TW529158B - Method and apparatus for a transceiver having a constant power output - Google Patents

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529158 A7 _B7__ 五、發明説明（1) 技術領域 本發明係有關於一種互補式金屬氧化物半導體 (CMOS，Complementary Metal Oxide Semiconductor)收發 機，尤其是有關於一種用來從一 CMOS收發機以達成恆定 輸出功率之的方法及其裝置。 習知技術之描述 收發機電路已屬眾所周知的技術，其包含能夠分別傳 送與接收通信訊號之一發射機與一接收機。傳統的發射機 包含一能提供待傳送信號之最後放大階段之功率放大器 (PA，Power Amplifier) 〇 以大多數傳統上的設計來說，功率放大器被當做實際 上和發射機與/或接收機的其他零組件分開來的一個零 件。又，功率放大器一般係使用砷化鎵（GaAs)或矽雙極電 晶體（SiBJT)製作而成，因為無論CMOS是η通道或p通道電 晶體，其本質上具有之崩潰電壓（breakdown voltage)高於製 作於CMOS電路之電晶體。雖然這種設計容許一具有想要 之放大特性之功率放大器，但卻要付出高成本的代價。不 僅是GaAs、SiBJT、或其他「非CMOS功率放大器」其製作 成本高於CMOS積體電路，而且，「非CMOS功率放大器」 也無法與發射機與/或接收機的其他零件製作於相同的積 體電路晶片上。上述兩項因素增加最後所製成的收發機之 總成本。 眾所公認的是，如果有一台收發機能將大部分發射機 與接收機之電路，包含功率放大器，整合在一個晶片上的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） _ 4 . ........ 、可..............1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 529158 A7 ^^ _B7__ 五、發明説明（2) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 話，這將是十分有利的設計。舉例而言，一篇由T. Cho等 人所著，發表在1999 IEEE國際固態電路會議（International Solid State Circuits Conference)，名為「用於900 MHz擴展 頻譜之數位無線電話機之單晶片CMOS直接轉換收發機（A Single Chip CMOS Direct-Conversion Transceiver for 900 MHz Spread Spectrum Digital Cordless Phones)之論文，其 描述一包含整合式功率放大器之CMOS收發機晶片。另一 描述改良式CMOS功率放大器的論文亦發表在美國專利申 請案：申請曰2000/09/15申請案號09/663,101之“CMOS TRANSCEIVER HAVING AN INTEGRATED POWER AMPLIFER”，其受讓人相同於論文發表者，認定整合式功 率放大器之優點。 然而，因CMOS功率放大器的主要缺點在於其對於熱 與製程變化的靈敏度所導致的大幅度的功率位準變化。 CMOS功率放大器之高效能與悝定功率位準被低崩潰電 壓、低電流驅動、與高損耗基板等技術所限制。 再者，傳統上發射機之設計係使其運作時其輸出功率 為根據很多不同的變數之函數。舉例來說，在一 CDMA之 環境下，一般而言一個活動式發射機的功率輸出係根據該 活動式發射機與當時使用中的基地站間之距離而定。在此 環境下，例如，如果活動式發射機接近基地站，其輸出功 率將增加。在操作上，屬於發射機一部分的可變增益放大 器，無論在中頻（IF, Intermediate frequency)或射頻（RF， Radio frequency)階段，其增益將被改變，因而導致降低傳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 529158 A7 B7 五、發明説明（3) 送輸出功率。在此情況下，雖然在一段時間内輸出功率可 能太大，旦因仍在整體系統的需求範圍之内，故仍然可以 被接受。 然而，其他環境下，例如依照美國聯邦通訊委員會的 需求，輸出功率在任何情況下不能超過一預先指定的水 準。此環境下，上述之設計就無法使用，為了考量輸出功 率將超過此預先指定的極大值的情況下，平均輸出功率必 須遠低於此最大值，如此一來將使系統之性能降低至無法 接受的水準。 因此，能有一包含一可變增益放大器的發射機，以及 與一 CMOS收發機晶片整合在一起之功率放大器，以克 服上述之缺點，實屬當務之急。 發明概要 有鑑於此，本發明的一個目的在於提供一設置於整合 式CMOS收發機晶片上之發射機，以提供一實質上之恆定 功率輸出。 本發明之另一目的在於提供一種允許以節距（step)遞 增的方式來增加輸出功率的裝置與方法，以避免輸出功率 超過一預先設定的極大值。 本發明之又一目的在於提供一種操作一可變增益放大 器的方法’使用一被感測的輸出功率來決定是否由目前的 輸出功率往後減退。 本發明之再一目的在於提供一種包含一「折疊式串聯 階段」（foldedcascode stage)與/或一「單元增益元件」（unit 本紙張尺度適用中國國家標準（〇jS) A4規格（210X297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、\t— 6 529158 A7 ~~--- gainaUs)之「鏡射陣列」(mim)dng _y)可變增益放大器。 在諸多其它目的當中，本發明之上述目的無論是單獨 <以結合方式均以-種收發機及其操作方法來達成。在其 #射機中包含—運作於—類比差動信號上，且逐一含有資 ㈣包之功率控制電路。此功率控制電路最初傳送一系列 :、6矣數值之為料付號，且週期性地擊閃收發系統以獲 侍正確的功率位準，並以遞增的方式增加收發機之功率位 準直至達到最佳增益為止，而不會超過最大輸出功率。 _更明確地說，輸出功率係由功率偵測器與比較器之組 ^所獲得。功率控制電路接收表示輸出功率之信號後，於 疋根據被接收到信號之位準來調整可變 =初期丄當傳送第-傳送資料封包之第—符號時，可= 凰放大器的增盈將被設定為一預定但最好是使用者自訂之 起始增盈值。經等待一段適當時間以確定可變增益放大器 夺C且達到一相對應之正择輸出功率之後，在該符號被 傳ϋ之同時，功率控制電路將比較器加以擊閃以接收用來 表不輪出功率之信號。如果輸出功率（因此其增益）過低， 貝^率控制電路將重複增加增纟，在不超過最大輸出功率 的前提下，達成最佳增益。 一旦達成最佳增益，藉由降低每一後續資料封包傳送 | 初期之一預定增益，以避免超過預定之最大輸出功率，使 得輸出功率可以降低一對應於以每一資料封包為基礎之增 盈置。另一方面，在每一資料封包的符號培養順序期間可 將比較器加以擊閃，其比較結果可在傳送次一資料封包 本紙張尺度適用Α4規格⑵0Χ297錄)----

訂— (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 529158 A7 -----—-- —_ B7_ 五、發明説明（勹 時，用來以至少一個或可能更多個節距將輸出功率向後遞 減。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 被執行的可變增益放大器允許功率控制電路以小額之 遞增節距（incremental steps)來改變增益，因而使得藉功率 控制電路來執行之功率控制演算法能夠運作。 較佳實施例之詳細說明 本發明之較佳實施例或實施態樣將參照附圖詳加說 明，其中相同之參考數字在本發明中的所有圖式表示相同 或相似部分。 如果考慮到本發明所揭露之技術内容及其實施例，對 熟習技藝之人士來說，其它實施例將變為顯而易見。在本 發明之詳細說明中所提出之具體實施樣態或實施例僅為了 易於說明本發明之技術内容，而並非將本發明狹義地限制 於該實施例，在不超出本發明之精神及以下之申請專利範 圍之情況’可作種種變化而加以實施。 第1圖為功率控制電路100 一實施例之方塊圖。如第1 圖所示，本發明之「中頻上位混頻器」（IF upmixer)110將 收發機所接收到的信號向上轉換（upc〇nvert)成已知之「中 頻頻率」（IF frequency)，例如1 GHz之「中頻頻率」與5GHz 之射頻頻率」。在「上位混頻器」（upmixer)llO之後，將 中頻#號放大’而其在最佳實施例中，「中頻可變增益放大

器」（IF variable gain amplifier)130包含5位元之控制輸入 (control input)，並以〇.5dB為階段而設定在〇 dB至15.5 dB 之間。然後將放大後之中頻信號傳送到一「射頻上位混頻 本紙張尺度適用中國國家標準A4規格（210X297公釐） 529158 A7 _____Β7__ 五、發明説明（6) 器」（RFupmixer)178,以將中頻信號向上轉換成射頻信號。 可變增益放大器130之增益係以數個參數為基礎，例如 日日片溫度與「元件製程隅角」（device process corner)等。 然後射頻上位混頻器（RF upmixer) 178之輸出被送到功率 放大器180上而將欲傳送之信號放大，然後使用一功率偵測 器來檢測該傳送信號之功率。如第1圖所示，在較佳實施例 中所使用之雙匹配功率偵測器（dual matched p㈣ei> detect〇r)182中，一功率偵測器182A用來偵測得自功率放大 器180且在/及極（drain)處之射頻傳送信號，而另一功率谓測 器182B用來偵測參考信號。該參考信號係使用一預先設定 之數位值所產生，而此數位值則藉使用一「數位/類比轉換 器」（digital/analog converter) 186以產生一適當位準之類比 信號。每一個功率偵測器182本質上為一被施予一帶有高電 容負載（4PF)之極低電流（2〇〇nA)之偏壓的，「源極輸出器電 路」（source f〇ll〇wer circuit)。在將此兩個「匹配功率债測 器」的輸出值做一比較而在輸出值相匹配時即得到最佳功 率。使用匹配功率偵測器，可使最佳功率不受溫度與製程 因素所影響。 每一功率偵測器182A與182B的輸出被送到比較器 188，該比較器188以適當的時間區間進行擊閃（str〇be)動 作，並將由比較器188獲得之傳送信號與參考信號的差距輸 入到功率控制電路190。更進一步參照第2圖加以說明，使 用功率控制電路190以達成並維持穩態操作模式，使得以 「資料封包對資料封包」為基礎（packet-t〇-packet basis)之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） # (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可丨 9 529158 hi B7 五、發明説明（7) 可變增益放大器13〇的增益設定（gain settings)如預期地導 致實質上之恆定輸出功率（constant output power)。雖然可 變增益放大器130在此後所敘述者為一包含無數增益元件 (gain cells)之單一增益階段（gain stage)，必需注意的是， 該可變增益放大器130也可以由在此所敘述之位於中頻與 射頻傳送器區段的一些帶有合成增益（composite gain)且由 功率控制電路190所決定與使用之可變增益放大器所取代。 功率控制電路190最好是以安裝功率控制演算法 (power control algorithm)做為有限狀態機器（finite state machine)來執行，該功率控制演算法最好為一硬體基邏輯 (hardware-based logic)。使用此功率控制電路190可允許功 率位準接近於但不超過於輸出功率之極大值的操作方式， 使得系統可傳送任何指定資料封包，而仍在聯邦通訊委員 會（FCC)的功率需求範圍内。 以上所述之每一零件最好是製作在相同的1C晶片上。 又，依上述，雖然輸出功率偵測線路以功率偵測器1 82A與 182B、數位/類比轉換器186、以及比較器18 8來執行，其他 型式的電路元件也可用來偵測輸出功率。 第2圖說明本發明之功率控制演算法之狀態圖，此圖將 將用來更詳細地說明增益控制過程的操作方式。 步驟202 :在功率控制電路19〇接收到重置信號之後， 功率控制電路190等待TX_on之信號，其表示開始傳送，此 時，一增益選擇（gainSelect)旗標設定為“1” ’這表示將使用 内建起始增益值；一穩態操作（steadyState operation)旗標 10 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 529158 A7 _B7_ 五、發明説明（8) 設定為“0”，這表示尚未達到穩態操作。 步驟204 : —旦TX_on信號被接收到，這表示想要傳 送，在此要做個決定是否要求電路跨越（override)操作，此 步驟一般發生於燃錄（burn-in)測試之過程中，此時， gainSelect旗標維持在“1”之狀態，這表示應該採用一預設 之燒錄增益值。 步驟205 :如果發生跨越操作，一旦從功率放大器180 啟動一直到燒錄（burn-in)測試操作完成，燒錄增益將被應 用於上位混頻器110與可變增益放大器130上。 然而，如果在步驟204中發生正常操作模式（normal operation mode)，則gainSelect旗標將設定為“0”狀態，其所 使用的增益可將可變增益放大器130設定為正常操作模式 之起始增益值。在此狀態下，頭幾個資料符號，例如頭8 個傳送符號，最好是已知且已決定的起始數位值，因而可 允許功率控制電路更精確地達成穩定狀態。在一較佳實施 例中，增益控制只有執行頭幾個資料符號，例如頭5個，使 得其餘具有已決定起始數位值的符號可被用來進行在接收 機中接收傳送信號之自動增益控制（AGC，Automatic gain control)。又，在較佳實施例中，每一符號需時0.8微秒， 使得如果在前5個符號發生增益之改變，則需要4微秒以獲 得適當增益，且每一資料封包約持續1厘秒。 一旦得到可變增益放大器（VGA)l 30的增益設定，且功 率放大器180為啟動狀態，則啟動可變增益放大器130可使 用正常操作模式之起始增益值，以傳送其餘的資料封包。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 11 if, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂· 529158 A7 B7 五、發明説明（9) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 步驟206:為一起始等待步驟，其允許系統在此起始增 I值時疋案。该起始等待時間可預先設定，但通常會長於 如後所述之增益節距之間的等待時間。 在起始等待時間之後，功率控制電路190進入用來達到 適當的穩定狀態增益之正常模式迴路。 步驟208 :藉由擊閃（strobing)該比較器188以檢驗輸出 功率，如果輸出功率過低，可藉由一增益節距來增加增益。 在較佳實施例中，該增益可以增加0.5dB的增量 (increment)，雖然在較早的步驟當中，若增益以某「預定 .、可| 之臨界值」（predetermined thresh〇ld)之差距低於預期增益 值，則可以起用大如2.0dB的節距（step)。然而，無論使用 哪一種節距，本發明之一重要實施樣態在於：每一個別增 益節距不會導致傳送信號的整體功率超過一預定之極大 值，該數值基本上符合如前所述聯邦通訊委員會（FCC)之 規定。又，在步驟208中，已設定下一個等待區間，此等待 區間在較佳實施例中可達以62·5奈秒（ns)為節距之2微秒 (μ§)。 步驟208與步驟210代表功率控制演算法之核心。在步 驟208中，功率控制比較器被擊閃以決定輸出功率是否過 低。如果輸出功率過低，演算法即將增益設定增加一增量， 並繼續進行到步驟210，即「後增益改變等待期間」 (post-gain-change wait period)。接著重複步驟2〇8與步驟 210來增加增益，直到（1)分派來改變增益之持續時間屆 滿，或（2)最佳輸出功率已達成。滿足上述條件之一，演算

況 529158 五、發明説明（1令 P進入保持（HOLD)狀悲212，而現存的增益設定將保留給 資料封包之持續時間（durati〇n)。 若符合上述情況（1)，表示尚未達到最佳輸出功率，則 其餘的資料封包將以當時的增益設定進行傳送，直到對應 於下一資料封包之資料備妥以資傳送為止。在資料封包傳 送寺間，、’ς 了之後’功率放大器1 被關閉，直到下一資料封 包備妥以資傳送為止。在傳送下一資料封包時，演算法進 v驟204 ’而則一負料封包所達成的增益設定將被用於目 7資料封包以做為起始增益設^。㈣送下—資料封包 時’原先已經設定為“ i，’之增益選擇（細沾心⑽標將被設 定為以表示内建（default)之起始增益值將不被採用， 仁起始增盈值將是前一資料封包的最後增益值。這種增加 功率的「資料封包對資料封包循環」（paeket t。声W 一6) 將持續重複直到達成最佳功率為止。如以下所述，當最佳 功率達成時，穩態（steadyState)旗標被設定為‘]，，，這使功 率控制電路190在必要時得以降低功率。 -旦最佳增益設定值達到時，若有操作條件之需求， 本發明亦包含-用以降低增益設定之機制，例如因溫度改 變引起輸出功率之增加。為達到此目的，在「功率放大器 關閉」(PA-OFF)之狀態204下，且在緊接著一“最佳功率，，資 料封包之每-資料封包開始時’該增益可藉一使用者自訂 值’例如2dB ’且可允許下列情形：⑴經由如前述之增加 増益的程序，可恢復相同之增益設定，或⑺如操作條件有 需要時，可確定一較低的増益設定，無論⑴或⑺的情 本紙張尺度翻巾國时鮮（CNS) Μ規格（2lGX297公楚

訂— -#- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 13 529158 A7 ___B7_ 五、發明説明（1》 系統應能恢復相同之輸出功率。因功率已非常接近最佳 值，此方法可確保輸出功率將落在目標輸出功率（target output power)之使用者自訂節距（a user configurable step) 之範圍内。另一替代方案是，可在每一資料封包的符號培 養順序（the training sequence of symbols)期間將比較器加 以擊閃，其比較結果用來在傳送下一資料封包期間，將輸 出功率停止至少一個或更多個節距。敘述完功率控制電路 100的操作方式，將進一步討論使用於功率控制電路100之 相關的特定電路。 第3圖為本發明之功率控制電路之上位混頻器110與可 變增益放大器130之間之感應負載式折疊串聯位準變換階 段（inductively-loaded folded-cascode level-shift stage)之詳 細說明。如最佳實施例中所述，中頻上位混頻器110將基帶 信號（baseband signal)帶至中頻位準，而可藉習知技術將中 頻信號帶至射頻位準之射頻上位混頻器178即可形成。然 而，本發明提供位於中頻上位混頻器110輸出端之一種感應 調變式位準變換階段（inductively tuned level-shift stage) 〇 由混頻器112所輸出之差動輸出信號（differential output signal)DP(正值）與DN(負值），經由感應負載式折疊串聯電

路（inductively loaded cascode circuit)戶斤傳送。將每一 pm〇S 電晶體118與120之閘極施以一直流偏壓（DC bias)，將導致 一固定之預定直流没極電流流經PM〇S電晶體，這些PM0S 電晶體118與120因而完成混頻器110輪出端之位準變換電 路。位準變換區塊（level-shift block)的目的係將上位混頻 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） # (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 訂· 14 529158 A7 £7_ 五、發明説明（ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 器110之以VDD為參考之驅動器輸出（VDD-referenced driver output)變換至以接地為參考之信號 (ground-referenced signal)，用以適合於驅動一NMOS 電流 反射鏡（current mirror)，並將上位混頻器11〇之差動輸出變 換成低阻抗（電流模式）節點，因而使上位混頻器電路對於 調變式輸出負載的品質因數（quality factor)較不敏感。換句 話說’帶有PMOS共閘極階段（common gate stage)之位準變 換區塊’以帶有電流增益為一（unity current gain)之折疊串 聯階段進行操作，將交流電由上位混頻器11〇重新引回接 地。 第4圖為本發明之功率控制電路1 〇〇之可變增益放大器 130之詳細說明。首先說明組成可變增益放大器13〇之特定 區塊。可變增益放大器包含一輸入電流負載區塊132、複數 個交換網路區塊142-1〜142-n，及其相對應之複數個增益 元件160-1〜160-n。如前所述，每一增益元件160均被複製 以容許增益中之節距增量（step increments)，以下將做更完 整之說明。 首先詳細說明在第4圖中的輸入電流負載區塊132。該 輸入電流負載區塊132包含NMOS電晶體134、136、138與 140,其中NMOS電晶體134與136的閘極被施以第一直流偏 壓，並為電流反射鏡電晶體138與140合起來作用成串聯電 晶體。每一 NMOS電晶體138與140的閘極，及每一 NM0S 電晶體134與136的汲極，分別接收INP與INN輸入信號，該 INP與INN輸入信號由輸入電流負載區塊所輸出，以gn. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公董） 15 529158 A7 ^_ B7__ 五、發明説明（1) GP信號表示之。 其次詳細說明第4圖中之交換網路區塊丨42。交換網路 區塊142包含PMOS電晶體144與148，及NM0S電晶體146 >、150’其中電日日體144與146以一電晶體對（a transistor pair) 來作用’用來在電晶體134與136之閘極處將串聯電壓切換 至A益元件[^塊160的外部電晶體對（〇uter pair of transistors)162與170，容後再進一步說明，而以一電晶體 對來作用之電晶體148與150則在電晶體134與136之閘極處 將串聯電壓切換至增益元件區塊160的内部電晶體對（inner pair of transistors) 164與168，容後再詳述。每一電晶體144 與146係根據P〇S_B輸入信號進行切換，而電晶體148與150 則根據NEG一B輸入信號進行切換。在操作過程中，p〇s_B 或NEG_B輸入信號可以擇一接通（on)，但兩者不會同時接 通。值得注意的是，PM0S電晶體144與148的主節點接到 可提供低「開態電阻」（on-resistance)之源極節點，以改善 其切換特性（switch characteristic)，且電晶體 144、146、148 與150的尺寸固定’所以與任何其他元件之尺寸無關，不像 輸入電流負載區塊132與增益區塊160的電晶體被選定為互 相鏡射，以下將進一步描述。 每一增益元件160，如第4圖的增益元件16(M，本質上 為一由電晶體162-172所組成之NM0S電流反射鏡。在進一 步詳述增益元件160之前，值得注意的是，來自增益元件160 的電流輸出將呈現至輸入電流負載區塊132的電流輸入 INP與INN加以鏡射，電晶體162、164、168與170的尺寸訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 16 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 529158 A7 B7 五、發明説明（1) 定即從輸入電流負載區塊132將電晶體134-140之尺寸加以 鏡射。 以電晶體166的閘極被GP信號所控制，而電晶體172的 閘極被GN信號所控制，且視POS_B與NEG_B信號狀態而 定，可能電晶體162與172，或電晶體164與168其中之一為 接通狀態，每一增益元件被配屬兩組增益設定··一組正極 性設定及一組負極性設定。在正極性增益設定中，來自電 晶體166與172之電流以習知電流反射鏡的配置方式分別流 經電晶體162與170 ;在負極性增益設定中，電流反射鏡之 汲極輸出被反轉，而來自電晶體166與172之電流分別流經 電晶體164與168，導致電流反射鏡具有相同的「交流增益」 (AC gain)，但極性則相反。 如前述，在操作過程中，位於可變增益放大器130中之 複數個數個增益元件160會被並聯，使得GN與GP兩信號驅 動所有增益元件的共同GN與GP輸入，且OUTN與OUTP兩 輸出將為所有增益元件的共同輸出OUTN與OUTP所驅 動。這種多數個增益元件的並接型態允許小增量的增益節 距。在操作過程中，應該多一些正性連接的增益元件，少 一些負性連接的增益元件，使其整體上呈現正性結構 (positive configuration) 〇 在可變增益放大器130中，包含一製作成與前述之增益 元件160具有相同結構之單一增益元件160’。在操作過程 中，增益元件160’可為正性連接與負性連接方式，因此該 增益元件160’可被安置於一不帶電之增益結構，且可藉由 17 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 529158 A7 --------------B7___ 五、發明説明（1彡 " —— - 純地接通或切斷該增益元件以進行微調，並有效地達到 -半或任意增量之增益值而不需要這增益元件16〇，。因 此，舉例而言，如果增益的節距為〇.5dB、l.OdB、l_5dB、 UdB、2.5dB與3.0dB ’該微調單元將進行數次的狀態改 變。另需注意的是，如前述，每一不㈤的p〇s—_neg_b $入信號由功率控制電路進行數位化控制，因位每一增益 節距可以是正性連接與負性連接式的增益元件，因此，可 察知每一增益節距之相對尺寸可被精確控制。 在發明詳細說明中所提出之舉例性的特定實施例僅為 了易於說明本發明之技術内容，在不超出本發明之精神及 以下之申請專利範圍之情況，_述揭露部分可作種種修飾 變化與替換實施。 ^ 圖式之簡單說明 第1圖說明本發明一實施例之功率控制線路之方塊圖； 第2圖說明本發明之功率控制演算法之狀態圖； 第3圖顯示本發明之功率控制電路之上位混頻器與中 頻可變增益放大器間之感應負載式折疊串聯位準變換階 段； 、白 第4圖說明本發明之功率控制電路之可變增益放大器。 529158 A7 B7 五、發明説明（Θ 元件標號對照表 100.. .功率控制電路 110.. .中頻上位混頻器 112…混頻器 118、120、144、148...PMOS電晶體 130.. .中頻可變增益放大器 132…輸入電流負載區塊 134 、 136 、 138 、 140 、 146 、 150 、 162 、 164 、 168、170、172...NMOS電晶體 142-1〜142-n...交換網路區塊 160…增益元件區塊 160-1〜160-n·.·增益元件 178…射頻上位混頻器 180…功率放大器 182…雙匹配功率偵測器 182A、182B...功率偵測器 186…數位/類比轉換器 18 8…比較器 190···功率控制電路 19 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 529158 申請專利範圍 ι·種向上轉換與放大裝置，用於一發射機其可提供一放 大差動信號，該信號具有一實質恆定輸出功率，且包含 複數個資料封包的所有資料，其中每一資料封包包含接 近於貧料封包開端之複數個培養信號，該裝置包含： 可變增盈放大器，具有一可變增益，該可變增益 放大器輸入一差動信號並輸出一放大差動信號； 一功率放大器，與該可變增益放大器電性耦合，該 功率放大器輪入差動信號或由經放大後的差動信號所 V出的“號，及輸出具有輸出功率之功率放大差動信 號； 一功率偵測電路，包含一與功率放大階段耦合之功 率偵測器，該功率偵測器提供一表示輸出功率之被偵測 功率信號，在複數個養成符號期間，該被偵測功率信號 以至少每符號一次之區間產生；及 一功率控制電路，電性耦合至該功率偵測電路，及 5亥可變增益放大器；該功率控制電路： 如果在每一資料封包傳送當中，每一複數個養成符 號期間，該被偵測之功率信號低於預定功率，則以一節 距增量增加可變增益放大器的可變增益；及 如果情況需要，以一節距減量減少可變增益放大琴 的可變增益，使得該被偵測功率不超過臨界輸出功率。 2·如申請專利範圍第1項之向上轉換與放大裝置，在傳送 第一培養符號前之資料封包初期，於每一資料封包一次 之預定功率達到之後，該功率控制電路便降低該可變辦 本紙張尺度適用中國國家A4規格 •如申請專利範圍第2項之向上轉換與放大裝置，其中該 功率控制電路維持在一最後增益之該可變增益放大 器，而該最後增益係設置於用於為第一資料封包的其他 部分增加可變增益之剩餘養成符號。 •如申請專利範圍第1項之向上轉換與放大裝置，其中， 為了代表資料中每一資料封包之差動信號之輸入，該功 率控制電路以一預定次數之極大值之節距增量重複增 加第一可變增益。 •如申請專利範圍第1項之向上轉換與放大裝置，其中該 可變增益放大器、功率放大器、與功率控制電路係形成 於一 1C晶片上。 如申請專利範圍第1項之向上轉換與放大裝置，其中該 功率偵測電路包含： 兩個匹配功率偵測器，該功率偵測器產生一電流功 率偵測信號，而另一功率偵測器偵測一參考功率而產生 一參考功率偵測信號；及 一比較器，比較該電流功率偵測信號與該參考功率 偵測信號以決定是否該電流輸出功率低於功率臨界值。 如申請專利範圍第6項之向上轉換與放大裝置，其中該 功率控制電路以一預定區間擊閃該比較器，以起始接收 被偵測的功率信號。 如申請專利範圍第1項之向上轉換與放大裝置，其中輸 入差動信號内的每一複數個資料封包皆包含一起始複 529158 、申請專利範圍 之培養次 數個已知符號值，作為更快速獲得預定功率 序。 9·如申請專利範圍第旧之向上轉換與放大褒置更包 含·· I 一第一上位混頻器’提供一第一感應調變式向上轉 換差動信號，作為輸入至可變增益放大器之輸入差動信 號；及 ° 一第二上位混頻器，電性耦合於可變增益放大器與 功率放大器之間，該第二上位混頻器輸入放大後的差動 #號且輸出一第二感應調變式向上轉換差動信號，作為 放大後差動信號所導出的信號。 10·如申請專利範圍第9項之向上轉換與放大裝£，在傳送 第一培養符號前之資料封包初期，於每一資料封包一次 之預定功率達到之後，該功率控制電路便降低該可變增 益。 U·如申請專利範圍第10項之向上轉換與放大裝置，其中該 功率控制電路維持在一最後增益之該可變增益放大 器，而该最後增盈係設置於用於為第一資料封包的其他 部分增加可變增益之剩餘養成符號。 12·如申凊專利範圍第9項之向上轉換與放大裝置，其中， 為了代表資料中每一資料封包之差動信號之輸入，該功 率控制電路以一預定次數之極大值之節距增量重複增 加第一可變增益。 如申請專利範圍第9項之向上轉換與放大裝置，其中該 π張尺度適用中^^^⑽）A4規格⑵ 22 六、申請專利範圍 第-與第二上位混頻器、可變增益放大器、功率放大 器、以及功率控制電路係形成於一冗晶片上。 14·如申請專利範圍第9項之向上轉換與放大裝置，其中： 第一上位混頻器向上轉換基帶差動信號至中頻差 第二上位混頻器向上轉換中頻差動信號至射頻差 動信號。 K如申請專利範圍第9項之向上轉換與放大裝置其中該 功率偵測電路包含： 兩個匹配功率偵測器，該功率㈣器產生—電流功 率偵測信號’而另一功率偵測器偵測一參考功率而產生 一參考功率偵測信號；及 一比較器，比較該電流功率偵測信號與該參考功率 债測信號以決U否該電流輸出功率低於功率臨界值。 16·如申請專利範圍第15項之向上轉換與放大裝置，其中該 功率控制電路以一預定區間擊閃該比較器，以起始接收 被偵測的功率信號。 17·如申請專利範圍第9項之向上轉換與放大裝置，其中輸 入差動信號内的每一複數個資料封包皆包含一起始複 數個已知符號值，作為更快速獲得預定功率之培養次 序0 18. —種以恆定輸出經由CM0S收發機傳送數位資料封包 之方法，包含·· 將一代表一含有資料值之第一數位資料封包之 529158

   第一差動類比頻率加以放大，以獲得一代表該第一數位 二貝料封包之第一經放大後之差動類比頻率；該放大之步 驟包含使用一可變增益放大器來放大與使用一功率放 大器來放大； 在每一第一複數個預定區間，當將代表第一數位資 料封包之苐一差動類比頻率加以放大時，決定代表第一 數位資料封包之第一差動類比頻率之輸出功率是否達 到一預定之參考功率；及 若在每一第一複數個預定區間中，該輸出功率尚未 達到預定參考功率，則在每一第一複數個預定區間中， 以節距增量增加該可變增益放大器之增益。 19.如申請專利範圍第18項之以恆定輸出經由收發 機傳送數位資料封包之方法，#中··若經過第一複數個 預定區間之後，該輸出功率尚未達到—預定參考功率， 則以最後一個複數個預定區間所用之最後增益來放大 可麦增亞放大器内之任何剩餘之資料值。 20·如申請專利範圍第19項之以值定輪出經由cm〇s收發 機傳送數位資料封包之方法，更包含以下步驟： 放大一代表含有第二數位值之第二數位資料封包 之第二差動類比頻率，以獲得一代表該第二數位資料封 包之第二經放大後之差動類比頻率， 人一該代表第二數位資料封包之第二差動類比頻率包 含一第二複數個預定區間，其間可變增益放大器的增益 夏可藉節距增量來改變，且其中在第二複數個預定區間 24 529158 A B c D —---- 六、申請專利範圍 之第一區間，可變增益放大器的增益為來自上一增益之 次一節距增量。 21 ·如申响專利範圍第丨8項之以恆定輸出經由收發 機傳送數位資料封包之方法，其中： 如果在第一複數個預定區間之中，該輸出功率達到 一以當時之最佳增益為基礎之最佳參考位準，則，一經 接收到代表含有第二資料值之該第二數位資料封包之 第二差動類比頻率後，以代表該第二數位資料封包之第 二差動類比頻率包含一第二複數個預定區間，其間可變 增盈放大器的增益可藉節距增量來改變，並以從該最佳 增益降低之另一增益來放大第二複數個預定區間之第 一區間。 .如申明專利範圍第21項之以恆定輸出經由CM〇s收發 機傳送數位:貝料封包之方法，其中該另—增益係從使用 者自訂量中降低。 23·如申請專利範圍第21項之以恆定輸出經由cm〇s收發 機傳送數位資料封包之方法，更包含以下步驟： 在每一第二複數個預定區間，當將代表第二數位資 料封包之第二差動類比頻率加以放大時，決定代表第二 數位資料封包之第二差動類比頻率之輸出功率是否達 到一預定之參考功率；及 若在每一第二複數個預定區間中，該輸出功率尚未 達到預定參考功率，則在每一第二複數個預定區間中， 以節距增量增加該可變增益放大器之增益。 長尺度適用 CNS ) A4規格（21 〇 X 297公笼） 25 529158 申請專利範圍 24· 一種用於發射機中之裝置，包含·· 可變增盈放大器，該可變增益放大器包含·· 一感應負载式折疊串聯電路，輸入具有一 Vdd參考 輸出位準之-輸入差動信號，且輸出-電流； 一輸入電流負載電路，輪入來自該感應負载式折最 串聯電路之電流，且輪出具有—接地參考 且 輪出差動信號； 之一 複數個增盈件，每一增益元件耦合至該輸入電流 負載電路並接㈣輸出差動信號，鱗_增益元件包含 兩個電流反射鏡電路；及 複數個交換電路，每一交換電路耦合至複數個增益 凡件之一，且每一交換電路運作於正性與負性模式之 下，負性杈式具有與正性模式相反的極性，其中該複數 個交換電路之操作係將複數個增益元件設定在正性模 式者比在負性模式者多。 25·如申请專利範圍第24項之裝置，其中，正性模式與負性 模式同時發生於該可變增益放大器的增益元件，因此可 提供微調增益的功能。 26·如申請專利範圍第24項之裝置，其中，該輸入電流負載 電路由四個串聯的NM0S電晶體所組成。 々申α月專利範圍第26項之裝置，其中，該輸入電流負載 電路係被每一複數個增益元件所鏡射。 28·如申請專利範圍第27項之裝置，其中，每一個複數個增 益元件的每一電流反射鏡電路包含三個NMOS電晶體。 A4規格（210X297公釐） 7紙張尺度適用中國ϊϋ準(CN^y 26 A B c D 529158 六、申請專利範圍 29. 如申請專利範圍第28項之裝置，其中，每一複數個交換 電路包含運作來產生正性模式之一 NMOS與一 PMOS電 晶體，以及運作來產生負性模式之一 NMOS與一 PMOS 電晶體。 30. 如申請專利範圍第24項之裝置，其中，該輸入電流負載 電路係被每一個複數個增益元件所鏡射。 31. 如申請專利範圍第24項之裝置，其中，每一個複數個增 益元件的每一電流反射鏡電路包含三個NMOS電晶體。 32. 如申請專利範圍第24項之裝置，其中，每一複數個交換 電路包含運作來產生正性模式之一 NMOS與一 PMOS電 晶體，以及運作來產生負性模式之一NMOS與一PMOS 電晶體。 33. 如申請專利範圍第24項之裝置，更包含： 一中頻上位混頻器，具有一耦接至該可變增益放大 器之一輸入端之一中頻上位混頻器輸出端；及 一射頻上位混頻器，具有一耦接至該可變增益放大 器之一輸出端之一射頻上位混頻器輸入端。 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS) A4·規格（210X297公釐）

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