具有失配容忍度的RF功率放大器电路制造技术

本发明专利技术涉及具有失配容忍度的RF功率放大器电路。一种射频(RF)功率放大器系统包括：功率放大器，其被配置为放大RF输入信号以生成RF输出信号；包络块，其被配置为基于所述RF输入信号的包络生成包络信号，所述包络信号指示所述RF输出信号的估计包络；功率放大器VCC控制器，其被配置为响应于指示所述RF输出信号的估计包络的所述包络信号和指示所述功率放大器的输出处的阻抗失配的参数，生成用于控制所述功率放大器的包络跟踪供应电压的供应电压控制信号。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】具有失配容忍度的RF功率放大器电路本申请是申请日为2011年5月12日、题为“具有失配容忍度的RF功率放大器电路”的专利技术专利申请201180035525.3的分案申请，该母案申请对应于2011年5月12日提交的具有相同专利技术名称的国际申请PCT/US2011/036323。
本专利技术涉及用于控制RF PA (射频功率放大器)的电路，并且更具体而言涉及用于调整RF PA的供应电压的RF PA控制器。
技术介绍
在便携式电子设备如手机、膝上电脑和其他电子设备中广泛地使用RF(射频)发射器和RF功率放大器。在这些设备中使用的RF发射器和RF功率放大器放大并且远程地发射RF信号。RF PA是在这些电子设备中的最主要的功率消耗源之一，并且其效率对于这些便携式电子设备的电池寿命具有显著影响。例如手机制造商进行极大努力来提高RF PA系统的效率，因为RF PA的效率是确定手机的电池寿命和它的通话时间的最关键的因素之O图1示出了常规RF发射器电路，其包括发射器集成电路(TXIC) 102和外部功率放大器(PA) 104。在一些情况中，在TXIC 102与PA 104之间可能存在滤波器。例如，RF发射器电路可以被包括在使用一个或多个手机标准(调制技术)如UMTS(通用移动电话系统)或CDMA (码分多址)的手机设备中，当然RF发射器电路可以被包括在任何其他类型的RF电子设备中。仅仅为了说明的目的，在这里将RF发射器电路描述为手机设备的一部分。TXIC102生成要由PA 104放大并且要由天线(未示出)远程发射(110)的RF信号。例如，RF信号106可以使由TXIC 102根据UMTTS或CDMA标准调制的RF信号106。RF功率放大器104通常包括输出晶体管(未显示)作为它的最后一个放大级。当由PA 104放大RF已调信号106时，该输出晶体管往往会使RF已调信号106失真，导致在输出信号110处比输入信号106处更宽的频谱占用。由于RF频谱是在手机用户之间共享的，所以该更宽的频谱占用是不希望的。因此，手机标准典型地调节可接受的失真的量，因而需要输出晶体管满足高的线性要求。就这点而言，当对RF输入信号106进行幅度调制时，需要对PA 104的输出晶体管进行偏置使得该输出晶体管在峰值发射功率上仍然线性。这典型地导致在RF输入信号106的幅度的非峰值期间的功率浪费，因为该偏置是针对峰值功率水平处的可接受的失真而保持固定的。某些RF调制技术发展为需要更得多的频谱效率，并且因此迫使PA 104牺牲更多的功率效率。例如虽然在PA 104的输出晶体管的峰值功率处的效率可以高于60%，但是当使用诸如WCDMA的调制格式时，利用某些类型的编码，PA 104的效率下降到低于30%。该性能改变是由于PA 104中的RF晶体管在RF输入信号106的幅度的非峰值期间保持在几乎固定的偏置。存在用于提供PA 104中的效率增益的一些常规技术。一种常规技术提供降低由电源(例如开关模式电源(SMPS) 112)向PA 104提供的供应电压108来提高PA 104中的效率。通过使用较低的电源电压108，PA 104以提高的功率效率来操作，因为其操作更靠近饱和点。但是，电源电压108不可以被降得太低，因为这将导致PA 104进行操作的电压余量不足，导致不可接受的失真。如前所述，该失真可能导致所发射的信号的能量溢出到相邻信道上，增加频谱占用并且产生对工作在那些相邻信道中的无线电器件的干扰。因此，应该为PA选择能够平衡可接受的失真与好的效率的最佳供应电压。—种常规方法使用固定输出电压下降调节器(如开关模式电源(SMPS) 112)来降低到PA 104的供应电压。但是，在许多应用中选择固定电源电压是不够的。例如在大部分蜂窝系统中，PA输出功率频繁地改变，因为基站命令手持机调整它的发射功率以改善网络性能，或者因为手持机改变它的发射信息速率。当PA输出功率改变时，该PA的最佳供应电压(如上所述)改变。因此，在一些系统中，首先确定RF输出信号110的期望功率，并且随后根据该期望功率来调整电源电压108。通过自适应地调整供应电压108，在各种PA输出功率水平上PA104的效率都提高。常规方法用“开环”方式估计RF输出信号110的期望功率，其中在该方式中根据所传递的RF输入信号106的功率来估计RF输出信号110的功率。但是，RF输出信号110的功率的估计可能仍然不足以正确地调整供应电压108。例如需要知道峰均比(PAR)来估计PA的最佳供应电压。PAR指示已调RF输出信号110中的平均幅度与峰值幅度之间的差异。利用更高的PAR，需要更高的供应电压来容纳RF输出信号110的峰值电压抖动。许多现代蜂窝系统实时地改变调制的PAR，需要相应地调整供应电压。因此，在这些蜂窝系统中，基于PA输出功率的估计来调整PA 104的供应电压108的常规方法是不适合的。此外，呈现给PA 104的负载带来另一个重大问题。PA 104通常驱动通常包括滤波器和天线的电路。该电路典型地具有大约50ohm范围内的标称阻抗。但是，该电路的阻抗有时候与该标称相比剧烈改变。例如如果触摸该天线或者蜂窝设备被放到金属表面上，则天线的阻抗改变，向PA 104反射阻抗改变。耦合到PA 104的电路的阻抗的改变可能需要改变到PA 104的供应电压以防止流入该电路的RF输出信号110失真。但是上述常规方法不响应于该电路的阻抗的改变而调整供应电压。虽然可以通过向PA 104恒定地提供比最佳供应电压更高的电压来避免在PA 104的输出处的阻抗改变问题，但是更高的供应电压导致PA 104的效率更低。换句话说，常规PA控制器不能够响应于PA的输出阻抗的情况来调整PA的供应电压，以最大化PA效率同时保持放大的RF信号的失真处于可接受的水平。
技术实现思路
本专利技术的实施方式包括一种射频(RF)功率放大器系统，其响应于功率放大器(PA)的RF输出信号的测量或估计功率，调整向该PA提供的供应电压。该RF PA系统包括功率放大器(PA)，其接收并且放大RF输入信号以在适合于天线传输的水平生成RF输出信号。PA VCC(供应电压)控制器生成供应电压控制信号，该供应电压控制信号用于控制到该PA的最后一级的供应电压。响应于该RF PA输出信号的测量或估计功率，并且还可以响应于用于指示在该PA输出处经历的阻抗失配的测量参数，生成该供应电压控制信号。通过控制到该RF PA的供应电压，提高PA的效率。在一个实施方式中，响应于PA的RF输出信号的平均功率，并且还响应于PA的RF输出信号的峰均比，生成该供应电压控制信号。在另一个实施方式中，响应于PA的RF输出信号的瞬时功率包络，生成该供应电压控制信号。在另一个实施方式中，向该RF PA系统增加相位修正环路，该相位修正环路生成用于表示该RF输入信号的相位与该RF输出信号的相位之间的差的相位误差信号，并且基于该相位误差信号来调整到该PA的RF输入信号的相位，以降低当PA供应电压调整时可能发生的由该功率放大器产生的相位失真。在另一个实施方式中，用PA阻抗调整控制器替换PA VCC控制器，并且调整该PA的输出处的阻抗调整电路而不是到该PA的供应电压。该阻抗调整控制器提供阻抗控制信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频RF功率放大器系统，包括：功率放大器，其被配置为放大RF输入信号以生成RF输出信号；包络块，其被配置为基于所述RF输入信号的包络生成包络信号，所述包络信号指示所述RF输出信号的估计包络；功率放大器VCC控制器，其被配置为响应于指示所述RF输出信号的估计包络的所述包络信号和指示所述功率放大器的输出处的阻抗失配的参数，生成用于控制所述功率放大器的包络跟踪供应电压的供应电压控制信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·F·德罗吉，M·托马兹，
申请(专利权)人：匡坦斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US