TWI229496B - Power amplifier saturation detection and compensation - Google Patents

Description

1229496 A7 B7

1229496

五、發明説明（2 f電路。飽和補償電路回應飽和狀況之測出，以偵測到飽 —狀況時自块差信號値得到之補償値調整控制信號。在一 2施，補償値可等於偵測到飽和時之瞬間誤差乘上預定常 ^在另一實施，此補償値可爲偵測到飽和時之平時誤差 ，亡預定常數。得自調整控制信號輸出之信號形成功率： 态輸入。在一實施，功率放大器輸入得自積分器輸出。 在另-實施’在積分器之累積誤差輸出等於或超過 X正時決定之預定値INTEG—ΜΑχ時，可偵測到飽和狀況。 和偵測=回應設定旗標爲1。當該値設爲i，飽和補償 包路以預定校正常數閂鎖等於比較器輸出之瞬 =値飽和補償電路將表示功率放大器所要輸出之信3 本發明亦揭示用以偵測功率放大器飽和狀況之方法。將 表示或得自用以控制功率放大器輸出形狀之控制信號之: 唬和表π或得自功率放大器實際輸出之信號比較並： 形成誤差信號 '然後將誤差信號積分以形成累積誤差； 。右累積誤差信號等於或超過預定値，則彳貞測到飽 ' 本發明另-方法包含補償功率放大器之飽和狀沉。冬偵 測到飽和狀況’將表示或得自用以控制功率放大器輸：开; 狀〈控制信號之信號和表示或得自功率放大 信號比較’而其差形成一誤差信號。控制信號減掉， 信號得到之補償，値。自此調整信號得到功率放大器之I块差 可利用將偵測到飽和時之瞬間誤差乘上預定常; 償値。在另一實施可由將偵測到飽和時之 '疋補 d决差信號乘 -5-

!229496

上預定常數決定補償値。 精於本技術者由以下圖式及細述將清楚本發明之其它系 統、方法、特性及優點。其目的是要將所有這些其统 、方法、特性及優點包含於本文、本發明範圍中，'並二= 附申請專利範圍保護。 又尸 圖式簡述 參照附圖可更了解本發明。這些圖式未按比例，重點是 要説明本發明之原則。另外圖式中相同之參考編號表示= 同圖式中之對應部份。 圖1之方塊圖説明功率放大器飽和偵測及補償系統。 圖2説明GSM傳it器功率放大器輸出之預定功率對時間 遮蔽。 圖3之方塊圖説明另一功率放大器飽和偵測及補償系統 實施例。 圖4之方塊圖説明功率放大器飽和偵測及補償系統之實 施架構。 圖5之方塊圖説明另一功率放大器飽和偵測及補償系統 之實施架構。 圖6之流程圖説明偵測功率放大器飽和狀況之方法。 圖7之流程圖説明補償·功率放大器飽和狀況之方法。 圖8之流程圖説明偵測功率放大器飽和狀況之方法。 圖9之流程圖説明補償功率放太器飽和狀況之方法。 細述 圖1之方塊圖説明之系統具有功率放大器1 ，該放大器 -6-

1229496

具輸入1G2及輸出1G4。該輸入f助決定輸出iq4之信號形狀 。電路刚亦可偵測功率放大器1〇〇之飽和狀況，然後控制 功率放大器之輸入102以至少部份補償飽和狀況。 電路106可包含電路108，用以提供控制功率放大器綱 輸f 1〇4形狀之信號。電路108之輸出輸入至加法器ιι〇，加 法器110將此信號減掉飽和等化電路i 12之輸出。加法器i 可爲飽和等化電路112(-部份或可和之分開。得自加法器 110輸出I信號輸入至比較器114。另外比較器亦輸入得自 功率放大器輸出1〇4之-信號。比較器m產生表示二信號 間差之誤差信號。 。。此誤差信號輸入至積分器116以提供累積誤差信號。積分 器1 16之累積誤差輸出供至飽和偵測電路丨丨8。飽和偵測電 路以此累積誤差信號偵測功率放大器1〇〇是否成爲飽和 狀況。一代表累積誤差信號之信號由信號線12〇供至飽和等 化電路1 12。 待自積分器116之一信號形成功率放大器之輸入1〇2。當 纪和狀;兄發生，飽和等化器丨丨2回應由信號線1提供之誤 至信號決定一補償値。然後加法器11〇將電路1〇8提供之信 號減掉該値。最終調整功率放大器之輸入。故防止放大器 100成爲飽和或在成爲飽和後很快即不再飽和。 孩系統爲閉路系統，其中使用在偵測到飽和時之功率放 大器輸出決定甩以調整功率放大器輸入之補償値。故該系 統較傳統開路技術健全。另外因該系統使用積分器之累積 為差輸出偵測是否有飽和狀況，故較傳統方法更精確偵測

1229496 A7

飽和狀況。 圖二明由:定功率對時間遮蔽限制之輸出信號輸麻範 例。遮敗200提供功率放大器輸出之上界限。另_遮蔽2〇2 提供功率放大器之下界限。 圖3説明系統第二實施例。圖⑴所#二實施例間差異在 於圖3中飽和等化電路112在偵測到飽和狀況時，回應平均 累積决差而非瞬間誤ϋ決^飽和等化之補償値。這是飽和 等化電路112輸人接收自積分器116(由信號線烟）而非比 較器114之原因。 圖4説明圖1實施例之實施。斜波儲存4〇〇提供之參考輸入 使系統產生受如ETSI(如圖2)之標準定義之預定功率對時 間遮蔽所限制之輸出信號輪廓。斜波儲存4〇〇之輸出供至加 法器402，減掉飽和等化電路404之輸出err—va卜飽和等化 電路404包含提供輸出err 一 val之閂鎖（未顯示）。飽和等化電 路404回應經信號線408提供之飽和偵測電路4〇6輸出，更新 閂鎖内容。飽和偵測電路406之輸出爲旗標sat—flag，在飽 和狀況時爲1，否則爲0。當sat一flag爲1，閂鎖内容定爲常 數SAT一CAL乘上由比較器4 12輸出經信號線4 1 〇提供之瞬 間誤差信loopsub値。 在一實施例SAT一CAL定爲1 ·0，但要知道該値可小於1 〇 及大於1 ·0。當sat一flag爲0，不更新閂鎖内容而維持在最近 發生飽和狀況決i定及閂鎖之erual値。故在此實施飽和等 化電路404在功率放大器414飽和時設定err—val爲常數 SAT 一 CAL乘上加法器412之瞬間誤差信號輸出，及在功率 -8-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐*) 1229496 A7 B7 五、發明説明（6 ) 放大器414不飽和時將之維持爲先前err_val値。也就是即使 不是飽和狀況，斜波儲存400輸出將減掉err_val値。但要知 道可有實施只在出現或接近飽和狀況時，斜波儲存400之輸 出減掉飽和等化電路404提供之輸出。 加法器402之輸出errsub做爲轉移函數爲」^7之低通濾 1 一 bz 波器（1^卩）416之輸入。1^卩416之輸出做爲比較器412之輸 入。另外功率放大器414之輸出41 8饋入回授路徑420,接著 調整信號增益及動態範圍，並將之數位化。回授路徑電路 420之輸出形成比較器412之第二輸入。 比較器412將LPF 4 16之輸出減掉此信號。其結果爲誤差 信號loopsub，表示瞬間誤差或斜波儲存1之控制信號輸出 和功率放大器4 14輸出間差。如前所述，此誤差信號由信號 線4 10提供做爲飽和等化電路404之輸入。另外做爲轉移函 數爲7^之積分器422之輸入。積分器116之輸出爲累積誤 I — z 差信號，表示一段時間内誤差信號loopsub中誤差之累積。 積分器422之輸出做爲飽和偵測電路406之輸入，其回應 積分器422提供之累積誤差信號決定是否出現或接近飽和 狀況。在一實施例，飽和偵測電路406將累積誤差信號和在 裝置校正中決定之ΙΝΤΕΌ_ΜΑΧ値比較。若累積誤差超過 INTEG—MAX，假設飽和狀況出現，若未超過貝ij假設未出現 。若有飽和狀況，設定sat_flag爲1。若無，重設旗標爲0。 I —_ 積分器422之累積誤差信號亦經飽和偵測電路406至放大 器424。放大器424做爲DAC增益。放大器424之輸出供至功 率整形器426。功率整形器426對PAC迴路之順向路徑提供 • 9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱·） 1229496 A7 B7 五、發明説明（7 ) 可程式增益整形作用。功率整形器426之輸出輸入至數位對 類比轉換器（〇八(：）42 8。0八€ 42 8將該進入信號類比化及提 供該類比信號做爲RC LPF 430之輸入。RC LPF 430將類比 信號轉平。RC LPF 430之輸出做爲電壓輸出電路432之輸入 。電壓輸出電路432轉換進入信號爲電壓模式信號。然後提 供電壓模式信號做爲功率放大器414輸入434之輸入。 圖5説明圖3實施例之實施。此實施和圖4之實施相同，只 是提供積分器422之累積誤差由信號線500而非加法器412 輸出之瞬間誤差做爲飽和等化電路404之輸入。在圖4之實 施由信號線4 10供至飽和等化電路404。 在此實施飽和等化電路404將累積誤差除以累積該等誤 差之時間區間。所得結果爲平均累積誤差。當飽和狀況時 飽和等化電路404將常數SAT_CAL和平均累積誤差之乘積 閂鎖。當非飽和狀況，飽和等化電路404不更新閂鎖。在此 情形閂鎖仍維持先前飽和狀況儲存之値。閂鎖輸出爲値 err_val，供至加法器402。此外此實施和圖4相同。故無需 再行解釋。 圖6説明飽和偵測方法實施例。如步驟600之説明，將表 示或得自用以控制功率放大器形狀之控制信號之信號和表 示或得自功率放大器實際輸出之信號相減以產生誤差信號 。在步驟602將誤差信號積分產生累積誤差信號。在步驟 604分析累積誤差信號以決定.是否有飽和狀況。在一實施， 此步驟是將累積誤差和裝置校正時決定之預定常數比較。 若累積誤差超過預定常數，假設是飽和狀況。否則假設不 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐·） 1229496 五、發明説明（8 是飽和狀況。若爲飽和狀況執行步驟6〇6，否則執行步驟6〇8 。在步驟606設定旗標爲第一狀態，表示爲飽和狀況。在步 驟608,又疋旗標爲第二狀態，表示非飽和狀況。然後由步驟 600開始重覆此方法。 一圖L説明飽和等化或補償之方法實施例。在步驟700，表 :或仔自用以控制功率放大器形狀之控制信號之信號和表 不或得自功率放大器實際輸出之信號相;減，以產生誤尹俨 :。在步驟702將誤差信號積分，產生累積誤差信號。：‘ :大04’自累積誤差信號得到功率放大器之輸人。在步驟706 檢查表示飽和狀況之旗標。若爲第一狀態表示是飽和狀況 ’ ^亍步驟7〇8及71〇。在步驟，自㈣彻產生之瞬間 或步驟702產生之累積誤差信號得到補償値。在— 貫施此步驟將步驟7〇〇之瞬間誤差乘上預定常數。在另一實 ，此步驟將平均誤差（等於步驟之累積誤差除以？積兮 寺誤差之時間區間）和預定常數相乘。在步驟71〇，回應補^ 償値，制表示或得自用以控制ΡΑ輸出形狀之信號之號 實施’此步驟是將表示或得自控制信號之信號和補 貝匕目減。然後跳越至步驟7〇〇。然後重覆此方法。 回到步驟706,若旗標爲第二狀態表示非飽和狀況 至步驟7GG。然後重覆此方法。在_實施替代爲表示飽和狀 況之信號和擷取自先前飽和狀況中於步驟7〇8計算之補 値相減。雖然跳越至步驟7〇Q重覆該方法。 貝 圖8説明用以偵測功率放大器飽和狀況之方法實 驟刚，將表示或得自用以控制PA輸出形狀之信號之信號 -11 - 本纸張尺㈣财關家標準(CNS) A4規格(21Qx297公登） 裝 訂 五、發明説明（9 ) 和表示或得自PA輸出之信號相減產生誤差信號。在步.驟 802將疾差^號積分產生累積誤差信號。在步驟8〇4將累積 誤差和裝置校正時決定之預定常數INTEG-MAX比較。若累 積誤差超過INTEG—MAX表示爲飽和狀況，執行步驟8〇8。 否則執行步驟806。在步驟808，旗標sat—flag設爲i然後跳 越至步驟800。然後重覆該方法。在步驟8〇6，sat-nag重設 爲〇接著跳越至步驟800。然後重覆該方法。 圖9説明等化或補償功率放大器飽和狀況之方法實施。在 步驟900，檢查旗標sat—nag。在步驟9〇2，決定sat—打牦設 爲1或重设爲0。若旗標設爲1表示爲飽和狀況，跳越至步驟 904。若旗標重設爲0表示非飽和狀況，跳越至步驟9〇6。在 步驟904利用將瞬間迴路誤差及1〇〇psub乘上預定常數 SAT 一 CAL計算値err 一 val。在一實施例利用將表示或得自用 以控制PA輸出形狀之信號之信號和表示或得自pA輸出之 信號相減計算迴路誤差。在此範例，一旦算出値err—値 。在步驟906擷取先前飽和狀況閂鎖之en>-Val値。在步驟 908，用以控制功率放大器輸出形狀之信號斜波儲存減掉於 步驟904或906決定之err-Va丨値。在步驟91〇，由err-Sub得到 功率放大器之輸入。在一實施此步驟利用將迴路誤差積分 產生累積誤差信號，然棱由累積誤差信號得到p A輸入。跳 越至步驟900重覆本方法。 本發明雖已描述多種實施例、但具一般技術者將清楚在 本發明範圍内可有更多實施例及實施。故本發明只應受所 附申請專利範圍及其同等者限制。 本紙張尺度咖宁國國家標準(CNS「A4規格(⑽X挪公登)

Claims (1)

1. A8 B8 C8 08 第090121460號專利申請案 u 中文申凊專利範圍替換本(93年8月）漂 申請專利範圍 匕一種^❹彳及補償㈣放大器飽和心之 一功率放大器，具一輸入及一輸出； 匕。. 制 信號飽和補償電路’用以在偵測到飽和狀況時調整控 示 之 用以將表示或得自控制信 率放—較，並產生表示其： 號 ;分器’用以將誤差信號積分以提供累積誤差信 =和偵測器用以回應累積誤差信號制 大 率 放大器。 于自调整控制信號之信號輸入至功 第1項之系統，其中之比較器產生之誤』 號，或得自功率放大器輸出之信號間差。 ^ 自積分器輸出。、……功率放大器輸入待 n凊專利範圍第之系統，其中之飽和 :::號超過裝置校正時決定之預定常數時，“： 5 :二ΐί利範圍第1項之系統，其中之飽和狀況偵測造成 電路自誤差信號得到補償值 担制信號之信號和補償值相減。 戈件自 6·如申凊專利範圍第5項之系統’其中之飽和補償電路自比 X 297公釐） 本紙張尺度相t而標準 1229496 ~~—-—--- 六、申請專利範圍

   罕父為挺供之瞬間誤差得到補償值 7·如申請專利範圍 分器提供之累積 8·如申請專利範圍 瞬間誤差乘上預 9·如申請專利範圍 累積誤差除以累 補償值。 10·如申請專利範圍 平均誤差乘上預 1L 一種通訊裝置， 狀沉之系統，該系 第5項之系統，其中之餉 足飽和補償電路自積 誤差得到補償值。 第6項之系統’其中之飽和補償電路由將 定常數得到補償值。 弟7項之系統’其中之飽和補償電路由將 積誤差之時間區間決定之平均誤差得到 第9項之系統，其中之飽和補償電路由將 定常數得到補償值。 含有一用以偵測及補償功率放大器飽和 統包含： 功率放大器’具有一輸入及一輸出； 一飽和補償電路，用以在偵測到一飽和狀態時，調整 一控制信號； 一比較器，用以比較從一代表或導自該控制信號之信 號和一代表或導自該功率放大器之信號，並且產生一誤 差信號以代表該兩者間的差異； 一積分器，用以積分該誤差信號，以提供一累積誤差 信號；及 一用以回應於該累積誤差信號以偵測該功率放大器的 一飽和狀態之飽和偵測器，而從被調整的該控制信號得 到的一信號輸入至該功率放大器。 12·如申請專利範圍第11項之通訊裝置，該裝置為一GSM相 -2 本紙張尺度相中S S家標準(CNS) A4規格(請X 297公爱)

   谷之發送器。 13·如申請專利範圍第11項之通訊裝置，該裝置為一行動奘 置。 14·如申請專利㈣第1項之系，统，另包含產生控制信號之兩 路。 ％ 15·如申請專利範圍第14項之系統，其中產生控制信號之兩 路為斜波儲存。 I 申曰專利範JU第14項之系、统’其中之控制信號控制功 率放大器輸出形狀。 17·:種用以偵測具一輸出之功率放大器飽和狀況之方法， 包含以下步驟： j表示或得自控制信號之信號和表示或得自功率放 為輸出之信號相減，以產生誤差信號； 將誤差信號積分產生累積誤差信號；以及 回應累積誤差信號偵測飽和狀況。 18·如申請專利範圍第17項之方法， 、、目丨1飴丄 τ足偵測步驟包厶偵 ^飽和狀況，是否得自累積誤差信 。。偵 裝置校正時決定之預定常數。、貝，爰值超過 19·如申請專利範圍第η項之方法，另 2。旗標為第一狀態，否則設定旗標為第]到::狀 20.:種用以補償具一輸入及輸出之功 ：-狀怨。 方法，包含在偵測到飽和狀況時、中 °〃和狀況I 將表示或得自控制信號之信號和表^ :丁以下步驟： 器之輸出之信號相減以形成誤差信號.2侍自功率放大 本紙張尺度適用巾®國家標準(CNS) Α4規格(21()><297公爱） 1229496 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 回應誤差信號得到補償值； 回應補償值調整控制信號；以及 自調整信號得到功率放大器輸入。 21.如申請專利範圍第20項之方法，其中之調整步驟包含將 表示或得自控制信號之信號和補償值相減。 22·如申請專利範圍第2〇項之方法，其中之第一取得步驟包 含回應得自誤差信號之瞬間誤差值，得到補償值。 23·如申請專利範圍第22項之方法，其中之第一取得步驟包 含將得自誤差信號之瞬間誤|值和職常數才目乘得到補 償值。 包含將誤差信號積分 24.如申請專利範圍第2〇項之方法 以提供累積誤差信號。 25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中之第一取得步驟包 含由累積誤差信號得到平均誤差值，及將平均誤差值： 預定常數相乘得到補償值。 26. 如中請專利範圍第2〇項之方法，其中之第二取得 含將誤差信號以提供累積誤差信號，及自累積誤差 得到功率放大器之輸入。 ； 27. 如申請專利範圍第2G項之方法，另包含閃鎖補償值。 止 相 28. 如申請專利範圍第27項之方法，另包含在飽和狀 後擷取閂鎖補償值及對應閂鎖補償值調整控制 2…請專利範圍第20項之方法’包含利用將表：或 控制信號之信號和表示或得自功率放大器輸出之信 減產生誤差信號，以偵測飽和狀況； ；

   =誤差信號積分產生累積誤差信號；以及 30 回應累積誤差信號偵測飽和狀況。 包含 種用以偵測及補償功率放大器飽和狀 、 :功率放大器，具一輸入及一輸出；〈系統 一飽和補償裝置，用以在偵測到 信號； 和狀/兄時調整控彳 一比較器裝置，用以將表示戎搵 表千^ ~ & 衣丁次件自控制信號之信號i 衣不或侍自功率放大器輸出之作 ¥、 由心乜唬比較，並產生表示」 是<誤差信號； 丨 二積77器裝置，用以將誤差信號積分以提供累積誤； 信號；以及 一飽和偵測裝置，用以回應累積誤差信號偵測功率2 大器之飽和狀況，其中得自調整控制信號之信號輸入」 功率放大器。 -5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)