 丨3^者包子益件自電池 f取…來“池之供應電壓將下降。此又對被迫使用 ^時間改變之供應電壓操作之電子系統呈現挑戰。 二ΐ:: Γ:二(全球行動通信系統)及gprs(通用封包 …線電服務）功率放大器設計中，用以調變待放大之 號之調變類型（例如，高斯最小移位鍵控或GMSK)的㈣ 允°午放大盗以飽和（非線性）模式操作且向放大器呈現之負 載阻抗經選擇以按標稱電力供應電壓提供目標輸出功率： 因此且當放大器以飽和模式有效率地工作時，輸出功率可 交低供應電壓下降級但降級一般不影響信號之品質，僅 曰/、力率然而，因為由edge使用之調變類型（例如， 2移鍵控），所以先前技術EDGE(用於GSM演進之增強型 速率）功率放大器必須以線性模式操作。因而，將約 U分貝之功率輸出容限添加至放大器輸出功率能力以支 t、應电壓下的操作。因此，當供應電壓減少，從而 使最大輸出功率同樣減少時，增加之容限允許放大器充分 158380.doc 201214953
線性地操彳卡日L 舉例而號不能滿足特定信號品質要求。 降二：=::·5伏特之標稱電池電壓下 (.3刀貝-20*：I〇g(3.5/3.〇))，因而需要】3八 功率輸出容限以维持低電池電壓下的放大器線性。刀、 受=ΓΤ率容限方法確實维持線性時，但其遭 〗3八目一種此缺點為當針對所有供應電遂位準而將 刀、之合限添加至輸出功率能力時，放大器之 電壓處於標稱位準時降級。此效率減少導致電； 泌耗增加且電池壽命減少。 飞 另一建議方法為藉由RF信號制器實施回饋迴路 2測器監視且報告自放大器輸出之RF信號的功率。此建 著基於供應電塵修改偵測器回應。在低電力供應 條件下，谓測器之輸出電廢經設定以指示比實際功率 位準大！分貝的位準，此又使控制迴路減少至放大器之輸 入功率’藉此將輸出功率減少]分貝。此功率減少減少截 剔及非線性。然而，雖然此先前技術方法改良線性，盆為 不當地複雜的且要求摘測器，從而增加了解決方案之成本 及大小。 因此’在此項技術中需| 1忐士 4 4 、 丫兩要具成本效益之解決方案，該解 決方案改良功率效率且減少姆栂 成夕經k供低於標稱電壓或標稱電 壓fc圍之供應電塵的功率放大器的複雜性。 【發明内容】 為了克服先前技術之缺點，掘+ 研，揭不一種用於監視供應電壓 且回應於減少供應電壓而滷，丨、访 „ 叫我小放大态之增益的方法及裝 158380.doc 201214953 置。 在一實施例中，一種方法包含：監視向具有一增益位準 之放大器提供之供應電壓；將放大器之增益位準設定為一 第一增益位準；及當所監視之供應電壓小於一第一臨限電 壓時將放大器之該增益位準設定為一第二增益位準。該第 一增益位準大於該第二增益位準。 一實例使用環境係在通信系統中。該通信系統包含經組 態以產生RF信號之收發器、經組態以提供供應電壓之電 池、放大器及偵測器。放大器具有一增益位準，該增益位 準設定由該放大器對RF信號的放大以建立放大之RF信號 以供天線傳輸。偵測器經調適以監視供應電壓或自供應電 壓衍生之電壓。放大器經調適以當偵測器判定供應電壓小 於第一臨限電壓，第二增益位準小於第一增益位準時，回 應於偵測器而將放大器之增益位準自一第一增益位準改變 至一第二增益位準。 在檢查以下諸圖及詳細描述之後，本發明之其他系統、 方法、特徵及優點對熟習此項技術者而言將為或將變得顯 而易見。意欲使所有此等額外系統、方法、特徵及優點包 括於本描述内，在本發明之範®壽内且由隨附申請專利範圍 保護。 【實施方式】 諸圖中之組件未必按比例繪製，而是將重點置於說明本 發明之原理。在諸圖中，相似參考數字遍及不同視圖表示 相應部分。 158380.doc 201214953 為了克服先前技術之缺點且提供額外益處 有可調增益之功率放女哭.^ 两 種八 旱放大益。在—或多個實施例中，回應於 至放大器之供應電麼而調整放… Μ凼$ 八亞I h血，糟此在以減少
=電壓操作時維持放大器之線性操作，同時亦在 應㈣之週期期間維持高效率。此解決方案可用於諸如電 池操作之行動電話手機的電池供電之應用巾，以改良隨著 電池電壓改變的功率放大器操作。此等行動電話應用可根 據GSM及EDGE標準或任何其他標準操作。此解決方案相 對於先前技術線性功率放大器設計而言改良了效率，同時 亦在寬電力供應操作範圍上维持與某些信號品質要求（諸 如在EDGE標準中的ACPR(鄰近頻道功率比）及evm(誤差向 ，幅度）要求）的順應性。不同於針對所有供應電歷添加顯 著輸出功率容限且藉此以減少的效率操作之先前技術放大 器設計，此揭示之解決方案不會受到此等缺點之顯著影 響。另外，可藉由此解決方案避免複雜性及由配對至回饋 迴路之偵測器消耗的成本及空間。 圖1為用於行動手機或其類似者之傳輸鏈2〇〇之例示性實 施例的方塊圖’傳輸鏈200具有功率放大器，該功率放大 器具有取決於電力供應電壓的可設定增益。此僅為一可能 實例實施例，且因而一般熟習此項技術者可在審視以下揭 示内容之後開發此設計之變化。此實施例包括放大器模組 202 ’包括經組態以放大RF信號以用於最終傳輸之功率放 大器220。習知收發器204(諸如可自Munich，Germany之 Infineon Technologies AG購得之PMB 6272 CMOS收發器） 158380.doc 201214953 提仏RFjQ 5虎至放大器模組2〇2。收發器2〇4可包含：經組態 以控制傳出信號之傳輪的控制系统、經組態以接收及處理 傳入L 5虎之接收器系統，及用以控制行動手機之總體操作 的控制電路，諸如微處理II或數位信號處理H以及儲存於 非暫時性機器可讀媒體申的軟體。供應電壓源208提供電 ^7至放大器模組2〇2及收發器2〇4(如圖所示）。預期供應電 壓源208包含電池，但在其他實施例中供應電壓源可包含 燃料電池 '太陽電壓源、電容器或任何其他電壓源。隨著 自電源汲取電流，由供應電壓源2〇8提供之電壓將隨時間 自當完全充電日夺的標稱電壓位準或範圍變化至低於最小標 稱電壓的電壓位準。 放大器模組202之輸出饋入至習知匹配網路212中，匹配 、.周路212又連接至混合電路（未圖示）或直接連接至天線 216匹配網路2丨2執行在放大器模組2〇2與天線216之間的 阻抗匹配。 放大器模組202包含經組態以放大來自收發器2〇4之尺？信 號的一或多個放大器220。放大器22〇亦自鎖存器件23〇接 收控制信號。如下文將更詳細地解釋，控制信號設定放大 器級220之增益且鎖存器件23〇在傳輸週期期間將控制信號 保持為怪定的。 放大益杈組202包括回應於來自電源2〇8之電壓的電力供 應電壓偵測器238，電力供應電壓偵測器238產生耦合至放 大器級220之控制信號。如將結合圖3解釋，偵測器238包 括電路，該電路提供具有滞後之比較器以在來自供應器 158380.doc 201214953 208的錢變化時防止谓測器之振盪$「擺動」。谓測器 238判疋來自電力供應器細之電虔係在標稱電屋範圍内抑 或低於‘無’且作為回應而產生設定放大器級220之增益 的控制仏?虎。蜻單而言，若供應電壓低於第一臨限位準， 則來自供應态208之電壓小於最小標稱電壓且來自偵測器 238之控制信號將放大器級22〇之增益自第一增益位準減少 至第一增盈位準。若供應器2〇8之電壓隨後超過大於第一 臨限電壓之第二臨限電壓’則來自供應器之電壓再次 為標稱的且來㈣測器238之控制信號使放大器級22〇之增 盈返回至第-增益位準。職可按f要使用兩個以上臨限 電壓及增益位準。 Ο
在此實施例中，雖然偵測器238為類比的，但應理解， 由偵測器238進行之電力供應電逐偵測可發生於類比或數 位域中。若體現於數位域中’則可取樣通常為類比之供應 電壓且藉由類比至數位轉㈣（未圖*)將其轉換為數位格 式。由在收發器204内之處理器將儲存於收發器2〇4之外部 或内部之記憶體中的-或多個數位㈣值與供應電壓作比 較0 存在鎖存器件230以防止在傳輸週期期間的增益改變。 在一實施例中，傳輸鏈200以叢發模式操作以使得傳輸僅 發生於傳輸週期期間。鎖存器件23〇接收來自偵測器 238(240)及收發器204(模式)之一或多個增益控制信號及‘ 自傳輸鏈200(諸如但不限於收發器2〇4)之傳輸啟用信號（τχ Enable)。傳輸啟用信號可包含指示何時系統正在傳輸的任 158380.doc 201214953 何信號。傳輸啟用信號控制鎖存器件⑽以防止當系統正 在傳輸時的增益改變。在傳輸期間放大器細之增益的改 變可使來自放大器22G之放大信號超過上文識別之acpr或 EVM要求中的―或多者。在另—實施例中，來自偵測器 238及收發器204(模式）之輸出24〇可直接饋入至放大器22〇 中。在一實施例中，鎖存器件230包含-或多個正反器。 如下文更詳細地解釋，放大器22〇可以飽和（非線性）模 式或線性模式操作。對於GSM操作，放大器級22。以飽和 扠式操作且不要求隨著電力供應電壓對放大器增益的調 玉然而，EDGE標準要求放大器作為線性放大器操作以 滿足ACPR及EVM要求。在本文描述之實施例中，為了達 成飽和模式中的高效率，放大器22〇以相比於在線性模式 下操作時的增益的較高增益操作為有利的。因此，在此實 施例中，取決於傳輸鏈2〇〇以EDGE模式抑或GSM模式操 作，來自收發器204之MODE控制信號設定放大器之增 益。當以EDGE模式操作時，放大器22〇之增益由耦合至輸 入A之來自偵測器23 8的控制信號設定。 圖2說明基於控制輪入M〇DE& A的放大器22〇之增益的 例不性曲線。此僅為一例示性曲線且經提供以展示在例示 性控制輸入與增益之間的關係。預期在其他實施例中或當 考慮系統之其他態樣時，可使用額外增益步階以考慮到其 他系統能力。在此實例曲線中，增益展示於垂直軸 上’而控制輸入值展示於水平軸1〇8上。在此例示性實施 例中’存在兩種操作模式：線性及飽和。在線性模式 158380.doc 10 201214953 (mode-o)中’戶斤展示之控制輸A組態包括控制輸入 A 0(112)及控龍入A=1⑴6)。在飽和模式（以⑻㈣）十 (增益控制信號組態120)，控制輪入A對增益無影響。特定 ❿言，對於增益控制信號組態U2,在放大器模組之輪出 處建立第-增盈位準13〇。此表示用於放大器細之最低增 ' 以立準。S於增益控制信號組態116，建立第二增益位^ 134。此為中間增益位準。對於增益控制信號組態，建 〇 立弟二增益位準138 °此表示用於放大器220之最高增益位 準。在一實施例中，此等增益位準分別對應於約33分貝、 34刀貝及4〇分貝之增益。在其他實施例中，可建立其他增 血位準或步階。如下文更詳細地論述，在線性模式之操作 期間，改變增益係回應於供應電壓之改變而發生，且可回 應於取決於使用中之通信標準（例如，GSM或EDGE)或調 變類型的操作模式而發生。 在圖3中，圖示偵測器238(圖丨）之例示性實施例。來自 Ο 電源208(圖2)之電壓由電阻器串15〇分率地縮放。沿串15〇 之分接頭152、154分別提供兩個電壓％及¥1以用於經由單 級雙投開關162耦接至比較器160之非反向輸入。如下文將 更詳細地描述，開關162可使用許多熟知設計中之一者（諸 如使用由比較器160之輸出控制的兩個習知CM〇s傳輸閘） 而實施。兩個分接頭152、154及比較器控制之開關162提 供偵測器238之上文描述的滯後。電壓基準164(諸如產生 實質上不隨溫度變化之電壓的習知帶隙電壓基準，例如， 1.2伏特）輕接至比較器ι6〇之反向輸入。假設來自供應器 158380.doc •11- 201214953 之電麼足夠’使得在兩個分接頭152、i54處之電塵大 於來自基準164之電屡（亦即，供應電遷為標稱），則比較器 之輸出為「I」，從而組態開關i62以使得比較器16〇之非反 向輸入輕接至分接頭154。若分接頭⑸處之電麼Vi降至小 於來自基準⑹的電屢，則比較器16〇之輸出轉到「〇」且 組態開關162以將比較器⑽之非反向輸入麵接至分接頭 152。比較器160之輸出將不會返回至％直至小於電壓 V】之在分接頭152上的電M V2超過基準電麼為止。因此， 將滯後添加至比較器160之操作。應理解可使用替代技 術以實施偵測器238。 將使比較ϋ自「1」切換至「〇」及自「q」切換至「1 的供應器2〇8之電壓易於由-般熟習此項技術者設計。^ 於本文之目的，將引起比較器160之輸出自至「〇 T改變的供應電壓為第一臨限電a，且將引起輸出」自 「〇」至「1」之改變的供應電壓為第二臨限電壓。如本文 中所使用’術語標稱電壓經定義為自完全充電之電壓源所 二電壓。最小標稱電壓為將導致來自放大器220之輸出 信號品質恰好滿足目標位準的電壓位準。將低於最小標稱 $壓的電壓定義為將導致輸出信號品質降至低於目標位準 的电壓。將輸出信號品質目標位準定義為使來自放大器 ，之輸出信號的品質滿足系統之阳(三階截取點)： ACPR(鄰近頻道功率此）、顧（誤差向量幅度）及〇RFS(輸 出RF頻邊）規格的位準。可按需要添加其他規格或丢棄上 文識別之規格中的一或多者。 158380.doc 201214953 在一實施例中，對於典型Li離子或Ni金屬氫化物可再充 電電池，供應電壓之電壓位準在約3伏特與48伏特之間， 標稱供應為約3.5伏特。因此，將第一臨限電壓設定為約 3.3伏特且將第二臨限電壓設定為約3.5伏特。在其他實施 例中或對於不同技術（諸如Ni_Cd可再充電電池或非可再充 书鹼性電池）’第一及第二臨限電壓可為不同的。 返回至圖1，若收發器204經組態以在（例如）GSM模式中 〇 操作’則將购训控制信號設定為「1」，且如圖2中所展 不，放大器220之增益處在最大增益位準138。在此實施例 中控制彳5號A對放大器增益無影響，但應理解，替代實 施例可在於飽和模式中操作時具有設定放大器之增益的額 外控制信號，包括控制信號A。 然而，若收發器204經組態以在（例如）]61：)(^模式中操 作’則將MODE控制信號設定為「〇」隸制輸入八具有設 定放大器204之增益的效果。在電力供應電塵滿足或超過 Ο 最小標稱供應電壓之狀況下，放大器220以最大效率或接 近最大效率操作，此係歸因於供應電壓在標稱電壓範圍内 且放大器經組態以按針對此等供應電壓之最大功率操作。 為了在各種電力供應電壓下達成改良之效率及線性，偵 測器238操作以監視供應電壓，且根據供應電壓經由控制 信號A調整放大器220之增益。鎖存器件23〇在下一非傳輸 週期期間（亦即’當傳輸器不正在傳輸時）將此增益控制信 號A提供至放大器級22〇。鎖存器件23〇維持對放大器22〇的 相同增益控制信號值，直至鎖存器件23〇被提供了不同增 158380.doc •13- 201214953 益控制信號值且傳齡敌田p也/ ' 唬（Tx Enable)為「〇」或指示 系統不正在傳輪之其他羅 /、他璉輯位準為止。在其他實施例中， 系統可經組態以在傳輪週期期間改變增益。 供應電麼將隨時間下降直 ▼直至供應電壓達到低於最小標稱 供應電m之位準為止。偵 俏~ 238繼續監視供應電壓且將 其與第一臨限比較，甘县a /J;.,,, 、’取、’；偵測應電屋降至低於第一臨 限。第一臨限為表示一電壓 电！足限值，該電壓為偵測器 238迫使放大器22〇至诘小从俗、w丄 至減）的增盈（本文中稱作第二增益位 準)之最小標稱電塵。在-組態中，增益減少為!分貝，作 在其他實施例令’可發生不同量之增益減少。因此，谓測 ⑽8將指示供應電麼降至低於第一臨限之比較的結果輸 出至鎖存器230，鎖存器230如上文所描诚 工又所才田迷改變放大器220 之&制輸入A。輸出信號可包含邏輯位準改變或任何盆他 類型信號。 〃 操作以此減少的增益位準繼續，同時读測器238繼續相 對於-或多個臨限而監視供應電塵。在以第二或減少增益 位準操作期間，預期供應電壓可增加回至標稱供應電^範 圍。此可出於任何數目之理由而發生，該等理由包括溫度 改變、自電池汲取之電流減少，或電池充電工作階段。為 了減少在增盈位準之間的不當振i，需要將滞後添加至债 測器238的操作。在此實施例中’當以第二增益位準操作 時，偵測器238相對於第二臨限值監視供應電壓，第二臨 限值在此實施例中大於第一臨限值。因為第二臨限值大於 第一臨限值，所以在控制信號A轉變之前供應電壓必須將 158380.doc -14 - 201214953 值增加至大於第一臨限值之電壓’從而將放大器22〇之增 益自第二增益位準設定回至第一增益位準。在第—與第二 臨限之間的此差異（稱作滯後）防止在增益位準之間的不當 振盪或擺動。 若偵測器238判定供應電壓大於第二臨限值，則偵測器 輸出在傳輸器不正在傳輸之下―週期經由鎖存器件咖迫
使放大II 22G以第-增益位準而非第二增益位準操作 作以此方式繼續。 2由減少放大器220之增益，輸出級之擺幅（亦即，在放 大器220之最終級中之電晶體的輸出節點（例如，集極或沒 和）上的峰間电壓）伴隨地減少’此又減少放大器之截割 失一減乂截割及失真改良線性。當放大器220包含級 聯之:系列、級時，輸出功率由自收發器綱至模組2〇2之輸 力率及放大器220的增益控制。輸出功率在線性功率放 大器中與輸人功率成比例。因此，減少放大器220之增益 會減少輸出級上之信號的功率及電壓擺幅。當輸出級上之 電壓波形受供應電壓限制時，發生線性之嚴重降級，從而 導致失真°»對於E臟系統，此失真將導致放大器22()不能 文桮述之ACPR及EVM要求。減少電壓擺幅會減少 此現象且保留線性。 圖！之系統與先前技術相比具有若干優點。一種此優點 解、方木為自主的且因而不要求與傳輸鏈2〇〇之複雜 互動。如上文所論述，其不要求閉合迴路控制且可在不修 改操作軟體之情況下實施。 158380.doc •15· 201214953 圖4為具有增益控制輸入之例示性RF功率放大器220的電 路層級圖。此僅為一可能的電路層級實施。在此例示性電 路中，提供至MODE控制輸入304及控制輸入A 308的信號 表示圖1及圖2中所展示的增益控制信號。此例示性實施例 具有三個不同增益位準，但可藉由以許多熟知方式中之一 者修改圖4中之放大器220電路來達成三個以上增益位準。 在一實施例中，第一增益位準係隨著標稱供應電壓針對線 性操作而建立，而第二增益位準係隨著減少的供應電壓針 對線性操作而建立，且第三增益位準係針對飽和模式操作 而建立。現逐元件地論述此例示性電路。 RF輸入3 20將RF信號提供至放大器電路以供放大。RF信 號輸入連接至放大器電晶體336，本文為雙極電晶體。偏 壓電壓328經由偏壓電阻器340對電晶體336加偏壓。在此 實例中，偏壓電壓為固定的，但應理解，可使用包括可變 偏壓之其他偏壓配置。電晶體經由包含電感器之RF抗流器 344接收供應電壓330。將高阻抗提供至電晶體之集極上之 RF信號的RF抗流器344將電晶體336之集極自供應電壓330 解耦，同時允許直流電流傳遞至電晶體336。電晶體336之 輸出提供至RF輸出324。在一實施例中，在修改增益時， 使在RF輸入320上之信號保持為恆定的。 如所展示，電晶體336之發射極連接至串聯之電阻器 3 60、電阻器364及接地之電阻器368。電阻器360、364、 3 68充當發射極退化電阻器，其用以控制電晶體336之增益 以使得當電阻增加時，電晶體336及因此放大器220之增益 158380.doc -16- 201214953 減夕。與電阻器368並聯的為具有連接至控制輸入A 308之 土極的切換電晶體354。在此實施例中，將邏輯「1」信號 提供於輸入A谓上迫使電晶體354進人導電模式，藉此有 效地將電阻器368自電晶體336之發射極至接地路徑移除， 此又減少發射極退化電阻且增加放大器22〇之增益。 . 同樣，與電阻器及電阻器364並聯的為具有連接至輸 入MODE 304之基極的切換電晶體35〇。在此實施例中，將 〇 邏輯「丨」信號提供於輸入M0DE 304上迫使電晶體35〇進 入導電模式，藉此有效地自發射極至接地路徑移除電阻器 368、364，此又減少發射極退化冑阻，藉此將放大器22〇 之增里i曰加至其最大值。在此實施例中，電晶體、3 為組態為開關之雙極器件，該等開關可基於提供至電晶體 3 5 4之基極的邏輯#號而在斷路與短路之間雙態觸 發。或者，可使用M〇SFET器件或機電器件（例如，繼電 器）而非雙極電晶體350、354。 Ο 在此實例實施例中，輸入A 3轉收回應於來自债測器 238(圖2)之供應電壓位準而控制增益的一控制信號。 MODE輸入接收針對在GSM^ EDGE通信標準或其類似者 中之操作分別設定不同增益位準的一控制信號。然而，預 期在其他實施例中可省略M0DE輸入。或者，輸入A可回 應於不同供應電壓位準而建立不同增益步階以藉此建立回 應於不同程度之供應電壓變化的較大增益解析度。以下論 述係藉由在GSM或EDGE中之MODE控制操作而呈現， GSM與EDGE各自具有不同操作模式且因此具有不同增益 158380.doc 17 201214953 要求。儘管建立在邏輯「〗」位準處的M〇DE消除了由來 自電路之A控制輸入進行的增益控制，但在此實施例中 GSM操作不利用增益步階，因此當在GSM中操作時，不需 要增益步階。在其他實施例中，在GSM尹之操作可受益於 增廉步1¾，且因而在此等替代實施例中，輸入可用 以建立在GSM模式或EDGE模式中之操作，藉此使控制輸 入A用於兩種模式之增益調整。 在刼作_，將RF信號提供至電晶體336之基極，電晶體 336基於供應電壓2〇8及與電晶體336之發射極串聯的退化 電阻放大RF彳§唬。在操作期間，提供於輸入3 上 之信號係由系統處於GSM抑或EDGE模式而判定，且因而 MODE輸入可分別接收邏輯「丨」或「〇」信號。 搞接至^中之偵測器238的輸入A烟在標稱供應電壓 範圍期間被提供有邏輯…位準信號。此又迫使電晶體 354表現為短路。此有效地移除作為發射極退化電阻之部 为的電阻器368之電阻，相比於電阻器368為電路之部分時 的增益，此情形提供電晶體336之較高增益。 缸作以此方式繼續直至系統偵測到供應電壓已降至椤 :壓範圍料為止。當供應電壓降至低於最小標稱；壓 、將邏輯「〇」位準提供於輸人八上。此迫使電晶體ΜΑ ，其集極與發射極端子之間表現為斷開。此有效地將電阻 :368置放至電路中’藉此增加發射極電阻。此又減少增 此舉具有在減少供應電壓之週期期間減少載割且改^ 各性的效應。此後，輸入八可取決於供應電塵值及其與第 158380.doc 18 201214953 一臨限電壓及第二臨限電壓的關係而在邏輯「丨」位準或 邏輯「〇」位準之間轉變。提供滯後控制以防止如結合圖i 及圖3所論述之振盪。 在替代實施例中，替代於藉由改變放大器中之—或多個 組件值而使放大器220的增益變化，可取決於如由偵測器 • 238監視之供應電壓而取代具有不同增益之放大器級或將 具有不同增益之放大器級切換入放大器22〇中及切換出放 Q 大器220。舉例而言，對於標稱供應電壓，將具有高增益 之放大器級用於放大器22〇中。然而，若供應電壓降至低 於第一臨限電壓，則用低增益放大器級取代高增益放大 器。用縣代4有不同增益之放大器級的合適技術揭示於 美國專利7,482,868中，其全文以引用的方式併入本文中。 亦預期，FET或其他類似器件可取代雙極電晶體336。 藉由FET而非雙極電晶體336之操作將實質上如上文所描述 而發生，但其中電阻器360、364、368作為以類似於針對 〇 又極版本所彳田述之方式操作的源極退化電阻器而操作。 圖5為當針對線性（M〇DE=0)放大而組態時之放大器模組 . 200(圖2)之操作的實例方法的例示性操作流程圖。此僅為 一可能之操作方法，且因而預期在其他實施例中，其他操 作方法可在不脫離隨附申請專利範圍的情況下發生。在以 下實例中，假设電力供應為正的且第一臨限值的正性稍差 於第二臨限值以提供上文描述之滞後；一般熟習此項技術 者可調適本文中所描述之電路及功能性以用於負電力供應 電壓。若放大器模組200經組態以用於飽和非線性放大 158380.doc -19- 201214953 (MODE=l) ’則可跳過以下步驟。 在此實施例中，操作開始於步驟處。首先，在步驟 406中最初將放大器之增益設定為Gain-Leve丨—1。此後 操作前進至步驟408且系統監視供應電廢。可直接監視來 自供應器208之電S，或可監視諸如來自分壓器網路之縮 放版本以作為此過程之部分。基於監視，操作前進至決签 步驟412。在決策步驟412處，操作狀供應電壓是否切 第-臨限。藉由比較供應電壓與第一臨限，操作判定供應 電壓是否在標稱電壓範圍中或低於標稱範圍。基於比較： 放大器2 2 0之增益位準可經調整以在低供應電壓下维持線 性。若在決策步驟412處供應電壓不小於第一臨限（亦即、·， 供應電壓高於最小標稱電壓）’則操作前進至步驟416且在 此實施例中將現有增益位準維持於Gain—^”^處，且操 作如所展示返回至決策步驟41 2。 ” 或者，若在決策步驟412處，操作射供應電塵小於第 -臨限（亦即，供應電壓低於最小標稱電壓），則操作前進 至步驟420」在步驟處，操作判定系統是否正在傳輸資 料。在此實施例中，甚糸祐τ + # ^ 右糸統正在傳輸資料，則改變增益位 準為不#的。若系統正在傳輸，則操作前進至步驟424, 且系統在返回至步驟424之前進人短等㈣環。若反之在 步驟㈣處’操作判定系統不正在傳輸，則操作前進至步 驟428且系統實施Gain—Lev(2。在此實施例中，l 2回應於較低供應電壓相比於丨在放大号 220中建立較低增益位準。此具有減少截割且藉此維持放 158380.doc •20- 201214953 大器220之線性的效應。操作如下文所描述以此增益位準 繼續。 ^在步驟w處’系統繼續相對於第二臨限監視供應電 [八中第一臨限不同於第—臨限。若供應電壓不大於第 二臨限’則操作前進至步驟相且系統維持 _Level_2。此發生係因為供應電壓仍低於標稱電壓 圍且低於第二臨限。儘管供應電壓可能已增加超過第—臨 Ο 限值，但其尚未增加超過第- 弟一 限。因此，操作如所展示 返回至步驟436且維持相同辦兴 電塵上升至超過第二二：位準直至在步驟436處供應 限，則操作前進至；策：:：。若供應㈣大於第二臨 ^ 、桌乂驟444且操作判定系統是否正在 得W。 若：：正在傳輸’則操作如所展示前進至步驟448且1 執订等待循環並接著返回至決策步驟44 : 述，不應在傳輸週期期間改變” 文戶“ 系統不正在料，賴料步驟444處 益位準被㈣π 步驟406且放大器220之增 ° 回至 Galn—LeveU，Gain 電壓處在標稱範圍中時的…位$…-為“、應 ,.了耵瑨皿位準。在步驟406之後，择 至步驟彻且系統監視供應電壓。 ' 儘管結合具有關 位準之系統描述，預個臨限及兩個相應增益 個以上增益位準。此可I:兩個以上臨限，此又建立兩 析度以匹配供摩當厂例將建立增益調整之額外解 改變。此夕另外，預期增益可在傳輸週期期間 儘吕將兩個臨限用於兩個增益位準之系統， I5S380.doc -21- 201214953 ^可利用單—臨限’但振盪可發生。其他構件（諸如計時 器或其他延遲器）可用以防止振盪。 圖6說明包含例示性攜帶型收發器之實例使用環境。此 為本文中所揭示之革新之一可能的實例使用料，且因而 預期革新可用於許多其他環境中。攜帶型收發器_包 括.揚聲器802、顯示器804、鍵盤8〇6及麥克風8〇8，其均 連接至基頻子系統810。可為直流（DC)電池或其他電源之 電源208亦經由連接件844連接至基頻子系統ιι〇以將電力 提供至攜帶型收發器800。在特定實施例中，攜帶型收發 器800可為（例如但不限於）諸如行動蜂巢類型電話的攜帶= 電信器件。如對於熟習此項技術者而言為已知的，揚聲器 8〇2及顯示器804分別經由連接件812及814自基頻子系統 81〇接收信號。類似地，鍵盤8〇6及麥克風8〇8分別經由連 接件816及818將信號供應至基頻子系統81〇。基頻子系統 810包括.經由匯流排828通信之微處理器（mu.p)82〇、記 fe體822、類比電路824及數位信號處理器（Dsp)826。儘管 展示為單一匯流排，但匯流排828可使用按需要連接於基 頻子系統810内之子系統間之多個匯流排而實施。基頻子 系統810亦可包括特殊應用積體電路（ASIC)835及場可程式 化閘陣列（FPGA)833。 微處理器820及記憶體822提供用於攜帶型收發器8〇〇之 信號計時、處理及儲存功能。類比電路824提供用於基頻 子系統810内之信號的類比處理功能。基頻子系統81〇諸如 系二由（例如）連接件832將控制信號提供至傳輸器85〇、接收 158380.doc -22· 201214953 器S70及功率放大器模組2〇2。 基頻子系統810產生在本文中稱作VAPC之功率控好 號，vAPC經由連接件846供應至功率放λ器模組2〇2。功率 放大器模組202可對應於圖i中展示之放大器模組。信號 Μ +系_〇產生且—般由下文待描述之數位 - 至類比轉換器誇36或838中之一者轉換為類比控制信 號。亦可自匯流排8 2 8供應功率控制信號v a p c以指示可以 〇 ㈣習此項技術者已知之不同方式產生信號。一般而言，功 率控制信號vAPC係產生於基頻子系統81〇中且隨在校準期 間判定之功率放大器的峰值電壓而變地控制功率放大器之 輸出，並對應於功率放大器輪出功率。 在連接件832及846上之控制信號可源自Dsp 826、ASIC 835、FPGA 833 ’來自微處理器82〇或可產生於傳輸器 850、接收器870上或其上定位有傳輸器85〇及接收器之 收發器晶片上，且經供應至在傳輸器85〇、接收器87〇内之 〇 多種連接及功率放大器模組2〇2。應注意，出於簡單起 見，本文令僅說明攜帶型收發器8〇〇之基本組件。由基頻 子系統8 1 〇提供之控制信號控制在攜帶型收發器8 〇 〇内之各 種組件。另外，傳輸器850及接收器87〇之功能可整合至收 發器中。 基頻子系統810亦包括類比至數位轉換器（ADC)834及數 位至類比轉換器（〇入(：）83 6及838。儘管〇八€ 836及83 8被說 明為兩個獨立器件，但應理解，可使用執行DAC 836及 838之功能的單一數位至類比轉換器。adc 834、DAC 836 158380.doc •23· 201214953 及DAC 83S亦經由匯流排828與微處理器S2〇、記憶體 822、類比電路824及DSP 826通信。DAC 836將在基頻子 系統8〗0内之數位通信資訊轉換為類比信號以用於經由連 接件840傳輸至調變器852。雖然展示為雙向箭頭，但連接 件840包括待在自數位域轉換至類比域之後由傳輸器傳 輸之資訊。 傳輸器850包括調變連接件84〇上之類比資訊且經由連接 件858將調變信號提供至增頻轉換器854的調變器μ]。增 頻轉換Is 854將連接件858上之調變信號變換至適當傳輸頻 率且將增頻轉換之信號經由連接件884提供至功率放大器 模組202。功率放大器模組2〇2含有將信號放大至用於系統 的適當功率位準之一或多個功率放大器，在該系統中攜帶 型收發器800經設計以操作。下文描述功率放大器模組2⑽ 之結構及操作的細節。 已省略調變器852及增頻轉換器854之細節’此係因為其 將為熟習此項技術者所瞭解。舉例而言，連接件84〇上之 貝料一般由基頻子系統11〇格式化為同相⑴及正交㈧）分 量。I及Q分量可採用不同形式且取決於使用之通信標準而 經不同地格式化。舉例而言，當功率放大器模組用於怪定 振幅之相位（或頻率）調變應用（諸如全球行動通信系統 (GSM))中時’調變器852提供相位調變資訊。當功率放大 益模組用於要求相位及振幅調變兩者之應用（諸如（例如）用 於GSM項進之擴展資料速率，稱作edge)中時，傳輸信號 之由卡爾同相（I)及正交（q)分量被轉換為其極性對應物， 158380.doc -24 - 201214953 :幅及相位。相位調變係由調變器852執行，而振幅調變 係由功率放大器控制元件之元件執行，其中振幅波封係由 功率放大器功率控制電麗Vapc定義，％係由功率放大器 控制元件產生”力率放大器模組2G2之瞬時功率位準追縱 vAPC因此產生具有相位及振幅分量兩者之傳輸信號。已 知為極性調變之此技術消除對藉由功率放大器模組進行之
線性放大的需要，從而允許使用更有效之飽和操作模式， 同時提供相位及振幅調變兩者。 功率放大器模組202經由連接件856將放大信號供應至前 端模組862。冑端模組862包含可包括（例如）具有遽波器對 之雙訊器的天線系統介面’該滤波器對允許傳輸信號及接 收信號兩者之同時傳遞，如一般熟習此項技術者所已知。 在只細例中，功率放大器模組202及前端模組862可組合 為單一元件。傳輸信號係自前端模組862供應至天線216。 由天線216接收之信號將自前端模組862導向至接收器 870 °接收器870包括降頻轉換器872、濾波器882及解調變 器878。若使用直接轉換接收器（DCR)實施，則降頻轉換器 872將所接收信號自RF位準轉換為基頻位準（DC) ^或者， 取決於應用，所接收RF信號可降頻轉換至中間頻率（IF)信 號。經由連接件874將降頻轉換信號發送至濾波器882。據 波器包含至少一濾波器級以過濾所接收的降頻轉換之信 號’如此項技術中已知。 將過濾之信號自濾波器882經由連接件876發送至解調變 器878。解調變器878恢復傳輸之類比資訊且經由連接件 158380.doc •25· 201214953 886將表示此資訊之信號供應至adc 834。ADC 934以基頻 頻率將此等類比信號轉換為數位信號且經由匯流排828將 信號傳送至DSP 826以用於進一步處理。 本文中描述之方法及裝置將用於功率放大器2 〇2及基頻 系統810中。基頻子系統810(諸如ASCI 835或其他處理器 件）可將控制信號提供至接收器功率放大器模組2〇2。 儘管已描述本發明之各種實施例，但一般熟習此項技術 者將顯而易見，在本發明之範疇内的更多實施例及實施係 可能的。另外’本文中描述之各種特徵、元件及實施例可 經主張或組合於任何組合或配置中。 【圖式簡單說明】 圖1為根據本發明之一實施例之行動手機或其類似者中 的傳輪鏈之例示性實施例的方塊圖。 圖2為相對於控制輸入之放大器增益的例示性曲線。 圖3為具有滞後之比較器的例示性電路圖。 圖4為根據本發明之一實施例的具有增益控制輸入之RF 放大器的例示性電路圖。 圖5為本發明之例示性實施例之操作的例示性操作流程 圖。 圖6說明包含攜帶型收發器之實例使用環境。 【主要元件符號說明】 104 垂直車由 108 水平軸 112 增益控制信號組態 158380.doc -26- 201214953
116 增益控制信號組態 120 增益控制信號組態 130 第一增益位準 134 第二增益位準 138 第三增益位準 150 電阻器串 152 分接頭 154 分接頭 160 比較器 162 單級雙投開關 164 電壓基準 200 傳輸鏈 202 放大器模組 204 收發器 208 供應電壓源 212 匹配網路 216 天線 220 功率放大器 230 鎖存器件 238 電力供應電壓偵測器 240 輸出 304 控制輸入 308 控制輸入 320 射頻（RF)輸入 158380.doc -27- 201214953 324 射頻（RF)輸出 328 偏壓電壓 336 電晶體 340 偏壓電阻器 344 射頻（RF)抗流器 350 切換電晶體 354 切換電晶體 360 電阻器 364 電阻器 368 電阻器 800 攜帶型收發器 802 揚聲器 804 顯示器 806 鍵盤 808 麥克風 810 基頻子系統 812 連接件 814 連接件 816 連接件 818 連接件 820 微處理器 822 記憶體 824 類比電路 826 數位信號處理器（DSP) 158380.doc -28- 201214953
828 匯流排 832 連接件 833 場可程式化閘陣列（FPGA) 834 類比至數位轉換器（ADC) 835 特殊應用積體電路（ASIC) 836 數位至類比轉換器（DAC) 838 數位至類比轉換器（DAC) 840 連接件 844 連接件 846 連接件 850 傳輸器 852 調變器 854 增頻轉換器 856 連接件 858 連接件 862 前端模組 870 接收器 872 降頻轉換器 874 連接件 876 連接件 878 解調變器 882 濾波器 884 連接件 886 連接件 158380.doc -29· 201214953
Vi 電壓 V2 電壓 Vapc 功率控制信號 158380.doc · 30 -