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1、(10)申请公布号 CN 102437860 A(43)申请公布日 2012.05.02CN102437860A*CN102437860A*(21)申请号 201110252381.9(22)申请日 2011.08.3012/871094 2010.08.30 USH04B 1/16(2006.01)H03F 3/24(2006.01)H03F 1/02(2006.01)(71)申请人英特尔移动通信技术有限公司地址德国诺伊比贝格(72)发明人 A. 兰格(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司 72001代理人马永利 王洪斌(54) 发明名称用于功率放大器的DC功率控制(57) 摘要本。
2、发明涉及用于功率放大器的DC功率控制。本公开的一些实施例涉及导致相对于之前的解决方案的功率节省的传输技术。这些技术通常通过使用两个路径来传输感兴趣的信号，所述两个路径即传输路径（其包括功率放大器）和控制路径。在控制路径上以“捷径”的方式评估感兴趣的信号，以使得控制路径可以“调谐”被提供给功率放大器的DC电源信号。由此，当在传输路径上将感兴趣的信号的经过延迟的版本提供给功率放大器时，被提供给功率放大器的DC电源信号帮助确保功率放大器具有“恰好足够的” DC电源来确保可靠的操作，而不耗费过多的功率。以此方式，本文公开的技术帮助减少发射器中的功耗，由此潜在地帮助延长电池寿命并且减少对于用户来说不期望。
3、的发热。(30)优先权数据(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 4 页CN 102437868 A 1/2页21.一种通信设备，包括：信号生成器，其用于提供要经由功率放大器放大并且通过RF天线传输的感兴趣的信号；传输路径，其在信号生成器与功率放大器之间延伸并且包括延迟元件，其中所述延迟元件延迟感兴趣的信号以在传输路径上提供经过延迟的感兴趣的信号；控制路径，其在信号生成器与功率放大器之间延伸并且包括信号分析器和可调谐的DC电源，其中信号分析器分析感兴趣的信号并且基于感兴趣的信号的分析而引起由所述可调谐的DC电源提供。
4、的DC功率电平中的改变；以及其中功率放大器从可调谐的DC电源接收DC功率并且根据DC功率来放大经过延迟的感兴趣的信号，从而便于通过RF天线传输感兴趣的信号。2.如权利要求1所述的通信设备，其中信号分析器包括：包络生成器，其用于确定感兴趣的信号的包络；以及包络分析器，其用于将给定时间的感兴趣的信号的包络的幅度或宽度与包络阈值进行比较，并且基于该比较提供目标DC信号，其中所述目标DC信号用于设置DC功率电平。3.如权利要求2所述的通信设备，其中可调谐DC电源包括DC到DC转换器。4.如权利要求3所述的通信设备，其中所述DC到DC转换器具有有限的上升时间，并且其中由延迟元件提供的延迟对应于所述有限的。
5、上升时间。5.如权利要求2所述的通信设备，其中控制路径还包括：查找表，其用于接收包络值并且基于其输出对应的目标DC信号值。6.如权利要求1所述的通信设备，其中DC电源提供分段的连续DC功率电平。7.如权利要求1所述的通信设备，其中DC电源在正常操作期间提供全差分的DC功率电平。8.一种发射器，包括：传输路径，其在信号生成器与RF天线之间延伸，其中所述信号生成器在传输路径上提供感兴趣的信号；延迟元件，其被布置在传输路径上，并且被适配为延迟所述感兴趣的信号，从而提供经过延迟的感兴趣的信号；功率放大器，其被布置在传输路径上，并且被适配为基于所述经过延迟的感兴趣的信号来将RF信号提供给RF天线；控制路。
6、径，其用于基于所述感兴趣的信号来将时变DC电源信号提供给功率放大器，其中给定时间的DC电源信号对应于被期望在所述给定时间遇到功率放大器的经过延迟的感兴趣的信号的振幅或者包络。9.如权利要求8所述的发射器，其中控制路径包括：包络生成器，其用于确定感兴趣的信号的包络；以及包络分析器，其用于将给定时间的感兴趣的信号的包络的幅度或宽度与包络阈值进行比较，并且基于所述比较提供目标DC信号，其中目标DC信号用于设置DC电源信号。10.如权利要求9所述的发射器，其中控制路径还包括：DC到DC转换器，其用于基于目标DC信号提供DC电源信号。11.如权利要求10所述的发射器，其中DC到DC转换器具有有限的上升时。
7、间，并且其中权 利 要 求 书CN 102437860 ACN 102437868 A 2/2页3由延迟元件提供的延迟对应于所述有限的上升时间。12.如权利要求8所述的发射器，其中控制路径还包括：查找表，其用于接收包络值并且基于其输出对应的目标DC信号值。13.如权利要求8所述的发射器，其中时变的DC电源信号提供分段的连续DC功率电平。14.如权利要求8所述的发射器，其中时变的DC电源信号在正常操作期间是全差分的。15.一种信号传输的方法，包括：根据感兴趣的信号生成经过延迟的感兴趣的信号，其中所述经过延迟的感兴趣的信号相对于所述感兴趣的信号被延迟，但在其它方面与所述感兴趣的信号对应；确定与感兴。
8、趣的信号相关联的包络是否与包络阈值具有预定关系，并且基于所述预定关系是否满足来提供具有DC功率电平的时变DC电源；通过使用时变DC电源来放大经过延迟的感兴趣的信号，以便于传输感兴趣的信号。16.如权利要求15所述的方法，其中时变DC电源提供分段的连续DC功率电平。17.如权利要求15所述的方法，其中时变DC电源在正常操作期间提供全差分的DC功率电平。18.一种信号传输的方法，包括：在多个时间窗口上提供感兴趣的信号；分别确定对于多个时间窗口的感兴趣的信号的多个幅度值；基于多个幅度值来生成DC电源，其中基于在第一时间窗口中确定的幅度值来设置对于第二时间窗口的DC功率电平，第二时间窗口是在第一时间窗。
9、口之后的预定数量的时间窗口；根据感兴趣的信号生成经过延迟的感兴趣的信号，其中所述经过延迟的感兴趣的信号相对于所述感兴趣的信号被延迟预定数量的时间窗口，但在其它方面至少基本上与所述感兴趣的信号对应；通过使用所生成的DC电源来放大经过延迟的感兴趣的信号。19.如权利要求18所述的方法，其中多个幅度值中的每一个是对于时间窗口的最大幅度值。20.如权利要求18所述的方法，其中DC功率电平是分段的连续DC功率电平。权 利 要 求 书CN 102437860 ACN 102437868 A 1/5页4用于功率放大器的 DC 功率控制技术领域0001 本发明涉及用于功率放大器的直流功率控制。背景技术0002。
10、 在诸如例如移动电话之类的移动通信设备中，制造商提供低功率解决方案正变得越来越必要。低功耗是期望的，因为其除了别的之外还在用户不必对移动通信设备的电池进行充电的情况下帮助延长该设备的可用电池寿命。0003 如图1所示，传统的移动通信设备100可以包括信号生成单元102，其提供感兴趣的信号s(t)，其中该感兴趣的信号具有需要在传输之前被放大的低输出功率。在一些示例中，信号生成单元102包括基带处理器，并且所述感兴趣的信号s(t)表示要由移动通信设备传输的数据。例如，感兴趣的信号可以表示人的语音（诸如在电话会话期间由移动通信设备100的麦克风检测到的）和/或其它数据（例如，文本消息、因特网数据、音。
11、乐数据、图像文件）。0004 由诸如DC/DC转换器（未示出）之类的DC电源（power supply）对射频（RF）功率放大器104供电。RF功率放大器将感兴趣的低功率信号转换为放大的强大功率的信号，其典型地用于驱动移动通信设备的天线106。由于功率放大器104提供大的增益，因此功率放大器104基于小量的RF输入功率而输出大输出信号功率。将低功率信号生成单元102与功率放大器104之间分开帮助在低功耗（例如通过在信号生成单元102中执行信号处理来促进）和精确的信号传输（例如由来自功率放大器104的高输出功率来促进）之间提供相对好的平衡。0005 尽管图1中的基本架构是公知的，但是申请人认识到。
12、：功率放大器104可以对移动通信设备100的整体功耗做出重要的贡献。因此，企图限制移动通信发射器的整体功耗，同时仍保持足够的增益、足够的调制精度、以及相邻信道中足够的漏泄功率要求；申请人设想了如本文描述的用于功率放大器的DC功率控制技术。发 明内容0006 在一个方面中，本发明涉及一种通信设备，包括：信号生成器，其用于提供要经由功率放大器放大并且通过RF天线传输的感兴趣的信号；传输路径，其在信号生成器与功率放大器之间延伸并且包括延迟元件，其中所述延迟元件延迟感兴趣的信号以在传输路径上提供经过延迟的感兴趣的信号；控制路径，其在信号生成器与功率放大器之间延伸并且包括信号分析器和可调谐的DC电源，其。
13、中信号分析器分析感兴趣的信号并且基于感兴趣的信号的分析而引起由所述可调谐的DC电源提供的DC功率电平中的改变；以及其中功率放大器从可调谐的DC电源接收DC功率并且根据DC功率来放大经过延迟的感兴趣的信号，从而便于通过RF天线传输感兴趣的信号。0007 在另一个方面中，本发明涉及一种发射器，包括：传输路径，其在信号生成器与RF天线之间延伸，其中所述信号生成器在传输路径上提供感兴趣的信号；延迟元件，其被布说 明 书CN 102437860 ACN 102437868 A 2/5页5置在传输路径上，并且被适配为延迟所述感兴趣的信号，从而提供经过延迟的感兴趣的信号；功率放大器，其被布置在传输路径上，并。
14、且被适配为基于所述经过延迟的感兴趣的信号来将RF信号提供给RF天线；控制路径，其用于基于所述感兴趣的信号来将时变DC电源信号提供给功率放大器，其中给定时间的DC电源信号对应于被期望在所述给定时间遇到功率放大器的经过延迟的感兴趣的信号的振幅或者包络。0008 在又一个方面中，本发明涉及一种信号传输的方法，包括：根据感兴趣的信号生成经过延迟的感兴趣的信号，其中所述经过延迟的感兴趣的信号相对于所述感兴趣的信号被延迟，但在其它方面与所述感兴趣的信号对应；确定与感兴趣的信号相关联的包络是否与包络阈值具有预定关系，并且基于所述预定关系是否满足来提供具有DC功率电平的时变DC电源；通过使用时变DC电源来放大。
15、经过延迟的感兴趣的信号，以便于传输感兴趣的信号。0009 在再一个方面中，本发明涉及一种信号传输的方法，包括：在多个时间窗口上提供感兴趣的信号；分别确定对于多个时间窗口的感兴趣的信号的多个幅度值；基于多个幅度值来生成DC电源，其中基于在第一时间窗口中确定的幅度值来设置对于第二时间窗口的DC功率电平，第二时间窗口是在第一时间窗口之后的预定数量的时间窗口；根据感兴趣的信号生成经过延迟的感兴趣的信号，其中所述经过延迟的感兴趣的信号相对于所述感兴趣的信号被延迟预定数量的时间窗口，但在其它方面至少基本上与所述感兴趣的信号对应；通过使用所生成的DC电源来放大经过延迟的感兴趣的信号。附图说明0010 图1是。
16、图示传统的发射器的框图。0011 图2图示了根据本公开的某些方面的发射器的框图。0012 图3图示了根据本公开的某些方面的另一种发射器的框图。0013 图4示出了符合图3的发射器的一种实现方式的一系列波形的示例。0014 图5是描绘根据一些实施例的方法的流程图。具体实施方式0015 现在参照附图描述所请求保护的主题，其中通篇相似的参考标号用于指相似的元件。在以下的描述中，出于解释的目的，陈述了许多特定细节以便提供所请求保护的主题的彻底的理解。然而，可能明显的是可以在没有这些特定细节的情况下实践所请求保护的主题。0016 本公开的一些实施例涉及导致相对于之前的解决方案的功率节省的传输技术。这些技。
17、术通常通过使用两个路径（即传输路径和控制路径，两者都向功率放大器馈电）来传输感兴趣的信号。在控制路径上以“捷径”的方式分析感兴趣的信号，以使得控制路径可以“调谐”提供给功率放大器的DC电源。由此，当在传输路径上将感兴趣的信号的延迟版本提供给功率放大器时，提供给功率放大器的DC电源（supply）信号帮助确保该功率放大器具有“恰好足够的”DC电源来确保所传输的信号满足用于特定通信协议（例如针对与3GPP 4G技术有关的长期演进（LTE）标准）的信号质量要求，而不浪费过多的功率。以此方式，本文公说 明 书CN 102437860 ACN 102437868 A 3/5页6开的技术帮助减少发射器中的。
18、功耗，由此潜在地帮助延长电池寿命并且减少对于用户来说不期望的发热。0017 图2示出了根据一些实施例的发射器200。该发射器200包括传输路径202和控制路径204，两者都耦接在信号生成器206与功率放大器208之间。传输路径202包括延迟元件210；而控制路径204包括信号分析器214以及可调谐的DC电源216。这些元件合作地放大感兴趣的信号，以用于通过RF天线212进行传输。0018 在操作期间，信号生成器206提供感兴趣的信号s(t)，其通常是表示诸如要传送的语音数据或者其它数据之类的经过调制的数据的数字比特流。此感兴趣的信号s(t)通过延迟元件210延迟，该延迟元件210继而将经过延迟。
19、的感兴趣的信号s延迟(t)提供给功率放大器208的输入端子。该经过延迟的感兴趣的信号相对于感兴趣的信号被延迟，但这两个信号在其他方面至少具有基本上对应的形状和时序特性。0019 同时，在控制路径204上，信号分析器214分析感兴趣的信号，其相对于递送给功率放大器208的经过延迟的感兴趣的信号正向（forward）时移。由于此正向时移，信号分析器214能够在对应的经过延迟的感兴趣的信号s延迟(t)到达功率放大器208之前分析感兴趣的信号s(t)。基于感兴趣的信号的分析，信号分析器214然后向可调谐的DC电源216提供调谐信号t(t)。该调谐信号t(t)引起DC电源信号DC(t)中的改变，以使得D。
20、C电源信号产生被递送到功率放大器208的输入端子的经过延迟的感兴趣的信号的振幅或者包络中的预期的改变。0020 功率放大器208在接收到经过延迟的感兴趣的信号s延迟(t)以及DC电源DC(t)两者时放大经过延迟的感兴趣的信号，以用于通过天线212进行传输。由于被供应给功率放大器208的DC功率被调谐以产生经过延迟的感兴趣的信号的期望的振幅或者包络，因此与之前的实现方式相比，功率放大器208平均消耗更少的功率，同时仍提供可靠的信号传输。0021 图3示出了根据一些实施例的发射器300的另一个实施例。像图2的实施例那样，图3的发射器300包括传输路径302（具有延迟元件304）以及控制路径306（。
21、具有信号分析器308和可调谐DC电源310），这两者都耦接在信号生成器312与功率放大器314之间，以通过天线316传输感兴趣的信号。0022 除了之前讨论的控制路径组件之外，发射器300还包括包络生成元件318、包络分析器320、逻辑变换块322、以及数字到模拟转换器（DAC）324，它们如所示的那样可操作地耦接。尽管图3示出了DC/DC转换器以作为可调谐的DC电源310的一个示例，但是也可以使用其它电路来实现此功能。0023 除了之前讨论的传输路径组件之外，发射器300还包括RF信号生成元件326，用于将经过延迟的感兴趣的信号从数字比特流转换为RF模拟信号。功率放大器314的RF前端328。
22、下游也被包括。0024 现在参照图4中示出的波形来讨论符合图3的发射器300的操作的一个示例。尽管为了清楚的目的提供了这些波形，但是将了解：除了其他因素之外还取决于被传输的实际数据、所利用的通信协议、以及在其上执行所述技术的特定硬件，实际的波形可以根据所图示的那些显著地变化。0025 在操作期间，信号生成器312提供感兴趣的信号s(t)，其通常是表示具有一系列峰值（例如峰值402）和谷值（valley）（例如谷值404）的经过调制的信号的数字比特流。信说 明 书CN 102437860 ACN 102437868 A 4/5页7号的时变振幅产生包络406。潜在的波形的特定形状可以大大地变化，并。
23、且通常表示用户的语音、FM无线电信号、文本消息、因特网内容、或者实际上任何类型的要经由发射器300传输的数据。0026 包络生成器318分析感兴趣的信号s(t)，并且基于其提供包络信号e(t)，其中包络信号e(t)典型地是作为时间的函数的表示包络幅度或者宽度的比特流。由此，当感兴趣的信号s(t)具有相对较大的包络幅度或者宽度（例如在峰值402处）时，e(t)相对较大。反之，当感兴趣的信号s(t)具有相对较小的包络幅度或者宽度（例如在谷值404处）时，e(t)相对较小。0027 包络分析器320在一系列时间窗口408上分析包络信号e(t)，并且输出用于相应的时间窗口的相应的最大包络值m(t)。在。
24、图4的示例中，包络分析器320提供用于第一时间窗口412的第一最大包络值410、用于第二时间窗口416的第二最大包络值414、用于第三时间窗口418的第三最大包络值417，等等。0028 变换逻辑块322接收最大包络值m(t)，并且将每个最大的包络值变换为用于随后的时间窗口的对应的目标DC值。例如，第一最大包络值410被变换为第一目标DC值436，第二最大包络值414被变换为第二目标DC值438，第三最大包络值417被变换为第三目标DC值440，依此类推。目标DC值可以是分段连续的，尽管不需要如此，并且可以考虑对于给定的时间窗口要将什么DC电源电压用于经过延迟的感兴趣的信号s延迟(t)。在许多。
25、实施例中，变换逻辑块322将最大包络值与包络阈值442相比较以提供目标DC值。例如，在时间窗口428中，相关的最大包络值444落到包络阈值442以下，因此在时间窗口428期间使用基线目标DC值446。相比之下，由于用于时间窗口432的最大包络值448在包络阈值442之上，因此取决于最大包络值448超出包络阈值442的量来对于时间窗口432缩放目标DC值450。0029 DC/DC转换器310在接收到目标DC值目标_DC（t）时，输出对应的DC电源信号DC(t)。此DC电源信号可以是分段连续的，以反映潜在的时间窗口。然而，将了解：不需要时间窗口，并且可以使用不使用这些时间窗口的模拟电路来实现DC。
26、调谐功能。在所图示的实现方式中，任何人可以看到由于DC/DC转换器310有限的上升时间，在目标_DC（t）与DC(t)之间存在延迟。由此，在所图示的示例中，DC/DC转换器310实际上在目标_DC（t）改变之后的一个时间窗口实现期望的DC（t）值。由于DC/DC转换器310的上升时间的此延迟是对于包括用于生成经过延迟的感兴趣的信号s延迟(t)的延迟元件304的至少一部分动机。0030 最后，以对于给定的时间窗口的DC电源信号DC(t)对应于对于所述给定的时间窗口的经过延迟的感兴趣的信号的包络的这种方式，功率放大器314接收DC电源信号DC(t)和经过延迟的感兴趣的信号s延迟(t)。例如，当经过。
27、延迟的感兴趣的信号s延迟(t)遍布给定的时间窗口（例如在时间窗口428期间）具有相对较大的包络时，DC电源信号对于给定的时间窗口相对较大。反之，当经过延迟的感兴趣的信号遍布另一个给定的时间窗口（例如在时间窗口430期间）具有相对较小的包络时，DC电源信号对于所述另一个给定的时间窗口相对较小。0031 现在参照图5描述根据一些实施例的方法。尽管以下将此方法图示和描述为一系列动作或者事件，但本公开不限于这种动作或事件的所图示的排序。对于本文所公开的其说 明 书CN 102437860 ACN 102437868 A 5/5页8它方法来说也是如此。例如，一些动作可以以不同的顺序发生或者与除本文图示的。
28、和/或描述的动作或事件以外的其他动作或事件同时发生。另外，并非所有图示的动作都是需要的，并且任何波形的形状仅仅是图示性的，并且其它波形可以根据所图示的波形显著地变化。另外，本文描绘的一个或者多个动作可以以一个或者多个单独的动作或者阶段来执行。将了解：关于图1-3在上面描述的嵌入式系统可以包括适当的硬件和/或软件来实现这些方法。图5的方法500在502处通过根据感兴趣的信号生成经过延迟的感兴趣的信号而开始。所述经过延迟的感兴趣的信号相对于所述感兴趣的信号被延迟，但在其它方面至少基本上与所述感兴趣的信号对应。0032 在504处，所述方法确定与感兴趣的信号相关联的包络是否与包络阈值具有预定关系。在。
29、一些实施例中时变DC电源（其可以例如是分段连续的）被提供有基于预定关系是否满足的DC功率电平。0033 在506处，所述方法通过使用时变DC电源来放大经过延迟的感兴趣的信号，以便于传输感兴趣的信号。0034 尽管已经关于一个或者多个实现方式示出和描述本公开，但是基于此说明书和附图的阅读和理解，等效的更改和修改将被本领域技术人员想到。例如，尽管上面关于诸如一些实施例中的移动电话之类的移动通信设备描述了本公开，但本公开还适用于其它电子设备。由此，在其它实施例中，包络跟踪技术可以结合驱动高功率电源、驱动发射天线、执行微波加热、和/或激励谐振腔结构的功率放大器使用。发射器可以不仅用于语音和数据通信，也。
30、可以除了其他应用之外还用于天气感测（例如以RADAR的形式）、微波或RF加热、和/或粒子加速器。0035 另外，尽管上述的一些实施例使用分段的连续DC电源，但是其它实施例可以使用全差分DC电源。全差分DC功率信号连续地变化，而无信号电平中的任何明显的“中断”，并且通常由模拟电路来实现。本公开包括所有这种修改和更改，并且仅由以下的权利要求的范围限制。具体地，关于由上述组件（例如元件和/或资源）执行的各种功能，用于描述这种组件的术语意图对应于（除非另外表明）任何执行所描述的组件的所指定的功能的（例如功能上等效的）组件，即使在结构上不等效于在本公开的本文中例示的示例性实现方式中的功能的所公开的结构。。
31、另外，尽管关于若干实现方式中的仅仅一个公开了本公开的特定特征，但是这种特征可以与对于任何给定的或者特定的应用来说可能是期望的和有利的其它实现方式的一个或者多个其它特征组合。另外，本申请和所附权利要求书中使用的冠词“一”和“一个”应被解释为意指“一个或者多个”。0036 另外，就在具体实施方式或者权利要求中使用的术语“包括”、“具有”、“带有”或者其变型的范围来说，这种术语意图是以类似于术语“包括”的方式的包括。说 明 书CN 102437860 ACN 102437868 A 1/4页9图 1图 2说 明 书 附 图CN 102437860 ACN 102437868 A 2/4页10图 3说 明 书 附 图CN 102437860 A。