專(zhuān)利名稱(chēng)：功率正交調(diào)制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)制系統(tǒng)和方法，更具體地說(shuō)，涉及正交(IQ)調(diào)制系統(tǒng)和方法。


圖1說(shuō)明傳統(tǒng)的IQ調(diào)制器。如圖1中所示，IQ調(diào)制器10，也稱(chēng)為“四相調(diào)制器”或“正交調(diào)制器”，它包括正交分路器20，也就是90°移相器，以及耦合至正交分路器的一對(duì)乘法器16a，16b。可控振蕩器15，諸如壓控振蕩器(VCO)耦合至正交分路器20以產(chǎn)生90°相移的振蕩信號(hào)。同相(I)數(shù)據(jù)11a和正交相位(Q)數(shù)據(jù)11b耦合至各個(gè)乘法器或混頻器16a，16b。分別通過(guò)I數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)14a和QDAC 14b把數(shù)字輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)。各個(gè)DAC 14a和14b的輸出加在各個(gè)低通濾波器12a和12b上以提供各個(gè)I和Q數(shù)據(jù)輸入11a和11b。調(diào)制器通過(guò)在加法節(jié)點(diǎn)218把乘法器16a，16b的輸出相加來(lái)把輸入數(shù)據(jù)調(diào)制在載波13上。已調(diào)載波通過(guò)功率放大器22放大并且通過(guò)天線(xiàn)24發(fā)射出去。
在現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)電話(huà)通信中，移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電話(huà)在尺寸、成本和功耗上持續(xù)減小。為了滿(mǎn)足這些目標(biāo)，一般希望提供能產(chǎn)生高功率調(diào)制同時(shí)減小所消耗的電池電力的量的IQ調(diào)制系統(tǒng)和方法。遺憾的是，IQ調(diào)制器的功率放大器22可能由于其中效率的限制而消耗過(guò)多的電力。更具體地說(shuō)，眾所周知設(shè)置線(xiàn)性A類(lèi)或AB類(lèi)功率放大器22可能具有低至30％或更小的效率。因而，大量的電池電力可能浪費(fèi)在發(fā)熱上。而且，傳統(tǒng)的IQ調(diào)制器的噪聲系數(shù)可能太大所以可能需要用到高成本的聲表面波(SAW)濾波器。
以下事實(shí)也是眾所周知的使用“rTheta”(“rθ”)技術(shù)來(lái)分開(kāi)調(diào)制輸入信號(hào)的振幅和相位。在rTheta技術(shù)中，在振蕩器中調(diào)制相位，而在功放級(jí)調(diào)制振幅。遺憾的是，rTheta技術(shù)可能要求振蕩器鎖相環(huán)支持相位調(diào)制的帶寬。在寬帶無(wú)線(xiàn)電話(huà)信號(hào)如TDMA和CDMA信號(hào)的情況下，提供振蕩器鎖相環(huán)中必要的帶寬可能更加困難。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供能保證高效率的IQ調(diào)制系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供不需要使用線(xiàn)性放大器的IQ調(diào)制系統(tǒng)和方法。
按照本發(fā)明，這些及其他目的是通過(guò)提供在功率放大器本身中調(diào)制同相(I)和正交相位(Q)輸入信號(hào)的功率IQ調(diào)制系統(tǒng)來(lái)達(dá)到的?？墒褂酶咝实腃類(lèi)和D類(lèi)功率放大器。
按照本發(fā)明的功率調(diào)制系統(tǒng)包括第一和第二功率放大器，每個(gè)放大器包括信號(hào)輸入端、電源電壓輸入端和功率輸出端。第一和第二功率放大器最好是C類(lèi)功率放大器。還設(shè)置了第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)的信號(hào)源。第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)相互倒相，而第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)相互倒相。第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)最好分別為0°、180°、90°和270°相移基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
還設(shè)置交換系統(tǒng)，它隨I和Q輸入信號(hào)之一的極性而變地選擇性地把第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一加在第一功率放大器的信號(hào)輸入端。交換系統(tǒng)還隨I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)的極性而變地選擇性地把第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一加在第二功率放大器的信號(hào)輸入端。
第三放大器最好是D類(lèi)放大器，它對(duì)I和Q輸入信號(hào)之一作出響應(yīng)而向第一放大器的電源輸入端提供第一可變電源電壓。所述電源電壓輸入端最好對(duì)應(yīng)于第一放大器的輸出級(jí)的漏極或集電極電壓。第四放大器最好也是D類(lèi)放大器，它對(duì)I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)作出響應(yīng)而向第二放大器的電源輸入端提供第二可變電源電壓。耦合器把第一和第二功率放大器的功率輸出耦合到負(fù)載如無(wú)線(xiàn)電話(huà)的天線(xiàn)。因此，功率IQ調(diào)制設(shè)置成可使用高效率的C類(lèi)和D類(lèi)放大器。
第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)可由產(chǎn)生第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)的可控振蕩器生成。第一倒相器對(duì)可控振蕩器作出響應(yīng)而產(chǎn)生第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)。移相器對(duì)可控振蕩器作出響應(yīng)而產(chǎn)生第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)。第二倒相器對(duì)移相器作出響應(yīng)而產(chǎn)生第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
交換系統(tǒng)可包括對(duì)I和Q輸入信號(hào)中正極性的一個(gè)作出響應(yīng)而把第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至第一功率放大器的第一轉(zhuǎn)換器。第一轉(zhuǎn)換器還對(duì)I和Q輸入信號(hào)中負(fù)極性的一個(gè)作出響應(yīng)而把第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至第一功率放大器。第二轉(zhuǎn)換器對(duì)I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)正極性的信號(hào)作出響應(yīng)而把第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至第二功率放大器。第二轉(zhuǎn)換器還對(duì)I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)負(fù)極性的信號(hào)作出響應(yīng)而把第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至第二功率放大器?？稍O(shè)置耦合在I和Q輸入信號(hào)之一和第一轉(zhuǎn)換器之間的第一極性檢測(cè)器以便檢測(cè)I和Q信號(hào)之一是正還是負(fù)?？稍O(shè)置耦合在I和Q輸入信號(hào)中的另一個(gè)和第二轉(zhuǎn)換器之間的第二極性檢測(cè)器以便檢測(cè)I和Q信號(hào)中的另一個(gè)是正還是負(fù)。
第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器也可耦合在I和Q輸入信號(hào)之一與第三放大器之間，使得第三放大器對(duì)I和Q信號(hào)之一的數(shù)字表示作出響應(yīng)而向第一放大器的電源輸入端提供第一可變電源電壓。也可設(shè)置耦合在I和Q輸入信號(hào)中的另一個(gè)與第四放大器之間的第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使得第四放大器對(duì)I和Q信號(hào)中另一個(gè)的數(shù)字表示作出響應(yīng)而向第二放大器的電源輸入端提供第二可變電源電壓。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器最好是δ-∑(delta-sigma)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
還可提供把第一和第二功率放大器的功率輸出耦合到負(fù)載的耦合器的各種實(shí)施例。耦合器可包括把第一和第二功率放大器耦合到負(fù)載如無(wú)線(xiàn)電話(huà)天線(xiàn)的匹配網(wǎng)絡(luò)。耦合器最好在把第一和第二功率放大器耦合到負(fù)載的同時(shí)，把第一和第二功率放大器互相隔離開(kāi)。耦合器可包括把第一功率放大器耦合到匹配網(wǎng)絡(luò)的第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)和把第二功率放大器耦合到匹配網(wǎng)絡(luò)的第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)。在并非最佳、然而有用的實(shí)施方案中，所述耦合器可包括把第一功率放大器耦合到匹配網(wǎng)絡(luò)的第一隔離器和把第二功率放大器耦合到匹配網(wǎng)絡(luò)的第二隔離器。所述匹配網(wǎng)絡(luò)可為電壓電流轉(zhuǎn)換匹配網(wǎng)絡(luò)，如四分之一波傳輸線(xiàn)或其分立元件等效形式。在以下的專(zhuān)利申請(qǐng)中也說(shuō)明了這些耦合技術(shù)1998年4月2日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?9/054063、屬于本發(fā)明的共同發(fā)明人Dent、并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的題為“混合希萊克斯/多赫蒂(Chireix/Doherty)放大器和方法”的專(zhuān)利申請(qǐng)，其公開(kāi)通過(guò)引用附于此處；以及1998年4月2日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?9/054060、屬于本發(fā)明的共同發(fā)明人Dent、并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的題為“使用雙向器件的功率波形合成”的專(zhuān)利申請(qǐng)，其公開(kāi)也通過(guò)引用附于此處。
最后，眾所周知，第一和第二C類(lèi)放大器可以具有作為各自的第一和第二可變電源電壓的函數(shù)的非線(xiàn)性振幅和/或相位響應(yīng)。按照本發(fā)明的功率調(diào)制可包括幅度失真和相位失真的補(bǔ)償，這種補(bǔ)償對(duì)I和Q輸入信號(hào)敏感，以便修改I和Q輸入信號(hào)來(lái)減小非線(xiàn)性振幅響應(yīng)。更具體地說(shuō)，補(bǔ)償系統(tǒng)和方法響應(yīng)I和Q輸入信號(hào)而產(chǎn)生預(yù)失真的I和Q信號(hào)，并且把預(yù)失真的I和Q信號(hào)加至交換系統(tǒng)和第三、第四放大器，從而補(bǔ)償非線(xiàn)性失真。
更具體地說(shuō)，可設(shè)置查找表，它響應(yīng)I輸入信號(hào)而產(chǎn)生第一振幅失真補(bǔ)償值和第一相位補(bǔ)償值，并且響應(yīng)Q輸入信號(hào)而產(chǎn)生第二振幅失真補(bǔ)償值和第二相位補(bǔ)償值。還可設(shè)置一對(duì)查找子表。還設(shè)置加法器，它把第一振幅失真補(bǔ)償值和第二相位補(bǔ)償值相加而產(chǎn)生預(yù)失真的I信號(hào)，并且從第二振幅失真補(bǔ)償值中減去第一相位補(bǔ)償值而產(chǎn)生預(yù)失真的Q信號(hào)。還可設(shè)置分開(kāi)的加法器和減法器。按照本發(fā)明的補(bǔ)償系統(tǒng)和方法還可分開(kāi)用于針對(duì)產(chǎn)生失真的放大器中的失真進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。
因此，本發(fā)明可提供高效率的功率IQ調(diào)制，從而允許減小移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電話(huà)或其他發(fā)射機(jī)的尺寸、成本和/或功耗。不需要使用寬帶振蕩器鎖相環(huán)，并且可以不需要用高性能的SAW濾波器來(lái)減小發(fā)射噪聲。還提供了相關(guān)的功率調(diào)制方法。
圖2-5是按照本發(fā)明的功率IQ調(diào)制系統(tǒng)和方法的方框圖。
圖6是按照本發(fā)明的補(bǔ)償系統(tǒng)和方法的方框圖。
如本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員所希望的，本發(fā)明可能以系統(tǒng)(裝置)或方法來(lái)實(shí)施。本發(fā)明可采用整個(gè)硬件的實(shí)施例或結(jié)合硬件和軟件兩方面的實(shí)施例的形式。
因此，附圖中的各個(gè)塊和塊的組合支持執(zhí)行規(guī)定的功能的裝置的組合和執(zhí)行規(guī)定的功能的步驟的組合。正如對(duì)于本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員眾所周知的，附圖中的每個(gè)塊可用許多不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)在參考圖2，將描述按照本發(fā)明的功率IQ調(diào)制系統(tǒng)和方法。如圖2中所示，功率調(diào)制系統(tǒng)和方法200在各個(gè)I和Q路徑中，調(diào)制和放大同相I和正交相位Q輸入信號(hào)。Q路徑中的元件用符號(hào)a指明而I路徑中的元件用符號(hào)b指明。如圖2中所示，分別包括第一和第二功率放大器210a和210b。第一和第二功率放大器210a和210b每個(gè)包括各自的信號(hào)輸入端212a、212b，電源輸入端214a，214b和功率輸出端216a，216b。
基準(zhǔn)頻率源220產(chǎn)生第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)222a-222d。第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)222a和222b相互倒相而第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)222c和222d相互倒相。第一至第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)222a-222d最好分別為0°、180°、90°和270°相移基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
如圖2中所示，基準(zhǔn)頻率源220最好包括產(chǎn)生第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)222a的可控振蕩器如壓控振蕩器224。還可包括鎖相環(huán)。第一倒相器226響應(yīng)可控振蕩器224而產(chǎn)生第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)222b。移相器228響應(yīng)可控振蕩器224而產(chǎn)生第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)222c。第二倒相器232響應(yīng)移相器228而產(chǎn)生第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)222d。但是，本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該明白可用許多其他技術(shù)以在符號(hào)位控制下產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率或倒相基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
繼續(xù)對(duì)圖2的描述，交換系統(tǒng)240隨I和Q輸入信號(hào)之一例如Q輸入信號(hào)的極性而變地選擇性地把第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一222a或222b加在第一功率放大器210a的信號(hào)輸入端212a。交換系統(tǒng)240還隨I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)例如I輸入信號(hào)的極性而變地選擇性地把第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一222c或222d加在第二功率放大器210b的信號(hào)輸入端212b。如果必要，第一和第二驅(qū)動(dòng)器242a，242b可分別插在交換系統(tǒng)240和各個(gè)C類(lèi)放大器210a、210b之間，對(duì)C類(lèi)放大器210a、210b進(jìn)行過(guò)激勵(lì)，以便獲得關(guān)于放大器210a、210b的所希望的增益或驅(qū)動(dòng)功率電平。
如圖2中所示，交換系統(tǒng)最好包括第一轉(zhuǎn)換器諸如第一單刀雙擲(SPDT)開(kāi)關(guān)244a，后者響應(yīng)I和Q輸入信號(hào)中正極性的一個(gè)而把第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)222a耦合至第一功率放大器210a，并且響應(yīng)I和Q輸入信號(hào)中負(fù)極性的一個(gè)而把第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)222b耦合至第一功率放大器210a。第二轉(zhuǎn)換器諸如第二SPDT開(kāi)關(guān)244b響應(yīng)I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)正極性的信號(hào)而把第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)222c耦合至第二功率放大器210b，并且響應(yīng)I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)負(fù)極性的信號(hào)而把第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)222d耦合至第二功率放大器210b。本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員會(huì)理解可使用平衡調(diào)制器代替SPDT開(kāi)關(guān)以選擇性地把基準(zhǔn)信號(hào)倒相。
如圖2中還示出的，交換系統(tǒng)240最好還包括耦合在I和Q輸入信號(hào)之一與第一轉(zhuǎn)換器244a之間的第一極性檢測(cè)器246a，用來(lái)檢測(cè)I和Q輸入信號(hào)之一是正的還是負(fù)的。第二極性檢測(cè)器246b耦合在I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)與第二轉(zhuǎn)換器244b之間，用來(lái)檢測(cè)I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)是正的還是負(fù)的。
仍然繼續(xù)圖2的描述，第三放大器250a、最好是D類(lèi)放大器、響應(yīng)I和Q輸入信號(hào)之一、例如Q輸入信號(hào)、而提供第一可變電源電壓至第一放大器210a的電源輸入端214a。第四放大器250b響應(yīng)I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)，例如I輸入信號(hào)，而提供第二可變電源電壓至第二放大器210b的電源輸入端214b。
為了分別為第三和第四放大器250a和250b產(chǎn)生適當(dāng)?shù)妮斎?，第一模?shù)轉(zhuǎn)換器、最好是δ-∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器260a、耦合在I和Q輸入信號(hào)之一和第三放大器250a之間，使得第三放大器響應(yīng)I和Q信號(hào)之一的數(shù)字表示而提供第一可變電源電壓至第一放大器210a的電源輸入端214a。第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器、最好是第二δ-∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器260b、耦合在I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)和第四放大器250b之間，使得第四放大器250b響應(yīng)I和Q信號(hào)中另一個(gè)的數(shù)字表示而提供第二放大器210b的第二可變電源電壓輸入214b。如圖2中所示，低通濾波器262a，262b，264a和264b可分別對(duì)Q和I輸入以及第三放大器250a和第四放大器250b的輸出進(jìn)行濾波。通常，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)以數(shù)字形式產(chǎn)生I和Q信號(hào)。DSP可包括數(shù)字式的低通濾波器262a和262b。δ-∑轉(zhuǎn)換器260a和260b可以通過(guò)完全的數(shù)字邏輯處理和系統(tǒng)把來(lái)自DSP的濾波后的數(shù)字樣本流從脈沖編碼調(diào)制(PCM)格式轉(zhuǎn)換成δ-∑表示。
最后，耦合器270把第一和第二功率放大器210a和210b的功率輸出216a和216b耦合至負(fù)載272如無(wú)線(xiàn)電話(huà)的天線(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器270包括把第一和第二功率放大器耦合至負(fù)載272同時(shí)使第一和第二功率放大器210a和210b相互良好地隔離的匹配網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)在將描述圖2的功率調(diào)制系統(tǒng)的操作和方法?？煽卣袷幤?24的頻率最好設(shè)置為發(fā)射載波頻率。90°移相器228最好產(chǎn)生與原始信號(hào)同樣的但它們之間有90°相移的信號(hào)。然后，原始信號(hào)和90°相移的信號(hào)被送至倒相器226和232，后者是增益為-1的放大器。由此產(chǎn)生四種基準(zhǔn)頻率信號(hào)222a-222d。他們最好代表可控振蕩器224的+sin(正弦)和-sin以及+cos(余弦)和-cos。
控制兩個(gè)轉(zhuǎn)換器244a和244b以選擇一個(gè)通道的sin的極性和另一通道的cos的極性。這些信號(hào)獨(dú)立地去到驅(qū)動(dòng)放大級(jí)242a和242b以及功率放大輸出級(jí)210a和210b。
Sin或cos信號(hào)的極性的控制最好與I或Q通道的振幅變?yōu)榱阆嘁恢隆＿@可以減少把由極性變化感應(yīng)的噪聲引入輸出信號(hào)頻譜內(nèi)。
兩個(gè)功率放大輸出級(jí)最好通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)270中的串聯(lián)隔直流電容器耦合，使得可以彼此間獨(dú)立地控制最好對(duì)應(yīng)于C類(lèi)放大器的漏極電壓的電源電壓。C類(lèi)放大器210a和210b與匹配網(wǎng)絡(luò)270之間的距離最好比載波頻率的波長(zhǎng)短一些。
C類(lèi)放大器的電源電壓214a和214b最好通過(guò)D類(lèi)放大器250a和250b以高效率的方式產(chǎn)生，用低通濾波器246a和246b以消除開(kāi)關(guān)噪聲。到D類(lèi)放大器250a和250b的輸入信號(hào)通過(guò)δ-∑處理而產(chǎn)生，以便可以減小低通濾波器246a和246b的帶寬內(nèi)的噪聲。因此，利用適當(dāng)?shù)腎和Q信號(hào)，有可能以相位平面的向量產(chǎn)生任何所希望的軌跡。D類(lèi)放大器最好既能產(chǎn)生電流又能吸收電流，以便在各個(gè)調(diào)制循環(huán)周期中電流可以均勻地從放大器210a和210b流回到電源。
功率放大器210a和210b最好為飽和的C類(lèi)放大器而不是線(xiàn)性功率放大器。從而可獲得高效率?？梢越档蛶庠肼暎@可以免去回路中附加的SAW濾波器。最終可以支持大的調(diào)制帶寬。這種帶寬可以?xún)H受分別連接在D類(lèi)放大級(jí)250a和250b之后的低通濾波器264a和264b的濾波帶寬的限制。
圖3是按照本發(fā)明的功率IQ調(diào)制系統(tǒng)和方法的第二實(shí)施例的方框圖。除了在C類(lèi)放大器210a和210b的功率輸出端216a和216b與匹配網(wǎng)絡(luò)270之間的末級(jí)輸出級(jí)的各個(gè)支路中包含適當(dāng)阻抗的各個(gè)四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)310a和310b之外，圖3的功率調(diào)制系統(tǒng)和方法200’與圖2的類(lèi)似，如上文引入的專(zhuān)利申請(qǐng)中公開(kāi)的。
另外，在圖4中所示的第三實(shí)施例200”中，可以在功率輸出216a和216b與匹配網(wǎng)絡(luò)270之間包含一對(duì)隔離器410a和410b。盡管這種配置或許不能提供高效率，但是它可提供簡(jiǎn)化的組合以及在所希望的應(yīng)用場(chǎng)合改善線(xiàn)性的可能性。作為一個(gè)實(shí)例，匹配網(wǎng)絡(luò)270可能為兩個(gè)分開(kāi)的匹配網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接至隔離器410，后者把兩個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)接合并接到天線(xiàn)272的饋電線(xiàn)的連接點(diǎn)的阻抗從50歐姆增加到100歐姆。
圖5說(shuō)明又一個(gè)實(shí)施例200，其中匹配網(wǎng)絡(luò)270被一對(duì)電壓電流(VI)轉(zhuǎn)換器和匹配網(wǎng)絡(luò)570a和570b代替。
圖3-5的每個(gè)實(shí)施例可能有各種不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，圖3的實(shí)施例利用四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)310a和310b把功率放大級(jí)210a和210b的電壓為主的信號(hào)源(predomcnantly voltage source)轉(zhuǎn)換成電流。然后，這些電流可通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)270并聯(lián)相加和提供給負(fù)載。
圖4的實(shí)施例使用一對(duì)隔離器410a和410b以便把兩個(gè)功率放大輸出級(jí)210a和210b的輸出合并。所述隔離器以總效率的代價(jià)可減小兩個(gè)功率放大級(jí)210a和210b之間的干擾。最后，圖5的實(shí)施例利用匹配網(wǎng)絡(luò)570a和570b以便把C類(lèi)放大器210a和210b的電壓輸出轉(zhuǎn)換成供加在負(fù)載上的電流。
C類(lèi)放大器210a、210b在電源電壓與輸出電平之間可以具有非線(xiàn)性關(guān)系，這導(dǎo)致失真。這種放大器還可能遭受從幅度調(diào)制到相位調(diào)制(Am-to-PM)的轉(zhuǎn)換的損害，由此幅度調(diào)制產(chǎn)生不希望有的相位調(diào)制。本發(fā)明還可包括補(bǔ)償這種信號(hào)失真的方法和系統(tǒng)。
這種預(yù)補(bǔ)償可以是或者前饋預(yù)補(bǔ)償，其中針對(duì)放大器將引入的已知失真而對(duì)I和Q信號(hào)進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償；或者反饋預(yù)補(bǔ)償，其中檢測(cè)輸出信號(hào)的幅度或相位，與期望值相比較以獲得誤差量，然后用誤差量來(lái)產(chǎn)生修正的、將導(dǎo)致更加準(zhǔn)確地產(chǎn)生所期望的輸出信號(hào)的I、Q值。反饋系統(tǒng)可以是或者實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)，或者“脫機(jī)”或“學(xué)習(xí)”系統(tǒng)，后者逐漸調(diào)整預(yù)補(bǔ)償I、Q值的方式以便更精確地產(chǎn)生所期望的輸出信號(hào)。
一般，可以用功率檢測(cè)器來(lái)測(cè)量輸出信號(hào)的幅度，但是輸出相位可能更難以測(cè)量，因?yàn)橥ǔＪ窍鄬?duì)于相位基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)測(cè)量相位的。因而，盡管控制幅度線(xiàn)性的反饋技術(shù)可能相當(dāng)實(shí)用，但是補(bǔ)償AM-to-PM轉(zhuǎn)換的前饋技術(shù)可能更實(shí)用。
補(bǔ)償失真的最佳技術(shù)包括用數(shù)字信號(hào)處理器以產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)腎和Q信號(hào)。例如，預(yù)補(bǔ)償傳統(tǒng)的放大器以及AM-to-PM轉(zhuǎn)換的、取決于總輸出信號(hào)幅度的技術(shù)，可包括使用數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)從I2＋Q2的平方根計(jì)算出輸出信號(hào)的所期望的總幅度。
然后把所期望的幅度作為地址加在預(yù)存儲(chǔ)的查找表格中以獲得幅度補(bǔ)償值，后者被用來(lái)對(duì)I和Q值進(jìn)行比例縮放以獲得經(jīng)幅度補(bǔ)償后的I和Q值，當(dāng)把這些補(bǔ)償后的I和Q值用于調(diào)制時(shí)，可以導(dǎo)致產(chǎn)生正確的、所期望的輸出信號(hào)幅度。
然后或者把原始的所期望的幅度或者把補(bǔ)償后的幅度加在預(yù)存儲(chǔ)的相位補(bǔ)償表中以獲得補(bǔ)償AM-to-PM轉(zhuǎn)換的相位補(bǔ)償值。然后把這種相位補(bǔ)償值用于與幅度補(bǔ)償后的I和Q值進(jìn)行復(fù)數(shù)相乘以獲得經(jīng)相位和幅度補(bǔ)償?shù)腎和Q值，當(dāng)后者被用于調(diào)制時(shí)，可以導(dǎo)致產(chǎn)生正確的、所期望的信號(hào)幅度。
一般對(duì)AM-to-PM轉(zhuǎn)換和對(duì)幅度非線(xiàn)性的預(yù)補(bǔ)償所需的相乘次數(shù)為6，但是這可能通過(guò)以下技術(shù)減小到4。
由A(t)＝(I(t)2＋Q(t)2)1/2得到所期望的幅度。然后，如果該放大器產(chǎn)生振幅失真函數(shù)F(A)并且相位旋轉(zhuǎn)等價(jià)于乘以復(fù)數(shù)[cos(Φ(A))，sin(Φ(A))]，則當(dāng)按以下方程修改時(shí)，原始的I、Q值應(yīng)該被修正I′Q′=F-1(A)/Acos(Φ)sin(Φ)-sin(Φ)cos(Φ)IQ]]>因而，I’＝F-1(A)/A cos(Φ)I＋F-1(A)/A sin(Φ)QQ’＝F-1(A)/A cos(Φ)Q-F-1(A)/A sin(Φ)I既然F-1(A)/A cos(Φ)和F-1(A)/A sin(Φ)純粹是振幅A的函數(shù)，它們可以被預(yù)先計(jì)算并存儲(chǔ)在查找表如F1(A)和F2(A)中，并且如上來(lái)使用它們。由此，僅用四次乘法來(lái)修正相位和幅度失真。
在這里描述的發(fā)明的放大器中，每個(gè)放大器僅放大I部分或Q部分。因而，可以預(yù)料，在I放大器中的幅度失真將主要僅取決于I值，而在Q放大器中的幅度失真將主要僅取決于Q值。類(lèi)似地，在I放大器中的AM-to-PM轉(zhuǎn)換將按照主要取決于I值的相位誤差量改變信號(hào)相位、使其偏離零(余弦波相位)，而在Q放大器中的AM-to-PM轉(zhuǎn)換將按照主要取決于Q值的相位誤差量改變信號(hào)相位、使其偏離90°(正弦波相位)。因而可以用不同的預(yù)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)來(lái)補(bǔ)償AM-to-PM轉(zhuǎn)換和幅度失真的兩個(gè)不同值，一個(gè)僅取決于I值而另一個(gè)僅取決于Q值。
如果I放大器的AM-to-PM轉(zhuǎn)換由Φ(I)描述，則I值的大小將減小至Icos(Φ(I))并且把附加的誤差分量Isin(Φ(I))加給Q值。類(lèi)似地，如果Q放大器的AM-to-PM轉(zhuǎn)換由Φ(Q)描述，則Q值的大小將減小至Qcos(Φ(Q))并且從I分量中減去了附加的誤差Qsin(Φ(Q))。如果另外有從I至F(I)的幅度失真和從Q至F(Q)的幅度失真，則所需的I幅度的總的預(yù)補(bǔ)償將用下列函數(shù)描述(F-1(I))/(cos(Φ(I)))并且所需的Q幅度的總的預(yù)補(bǔ)償將用下列函數(shù)描述(F-1(Q))/(cos(Φ(Q)))如果放大器是相同的，則這些函數(shù)對(duì)于一種情況下的自變量I和另一種情況下的Q是相同的函數(shù)。整個(gè)函數(shù)可以被預(yù)先計(jì)算和存儲(chǔ)。無(wú)論由I放大器產(chǎn)生的附加給Q的誤差分量是由I的期望值引起的或是由使用上述函數(shù)的I的預(yù)補(bǔ)償值引起的，它仍然僅取決于I的值，并且因而也可以被預(yù)計(jì)算和存儲(chǔ)在Icos(Φ(I))查找表中，并且對(duì)于在Q通道中產(chǎn)生的附加給I的誤差也類(lèi)似。
圖6中示出按照本發(fā)明的預(yù)補(bǔ)償?shù)姆娇驁D。把I的期望值加到查找表600a中以便獲得補(bǔ)償后的I值F1(I)，也稱(chēng)之為第一振幅失真補(bǔ)償值610a，以及AM-to-PM補(bǔ)償值F2(I)，也稱(chēng)之為第一相位補(bǔ)償值620a。類(lèi)似地，把Q的期望值加到查找表600b中，如果放大器210a、210b及與他們相關(guān)的高電平D類(lèi)調(diào)制器250a、250b相同，則查找表600b可為同樣的查找表。如果放大器是按不同方式校準(zhǔn)的，則圖6中由600a和600b表示的兩個(gè)查找表可為單個(gè)查表系統(tǒng)600的不同子表。
Q值對(duì)查找表600b尋址，以產(chǎn)生幅度預(yù)補(bǔ)償?shù)腝值F1(Q)，也稱(chēng)之為第二振幅失真補(bǔ)償值610b，以及AM-to-PM補(bǔ)償值F2(Q)，也稱(chēng)之為第二相位補(bǔ)償值620b。在加法器630a中，把F2(Q)值加上F1(I)值，同時(shí)在求和器630的減法器630b中，從F1(Q)值中減去F2(I)值。求和器630產(chǎn)生預(yù)補(bǔ)償?shù)幕蝾A(yù)失真的I和Q值，當(dāng)把后者用在調(diào)制各個(gè)放大器時(shí)，將在組合了更準(zhǔn)確地遵循期望的I和Q值的放大器輸出之后產(chǎn)生輸出。通過(guò)把補(bǔ)償?shù)腎值的模(大小)加至高電平D類(lèi)I調(diào)制器260b、250b、264b，同時(shí)用補(bǔ)償后的I值的符號(hào)選擇來(lái)自振蕩器224的或者倒相或者非倒相的余弦波基準(zhǔn)信號(hào)，可以用補(bǔ)償后的I和Q值來(lái)調(diào)制各個(gè)放大器，類(lèi)似地，把補(bǔ)償后的Q值的模(大小)用于Q調(diào)制器260a、250a、264a，同時(shí)補(bǔ)償后的Q值的符號(hào)選擇從基準(zhǔn)224相移90度的或者倒相或者非倒相的正弦波驅(qū)動(dòng)器228。
能夠?qū)蛘哒麄€(gè)振幅相關(guān)的失真、或者分別與I和Q相關(guān)的失真補(bǔ)償?shù)囊陨霞夹g(shù)，如果兩種類(lèi)型的失真都存在，可以在一起使用這些技術(shù)。通過(guò)確保為首先應(yīng)用的技術(shù)預(yù)計(jì)算的查找表已經(jīng)考慮到由其次應(yīng)用的技術(shù)補(bǔ)償?shù)氖д妫梢园慈魏未涡驊?yīng)用兩種技術(shù)。
改善線(xiàn)性的其他方法包括笛卡兒反饋(Cartesian Feedback)，比如在授予Bergsten et al的美國(guó)專(zhuān)利No.5,483/681中所描述的，這通過(guò)引用合并在本文中。
因此，可提供高效率的功率IQ調(diào)制系統(tǒng)和方法，從而使蜂窩無(wú)線(xiàn)電話(huà)或其他發(fā)射機(jī)的成本、尺寸和/或功耗能得到減小。
在附圖和說(shuō)明書(shū)中，已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的典型的最佳實(shí)施例，并且，盡管用到特定條件，這些條件僅用在通常的描述的意義上而并非為了限定，將在下列權(quán)利要求書(shū)中陳述本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)制和放大同相(I)和正交相位(Q)輸入信號(hào)的功率調(diào)制系統(tǒng)，所述功率調(diào)制系統(tǒng)包括第一和第二功率放大器，每個(gè)放大器包括信號(hào)輸入端、電源輸入端和功率輸出端；第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)的信號(hào)源，所述第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)相互倒相，而所述第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)相互倒相；交換系統(tǒng)，它隨所述I和Q輸入信號(hào)之一的極性而變地選擇性地把所述第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一加到所述第一功率放大器的信號(hào)輸入端，并且隨所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)的極性而變地選擇性地把所述第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一加到所述第二功率放大器的信號(hào)輸入端；第三放大器，它對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)之一作出響應(yīng)而向所述第一放大器的所述電源輸入端提供第一可變電源電壓；第四放大器，它對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)作出響應(yīng)而向所述第二功率放大器的所述電源輸入端提供第二可變電源電壓；和把所述第一和第二功率放大器的功率輸出耦合到負(fù)載的耦合器。
2.權(quán)利要求1的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述第一和第二功率放大器包括C類(lèi)功率放大器以及所述第三和第四放大器包括D類(lèi)功率放大器。
3.權(quán)利要求1的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)分別為0°、180°、90°和270°相移基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
4.權(quán)利要求1的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)的信號(hào)源包括產(chǎn)生所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)的可控振蕩器；對(duì)所述可控振蕩器作出響應(yīng)而產(chǎn)生所述第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)的第一倒相器；對(duì)所述可控振蕩器作出響應(yīng)而產(chǎn)生所述第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)的移相器；以及對(duì)所述移相器作出響應(yīng)而產(chǎn)生所述第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)的第二倒相器。
5.權(quán)利要求1的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述交換系統(tǒng)包括第一轉(zhuǎn)換器，它對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)中正極性的一個(gè)作出響應(yīng)而把所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第一功率放大器，并且對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)中負(fù)極性的一個(gè)作出響應(yīng)而把所述第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第一功率放大器；以及第二轉(zhuǎn)換器，它對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)正極性信號(hào)作出響應(yīng)而把所述第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第二功率放大器，并且對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)負(fù)極性信號(hào)作出響應(yīng)而把所述第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第二功率放大器。
6.權(quán)利要求5的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述交換系統(tǒng)還包括第一極性檢測(cè)器，它耦合在所述I和Q輸入信號(hào)之一和所述第一轉(zhuǎn)換器之間，用來(lái)檢測(cè)所述I和Q信號(hào)之一是正的還是負(fù)的；和第二極性檢測(cè)器，它耦合在所述I和Q輸入信號(hào)中的另一個(gè)和所述第二轉(zhuǎn)換器之間，用來(lái)檢測(cè)所述I和Q信號(hào)中的另一個(gè)是正的還是負(fù)的。
7.權(quán)利要求1的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于還包括第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它耦合在所述I和Q輸入信號(hào)之一與所述第三放大器之間，使得所述第三放大器對(duì)所述I和Q信號(hào)之一的數(shù)字表示作出響應(yīng)而向所述第一放大器的所述電源輸入端提供第一可變電源電壓；和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它耦合在所述I和Q輸入信號(hào)中的另一個(gè)與所述第四放大器之間，使得所述第四放大器對(duì)所述I和Q信號(hào)中另一個(gè)的數(shù)字表示作出響應(yīng)而向所述第二放大器的所述電源輸入端提供第二可變電源電壓。
8.權(quán)利要求7的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括第一δ-∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器，而所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括第二δ-∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
9.權(quán)利要求1的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述第一耦合器包括把所述第一和第二功率放大器耦合至負(fù)載的匹配網(wǎng)絡(luò)。
10.權(quán)利要求9的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述耦合器還包括把所述第一功率放大器耦合到所述匹配網(wǎng)絡(luò)的第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)和把所述第二功率放大器耦合到所述匹配網(wǎng)絡(luò)的第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)。
11.權(quán)利要求9的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述耦合器還包括把所述第一功率放大器耦合到所述匹配網(wǎng)絡(luò)的第一隔離器和把所述第二功率放大器耦合到所述匹配網(wǎng)絡(luò)的第二隔離器。
12.權(quán)利要求1的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述第一和第二功率放大器產(chǎn)生非線(xiàn)性失真，所述功率調(diào)制系統(tǒng)還包括補(bǔ)償系統(tǒng)，它對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)作出響應(yīng)，以產(chǎn)生預(yù)失真的I和Q信號(hào)并且把所述預(yù)失真的I和Q信號(hào)加到所述交換系統(tǒng)和所述第三及第四放大器中至少一個(gè)上，從而補(bǔ)償所述非線(xiàn)性失真。
13.權(quán)利要求12的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述補(bǔ)償系統(tǒng)包括查找表，它響應(yīng)所述I輸入信號(hào)而產(chǎn)生第一振幅失真補(bǔ)償值和第一相位補(bǔ)償值，并且響應(yīng)所述Q輸入信號(hào)而產(chǎn)生第二振幅失真補(bǔ)償值和第二相位補(bǔ)償值；和求和器，它把所述第一振幅失真補(bǔ)償值和所述第二相位補(bǔ)償值相加以產(chǎn)生所述預(yù)失真的I信號(hào)，并且從所述第二振幅失真補(bǔ)償值中減去所述第一相位補(bǔ)償值以產(chǎn)生所述預(yù)失真的Q信號(hào)。
14.權(quán)利要求13的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述查找表是一對(duì)查找子表，所述各子表中相應(yīng)的一個(gè)響應(yīng)所述I輸入信號(hào)和所述Q輸入信號(hào)中相應(yīng)的一個(gè)；以及所述求和器包括把所述第一振幅失真補(bǔ)償值和所述第二相位補(bǔ)償值相加以產(chǎn)生所述預(yù)失真的I信號(hào)的加法器，和從所述第二振幅失真補(bǔ)償值中減去所述第一相位補(bǔ)償值以產(chǎn)生所述預(yù)失真的Q信號(hào)的減法器。
15.權(quán)利要求1的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述I和Q輸入信號(hào)為I和Q無(wú)線(xiàn)電話(huà)通信信號(hào)以及所述負(fù)載為無(wú)線(xiàn)電話(huà)天線(xiàn)。
16.一種調(diào)制和放大同相(I)和正交相位(Q)輸入信號(hào)的功率調(diào)制系統(tǒng)，所述功率調(diào)制系統(tǒng)包括用于響應(yīng)電源輸入對(duì)信號(hào)輸入進(jìn)行功率放大而產(chǎn)生功率輸出的第一和第二裝置；用于提供第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)的裝置，所述第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)相互倒相而所述第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)相互倒相；一種裝置，用于隨所述I和Q輸入信號(hào)之一的極性而變地選擇性地把所述第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一加到所述用于功率放大的第一裝置的信號(hào)輸入端、并且隨所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)的極性而變地選擇性地把所述第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一加到所述用于功率放大的第二裝置的信號(hào)輸入端；用于對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)之一作出響應(yīng)而提供第一可變電源電壓至所述用于功率放大的第一裝置的所述電源輸入端的裝置；用于對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)作出響應(yīng)而提供第二可變電源電壓至所述用于功率放大的第二裝置的所述電源輸入端的裝置；和用于把所述用于功率放大的第一和第二裝置的功率輸出耦合到負(fù)載的裝置。
17.權(quán)利要求16的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于功率放大的第一和第二裝置包括C類(lèi)功率放大器以及所述用于供電的裝置包括D類(lèi)功率放大器。
18.權(quán)利要求16的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)分別為0°、180°、90°和270°相移基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
19.權(quán)利要求16的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于提供第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)的裝置包括產(chǎn)生所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)的裝置；將所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)倒相而產(chǎn)生所述第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)的裝置；將所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)移相以產(chǎn)生所述第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)的裝置；將所述第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)倒相以產(chǎn)生所述第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)的裝置。
20.權(quán)利要求16的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于選擇性施加操作的裝置包括第一裝置，用于對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)中正極性的一個(gè)作出響應(yīng)而把所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第一功率放大裝置，并且對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)中負(fù)極性的一個(gè)作出響應(yīng)而把所述第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第一功率放大裝置；以及第二裝置，用于對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)正極性的信號(hào)作出響應(yīng)而把所述第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第二功率放大裝置，并且對(duì)所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)負(fù)極性的信號(hào)作出響應(yīng)而把所述第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第二功率放大裝置。
21.權(quán)利要求20的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于選擇性施加操作的裝置還包括用于檢測(cè)所述I和Q輸入信號(hào)之一是正還是負(fù)的第一裝置，所述用于耦合的第一裝置響應(yīng)所述用于檢測(cè)的第一裝置；和用于檢測(cè)所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)是正還是負(fù)的第二裝置，所述用于耦合的第二裝置響應(yīng)所述用于檢測(cè)的第二裝置。
22.權(quán)利要求16的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于還包括用于把所述I和Q輸入信號(hào)之一轉(zhuǎn)換成數(shù)字式、使得所述用于提供第一可變電源電壓的裝置響應(yīng)所述I和Q信號(hào)之一的數(shù)字表示的第一裝置；和用于把所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)轉(zhuǎn)換成數(shù)字式、使得所述用于提供第二可變電源電壓的裝置響應(yīng)所述I和Q信號(hào)中另一個(gè)的數(shù)字表示的第二裝置。
23.權(quán)利要求22的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于轉(zhuǎn)換的第一裝置包括第一個(gè)δ-∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器，而所述用于轉(zhuǎn)換的第二裝置包括第二個(gè)δ-∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
24.權(quán)利要求16的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于耦合的裝置包括用于把所述用于功率放大的第一和第二裝置與負(fù)載匹配的裝置。
25.權(quán)利要求24的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于耦合的裝置還包括把所述用于功率放大的第一裝置耦合到所述用于匹配的裝置的第一四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)和把所述用于功率放大的第二裝置耦合到所述用于匹配的裝置的第二四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)。
26.權(quán)利要求24的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于耦合的裝置還包括用于把所述用于功率放大的第一裝置與所述用于功率放大的第二裝置互相隔離的裝置。
27.權(quán)利要求24的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于匹配的裝置包括用于把電壓轉(zhuǎn)換成電流的裝置。
28.權(quán)利要求16的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于功率放大的第一和第二裝置產(chǎn)生非線(xiàn)性失真，所述功率調(diào)制系統(tǒng)還包括用于從所述I和Q輸入信號(hào)產(chǎn)生預(yù)失真的I和Q信號(hào)并且用于把所述預(yù)失真的I和Q信號(hào)加到至少一個(gè)用于選擇性地施加的裝置和所述用于供電的裝置、從而補(bǔ)償所述非線(xiàn)性失真的裝置。
29.權(quán)利要求28的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于產(chǎn)生的裝置包括用于響應(yīng)所述I輸入信號(hào)而產(chǎn)生第一振幅失真補(bǔ)償值和第一相位補(bǔ)償值、并且響應(yīng)所述Q輸入信號(hào)而產(chǎn)生第二振幅失真補(bǔ)償值和第二相位補(bǔ)償值的裝置；和用于把所述第一振幅失真補(bǔ)償值和所述第二相位補(bǔ)償值相加以產(chǎn)生所述預(yù)失真的I信號(hào)、并且從所述第二振幅失真補(bǔ)償值中減去所述第一相位補(bǔ)償值以產(chǎn)生所述預(yù)失真的Q信號(hào)的裝置。
30.權(quán)利要求16的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述I和Q輸入信號(hào)為I和Q無(wú)線(xiàn)電話(huà)通信信號(hào)以及所述負(fù)載為無(wú)線(xiàn)電話(huà)天線(xiàn)。
31.一種用于調(diào)制和放大同相(I)和正交相位(Q)輸入信號(hào)的方法，所述方法響應(yīng)電源輸入而利用對(duì)信號(hào)輸入進(jìn)行功率放大的第一和第二裝置以產(chǎn)生功率輸出，所述方法包括以下步驟提供第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)，所述第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)相互倒相而所述第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)相互倒相；隨所述I和Q輸入信號(hào)之一的極性而變地選擇性地把所述第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一加到所述用于功率放大的第一裝置的信號(hào)輸入端；隨所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)的極性而變地選擇性地把所述第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一加到所述用于功率放大的第二裝置的信號(hào)輸入端；響應(yīng)所述I和Q輸入信號(hào)之一而向所述用于功率放大第一裝置的提供第一可變電源電壓；響應(yīng)所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)而向所述用于功率放大的第二裝置提供第二可變電源電壓；和把所述用于功率放大的第一和第二裝置的功率輸出耦合到負(fù)載。
32.權(quán)利要求31的方法，其特征在于所述用于功率放大的第一和第二裝置包括C類(lèi)功率放大器以及所述供電步驟使用D類(lèi)功率放大器。
33.權(quán)利要求31的方法，其特征在于所述第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)分別為0°、180°、90°和270°相移基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
34.權(quán)利要求31的方法，其特征在于所述提供第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)的步驟包括以下步驟產(chǎn)生所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)；把所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)倒相以產(chǎn)生所述第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)；把所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)移相以產(chǎn)生所述第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)；以及把所述第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)倒相以產(chǎn)生所述第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
35.權(quán)利要求31的方法，其特征在于所述選擇性地施加的步驟包括以下步驟響應(yīng)所述I和Q輸入信號(hào)中正極性的一個(gè)而把所述第一基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第一功率放大裝置；響應(yīng)所述I和Q輸入信號(hào)中負(fù)極性的一個(gè)而把所述第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第一功率放大裝置；響應(yīng)所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)正極性的信號(hào)而把所述第三基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第二功率放大裝置；以及響應(yīng)所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)負(fù)極性的信號(hào)而把所述第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)耦合至所述第二功率放大裝置。
36.權(quán)利要求35的方法，其特征在于所述用于選擇性地施加的步驟還包括以下步驟檢測(cè)所述I和Q輸入信號(hào)之一是正的還是負(fù)的；和檢測(cè)所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)是正的還是負(fù)的。
37.權(quán)利要求31的方法，其特征在于它還包括以下步驟把所述I和Q輸入信號(hào)之一轉(zhuǎn)換成數(shù)字的，使得所述提供第一可變電源電壓的步驟響應(yīng)所述I和Q信號(hào)之一的數(shù)字表示；和把所述I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)轉(zhuǎn)換成數(shù)字的，使得所述提供第二可變電源電壓的步驟響應(yīng)所述I和Q信號(hào)中另一個(gè)的數(shù)字表示。
38.權(quán)利要求37的方法，其特征在于所述轉(zhuǎn)換步驟包括δ-∑轉(zhuǎn)換的步驟。
39.權(quán)利要求31的方法，其特征在于所述耦合步驟包括把所述用于功率放大的第一和第二裝置與負(fù)載匹配的步驟。
40.權(quán)利要求39的方法，其特征在于所述耦合步驟包括四分之一波長(zhǎng)傳輸線(xiàn)使所述用于功率放大的第一裝置和所述用于功率放大的第二裝置匹配的步驟。
41.權(quán)利要求39的方法，其特征在于所述耦合步驟包括把所述用于功率放大的第一裝置與所述用于功率放大的第二裝置互相隔離的步驟。
42.權(quán)利要求39的方法，其特征在于所述匹配步驟還包括把電壓轉(zhuǎn)換成電流的步驟。
43.權(quán)利要求31的方法，其特征在于所述用于功率放大的第一和第二裝置產(chǎn)生非線(xiàn)性失真，所述功率調(diào)制方法還包括以下步驟從所述I和Q輸入信號(hào)產(chǎn)生預(yù)失真的I和Q信號(hào)，所述選擇性地施加的步驟中至少一個(gè)和所述供電步驟響應(yīng)所述預(yù)失真的I和Q信號(hào)而補(bǔ)償所述非線(xiàn)性失真。
44.權(quán)利要求43的方法，其特征在于所述產(chǎn)生步驟包括以下步驟響應(yīng)所述I輸入信號(hào)而產(chǎn)生第一振幅失真補(bǔ)償值和第一相位補(bǔ)償值；響應(yīng)所述Q輸入信號(hào)而產(chǎn)生第二振幅失真補(bǔ)償值和第二相位補(bǔ)償值；把所述第一振幅失真補(bǔ)償值和所述第二相位補(bǔ)償值相加以產(chǎn)生所述預(yù)失真的I信號(hào)；和從所述第二振幅失真補(bǔ)償值中減去所述第一相位補(bǔ)償值以產(chǎn)生所述預(yù)失真的Q信號(hào)。
45.權(quán)利要求31的功率調(diào)制方法，其特征在于所述I和Q輸入信號(hào)為I和Q無(wú)線(xiàn)電話(huà)通信信號(hào)以及所述負(fù)載為無(wú)線(xiàn)電話(huà)天線(xiàn)。
46.一種用于放大同相(I)和正交相位(Q)輸入信號(hào)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括產(chǎn)生非線(xiàn)性失真的第一和第二功率放大器；和補(bǔ)償系統(tǒng)，它響應(yīng)所述I和Q輸入信號(hào)而產(chǎn)生預(yù)失真的I和Q信號(hào)、把所述預(yù)失真的I信號(hào)加到所述第一功率放大器并且把所述預(yù)失真的Q信號(hào)加到所述第二功率放大器、從而補(bǔ)償所述非線(xiàn)性失真。
47.權(quán)利要求46的系統(tǒng)，其特征在于所述補(bǔ)償系統(tǒng)包括查找表，它響應(yīng)所述I輸入信號(hào)而產(chǎn)生第一振幅失真補(bǔ)償值和第一相位補(bǔ)償值，并且響應(yīng)所述Q輸入信號(hào)而產(chǎn)生第二振幅失真補(bǔ)償值和第二相位補(bǔ)償值；和求和器，它把所述第一振幅失真補(bǔ)償值和所述第二相位補(bǔ)償值相加以產(chǎn)生所述預(yù)失真的I信號(hào)，并且從所述第二振幅失真補(bǔ)償值中減去所述第一相位補(bǔ)償值以產(chǎn)生所述預(yù)失真的Q信號(hào)。
48.權(quán)利要求47的系統(tǒng)，其特征在于所述查找表是一對(duì)查找子表，各子表中相應(yīng)的一個(gè)響應(yīng)所述I輸入信號(hào)和所述Q輸入信號(hào)中相應(yīng)的一個(gè)；以及所述求和器包括把所述第一振幅失真補(bǔ)償值和所述第二相位補(bǔ)償值相加以產(chǎn)生所述預(yù)失真的I信號(hào)的加法器，和從所述第二振幅失真補(bǔ)償值中減去所述第一相位補(bǔ)償值以產(chǎn)生所述預(yù)失真的Q信號(hào)的減法器。
49.一種放大同相(I)和正交相位(Q)輸入信號(hào)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括產(chǎn)生非線(xiàn)性失真的用于功率放大的第一和第二裝置；用于從所述I和Q輸入信號(hào)產(chǎn)生預(yù)失真的I和Q信號(hào)和用于把所述預(yù)失真的I信號(hào)加到用于功率放大的第一裝置和把預(yù)失真的Q信號(hào)加到用于功率放大的第二裝置、從而補(bǔ)償所述非線(xiàn)性失真的裝置。
50.權(quán)利要求49的功率調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于所述用于產(chǎn)生的裝置包括用于響應(yīng)所述I輸入信號(hào)而產(chǎn)生第一振幅失真補(bǔ)償值和第一相位補(bǔ)償值，并且響應(yīng)所述Q輸入信號(hào)而產(chǎn)生第二振幅失真補(bǔ)償值和第二相位補(bǔ)償值的裝置；和用于把所述第一振幅失真補(bǔ)償值和所述第二相位補(bǔ)償值相加以產(chǎn)生所述預(yù)失真的I信號(hào)、并且從所述第二振幅失真補(bǔ)償值中減去所述第一相位補(bǔ)償值以產(chǎn)生所述預(yù)失真的Q信號(hào)的裝置。
51.一種用于放大同相(I)和正交相位(Q)輸入信號(hào)的方法，所述方法包括以下步驟從所述I和Q輸入信號(hào)產(chǎn)生預(yù)失真的I和Q信號(hào)；把所述預(yù)失真的I信號(hào)加到所述第一功率放大裝置；和把所述預(yù)失真的Q信號(hào)加到所述第二功率放大裝置、從而補(bǔ)償在所述第一和第二功率放大裝置中的非線(xiàn)性失真。
52.權(quán)利要求51的方法，其特征在于所述產(chǎn)生步驟包括以下步驟響應(yīng)所述I輸入信號(hào)而產(chǎn)生第一振幅失真補(bǔ)償值和第一相位補(bǔ)償值；響應(yīng)所述Q輸入信號(hào)而產(chǎn)生第二振幅失真補(bǔ)償值和第二相位補(bǔ)償值；把所述第一振幅失真補(bǔ)償值和所述第二相位補(bǔ)償值相加以產(chǎn)生所述預(yù)失真的I信號(hào)；以及從所述第二振幅失真補(bǔ)償值中減去所述第一相位補(bǔ)償值以產(chǎn)生所述預(yù)失真的Q信號(hào)。
全文摘要
功率IQ調(diào)制系統(tǒng)和方法包括各自包含信號(hào)輸入端、電源輸入端和功率輸入端的第一和第二功率放大器。第一和第二功率放大器最好是C類(lèi)功率放大器。還提供第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)的信號(hào)源。第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)相互倒相,而第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)相互倒相。第一、第二、第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)最好分別為0°、180°、90°和270°相移基準(zhǔn)頻率信號(hào)。還提供交換系統(tǒng),它隨I和Q輸入信號(hào)之一的極性而變地選擇性地把第一和第二基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一加到第一功率放大器的信號(hào)輸入端。交換系統(tǒng)還隨I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)的極性而變地選擇性地把第三和第四基準(zhǔn)頻率信號(hào)之一加到第二功率放大器的信號(hào)輸入端。第三放大器、最好是D類(lèi)放大器、響應(yīng)I和Q輸入信號(hào)之一而向第一放大器的電源輸入端提供第一可變電源電壓。第四放大器、最好也是D類(lèi)放大器、響應(yīng)I和Q輸入信號(hào)中另一個(gè)而向第二放大器的電源輸入端提供第二可變電源電壓。耦合器把第一和第二功率放大器的功率輸出耦合至負(fù)載如無(wú)線(xiàn)電話(huà)的天線(xiàn)。因此,提供了能使用高效率的C類(lèi)和D類(lèi)放大器的功率IQ調(diào)制。
文檔編號(hào)H04L27/36GK1332923SQ99815388
公開(kāi)日2002年1月23日 申請(qǐng)日期1999年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月7日
發(fā)明者小W·O·卡普, P·W·登特, A·R·霍爾登 申請(qǐng)人:艾利森公司