[發明專利]包絡追蹤系統的校準方法、電源電壓的調制方法及裝置

有效

• 申請號: 201310692202.2
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103888085A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 曼諾·克蘭多斯·安西索;陳信宏;喬納森·理查·思創
• 申請（專利權）人: 聯發科技（新加坡）私人有限公司
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司 11111
• 代理人: 楊穎;張金芝

【技術領域】

本發明是有關于一種包絡追蹤系統（envelope?tracking?system）的校準方法、電源電壓的調制方法及裝置，尤其是關于一種應用于無線通信單元的射頻（radio?frequency，簡稱RF）發射機內的功率放大器模塊的電源電壓的包絡追蹤系統的校準方法及裝置。

【背景技術】

本發明主要涉及并應用于無線通信系統中使用的RF功率放大器領域。來自無線通信系統中可用頻譜的有限性的持續壓力迫使頻譜效應的線性調制方案的發展。而由于這些線性調制機制中的包絡發生波動，這種現象導致天線所發射的平均功率遠低于其最大功率，從而導致了功率放大器的低效率。因此，本領域致力于研究能夠在功率放大器的“回退（back-off）”區（線性區）提供高性能的高效率拓撲結構。

線性調制機制需要對調制后的信號進行線性放大以最小化頻譜再增長引起的不想要的帶外輻射。但是，一典型RF放大裝置中使用的有源器件本身便是非線性的。僅當已消耗的DC功率的一小部分轉換為RF功率時，放大裝置的轉移函數才接近于一條直線，即才能如同運作為一理想的線性放大器。這種運作模式導致了DC至RF功率轉換的低效率，而這一點正是手持（用戶）無線通信單元所不可接受的。此外，低效率對于基站臺來說也是一個不容忽視的問題。

另外，手持(用戶)設備的關注點在于增長電池使用壽命。為了同時實現線性度及高效率，所謂的直線化(linearisation)技術得以使用以改善高效率類別放大器(例如‘AB’類，‘B’類或‘C’類放大器)的線性度。大量各式各樣的直線化技術應用于線性發射機，例如笛卡兒反饋(Cartesian?Feedback)，前反饋(Feed-forward)以及自適應性預失真發射機的設計中。

線性放大器（例如AB類放大器）的輸出端電壓通常依據最終的RF功率放大器（PA）設備的需求而設定。通常來說，PA的最小電壓遠大于AB類放大器的輸出端設備的所需電壓。因此，這并非最有效率的放大技術。發射機（主要是PA）的效率由輸出端設備兩端的電壓，以及由于PA的最小電源電壓（Vmin）需求而引起的任意下拉設備成分兩端的過電壓來決定。

為了提高發射上行鏈路通信通道的比特率，具有調幅（AM）成分的更大規模的星座調制機制得以研究并成為一種需求。該種調制機制，例如十六比特正交幅度調制（16-QAM），需要多個線性的PA并與調制包絡波形的高“峰值（crest）”因子（即波動的程度）有關。相比于早期經常使用的恒定包絡調制機制，該種類型的調制機制能夠引起功率及線性的更大程度的下降。

為了克服這種功率及線性的下降，多種方法得以提出。其中一種已知的包絡追蹤技術是關于對PA電源電壓進行調制以匹配（追蹤）RF?PA正在發射的RF波形的包絡。經由這種包絡追蹤技術，無線電發射機的瞬態PA電源電壓（VPA）將近似匹配已發射RF信號的瞬態包絡（ENV）。因此，PA中的功率消耗將與PA的電源電壓與輸出電壓之間的差值成比例關系，包絡追蹤技術能使得PA效率增長，降低熱消耗，并能對線性度進行改善以及提高最大輸出功率，同時允許PA產生預期的RF輸出。

圖1所示為現有技術中兩種PA電源電壓技術的示意圖100。其中第一種技術為PA提供了一固定的電源電壓105，而第二種技術中PA的電源電壓被調制以追蹤RF包絡波形115。在第一種技術中，無論正在放大的調制后RF波形的特性如何，仍存在PA可以使用的過電源電壓凈空值110(因此可能存在潛在的浪費)。而在第二種技術中，PA的過電源電壓凈空值120可通過對RF?PA電源的調制而得以降低，從而使得PA電源能夠準確的追蹤到瞬態RF包絡。

ENV與VPA之間的映射函數是形成最佳性能的關鍵，該最佳性能包括效率、增益以及相鄰信道功率（adjacent?channel?power，簡稱ACP）。

包絡追蹤可以與對RF信號的數字預失真相結合以改善ACP的魯棒性。由于ET系統通常實現為涉及多個功能方塊的多芯片形式，該多個功能方塊例如包括數字基帶（BB）、模擬基帶、RF接收機、功率管理以及PA，因此不能通過硬件以保證ET系統的性能橫跨所有器件都是一致的。因此形成多個收發機校準級別以精確地映射及集中遠離生產線的每個器件的ET性能成為一種需求。而為了使包絡追蹤成為更加經濟化的一種技術，還需要最小化任何額外的生產校準時間和/或外部特性設備的使用。