[发明专利]具有差分通道延迟补偿的RF发射机

说明书

技术领域

本发明涉及发射机、集成电路和具有该集成电路的装置以及这样的发射机的操作方法。

背景技术

无线电通信系统传统上广泛使用恒定包络调制方案，这是由于恒定包络调制方案允许发射机使用饱和功率放大器，提供了高效率和长的电池使用寿命。然而，考虑到改进的频谱效率，无线电通信系统日益倾向于使用非恒定包络调制方案。根据通常观点，这要求使用线性功率放大器，导致降低效率和缩短电池使用寿命。由于这没有任何的吸引力，人们采用更先进的发射机体系结构来弥补这些缺陷。极化调制可能是这些方案中最著名的，但包络跟踪也正在得到普及。利用极化调制，使用了饱和功率放大器，该饱和功率放大器由恒定包络信号驱动，该恒定包络信号仅包含被全调制的信号的相位分量。之后，利用全调制信号的包络调制功率放大器的最后一级晶体管的集电极或漏极的供电电压，引入处于很高电平的全调制信号的幅度分量。

利用包络跟踪，使用由全调制信号以通常方式驱动的线性功率放大器。全调制信号的包络还被用于改变功率放大器的最后一级晶体管的集电极或漏极的供电电压，这和极化调制中的情况是一样的。但是，由于功率放大器是线性的，这并不引入任何输出信号的幅度调制，这是不需要的，或者是不理想的。它唯一的目的是保证全调制最后一级晶体管被提供了所需的最小供电电压，以防止晶体管饱和，被提供了给定的全调制驱动信号的幅度分量的瞬时值。

两种技术都在功率放大器最后一级晶体管的集电极或漏极的供电电压通过DC/DC转换器被设定时提供了最大的益处。极化调制有在效率方面提供很大改善的可能，但是，由于极化调制利用饱和功率放大器，它对DC/DC转换器的输出的洁净程度有很高的要求。在这个方面，包络追踪看起来很有吸引力。

极化调制和包络追踪的最严重问题之一是需要对主信号通道与承载全调制信号包络的通道之间的任何差分延迟进行最小化，以避免频谱散射。以及，由于这些通道包括不同类型的信号处理，所以这不是通过利用通常存在于典型的集成电路处理中的名义上相同的分量之间良好的相对匹配就可以很容易达到的事情。利用大部分非恒定包络调制方案，全调制信号的包络和仅包含全调制信号相位分量的恒定包络信号二者的频谱宽度典型地比全调制信号自身频谱宽度大十倍。因此，这些信号的每一个都可能导致严重的频谱散射，以及，对于极化调制，仅仅通过最小化这些信号之间的任何差分延迟来把输出信号频谱宽度最终收缩到全调制信号的频谱宽度。像实际情况中的那样，可以容许的最大差分延迟是位周期或者芯片周期的十分之一。对于包络追踪，差分延迟仍然导致频谱散射，虽然产生频谱散射的机制完全不同。首先，功率放大器由全调制信号自身驱动，而不是由仅包含全调制信号相位分量的恒定包络信号驱动，因此，输出信号的频谱宽度以正确开始。其次，即使全调制信号的包络也被用于改变功率放大器最后一级晶体管的集电极或漏极的供电电压，功率放大器也是线性的，因此，这不会引入输出信号的任何幅度调制。从而，全调制信号的频谱宽度没有直接意义。然而，如果在两个信号之间引入了差分延迟，会多次发生功率放大器最后一级晶体管的集电极或漏极被施加了比防止晶体管发生降低效率的饱和所需的供电电压大的供电电压，以及，会多次发生它被施加了比防止它发生饱和的供电电压小的供电电压。这是输出信号导致的削波，在这种情况下，它会导致频谱散射。

已知的将主信号通道与承载全调制信号包络的通道之间差分延迟最小化的方法包括将整个发射机封闭在一个循环中。实际上，这要求使用接收机监控输出信号以检测什么时候已经出现了频谱散射。虽然这有测量问题程度的优点，然而，在源头上，它在芯片面积以及功耗方面有奢侈的缺点，这使利用极化调制或包络追踪以提高效率这一点无效。

从美国专利申请2005/0079835中可知，它提供了一种发射机，在这种发射机中，响应于传输信号的包络幅度来控制功率放大器的电压，控制延迟被自动调节。进行这种调节可以使传输信号的带外失真分量最小化，并产生正确计时。延迟装置调节电压的控制时间，该电压基于从分配器的反馈控制功率放大装置，该反馈是由功率放大装置的输出馈送的。失真调节装置利用分配器的信号反馈计算被放大的传输信号的失真分量，并自动调节延迟装置的延迟量以最小化失真分量。这排除了人工调节，获得了更小失真的高效率。这适用于只有相位信息被馈送至功率放大器输入端的发射机，或者幅度和相位信息都被馈送至输入端的发射机。

在美国专利申请2004/0219891中，示出了有延迟控制反馈环路的极化调制发射机。该反馈包括接收机，该接收机具有测量邻近的信道功率并从测量结果得出延迟控制信号的电路。

发明内容