TWI729785B - 包絡跟蹤電源調製器及相關的方法和系統 - Google Patents

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Abstract

包絡跟蹤電源調製器包括放大器電路和零峰值電路。放大器電路接收包絡輸入，根據該包絡輸入產生已調製的電源電壓，並將該已調製的電源電壓提供給功率放大器。零峰值電路耦接於放大器電路，並且給放大器電路應用零峰值，其中，零峰值在頻率處插入零點。

Description

包絡跟蹤電源調製器及相關的方法和系統
本發明涉及包絡跟蹤，以及更具體地，涉及具有零峰值(with zero peaking)的包絡跟蹤電源調製器以及相關的包絡跟蹤校準方法和系統。
功率放大器(power amplifier，PA)用於放大射頻(radio-frequency，RF)信號，以進行無線電傳輸。功率放大器(PA)在用於驅動發射器的一個或多個天線的無線通訊裝置中很常見。功率放大器(PA)的功耗(power consumption)對電池供電的無線通訊裝置來說至關重要。傳統上，功率放大器(PA)被固定的電源電壓偏置。當輸入到功率放大器(PA)的RF輸入信號處於最大電平(level)時，通常會出現峰值(Peak)RF輸出功率情況。然而，當功率放大器從該峰值RF輸出功率情況退出時，多餘的輸入功率必須由功率放大器(PA)消散掉，因為這些多餘的輸入功率沒有被轉換成有用的射頻RF輸出功率。也就是說，傳統的固定PA電源電壓會導致大量的功率損耗(如熱量)。包絡跟蹤是一項要求利用RF輸入信號的包絡對功率放大器(PA)的供電電壓進行動態調製的技術。這將使得功率放大器(PA)總是保 持為接近峰值電平操作，並大大提高了功率放大器(PA)的效率。即，包絡跟蹤技術調製PA電源電壓來跟蹤RF輸入信號的包絡，以減少作為熱量散發的功率。
在無線通訊中，帶寬是調製載波信號所佔據的頻率範圍。隨著無線通訊技術的進步，一個調製載波信號使用越來越寬的帶寬。因此，包絡跟蹤電源調製器(其用於向PA提供已調製的電源電壓)需要寬帶寬(wide bandwidth)線性放大器。通常，線性放大器的跨導(偏置電流)被增加，以增強帶寬和線性度。由於線性放大器需要大的偏置電流才能將主極點(dominant pole)推至更高的頻率，因此，傳統的寬帶寬包絡跟蹤設計會耗費大量功率。此外，考慮到使用成熟工藝(例如18nm工藝)製造包絡跟蹤電源調製器的情況，對於寬帶寬包絡跟蹤，線性放大器的靜態電流(quiescent current)急劇增加。
因此，需要一種能夠實現寬帶寬包絡跟蹤而又不會增加靜態電流消耗的創新設計。
所要求保護的發明的目的之一是提供一種具有零峰值的包絡跟蹤電源調製器以及相關的包絡跟蹤校準方法和系統，其可以增大包絡跟蹤的帶寬且無需額外的靜態電流消耗。
根據本發明的第一方面，公開了示例性的包絡跟蹤電源調製器。示例性的包絡跟蹤電源調製器包括放大器電路和零峰值電路。放大器電路被佈置為接收包絡輸入，根據該包絡輸入產生已調製的電源電壓，並且將該已調製的電源電壓提供給功率放大器。零峰值電路耦接於放大器電路，並且被佈置為給放大器電路應用零峰值，其中，該 零峰值在頻率處插入零點。
在一些實施例中，由該零峰值插入的該零點的頻率等於主極點頻率。
在一些實施例中，該零峰值電路是可調整的，以及，該零峰值電路可以包括頻率調整電路，其用於調整由該零峰值插入的該零點的頻率。例如，可以預先設定對應於多個頻率(如多個極點對應的頻率，但並不限於此，例如，位於主極點頻率附近的多個頻率)的多個零峰值設置，並在該多個零峰值設置中的每個設置下通過測量ACLR來從該多個零峰值設置中選擇最佳的目標零峰值設置(如選取最小的ACLR所對應的零峰值設置)。
在一些實施例中，該零峰值電路是可調整的，以及，該零峰值電路包括增益調整電路，其用於調整由該零峰值插入的該零點所引入的增益。例如，針對相同的零點頻率存在對應于多個增益的多個零峰值設置，並在該多個零峰值設置中的每個設置下通過測量ACLR來從該多個零峰值設置中選擇最佳的目標零峰值設置(如選取最小的ACLR所對應的零峰值設置)。
根據本發明的第二方面，公開了一種示例性的無線通訊系統。示例性的無線通訊系統包括發射(TX)電路，包絡跟蹤電路，接收(RX)電路和包絡跟蹤校準電路。發送(TX)電路被佈置為接收TX基帶信號，根據TX基帶信號產生射頻(RF)信號，並且經由功率放大器(PA)輸出RF信號。包絡跟蹤電路被佈置為從該TX基帶信號獲得包絡輸入，並且根據該包絡輸入產生已調製的電源電壓。包絡跟蹤電路包括包絡跟蹤電源調製器。包絡跟蹤電源調製器包括放大器電路和可調零峰值電路。放大器電路被佈置為接收該包絡輸入，根據該包絡輸入產生已調製的電源電壓，並將該已調製的電源電壓提供給功率放大器(PA)。可調零峰值電路耦接於放大器電路，並且被佈置為給放大器電路應用零峰值，其中，該零峰值在頻率處插入零點。RX電 路被佈置為接收功率放大器(PA)的輸出，並從該功率放大器(PA)的輸出獲得RX基帶信號。包絡跟蹤校準電路被佈置為通過分析該RX基帶信號來校準該可調零峰值電路。
在一些實施例中，該可調零峰值電路包括：頻率調整電路，用於調整由該零峰值插入的該零點的頻率，其中，該頻率調整電路在該包絡跟蹤校準電路的控制下操作。例如，從對應於多個頻率的多個零峰值設置中選擇最佳的目標零峰值設置。
在一些實施例中，該可調零峰值電路包括：增益調整電路，用於調整由該零峰值插入的該零點所引入的增益，其中，該增益調整電路在該包絡跟蹤校準電路的控制下操作。例如，從針對相同頻率對應于多個增益的多個零峰值設置中選擇最佳的目標零峰值設置。
在一些實施例中，該包絡跟蹤校準電路用於根據該RX基帶信號計算相鄰通道洩漏比(ACLR)，並根據該ACLR自我調整地校準該可調零峰值電路。
在一些實施例中，該可調零峰值電路被佈置為支援多個預定的零峰值設置，且該包絡跟蹤校準電路參考該ACLR來選擇該多個預定的零峰值設置中的一者作為該可調零峰值電路的目標零峰值設置。
根據本發明的第三方面，公開了一種示例性的包絡跟蹤校準方法。示例性的包絡跟蹤校準方法包括：接收發送(TX)基帶信號；根據該TX基帶信號產生射頻(RF)信號；以及，經由功率放大器(PA)輸出RF信號；從該TX基帶信號獲得包絡輸入；放大器電路根據該包絡輸入產生已調製的電源電壓；向功率放大器(PA)提供該已調製的電源電壓；將零峰值施加到該放大器電路，其中，該零峰值在頻率處插入零點；接收功率放大器(PA)的輸出，並從功率放大器(PA)的輸出獲得接收(RX)基帶信號；通過分析該RX基帶信號來校準該零峰 值。
在一些實施例中，校準該零峰值包括：調整由該零峰值插入的該零點的頻率。
在一些實施例中，校準該零峰值包括：調整由該零峰值插入的該零點所引入的增益。
在一些實施例中，通過分析該RX基帶信號來校準該零峰值包括：根據該RX基帶信號計算相鄰通道洩漏比ACLR；以及，根據該ACLR自我調整地校準該零峰值。
在一些實施例中，根據該ACLR自我調整地校準該零峰值包括：根據該ACLR選擇多個預定的零峰值設置中的一者作為該零峰值的目標零峰值設置。
在閱讀各個附圖和圖式中示出的優選實施例的以下詳細描述之後，本發明的這些和其它目的無疑對於本領域技術人員將變得顯而易見。下面的詳細描述中描述了優選實施例和優點。本發明內容並非旨在限定本發明，而應由申請專利範圍限定。
100,328:包絡跟蹤電源調製器(ET SM)
101,320:功率放大器
102:放大器電路
104:零峰值電路
106:頻率調整電路
108:增益調整電路
MP1,MP2,MP3,MP4:PMOS電晶體
MN1,MN2:NMOS電晶體
VR1,VR2:可變電阻
300:無線通訊系統
301:天線
302:發送(TX)電路
304:包絡跟蹤電路
306:接收(RX)電路
308:包絡跟蹤(ET)校準電路308
322:包絡跟蹤數位基帶(ET DBB)電路
324:數位至類比轉換器(DAC)
326:類比濾波器
312:數位預失真(DPD)電路
314:數位至類比轉換器(DAC)
316:上變頻器
318,332:類比濾波器
310:耦合器
334:類比至數位轉換器(ADC)
330:下變頻器
通過閱讀後續的詳細描述和實施例可以更全面地理解本發明，該實施例參照附圖給出。
第1圖是根據本發明實施例示出的包絡跟蹤電源調製器的方框示意圖。
第2圖是根據本發明實施例示出的具有零峰值的包絡跟蹤電源調製器的一部分的電路示意圖。
第3圖是根據本發明實施例示出的無線通訊系統的方框示意圖。
第4圖是根據本發明實施例示出的在不同的零峰值設置下的包絡跟蹤電源調 製器的頻率響應的示意圖。
在下面的詳細描述中，為了說明的目的，闡述了許多具體細節，以便所屬技術領域中具有通常知識者能夠更透徹地理解本發明實施例。然而，顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實施一個或複數個實施例，不同的實施例或不同實施例中披露的不同特徵可根據需求相結合，而並不應當僅限於附圖所列舉的實施例。
以下描述為本發明實施的較佳實施例。以下實施例僅用來例舉闡釋本發明的技術特徵，並非用來限制本發明的範疇。在通篇說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的組件。所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的組件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別組件的方式，而係以組件在功能上的差異來作為區別的基準。本發明的範圍應當參考后附的申請專利範圍來確定。在以下描述和申請專利範圍當中所提及的術語“包含”和“包括”為開放式用語，故應解釋成“包含，但不限定於...”的意思。此外，術語“耦接”意指間接或直接的電氣連接。因此，若文中描述一個裝置耦接至另一裝置，則代表該裝置可直接電氣連接於該另一裝置，或者透過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至該另一裝置。
文中所用術語“基本”或“大致”係指在可接受的範圍內，所屬技術領域中具有通常知識者能夠解決所要解決的技術問題，基本達到所要達到的技術效果。舉例而言，“大致等於”係指在不影響結果正確性時，所屬技術領域中具有通常知識者能夠接受的與“完全等於”有一定誤差的方式。
第1圖是根據本發明實施例示出的包絡跟蹤電源調製器(envelope tracking supply modulator，ETSM)的方框示意圖。包絡跟蹤電源調製器100包括 放大器電路(amplifier circuit)102和零峰值電路(zero peaking circuit)104。放大器電路102用於接收包絡輸入SENV，根據包絡輸入SENV產生已調製的電源電壓(modulated supply voltage)VPA，並將已調製的電源電壓VPA提供至功率放大器(PA)101。零峰值電路104耦接於放大器電路102，並被設置為給放大器電路102施加/應用(apply)零峰值(zero peaking)，其中，該零峰值在選定頻率(selected frequency)處插入附加的零點(zero)，從而將主極點推(push)至更高的頻率或者使得主極點頻率變得更高。例如，沒有(without)零峰值的放大器電路102具有原始的主極點頻率(original dominant pole frequency)。利用/具有(with)零峰值的放大器電路102具有位於該原始的主極點頻率處或其附近的零峰值頻率，以補償在該原始的主極點頻率處的放大器增益損耗。也就是說，在本發明實施例中，上述選定頻率等於或大致等於放大器電路102/包絡跟蹤電源調製器100的主極點頻率。以此方式，可以增大包絡跟蹤的帶寬且無需額外的靜態電流消耗。例如，3dB頻率可以高於100MHz。可以理解地，假定在不具有零峰值電路104的情況下，包絡跟蹤電源調製器100的傳遞函數為H(s)，從而，零峰值電路104被設置為使得傳遞函數H(s)/包絡跟蹤電源調製器100額外增加至少一個零點，其中，額外增加的零點的頻率等於或實質上/大致等於包絡跟蹤電源調製器100的主極點頻率或其它極點的頻率。例如，包絡跟蹤電源調製器100/傳遞函數H(s)的極點頻率是可以預先確定的，從而，若期望將某特定極點(如主極點)的頻率推至更高的頻率處，則可以將選定頻率設置為大致等於該特定極點的頻率，並通過零峰值電路104在該選定頻率處插入零點，從而，使得該特定極點的頻率被推至更高的頻率。
在該實施例中，零峰值電路104是可調整的(adjustable)，且包括頻率調整電路(frequency adjustment circuit)106和增益調整電路(gain adjustment circuit)108。頻率調整電路106用於調整由零峰值插入的附加零點的頻率。因此， 根據實際的設計考慮，零峰值頻率(或被插入的附加零點的頻率)可以從一個頻率值移至另一個頻率值，例如，使得ACLR較小或位於閾值以下。增益調整電路108用於調整由零峰值插入的附加零點所引入的增益。因此，取決於實際的設計考慮，零峰值增益可以從一個增益值更改為另一個增益值。
應當注意的是，第1圖中所示的包絡跟蹤電源調製器100僅出於說明性目的，並不意味著對本發明的限制。例如，零峰值電路104可以被修改為省略增益調整電路108。對於另一示例，零峰值電路104可以被修改為省略頻率調整電路106。對於又一示例，零峰值電路104可以被修改為具有固定的零峰值設置，例如，該固定的零峰值設置所對應的附加零點的頻率大致等於主極點頻率。即，具有零峰值(with zero peaking)的任意包絡跟蹤電源調製器都落在本發明的範圍內。
在一示例性設計中，放大器電路102是使用多級放大器實現的，以及，零峰值電路104在該多級放大器的輸入級(即，第一級)處提供零峰值調整(zero peaking adjustment)。第2圖是根據本發明實施例示出的具有零峰值的包絡跟蹤電源調製器的一部分的電路示意圖。放大器電路102(其是多級放大器)的輸入級包括多個P型金屬氧化物半導體(P-type metal oxide semiconductor，PMOS)電晶體MP1，MP2，MP3和MP4以及多個N型金屬氧化物半導體(N-type metal oxide semiconductor，NMOS)電晶體MN1和MN2。PMOS電晶體MP1的源極端子耦接於電源電壓(supply voltage)VDD。NMOS電晶體MN1和MN2的源極端子耦接於地電壓(supply voltage)GND。包絡輸入SENV是同相信號(positive signal)VIP和反相信號(negative signal)VIN組成的差分輸入。同相信號VIP耦接於PMOS電晶體MP4的閘極端子。反相信號VIN耦接於PMOS電晶體MP3的閘極端子。在該實施例中，零峰值調整是通過兩個可變電阻VR1和VR2來實現的。通過適當地設置可變電阻VR1和VR2，可以改變零峰值頻率，以將節點A/B處的主極點推至 更高的頻率。
考慮到零峰值電路104是可調整的情況，零峰值電路104被自動地校準，以實現最佳的(optimized)零峰值設置。本發明還提出了一種包絡跟蹤電源調製器，其可以通過使用連續時間自適應增益均衡技術來進行校準。
第3圖是根據本發明實施例的無線通訊系統的方框示意圖。無線通訊系統300包括發送(transmit，TX)電路302，包絡跟蹤電路304，接收(receive，RX)電路306和包絡跟蹤(envelope tracking，ET)校準電路308。發送(TX)電路302被佈置為接收TX基帶信號TX_BB，根據TX基帶信號TX_BB產生射頻(RF)信號TX_RF，並經由功率放大器(PA)320將RF信號TX_RF輸出到天線301。例如，TX基帶信號TX_BB是數位信號，RF信號TX_RF是類比信號，以及，發送(TX)電路302包括數位預失真(digital pre-distortion，DPD)電路(由“DPD”表示)312，數位至類比轉換器(digital-to-analog converter，DAC)314，上變頻器(upconverter)316，類比濾波器318和功率放大器(PA)320。
包絡跟蹤電路304被佈置為從基帶信號TX_BB獲得(derive)包絡輸入SENV，並根據包絡輸入SENV產生已調製的電源電壓VPA，其作為功率放大器(PA)320的電源電壓。例如，TX基帶信號TX_BB是數位信號，包絡輸入SENV是類比信號，以及，包絡跟蹤電路304包括包絡跟蹤數位基帶電路(envelope tracking digital baseband circuit)(由“ET DBB”表示)322，DAC 324，類比濾波器326和包絡跟蹤電源調製器(envelope tracking supply modulator，ETSM)328。包絡跟蹤數位基帶電路322可以包括時序對準模塊(timing alignment block)，包絡檢測模塊(envelope detection block)，查找表(lookup table)等。PA電源電壓(即VPA)和PA輸入信號(即TX_RF)之間的準確時間對準很關鍵。包絡跟蹤數位基帶電路322的時序對準模塊可以包括延遲電路，該延遲電路用於將包絡跟蹤電源調製器328的輸出與功率放大器(PA)320的RF輸入(即TX_RF)進行時間 對準。包絡跟蹤數位基帶電路322的包絡檢測模塊執行包絡幅度計算(envelope magnitude calculation.)。例如，包絡幅度VIN被計算為同相信號和正交信號的無符號極性幅度(unsigned polar magnitude)。需要合適的整形功能來將功率放大器(PA)320偏置在有效的操作範圍內並改善線性化特性。包絡跟蹤數位基帶電路322的查找表可以提供包絡整形，其確定包絡幅度(即，VIN)和PA電源電壓(即，VPA)之間的關係。
如上所述，包絡跟蹤電源調製器328可以由第1圖所示的包絡跟蹤電源調製器100實現，包絡跟蹤電源調製器328是可調整的，並且能夠被自動校準以實現最佳的零峰值設置。當無線通訊系統300操作在校準模式下時，TX基帶信號TX_BB被配置為具有預定的包絡圖案(envelope pattern)，以及，RX電路306被配置為經由耦合器(coupler)310接收功率放大器(PA)320的輸出PA_OUT，並從功率放大器(PA)320的輸出PA_OUT獲得RX基帶信號RX_BB。例如，RX電路306包括下變頻器(downconverter)330，類比濾波器332和類比至數位轉換器(analog-to-digital converter，ADC)334。
當無線通訊系統300操作在校準模式下時，包絡跟蹤(ET)校準電路308是數位電路，該數位電路被設置為通過分析RX基帶信號RX_BB來校準被包括在包絡跟蹤電源調製器328中的可調零峰值電路(例如，零峰值電路104)。在該實施例中，包絡跟蹤電源調製器328可以由第1圖所示的包絡跟蹤電源調製器100實現。因此，包絡跟蹤校準電路308產生控制信號S_CTRL至包絡跟蹤電源調製器328，以控制頻率調整電路106和增益調整電路108中的一者或兩者。例如，包絡跟蹤校準電路308根據RX基帶信號RX_BB計算相鄰通道洩漏比(adjacent channel leakage ratio，ACLR)，並根據ACLR自適應地校準可調零峰值電路104。根據所提出的連續時間自適應增益均衡技術(continuous-time adaptive gain equalization technique)，可以通過找到最好的(best)ACLR(其中，ACLR通常 為負值，負得越多則說明越好，即ACLR值越小越好)來實現最佳的零峰值設置(例如，多個預定的零峰值設置中具有最小的ACLR值所對應的零峰值設置被選擇作為最佳的零峰值設置)，以用於大於100MHz的包絡跟蹤帶寬。
可調零峰值電路104的頻率調整電路106和增益調整電路108可以被配置為允許可調零峰值電路104支持多個預定的(pre-defined)零峰值設置，其中，每個預定的零峰值設置由零峰值頻率和零峰值增益定義。在由包絡跟蹤電源調製器100實現包絡跟蹤電源調製器328的情況下，包絡跟蹤校準電路308可以參考質量度量(quality metric)(例如ACLR)來選擇多個預定的零峰值設置中的一者作為可調零峰值電路104的目標零峰值設置(例如，選擇最小的ACLR值所對應的零峰值設置作為目標零峰值設置)。第4圖是根據本發明實施例示出的在不同的零峰值設置下的包絡跟蹤電源調製器的頻率響應的示意圖。假設可調零峰值電路104支持四個預定的零峰值設置S1，S2，S3和S4，這四個預定的零峰值設置提供不同的高頻增益補償。如第4圖所示，當選擇預定的零峰值設置S1時，在100MHz處的高頻增益為15.81dB；當選擇預定的零峰值設置S2時，在100MHz處的高頻增益為13.4dB。當選擇預定的零峰值設置S3時，在100MHz處的高頻增益為12.89dB；當選擇預定的零峰值設置S4時，在100MHz處的高頻增益為11.21dB。作為示例而非限制，包絡跟蹤校準電路308可以通過基於所計算的ACLR執行二分搜尋法(binary search)來從多個預定的零峰值設置中選擇最合適的零峰值設置，其中，該最合適的零峰值設置與最好的ACLR相關聯，以用於不小於100MHz的包絡跟蹤帶寬。
在本發明的一些實施例中，包絡跟蹤電源調製器100/328可以是電源管理集成電路(power management integrated circuit，PMIC)的一部分，以及，功率放大器101/320可以是由PMIC驅動的外部放大器。因此，PMIC與功率放大器101/320之間的AC通道(channel)可以被佈線在印刷電路板(printed circuit board，PCB)上。AC通道的寄生元件(用於傳遞PA電源電壓)在期望的帶寬(例如100MHz或200MHz)內引入峰值。PCB上的AC通道被適當地設計，以確保將由寄生元件(如電阻電感電容，RLC)引入的峰值的幅度限制在可接受的水平內，或者將由寄生RLC引入的峰值推至所需帶寬之外的更高頻率(例如100MHz或200Mhz)。
雖然已經對本發明實施例及其優點進行了詳細說明，但應當理解的係，在不脫離本發明的精神以及申請專利範圍所定義的範圍內，可以對本發明進行各種改變、替換和變更，例如，可以通過結合不同實施例的若干部分來得出新的實施例。所描述的實施例在所有方面僅用於說明的目的而並非用於限制本發明。本發明的保護範圍當視所附的申請專利範圍所界定者為准。所屬技術領域中具有通常知識者皆在不脫離本發明之精神以及範圍內做些許更動與潤飾。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:包絡跟蹤電源調製器
101:功率放大器
102:放大器電路
104:零峰值電路
106:頻率調整電路
108:增益調整電路

Claims (13)

  1. 一種包絡跟蹤電源調製器，包括：放大器電路，用於接收包絡輸入，根據該包絡輸入產生已調製的電源電壓，並將該已調製的電源電壓提供給功率放大器；以及零峰值電路，耦接於該放大器電路，並用於給該放大器電路應用零峰值，其中，該零峰值在頻率處插入零點，以及，由該零峰值插入的該零點的頻率等於該放大器電路的主極點頻率，以增大包絡跟蹤的帶寬。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的包絡跟蹤電源調製器，其中，該零峰值電路是可調整的，以及，該零峰值電路包括：頻率調整電路，用於調整由該零峰值插入的該零點的頻率。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的包絡跟蹤電源調製器，其中，該零峰值電路是可調整的，以及，該零峰值電路包括：增益調整電路，用於調整由該零峰值插入的該零點所引入的增益。
  4. 一種無線通訊系統，包括：發送(TX)電路，用於接收TX基帶信號，根據該TX基帶信號產生射頻(RF)信號，並經由功率放大器(PA)輸出該RF信號；包絡跟蹤電路，用於從該TX基帶信號獲得包絡輸入，並根據該包絡輸入產生已調製的電源電壓，其中，該包絡跟蹤電路包括跟蹤電源調製器，以及，該包絡跟蹤電源調製器包括放大器電路和可調零峰值電路；該放大器電路用於接收該包絡輸入，根據該包絡輸入產生該已調製的電源電壓，並將該已調製的電源電壓提供給該PA； 該可調零峰值電路耦接於該放大器電路並用於給該放大器電路應用零峰值，其中，該零峰值在頻率處插入零點，以及，該可調零峰值電路被佈置為支持多個預定的零峰值設置；接收(RX)電路，用於接收該PA的輸出，並從該PA的輸出獲得RX基帶信號；以及包絡跟蹤校準電路，用於通過分析該RX基帶信號來校準該可調零峰值電路，以從該多個預定的零峰值設置中選擇一者作為該可調零峰值電路的目標零峰值設置。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述的無線通訊系統，其中，該可調零峰值電路包括：頻率調整電路，用於調整由該零峰值插入的該零點的頻率，其中，該頻率調整電路在該包絡跟蹤校準電路的控制下操作。
  6. 根據申請專利範圍第4項所述的無線通訊系統，其中，該可調零峰值電路包括：增益調整電路，用於調整由該零峰值插入的該零點所引入的增益，其中，該增益調整電路在該包絡跟蹤校準電路的控制下操作。
  7. 根據申請專利範圍第4項所述的無線通訊系統，其中，該包絡跟蹤校準電路用於根據該RX基帶信號計算相鄰通道洩漏比(ACLR)，並根據該ACLR自適應地校準該可調零峰值電路。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述的無線通訊系統，其中，該包絡跟 蹤校準電路參考該ACLR來選擇該多個預定的零峰值設置中的一者作為該可調零峰值電路的目標零峰值設置。
  9. 一種包絡跟蹤校準方法，包括：對發射(TX)基帶信號進行接收，根據該TX基帶信號產生射頻(RF)信號，並經由功率放大器(PA)輸出該RF信號；從該TX基帶信號獲得包絡輸入；放大器電路根據該包絡輸入產生已調製的電源電壓；提供該已調製的電源電壓給該PA；給該放大器電路應用零峰值，其中，該零峰值在頻率處插入零點；接收該PA的輸出，並從該PA的輸出獲得接收(RX)基帶信號；以及通過分析該RX基帶信號來校準該零峰值，以從多個預定的零峰值設置中選擇一者作為該零峰值的目標零峰值設置。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述的包絡跟蹤校準方法，其中，校準該零峰值包括：調整由該零峰值插入的該零點的頻率。
  11. 根據申請專利範圍第9項所述的包絡跟蹤校準方法，其中，校準該零峰值包括：調整由該零峰值插入的該零點所引入的增益。
  12. 根據申請專利範圍第9項所述的包絡跟蹤校準方法，其中，通過分析該RX基帶信號來校準該零峰值包括： 根據該RX基帶信號計算相鄰通道洩漏比(ACLR)；以及根據該ACLR自適應地校準該零峰值。
  13. 根據申請專利範圍第12項所述的包絡跟蹤校準方法，其中，根據該ACLR自適應地校準該零峰值包括：根據該ACLR選擇多個預定的零峰值設置中的一者作為該零峰值的目標零峰值設置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI798996B (zh) * 2021-12-14 2023-04-11 瑞昱半導體股份有限公司 功率放大器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8873677B1 (en) * 2013-05-01 2014-10-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for enveloping tracking calibration
CN105850050A (zh) * 2014-02-19 2016-08-10 华为技术有限公司 包络跟踪装置和方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5847602A (en) 1997-03-03 1998-12-08 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for linearizing an efficient class D/E power amplifier using delta modulation
US7173402B2 (en) * 2004-02-25 2007-02-06 O2 Micro, Inc. Low dropout voltage regulator
US7782095B2 (en) * 2007-11-26 2010-08-24 Faraday Technology Corp. Signal comparison circuit
WO2012164951A1 (ja) * 2011-06-03 2012-12-06 京セラ株式会社 送信機および信号処理方法
CN103176494B (zh) * 2011-12-23 2014-08-27 联芯科技有限公司 压控零点补偿电路
KR102037551B1 (ko) * 2012-03-04 2019-10-28 퀀탄스, 인코포레이티드 지연 보정을 갖는 포락선 추적 전력 증폭 시스템
US9362866B2 (en) * 2013-11-26 2016-06-07 Broadcom Corporation Envelope path pre-distortion for wideband transmitter systems
TWI559666B (zh) * 2014-11-18 2016-11-21 立錡科技股份有限公司 返馳式電源供應電路及其中之二次側控制電路與其控制方法
US9692366B2 (en) 2014-12-09 2017-06-27 Intel Corporation Envelope tracking path delay fine tuning and calibration
US9998241B2 (en) * 2015-02-19 2018-06-12 Mediatek Inc. Envelope tracking (ET) closed-loop on-the-fly calibration
KR102140191B1 (ko) 2015-07-14 2020-08-03 삼성전기주식회사 전력 증폭기용 전력 공급 장치
CN106940579A (zh) * 2017-03-27 2017-07-11 北京松果电子有限公司 低压差线性稳压器及其频率补偿方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8873677B1 (en) * 2013-05-01 2014-10-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for enveloping tracking calibration
CN105850050A (zh) * 2014-02-19 2016-08-10 华为技术有限公司 包络跟踪装置和方法

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