用于提供針對供應(yīng)單元的供應(yīng)控制信號的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及用于提供針對供應(yīng)單元的供應(yīng)控制信號的裝置和方法，并且更具體 地，涉及用于帶寬增強的時域開環(huán)包絡(luò)跟蹤補償。
【背景技術(shù)】
[0002] 高效功率放大器（PA)在便攜式電池操作的無線通信中是至關(guān)重要的。在現(xiàn)代無線 系統(tǒng)的情況下，調(diào)制格式具有高包絡(luò)峰均比（PAR)并且所實現(xiàn)的線性功率放大器具有低平 均效率。作為包絡(luò)跟蹤（ET)的功率供應(yīng)控制方案提供了例如直至因子為二的用于高PAR信 號的高平均效率操作的巨大潛力。然而，由于DC/DC轉(zhuǎn)換器的帶寬限制，傳統(tǒng)動態(tài)供應(yīng)控制 方案典型地受限于幾MHz的窄帶寬應(yīng)用。大多數(shù)包絡(luò)跟蹤解決方案如今都是"混合式的"， 并且包括DC/DC轉(zhuǎn)換器和快速線性調(diào)節(jié)器。這導(dǎo)致具有降低的效率的復(fù)雜系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 存在提供用于增加功率放大器的效率以用于帶寬增強的裝置和方法的需求。
[0004] 該需求可以通過權(quán)利要求的主題來滿足。
【附圖說明】
[0005] 在下文中將僅通過示例的方式并且參考附圖來描述裝置和/或方法的一些示例， 在附圖中： 圖1A描繪了用于提供供應(yīng)控制信號的裝置的框圖； 圖1B描繪了用于提供校準(zhǔn)信號的裝置的框圖； 圖2描繪了包絡(luò)跟蹤實現(xiàn)方式； 圖3描繪了具有為開環(huán)校正提供用于帶寬擴展的校準(zhǔn)反饋的快速切換DC/DC轉(zhuǎn)換器的 裝置； 圖4描繪了用于實現(xiàn)適應(yīng)性校準(zhǔn)回路反饋的裝置； 圖5描繪了具有包絡(luò)跟蹤的電路的仿真流； 圖6描繪了涉及如圖5中所示的流程圖仿真的框圖； 圖7圖示了具有和沒有包絡(luò)跟蹤的WiFi40的功率放大器效率和信號分布； 圖8圖示了沒有開環(huán)補償?shù)膫鬏斪V； 圖9圖示了具有開環(huán)補償?shù)膫鬏斪V； 圖10圖示了目標(biāo)針對40MHz信號的DC/DC振幅和相位的頻率響應(yīng)； 圖11描繪了沒有開環(huán)補償?shù)腄C/DC輸出電壓； 圖12圖示了使用相比于校準(zhǔn)點改變的DC/DC響應(yīng)和功率放大器負載的功率放大器輸 出譜； 圖13描繪了具有根據(jù)本公開的裝置的移動設(shè)備； 圖14描繪了圖示用于提供供應(yīng)控制信號的方法的流程圖； 圖15描繪了圖示用于校正供應(yīng)控制信號的方法的流程圖；以及 圖16描繪了圖示用于提供校準(zhǔn)信號的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0006] 現(xiàn)在將參考附圖更加充分地描述各種示例，在附圖中圖示了一些示例。在各圖中， 線、層和/或區(qū)的厚度可以為了清楚起見而夸大。
[0007] 因此，雖然示例能夠具有各種修改和可替換的形式，但是本文將詳細描述圖中的 說明性示例。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，不存在將示例限于所公開的特定形式的意圖，而是相反， 示例要覆蓋落在公開的范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替換方案。貫穿各圖的描述，相同的數(shù) 字是指相同或類似的元件。
[0008] 將理解的是，當(dāng)元件被稱為"連接"或"耦合"到另一元件時，它可以直接連接或耦 合到另一元件或者可以存在中間元件。相比之下，當(dāng)元件被稱為"直接連接"或"直接耦合" 到另一元件時，不存在中間元件。用來描述元件之間的關(guān)系的其它詞語應(yīng)當(dāng)以相同的方式 解釋(例如"在……之間"對照"直接在……之間"、"鄰近"對照"直接鄰近"等)。
[0009] 本文所使用的術(shù)語是僅僅出于描述說明性示例的目的并且不意在是限制性的。如 本文所使用的，單數(shù)形式"一"、"一個"和"所述一個"意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文以 其它方式清楚進行指示。還將理解的是，術(shù)語"包括"、"包括有"、"包含"和/或"包含有"， 當(dāng)在本文中使用時，指定所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但是不 排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其群組的存在或添加。
[0010] 除非以其它方式定義，否則本文所使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語）具有與 示例所屬于的技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所通常理解的相同含義。還將理解的是，術(shù)語(例 如在通常使用的詞典中定義的那些）應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與其在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義 一致的含義，并且將不以理想化或過于正式的意義來解釋，除非在本文中明確如此定義。
[0011] 圖1A描繪了用于提供針對供應(yīng)單元200的供應(yīng)控制信號122的裝置100,其中供 應(yīng)單元200被配置成通過向功率放大器300提供可變受控功率供應(yīng)202來控制無線傳輸設(shè) 備(未示出）的功率放大器300。裝置100包括被配置成確定預(yù)測值與至少一個標(biāo)稱值的偏 差的確定模塊110,其中預(yù)測信號是基于供應(yīng)單元200的至少一個特性參數(shù)的。裝置100還 包括被配置成在基于所確定的偏差和包絡(luò)跟蹤信號102的調(diào)整之后提供供應(yīng)控制信號122 的調(diào)整模塊120。
[0012] 至少一個標(biāo)稱值(默認值)可以指示要由供應(yīng)單元200供應(yīng)以用于功率放大器300 的恒定或緩慢變化的負載的可變受控功率供應(yīng)202的值，其中功率放大器300將RF信號放 大至期望水平或值(例如，接收器正確解釋接收信號所需要的)。然而，至少對于功率放大器 300的迅速改變的阻抗（內(nèi)部或外部）或者如果功率放大器300以高頻率操作(例如放大要 傳輸?shù)木哂锌焖僮兓姆柕膫鬏斝盘枺╰ransmitsignal))，可變受控功率供應(yīng)202可能 未被足夠快地重調(diào)整以維持具有期望特性的功率放大器300,例如以生成具有期望振幅的 輸出信號。因此，通過依賴于默認值，功率放大器300將需要相當(dāng)長的時間來提供期望的經(jīng) 放大的RF信號--其對于高操作頻率而言可能過長。裝置可以通過基于與默認值的偏差 而修改供應(yīng)控制信號122來克服該缺陷，其中修改可以預(yù)測或預(yù)計算功率放大器300和/ 或供應(yīng)單元的特性以實現(xiàn)功率放大器300的操作模式的快速重調(diào)整。
[0013] 供應(yīng)模塊的特性參數(shù)可以是指示供應(yīng)模塊的特性的參數(shù)。例如，特性參數(shù)可以是 供應(yīng)模塊的阻抗、指示要由供應(yīng)模塊供應(yīng)的電壓或電流或者由供應(yīng)模塊提供以用于功率放 大器的恒定或緩慢變化的負載的電壓或電流的參數(shù)。在這一點上，功率放大器的負載可以 是要放大的信號的幅度(例如振幅)。恒定負載可以是恒定信號并且緩慢變化的負載可以是 包括緩慢變化的振幅(例如由于緩慢的符號率)的信號。緩慢變化可以是顯著低于功率供應(yīng) 的最大變化(其可以由供應(yīng)單元提供)的變化。例如，具有低于1 MHz(或低于500kHz)的頻 率或符號率的信號可以是緩慢變化的信號，而具有高于1 MHz(或高于10MHz或高于50MHz) 的頻率或符號率的信號可以是快速變化的信號。
[0014] 例如，預(yù)測信號可以指示關(guān)于期望由供應(yīng)單元提供給功率放大器以用于功率放大 器的快速變化的負載的電壓或電流的信息。例如，預(yù)測信號可以基于包絡(luò)跟蹤信號而確定。
[0015] 供應(yīng)單元200包括例如被配置成將一個直流電(或電壓）信號轉(zhuǎn)換成另一直流電 (或電壓）信號的DC/DC轉(zhuǎn)換器。這樣的DC/DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換可以由控制信號（如供應(yīng)控制 信號122)控制。在一些系統(tǒng)中，該控制信號可以直接接收自查找表（LUT)單元或數(shù)字/模 擬轉(zhuǎn)換器（DAC)，其可以置于LUT單元和DC/DC轉(zhuǎn)換器之間。LUT單元可以是被配置成控制 DC/DC轉(zhuǎn)換器的包絡(luò)跟蹤模塊的一部分。在一些系統(tǒng)中，包絡(luò)跟蹤DC/DC系統(tǒng)可以通過使用 反饋回路而被設(shè)計為閉環(huán)。
[0016] 在另一不例中，功率放大器300被配置成放大傳輸信號并且確定模塊110被配置 成基于供應(yīng)單元200的至少一個特性參數(shù)而確定校正信號，并且調(diào)整模塊120被配置成基 于校正信號和輸入控制信號102而提供供應(yīng)控制信號122,所述輸入控制信號102包含關(guān)于 要由功率放大器300放大的傳輸信號的包絡(luò)的信息。
[0017] 結(jié)合以上和以下提到的另外的示例來描述更多細節(jié)和方面。
[0018]圖1B描繪了提供針對供應(yīng)控制信號122的校準(zhǔn)信號103以供供應(yīng)單元(在圖1B中 未示出）使用反饋回路來適配或校正供應(yīng)控制信號的裝置180,其中供應(yīng)單元被配置成基于 供應(yīng)控制信號向功率放大器(在圖1B中未示出）提供可變受控功率供應(yīng)202。裝置180包 括用以從供應(yīng)單元200的輸出接收可變受控功率供應(yīng)202的輸入181和用以提供被配置成 校正供應(yīng)控制信號122的校準(zhǔn)信號103的輸出182 ;以及被配置成基于可變受控功率供應(yīng) 202和基于包絡(luò)跟蹤信號而確定校準(zhǔn)信號103的校準(zhǔn)模塊。
[0019] 圖2描繪了實現(xiàn)為混合式包絡(luò)跟蹤解決方案的系統(tǒng)。在左手側(cè)描繪了系統(tǒng)的示意 視圖，而在右手側(cè)示出針對LTE 20(具有20 MHz帶寬的LTE)的作為輸出功率的函數(shù)的對 應(yīng)系統(tǒng)效率。
[0020] 該系統(tǒng)包括緩慢DC/DC轉(zhuǎn)換器902、快速調(diào)節(jié)器904和射頻功率放大器（RFPA) 906?？焖僬{(diào)節(jié)器904包括比較器903和連接比較器903(例如AB類)的輸出與比較器903 的反向輸入的反饋回路并且包括提供反饋耦合" 0 "的反饋耦合單元906。比較器903的 非反向輸入被配置成接收輸入包絡(luò)信號910。比較器903的輸出連接至緩慢DC/DC轉(zhuǎn)換器 902的輸出，其在該示例中繼而包括電感L并且連接比較器903的輸出與電壓供應(yīng)V"s。另 外，比較器903的輸出連接至RF功率放大器906的控制輸入，所述RF功率放大器906連接 在RF輸入933與RF輸出934之間。
[0021] 在組合DC/DC轉(zhuǎn)換器902與快速調(diào)節(jié)器904的該混合式包絡(luò)跟蹤系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器 904僅具有低效率并且在高帶寬操作處DC系統(tǒng)的總效率跌至75%左右（參見圖2的右手 側(cè))。
[0022] 然而，利用如今最快的過程，這樣的閉環(huán)系統(tǒng)不能適配于在用于WiFi和LTE的新 標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)生的以數(shù)十MHz量級的回路中的改變并且因此它們不適于將來的擴展。
[0023] 另一方面，由于所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和功率放大器受控，預(yù)計算系統(tǒng)的動態(tài)特性并且向 包絡(luò)跟蹤回路中注入將變成功率放大器供應(yīng)處的期望信號的信號是可能的。該預(yù)計算在示 例中可以通過數(shù)字信號處理單元完成，如將在以下更加詳細地闡述的那樣(參見圖6)。這使 包絡(luò)跟蹤系統(tǒng)的有效帶寬增加到多于三倍。
[0024] 通過實現(xiàn)該想法，本公開可以通過使用所提出的概念和以上提到的一個或多個示 例(例如裝置100)來校正要輸入到DC/DC轉(zhuǎn)換器200中的信號。因此，裝置100可以實現(xiàn) 開環(huán)補償，其可以被注入在設(shè)計為閉環(huán)的包絡(luò)跟蹤DC/DC系統(tǒng)中。該開環(huán)補償可以在沒有 任何附加功率代價的情況下實現(xiàn)。通過使用裝置100并且可選地實現(xiàn)以下修改，不存在對 低效調(diào)節(jié)器的需要。作為替代，使用更快的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其以高于100MHz的切換頻率工 作并且仍舊維持高于90%的優(yōu)異效率，例如，在28nm工藝技術(shù)或另一半導(dǎo)體工藝技術(shù)中。
[0025] 然而，盡管有更快的DC/DC轉(zhuǎn)換器，閉環(huán)的帶寬可能仍舊不足以應(yīng)對在現(xiàn)代傳輸 系統(tǒng)處遭遇的功率放大器負載變化。因此，根據(jù)另外的示例，添加校準(zhǔn)回路。校準(zhǔn)回路改變 遞送到DC/DC轉(zhuǎn)換器200的包絡(luò)數(shù)據(jù)以補償針對功率放大器300的預(yù)期負載變化。
[0026] 圖3描繪了可以在無線傳輸設(shè)備中實現(xiàn)的系統(tǒng)400中的裝置100的集成的示例。 系統(tǒng)400包括信號路徑和包絡(luò)跟蹤路徑。
[0027] 系統(tǒng)400可以包括沿信號路徑的調(diào)制器320和復(fù)用器330。調(diào)制器320接收數(shù)字 輸入信號308并對其進行調(diào)制，例如，信號I、Q(同相和正交分量)，并且復(fù)用器330可以被 配置成向功率放大器300提供經(jīng)復(fù)用的信號309a作為輸入信號。
[0028] 系統(tǒng)400可以包括沿包絡(luò)跟蹤路徑的包絡(luò)跟蹤單元340和映射單元305(例如LUT 單元)。包絡(luò)跟蹤單元340可以被配置成接收和分析數(shù)字信號308,其隨后被映射單元305 映射。因此，包絡(luò)跟蹤單元340在分量I、Q上執(zhí)行包絡(luò)跟蹤，這在于例如2維向量的時變振 幅(包絡(luò))被確定和輸入到LUT單元305中。LUT單元305基于功率放大器300的特性和所 定義的跟蹤將包絡(luò)映射到電壓。
[0029] 在一些系統(tǒng)中，查找表305的輸出被輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC)310以向DC/DC轉(zhuǎn)換 器200提供DC/DC控制信號。DC/DC轉(zhuǎn)換器200具有向功率放大器300提供可變受控功率 供應(yīng)202的輸出，功率放大器300基于所供應(yīng)的