电流调制器及理论感测功率放大器ＡＭ调制阻抗的方法技术

调幅电路向射频功率放大器提供经调制的供电电流，可能结合提供经调制的供电电压，它包括响应电压与该经调制供电电流的比率的变化的检测电路，其中这里将所述比率描述为其ＡＭ调制阻抗。这种阻抗（电阻）变化通常因被功率放大器驱动的天线部件的变化耦合特性而产生。增益控制电路可以与检测电路相关，并且响应它，由此响应ＡＭ调制阻抗的变化而允许调整调制增益控制。这种安排允许调制器在变化的ＡＭ调制阻抗上保持固定调制增益，而其它实施例响应功率放大器阻抗变化而改变调制增益，从而避免信号削波，否则在增加的功率放大器电阻导致电压超过功率放大器的供电电压时将产生信号削波。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术一般涉及到功率放大器电流调制，特别涉及功率放大器电阻中的理论上感测的变化。目前存在各种技术用于产生用在无线通信系统中的射频发送信号。这各种技术解决了每个必要的优点和缺陷，但是对于移动通信设备很重要的一种考虑是需要相对良好的工作效率。工作效率在移动通信设备的电池寿命中一般是重要的因素。功率放大器效率在总工作效率方面是基本因素，因为用于产生射频(RF)发送信号的功率放大器电路是这些设备中的主要功率消耗者。用于提高功率放大器效率的一种技术包括极性调制，其中表示所希望的发送数据的调相和调幅信息被分成调幅信号和调相信号。调相信号是作为施加于功率放大器放大输入的恒定包络(envelope)信号产生的。功率放大器在饱和模式操作，在工作效率上产生显著的增益，但妨碍了可变幅度输入信号的线性放大。为了对来自功率放大器的输入信号进行线性调幅，根据所希望的调幅信息调制其供电电压(supply voltage)或供电电流(supply current)。这就从具有调相和调幅信息的放大器产生了随时间变化的RF输出信号。供电电压调制是相对直接的，并包括使用电压调制器响应控制调幅信号来调制放大器供电电压。虽然是相对直接的，但在遇到由于例如晶体管导通电压偏移造成的功率放大器非线性的情况下供电电压调制有时是不希望的。供电电流调制提供优异的线性，但是没有它伴随而来的挑战。例如，功率放大器具有低频“AM调制阻抗”，从而供电电流调制产生在标称工作范围内摆动的最终的功率放大器工作电压。然而，由调制供电电流所视的实际放大器阻抗(电阻)作为其RF输出阻抗耦合的函数而变化。因此，随着发送天线的耦合特性变化，由调制供电电流导致的工作电压可能引人注目地改变。随着功率放大器受影响的AM调制阻抗增加，其工作电压可能上升到供电极限，在该供电极限之上RF输出信号被削波(clip)。这种削波潜在地引起明显的非线性，导致包括增加的相邻信道信号干扰和更高通信误码率的大量不希望的效果。虽然有些采用电流调制的常规系统尝试着补偿功率放大器阻抗改变，已有方案依赖使用诸如传输线耦合器之类的耗散感测元件来检测RF输出信号功率。这些已有方案浪费了传输信号功率，因此降低了工作效率。专利技术概述本专利技术提供了一种方法和设备，与给功率放大器提供经调幅的供电电流一起动态地补偿改变功率放大器阻抗。这个动态补偿是以功率放大器的DC电阻的理论上感测改变为基础的，其中所述感测改变是由例如与发送天线耦合的变化相关的功率放大器阻抗的变化引起的。功率放大器AM调制阻抗的改变，例如功率放大器输出阻抗的改变，是由功率放大器工作电压和参考电流推断而来的，其中参考电流保持与进入功率放大器中的调制供电电流的固定比例。这种方案使得可以精确地感测功率放大器阻抗的变化，但是在功率放大器的电流供给路径或RF输出信号路径中不需要使用耗散元件，如定向耦合器。根据本专利技术一些实施例的电流调制器理论上感测功率放大器输出阻抗(PA电阻)，以便动态地调节在产生成比例的参考电流中使用的控制增益，从而在调幅信号和最终的调制供电电流之间保持固定的总调幅增益。利用这个方案，调制增益可以保持在变化的PA电阻的相对宽范围内。这些实施例中使用的示例方案包括响应理论上感测的PA电阻在调制控制反馈回路内改变增益控制电阻。可替换地，响应变化的PA电阻，可使用增益控制来改变增益，以便避免由于驱动调制供电电流到增加PA电阻中而产生的电压削波。也就是说，随着PA电阻增加，可以减小调制增益，以便避免驱动功率放大器的工作电压到电流调制器的电压极限。增益控制可包括使用可变电阻，或者可包括将理论上感测的PA电阻转换为调节驱动电流调制器的调制信号。这种调节可能在模拟或数字域或两者中进行。在另一些实施例中，响应于理论上感测的PA电阻来调节匹配网络阻抗，以便补偿发送天线耦合的改变。在这些配置中，来自功率放大器的RF输出信号经可变匹配网络耦合到发送天线，其中可变匹配网络可调节以便在阻抗范围内保持阻抗匹配。通过在RF输出和发送天线之间保持阻抗匹配，反射的RF功率保持在标称电压驻波比(VSWR)值，并且提供调制供电电流的电流调制器“所视为(see)”观察功率放大器供电输入的基本上恒定的PA电阻。附图简述附图说明图1是采用功率放大器供电电流调制的常规无线通信设备的示意图。图2是图1的电流调制器的示意图。图3A和3B是图示没有补偿功率放大器电阻的变化的功率放大器输出信号电压削波的曲线图。图4是常规地用于隔离功率放大器与变化的输出阻抗的阻抗隔离器的示意图。图5是常规地用于感测来自功率放大器的基本和反射功率的成对的定向耦合器的示意图。图6是示例无线通信设备的示意图，包括根据本专利技术的电流调制器的示例性实施例。图7是表示其中响应于理论上感测的PA电阻而改变控制增益以保持调制增益的图6的电流调制器的示例实施例的示意图。图8是表示响应于理论上感测的PA电阻而改变调制增益以避免电压削波的电流调制器的另一示例实施例的示意图。图9是表示响应于理论上感测的PA电阻而改变调制增益以避免电压削波的电流调制器的另一示例实施例的示意图。图10是表示响应于理论上感测的PA AM调制阻抗而控制可变阻抗匹配网络以便在变化的天线阻抗之上保持PA阻抗的电流调制器的另一示例实施例的示意图。图11是表示结合了功率放大器偏置电压的动态调节的电流调制器的另一示例实施例的示意图。专利技术的详细说明图1图示了采用常规电流调制器的无线通信设备10。设备10包括收发器12、数字信号处理器(DSP)14、电流调制器16、功率放大器18、RF输出匹配网络20、接收滤波器22、和天线部件24。在工作中，基于从DSP14接收的期望发送数据，收发器12向功率放大器18提供恒定包络、经调相的输入信号。另外，DSP14产生驱动调制器16的调幅信号。然后，调制器16产生用作功率放大器18的输入供电电流的调制供电电流IPA。功率放大器18在饱和模式工作，使得被驱动到功率放大器输出阻抗中的调制供电电流在来自功率放大器18的RF输出信号中产生调幅。相应地，RF输出信号包括与期望发送数据相应的调相和调幅信息。图2示出了与功率放大器18的简化表示相关的调制器16。这里，作为可变阻抗负载ZPA，从调制器16的方面表示了功率放大器18。出现ZPA的变化是由于相对于天线部件24的耦合环境变化造成的。也就是说，从天线辐射的信号被不同地耦合到周围环境中，这取决于外部物体相对于天线部件24的特性和接近程度。随着天线部件24的有效阻抗改变，输出匹配网络20和天线部件24之间的阻抗匹配也改变。如本领域技术人员应该理解的，匹配网络20和天线部件24之间的阻抗失配导致电压驻波比(VSWR)改变，这有效地改变了如调制器16所视的功率放大器18的输出阻抗。变化的阻抗导致对于给定幅度的调制供电电流产生功率放大器18的供电输入上的不同工作电压。就是说，当功率放大器AM调制阻抗随着变化的输出阻抗而增加或减小时，调制供电电流导致不同的工作电压。这种现象的一个结果是如果功率放大器阻抗增加太多，来自功率放大器18的输出信号可能是被削波的电压，其中驱动功率放大器16的调制供电电流的瞬时振幅将导致超过调制器16的电压极限的电压。例如，如果调制器16使调制供电电流源自设备10内的电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流调制器，它响应于调幅信号而将经调制的供电电流提供给功率放大器，该电流调制器包括：调制控制电路，它响应于该调幅信号而产生调制控制信号；输出电路，它响应于该调制控制信号而产生该经调制的供电电流；参考电路，它产生与该经调制的供电电流成比例的参考电流，并且包括参考控制元件，该参考控制元件响应理论感测信号而使该参考电流相对于该经调制的供电电流保持已知的比例；和检测电路，它产生作为功率放大器的工作电压和参考电流的函数的理论感测信号，以便理论感测信号根据功率放大器（ＰＡ）ＡＭ调制阻抗变化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W坎普，A哈吉克里斯托斯，D佩尔克，
申请(专利权)人：艾利森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]