通信系統的發射機結構的制作方法

通信系統的發射機結構的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于通信系統的發射機結構，該結構具有比常規發射機結構改進性能。所述改進包括下列的組合：對控制信號的較快的響應時間、提高的線性度、降低的干擾、減少的功率消耗、較低的電路復雜程度以及較低成本。對于蜂窩網應用，這些改進可引起增加的系統容量、較小的電話機大小、增加的通話和待機時間以及較大的產品接受程度。提供電路以加速控制信號的響應時間。把發射信號通路中的各種元件的控制回路集成在一起。增益控制機構允許對輸出發射功率電平的精確調整。提供控制機構，以當不需要時切斷功率放大器或整個發射信號通路。控制所述發射信號通路中的各種元件的增益，以降低輸出發射功率中的瞬變，并還確保所述瞬變是向下的。
【專利說明】通信系統的發射機結構
[0001] 本申請是申請號為200910145435. 4、申請日為2001年3月2日、發明名稱為"通 信系統的發射機結構"的發明專利申請的分案申請，而所述發明專利申請又是申請號為 01808125. 8、申請日為2001年3月2日、發明名稱為"通信系統的發射機結構"的另一發明 專利申請的分案申請。

【技術領域】
[0002] 本發明涉及通信系統中的電子電路，尤其涉及提供改進性能的發射機結構。

【背景技術】
[0003] 各種設計考慮使高性能發射機的設計成為有挑戰性的。對于許多應用，要求高性 能以滿足系統規格。可以由發射信號通路的線性度、控制發射功率的寬動態范圍以及其它 特性來描述高性能的特征。而且，對于諸如蜂窩網通信系統的某些應用來說，由于蜂窩網電 話機的可攜帶的本質，功率消耗是很重要的考慮因素。對于許多集成于大量生產的用戶產 品中的發射機設計來說，成本也是主要考慮因素。高性能、低功率消耗以及低成本一般是互 相矛盾的設計考慮。
[0004] 這些各種設計考慮影響諸如蜂窩網電話機的用戶產品的性能和可接受程度。蜂窩 網通信系統的例子包括碼分多址（CDMA)、時分多址（TDMA)以及模擬調頻（FM)通信系統。 在名為 "SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSYTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS" 的美國專利號 4, 901，307 以及名為 "SYSYTEM AND METHOD FOR GENERATIING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM" 的美國專利號 5, 103,459中揭示了 CDMA通信系統，兩者皆被轉讓給本發明的受讓人，并在此引用作為參 考。還由 "TIA/EIA/IS-95-A Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" 和"TIA/EIA/IS-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Wideband Spread Spectrum Cellular System"定義了 CDMA通信系統，兩者在此被引用作為參考。
[0005] 在CDMA通信系統中，發射機中的非線性產生表現為互調失真并降低系統性能。為 了降低非線性，把發射信號通路中的元件設計成在它們的線性范圍內工作，結果消耗了大 量功率。要求寬動態范圍以充分地控制輸出發射功率。在CDMA系統中，調整發射功率電平 以提供所要求的系統性能（即某一誤碼率）、對其它元件的低干擾以及降低的功率消耗。發 射機的低功率消耗允許使用常轉化成較小型電話機的較小型的電池。由于電話機的可攜帶 特性，較小型是非常想要的。發射機的低功率消耗對于規定的電池大小進一步提供了增加 的通話和待機時間。
[0006] 如所能看出的那樣，提供高性能、第功率消耗以及低成本的發射機結構是非常合 乎需要的。


【發明內容】

[0007] 本發明提供控制通信系統的發射機的操作，以提供比常規發射機改進的性能的控 制器電路。所述改進包括下面的組合：對控制信號的快速響應時間、輸出功率調整中改進的 線性度、降低的干擾、降低的功率消耗、較低的電路復雜程度以及較低成本。對于蜂窩網應 用，這些改進將導致增加的系統容量、較小的電話機尺寸、增加的通話和待機時間以及較大 的產品的公眾接受度。
[0008] 本發明的一方面提供了包括可變增益元件、功率放大部分以及控制器電路的通信 系統中的發射機。所述可變增益元件具有覆蓋某一增益范圍的可變增益。所述功率放大部 分耦合至所述可變增益元件并包括若干離散增益設置值，其中所述增益設置值之一是旁路 設置值。所述控制器電路提供所述可變增益元件和所述功率放大部分的控制信號。更新所 述可變增益元件以及所述功率放大部分的增益，以在某種意義上降低輸出發射功率中的瞬 變現象并提供所述輸出發射功率電平的線性調整。還例如通過當不需要時使一個或多個部 分斷電，控制所述可變增益元件和所述功率放大部分以降低功率消耗。
[0009] 本發明的另一方面提供一種用于調整發射機中的電路元件的增益的方法和裝置。 根據該方法和裝置，接收包括對電路元件的增益設置值的增益控制信號。然后產生對應于 所述增益設置值中的變化的過激脈沖。對所述過激脈沖和所述增益設置值求和，以產生經 調整的控制信號，對該信號濾波以產生經濾波的控制信號。然后根據所述經濾波的控制信 號調整所述電路元件的增益。所述過激脈沖可具有與所述增益設置值中的變化幅度相關聯 的幅度并還可具有可編程的持續時間。
[0010] 本發明的另一方面提供一種用于調整具有第1增益元件和第2增益元件的發射機 中的信號增益的方法和裝置。所述第1增益元件響應第1更新時鐘，而所述第2增益元件 響應第2更新時鐘。所述第1和第2更新時鐘是異步的。根據該方法和裝置，分別確定了 所述第1和第2增益元件的第1和第2增益轉移特性。根據所述第1和第2增益轉移特性 產生增益補償表。在正常操作期間，分別接收所述第1和第2增益元件的第1和第2增益 設置值。根據所述第1增益設置值，用某一增益偏移值調整所述第2增益設置值。然后從 所述增益補償表中接收對應于所述經調整的第2增益設置值的線性化的增益設置值。分別 用所述第1和線性化的增益設置值調整所述第1和第2增益元件。
[0011] 本發明的另一方面提供一種用于調整具有第1增益元件和第2增益元件的發射機 中的信號增益的方法和裝置。所述第1增益元件響應第1更新時鐘，而所述第2增益元件 響應第2更新時鐘。所述第2更新時鐘比所述第1更新時鐘快，并且所述第1和第2更新 時鐘是異步的。根據該方法和裝置，分別為所述第1和第2增益元件接收第1和第2增益 設置值。然后產生分別代表所述第1和第2增益設置值的第1和第2增益控制信號。所述 第1和第2增益控制信號分別與所述第1和第2更新時鐘對準。檢測所述第1增益元件的 增益設置值中的變化。如果檢測到所述增益設置值中的變化，所述第2增益控制信號就對 準所述第1更新時鐘；而如果檢測到所述增益設置值中無變化，所述第2增益控制信號就對 準所述第2更新時鐘。分別用所述對準的第1和第2增益控制信號調整所述第1和第2增 益元件的增益。
[0012] 本發明的另一方面提供了一種用于提供發射機的輸出功率電平的線性調整的方 法和裝置。所述發射機包括具有若干離散增益設置的元件以及具有連續可變增益設置的元 件。根據該方法和裝置，對每個離散增益設置值確定所述發射機的增益轉移函數。對于所 述離散增益設置的每一個，根據所確定的增益轉移函數產生增益補償表。接收具有離散增 益設置的元件的第1增益設置值。所述第1增益設置值標識所述離散增益設置之一。還接 收具有離散增益設置的元件的第2增益設置值。對應于由所述第1增益設置值標識的離散 增益設置，從所述增益補償表中取回經補償的增益設置值。用所述第1增益設置值調整具 有離散增益設置的元件的增益，而用經補償的增益設置值調整具有可變增益設置的元件的 增益。
[0013] 本發明的另一方面提供了一種用于在信號發射期間控制發射機的輸出功率中的 瞬變現象的方法和裝置。所述發射機包括具有第1時間響應的第1增益元件和具有第2時 間響應的第2增益元件。所述第1時間響應比所述第2時間響應快。根據該方法和裝置， 接收第1和第2命令來分別調整所述第1和第2元件的增益。由某一時間周期延遲所述第 1命令。分別用所述經延遲的第1命令和所述第2命令調整所述第1和第2增益元件的增 益。選擇某一時間周期來減少由于所述第1和第2元件的增益調整而造成的發射機的輸出 功率電平的增加。在一個實施例中，當檢測到所述第1元件的增益中的增加時，延遲所述第 1命令。
[0014] 本發明的另一方面提供了一種用于在信號發射期間控制發射機中的功率放大器 的方法和裝置。根據該方法和裝置，首先確定所要求的輸出發射功率電平。如果所要求的 輸出發射功率電平低于某一閾值之下，就旁路所述功率放大器并使之斷電。如果所要求的 輸出發射功率電平超過所述某一門限，就對所述功率放大器加電達至少預熱時間，并然后 選擇使用。當不使用時可使所述功率放大器斷電。可以在對應于所發射的編碼符號的邊界 處不時地進行對所述功率放大器的選擇以及旁路/斷電，以使系統性能中的降低程度減至 最小。類似地，當不使用時可以使發射信號通路（如發射射頻（RF)和中頻（IF)通路）以 及偏置電路斷電。
[0015] 當參考下面的說明、權利要求以及附圖時，本發明的上述的以及其它方面將變得 更清楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1示出了通信系統的發射機的實施例的框圖；
[0017] 圖2示出了提供優于圖1中的發射機的優點的發射機的實施例的框圖；
[0018] 圖3示出對圖2中的發射機產生控制信號的控制器的實施例的框圖；
[0019] 圖4示出了包括接口電路的實施例的增益控制機構的一部分的圖；
[0020] 圖5示出了所述接口電路的詳細實施例的圖；
[0021] 圖6示出了增益補償電路的實施例的框圖；
[0022] 圖7A是功放驅動器（driver-PA)和可變增益放大器（VGA)的控制信號的時序圖；
[0023] 圖7B示出了產生driver-PA和VGA的控制信號的實施例的框圖；
[0024] 圖7C和7D分別示出了定時同步電路中的比較器和邏輯電路的實施例的框圖；
[0025] 圖8A和8B分別示出了具有多個增益設置和一個旁路設置的高效率功率放大器 (HEPA)和功率放大電路的實施例的框圖；
[0026] 圖8C示出了具有多個增益設置而無旁路設置的功率放大器（PA)的實施例的圖；
[0027] 圖9A示出了諸如VGA、驅動器（driver)或PA的典型電路的增益轉移函數曲線（或 曲線）。
[0028] 圖9B和9C是分別示出具有2個增益狀態的電路元件的功率遲滯現象以及功率和 定時遲滯現象的曲線；
[0029] 圖9D和9E是分別示出具有4個增益狀態的電路元件的功率遲滯現象以及功率和 定時遲滯現象的曲線；
[0030] 圖10A和10B分別示出了對于向下和向上增益階躍變化，由于driver-PA和VGA 的響應時間中的失配造成的輸出發射功率中的瞬變現象的曲線；
[0031] 圖10C和10D示出了對于兩個不同的時間延遲，由于（故意引入的）driver-PA和 VGA的控制信號在時間對準中的失配造成的輸出發射功率中的瞬變現象的曲線；
[0032] 圖10E示出了延遲driver-PA的控制信號以當切換所述driver-PA的增益時能控 制輸出發射功率中的瞬變現象的電路的實施例的框圖；
[0033] 圖11A和11B示出了根據本發明的一方面用于控制PA和發射鏈路的信號的時序 圖；
[0034] 圖11C示出了產生控制信號ΡΑ_0Ν來使所述PA通電或斷電的電路的實施例的圖；
[0035] 圖11D示出了產生控制信號PA_R[1:0]的電路的實施例的圖。

【具體實施方式】
[0036] 發射機結構
[0037] 圖1示出了通信系統的發射機100的實施例的框圖。圖1中所示的發射機可用 于各種應用，包括蜂窩網電話機、高清晰度電視機（HDTV)、有線電視機以及其它。在發射通 路中，中頻（IF)信號由可變增益放大器（VGA) 120放大，由混頻器122用來自本地振蕩器 (L0) 124的正弦信號上變頻成射頻（RF)，由驅動器（driver) 126放大，并由驅動天線130的 功率放大器（PA) 128緩沖。根據所要求的線性度，driver 126和功率放大器128通過由控 制信號PA_R1控制的開關132耦合至高供電源（VDD_high)或低供電源（VDD_low)。發射機 100的發射鏈路包括發射信號通路（即從混頻器122至天線130)中的元件，但不支持諸如 本地振蕩器124的電路。所述發射鏈路包括混頻器122、driverl26和PA 128。
[0038] 在圖1所示的實施例中，當由控制信號ΡΑ_0Ν啟用時，PA 128提供固定增益（如 29dB)，并且根據控制信號PA_R0的狀態，driver 126提供第1或第2增益（如分別是26dB 或-2dB)。VGA 120提供足夠的增益控制以覆蓋系統規格所要求的動態范圍（如85dB)。控 制器140產生啟動PA 128的控制信號，設置driver 126的增益、控制PA 128和driver 126 的偏置并設置VGA 120的增益。
[0039] 要求發射機100滿足各種系統規格。對于CDMA應用，要求發射機以直到規定量的 非線性工作并提供規定的動態范圍。通過以高發射功率電平向driver 126和PA 128提供 高電源供電（VDD_high)以及通過為driver 126選擇適當的增益（如高增益），部分地降低 非線性性。雖然driver 126可在兩個增益設置之一操作，但是由于下述原因由VGA 120提 供所要求的動態范圍。
[0040] 在圖1所示的發射機結構中，由具有一更新速率的機構控制driver 126和PA 128,而由具有第2更新速率的另一機構控制VGA 120。一般地，通過對高功率驅動級旁路 或斷電，實現driver 126的低增益狀態。當driver 126改變增益狀態時，常發生增益短時 脈沖波形干擾以及不想要的且不可預測的相位偏移。這些不利影響降低了系統的性能。結 果，以低速率切換driver 126的增益，以降低有害影響。相反，所述VGA 120的增益控制機 構具有一般比driver 126的快的更新速率。所述較快更新速率用于迅速地調整發射信號 通路的增益，以響應工作條件中的迅速變化。
[0041] 在CDMA通信系統中，所述功放驅動器（driver-PA)控制機構的更新時鐘和所述 VGA控制機構的更新時鐘是頻率鎖定的，但可以不是（并且通常不是）相位鎖定的。實質上 可把這些更新時鐘看作是異步的。由于如下所述的系統設計考慮，所述driver-PA的更新 時鐘來源于在其中有發射機的單元（如用戶單元）的調制器，而所述VGA控制機構的更新 時鐘來源于解調器。
[0042] 控制driver 126和PA 128的機構一般具有比控制VGA 120的機構快的響應時 間。如圖1中所示，driver 126和PA 128的控制信號（PA_R0和PA_R1)本質上是數字的 并具有（相對）較快的轉變時間。相反，VGA 120的控制信號VGA_GAIN由具有某一時間響 應τ i的低通濾波器142濾波。把濾波器142的帶寬設計成較窄，以如系統規格所要求的 那樣將增益控制信號TX_AGC上的波紋幅度降至特定值。窄帶寬導致對控制信號VGA_GAIN 中的階躍變化的（相對）較長的響應時間（如τ i 2 330微秒）。
[0043] 由于上述理由（即不同的更新速率、異步的更新時鐘以及不同的響應時間）中的 至少一些原因，把所述driver-PA控制機構和所述VGA控制機構典型地設計成彼此獨立地 工作。然而，為了在當driver 126的增益從低增益設置切換到高增益設置時保持近似恒 定的輸出發射功率電平，并且反之亦然，就耦合所述兩個控制機構。當在增益設置間切換 driver 126的增益時，在所述發射鏈路中引入了突然的增益階躍，這將導致輸出發射功率 電平中的變化。為了補償該增益階躍，用偏移增益調整VGA 120的增益，以在切換driver 126之前或之后提供近似相似的整個發射信號通路增益。例如，如果將driver 126從-2dB 增益切換到+26dB增益，在近似同一時刻將VGA的增益減少28dB以補償所述driver增益 變化。VGA 120的響應時間應該精密地匹配driver 126的響應時間。如果切換了 driver 126的增益而沒有適當地調整VGA 120的增益（即由于較慢的響應時間），則發生增益瞬變 現象，這導致在輸出發射功率中的對應的瞬變現象。所述功率瞬變現象能導致發射機的性 能的降低。
[0044] 圖1示出了同步所述2個控制機構以當切換所述driver時減少增益瞬變現象的 實現。低通濾波器142耦合至控制器140,并接收及濾波可變控制信號VGA_GAIN，以產生提 供給加法放大器148的模擬電壓。driver 126的控制信號PA_R0耦合并控制開關144,所 述開關耦合于低通濾波器146和加法放大器148之間。濾波器146耦合至控制器140,并接 收及濾波恒定的控制信號〇S_GAIN，以產生提供給加法放大器148的恒定模擬電壓。然后放 大器148對接收到的電壓求和，以產生VGA控制信號TX_AGC。
[0045] 從而，當切換driver 126的增益時，對應的固定增益補償電壓（即經濾波的0S_ GAIN)提供給VGA 120。所述增益補償電壓以相反的方向調整VGA 120的增益以保持近似 恒定的整個發射信號通路增益。放大器148的響應時間是可忽略的，并且driver 126的響 應時間接近控制信號PA_R0中的變化。由于相對于driver 126的快響應時間（一般可忽 略）來說，濾波器142的響應時間（大約330微秒）太慢，在濾波器142前不用數字的方法 添加所述增益補償電壓（即在控制器140中）。
[0046] 由于若干原因，圖1中所示的發射機結構不是最佳的。首先，由于driver 126和 VGA 120的增益控制機構的獨立操作，整個動態范圍要求（如85dB)就施加在VGA 120上。 該寬動態范圍要求導致復雜的以及功率消耗的VGA設計。其次，當切換driver 126時為保 持近似恒定的輸出發射功率電平而需要的額外元件（如，外部的一開關144、濾波器146以 及加法放大器148 ;以及內部的一用于信號0S_GAIN的D/A轉換的額外的PDM)將增加發射 硬件復雜程度和成本。
[0047] 圖1中所示的發射機結構還不能滿足某些系統要求。例如，
[0048] TIA/EIA/IS-98-A要求發射機的平均輸出功率電平要在接收有效功率控制比特之 后的少于500微秒內處于最終值的0. 3dB之內。要求具有快速建立時間的寬帶寬功率控制 機構來滿足該規定。接收并確定功率控制比特的有效性所需的處理時間差不多是400微 秒，僅給發射機留下100微秒時間來響應所檢測到的有效功率控制比特。如果濾波器142 的響應時間大于100微秒（在典型設計中大約是330微秒），則很難（如果不是不可能的） 滿足該規定。
[0049] 如所能看出的那樣，各種設計考慮和系統要求將速率和精確性要求施加于所述發 射鏈路的增益控制機構上。
[0050] 圖2示出了提供優于圖1中的發射機100的發射機200的實施例的框圖。在發射 通路中，中頻（IF)信號由VGA 220放大，由混頻器222用來自本地振蕩器224的正弦信號上 變頻成射頻，由driver226放大，并由驅動天線230的PA 228緩沖。driver226和PA 228耦 合至PA控制電路232，該電路接收來自控制器240的控制信號PA_R0和PA_R1。發射機200 的發射鏈路包括VGA 220、混頻器222、driver226以及PA 228。還可把PA控制電路232實 現于控制器240之中。在圖2所示的詳細實施例中，PA 228具有3個增益設置而driver226 具有2個增益設置。所述PA增益設置包括低增益、高增益以及旁路，而所述driver增益設 置包括低增益和高增益。控制器240產生啟動PA 228的控制信號，設置driver226和PA 228的增益，控制driver226和PA 228的偏置并設置VGA 220的增益。把VGA增益控制信 號CGA_GAIN提供給濾波器242,所述濾波器對所述信號進行濾波以產生提供給VGA 200的 增益控制信號TX_AGC。
[0051] 發射機200包括下面的特點和優點。首先，如下所述，把增益元件（VGA 220、 driver260以及PA 228)的增益控制機構集成在一起以提供改進的性能。部分地通過為所 述VGA增益控制信號提供較快響應時間的電路使所述控制機構集成。
[0052] 其次，動態范圍要求分布于發射鏈路中的增益元件中。使用集成的增益控制機構， 可以潛在地使用PA 228的3個增益設置和driver226的2個增益設置，以提供某些所要求 的動態范圍，從而降低了對VGA 220的動態范圍要求。例如，可以分布85dB的動態范圍要 求（圖1中的VGA 120提供的），使得driver226和PA 228提供55dB動態范圍，而VGA提 供剩余30dB的動態范圍。用較低的動態范圍要求，可以把VGA 220設計成更加功率有效， 從而降低功率消耗，并還可在RF上實現（這將在直接上變頻發射機結構中所需）。
[0053] 下面進一步描述了基于圖2的發射機結構中的改進的額外的好處和優點。
[0054] 圖3示出對圖2中的發射機200產生控制信號的控制器240的實施例的框圖。在控 制器240中，自動增益控制（AGC)信號被提供給對該控制信號進行濾波的環路濾波器310。 把上/下命令提供給閉環功率控制電路312,該電路產生階躍增益值以響應所接收的上/下 命令。把來自環路濾波器310的輸出和來自功率控制電路312的輸出提供給加法器314并 組合。然后把來自加法器314的組合信號提供給功率限制器316,限制信號以防止來自發射 機200的過度發射。把來自所述限制器316的受限信號提供給加法器318,該加法器還接 收來自增益補償電路320的增益補償信號。加法器318將所述兩個輸入信號相加，以產生 提供給增益線性化電路330的增益信號。增益線性化電路330產生經補償的（即"線性化 的"）控制信號，該信號是用于解決發射鏈路中的增益元件的非線性的。把所述經補償的控 制信號提供給產生所述控制信號VGA_GAIN的接口電路350。PA_RANGE控制電路360接收 指示發射機的操作方式的控制輸入、想要的工作特性以及TX_AGC值。然后，作為響應，控制 電路360控制增益線性化電路330的工作并產生控制信號PA_R0、PA_R1和PA_ON。定時同 步電路340將所述VGA控制信號與driver-PA控制信號同步。下面進一步詳細描述了控制 器240中的每個元件的操作。
[0055] 具有怏諫響應時間的增益控制機構
[0056] 具有快速響應時間的增益控制機構提供了若干優點。首先，由于有快速響應時間， 可以用數字的方法產生VGA的控制信號和VGA的增益補償信號（即由于所述driver-PA的 增益的切換）并將它們組合以形成單個組合的VGA增益控制信號。對于圖1中所示的發射 機結構，對于所述driver-PA的增益中的每個可能變化，將要求額外的PDM、額外的一組開 關144和濾波器146以及運算放大器加法電路148以產生并耦合某一增益補償信號。從而， 如果所述driver-PA包括4個可能的增益設置，需要3組PDM、開關和濾波器以及運算放大 器加法電路，以產生對應于driver-PA中從driver-PA額定增益變化的3個可能變化的3個 補償信號。所述額外的開關、濾波器以及運算放大器加法電路增加了發射機硬件復雜程度。 此外，對于4個可能的增益設置，當前可用的控制器140不能提供額外的所要求的PDM。
[0057] 根據本發明的一方面，所述VGA的增益補償信號（即由于所述driver-PA增益中 的變化）以數字方式產生并以數字方式與VGA的增益控制信號相加，以產生VGA的單個全 部增益控制信號。作為結果，僅需要一個PDM和一個外部的低通濾波器，以產生所述VGA增 益控制信號。然而，如上所述，driver226和PA 228對其控制信號中的變化的時間響應可 以相對較快。VGA的增益補償信號應具有近似相似的時間響應，以使發射信號通路中的增益 瞬變現象降至最低。這可以通過設計具有寬帶寬以提供近似匹配driver226和PA 228的 響應時間的響應時間的低通濾波器242來實現。在詳細實施例中，濾波器242具有大約為 10微秒的70%的建立時間，這使得發射機能符合IS-98A要求。
[0058] 增加濾波器242的時間常數增加了控制信號TX_AGC上的波紋幅度。在典型實現 中，所述控制信號VGA_GAIN是包括高和低值序列的脈沖密度調制（PDM)信號。有濾波器 242對所述高和低值進行濾波以獲得平均化的值。對應于該平均化值的模擬控制信號驅動 所述VGA。所述高和低值在所述模擬控制信號中產生降低發射機性能的波紋。為了降低波 紋幅度，可進行額外的濾波（即通過降低濾波器帶寬）。所述額外的濾波雖然降低了波紋幅 度，但是相對地減慢了響應時間。
[0059] 圖4示出了包括接口電路350的實施例的增益控制機構的一部分的圖。接口電路 提供了改進的時間響應而保持（或降低）所述波紋幅度。把來自增益線性化電路330的經 補償的控制信號提供給接口電路350中的時間響應調整電路412。如下面將描述的那樣， 電路412產生具有經調整的時間響應的"經調整的"控制信號。把所述經調整的信號提供 給產生調制器信號的Σ-Λ調制器414。所述調制器信號包括對應于所述經調整的控制信 號中的值的波形序列。濾波器242對所述調制器信號接收并濾波以提供所述VGA控制信號 TX_AGC。
[0060] 圖5示出了所述接口電路350的詳細實施例的圖。接口電路350包括時間響應調 整電路412以及一階Σ-Λ調制器414。所述經補償的控制信號x[n]提供給時間響應調整 電路412,該電路產生經調整的控制信號y[n]。在一個實施例中，所述經調整的控制信號包 括對提供較快或修改的響應時間的經補償的控制信號的修正。
[0061] 在時間響應調整電路412中，把信號x[n]提供給增益元件520和延遲元件522。 增益元件520以可以是固定的或可編程的縮放因子（Αν)縮放信號x[n]。在詳細實施例中， 所述縮放因子是2。延遲元件522以也可以是固定的或可編程的時間間隔延遲信號x[n]。 所述縮放因子和所述延遲量取決于在其中使用接口電路350的特定應用的要求。把來自增 益元件520的經縮放的信號和來自延遲元件522的經延遲的信號提供給加法器524,該加法 器從所述經縮放的信號中減去所述經延遲的信號。在一個實施例中，加法器524是飽和加 法器，將其輸出限制到落在后面的Σ-Λ調制器414的輸入范圍內的N比特值。把來自加 法器524的信號y[η]提供給Σ-Λ調制器414。
[0062] 在Σ-Λ調制器414中，把信號y [η]提供給加法器530,該加法器用來自寄存器 532的Ν個最低有效比特（LSB)加信號y [η]。把加法器530的（Ν+1)比特輸出提供給寄存 器532并由其存儲。來自寄存器532的最高有效比特包括提供給濾波器242的經量化的 調制器信號k[n]。如圖5中的實施例所示，延遲元件522和寄存器532用相同的時鐘信號 (SYS CLK)計時，雖然這不是必需的條件。
[0063] 濾波器242將來自調制器414的調制器信號濾波以產生模擬控制信號TX_AGC。在 圖5中所示的詳細實施例中，濾波器242是包括兩個電阻器和兩個電容器的二階低通濾波 器。
[0064] 為了提高所述控制信號TX_AGC的響應時間，把時間響應調整電路412設計成產生 輔助濾波器242的響應的過激脈沖。例如，當把增益元件520的增益設置成2 (Αν = 2)時， 電路412產生具有等于所述信號χ[η]中的變化的幅度的過激脈沖。根據χ[η]的值和χ[η] 中變化的幅度，在某些情況下所述過激脈沖的幅度可以較小。每個過激脈沖具有由所述延 遲元件確定的Μ · Ts的持續時間。
[0065] Σ-Λ調制器414提供調制器信號k[η]，該信號包括對應于其輸入處的經調整控 制信號y[n]的信號的高和低值序列（即輸出波形序列）。Σ-△調制器414在輸出波形 之中均勻地分布高值間的間隔，以提供比常規脈寬調制（PWM)以及常規PDM改進的穩態波 紋性能。此特性導致較小的波紋幅度，因為濾波器242中的電容器對每組高和低值進行充 電和放電具有相同的時間量。分析指出用9比特分辨率（N = 9)，Σ-Λ調制器414能將 峰-峰波紋幅度的糟糕情況降低到1/3或更小些。這些波紋性能中的改進可用于換取較快 的響應時間。特別地，通過增加3倍所述低通濾波器的帶寬，對于相同波紋幅度可獲得響應 時間的3倍提高。
[0066] 一階低通濾波器典型地用于對來自所述調制器的調制器信號k[n]進行濾波。可 以用單個電阻器和單個電容器實現所述一階濾波器。雖然一階濾波器導致較少的元件數， 但是對于某些應用所述響應時間和波紋性能不令人滿意。
[0067] 對于具有兩個極點的二階濾波器，濾波器的頻率響應在第1和第2極點的頻率間 以Ι/f衰減，并在所述第2極點的頻率之后以Ι/f2衰減。通過選擇兩個極點的頻率低于波 紋分量（即fpl和fp2〈f ，所述波紋以40dB/10倍的斜率衰減，這比用一階濾波器獲得的 20dB/10倍的斜率快。然后波紋中的改進可以換取濾波器的響應時間中的提高。換句話說， 為了滿足特定的波紋要求，所述二階濾波器的極點可以增加到比一階濾波器的極點高，從 而導致較快的響應時間而不犧牲波紋性能。
[0068] 所述波紋性能是調制器類型（如常規PDM、Σ-Λ調制器等等）、所述低通濾波器 的帶寬以及調制器時鐘的速率的函數。可示出，加速所述Σ-△調制器的時鐘頻率導致波 紋量的對應減少。然后通過增加模擬濾波器的帶寬，波紋性能中的改進可用于換取較快的 響應時間。
[0069] 在相關專利申請序列號19622-2中進一步詳細描述了電路412、Σ - Λ調制器414 以及濾波器242的實現和操作。
[0070] 發射鏈路的集成的增益控制機構
[0071] 用提供快速響應時間用于控制VGA增益的電路，driver226和ΡΑ 228的增益控制 機構可與VGA 220的增益控制機構集成在一起。在一個實現中，以額定的方式由控制信號 PA_R0和PA_R1控制driver226和PA 228的增益。當改變driver226或PA 228或兩者的 增益時，從VGA控制信號中以數字方式減去對應于所述driver-PA增益中的變化的增益補 償值。然后對整個VGA控制信號進行濾波并提供給VGA 220。
[0072] 在圖2所示的實施例中，driver226包括2個增益設置，而PA 228包括3個增益 設置。可以組合這些增益設置以形成3至6個driver-PA增益設置。在詳細實施例中，組 合這些元素以形成由表1定義的4個增益設置。
[0073] 表Ι-driver和PA的增益狀態
[0074]

【權利要求】
1. 一種在信號發射期間控制發射機輸出功率中的瞬變的方法，其中所述發射機包括具 有第一時間響應的第一元件和具有第二時間響應的第二元件，所述第一時間響應快于所述 第二時間響應，所述方法包括以下步驟： 接收第一命令，以調整所述第一元件的增益； 接收第二命令，以調整所述第二元件的增益； 當所述第一命令指示增加所述第一元件的增益時，將所述第一命令延遲一特定時間 段； 根據所述第二命令調整所述第二增益元件的增益；和 根據所述經延遲的第一命令，調整所述第一增益元件的增益。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括： 確定所述發射機所要求的發射功率輸出電平； 如果所要求的發射功率輸出電平低于一特定閾值，則旁路所述第一元件；如果所要求 的發射功率輸出電平超過所述特定閾值，則在發射之前預定的預熱期對所述第一元件加 電。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括： 如果所要求的發射功率輸出電平低于一特定閾值，則對所述第一元件斷電。
4. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，用于對所述第一元件加電的所述步驟在對 應于由所述發射機所發射的編碼符號的邊界時刻執行。
5. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，用于對所述第一元件旁路的所述步驟在對 應于由所述發射機所發射的編碼符號的邊界時刻執行。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一命令指示增加所述第一元件的增 益，所述第二命令指示降低所述第二元件的增益。
7. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一元件是所述發射機中的功率放大 器或功放驅動器。
8. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二元件是發射路徑中的可變增益元 件。
9. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定時間段是通過輸入控制值可編程 的。
10. -種在信號發射期間控制發射機輸出功率中的瞬變的設備，其中所述發射機包括 具有第一時間響應的第一元件和具有第二時間響應的第二增益元件，所述第一時間響應快 于所述第二時間響應，所述設備包括用于將第一命令相對第二命令延遲的電路，所述第一 命令增加所述第一元件的增益，并且所述第二命令降低第二增益元件的增益，其中所述第 一元件是所述發射機中的功率放大器或功放驅動器，而第二增益元件是發射路徑中的可變 增益元件。
11. 如權利要求10所述的設備，其特征在于，所述電路將一命令延遲一特定時間段，所 述特定時間段是通過輸入控制值可編程的。
12. 如權利要求10所述的設備，其特征在于，所述設備還包括控制電路，如果所要求的 發射功率輸出電平低于一閾值，則所述控制電路產生信號，以旁路所述第一元件或對所述 第一元件斷電，如果所要求的發射功率輸出電平超過所述閾值，則所述控制電路在數據發 射之前的預熱期對所述第一元件加電。
13.如權利要求10所述的設備，其特征在于，所述設備還包括信號發生器，如果在所述 發射信號路徑中存在數據發射，則所述信號發生器生成一信號，以對所述發射機中所述第 一元件和所述第二增益元件斷電，并且在所述發射信號路徑中進行數據發射之前的預熱期 對所述發射機中的所述第一元件和所述第二增益元件加電。
【文檔編號】H03G1/00GK104218908SQ201410443107
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2001年3月2日 優先權日:2000年3月4日
【發明者】S·尤尼斯, E·希米奇, T·威爾伯恩, 張海濤, D·菲利波維奇, R·考夫曼, 林明宇 申請人:高通股份有限公司