[发明专利]功率放大器饱和检测

说明书

背景技术

移动无线电话(还已知为蜂窝式电话)以及其它便携式无线电收发机中使用的类型的射频(RF)发射机一般包括调整所发射的RF信号的功率的发射功率控制电路。功率控制电路可以调整功率放大器以增加或减小所发射的RF功率。调整发射的RF功率对于一些目的来说是有益的。例如，在多种类型的蜂窝式电信系统中，当收发机(还称为手持机)离最近的基站越远时，发射的RF功率越高是有益的，而当收发机离最近的基站越近时，发射的RF功率越低是有益的。而且，在一些类型的多模式(例如，双模式)收发机中，诸如，在能够根据GSM(全球移动通信系统)标准和EDGE(增强型数据速率GSM演进)标准两者操作的收发机中，对发射的RF功率的需求依据收发机正操作在GSM模式中还是EDGE模式中而不同。类似地，对发射的RF功率的需求可以在多频带(例如，双频带)收发机中不同，所述多频带收发机诸如能够在GSM“低频带”频带(例如，在欧洲、非洲、中东和亚洲的大多数地方使用的880-915MHz频带)和GSM“高频带”频带(例如，在美国使用的1850-1910MHz频带)两者中操作的收发机。为了适应多个频带的不同功率放大需求，收发机的功率放大器系统可以对应地包括多个功率放大器。

在一些应用中，便携式无线电收发机的功率放大器系统包括负反馈功率控制环路，用以将功率放大器的输出功率调整到由收发机正操作的模式指定的容许范围内的水平。例如，当收发机正在GSM模式中发射时，功率控制环路努力将放大器输出功率维持在由GSM标准对于根据GSM标准发射的频移键控调制(具体地，高斯最小频移键控(GMSK))信号所指定的容许范围内。同样，当收发机正在EDGE模式中发射时，该控制环路努力将放大器输出功率维持在由EDGE标准对于根据EDGE标准发射的8相移键控(8PSK)调制信号所指定的容许范围内。一般地，反馈环路将诸如所检测的RF输出功率水平的反馈量与参考控制电压进行比较。将两个电压之间的差(还称为差误差(difference error))进行积分并施加至功率放大器的功率控制端口。对于GMSK，功率放大器功率控制端口典型地为电压控制的输入(V_PC)，其调整功率放大器偏压。RF输入水平是固定的。对于EDGE，功率放大器功率控制端口为RF输入水平。在EDGE中，还可以调整V_PC以在维持线性的同时使效率最优化。大的环路增益使差误差最小化并驱使(drive)输出功率精确度为环路反馈电路和参考控制电压的精度。

在诸如不足的电池功率和VSWR(电压驻波比)负载线极限(load line extreme)的情形下，功率放大器控制环路可能不期望地电压饱和。这样的情形可导致控制环路增益的不期望的减小、差误差的不期望的增加或两者。这些影响可在缓慢的控制环路响应中表现出来，从而导致功率放大器输出功率水平漂移(drift)、或者甚至完全丧失控制环路锁定。

功率控制环路饱和还可能导致切换频谱恶化以及与可适用的发射标准(例如，GMSK)不一致，诸如，超过由可适用的标准指定的功率相对时间(PvT)测量。此外，幅度调制的EDGE信号包络的峰值可能变为被限幅(clip)，从而导致调制频谱恶化。

为了避免功率控制环路饱和，一些功率放大器系统已经包括这样的电路，其监视环路误差电压并减小环路参考电压，直到消除环路误差为止。替代地，功率放大器系统可以包括饱和检测电路，其检测控制环路何时接近饱和并激活“饱和检测”信号。功率控制电路通过减小目标输出功率直到饱和检测电路解除激活“饱和检测”信号(指示正常的或非饱和的控制环路操作)为止，来响应此信号。

例如，如图1中所示，由电压调节器12控制功率放大器10的增益或放大率，其中电压调节器12包括运算放大器13、PFET(p沟道场效应晶体管)14、以及关联的电阻器16和18。功率放大器10可以包括多个级联的级，但是为了清楚的目的，仅示出末级的晶体管20(其它这样的级由省略(“...”)符号表示)。电压调节器12响应于由功率控制电路(为了清楚的目的而未示出)产生的功率控制信号(V_PC)。注意，运算放大器13的输出经由PFET 14而耦合至晶体管20的集电极端子。这样的布置提供所谓的集电极电压放大器控制(COVAC)。