專利名稱：控制功率放大器的開關(guān)式電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如何控制開關(guān)式電源。
背景技術(shù)：
開關(guān)式電源(SMPS)用于向功率放大器饋送電能。這種結(jié)構(gòu)例 如被用在許多便攜式射頻發(fā)射機(jī)中的電池和發(fā)射機(jī)的功率放大器之 間。使用開關(guān)式電源的主要原因在于其良好的效率。例如，線性調(diào) 節(jié)器的功率損耗相比開關(guān)式電源而言要大得多。
圖1示出了高效率RF發(fā)射機(jī)布局的例子。該發(fā)射機(jī)包括對(duì)即將 要發(fā)射的信號(hào)102在用天線104發(fā)射前進(jìn)行放大的射頻功率放大器 100。該發(fā)射機(jī)還包括用于提供電池電壓Vbat的屯池106。該電池電 壓被送到開關(guān)式電源108中，該開關(guān)式電源108作為DC-DC轉(zhuǎn)換器 并且將電池電壓轉(zhuǎn)換成功率放大器的供電電壓Vpa。作為輸入，開關(guān) 式電源可以有一個(gè)用來控制功率供應(yīng)的參考電壓VM。通常，功率放 大器是非線性功率放大器，但其也可以是線性放大器。
通常，開關(guān)式電源包括開關(guān)轉(zhuǎn)換器(功率級(jí))和控制電路。基 于開關(guān)轉(zhuǎn)換器的類型和其控制的類型，有許多種方法來實(shí)現(xiàn)SMPS。 開關(guān)轉(zhuǎn)換器包括將電池電壓經(jīng)由濾波結(jié)構(gòu)連接到負(fù)載(功率放大器) 的開關(guān)結(jié)構(gòu)。通常，該濾波結(jié)構(gòu)是LC濾波器，但是也存在其它的實(shí) 現(xiàn)。該開關(guān)結(jié)構(gòu)以給定的開關(guān)頻率Fs來進(jìn)行閉合/斷開。通常，LC 濾波器較開關(guān)頻率具有很低的轉(zhuǎn)角頻率。因此，其很有效地衰減了 開關(guān)頻率和諧波的分量。但是，衰減并不完美所以SMPS的輸出電壓 內(nèi)在地包含開關(guān)紋波。該紋波由位于開關(guān)頻率處的主要分量和高階 諧波組成，但是相對(duì)于主要分量高階諧波具有低得多的振幅。紋波增大了發(fā)射機(jī)天線中的發(fā)射機(jī)干擾水平。特別地，開關(guān)頻
率的第一諧波要求同時(shí)發(fā)射和接收的系統(tǒng)，例如基于WCDMA和 CDMA2k的系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)中會(huì)引起問題。在像這樣的系統(tǒng)中，紋波可 以減敏(desentisize )接收。通常的開關(guān)頻率在1 MHz到2 MHz的 范圍中，但是在一些情況下，為了獲得要求的帶寬，它可以增大到 例如IO MHz。高的開關(guān)頻率降低了 SMPS的效率。
在使用同時(shí)發(fā)射和接收的無線通信系統(tǒng)中，發(fā)射和接收的頻率 差被稱為雙工間隔。在多數(shù)現(xiàn)有系統(tǒng)中，雙工間隔是固定的。但是 在開發(fā)新系統(tǒng)時(shí)，未來的趨勢(shì)是朝向可變的雙工間隔。在這樣的系 統(tǒng)中，如果使用的發(fā)射頻率是位于最高的可能頻率而接收頻率是位 于最低的可能頻率，那么相對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)雙工間隔將要窄許多。這 可能意味著甚至S M P S開關(guān)紋波的第二和第三諧波都可以落在其自身 的接收信號(hào)之上。進(jìn)一步，在未來頻帶擴(kuò)展可能會(huì)被付諸使用，這 可能意味更窄的雙工間隔。
因此，隨著發(fā)射和接收頻率越來越接近對(duì)方，需要更加嚴(yán)格的 發(fā)射干擾標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在雙工系統(tǒng)中。進(jìn)一步，支持多于一個(gè)系統(tǒng) 的終端也提出類似的問題。不同系統(tǒng)的許多接收機(jī)將在同 一 個(gè)終端 中工作，而另一個(gè)系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)在一個(gè)臨近的頻帶中發(fā)射。這些不 同系統(tǒng)的接收可以被SMPS紋波的諧波所干擾。為了消除SMPS紋波 諧波問題， 一個(gè)直接的方法是使用比10 MHz高得多的開關(guān)頻率Fs， 并且選擇使用的Fs使得諧波不會(huì)落在同時(shí)工作的接收機(jī)之上。但是 這意味著較低的SMPS效率以及因此更高的功率消耗。在便攜設(shè)備中， 這是一個(gè)壞的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于控制開關(guān)式電源的改良方 法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種包括用于在第一射頻接收發(fā) 射的接收機(jī)和用于在第二射頻進(jìn)行發(fā)射的發(fā)射機(jī)的射頻收發(fā)機(jī)，并被配置用于基于第一射頻和第二射頻的頻率間隔來改變開關(guān)式電源的開關(guān)頻率的控制器。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，提供一種用于控制射頻收發(fā)機(jī)中的發(fā)射機(jī)的功率放大器的開關(guān)式電源的方法，其中該射頻收發(fā)機(jī)包括用于在第 一射頻接收發(fā)射的接收機(jī)和用于在第二射頻進(jìn)行發(fā)射的發(fā)射機(jī)。在該方法中，開關(guān)式電源的開關(guān)頻率基于第一射頻和第二射頻的頻率間隔進(jìn)行改變。
根據(jù)本發(fā)明的另 一 方面，提供包括用于在第 一射頻接收發(fā)射的接收裝置和用于在第二射頻進(jìn)行發(fā)射的發(fā)射裝置的射頻收發(fā)機(jī)，以及在發(fā)射裝置中提供具有開關(guān)式電源的功率放大裝置。該收發(fā)機(jī)還包括用于基于第一射頻和第二射頻的頻率間隔來改變開關(guān)式電源的開關(guān)頻率的控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供收發(fā)機(jī)的射頻發(fā)射機(jī)，其中該收發(fā)機(jī)包括用于在第一射頻接收發(fā)射的接收機(jī)，該發(fā)射機(jī)被配置用
收發(fā)機(jī)還包括被配置用于基于第 一 射頻和第二射頻的頻率間隔來改變開關(guān)式電源的開關(guān)頻率的控制器。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，在包括用于在第一射頻接收發(fā)射的
置用于在第二射頻進(jìn)行發(fā)射。開關(guān)式電源的開關(guān)頻率基于第一射頻和第二射頻的頻率間隔為可調(diào)整的。
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
提供幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。該建議的方法易于實(shí)施。其允許對(duì)開關(guān)式電源進(jìn)行靈活的控制。因?yàn)殡p工間隔的改變被考慮
到SMPS的控制中，射頻功率放大器的功率消耗可以在雙工間隔的較大變動(dòng)上保持高效。導(dǎo)致低效功率消耗的開關(guān)頻率僅在非常窄的雙工間隔的情況下并且當(dāng) 一些其它系統(tǒng)的接收機(jī)靠近頻帶中使用的發(fā)射頻率時(shí)才需要。


下面將參考具體實(shí)施方式
和附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描
述，其中
圖1示出了高效RF發(fā)射機(jī)布局的例子；
圖2A和圖2B示出了開關(guān)式電源的例子；
圖2C示出了電源中的不同信號(hào)；
圖3示出了作為參考電壓VM的函數(shù)的輸出電壓V"
圖4示出了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
可以應(yīng)用到的射頻收發(fā)機(jī)的例子；
圖5是示出了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的流程圖；以及圖6A和圖6B示出了電源式開關(guān)分割(splitting)。
具體實(shí)施例方式
圖2A示出了開關(guān)式電源的例子。開關(guān)式電源108將電池電壓VBAT轉(zhuǎn)換為功率放大器所需要的電壓水平VPA。開關(guān)式電源108通常包括開關(guān)轉(zhuǎn)換器200或者功率級(jí)，以及開關(guān)轉(zhuǎn)換器的控制電路202。在圖2A的例子中，開關(guān)式電源的輸入包括參考電壓VM和時(shí)鐘信號(hào)CLK。根據(jù)開關(guān)轉(zhuǎn)換器的類型和其控制的類型，存在許多種方法來實(shí)現(xiàn)開關(guān)式電源。
開關(guān)轉(zhuǎn)換器可以被實(shí)現(xiàn)為具有步降(step-down)特性行為的降壓型轉(zhuǎn)換器。因此，轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V訓(xùn)T總是比轉(zhuǎn)換器的輸入電壓V組低。轉(zhuǎn)換器也可以實(shí)現(xiàn)為具有步升(step-up)特性行為的升壓型轉(zhuǎn)換器，其中轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V,總是比輸入電壓V組高。升降
壓轉(zhuǎn)換器具有步升/步降特性行為。在這種情況下，輸出電壓V,可
以低于或者高于輸入電壓VBAT。另外，也存在一些具有不同特性的其
它布局。
有一些可能的控制方法。在電壓模式控制中，轉(zhuǎn)換器的輸出電壓被測(cè)量并且用作反饋來閉合控制環(huán)路。在電流模式控制中，輸出電壓和電路中的電流都被測(cè)量并且用作反饋。另外，也存在一些為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的具有不同特性的其它控制方法。
8圖2B示出了包括開關(guān)轉(zhuǎn)換器200和控制電路202的常用開關(guān)式電源的例子。圖2C示出了電源中的不同信號(hào)。在該例子中，開關(guān)轉(zhuǎn)換器200是升壓型轉(zhuǎn)換器，并且控制電路202實(shí)現(xiàn)了電壓模式控制。應(yīng)該注意圖2B僅僅是具體實(shí)施方式
可以應(yīng)用到的許多SMPS類型中的一個(gè)例子。
具體實(shí)施方式
不限于升壓型轉(zhuǎn)換器和電壓模式控制。
開關(guān)轉(zhuǎn)換器200包括兩個(gè)用作為開關(guān)的半導(dǎo)體器件206、 208，以及LC濾波器210。在該例子中，半導(dǎo)體開關(guān)用兩個(gè)互補(bǔ)MOS晶體管、PMOS晶體管206和麗OS晶體管208來實(shí)現(xiàn)。也可能使用其它類型的半導(dǎo)體開關(guān)。開關(guān)以開關(guān)頻率F^l/Ts來交替地閉合/斷開，因此將脈寬調(diào)制(PWM)后的電壓應(yīng)用到LC濾波器210。濾波器210主要地提取PWM電壓的DC分量(VPA)并且將其應(yīng)用到負(fù)載上。在這種情況下，負(fù)載是RF功率放大器并且在這里用阻性負(fù)載Rpa來表示。從開關(guān)式電源的角度來看，飽和的功率放大器可以近似地表示為恒定的阻性負(fù)載。通常，LC濾波器210相對(duì)于開關(guān)頻率具有非常低的轉(zhuǎn)角頻率，因此其非常有效地衰減位于開關(guān)頻率Fs處的分量及其諧波。但是，衰減并不完美，因此SMPS的輸出電壓VPA包含了開關(guān)紋波。紋波包括位于開關(guān)頻率處的主要分量和高階諧波，但是相對(duì)于主要分量高階諧波通常具有低得多的振幅。
轉(zhuǎn)換器的輸出電壓VPA由控制電路的脈寬調(diào)制器(PWM)的"占空比"來控制。占空比代表了 PMOS的導(dǎo)通時(shí)間t。n—國s相對(duì)于開關(guān)周期Ts的比例VPA=d*VBAT(占空比d可以在0到l之間的范圍內(nèi)取值，因此，可以看到在這種類型的轉(zhuǎn)換器中輸出電壓總是比輸入電壓低)。
控制電路202的作用是用來保證輸出電壓VpA被調(diào)節(jié)在一個(gè)給定的參考值V"在實(shí)際中，控制電路具有經(jīng)測(cè)量的輸出電壓VPA,參考電壓Vw以及外部時(shí)鐘信號(hào)CLK作為輸入信號(hào)，以及用于轉(zhuǎn)換器開關(guān)的具有正確占空比d的控制信號(hào)212、 214作為輸出信號(hào)。外部時(shí)鐘信號(hào)CLK是來自發(fā)射機(jī)的射頻集成電路RFIC中的時(shí)鐘電路的信號(hào)。其決定了開關(guān)頻率Fs。
控制電路包括補(bǔ)償器216,該補(bǔ)償器包括具有阻抗Zl和Z2的運(yùn)算放大器OPAMP。在實(shí)際中，這些阻抗由電阻和電容形成并且它們確 定了補(bǔ)償器的頻率響應(yīng)的形狀以保證控制環(huán)路中所需的交叉頻率和 相位裕度。補(bǔ)償器216定義了 SMPS的動(dòng)態(tài)行為(例如瞬時(shí)響應(yīng))。 補(bǔ)償器的輸出是信號(hào)Vc。
控制電路還包括鋸齒信號(hào)生成器218。該生成器生成與外部時(shí)鐘 信號(hào)CLK同步的鋸齒信號(hào)Vsaw。
控制電路還包括通過比較鋸齒信號(hào)VSAW和Ve來生成控制信號(hào)Vcm 的比較器220。產(chǎn)生的控制信號(hào)VeM是必要時(shí)使用占空比d經(jīng)過脈寬 調(diào)制的，以將VpA調(diào)節(jié)到靠近參考VM:例如，如果Vpa降低-^e增大》d 增大-〉VpA增大。鋸齒信號(hào)生成器218和比較器220形成了所謂的脈 寬調(diào)制器222 (具有Vc作為輸入以及P麗信號(hào)V^l作為輸出)。
最后，控制電路還包括驅(qū)動(dòng)器224。驅(qū)動(dòng)器224具有P麗信號(hào) Vcm作為輸入，以及用于兩個(gè)開關(guān)的控制信號(hào)212、 214作為輸出。 通常，這些控制信號(hào)具有三個(gè)基本目的。首先，對(duì)于所使用的開關(guān) 的組合(PM0S+NM0S或者NM0S+畫S )它們必須具有正確的順序。其 次，它們必須提供正確的電壓水平并且具有正確的電流能力以足夠 快地驅(qū)動(dòng)開關(guān)閉合/斷開。最后，它們提供從一個(gè)開關(guān)間隔到下一個(gè) 開關(guān)間隔過渡時(shí)所引入的"死區(qū)時(shí)間"(dead time)。在該"死區(qū) 時(shí)間"中，兩個(gè)開關(guān)在很短的時(shí)間間隔內(nèi)都是斷開的，這樣避免了 交叉導(dǎo)通(即兩個(gè)開關(guān)的同時(shí)導(dǎo)通，這導(dǎo)致電流從電池通過開關(guān)直 接流到接地，這是降低效率的現(xiàn)象，因此必須避免)。
參考信號(hào)Vm是用于SMPS的參考信號(hào)，并且其確定輸出電壓VPA。 輸出電壓VpA是參考電壓Vm的函數(shù)。這在圖3中示出。
參考電壓Vm通常由RFIC從數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC來提供。參考電壓可 以由發(fā)射機(jī)的控制器來控制。基于系統(tǒng)和RF發(fā)射機(jī)的類型，Vm可以 僅僅是DC或者振幅調(diào)制的(DC+AC)。在第一種情況下，向功率放 大器提供其值基于RF輸出功率水平的恒定電壓VPA。在后一種情況 下，向功率放大器提供跟蹤參考信號(hào)Vm的振幅調(diào)制的Vpa。
圖4示出了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
可以應(yīng)用到的射頻收發(fā)機(jī)的
10例子。該收發(fā)機(jī)包括天線104、發(fā)射機(jī)400和接收機(jī)402。接收機(jī)402 被配置用于在第一射頻FKx接收發(fā)射，而發(fā)射機(jī)400被配置用于在第 二射頻Fn進(jìn)行發(fā)射。因此收發(fā)機(jī)中的雙工間隔F。sep是IFb廣FTX|。
收發(fā)機(jī)可以包括連接到天線104的雙工濾波器404。接收機(jī)包括 配置用于對(duì)用天線接收到的并且用雙工濾波器404濾波的信號(hào)進(jìn)行 放大的功率放大器405。
發(fā)射機(jī)400包括被配置用于對(duì)需要發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行放大的功率 放大器100。該信號(hào)從功率放大器100經(jīng)由雙工濾波器404被送到天 線104。
功率放大器可以是固定的供電電壓放大器。供電電壓可以由控 制器根據(jù)功率水平信息來調(diào)整。發(fā)射機(jī)可以是包絡(luò)跟蹤發(fā)射機(jī)、包 絡(luò)消除和恢復(fù)(EER)發(fā)射機(jī)或者極性發(fā)射機(jī)。通常，發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu) 以及功率放大器的電源電壓控制方法對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的適 用性不構(gòu)成限制。
收發(fā)機(jī)包括電池或者電源106。電池輸出電壓V阻到開關(guān)式電源 SMPS 108。 SMPS將電壓vbat轉(zhuǎn)換為被功率放大器100用作為供電電 壓的另一個(gè)電壓Vpa。
收發(fā)機(jī)包括控制收發(fā)機(jī)的單元的控制器單元406?？刂破鲉卧?406向SMPS提供參考信號(hào)VM。收發(fā)機(jī)還包括向SMPS提供時(shí)鐘信號(hào)的 時(shí)鐘電路408。在SMPS中，時(shí)鐘信號(hào)決定SMPS的開關(guān)頻率。
控制器和時(shí)鐘電路可以在收發(fā)機(jī)的射頻集成電路(RFIC)中實(shí)現(xiàn)。
收發(fā)機(jī)可以是基站收發(fā)機(jī)或者移動(dòng)臺(tái)收發(fā)機(jī)。本發(fā)明的具體實(shí) 施方式在兩種情況下都適用。在下面的非限制性例子中，假設(shè)收發(fā) 機(jī)是移動(dòng)臺(tái)收發(fā)機(jī)。
在通信系統(tǒng)中，雙工間隔通常是系統(tǒng)參數(shù)。通常，系統(tǒng)的基站 向移動(dòng)臺(tái)發(fā)射關(guān)于發(fā)射頻率以及在基站的小區(qū)中使用的雙工間隔的 信息。在圖4的收發(fā)機(jī)中，控制器單元跟蹤例如頻率和所使用的雙 工間隔之類的無線參數(shù)。在本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中，開關(guān)式電源108的適應(yīng)性開關(guān)頻
率被用在收發(fā)機(jī)中。發(fā)射機(jī)400中的開關(guān)式電源108的開關(guān)頻率根 據(jù)距離收發(fā)機(jī)中同時(shí)工作的活躍的接收機(jī)的頻率間隔來改變。開關(guān) 式電源的開關(guān)頻率可以在雙工間隔，即發(fā)射和接收射頻的頻率間隔 F隨H FRX_FTX I的基礎(chǔ)上改變。
讓我們研究一些數(shù)字性例子。當(dāng)頻率間隔F,很小的時(shí)候，可 以用很高的開關(guān)頻率。例如，F(xiàn)s可能大約為50 MHz。這保證Fs的第 一諧波不會(huì)落入到其自己的接收機(jī)頻率信道之內(nèi)而落到其上的頻面 上。這種情況進(jìn)一步由SMPS LC輸出濾波器在更高的頻率處增大的 衰減所改善。但是，對(duì)Fs使用高值意味著削弱的SMPS效率。
當(dāng)頻率間隔F,很大時(shí)，可以使用較小的開關(guān)頻率。例如，F(xiàn)s 可以大約為10 MHz或者更低。在這種情況下，落到其自己接收到信 號(hào)之上的Fs的諧波的能量足夠低。低Fs值意味著良好的SMPS效率。
當(dāng)頻率間隔F,p介于小值和大值之間，目標(biāo)則是盡可能地使用 低Fs值以獲取良好的SMPS效率和低功耗。
在本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中，控制器檢測(cè)頻率間隔F。sep中的改 變。例如，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)漫游到另一個(gè)運(yùn)營商的網(wǎng) 絡(luò)時(shí)，或者如果移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，頻率間隔 會(huì)改變。如果移動(dòng)電話在一個(gè)新位置開機(jī)而新位置的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)不同 于之前位置的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的時(shí)候，改變也會(huì)發(fā)生。還有可能是，移動(dòng) 臺(tái)可以請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的改變。
圖5的流程圖示出了本發(fā)明的具體實(shí)施例。在步驟500中，移 動(dòng)臺(tái)使用給定的頻率間隔F。sm以給定的頻率進(jìn)行發(fā)射和接收。開關(guān) 頻率具有給定值FS1。
在步驟502中，移動(dòng)臺(tái)接收到命令向其它頻率執(zhí)行切換。切換 可以在系統(tǒng)內(nèi)部才丸4亍或者其可以是向另 一個(gè)系統(tǒng)切換。
與該切換命令相聯(lián)系，移動(dòng)臺(tái)的控制器可以接收關(guān)于新頻率的 網(wǎng)絡(luò)信息。在步驟504中，控制器檢測(cè)到新頻率的頻率間隔F,2不
同于之前的FDSEP1。在步驟506中，控制器在頻率間隔改變的基礎(chǔ)上評(píng)估是否需要 調(diào)整開關(guān)頻率。是否需要改變頻率間隔可以基于改變的量和方向以 及開關(guān)頻率的當(dāng)前值Fs,。例如，如果開關(guān)頻率的之前值Fs,很低并且 頻率間隔增大，則可不存在調(diào)整開關(guān)頻率的需要。但是，如果頻率 間隔降低，則存在增大開關(guān)頻率的需要。在這種情況下，開關(guān)頻率
在步驟508中調(diào)整。
在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，通過控制SMPS的時(shí)鐘信號(hào)來調(diào)整開關(guān) 頻率。參考圖4，控制器406可以控制生成SMPS 108的時(shí)鐘信號(hào)CLK 的時(shí)鐘電路408。如果SMPS具有自由振蕩脈寬調(diào)制器時(shí)鐘，則可以 通過根據(jù)來自控制器的控制信號(hào)改變P麗鋸齒信號(hào)生成器的斜率來 調(diào)整開關(guān)頻率。
在步驟510中，控制器評(píng)估是否需要調(diào)整移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射機(jī)的其 它參數(shù)。在這種情況下，參數(shù)在步驟512中調(diào)整。由于SMPS開關(guān)頻 率所生成的干擾只是天線中的發(fā)射機(jī)噪聲中的一個(gè)因素，F(xiàn)s的改變 可以和一些其它參數(shù)的調(diào)整結(jié)合在一起。例如，移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射機(jī)的 功率放大器的偏置可以在頻率間隔的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整。參考圖4,功 率放大器100可以被配置用于根據(jù)從控制器406接收到的信息來調(diào) 整偏置。
此外，SMPS的功率級(jí)可以根據(jù)功率放大器所需的功率水平被重 新配置。功率級(jí)可以被分割成較小的并聯(lián)功率級(jí)。在較低的功率水 平，可以僅使用功率級(jí)的一部分，這減少了開關(guān)損耗，因此提高了效率。
圖6A和6B示出了電源開關(guān)分割。電源開關(guān)分割是一種能被用 來在低功率水平改善開關(guān)轉(zhuǎn)換器效率的技術(shù)。電源開關(guān)，例如圖2 中的PMOS或者NMOS器件206或208，根據(jù)必須要處理的電流來確定 尺寸。電流越高，則開關(guān)的閉合電阻必須要越低，并且在MOS器件 的情況下，器件必須更寬(大的W)。但是，更寬的器件將具有需要 驅(qū)動(dòng)的更大的柵極電容，將導(dǎo)致更大的驅(qū)動(dòng)損耗。同樣對(duì)于更寬的 器件來說開關(guān)損耗也將更大。因此，當(dāng)電流小于該開關(guān)所設(shè)計(jì)的最
13大電流時(shí)，開關(guān)在低功率水平不是最優(yōu)的。
圖6A示出了沒有使用分割的例子。其中示出了具有緩沖器602 和特定RDS —ON的功率開關(guān)600。需要緩沖器602來驅(qū)動(dòng)電源開關(guān)閉 合/斷開。
圖6B示出了電源開關(guān)分割技術(shù)。在該例子中，電源開關(guān)被分割 成兩個(gè)或者更多的較小的開關(guān)604A、 604B、 604N (相對(duì)于開關(guān)600， 每一個(gè)都具有較小的w),每一個(gè)都具有電阻RDS-ONA， RDS —0NB， RDS —O麗以及緩沖606A, 606B， 606N。這些部分可以是對(duì)稱的或者 非對(duì)稱的(例如，1/2, 1/4, 1/8等)。當(dāng)所有部分都處于閉合狀態(tài) 時(shí)，最后總共的RDS-ON和非分割的例子中的是一樣的。但是，在這 種情況下，可以在某個(gè)給定時(shí)刻選擇開關(guān)的哪些部分是活躍的。在 低功率水平，當(dāng)電流較低時(shí)，更高的閉合阻抗是可以接受的，并且 開關(guān)的一些部分可以是禁用的。這將導(dǎo)致較低的驅(qū)動(dòng)和開關(guān)損耗。
由于部分開關(guān)的更高的閉合阻抗，導(dǎo)通損耗將升高。但是，可以在 低功率水平處獲得效率的整體改善。
控制塊608根據(jù)與所需的功率水平或輸出電流相關(guān)的信息來啟
用開關(guān)的部分。
簡(jiǎn)而言之，在本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中，對(duì)于低于最大頻率間 隔值的頻率間隔值，控制器增大SMPS的開關(guān)頻率。另外，在低功率 水平，控制器也可以激活功率級(jí)分割來至少部分地補(bǔ)償效率降低。
此外，移動(dòng)臺(tái)可以包括多于一個(gè)的接收機(jī)(或者發(fā)射機(jī))。例 如，移動(dòng)臺(tái)可以被配置使用在不同的系統(tǒng)來與不同的收發(fā)機(jī)進(jìn)行通 信。因此，移動(dòng)臺(tái)可以包括與第一系統(tǒng)相連接的接收機(jī)和與另一個(gè) 系統(tǒng)相連接的發(fā)射機(jī)。此外，移動(dòng)臺(tái)可以用一個(gè)接收才幾來通信而另 一個(gè)用于測(cè)量。因此，可以存在一種移動(dòng)臺(tái)在一個(gè)射頻頻帶中執(zhí)行 測(cè)量而在另一個(gè)頻帶中與發(fā)射機(jī)進(jìn)行通信的情況。此外，接收機(jī)所 使用的雙工頻率可以是不同的。當(dāng)確定開關(guān)頻率時(shí)，這些參數(shù)可以 被考慮進(jìn)去。
在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
中，在確定開關(guān)頻率時(shí)，可以對(duì)巴接收頻帶的通常干擾水平考慮進(jìn)來。由SMPS生成的干擾僅是天線中 的接收機(jī)噪聲的一個(gè)因素。當(dāng)干擾水平很高時(shí)，可以使用比干擾水 平較低的情況下的開關(guān)頻率更大的開關(guān)頻率。干擾水平可以使用現(xiàn) 有技術(shù)中的方法來在接收機(jī)中測(cè)量。
括被配置用于執(zhí)行結(jié)合圖5中的流程圖以及結(jié)合圖2A、圖2B、圖3 和圖4所描述的步驟中的至少一部分的控制器。這些具體實(shí)施方式
可以被實(shí)現(xiàn)為包括用于執(zhí)行用于控制射頻收發(fā)機(jī)中的發(fā)射機(jī)的功率 放大器的開關(guān)式電源的計(jì)算機(jī)進(jìn)程的指令的計(jì)算機(jī)程序，其中該射 頻收發(fā)機(jī)包括用于在第一射頻接收發(fā)射的接收機(jī)以及用于在第二射 頻進(jìn)行發(fā)射的發(fā)射機(jī)，其中該進(jìn)程包括基于第一射頻和第二射頻 的頻率間隔來改變開關(guān)式電源的開關(guān)頻率。
計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在可以由計(jì)算機(jī)或處理器讀取的計(jì)算機(jī)程 序分布介質(zhì)中。計(jì)算機(jī)程序介質(zhì)可以是，例如但不限于，電性、磁 性、光、紅外或者半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備或者傳輸介質(zhì)。計(jì)算機(jī)程序介 質(zhì)可以包括下列媒體中的至少一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、程序存儲(chǔ)介 質(zhì)、記錄介質(zhì)、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、可擦除可編 程只讀存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)可讀的軟件發(fā)布包、計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)、計(jì)算 機(jī)可讀通信信號(hào)、計(jì)算機(jī)可讀的印刷品以及計(jì)算機(jī)可讀的壓縮軟件 包。
盡管已經(jīng)在上面根據(jù)附圖和參考例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，很 顯然本發(fā)明不局限于此而是可以在附屬權(quán)利要求的范圍內(nèi)以一些方 式進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1. 一種射頻收發(fā)機(jī)，包括被配置用于在第一射頻接收發(fā)射的接收機(jī)；被配置用于在第二射頻進(jìn)行發(fā)射的發(fā)射機(jī)；位于發(fā)射機(jī)中的具有開關(guān)式電源的功率放大器；以及被配置用于基于第一射頻和第二射頻的頻率間隔來改變開關(guān)式電源的開關(guān)頻率的控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)機(jī)，其中所述控制器被配置用于 在第 一射頻和第二射頻的頻率間隔減小的時(shí)候增大開關(guān)式電源的開 關(guān)頻率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)機(jī)，其中所述控制器被配置用于 在第 一射頻和第二射頻的頻率間隔增大的時(shí)候減小開關(guān)式電源的開 關(guān)頻率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)機(jī)，其中所述控制器被配置用于 基于第一射頻和第二射頻的頻率間隔調(diào)整功率放大器的偏置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)機(jī)，其中所述控制器被配置用于 基于要發(fā)射的信號(hào)所需的功率水平來調(diào)整功率放大器的功率級(jí)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)機(jī)，其中所述開關(guān)式電源包括具 有鋸齒信號(hào)生成器的脈寬調(diào)制器，并且所述控制器被配置用于基于 第 一 射頻和第二射頻的頻率間隔調(diào)整脈寬調(diào)制器鋸齒生成器的斜 率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)機(jī)，其中所述開關(guān)式電源包括時(shí) 鐘信號(hào)，并且所述控制器被配置用于基于第一射頻和第二射頻的頻 率間隔調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)機(jī)，其中所述收發(fā)機(jī)包括向開關(guān) 式電源提供時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘電路，并且所述控制器被配置用于控制 由時(shí)鐘電路提供的時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)機(jī)，其中所述收發(fā)機(jī)包括多于一個(gè)的接收機(jī)，在這些接收機(jī)中至少一個(gè)接收機(jī)被配置用于在第三頻 率進(jìn)行測(cè)量，控制器被配置用于在改變開關(guān)頻率時(shí)將第三頻率考慮 進(jìn)去。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的收發(fā)機(jī)，其中所述接收機(jī)與第一系 統(tǒng)相連接，而所述發(fā)射機(jī)與另一個(gè)系統(tǒng)相連接。
11. 一種用于控制開關(guān)式電源的方法，包括 在接收機(jī)中在第一射頻接收發(fā)射；以及在第二射頻使用發(fā)射機(jī)進(jìn)行發(fā)射，其中開關(guān)式電源的開關(guān)頻率 基于第 一 射頻和第二射頻的頻率間隔來改變。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括在第一射頻和第二射 頻的頻率間隔減小的時(shí)候增大開關(guān)式電源的開關(guān)頻率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括在第一射頻和第二射 頻的頻率間隔增大的時(shí)候減小開關(guān)式電源的開關(guān)頻率。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括基于第一射頻和第二 射頻的頻率間隔來調(diào)整功率放大器的偏置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括基于將要發(fā)送的信號(hào) 所需的功率水平來調(diào)整功率放大器的功率級(jí)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括基于第一射頻和第二 射頻的頻率間隔來調(diào)整脈寬調(diào)制器的鋸齒信號(hào)生成器的斜率。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括基于第一射頻和第二 射頻的頻率間隔來調(diào)整開關(guān)式電源的時(shí)鐘信號(hào)的頻率。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括接收命令以調(diào)整第一 頻率和第二頻率以及第 一射頻和第二射頻之間的頻率間隔。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中發(fā)射還包括具有多于一 個(gè)接收機(jī)的發(fā)射機(jī)，在這些接收機(jī)中至少有一個(gè)用于在第三頻率進(jìn) 行測(cè)量并且在改變開關(guān)頻率時(shí)將第三頻率考慮進(jìn)去。
20. —種射頻收發(fā)機(jī)，包括 用于在第一射頻接收發(fā)射的接收裝置；以及 用于在第二射頻進(jìn)行發(fā)射的發(fā)射裝置；位于發(fā)射裝置中的具有開關(guān)式電源的功率放大裝置；以及 用于基于第 一 射頻和第二射頻的頻率間隔來改變開關(guān)式電源的 開關(guān)頻率的控制裝置。
21. —種收發(fā)機(jī)中的射頻發(fā)射機(jī)，包括 被配置用于在第一射頻接收發(fā)射的接收機(jī)； 被配置用于在第二射頻進(jìn)行發(fā)射的發(fā)射機(jī)； 具有開關(guān)式電源的功率放大器；以及被配置用于基于第一射頻和第二射頻的頻率間隔來改變開關(guān)式 電源的開關(guān)頻率的控制器。
22. —種位于收發(fā)機(jī)的射頻發(fā)射機(jī)中的開關(guān)式電源，包括 被配置用于在第一射頻接收發(fā)射的接收機(jī)；以及 被配置用于在第二射頻進(jìn)行發(fā)射的發(fā)射機(jī)；其中基于第一射頻和第二射頻的頻率間隔來改變開關(guān)式電源的開關(guān)頻率。
23. —種實(shí)施在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)其被處理 器執(zhí)行時(shí)用于控制射頻收發(fā)機(jī)中的發(fā)射機(jī)的功率放大器的開關(guān)式電 源，其中所述射頻收發(fā)機(jī)包括用于在第 一射頻接收發(fā)射的接收機(jī)和 用于在第二射頻進(jìn)行發(fā)射的發(fā)射機(jī)，該處理包括基于第一射頻和第
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的計(jì)算機(jī)程序分布介質(zhì)，所述分布介 質(zhì)包括下列介質(zhì)中的至少一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)、程序存儲(chǔ)介質(zhì)、 記錄介質(zhì)、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器、計(jì)算機(jī)可讀的軟件發(fā)布包、計(jì)算機(jī) 可讀信號(hào)、計(jì)算機(jī)可讀通信信號(hào)以及計(jì)算機(jī)可讀的壓縮軟件包。
全文摘要
本發(fā)明提供一種射頻發(fā)射機(jī)。該收發(fā)機(jī)包括用于在第一射頻接收發(fā)射的接收機(jī)和用于在第二射頻進(jìn)行發(fā)射的發(fā)射機(jī)，并且在發(fā)射機(jī)中包括具有開關(guān)式電源(108)的功率放大器(100)。該收發(fā)機(jī)還包括被配置用于基于第一射頻和第二射頻的頻率間隔來改變開關(guān)式電源的開關(guān)頻率的控制器(406)。
文檔編號(hào)H03F1/02GK101479933SQ200780024547
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者S·康加斯瑪, S·阿波雅, V·格里戈里 申請(qǐng)人:諾基亞公司