專利名稱：具有極性反饋的線性rf放大器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及用于射頻(RF)信號的線性放大系統(tǒng)，并且更加具體地，涉及使用極性反饋的RF信號的線性放大的系統(tǒng)。
背景技術：
各種應用，包括很多形式的無線通信，采用射頻(RF)發(fā)射。例如，可以利用包含待被傳達的信息的基帶信號調(diào)制RF載波。經(jīng)調(diào)制的RF信號然后可以被放大和發(fā)射。在放大RF信號時應該在一定程度上加以小心以保證它不失真。如果RF發(fā)射是失真的，則接收器可能不能夠正確地解調(diào)RF信號和還原初始基帶信號。為了避免失真，放大過程應該保持相對線性。實現(xiàn)這點的一種方式是使用高度補償(backed-off)的放大器(即，在它的最大功率容量下操作良好的放大器)。通過補償放大器，它可以以相對線性的方式操作。然而，當補償遠離它們的最大容量時，放大器通常非常低效地操作。避免失真的另一種方式是使用反饋來校正經(jīng)放大的RF信號中的非線性。數(shù)十年來，反饋原理特別是負反饋是已知的。高保真音頻放大器通常使用大量負反饋來將音頻的失真降至非常低的水平。大體上，直接負反饋(其中輸出經(jīng)由無源反饋網(wǎng)絡而被回連到輸入)還能夠被應用于RF放大器。然而，需要非常高的系統(tǒng)增益來獲得顯著的線性化。在音 頻下獲得高系統(tǒng)增益是比較容易的，但是在射頻下沒有那么容易。結(jié)果，直接負反饋的使用 在RF功率放大器中已經(jīng)受到限制，并且僅僅提供了輕微的結(jié)果。作為對RF信號的直接負反饋的替代，RF信號可以被轉(zhuǎn)換成基帶(即，低頻信號，類似于音頻)，在基帶處可以獲得高增益。高度放大的基帶信號然后可以被轉(zhuǎn)換回RF并且被應用于RF放大器的輸入。這個過程要求將信號從RF解調(diào)成基帶并且然后將經(jīng)放大的基帶信號調(diào)制回RF。在笛卡爾反饋系統(tǒng)中，解調(diào)過程產(chǎn)生“同相”和“正交”或者“IQ”信號。笛卡爾反饋系統(tǒng)對于操作條件例如溫度是敏感的并且要求具有非常嚴格地控制的相位特征的IQ解調(diào)器和調(diào)制器。為了正確地控制相位特征，笛卡爾反饋要求難以實現(xiàn)和調(diào)節(jié)的復雜輔助控制系統(tǒng)。另外，采用笛卡爾反饋的系統(tǒng)通常是昂貴的和復雜的。結(jié)果，對于特定類型的RF應用例如雙向無線電通信而言，笛卡爾反饋并不是理想的。據(jù)此，需要用于RF信號的線性放大的、有效率的系統(tǒng)。另外，需要比較簡單、廉價 的線性RF放大系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
利用一種用于RF信號的功率放大系統(tǒng)提供了解決方案。該系統(tǒng)包括被配置為基于反饋校正的控制信號調(diào)制RF信號的反饋控制調(diào)制器。該調(diào)制器進一步被配置為產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的RF信號。該系統(tǒng)進一步包括與該調(diào)制器通信的功率放大器。該放大器被配置為放大經(jīng)調(diào)制的RF信號并且產(chǎn)生放大的RF輸出信號。該系統(tǒng)還包括與該功率放大器通信的幅度探測器。該幅度探測器被配置為探測放大的RF輸出信號的幅度特征并且產(chǎn)生幅度反饋 信號。該系統(tǒng)包括與該幅度探測器和該調(diào)制器通信的反饋網(wǎng)絡。該反饋網(wǎng)絡被配置為基于 在幅度反饋信號和初始波形的幅度分量之間的差值而產(chǎn)生反饋校正的控制信號。


現(xiàn)在將參考附圖通過實例描述本發(fā)明。而且，在圖中，相似的參考數(shù)字在所有的不 同視圖中標注相應的部件。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個方面示意使用極性反饋的RF信號的功率放大的系統(tǒng)的 框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性反饋的RF信號的功率放大并且包 括調(diào)相器的系統(tǒng)的框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性反饋的RF信號的功率放大并且包 括調(diào)頻器的系統(tǒng)的框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性反饋的RF信號的功率放大并且包 括用于三通道信令的IQ調(diào)制器的系統(tǒng)的框圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意在圖4中示意的系統(tǒng)的一種變型的框圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意在圖4中示意的系統(tǒng)的另一種變型的框圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性反饋的RF信號的功率放大并且包 括單一調(diào)制器的系統(tǒng)的框圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性反饋的RF信號的功率放大并且包 括直接數(shù)字合成的系統(tǒng)的框圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性反饋的RF信號的功率放大并且包 括使用IQ解調(diào)器的幅度探測的系統(tǒng)的框圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性反饋的RF信號的功率放大并且包 括使用IQ解調(diào)器的幅度和相位探測的系統(tǒng)的框圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性反饋的RF信號的功率放大并且包 括使用IQ調(diào)制器的幅度和相位探測的系統(tǒng)的框圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意用于零點補償解調(diào)器輸出緩沖器的偏移調(diào) 節(jié)的電路的框圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意用于零點補償解調(diào)器輸入緩沖器的偏移調(diào) 節(jié)的電路的框圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例包括用于RF信號的功率放大的系統(tǒng)，包括放大器、發(fā)射器等。在 該申請中描述的實施例可以在大范圍的應用中實施，諸如，例如，雙向無線電、同時聯(lián)播通 信系統(tǒng)和移動電話。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個方面示意使用極性幅度反饋的、用于線性放大的系統(tǒng) 100的框圖?；跇O性反饋網(wǎng)絡的幅度通道提供極性幅度反饋。系統(tǒng)100調(diào)制并且放大RF 信號102以產(chǎn)生輸出信號104。調(diào)制是由調(diào)幅器110提供的，并且放大是由功率放大器112提供的。根據(jù)具體應用，調(diào)幅器110和功率放大器112可以采取任何適當?shù)男问?。例如，調(diào) 制和放大功能可以被組合到單一裝置中或者分布于很多裝置中。另外，功率放大器112(或 者多個功率放大器)在操作中不需要是線性的。系統(tǒng)100包括極性幅度反饋網(wǎng)絡116以校 正由功率放大器112引入的任何失真或者非線性。幅度探測器114感測獨立于任何相位分量的輸出信號104的幅度分量。例如，幅 度探測器114可以是信號包絡探測器。幅度探測器114向極性幅度反饋網(wǎng)絡116提供示意 幅度分量的信號。極性幅度反饋網(wǎng)絡116包括反饋控制116A。除了輸出信號104的幅度 分量，反饋控制116A還接收代表初始輸入波形的幅度分量的信號106。基于這兩個信號， 反饋控制116A產(chǎn)生極性幅度反饋控制信號并且將這個信號提供給調(diào)幅器110。調(diào)幅器110 使用極性幅度反饋控制信號來調(diào)節(jié)在經(jīng)放大的輸出信號104中的任何非線性。在到達調(diào)幅器110之前，輸入的RF信號102可能已經(jīng)被部分地調(diào)制。例如，可能 已經(jīng)在之前使用來自初始波形的相位信息調(diào)制了輸入的RF信號102。可替代地，可能已經(jīng) 在之前使用來自初始波形的相位和幅度這兩種信息調(diào)制了輸入的RF信號102。在下面更加 詳細地描述了這些可替代形式的實例。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性幅度反饋的RF信號的功率放大的 系統(tǒng)200的框圖。如在圖1中示意的系統(tǒng)100，圖2的放大系統(tǒng)200包括調(diào)幅器210、功率 放大器212、幅度探測器214，和極性幅度反饋網(wǎng)絡216。系統(tǒng)200還包括數(shù)字信號處理器 (DSP) 220和調(diào)相器230。DSP 220經(jīng)由調(diào)制源222以IQ格式提供初始波形。DSP還包括分 別隔離初始IQ波形的極性相位和幅度分量的反正切和幅度功能塊224，226。基于來自這些 功能塊的輸出，DSP 220產(chǎn)生相位分量信號208和幅度分量信號206。調(diào)相器230接收相位分量信號208并且基于相位分量信號208調(diào)制RF載波信號 以產(chǎn)生部分調(diào)制的RF信號202。RF載波源240產(chǎn)生基本的(underlying) RF載波信號。在 圖2示意的系統(tǒng)中，部分調(diào)制的RF信號被調(diào)相，但是尚未被調(diào)幅。調(diào)幅器210基于從極性 幅度反饋網(wǎng)絡216接收的反饋控制信號對部分調(diào)制的RF信號調(diào)幅。所得到的完全調(diào)制的 RF信號通過激勵器218而被發(fā)送到功率放大器212以作為輸出信號來放大。如在圖1所示的系統(tǒng)100中，系統(tǒng)200包括幅度探測器214，幅度探測器214感測 獨立于任何相位分量的輸出信號104的幅度分量。幅度探測器214向極性幅度反饋網(wǎng)絡 216提供示意幅度分量的信號。極性幅度反饋網(wǎng)絡216包括基于在輸出信號的感測幅度分 量和初始波形的幅度分量206之間的差值(差分，difference)而產(chǎn)生極性幅度反饋控制 信號的差值分量。極性幅度反饋控制信號被高增益積分放大器216B放大并且被提供給調(diào) 幅器210。調(diào)幅器210使用極性幅度反饋控制信號來調(diào)節(jié)在經(jīng)放大的輸出信號204中的任 何非線性。圖2的放大系統(tǒng)200提供RF信號的簡單的、有效率的線性放大。因為在這種配置 中存在的高增益負反饋，系統(tǒng)將強制探測器輸出實際上與所期望的調(diào)幅波形相同。極性幅 度反饋的這種使用校正由調(diào)幅器210、激勵器218或者功率放大器212引入的任何失真。這 使得功率放大器212的有效率的操作能夠更加接近飽和、而不存在通常在開環(huán)系統(tǒng)中由于 放大器接近飽和地操作而引起的失真的風險。另外，極性幅度反饋網(wǎng)絡216需要的構件是 比較簡單和廉價的。然而，對于特定應用，系統(tǒng)200的調(diào)相要求平衡(trade off) 0模擬調(diào) 相器通常被限制于+/-180度相移。很多應用要求大于+/-180度的相移?？商娲呐渲檬鞘褂谜{(diào)頻器，如在圖3中所示。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性幅度反饋的RF信號的功率放大的 系統(tǒng)300的框圖。除了系統(tǒng)300包括調(diào)頻器330之外，系統(tǒng)300類似于在圖2中示意的系 統(tǒng)200。另外，系統(tǒng)300的DSP 320包括隔離初始波形的調(diào)頻分量的微分器功能塊328?；?于這個功能塊的輸出，DSP 320產(chǎn)生被傳送到調(diào)頻器330的頻率分量信號308。調(diào)頻器330 基于頻率分量信號308調(diào)制RF載波信號以產(chǎn)生部分調(diào)制的RF信號302。部分調(diào)制的RF信 號302被傳送到調(diào)幅器310以進行極性反饋控制的調(diào)幅和放大，如以上關于圖2討論的那 樣。圖3所示的系統(tǒng)300包括圖2的系統(tǒng)200的所有優(yōu)點，并且它不被限制于小于 +/-180度的相移。然而，對于特定應用，系統(tǒng)300需要的頻率處理和調(diào)制可能產(chǎn)生挑戰(zhàn)。產(chǎn) 生頻率分量信號需要的微分功能塊328通常使用有限微分來執(zhí)行微分近似。這在幅度信號 分量306和頻率分量信號308之間導致時間延遲。這個時間延遲能夠在輸出信號304中引 起失真。通過以非常高的采樣率執(zhí)行微分以減小時間延遲，信號退化能夠得以減輕。然而， 這個過程可能要求過度的處理器功率和/或速度。作為對于以上討論的調(diào)相器和調(diào)頻器的替代，IQ調(diào)制器可以被用于執(zhí)行初始RF 調(diào)制。例如，圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性幅度反饋的RF信號的功率放大 的系統(tǒng)400的框圖。除了系統(tǒng)400包括IQ調(diào)制器430以替代調(diào)相器/調(diào)頻器，圖4所示的 系統(tǒng)400類似于圖2和3的系統(tǒng)200、300。另外，系統(tǒng)400的DSP 420包括從反正切功能塊 424接收相位分量信號的余弦428A和正弦428B功能塊。余弦428A和正弦428B功能塊將 相位分量信號分解成恒定_幅度同相408A和正交408B分量信號。這些恒定幅度IQ信號 408A、408B被傳送到IQ調(diào)制器430，IQ調(diào)制器430使用它們來調(diào)制RF載波信號。IQ調(diào)制 器430產(chǎn)生被傳送到調(diào)幅器410的部分調(diào)制的RF信號402。實際上，部分調(diào)制的RF信號 402被調(diào)相，因為它并不包括來自初始波形的任何幅度信息。如上述系統(tǒng)那樣，幅度信息經(jīng) 由調(diào)幅器410和極性幅度反饋控制網(wǎng)絡416而被添加。極性幅度反饋網(wǎng)絡416提供上述簡 單的、有效率的線性放大的相同優(yōu)點。圖4所示的系統(tǒng)400使用三通道信令來避免上述調(diào)相和調(diào)頻方案的限制。三個通 道中的第一個是極性幅度。另兩個通道是極性相位的同相和正交分量。這個三通道方法允 許無限的相移并且避免了由于調(diào)頻需要的微分功能引起的延遲。圖5和6示意圖4所示系統(tǒng)400的一種變型。替代反正切、余弦和正弦功能塊，圖 5所示的系統(tǒng)500的DSP 520包括歸一化功能塊528。歸一化功能塊528將初始波形的IQ 信號除以極性幅度以隔離極性相位的同相508A和正交508B分量。這些信號508A、508B被 提供給IQ調(diào)制器530，并且系統(tǒng)500的其余部分的操作正如圖4所示的系統(tǒng)400。圖6的系統(tǒng)600是類似的，但是缺少歸一化功能塊528。在這個系統(tǒng)600中，初始 波形的IQ信號被直接地提供給IQ調(diào)制器630。結(jié)果，IQ調(diào)制器630基于初始波形的幅度 和相位這兩者調(diào)制RF載波信號并且將所得經(jīng)調(diào)制的RF信號602傳送到調(diào)幅器610。這個 系統(tǒng)600的一個優(yōu)點在于，與圖4和5所示的DSP 420、520相比，DSP 620被簡化。與在調(diào) 幅器610的輸入處存在或者不存在幅度分量無關，極性幅度反饋網(wǎng)絡616仍然強制系統(tǒng)輸 出實際上與所期望的極性幅度相同。系統(tǒng)600的其余部分的操作正如圖4和5所示的系統(tǒng) 400、500。
上述系統(tǒng)的另一替代形式是組合IQ和調(diào)幅器的功能塊。例如，圖7是根據(jù)本發(fā)明 的另一個方面示意使用極性幅度反饋的RF信號的功率放大并且包括單一調(diào)制器710的系 統(tǒng)700的框圖。系統(tǒng)700包括被配置為組合恒定幅度IQ相位分量信號708A、708B與來自 極性幅度反饋網(wǎng)絡716的幅度反饋控制信號的一對模擬乘法器750A、750B。經(jīng)組合的信號 被傳送到單一 IQ調(diào)制器710以用于RF載波信號的調(diào)制。系統(tǒng)700的其余部分，包括功率 放大器712、幅度探測器714和DSP 720，以類似于上述系統(tǒng)的方式操作。圖8所示的又一個可替代放大系統(tǒng)采用直接數(shù)字合成替代初始調(diào)相。DSP 828包 括被配置為基于初始波形的IQ信號直接地合成經(jīng)調(diào)制的RF信號802的直接數(shù)字合成功能 塊828。系統(tǒng)的其余部分，包括調(diào)幅器810、激勵器818、功率放大器812、幅度探測器814和 極性幅度反饋網(wǎng)絡816，以類似于在上面關于圖2-6所述的方式操作。在所有的上述系統(tǒng)中，極性幅度反饋強制幅度探測器的輸出實際上與所期望的幅 度輸出相同。如果幅度探測器自身是線性的，則探測器輸入和輸出將彼此成比例，這意味著 系統(tǒng)輸出與所期望的幅度輸出實際上相同。然而，由幅度探測器引入的任何非線性將引起 系統(tǒng)輸出被以相等的并且相反的數(shù)量失真。結(jié)果，通常期望使用線性探測器。非常線性的基于二極管的幅度探測器是可用的并且適用于由這里描述的系統(tǒng)使 用。然而，通常，同步幅度探測器比典型的二極管探測器更加線性。IQ解調(diào)器(還被稱作正 交解調(diào)器)通常由兩個同步探測器構成，一個同步探測器帶有同相振蕩器注入，并且另一 個帶有正交振蕩器注入。這種解調(diào)器的I-通道將提供如在圖9中所示的幅度探測。圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用極性幅度反饋的RF信號的功率放大并 且包括使用IQ解調(diào)器914的幅度探測的系統(tǒng)900的框圖。除了 IQ解調(diào)器914，系統(tǒng)900還 包括固定移相器960。固定移相器960被配置為從IQ調(diào)制器930接收調(diào)相的RF信號902 并且同步化IQ調(diào)制器930和IQ解調(diào)器914的本地振蕩器的相位。因為IQ解調(diào)器914的 本地振蕩器是在利用IQ調(diào)制器930的調(diào)相之后獲得的，所以本地振蕩器將跟蹤經(jīng)放大的RF 輸出信號904的相位。IQ解調(diào)器914的I-通道輸出與A ^ cos(0)成比例，其中A是解調(diào)器的輸入的幅 度，并且9是參考它的本地振蕩器的相位的解調(diào)器的輸入的相位。因為上述相位跟蹤，e =0，所以(308(0) =1。結(jié)果，I-通道輸出與輸入幅度A成比例。以此方式，解調(diào)器914的 I-通道為極性幅度反饋網(wǎng)絡916提供有效的幅度反饋信號。圖9的系統(tǒng)900的其余部分， 包括DSP 920、IQ調(diào)制器930、調(diào)幅器910、激勵器918和功率放大器912，以類似于在上面 參考圖4所述的方式操作。僅當不存在由激勵器918和功率放大器912引入的相位失真時，IQ解調(diào)器914的 I-通道才提供純粹的幅度探測。如果這些構件中任一個引入相位失真，則9興0，并且IQ 解調(diào)器914的I-通道將不純粹地反映經(jīng)放大的RF輸出信號904的幅度分量。在另一方面， 如果總相位失真是小的，則9將保持是小的并且cos(e) = 1。為了保證e = 0，圖9的系統(tǒng)900可以被修改以包括全極性反饋，包括極性相位 反饋。例如，圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意使用全極性反饋的RF信號的功率放大 并且包括使用IQ解調(diào)器1014的幅度和相位探測的系統(tǒng)1000的框圖。IQ解調(diào)器1014的 Q-通道輸出與A * sin(e)成比例。只要0 =0，這個輸出便等于零。然而，對于小的角 度，sin(0) ^ 0，所以對于小的角度，Q-通道輸出與0成比例。結(jié)果，Q-通道輸出有效地用作相位探測器，代表相對于本地振蕩器信號相位的經(jīng)放大的RF輸出信號1004的相位。 這使得Q-通道輸出能夠用作極性相位反饋信號。在利用積分放大器1016C放大之后，由Q-通道輸出提供的極性相位反饋信號被用 于控制電壓控制的移相器1016D。因為負反饋，全極性反饋網(wǎng)絡1016的相位部分將強制IQ 解調(diào)器的Q-通道輸出為零。在這種方案中，積分放大器1016C引起電壓控制的移相器1016D 抵消由激勵器1018或者功率放大器1012引入的任何過量相位。這提供了增加的優(yōu)點，即， 消除了可以由激勵器1018和/或功率放大器1012引起的任何相位失真。在該過程中，還 強制9為零，這保證了 IQ解調(diào)器的I-通道輸出精確地跟蹤經(jīng)放大的RF輸出信號1004的 幅度。系統(tǒng)1000的其余構件以類似于在上面關于圖4和9所述的方式操作。圖9和10所示IQ解調(diào)器914、1014和極性反饋網(wǎng)絡916、1016的變化為極性相位 和/或幅度反饋提供了各種可能性。例如，可以獨立于幅度分量1016A、1016B地使用全極 性反饋網(wǎng)絡1016的相位分量1016C、1016D。相反，可以獨立于相位分量1016C、1016D (如在 圖9中所示意地)地使用全極性反饋網(wǎng)絡1016的幅度分量1016A、1016B。當激勵器1018 和功率放大器1012引入很小或者不引入相位失真(即，e是小的并且cos(e) ^ 1)時， 僅僅幅度反饋網(wǎng)絡是特別地有效的。如果來自這些構件中的任一個或者這兩者的相位失真 是顯著的，則可以采用整體極性幅度和相位反饋網(wǎng)絡1016?？商娲?，可以使用基于線性二 極管的幅度探測器來替代IQ解調(diào)器1014，而不用全極性反饋網(wǎng)絡1016的相位分量1016C、 1016D。與傳統(tǒng)的笛卡爾反饋網(wǎng)絡相比，使用全極性反饋網(wǎng)絡1016提供了各種優(yōu)點。例 如，極性相位和幅度反饋環(huán)是獨立的并且可以被一起地或者分開地操作。在傳統(tǒng)的笛卡爾 反饋網(wǎng)絡中，I和Q反饋環(huán)是相互依賴的而且不能被獨立地省略或者禁用。另外，圖10所 示IQ解調(diào)器1014的相位e被自動地設定。笛卡爾反饋方案要求另外的控制系統(tǒng)來設定 這個相位。全極性反饋網(wǎng)絡還可以被應用于圖6所示的放大系統(tǒng)600。例如，圖11是根據(jù)本 發(fā)明的另一個方面示意使用全極性反饋的RF信號的功率放大并且包括使用IQ調(diào)制器的幅 度和相位探測的系統(tǒng)的框圖。如圖6的系統(tǒng)600，圖11所示的DSP 1120將初始波形的IQ 信號1108A、1108B直接地提供給IQ調(diào)制器1130。在一些應用中，使得IQ解調(diào)器1114的本 地振蕩器接收包括調(diào)幅分量的輸入可能是不理想的。為了避免這點，系統(tǒng)1100可以被配置 為包括兩個另外的構件。首先，DSP可以被配置為包括1/A功能塊1126B，1/A功能塊1126B 將被用于利用它的幅度的倒數(shù)乘以信號而隔離相位分量。這個功能塊1126B的輸出然后可 以被用于控制第二另外的分量，調(diào)幅器1162。一起地，這兩個構件1126A、1162從到固定移 相器1160的輸入消除了調(diào)幅分量。結(jié)果，到IQ解調(diào)器1114的本地振蕩器的輸入不含調(diào)幅。 圖11所示的其余構件以類似于在上面參考圖9和10所述的方式操作。一些類型的調(diào)幅器經(jīng)歷過度水平的載波泄漏。另外，特定的IQ解調(diào)器經(jīng)歷過度的 DC偏移水平。為了解決這些問題，可以在其中泄漏和/或偏移引起問題的應用和情形中使 用零點補償電路。例如，圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意用于零點補償解調(diào)器輸出緩 沖器的偏移調(diào)節(jié)的電路1200的框圖。電路1200包括用于IQ解調(diào)器1214的I-通道輸出 的緩沖器1270。電路1200可以被復制用于IQ解調(diào)器1214的Q-通道輸出。緩沖器1270 包括被連接到雙向開關1278的偏移調(diào)節(jié)輸入端口。開關1278將緩沖器1270的偏移調(diào)節(jié)輸入端口選擇性地連接到或者數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 1276的輸出或者反饋環(huán)的返回端，包 括被連接到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 1274的積分放大器1272。在正常操作期間，開關1278將 DAC 1276輸出連接到緩沖器1270的偏移調(diào)節(jié)輸入端口。在快速校準周期(例如，《 1毫 秒)期間，開關被設為關閉反饋環(huán)，從而使得反饋取消系統(tǒng)中的任何偏移。在校準期間，ADC 1274讀出零點補償電壓并且將數(shù)值發(fā)送到控制器?？刂破鞔鎯υ摂?shù)值并且將其發(fā)送回DAC 1276。當校準周期結(jié)束，并且開關回復到它的正常位置時，所期望的零點補償電壓經(jīng)由DAC 1276而被施加到緩沖器。一旦IQ解調(diào)器被零點補償，便能夠關于調(diào)制器-解調(diào)器組合應用類似的方案以零 點補償調(diào)制器的任何泄漏。在此情形中，反饋可以被施加到在調(diào)制器前面的輸入緩沖器。 例如，圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一個方面示意用于零點補償調(diào)制器輸入緩沖器的偏移調(diào)節(jié) 的電路1300的框圖。電路1300包括用于與已被零點補償IQ解調(diào)器1314成對的IQ調(diào)制 器1330的I-通道輸入的緩沖器1370。電路1300可以被復制用于IQ調(diào)制器1330的Q-通 道輸入。緩沖器1370包括被連接到雙向開關1378的偏移調(diào)節(jié)輸入端口。開關1378的操 作類似于在上面參考圖12描述的開關1278的操作。開關1378從零點補償?shù)腎Q解調(diào)器 的I-通道輸出將緩沖器1370的偏移調(diào)節(jié)輸入端口選擇性地連接到或者數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器 (DAC) 1376的輸出或者反饋環(huán)的返回端，包括被連接到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 1374的積分 放大器1372。在正常操作期間，開關將DAC輸出連接緩沖器1370的偏移調(diào)節(jié)輸入端口。在 快速校準周期(例如，《 1毫秒)期間，開關被設為關閉反饋環(huán)，從而使得反饋消除系統(tǒng)中的 任何泄漏。在校準期間，ADC 1374讀出零點補償電壓并且將該數(shù)值發(fā)送到控制器?？刂破?存儲該數(shù)值并且將其發(fā)送回DAC 1376。當校準周期結(jié)束，并且開關1378回復到它的正常位 置時，所期望的零點補償電壓經(jīng)由DAC 1376而被施加到緩沖器。根據(jù)調(diào)制器/解調(diào)器在正常(即，開環(huán))模式中在多長時間內(nèi)保持零點補償，圖12 和13所示的零點補償電路1200、1300能夠利用周期性校準。例如，如果溫度和操作總是一 致的，則校準在理論上可以需要僅僅一次。實際上，通常將有必要更加頻繁地校準零點補償 電路(例如，每小時一次、每天一次或者每次放大器/發(fā)射器被打開時)。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以以軟件、硬件或者軟件和硬件的組合而得以實現(xiàn)。例如， 軟件和硬件的一種典型組合可以是帶有程序的DSP，該程序控制DSP執(zhí)行在這里描述的功 能。任何類型的計算系統(tǒng)或者適用于實現(xiàn)在這里描述的功能的其它設備都是適當?shù)?。在?文中，程序可以以任何語言、代碼或者符號包括一組指令的任何表達，所述指令旨在引起具 有信息處理能力的系統(tǒng)執(zhí)行特定的功能。期望前述的詳細說明被視為是示意性的而非限制性的，并且應該理解以下權利要 求，包括所有的等價形式，旨在限定本發(fā)明的范圍。本領域普通技術人員將會認識到，如對 于本領域技術人員而言明顯地，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)對于在這里描述的系統(tǒng)和方法作出 改變。
權利要求
一種用于射頻(RF)信號的功率放大的系統(tǒng)(100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000，1100)，包括被配置為基于反饋校正的控制信號調(diào)制RF信號(102，202，302，402，502，602，802，902，1002，1102)并且產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的RF信號的反饋控制的調(diào)制器(110，210，310，410，510，610，710，810，910，1010，1110)；與所述調(diào)制器通信的功率放大器(112，212，312，412，512，612，712，812，912，1012，1112)，其中所述放大器被配置為放大所述經(jīng)調(diào)制的RF信號并且產(chǎn)生放大的RF輸出信號(104，204，304，404，504，604，704，804，904，1004，1104)；與所述功率放大器通信的幅度探測器(114，214，314，514，614，714，814)，其中所述幅度探測器被配置為探測所述放大的RF輸出信號的幅度特征并且產(chǎn)生幅度反饋信號；以及與所述幅度探測器和所述調(diào)制器通信的反饋網(wǎng)絡(116，216，316，416，516，616，716，816，916，1016，1116)，其中所述反饋網(wǎng)絡被配置為基于在所述幅度反饋信號和初始波形的幅度分量(106，206，306，406，506，606，706，806，906，1006，1106)之間的差值產(chǎn)生所述反饋校正的控制信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括代表所述初始波形的至少相位分量(208) 的部分調(diào)制的RF信號(202)，其中所述反饋校正的控制信號是反饋校正的幅度控制信號；所述反饋控制的調(diào)制器是被配置為基于所述反饋校正的幅度控制信號對所述部分調(diào) 制的RF信號調(diào)幅并且產(chǎn)生完全調(diào)制的RF信號的調(diào)幅器(210)；以及所述功率放大器被配置為放大所述完全調(diào)制的RF信號并且產(chǎn)生放大的RF輸出信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述部分調(diào)制的RF信號是代表所述初始波形的相 位分量的調(diào)相的RF信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，進一步包括被配置為基于所述初始波形的相位分量(208)對RF載波信號調(diào)相并且產(chǎn)生調(diào)相的RF 信號(202)的調(diào)相器(230)。
5.根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，進一步包括與所述調(diào)相器和所述反饋網(wǎng)絡通信的極性信號轉(zhuǎn)換器(220)，其中所述極性信號轉(zhuǎn)換 器被配置為接收具有矩形格式的所述初始波形并且將所述初始波形轉(zhuǎn)換成相位分量和幅度分量。
6.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，進一步包括被配置為基于所述初始波形的頻率分量(308)對RF載波信號調(diào)頻并且產(chǎn)生部分調(diào)制 的RF信號的調(diào)頻器(330)。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，進一步包括與所述調(diào)頻器和所述反饋網(wǎng)絡通信的幅度/頻率信號轉(zhuǎn)換器(320)，其中所述幅度/頻 率信號轉(zhuǎn)換器被配置為接收具有矩形格式的所述初始波形并且將所述初始波形轉(zhuǎn)換成頻 率分量和幅度分量。
8.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，進一步包括被配置為基于代表所述初始波形的至少相位分量的IQ信號對(408A、B，508A、B)調(diào)制 RF載波信號并且產(chǎn)生所述部分調(diào)制的RF信號的IQ調(diào)制器(430，530,630)。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，進一步包括與所述IQ調(diào)制器通信的數(shù)字信號處理器 (420)，其中所述數(shù)字信號處理器被配置為歸一化所述IQ信號對以僅僅代表所述初始波形 的相位分量。
10.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，進一步包括被配置為接收具有矩形格式的所述初始波形，將所述初始波形轉(zhuǎn)換成相位分量和幅度 分量，并且向所述反饋網(wǎng)絡提供所述幅度分量的極性信號轉(zhuǎn)換器(424，426)；以及與所述極性信號轉(zhuǎn)換器和所述第一調(diào)制器通信的矩形信號轉(zhuǎn)換器(428A、B)，其中所述 矩形信號轉(zhuǎn)換器被配置為將所述相位分量轉(zhuǎn)換成所述IQ信號對。
11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述極性信號轉(zhuǎn)換器和所述矩形信號轉(zhuǎn)換器在 數(shù)字信號處理器(420)中實現(xiàn)。
12.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，進一步包括與所述調(diào)幅器通信的直接數(shù)字合成器(828)，其中所述直接數(shù)字合成器被配置為基于 所述初始波形的相位分量產(chǎn)生調(diào)相的RF信號。
13.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述反饋校正的控制信號包括反饋校正的IQ信號對；所述反饋控制的調(diào)制器是IQ調(diào)制器(1014)；所述反饋網(wǎng)絡包括被配置為基于以下而產(chǎn)生反饋校正的IQ信號的一對模擬乘法器 (1016B,1016C)(i)代表所述初始波形的至少相位分量的IQ信號對；以及( )在所述幅度反饋信號和所述初始波形的幅度分量之間的差值。
14.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括被配置為基于所述調(diào)相的RF信號的相位特征產(chǎn)生相移信號的固定移相器(960， 1060)；其中所述幅度探測器進一步包括與所述功率放大器和所述固定移相器通信的IQ解調(diào) 器(914，1014)；其中所述IQ解調(diào)器包括被配置為接收所述相移信號并且與所述調(diào)相的RF信號同相地 振蕩的本地振蕩器；以及其中所述幅度反饋信號進一步包括由所述IQ解調(diào)器基于所述放大的RF輸出信號產(chǎn)生 的同相分量信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有極性反饋的線性RF放大器。用于RF信號的功率放大的系統(tǒng)(100)包括極性反饋控制。該系統(tǒng)可以包括被配置為基于反饋校正的控制信號調(diào)制RF信號的反饋控制調(diào)制器(110)。調(diào)制器(110)進一步被配置為產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的RF信號。該系統(tǒng)還可以包括被配置為基于反饋相位控制信號校正經(jīng)調(diào)制的RF信號的相位的移相器。該系統(tǒng)進一步包括與調(diào)制器和/或移相器通信的功率放大器(112)。放大器(112)被配置為放大經(jīng)調(diào)制的RF信號并且產(chǎn)生放大的RF輸出信號。該系統(tǒng)還包括被配置為產(chǎn)生極性反饋信號的反饋網(wǎng)絡(116)，包括反饋校正的控制信號和/或反饋相位控制信號。
文檔編號H03F1/32GK101803182SQ200880021592
公開日2010年8月11日 申請日期2008年5月8日 優(yōu)先權日2007年5月10日
發(fā)明者J·R·萊恩, W·P·奧弗斯特里特 申請人:松谷投資公司