專(zhuān)利名稱(chēng)：放大器的頻率選擇相位/延遲控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)處理，特別是涉及控制放大器的插入相位或延遲的技術(shù)。
背景技術(shù)：
前饋放大器有兩個(gè)抵消環(huán)一個(gè)載波抵消，一個(gè)失真抵消。這些抵消環(huán)自然地生成對(duì)環(huán)”內(nèi)”放大器增益和相位的自動(dòng)控制。因此，多個(gè)放大器功率的組合就很容易地毫不費(fèi)力地實(shí)現(xiàn)。
前饋放大器被射頻輸入、數(shù)字預(yù)失真放大器取代。這些放大器沒(méi)有增益或相位的自動(dòng)控制方法?？梢砸暂^小的額外工作量解決增益問(wèn)題，但自動(dòng)相位控制沒(méi)有明顯的、低成本的解決方案。
解決這個(gè)問(wèn)題的現(xiàn)有技術(shù)是，通過(guò)匹配主放大器路徑延遲和參考路徑的延遲。一旦兩個(gè)路徑的延遲匹配，就可以用多種方法測(cè)量放大器路徑和參考路徑間的相對(duì)插入相位。一個(gè)著名的技術(shù)是，相消地組合每個(gè)路徑的取樣，調(diào)整放大器路徑相位(和增益)使剩余功率最小化。該功率通常可以被幾種寬帶檢測(cè)器讀取，該檢測(cè)器可以使用運(yùn)行于平方律區(qū)域的二極管構(gòu)建。該檢測(cè)器的變形包括使用的相關(guān)器，對(duì)數(shù)檢測(cè)器，或相位檢測(cè)器?；驹硎瞧ヅ浞糯笃髀窂胶蛥⒖悸窂降难舆t，這樣寬帶抵消產(chǎn)生，允許寬帶檢測(cè)器的使用。
圖1顯示了這種現(xiàn)有技術(shù)放大器系統(tǒng)100的一個(gè)方框圖。放大器系統(tǒng)100具有一個(gè)放大器路徑和一個(gè)參考路徑。放大器路徑包括一個(gè)可變幅度調(diào)整器102，可變相位調(diào)整器104和放大器106，而參考路徑包括延遲元件108。另外，放大器系統(tǒng)100具有一個(gè)反饋控制環(huán)路，包括功率檢測(cè)器110和微處理器112。放大器系統(tǒng)110的參考路徑和反饋控制環(huán)路的目的是，確保對(duì)一個(gè)給定的輸入信號(hào)，輸出信號(hào)的幅度和相位在預(yù)期水平上。
運(yùn)行中，在信號(hào)加到放大器106之前，調(diào)整器102和104可以分別根據(jù)需要調(diào)整輸入信號(hào)的幅度和相位。一部分輸入信號(hào)在節(jié)點(diǎn)114被提取用作參考信號(hào)，并加到延遲元件108，該延遲元件的目的是確保參考路徑的總的信號(hào)延遲和放大器路徑的總的信號(hào)延遲相匹配。來(lái)自延遲元件108的被延遲的參考信號(hào)被加到節(jié)點(diǎn)118，節(jié)電118還接收自節(jié)點(diǎn)116提取出的一部分輸出信號(hào)。節(jié)點(diǎn)118將接收自延遲元件108和節(jié)點(diǎn)116的兩個(gè)信號(hào)合并在一起。
當(dāng)放大器路徑總的信號(hào)延遲和參考路徑總的信號(hào)延遲全等地匹配，此時(shí)調(diào)整器102和104可以這樣設(shè)置加到節(jié)點(diǎn)118的兩個(gè)信號(hào)相位相差180度，并且對(duì)于所有信號(hào)頻率的幅度相等。這種情況下，兩個(gè)信號(hào)間的干涉在所有頻率上都是完全相消的，功率檢測(cè)器110在接收自節(jié)點(diǎn)118的信號(hào)中檢測(cè)到最小的功率。如果參考路徑的延遲沒(méi)有經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)(例如，使用延遲元件108)來(lái)匹配放大器路徑的延遲，那么輸入到節(jié)點(diǎn)118的兩個(gè)信號(hào)就不會(huì)在所有的信號(hào)頻率上都有180度的相差，兩個(gè)信號(hào)間的干涉就不會(huì)在所有的頻率上都是完全相消的。就像說(shuō)明書(shū)中使用的，術(shù)語(yǔ)“抵消”是指，無(wú)論兩個(gè)信號(hào)是否有精確的180度相差、完全相同的幅度，是否彼此完全相消，兩個(gè)合并的信號(hào)間的干涉都造成近似完全的相消的情況。這種情況下，產(chǎn)生的合并信號(hào)將具有最小功率——如果不是零功率的話(huà)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，節(jié)點(diǎn)114和116通常使用具有適當(dāng)?shù)谋壤禂?shù)的耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)，以確保對(duì)標(biāo)稱(chēng)操作，抵消都能大體完成。
微處理器112監(jiān)控檢測(cè)到的來(lái)自檢測(cè)器110的功率水平，并通過(guò)幅度和相位調(diào)整器來(lái)控制對(duì)輸入信號(hào)的調(diào)整，以使檢測(cè)到的功率最小化，從而最小化放大器和參考路徑間總的信號(hào)幅度和相位的差(此處也被稱(chēng)作幅度和相位偏移量，或幅度和相位失配)。因?yàn)檠舆t元件108標(biāo)稱(chēng)地等于放大器和參考路徑間對(duì)于所有信號(hào)頻率的總的信號(hào)延遲，那么功率檢測(cè)器110可以使用很多種功率檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括寬帶或窄帶功率檢測(cè)器。
當(dāng)放大器路徑的延遲短，或/和構(gòu)建參考路徑中延遲元件不是很昂貴，圖1中的抵消技術(shù)工作效果很好。但是，如果放大器路徑的延遲不短，那么要實(shí)現(xiàn)一個(gè)寬帶的，對(duì)時(shí)間、運(yùn)轉(zhuǎn)功率和溫度相對(duì)穩(wěn)定的并易于操作的參考路徑延遲將是昂貴的。例如，在通用移動(dòng)電信業(yè)務(wù)(UMTS)頻帶內(nèi)，放大器的典型選擇是空腔濾波器、印制傳輸線(xiàn)或同軸電纜。這些選擇中的每一個(gè)都有其性能上的缺陷，且所有的選擇都很昂貴。例如，對(duì)于同軸解決方案經(jīng)驗(yàn)上是一美元/納秒延遲。典型的射頻預(yù)失真放大器可能有80-85納秒的延遲，使該解決方案是一個(gè)昂貴的解決方案。


通過(guò)下面詳細(xì)的描述、所附的權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更顯而易見(jiàn)，這些附圖中相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)相似的或相同的元件。
圖1顯示了一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)放大器系統(tǒng)的方框圖；圖2顯示了一個(gè)放大器系統(tǒng)的高級(jí)方框圖，該系統(tǒng)具有一個(gè)輸入信號(hào)Vin，該信號(hào)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)路徑，然后又重新合并形成一個(gè)輸出信號(hào)Vout；圖3-6顯示了根據(jù)本發(fā)明不同的實(shí)施例的放大器系統(tǒng)的高級(jí)方框圖；圖7顯示了一個(gè)具有80納秒標(biāo)稱(chēng)延遲偏移量的放大器系統(tǒng)在特定頻率范圍內(nèi)合并信號(hào)功率的示意圖，其顯示了頻率和抵消之間的關(guān)系；圖8(a)-(c)顯示了一個(gè)具有80納秒標(biāo)稱(chēng)延遲偏移量的放大器系統(tǒng)合并信號(hào)功率的示意圖，并對(duì)不同相移在2140MHz處抵消；以及圖9(a)-(c)顯示了一個(gè)具有80納秒標(biāo)稱(chēng)延遲偏移量的放大器系統(tǒng)合并信號(hào)功率的示意圖，并對(duì)不同延遲位移在2140MHz處抵消；具體實(shí)施方式
圖2顯示了一個(gè)放大器系統(tǒng)200的高級(jí)方框圖，該系統(tǒng)具有一個(gè)輸入信號(hào)Vin，該信號(hào)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)路徑202和204，然后又重新合并(在節(jié)點(diǎn)206)形成一個(gè)輸出信號(hào)Vout；當(dāng)兩個(gè)路徑間有延遲失配時(shí)，合并每個(gè)路徑取樣的結(jié)果會(huì)是相消或相長(zhǎng)的，這取決于工作的頻率和延遲失配量。像圖2中所表示的，τ表示兩個(gè)路徑延遲間的差，φ表示兩個(gè)路徑相位間的差，α表示第二路徑204相對(duì)于第一路徑202的衰減。
根據(jù)下面的公式(1)和(2)，在特定的頻率ω＝2πf上，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)Vin和Vout可以表示為時(shí)間的函數(shù)Vin(t)＝Acos(ω·t) (1)Vout(t)＝Acos(ω·t)+α·Acos(ω·(t+τ)+φ).(2)要完成抵消，Vout(t)被驅(qū)動(dòng)為0。當(dāng)下面的公式(3)在所有的時(shí)間t內(nèi)滿(mǎn)足，這種情況就會(huì)發(fā)生Acos(ω·t)+α·Acos(ω·(t+τ)+φ)＝0 (3)重寫(xiě)公式(3)得到公式(4)和(5)，如下cos(ω·t)＝-cos(ω·(t+τ)+φ) (4)cos(ω·t)＝αcos(ω·(t+τ)+φ+π) (5)如果兩個(gè)正弦波大小和相位都相等，那么它們就是在所有的時(shí)間內(nèi)彼此相等的。把這些條件應(yīng)用到公式(5)中的兩個(gè)正弦波中得到公式(6)和(7)，如下α＝1(6)ω·t＝ω·(t+τ)+φ+π+N2π (7)這里N是整數(shù)。求解公式(7)中的延遲差τ得到公式(8)，如下τ=N2π-φ-πω=N-φ2π-12f---(8)]]>公式(8)意味著在具有任意延遲失配量的特定頻率處抵消都能完成，只要合適的相位失配量被選擇。反之亦然。而且，對(duì)于給定的相位和延遲失配量水平，抵消在一系列頻率上都會(huì)發(fā)生。
在一個(gè)使用無(wú)延遲參考路徑(例如，路徑202)的延遲放大器路徑中(例如，圖2中的路徑204)要達(dá)到保持相位和增益恒定的目的，可以通過(guò)計(jì)算基于預(yù)期的插入相位和實(shí)際的延遲失配發(fā)生這種抵消的頻率來(lái)進(jìn)行分析。根據(jù)存在的延遲失配量，在放大器工作的帶寬內(nèi)可存在多種解決方案(在頻率上)。這給出選擇用以監(jiān)控抵消的頻率的選項(xiàng)。例如，如果信號(hào)包括在頻率上相對(duì)恒定的UMTS載波，理想的是在UMTS載波占用的頻率上發(fā)生抵消，以避免導(dǎo)頻音信號(hào)的使用。可供選擇地，如果導(dǎo)頻音信號(hào)沒(méi)有用以抵消，那么當(dāng)前沒(méi)有被驅(qū)動(dòng)放大器系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)使用的頻率就可以被選擇。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖3顯示了一個(gè)放大器系統(tǒng)300的高級(jí)方框圖。放大器系統(tǒng)300和圖1中的現(xiàn)有技術(shù)放大器系統(tǒng)100相似。但是，兩個(gè)系統(tǒng)間的一個(gè)重要差別是，放大器系統(tǒng)300在它的參考路徑中沒(méi)有和延遲元件108相似的延遲元件來(lái)均衡放大器和參考路徑的總的信號(hào)延遲。
類(lèi)似現(xiàn)有技術(shù)放大器系統(tǒng)100，放大器系統(tǒng)300具有一個(gè)放大器路徑和一個(gè)參考路徑。類(lèi)似系統(tǒng)100的放大器路徑，系統(tǒng)300的放大器路徑包括一個(gè)可變幅度調(diào)整器(302)，一個(gè)可變相位調(diào)整器(304)和一個(gè)放大器(306)。但是，如前面所提到的，系統(tǒng)300的參考路徑?jīng)]有用以均衡放大器和參考路徑總的信號(hào)延遲的延遲元件。取決于特定的實(shí)現(xiàn)，參考路徑可具有可選擇的延遲元件，如圖3的延遲元件308，但是該延遲元件并非用以均衡放大器和參考路徑的總的信號(hào)延遲。實(shí)際上，延遲元件308，如果使用的話(huà)，優(yōu)選地使用相對(duì)便宜的延遲元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，如500納秒SAW濾波器，這使得參考路徑的延遲比放大器路徑的延遲要大得多。
在每種情況下，放大器系統(tǒng)300放大器路徑的總的信號(hào)延遲通常將比其參考路徑的總的信號(hào)延遲長(zhǎng)得多(舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)不包括延遲元件308時(shí))或短得多(舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)包括延遲元件308時(shí))。取決于特定的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，放大器和參考路徑間的延遲偏移量范圍能從幾十納秒至成千上萬(wàn)納秒，甚至更長(zhǎng)。而且，對(duì)于給定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，制造和操作過(guò)程中的不同可導(dǎo)致系統(tǒng)與系統(tǒng)間延遲偏移量的顯著不同。
類(lèi)似現(xiàn)有技術(shù)放大器系統(tǒng)100，放大器系統(tǒng)300也有一個(gè)反饋控制環(huán)，包括一個(gè)功率檢測(cè)器(310)和一個(gè)控制器(舉例來(lái)說(shuō)，微處理器312)。但是，在放大器系統(tǒng)300中，功率檢測(cè)器310優(yōu)選地是窄帶、頻率選擇功率檢測(cè)器，能夠在相對(duì)窄的、選定的頻率范圍內(nèi)檢測(cè)信號(hào)功率水平，在該頻率范圍內(nèi)該檢測(cè)器可以受控在多種不同的這種窄帶頻率上進(jìn)行連續(xù)工作。
在運(yùn)行中，在放大器路徑上，輸入信號(hào)的幅度和相位/延遲可以在被放大器306放大之前分別被調(diào)整器302和304進(jìn)行可控的調(diào)整。在這種調(diào)整和放大之前，一部分輸入信號(hào)在節(jié)點(diǎn)314處被提取出作為參考信號(hào)。當(dāng)不包括延遲元件308時(shí)，參考信號(hào)被直接加到(也就是說(shuō)，除了信號(hào)路徑導(dǎo)體本身外，沒(méi)有任何中間延遲元件)節(jié)點(diǎn)318，該節(jié)點(diǎn)還接受從節(jié)點(diǎn)316提取出的一部分輸出信號(hào)。節(jié)點(diǎn)318把接收自節(jié)點(diǎn)314和316的兩個(gè)信號(hào)合并形成一個(gè)合并信號(hào)。
功率檢測(cè)器310在選定的頻率上測(cè)量來(lái)自節(jié)點(diǎn)318的合并信號(hào)的功率。微處理器312基于來(lái)自功率檢測(cè)器310的被檢測(cè)的功率水平控制調(diào)整器302和304的工作。另外，微處理器312控制著功率檢測(cè)器310工作頻率的選擇。
在任一給定時(shí)刻，放大器路徑相對(duì)于參考路徑都會(huì)有一個(gè)特定的相位偏移量和一個(gè)特定的延遲偏移量。根據(jù)公式(8)，這些延遲和相位的不同將在一系列特定的頻率上導(dǎo)致理想的抵消。通過(guò)監(jiān)控這些特定頻率中某個(gè)頻率上的合并信號(hào)功率，微處理器312能夠控制加到放大器306的信號(hào)的幅度和相位/延遲，使檢測(cè)到的功率最小化，而無(wú)需在參考路徑實(shí)現(xiàn)延遲元件來(lái)均衡放大器和參考路徑間總的信號(hào)延遲。
使用這種方法，放大器系統(tǒng)300能被操作以確保放大器路徑保持理想的插入相位或延遲。例如，如果希望得到一個(gè)不同的插入相位，公式(8)能用以確定對(duì)應(yīng)于新的插入相位的抵消頻率。那么微處理器312能夠指導(dǎo)功率檢測(cè)器310工作在新的頻率上，還能控制調(diào)整器302和304，以便最小化檢測(cè)到的來(lái)自節(jié)點(diǎn)318的功率，從而得到新的理想插入相位。
選擇功率檢測(cè)器310的工作頻率的能力還提供了一個(gè)補(bǔ)償從單元到單元的插入相位和/或延遲的變化的簡(jiǎn)單方法。例如，如果參考路徑的插入相位稍高或稍低，那么就可以計(jì)算新的頻率來(lái)得到理想的放大器路徑內(nèi)的插入相位。
一個(gè)相似的技術(shù)可被用以對(duì)參考路徑的插入相位或延遲變化進(jìn)行溫度補(bǔ)償。一旦變化的量被標(biāo)識(shí)為溫度的函數(shù)(或任何其他參數(shù))，就可以選擇該抵消頻率補(bǔ)償該變化。無(wú)需在參考路徑中放入相位調(diào)整器或延遲調(diào)整器，這個(gè)就可以實(shí)現(xiàn)。
還有一個(gè)益處是，自動(dòng)增益控制能作為對(duì)抵消環(huán)控制的一部分被提供。
在本說(shuō)明書(shū)中到此為止，該技術(shù)已經(jīng)被描述為控制放大器的插入相位和幅度的方法?？梢赃x擇地，該方法可以用以控制插入相位和幅度。
頻率選擇功率檢測(cè)器的帶寬會(huì)限制兩個(gè)路徑間能夠容納的延遲失配量。例如，如果延遲失配量很大，那么，根據(jù)公式(8)，抵消帶寬將會(huì)很窄，將應(yīng)當(dāng)使用更窄帶寬的功率檢測(cè)器。
關(guān)于延遲失配的另一個(gè)考慮包括用以驅(qū)動(dòng)抵消環(huán)的信號(hào)。如果一個(gè)UMTS載波被假定中心在抵消環(huán)頻率附近，那么無(wú)論發(fā)射機(jī)當(dāng)前使用任何頻率，該頻率都將被利用。典型的UMTS載波可以中心位于2110至2170MHz帶寬內(nèi)任何200KHz整數(shù)倍。一種方式是以一種可以創(chuàng)建每200KHz一個(gè)抵消零點(diǎn)的延遲失配為目標(biāo)。這將能使抵消零點(diǎn)位于任何UMTS載波的中心頻率。這將包括一個(gè)2500納秒左右的延遲失配，和一個(gè)是200KHz的一小部分的接收機(jī)帶寬。因?yàn)閁MTS載波覆蓋3.84MHz，就不必每200KHz出現(xiàn)一個(gè)零點(diǎn)。使這個(gè)例子更進(jìn)一步，使每1MHz出現(xiàn)一次零點(diǎn)將仍能在UMTS載波帶寬內(nèi)發(fā)現(xiàn)不止一個(gè)零點(diǎn)。需要的延遲失配僅僅是500納秒。如果需要，可以增加一個(gè)便宜的延遲元件，舉例來(lái)說(shuō)，增加到參考路徑，如圖3中的延遲元件308，來(lái)實(shí)現(xiàn)理想的延遲失配量水平。有能實(shí)現(xiàn)在2GHz處500納秒的延遲線(xiàn)的低成本的選擇，例如，使用SAW濾波器。
在使用相對(duì)低延遲的參考路徑的一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，兩個(gè)路徑間的延遲半選輸出差大約是80納秒。根據(jù)公式(8)，抵消零點(diǎn)將要被分開(kāi)大約12.5MHz。在60MHz工作頻帶內(nèi)，將會(huì)至少有至少4個(gè)不同的位于UMTS工作頻帶內(nèi)的、能用于抵消的頻率。假定這些頻率中至少有一個(gè)在所有時(shí)間內(nèi)可用。由于當(dāng)需要UMTS載波時(shí)，該載波在合適的頻率上可能不可用，一個(gè)導(dǎo)頻音可被注入到參考路徑。
如果列出的兩種選項(xiàng)(也就是說(shuō)，使用傳輸信號(hào)來(lái)控制抵消環(huán)或注入導(dǎo)頻音)都不能解決，因?yàn)楸O(jiān)控抵消的合適的頻率不能被識(shí)別，那么仍然存在一種選項(xiàng)，即增加一個(gè)相位或延遲調(diào)整(舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)便宜的、近似的、可變的延遲元件)到參考路徑。再則，如果需要，對(duì)這樣的可變延遲或相位元件的每一個(gè)設(shè)置都可以計(jì)算或測(cè)量一個(gè)恰當(dāng)?shù)念l率。在參考路徑增加一個(gè)可變延遲或相位元件，兩個(gè)路徑間更多樣的延遲差都可以被處理。
圖4顯示了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明可選擇的實(shí)施例的放大器系統(tǒng)400的高級(jí)方框圖。在放大器系統(tǒng)400中，為了抵消，放大器和參考路徑均被注入導(dǎo)頻音。除此之外，放大器系統(tǒng)400和圖3中的放大器系統(tǒng)300相似。
具體地說(shuō)，放大器系統(tǒng)400具有可變幅度調(diào)整器402，可變相位調(diào)整器404，放大器406，窄帶頻率選擇功率檢測(cè)器410，和微處理器412，其類(lèi)似于放大器系統(tǒng)300中的對(duì)應(yīng)元件。另外，放大器系統(tǒng)400具有導(dǎo)頻音發(fā)生器420，它可以把導(dǎo)頻音注入到放大器路徑(通過(guò)節(jié)點(diǎn)422和424)和參考路徑。參考路徑中的導(dǎo)頻音在節(jié)點(diǎn)426被添加到放大器406的輸出上。生成的合并后的信號(hào)的一部分在節(jié)點(diǎn)416被提取出，被加到功率檢測(cè)器410。
在前面的實(shí)施例中，優(yōu)選地選擇導(dǎo)頻音的頻率，這樣對(duì)現(xiàn)有的相位和延遲偏移量，公式(8)能滿(mǎn)足。如以前所述，通過(guò)控制幅度和相位調(diào)整器最小化檢測(cè)到的功率，可以獲得放大器路徑理想的幅度和相位。如果導(dǎo)頻音發(fā)生器420是可調(diào)諧的，那么必要時(shí)，微處理器412就可以改變導(dǎo)頻音頻率以獲得理想的結(jié)果。取決于特定的應(yīng)用，也許希望選擇其頻率在輸入信號(hào)頻率范圍之外的導(dǎo)頻音。
圖3中的實(shí)施例支持輸入信號(hào)被分流到放大器和參考路徑之間的工作模式，而圖4中的實(shí)施例支持導(dǎo)頻音被注入到放大器和參考路徑中的工作模式?？晒┻x擇的實(shí)施例能被實(shí)現(xiàn)，以同時(shí)支持這兩套工作模式。
圖5顯示了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)可供選擇的實(shí)施例的放大器系統(tǒng)500的高級(jí)方框圖。放大器系統(tǒng)500在它的參考路徑中有一個(gè)可變相位(或延遲)調(diào)整器528，除此之外，它和圖3中的放大器系統(tǒng)300相似。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，如果當(dāng)前輸入信號(hào)中沒(méi)有頻率滿(mǎn)足當(dāng)前這套相位和延遲偏移量的公式(8)，那么微處理器512當(dāng)需要時(shí)可控制調(diào)整器528來(lái)改變參考路徑的相位或延遲，以確保在當(dāng)前輸入信號(hào)中至少有一個(gè)頻率滿(mǎn)足公式(8)。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)可選擇的實(shí)施例的放大器系統(tǒng)600的高級(jí)方框圖。放大器系統(tǒng)600在它的參考路徑中有一個(gè)可變相位或延遲調(diào)整器628，除此之外，它和圖4中的放大器系統(tǒng)400相似。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，如果導(dǎo)頻音發(fā)生器620不能產(chǎn)生滿(mǎn)足當(dāng)前這套相位和延遲偏移量的公式(8)的頻率，那么微處理器612當(dāng)需要時(shí)控制調(diào)整器628來(lái)改變參考路徑的相位或延遲，以確保至少一個(gè)可用的導(dǎo)頻音頻率滿(mǎn)足公式(8)。
根據(jù)公式(8)，圖7顯示了在特定的頻率范圍上，延遲失配為80納秒、幅度失配為零時(shí)頻率和抵消之間的關(guān)系的示意圖。如圖7所示，抵消發(fā)生在大約2127.5MHz，2140MHz，和2152.5MHz。這樣，這些頻率中的任何一個(gè)都可以用來(lái)控制抵消環(huán)，以獲得同樣的放大器路徑插入相位或插入延遲值。
圖8(a)顯示了一個(gè)適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)的、具有80納秒延遲偏移量、在2140MHz抵消的放大器系統(tǒng)的合并信號(hào)功率的示意圖。圖8(b)顯示了同樣的放大器系統(tǒng)在放大器路徑經(jīng)過(guò)5度相移后的合并信號(hào)功率的示意圖，而圖8(c)顯示了同樣的放大器系統(tǒng)在放大器路徑經(jīng)過(guò)10度相移后的合并信號(hào)功率的示意圖。后兩幅圖顯示了放大器和參考路徑間相對(duì)小的插入相移對(duì)在2140MHz處檢測(cè)到的功率水平的影響，因此證明了使用檢測(cè)到的功率來(lái)控制放大器路徑的插入相位的有效性。
相似地，圖9(a)顯示了一個(gè)適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)的、具有80納秒延遲偏移量、在2140MHz抵消的放大器系統(tǒng)的合并信號(hào)功率的示意圖。(注意圖9(a)和圖8(a)相同)。圖9(b)顯示了同樣的放大器系統(tǒng)在放大器路徑經(jīng)過(guò)5psec相移后的合并信號(hào)功率的示意圖，而圖9(c)顯示了同樣的放大器系統(tǒng)在放大器路徑經(jīng)過(guò)10psec相移后的合并信號(hào)功率的示意圖。后兩幅圖顯示了放大器和參考路徑間相對(duì)小的插入相移對(duì)在2140MHz處檢測(cè)到的功率水平的影響，因此證明了使用檢測(cè)到的功率來(lái)控制放大器路徑的插入相位的有效性。
可供選擇的實(shí)施例在很多種放大器系統(tǒng)的環(huán)境下，包括那些依靠預(yù)補(bǔ)償和/或前饋補(bǔ)償來(lái)線(xiàn)性化放大器的系統(tǒng)環(huán)境下，本發(fā)明都可以被實(shí)現(xiàn)。
對(duì)使用求和節(jié)點(diǎn)將在兩個(gè)路徑中產(chǎn)生的信號(hào)合并的系統(tǒng)導(dǎo)出了公式(8)，放大器系統(tǒng)300——600使用通過(guò)相加合并放大器和參考路徑的信號(hào)的節(jié)點(diǎn)，相應(yīng)地被顯示。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以選擇性地使用基于放大器和參考路徑信號(hào)的差產(chǎn)生合并信號(hào)的不同節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以在特定的頻率獲得抵消。
雖然本發(fā)明已被在具有放大器路徑的放大器系統(tǒng)的環(huán)境中描述，該放大器路徑具有一個(gè)可變幅度調(diào)整器，緊隨著一個(gè)可變相位調(diào)整器，又緊隨著一個(gè)放大器，但本發(fā)明并非局限于此。在其他的實(shí)施例中，這些元件在放大器路徑中的順序可能不同。而且，理論上，本發(fā)明的相位調(diào)整可以在有或者沒(méi)有任何幅度調(diào)整的情況下實(shí)現(xiàn)。此外，可以用一個(gè)可變延遲調(diào)整器代替可變相位調(diào)整器來(lái)實(shí)現(xiàn)放大器路徑。
在無(wú)線(xiàn)信號(hào)從基站傳送到無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)單元的情況下，本發(fā)明也可以被實(shí)現(xiàn)。理論上，在無(wú)線(xiàn)信號(hào)從一個(gè)移動(dòng)單元傳送到一個(gè)或多個(gè)基站的情況下，本發(fā)明的實(shí)施例可以被實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還可以在其他無(wú)線(xiàn)、甚至有線(xiàn)通信網(wǎng)情況下實(shí)現(xiàn)，以降低雜散發(fā)射。
本發(fā)明的實(shí)施例可以作為基于電路的工藝實(shí)現(xiàn)，包括在單個(gè)集成電路(如ASIC或FPGA)、多芯片模塊、單個(gè)插件板、或多插件板電路包上可能的實(shí)現(xiàn)。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯的是，多種的電路元件功能還可以以軟件程序中的處理步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些軟件可被應(yīng)用于，例如，數(shù)字信號(hào)處理器，微控制器或通用計(jì)算機(jī)。
還應(yīng)理解，為了解釋本發(fā)明的本質(zhì)已經(jīng)描述和圖解的部分的的細(xì)節(jié)、材料和安排上的各種變化，都可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員在不違背下面權(quán)利要求中表示的本發(fā)明的范圍的情況下作出。
權(quán)利要求
1.在放大器系統(tǒng)中，一種用于放大輸入信號(hào)以產(chǎn)生放大的輸出信號(hào)的方法，包括使用放大器系統(tǒng)的放大器路徑產(chǎn)生放大的輸出信號(hào)；使用放大器系統(tǒng)的參考路徑產(chǎn)生參考信號(hào)；合并放大的輸出信號(hào)的取樣和參考信號(hào)的取樣，以形成合并的信號(hào)；檢測(cè)合并的信號(hào)的功率水平；和基于檢測(cè)到的功率水平控制放大器路徑的工作，其中放大器路徑的總的信號(hào)延遲與參考路徑的總的信號(hào)延遲不匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中合并信號(hào)的功率水平在選定的頻率處被檢測(cè)，該選定的頻率與放大的輸出信號(hào)和參考信號(hào)間的抵消相對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中選定的頻率和輸入信號(hào)中存在的頻率相對(duì)應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中參考信號(hào)對(duì)應(yīng)于也注入到放大器路徑中的導(dǎo)頻音；以及選定的頻率對(duì)應(yīng)于導(dǎo)頻音的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括隨著時(shí)間的變化改變選定的頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中改變選定的頻率以獲得放大器路徑的不同的相位或增益插入。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中改變選定的頻率以補(bǔ)償放大器系統(tǒng)的工作特性變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中基于輸入信號(hào)頻率的改變改變選定頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中控制放大器路徑的工作包括控制放大器路徑的相位和延遲中的至少一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中控制放大器路徑的工作，還包括控制放大器路徑的增益。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中不用標(biāo)稱(chēng)地均衡放大器和參考路徑間的總的延遲偏移量的延遲元件而實(shí)現(xiàn)參考路徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中參考路徑包括延遲元件，以使參考路徑的總的信號(hào)延遲比放大器路徑的總的信號(hào)延遲大。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用可變延遲或相位元件來(lái)實(shí)現(xiàn)參考路徑，以可控地改變放大器和參考路徑間的總的延遲或相位偏移量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中合并的信號(hào)是由放大的輸出信號(hào)取樣和參考信號(hào)取樣的求和形成的。
15.一種用于放大輸入信號(hào)以產(chǎn)生放大的輸出信號(hào)的放大器系統(tǒng)，該放大器系統(tǒng)包括放大器路徑，適于從輸入信號(hào)產(chǎn)生放大的輸出信號(hào)；適于產(chǎn)生參考信號(hào)的參考路徑；適于從放大的輸出信號(hào)取樣和參考信號(hào)取樣產(chǎn)生合并的信號(hào)的節(jié)點(diǎn)；適于檢測(cè)合并的信號(hào)的功率水平的功率檢測(cè)器；和適于基于檢測(cè)到的功率水平控制放大器路徑的工作的控制器，其中放大器路徑的總的信號(hào)延遲與參考路徑的總的信號(hào)延遲不匹配。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中功率檢測(cè)器適于在選定的頻率上檢測(cè)合并的信號(hào)的功率水平，該選定的頻率對(duì)應(yīng)于放大的輸出信號(hào)和參考信號(hào)間的抵消。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中選定的頻率對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)中存在的頻率。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，還包括導(dǎo)頻音發(fā)生器，導(dǎo)頻音發(fā)生器適于產(chǎn)生導(dǎo)頻音，該導(dǎo)頻音注入到放大器和參考路徑中，其中選定的頻率對(duì)應(yīng)于導(dǎo)頻音頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中控制器適于控制導(dǎo)頻音發(fā)生器的工作來(lái)改變導(dǎo)頻音的頻率。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中控制器適于隨著時(shí)間改變功率檢測(cè)器的選定的頻率。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中控制器適于改變選定的頻率，以獲得放大器路徑的不同的相位或增益插入。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中控制器適于改變選定的頻率，以補(bǔ)償放大器系統(tǒng)工作特性的改變。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中控制器適于基于輸入信號(hào)頻率的改變來(lái)改變選定的頻率。
24.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中放大器路徑還包括至少一個(gè)適于調(diào)整放大的輸出信號(hào)的相位的可變相位調(diào)整器，和適于調(diào)整放大的輸出信號(hào)的延遲的可變延遲調(diào)整器；和控制器適于控制可變相位調(diào)整器和可變延遲調(diào)整器中至少一個(gè)的工作。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中放大器路徑還包括適于調(diào)整放大的輸出信號(hào)的幅度的可變幅度調(diào)整器；和控制器還適于控制可變幅度調(diào)整器的工作。
26.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中不用標(biāo)稱(chēng)地均衡放大器和參考路徑間的總的延遲偏移量的延遲元件而實(shí)現(xiàn)參考路徑。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中參考路徑包括延遲元件，以使參考路徑的總的信號(hào)延遲大于放大器路徑的總的信號(hào)延遲。
28.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中參考路徑包括可變延遲或相位元件，該元件適于可控地改變放大器和參考路徑間的總的延遲或相位偏移量。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中控制器適于控制可變延遲或相位元件的工作。
30.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中該節(jié)點(diǎn)適于從放大的輸出信號(hào)取樣和參考信號(hào)取樣的和來(lái)形成合并的信號(hào)。
31.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中放大器系統(tǒng)在單個(gè)集成電路上實(shí)現(xiàn)。
32.一種集成電路，具有放大器系統(tǒng)，該放大器系統(tǒng)用于放大輸入信號(hào)以產(chǎn)生放大的輸出信號(hào)，該放大器系統(tǒng)包括適于從輸入信號(hào)產(chǎn)生放大的輸出信號(hào)的放大器路徑；適于產(chǎn)生參考信號(hào)的參考路徑；適于從放大的輸出信號(hào)取樣和參考信號(hào)取樣產(chǎn)生合并的信號(hào)的節(jié)點(diǎn)；適于檢測(cè)合并的信號(hào)的功率水平的功率檢測(cè)器；和適于基于檢測(cè)到的功率水平來(lái)控制放大器路徑的工作的控制器，其中，放大器路徑的總的信號(hào)延遲與參考路徑的總的信號(hào)延遲不匹配。
33.一種用于放大輸入信號(hào)以產(chǎn)生放大的輸出信號(hào)的放大器系統(tǒng)，該放大器系統(tǒng)包括適于從輸入信號(hào)產(chǎn)生放大的輸出信號(hào)的放大器路徑；適于產(chǎn)生參考信號(hào)的參考路徑；適于從放大的輸出信號(hào)取樣和參考信號(hào)取樣產(chǎn)生合并的信號(hào)的節(jié)點(diǎn)；適于檢測(cè)合并的信號(hào)的功率水平的功率檢測(cè)器；和適于基于檢測(cè)到的功率水平來(lái)控制放大器路徑的工作的控制器，其中不用標(biāo)稱(chēng)地均衡放大器和參考路徑間的總的延遲偏移量的延遲元件而實(shí)現(xiàn)參考路徑。
全文摘要
通過(guò)比較來(lái)自放大器路徑的信號(hào)和來(lái)自對(duì)應(yīng)的參考路徑的信號(hào)可以控制放大器的插入相位或延遲，而無(wú)需通過(guò)參考路徑的總的信號(hào)延遲標(biāo)稱(chēng)地與通過(guò)放大器路徑的總的信號(hào)延遲匹配。放大器和參考路徑信號(hào)可以合并形成一個(gè)合并的信號(hào)，該合并信號(hào)的功率使用窄帶、頻率選擇功率檢測(cè)器檢測(cè)。對(duì)于放大器和參考路徑間給定的相位和延遲偏移量，抵消(也就是說(shuō)，完全相消的干涉)將會(huì)在一系列不同的頻率上發(fā)生。通過(guò)在某個(gè)這些抵消頻率上操作功率檢測(cè)器，放大器路徑中可變的相位或延遲調(diào)整器可以被控制，使檢測(cè)到的功率水平最小化，從而獲得放大器理想的插入相位水平，而無(wú)需在參考路徑中實(shí)現(xiàn)昂貴的延遲元件。
文檔編號(hào)H03F1/32GK1592093SQ200410068619
公開(kāi)日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者邁克爾·D.·萊弗 申請(qǐng)人:安德魯公司