TWI825784B - 傳輸器與相關增益控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種傳輸器，包含類比傳輸電路、功率放大器、電壓偵測器、比較器與控制電路。類比傳輸電路用以提供第一增益給第一類比訊號，以產生第二類比訊號。功率放大器用以依據第二類比訊號產生輸出訊號至天線。電壓偵測器用以偵測第二類比訊號的電壓位準。比較器用以依據電壓位準與參考位準產生指示訊號。控制電路用以依據指示訊號調整類比傳輸電路的第一增益。

Description

傳輸器與相關增益控制方法
本發明是關於一種傳輸器與相關增益控制方法，特別是關於一種可避免破壞功率放大器的傳輸器與相關增益控制方法。
在無線通訊系統中，訊號的強度關係著通訊品質。然而，訊號的強度必須在設備可容許的範圍之內。以避免設備受到損害。因此，要如何產生合適的訊號強度實為本領域重要的議題。
本發明揭露一種傳輸器，包含類比傳輸電路、功率放大器、電壓偵測器、比較器與控制電路。類比傳輸電路用以提供第一增益給第一類比訊號，以產生第二類比訊號。功率放大器用以依據第二類比訊號產生輸出訊號至天線。電壓偵測器用以偵測第二類比訊號的電壓位準。比較器用以依據電壓位準與參考位準產生指示訊號。控制電路用以依據指示訊號調整類比傳輸電路的第一增益。
本發明揭露一種增益控制方法，用以控制傳輸器中類比傳輸電路的第一增益與功率放大器的第二增益，其中類比傳輸電路提供第一增益給第一類比訊號以產生第二類比訊號，及功率放大器提供第二增益給第二類比訊號以產生輸出訊號。增益控制方法包含：依據第二類比訊號的電壓位準、輸出訊號的功率與傳輸器的溫度調整第一增益與第二增益。在依據第二類比訊號的電壓位準、輸出訊號的功率與傳輸器的溫度調整第一增益與第二增益的步驟中包含：依據該電壓位準與一參考位準產生一指示訊號；及依據該指示訊號調整該第一增益。輸出訊號藉由傳輸器的天線輸出。
相較於習知技術，本發明的傳輸器與相關的增益控制方法可以避免功率放大器接收能量過高的訊號，以保護功率放大器不受損害。
圖1為本發明一些實施例的傳輸器10的示意圖。舉例來說，傳輸器10可以用於Wi-Fi的無線通訊中產生發射訊號(如圖1中的輸出訊號Sout)，並透過天線ATT將該發射訊號發送出去，再由另一通訊設備的接收器(圖中無繪示)接收。在傳輸時，傳輸器10可調整輸出訊號Sout的功率，使其能夠匹配天線ATT的阻抗。一般來說，傳輸設備會將重點放在輸出訊號的功率大小。然而，在一些先進製程中，例如22nm以下的製程，在輸出訊號被調整至所欲的功率大小之前，傳輸設備中的功率放大器的輸入端有可能因接收過高功率的訊號而已造成毀損。因此，本發明提出傳輸器10與相關的增益控制方法20來避免上述問題發生。
為了簡潔，圖1僅示出傳輸器10的部分元件，其餘未示出的部分可以與一般之傳輸器相似，其設置與操作於此不贅述。
傳輸器10包含類比傳輸電路11、功率放大器12、電壓偵測器13、比較器14、功率偵測器15、熱感應器16、控制電路17與天線ATT。在一些實施例中，控制電路17為傳輸器10的基頻(baseband)處理電路。
類比傳輸電路11用以接收類比訊號SA1(例如由數位類比轉換器產生的類比訊號)，並提供增益G1給類比訊號SA1以產生類比訊號SA2。功率放大器12用以提供增益G2給類比訊號SA2以產生輸出訊號Sout至天線ATT。電壓偵測器13用以偵測類比訊號SA2的電壓位準Vsa2。比較器14用以比較電壓位準Vsa2與參考位準Vr以產生指示訊號Si。功率偵測器15用以偵測輸出訊號Sout的功率Pout。熱感應器16用以偵測傳輸器10的溫度T。指示訊號Si、功率Pout與溫度T分別被傳輸至控制電路17，控制電路17據此產生控制訊號Sc用以調整增益G1及/或G2。在一些實施例中，參考位準Vr可依據不同的功率放大器12而有不同的值。在一些實施例中，熱感應器16用以偵測對溫度T敏感的裝置的溫度，例如功率放大器12的溫度。
當輸出訊號Sout的功率Pout大於一預設的閾值功率Pth時，控制電路17產生控制訊號Sc來降低類比傳輸電路11的增益G1，進而使輸出訊號Sout的功率Pout低於閾值功率Pth。在一些實施例中，當控制電路17降低增益G1時，增益G1被降低約7dB。
在更進一步的實施例中，當僅降低增益G1還不能使功率Pout低於閾值功率Pth時，控制電路17更降低功率放大器12的增益G2。
在一些實施例中，控制電路17更依據指示訊號Si來控制增益G1與增益G2。當類比訊號SA2的電壓位準Vsa2大於參考位準Vr時，比較器14產生具有第一位準的指示訊號Si。當類比訊號SA2的電壓位準Vsa2不大於參考位準Vr時，比較器14產生具有第二位準的指示訊號Si。在一些實施例中，第一位準與第二位準分別為數位訊號的「1」與「0」。
當指示訊號Si具有第一位準時，代表類比訊號SA2的功率太大，可能會損壞功率放大器12的輸入端。此時不論輸出訊號Sout的功率Pout大小為何，控制電路17需先保護功率放大器12不受損壞。因此，控制電路17降低類比傳輸電路11的增益G1以降低類比訊號SA2的功率，據此來保護功率放大器12。在一些實施例中，當控制電路17降低增益G1時，增益G1被降低約7dB。
相對地，當指示訊號Si具有第二位準時，代表類比訊號SA2的功率尚不致損壞功率放大器12的輸入端。若此時輸出訊號Sout的功率Pout不大於閾值功率Pth，控制電路17增加增益G1來提高類比訊號SA2的功率。在一些實施例中，控制電路17更增加增益G2來提高輸出訊號Sout的功率Pout。
在一些實施例中，傳輸器10的溫度T會影響功率放大器12的增益G2。例如，當溫度T變化時候，增益G2會偏移。因此控制電路17更依據溫度T來控制增益G1與增益G2。
一般來說，具有不同調變方式的類比訊號，其平均功率跟峰值電壓位準不呈一固定關係。同理可知，在具有不同調變方式的類比訊號SA2中，可能具有相同的峰值電壓，但具有不同的平均功率。在本發明中，電壓偵測器13偵測的是類比訊號SA2的峰值電壓位準，而功率偵測器15偵測的是輸出訊號Sout的平均功率。因此，在一些實施例中，控制電路17更依據類比訊號SA2的調變方式(亦即為輸出訊號Sout的調變方式)來控制增益G1與增益G2。在一些實施例中，控制電路17用以取得輸出訊號Sout(或類比訊號SA2)的峰均功率比PAPR(peak-to-average power ratio)，其可代表輸出訊號Sout(或類比訊號SA2)的調變方式。
在一些實施例中，控制電路17依據方程式1來得到增益G1與增益G2所需調整的量。
Psa2p-Pout=-(G2)+Gtx+ΔGT+PAPR (方程式1)。
其中，Psa2p為類比訊號SA2的峰值功率；Gtx為傳輸器10整體增益所需調整的量；ΔGT為增益G2因溫度T而偏移的量。方程式1中峰值功率Psa2p與功率Pout的單位為dBm，使方程式1左側的單位在峰值功率Psa2p與功率Pout相減後變成dB。而方程式1中增益G2、所需調整量Gtx、偏移量ΔGT與峰均功率比PAPR的單位為dB。
控制電路17用以取得當前的增益G2、類比訊號SA2的峰值功率Psa2p以及輸出訊號Sout的峰均功率比PAPR，接著透過功率偵測器15取得功率Pout，以及依據熱感應器16偵測的溫度T取得增益G2的偏移量ΔGT。將Psa2p、Pout、G2、ΔGT及PAPR等參數帶入方程式1後，控制電路17可得到傳輸器10整體增益所需調整的量Gtx。在一些實施例中，控制電路17將調整量Gtx分配至類比傳輸電路11與功率放大器12，亦即增益G1的調整量與增益G2的調整量的和為調整量Gtx。在一些實施例，控制電路17將僅調整量Gtx分配給類比傳輸電路11，亦即增益G1的調整量等於調整量Gtx，而增益G2的調整量約等於0。具體來說，控制電路17依據功率放大器12的規格來決定類比訊號SA2的能量大小。在一些實施例中，在不損害功率放大器12的前提下，控制電路17可將增益G1盡量提高。
在一些實施例中，控制電路17更用以將類比訊號SA1的峰值功率Psa1p控制在一預設功率上限Pup之下，以保護功率放大器12不致受到類比訊號SA2的能量損害。在此情形下，控制電路17利用方程式2來控制類比訊號SA1的峰值功率Psa1p。
Psa1p=Pout-(G1+G2)+Gtx+ΔGT+PAPR (方程式2)。
其中，Psa1p為類比訊號SA1的峰值功率。在傳輸器10啟動時，控制電路17決定預設功率上限Pup的一初始值P0。當指示訊號Si具有第一位準時，代表類比訊號SA2的電壓位準Vsa2過高(大於參考位準Vr)，控制電路17將此時類比訊號SA2的功率設為預設功率上限Pup。當指示訊號Si具有第二位準時，代表類比訊號SA2的電壓位準Vsa2不大於參考位準Vr，控制電路17不更新預設功率上限Pup的設定。
控制電路17依據方程式1調整增益G1與增益G2後，再透過方程式2來確認類比訊號SA1的峰值功率Psa1p是否大於更新後的預設功率上限Pup。在一些實施例中，控制電路17用以降低類比訊號SA1的峰值功率Psa1p。例如，控制電路17控制產生類比訊號SA1的數位類比轉換器的增益。應理解的是，本發明不限於此，各種可以降低類比訊號SA1的峰值功率Psa1p的操作皆在本發明的考量與範疇內。
在一些實施例中，當傳輸器10的溫度T變化過於劇烈時，控制電路17用以將預設功率上限Pup重置為初始值P0。
參考圖2。圖2為本發明一些實施例的增益控制方法20的流程圖。在一些實施例中，圖1所示的傳輸器10用以執行增益控制方法20。為了易於理解，增益控制方法20依照圖1中的參考標號解釋。
增益控制方法20依據類比訊號SA2的電壓位準Vsa2、輸出訊號Sout的功率Vout與傳輸器10的溫度T調整增益G1與增益G2，其包含步驟S21、S22、S23、S24與S25。
在步驟S21中，偵測輸出訊號Sout的功率Vout。在步驟S22中，偵測類比訊號SA2(對應第二類比訊號)的電壓位準Vsa2。在步驟S23中，偵測傳輸器10的溫度T。在步驟S24中，依據類比訊號SA2的電壓位準Vas2與參考位準Vr產生指示訊號Si。在步驟S25中，依據指示訊號Si調整增益G1。應理解，圖2所示的流程圖僅為示意，各種於圖1描述的操作屬於增益控制方法20的內容。
上文的敘述簡要地提出了本發明某些實施例之特徵，而使得本發明所屬技術領域具有通常知識者能夠更全面地理解本發明內容的多種態樣。本發明所屬技術領域具有通常知識者當可明瞭，其可輕易地利用本發明內容作為基礎，來設計或更動其他製程與結構，以實現與此處該之實施方式相同的目的和/或達到相同的優點。本發明所屬技術領域具有通常知識者應當明白，這些均等的實施方式仍屬於本發明內容之精神與範圍，且其可進行各種變更、替代與更動，而不會悖離本發明內容之精神與範圍。
10:傳輸器 11:類比傳輸電路 12:功率放大器 13:電壓偵測器 14:比較器 15:功率偵測器 16:熱感應器 17:控制電路 20:增益控制方法 ATT:天線 S21:步驟 S22:步驟 S23:步驟 S24:步驟 S25:步驟 SA1:類比訊號 SA2:類比訊號 Sc:控制訊號 Si:指示訊號 Sout:輸出訊號 T:溫度 Vr:參考位準 Vsa2:電壓位準
在閱讀了下文實施方式以及附隨圖式時，能夠最佳地理解本發明的多種態樣。應注意到，依據本領域的標準作業習慣，圖中的各種特徵並未依比例繪製。事實上，為了能夠清楚地進行描述，可能會刻意地放大或縮小某些特徵的尺寸。 圖1為本發明一些實施例中，傳輸器的示意圖。 圖2為本發明一些實施例中，增益控制方法的示意圖。
10:傳輸器
11:類比傳輸電路
12:功率放大器
13:電壓偵測器
14:比較器
15:功率偵測器
16:熱感應器
17:控制電路
ATT:天線
SA1:類比訊號
SA2:類比訊號
Sc:控制訊號
Si:指示訊號
Sout:輸出訊號
T:溫度
Vr:參考位準
Vsa2:電壓位準

Claims (8)

  1. 一種傳輸器，包含：一類比傳輸電路，用以提供一第一增益給一第一類比訊號，以產生一第二類比訊號；一功率放大器，用以依據該第二類比訊號產生一輸出訊號至一天線；一電壓偵測器，用以偵測該第二類比訊號的一電壓位準；一比較器，用以依據該電壓位準與一參考位準產生一指示訊號；一控制電路，用以依據該指示訊號調整該類比傳輸電路的該第一增益；及一功率偵測器，用以偵測該輸出訊號的一功率，其中該控制電路更用以依據該功率與該指示訊號調整該第一增益，其中當該功率不大於一閾值功率，且該電壓位準不大於該參考位準時，該指示訊號具有一第二位準，用以指示該控制電路增加該第一增益。
  2. 如請求項1的傳輸器，其中當該電壓位準大於該參考位準時，該指示訊號具有一第一位準，用以指示該控制電路降低該第一增益。
  3. 如請求項1的傳輸器，更包含：一熱感應器，用以偵測該傳輸器的一溫度，其中該控制電路更用以依據該溫度來調整該第一增益。
  4. 如請求項1的傳輸器，其中該控制電路更用以依據該輸出訊號的一調變方法來調整該第一增益。
  5. 如請求項4的傳輸器，其中該功率放大器用以提供一第二增益給該第二類比訊號以產生該輸出訊號，其中該控制電路更用以依據該指示訊號調整該第二增益。
  6. 一種增益控制方法，用以控制一傳輸器中一類比傳輸電路的一第一增益與一功率放大器的一第二增益，其中該類比傳輸電路提供該第一增益給一第一類比訊號以產生一第二類比訊號，及該功率放大器提供該第二增益給該第二類比訊號以產生一輸出訊號，該方法包含：依據該第二類比訊號的一電壓位準、該輸出訊號的一功率與該傳輸器的一溫度調整該第一增益與該第二增益，包含：依據該電壓位準與一參考位準產生一指示訊號，其中當該輸出訊號的一功率不大於一閾值功率，且該電壓位準不大於該參考位準時，該指示訊號具有一第一位準；及依據該指示訊號調整該第一增益，其中當該指示訊號具有該第一位準時，增加該第一增益，其中該輸出訊號藉由該傳輸器的一天線輸出。
  7. 如請求項6的增益控制方法，其中依據該第二類比訊號的該電壓位準、該輸出訊號的該功率與該傳輸器的該溫度調整該第一增益與該第二增 益的步驟更包含：偵測該第二類比訊號的該電壓位準；偵測該輸出訊號的該功率；及偵測該傳輸器的該溫度。
  8. 如請求項7的增益控制方法，其中依據該指示訊號調整該第一增益的步驟包含：決定該第一類比訊號的一預設功率上限的一初始值；取得該第一類比訊號的一峰值功率；依據該指示訊號決定是否更新該預設功率上限的該初始值；及依據該預設功率上限、該功率與該溫度調整該第一增益。
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