TWI229496B - Power amplifier saturation detection and compensation - Google Patents
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Description
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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-
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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-
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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
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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)
- 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)
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