用于进行具有独立的、高效率调幅的I/Q调制的电路和方法

                   发明领域

本发明涉及RF放大器，更具体地，本发明涉及在功率放大器 中进行I/Q调制和独立的幅度调制的电路和方法。

                   发明背景

射频(RF)发射机，诸如在蜂窝电话中使用的发射机，形成要 被发射到空中的RF信号。信息是在通过某种调制形式的信号上被 载送的，诸如调频、调相、调幅、和这些调制的组合。

可能希望产生具有幅度和相位调制的调制信号。随着开发体积 小、重量轻的设备(特别是蜂窝电话)的需要，这样的放大器电路 使用最少的元件是很重要的。满足这种希望的一个方法是直接调制 振荡器锁相环(PLL)，把相位调制分量直接传递给信号，然后用 幅度分量调幅被连接到压控振荡器/锁相环(VCO/PLL)组合的功率 放大器级。VCO/PLL电路具有相对于信号的信息带宽来说足够宽的 带宽，使得相位调制能直接出现在输出信号上，而不用任何上变 频。然而，余下的是把幅度信号放置在这个调相的信号上。这最好 在功率放大器级完成，因为它允许这一级高效率地运行在非线性模 式下。困难在于信号的各个调相分量的线性带宽大于组合信号的带 宽。对于复数正交幅度调制(QAM)信号，PLL环路带宽可能不足以 传递全部相位调制的频谱分量。

上述的问题在以前是通过把幅度和相位调制施加到RF信号上 的、直接I/Q调制RF信号，而解决的。这需要一个线性功率放大 器，把它接在I/Q调制器后面。线性功率放大器的问题在于，它只 有约百分之三十到四十的效率，以及产生比功率还大的热量。

本发明旨在以精巧和简单的方式克服上述的一个或多个问 题。

                   发明概要

按照本发明，提供在RF放大器电路中独立地控制幅度和相位 调制的电路和方法。

广泛地，这里揭示了包括形成要被发送的调相的RF输入信号 的相位调制器的RF放大器。功率放大器接收RF输入信号，以及放 大RF输入信号，以便形成RF输出信号。放大器控制部分在运行上 与功率放大器有关。放大器控制部分包括用于形成代表想要的RF 输出信号幅度的控制信号的装置。存储器装置存储有关RF输出信 号的实际幅度相对于控制信号的校正信息。控制装置根据对于想要 的幅度的校正信息通过使用控制信号改变功率放大器的电源电 压。

本发明的一个特性是相位调制器包括I/Q调制器。相位调制器 没有幅度调制。

本发明的另一个特性是放大器控制部分包括处理器。

本发明的再一个特性是存储器装置存储功率放大器RF输出信 号相对于控制信号的转移曲线。

本发明的又一个特性是提供被耦合到放大器控制部分的、用于 监视RF输出信号的装置。放大器控制部分通过使用监视的RF输出 信号周期地更新校正信息。

本发明的又一个特性是控制装置包括形成功率放大器电源电 压的开关调整器。替换地，控制装置包括Δ-∑调制器，D类放大器 级和低通滤波器，形成功率放大器电源电压。

本发明的再一个特性是控制装置包括控制相位调制器的编程 的处理器。相位调制器使用高速锁相环(PLL)。PLL包括压控振荡 器(VCO)和在用于VCO的控制环路中的分频器，以及具有Δ-∑调 制器形式的处理器控制分频器整数来设置信道频率。

按照本发明的另一个方面，RF放大器包括形成要被发送的调 相的RF输入信号的I/Q调制器。功率放大器接收RF输入信号，以 及放大RF输入信号，以便形成RF输出信号。放大器控制部分在运 行上与I/Q调制器和功率放大器有关，放大器控制部分驱动I/Q调 制器进行相位调制，以及改变功率放大器电源电压，以便线性化功 率放大器电路中的幅度调制。

按照本发明的再一个方面，揭示了在放大器电路的功率放大器 中线性化幅度调制的方法包括以下步骤：形成要被发送的调相的RF 输入信号，功率放大器接收RF输入信号，以及放大RF输入信号， 形成RF输出信号；存储有关RF输出信号的实际幅度相对于放大器 控制信号的校正信息；以及通过使用根据对于想要的幅度的校正信 息修改的幅度控制信号，改变功率放大器的电源电压。

从技术说明和从附图将容易明白本发明的进一步的特性和优 点。

                  附图简述

图1是显示按照本发明的放大器电路的方框图。

                发明详细描述

参照图1，图上显示了按照本发明的、使用RF放大器电路12 的发射机10。发射机10可以是发送RF信号到空中的设备，诸如在 移动蜂窝电话中的发射机。更一般地，发射机10可被利用在产生 具有幅度和相位调制的调制信号的任何设备。本发明特别是针对使 用具有独立的、高效率的幅度调制的、发射机中的同相和正交信道 (I/Q)相位调制。放大器电路12获知功率放大器的RF信号幅度 输出对电源电压控制信号的转移曲线，来线性化幅度调制，正如随 后更具体地描述的。

在本发明的说明的实施例中，发射机10利用数字信号处理器 (DSP)和相关的电路，用于形成要被发送的输出信号。正如将看 到的，电路功能可以用ASIC，编程的DSP，或编程的微处理器，或 其它类似类型的装置来实施。

发射机10包括波形发生器14。波形发生器14产生总的调制， 包括幅度和相位调制，适合于被发送的数字数据和调制特征。RF 放大器电路12接收该波形，以及把它传送到相位调制路径16和幅 度调制路径18。

相位调制路径16包括I/Q功能块20。这是数学功能块，它把 数学调制波形变换成调制波形的相位对时间的数学的正弦和余 弦。相位的正弦和余弦的组合具有恒定的幅度，它只在相位上变 化。功能块20也把格式从数字变换成模拟。正弦和余弦信号然后 被加到I/Q调制器22的两个调制部分。I/Q调制器22只改变连续 的RF信号的相位，正如下面进一步描述的。

I/Q调制器22的输出被RF驱动器级24放大。RF驱动器级24 提供足够的信号电平给功率放大器26，以使得它被过驱动。功率放 大器26的输出是以方块28表示的发射机的输出。

幅度调制路径18包括幅度功能块30，用来产生代表RF输出 信号的想要的幅度的幅度调制控制信号A(t)。可以使用各种实施方 案和方法来产生这个信号。这个信号必须与I/Q功能块20同步， 以使得通过放大器电路12以后的净效果是产生在输出端28的想要 的符号信号。

在幅度调制路径18上，来自幅度功能块30的控制信号被加到 校正表34。校正表34被存储在与DSP有关的放大器电路的、适当 的存储器中。存储器存储功率放大器RF信号幅度输出对控制信号 的转移曲线。具体地，校正表34把想要的幅度的数值修改成一个 幅度，以使得它在加到系统时导致RF信号的输出的校正的幅度。 修改的控制信号被加到调制器36，它产生一系列一比特数字信号， 它的平均值与输入波形相似。可以使用任何的脉冲密度调制器。然 而，Δ-∑调制器具有优点，其噪声对频率在低频时很低，以及在 高频时很高。D类放大器级38提升调制信号的电流容量，因为它的 输出或者是全部电池电压或者是零，取决于输入到调制器36的信 号的二进制状态。放大的信号被加到具有平滑电压的低通滤波器 40，它被连接到功率放大器26的漏极或集电极。这样，当由功率 放大器26作用在自I/Q调制器22的RF信号上时，最后的输出信 号是由波形发生器14产生的原先的波形，但现在是在频率f0的RF 载波信号上。

为了保持来自波形发生器14的信号在输出端28的忠实的重 现，必须连续地校正幅度调制过程中的非线性。在功率放大器26 的输出端的功率电平由功率检测电路42进行测量。功率信号在模 拟-数字变换器44中被采样。变换块46把功率电平变换成幅度， 通过取平方根和用一个常数把它缩放到适当的电平，以使得它能够 在方块48与想要的幅度进行比较。具体地，方块48把来自块30 的想要的幅度与来自块46的测量的幅度进行比较，以及对于想要 的幅度的特定的电平计算新的校正值。如果它与对于控制信号A(t) 的特定的值的先前存储的数值显著不同，则把新的数值插入到方块 34的校正表。

方块34的校正表在改变温度、功率放大器负载、电池电压等 条件时被保持。方块34的校正表的维护很容易以非常低的采样速 率完成。

回到相位调制路径16，被加到I/Q调制器22的连续波信号由 组合压控振荡器(VCO)/锁相环(PLL)功能块50形成。Δ-∑调 制器或信道发生器52形成一组二进制控制信号Zi(t)，来控制分频器 54的分频比。分频器54接收VCO 56的输出。分频器54在Δ-∑调 制器52的控制下覆盖大的范围。因此，VCO/PLL 50的参考频率保 持为高的，以及环路频率也保持为高的。分频比设置VCO 56的特 征频率。系统参考振荡器58，鉴相器60，和PLL滤波器62，连同 振荡器56和分频器组成锁相环源，产生被I/Q调制器22调制的连 续波信号。

使用这个VCO/PLL配置的优点在于，环路带宽非常高，以及包 括对于传送相位调制频率分量所必须的带宽。

本领域技术人员将会看到，本发明可以用方法或设备来体现。 因此，本发明可以取完全硬件实施例、完全软件实施例、和组合硬 件和软件方面的实施例的形式。本发明是参照图1的方框图描述 的。将会看到，许多方块可以通过计算机程序指令来实施。这些代 表步骤的程序指令可被提供给处理器，以便产生一个机器。

因此，说明的方块支持用于执行特定的功能的装置结合用于执 行特定的功能的步骤的组合。将会看到，说明的每个方块，以及说 明中方块的组合，可以通过执行特定的功能或步骤的基于特定用途 硬件的系统、或特定用途的硬件与计算机指令的组合来实施。

因此，按照本发明，揭示了独立地控制I/Q调制器和功率放大 器的发射机放大器电路，提供独立的、高效率的幅度调制。