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CN104467745B - 动态误差向量幅度占空比校正 - Google Patents

动态误差向量幅度占空比校正 Download PDF

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CN104467745B CN201410479794.4A CN201410479794A CN104467745B CN 104467745 B CN104467745 B CN 104467745B CN 201410479794 A CN201410479794 A CN 201410479794A CN 104467745 B CN104467745 B CN 104467745B
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Abstract

本公开的各方面涉及动态误差向量幅度(DEVM)补偿。在一个实施例中，一种装置包括放大器、低通滤波器和偏置电路。诸如功率放大器的所述放大器可以放大输入信号。诸如积分器的低通滤波器可以至少部分基于所述放大器的占空比的指示产生校正信号。所述放大器的占空比的指示例如可以是用于放大器的使能信号。所述偏置电路可以至少部分基于所述校正信号产生偏置信号，并且将所述偏置信号提供给放大器以对该放大器进行偏置。

Description

动态误差向量幅度占空比校正
相关申请交叉引用
本申请要求2013年9月19日提交的、名称为“DYNAMIC ERROR VECTOR MAGNITUDEDUTY CYCLE CORRECTION”的美国临时专利申请No.61/880,005的优先权的权益，其公开内容通过引用而被整体合并于此。
技术领域
本发明的实施例涉及电子系统，并且具体地涉及对放大器进行偏置。
背景技术
射频(RF)功率放大器可以用来升高具有相对低的功率的RF信号的功率。随后，可以将升高的RF信号用于多种目的，包括驱动发送机的天线。
功率放大器可以被包括在移动电话中以便放大用于发送的RF信号。例如，在使用无线局域网(WLAN)协议和/或任何其他适当的通信标准通信的移动电话中，可以使用功率放大器来放大RF信号。将RF信号放大到不正确的功率电平或者引入原RF信号的显著失真可能使无线设备在带外发送和/或不符合可接受的标准。对功率放大器设备进行偏置可以确定功率放大器内的放大设备的电压和/或电流工作点。
需要改进的功率放大器系统。此外，需要改进功率放大器偏置。
发明内容
在权利要求中描述的装置、电路和方法每个具有若干方面，所述若干方面中的单个方面并不单独负责其期望的属性。在不限制本发明的范围的情况下，现在将简要讨论一些突出特征。
本公开的一个方面是一种装置，其包括被配置为放大输入信号的放大器、低通滤波器和偏置电路。低通滤波器被配置为至少部分基于所述放大器的占空比的指示产生校正信号。偏置电路被配置为至少部分基于所述动态校正信号产生偏置信号，并且将所述偏置信号提供给放大器以对该放大器进行偏置。
所述偏置电路可以被配置为当放大器的占空比改变时将放大器的增益保持为基本恒定的值。可替换地或者附加地，所述偏置电路可以被配置为当放大器的占空比改变时将放大器的输出的相位保持为基本恒定的值。所述偏置电路可以接收使能信号并且至少部分基于所述使能信号选择性地使放大器的输出产生脉冲。偏置信号的改变可以与放大器占空比的改变成反比。根据一些实现方式，偏置电路可以包括被配置为至少部分基于所述校正信号产生校正电流的电流源，并且偏置电路可以被配置为至少部分基于所述校正电流产生偏置信号。
低通滤波器可以是积分器，该积分器被配置为对放大器的占空比的指示积分。该积分器例如可以包括电荷泵。在某些实例中，所述低通滤波器可以是模拟电路。
所述放大器可以是功率放大器。所述功率放大器可以包括双极型晶体管，该双极型晶体管具有被配置为提供输入信号的放大版本的集电极，所述偏置电路可以被配置为将偏置信号提供给所述双极型晶体管的基极。所述输入信号可以是射频信号。所述放大器的占空比的指示可以是用于功率放大器的使能信号。所述装置可以是移动设备，该移动设备包括被配置为发送从功率放大器接收的射频信号的天线。
本公开的另一方面是一种对功率放大器进行偏置的方法。该方法包括：对放大器的占空比的指示积分以产生动态校正信号；至少部分基于所述动态校正信号产生偏置信号；以及使用所述偏置信号对放大器进行偏置。
所述方法可以包括利用放大器放大射频信号以及从天线发送放大的射频信号。所述放大器可以是功率放大器。所述偏置信号例如可以是偏置电压。对放大器进行偏置可以在放大器的占空比改变时保持放大器的基本恒定的增益。
本公开的另一方面是一种电路，其包括占空比跟踪电路和偏置电路。占空比跟踪电路被配置为产生随时间改变的放大器的占空比的指示，并且当放大器的占空比改变时调整随时间改变的放大器的占空比的指示。所述偏置电路与占空比跟踪电路通信。所述偏置电路被配置为至少部分基于随时间改变的占空比的指示产生偏置信号，并且将该偏置信号提供给放大器以对该放大器进行偏置。
所述电路可以被配置为控制所述偏置信号，使得当放大器的占空比改变时，该放大器的增益基本恒定。所述偏置电路可以接收使能信号以及控制所述放大器以便至少部分基于所述使能信号选择性地使放大器的输出产生脉冲。
所述偏置电路可以包括第一电流源和第二电流源，第一电流源被配置为当使能放大器时提供第一电流，第二电流源被配置为提供至少可部分基于随时间改变的放大器的占空比的指示而调整的第二电流，其中所述偏置电路可被配置为基于第一电流和第二电流产生偏置。
占空比跟踪电路可以包括低通滤波器。在某些实现方式中，占空比跟踪电路可以通过诸如电荷泵的积分器来实现。
出于概述本公开的目的，在这里描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应当理解，不一定所有这样的优点都可以根据本发明的任何特定实施例而实现。因此，可以以实现或优化如在这里教导的一个优点或一组优点而不一定实现在这里可能教导或暗示的其他优点的方式来实施或执行本发明。
附图说明
图1是用于放大射频(RF)信号的功率放大器模块的示意图。
图2是可包括一个或多个图1的功率放大器模块的示例无线设备的示意性框图。
图3是功率放大器系统的一个示例的示意性框图。
图4是功率放大器增益相对于时间的一个示例的曲线图。
图5A和图5B是功率放大器增益相对于时间的两个示例的曲线图。
图6是根据实施例的随时间改变的使能信号和动态误差向量幅度校正信号的曲线图。
图7A到图7C是根据某些实施例的具有动态误差向量幅度校正的说明性功率放大器系统的示意性框图。
图8是图7A的示例积分器的电路图。
图9是包括示例功率放大器偏置电路的电路图的、示例功率放大器系统的示意性框图。
图10A是封装的功率放大器模块的一个示例的示意性框图。
图10B是沿着线10B-10B截取的图10A的封装的功率放大器模块的横截面的示意图。
图10C是封装的功率放大器模块的另一示例的示意图。
图10D是沿着线10D-10D截取的图10C的封装的功率放大器模块的横截面的示意图。
具体实施方式
在这里公开了用于对诸如功率放大器的放大器进行偏置的装置和方法。在某些实现方式中，功率放大器系统包括功率放大器和偏置电路。功率放大器可以用来放大用于发送的射频(RF)信号。偏置电路可以用来产生用于对功率放大器进行偏置的偏置电压和/或偏置电流。偏置电路可以接收使能信号，该使能信号可以用来使能或禁止功率放大器以便使功率放大器的输出产生脉冲。该使能信号可以由偏置电路使用来产生偏置信号以便对功率放大器进行偏置。
诸如功率放大器的放大器的自发热通常影响放大器的稳定时间。相对长的稳定时间可以影响动态误差向量幅度(DEVM)。先前的DEVM补偿对于放大器的所有操作条件和占空比已经固定了。利用这样的DEVM补偿，与不同的占空比相关联的不同的自发热量已被遗漏和/或忽视。
本公开的各方面涉及对放大器的占空比的指示进行低通滤波和/或积分以产生校正信号。例如，可以使用低通滤波器对用于功率放大器的使能信号进行低通滤波以产生校正信号。在某些实例中，这可以包括使用积分器对使能信号积分以产生所述校正信号。偏置电路可以基于所述校正信号产生偏置信号，例如电压偏置和/或电流偏置。偏置电路可以使用偏置信号对放大器进行偏置以补偿DEVM。这可以将放大器的增益保持基本恒定。例如，偏置电路可以基于所述校正信号，将双极型功率放大器晶体管的集电极电流保持为基本恒定的电流。因此，可以产生放大器的偏置，使得可以补偿DEVM以应付放大器的占空比的变化。
尽管本公开可能为了说明的目的而结合功率放大器描述示例，但是这里描述的原理和优点可应用于其他合适的放大器。例如，这里描述的原理和优点可应用于对低噪声放大器(LNA)和/或其他放大器进行偏置。
图1是用于放大射频(RF)信号的功率放大器模块10的示意图。所图示的功率放大器模块(PAM)10被配置为放大RF信号RF_IN以产生放大的RF信号RF_OUT。如这里所述，功率放大器模块10可以包括一个或多个功率放大器，所述一个或多个功率放大器例如包括多级功率放大器。
图2是可以包括一个或多个图1的功率放大器模块中的示例无线或移动设备11的示意性框图。无线设备11可以包括控制组件18中的实现本公开的一个或多个特征的诸如积分器的低通滤波器以及功率放大器偏置电路。
图2示出的示例无线设备11可以表示多频带和/或多模式设备，例如多频带/多模式移动电话。在某些实施例中，无线设备11可以包括开关12、收发器13、天线14、功率放大器17、控制组件18、计算机可读介质19、处理器20和电池21。
收发器13可以产生用于经由天线14发送的RF信号。此外，收发器13可以从天线14接收进入的RF信号。
将理解，与RF信号的发送和接收相关联的各种功能可以通过在图2中被共同地示出为收发器13的一个或多个组件实现。例如，可以将单个组件配置为提供发送功能和接收功能两者。在另一示例中，可以通过分开的组件提供发送功能和接收功能。
类似地，将理解，与RF信号的发送和接收相关联的各种天线功能可以通过在图2中被共同地示出为天线14的一个或多个组件实现。例如，可以将单个天线配置为提供发送功能和接收功能两者。在另一示例中，可以通过分开的天线提供发送功能和接收功能。在再一示例中，可以向与无线设备11相关联的不同频带提供不同的天线。
在图2中，来自收发器13的一个或多个输出信号被示出为经由一个或多个发送路径15被提供给天线14。在所示出的示例中，不同的发送路径15可以表示与不同的频带和/或不同的功率输出相关联的输出路径。例如，所示出的两个示例功率放大器17可以表示与不同功率输出配置(例如低功率输出和高功率输出)相关联的放大和/或与不同频带相关联的放大。尽管图2示出了使用两个发送路径15的配置，但是无线设备11可以包括更多或更少的发送路径15。
功率放大器17可以用来放大多种RF信号。例如，功率放大器17中的一个或多个功率放大器可以接收使能信号，该使能信号可用来使功率放大器的输出产生脉冲，以帮助发送无线局域网(WLAN)信号或任何其他合适的脉冲信号。在某些实施例中，功率放大器17中的一个或多个功率放大器被配置为放大Wi-Fi信号。每个功率放大器17不需要放大相同类型的信号。例如，一个功率放大器可以放大WLAN信号，而另一个功率放大器可以放大例如全球移动系统(GSM)信号、码分多址(CDMA)信号、W-CDMA信号、长期演进(LTE)信号或EDGE信号。
可以在前述示例模式和/或频带中以及在其他通信标准中实现本公开的一个或多个特征。
在图2中，来自天线14的一个或多个检测到的信号被示出为经由一个或多个接收路径16被提供给收发器13。在所示出的示例中，不同的接收路径16可以表示与不同的频带相关联的路径。尽管图2图示了使用4个接收路径16的配置，但是无线设备11可以被适配为包括更多或更少的接收路径16。
为了帮助在接收路径和发送路径之间切换，开关12可以被配置为将天线14电连接到选择的发送或接收路径。因此，开关12可以提供与无线设备11的操作相关联的多个切换功能。在某些实施例中，开关12可以包括多个开关，所述多个开关被配置为提供与例如不同频带之间的切换、不同功率模式之间的切换、发送和接收模式之间的切换或它们的某种组合相关联的功能。开关12还可以被配置为提供额外的功能，包括对信号进行滤波和/转接(duplexing)。
图2示出在某些实施例中，可以提供控制组件18，用于控制与开关12、功率放大器17和/或一个或多个其他操作组件的操作相关联的各种控制功能。在某些实现方式中，控制组件18可以与功率放大器17实现在相同的裸芯上。在一些实现方式中，控制组件18可以与功率放大器实现在不同的裸芯上。在这里，更详细地描述包括积分器(或低通滤波器)和偏置电路以补偿动态误差向量幅度的控制组件18的非限制性示例。
在某些实施例中，处理器20可以被配置为便利于这里描述的各种处理的实现。为了描述的目的，还可以参考对方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图描述本公开的实施例。将理解，可以由计算机程序指令实现所述流程图图示和/或框图的每个块、以及所述流程图图示和/或框图中的多个块的组合。可以向通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器提供这些计算机程序指令以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现在所述流程图和/或框图的一个或多个块中指定的动作的部件。
在某些实施例中，这些计算机程序指令还可以存储在可以指导处理器或其他可编程数据处理装置以特定方式操作的计算机可读存储器19中，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括实现在这里描述的操作的任何组合的指令的制造物。计算机程序指令还可以加载到计算机或其他可编程数据处理装置上，以使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作以产生计算机实现的处理，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在所述流程图和/或框图的一个或多个块中指定的动作的步骤。
电池21可以是用于在无线设备11中使用的任何合适的电池，包括例如锂离子电池。
图3是说明性功率放大器系统26的示意性框图。图示的功率放大器系统26包括开关12、天线14、电池21、定向耦合器24、功率放大器偏置和控制电路30、功率放大器32和收发器33。功率放大器32可以实现例如图2的功率放大器17之一。图示的收发器33包括基带处理器34、I/Q调制器37、混频器38和模数转换器(ADC)39。
基带处理器34可以产生I信号和Q信号，所述I信号和Q信号可以用来表示期望幅度、频率和相位的正弦波或信号。例如，I信号可以表示正弦波的同相分量，Q信号可以表示正弦波的正交分量，其可以是正弦波的等效相移表示。在某些实现方式中，I信号和Q信号可以以数字格式被提供给I/Q调制器37。基带处理器34可以是被配置为处理基带信号的任何合适的处理器。例如，基带处理器34可以包括数字信号处理器、微处理器、可编程核等或者它们的任何组合。此外，在某些实现方式中，两个或更多个基带处理器34可以被包括在功率放大器系统26中。
I/Q调制器37可以被配置为从基带处理器34接收I和Q信号，并且处理该I和Q信号以产生RF信号。例如，I/Q调制器37可以包括被配置为将I和Q信号从数字格式转换为模拟格式的数模转换器(DAC)、用于将I和Q信号上变频为射频的混频器、以及用于将上变频后的I和Q信号组合为适合于被功率放大器32放大的RF信号的信号组合器。在某些实现方式中，I/Q调制器37可以包括被配置为对在其中处理的信号的频率内容进行滤波的一个或多个滤波器。
功率放大器偏置和控制电路30可以从基带处理器34接收使能信号ENABLE以及从电池21接收电池或电力高电压Vcc，并且可以基于使能信号ENABLE产生用于功率放大器32的偏置电压VBIAS。例如，当使能信号ENABLE处于激活状态时，功率放大器偏置和控制电路30可以将偏置电压VBIAS设置为一电压电平以使能功率放大器32。类似地，当使能信号ENABLE处于去激活状态时，功率放大器偏置和控制电路30可以将偏置电压VBIAS设置为另一电压电平以禁用功率放大器32。功率放大器偏置和控制电路30也可以包括被配置为执行如稍后将更详细地讨论的动态误差向量幅度校正的电路。尽管图3图示了电池21直接产生电力高电压VCC，但是在某些实现方式中，电力高电压VCC可以是使用电池21供电的电压调节器产生的调节后的电压。功率放大器32可以从收发器33的I/Q调制器37接收RF信号，并且可以将放大的RF信号通过开关12提供给天线14。
定向耦合器24可以位于功率放大器32的输出和开关12的输入之间，从而允许不包括开关12的插入损耗的功率放大器32的输出功率测量。来自定向耦合器24的所感测的输出信号可以被提供给混频器38，混频器38可以将所感测的输出信号乘以受控频率的基准信号，以便将所感测的输出信号的频率内容下移，以产生下移信号。该下移信号可以被提供给ADC 39，ADC 39可以将该下移信号转换为适合于由基带处理器34处理的数字格式。通过包括功率放大器32的输出和基带处理器34之间的反馈路径，基带处理器34可以被配置为动态地调整I和Q信号以改进和/或优化功率放大器系统26的操作。例如，以这一方式配置功率放大器系统26可以帮助控制功率放大器32的功率附加效率(PAE)和/或线性。
图4是示例功率放大器的功率放大器增益相对于时间的曲线图。示例功率放大器可以对应于例如所图示的任何实施例的功率放大器32。将理解，参照图4讨论的阶段是功率放大器的操作的阶段。该曲线图包括初始阶段Φ0，其中功率放大器被禁用并且具有低增益，例如约为0的增益。在初始阶段Φ0之后，使能功率放大器。例如，初始阶段Φ0的末尾可以对应于图3的使能信号ENABLE从去激活状态转变为激活状态的时刻。
如图4所示，在被使能之后，功率放大器可以在与不同增益相关联的多个阶段中操作。例如，功率放大器可以包括第一阶段Φ1，其中功率放大器的增益可以基于主要影响因素而开始稳定(settle)。此外，功率放大器可以包括第二阶段Φ2，其中增益可以基于一个或多个非主要影响因素而进一步稳定。此外，在第三阶段Φ3，功率放大器的增益可以稳定并且基本恒定。在该第三阶段Φ3，功率放大器的误差向量幅度(EVM)可以对应于功率放大器的静态误差向量幅度(SEVM)。未产生脉冲的放大器的EVM可以被称为SEVM。脉冲的放大器的EVM可以被称为动态EVM(DEVM)。与未产生脉冲的情况相比，瞬变效应可能导致额外的误差。因此，DEVM通常比SEVM差。
功率放大器的增益可以由于多种原因而随时间稳定下来。例如，物理电路限制可以防止功率放大器立即接通。此外，当功率放大器被激活时，功率放大器可能开始发热，这可导致改变功率放大器的电路的性能特性的热瞬变。热瞬变可能受多种因素影响，所述因素例如为器件的自发热、器件的互发热、器件之间的热失配、交叉裸芯热传递等或者其任何组合。
在某些应用中，功率放大器可以在功率放大器系统的增益完全稳定之前提供放大。例如，功率放大器可以在第二阶段Φ2期间提供放大，因为与功率放大器的额定或指定接通时间相比，功率放大器的热时间常数可能更长，并且在某些实例中长得多。在功率放大器的增益完全稳定时，功率放大器可以具有可能比功率放大器的SEVM更差的动态误差向量幅度(DEVM)。
从系统的观点来看，提供给放大器以进行放大的RF输入信号的失真可以通过DEVM或SEVM品质因数来表示。RF输入信号经历的失真通常与放大器被激活之后以及放大器已实现稳态状态之前的时间相关。此外，可以在前导期间设置接收机解调等级，从而在此之后的增益的任何改变可以导致误差和相对差的EVM。
尽管图4图示了功率放大器的增益由于热效应而随着时间改变，但是将理解，功率放大器的其他参数可以随着时间而改变，所述其他参数例如包括放大器的相位。这里描述的原理和优点可应用于增益校正和/或其他类型的校正，例如相位校正。
图5A和图5B是功率放大器增益相对于时间曲线的两个示例的曲线图。这些曲线图例如可以表示功率放大器32的增益。在图5A中，功率放大器在激活周期之间被关闭相对长的持续时间。相比之下，在图5B中，功率放大器在激活事件之间被关闭相对短的持续时间。在图5A所示的曲线中，功率放大器的温度在第二脉冲开始时可以相对较冷。功率放大器的相对较冷的温度可以增大与使功率放大器产生脉冲相关联的瞬变增益效果的影响。相比之下，根据图5B所示的曲线操作相同的功率放大器，功率放大器的温度在第二阶段开始时可以相对较热，这可导致功率放大器具有相对较小的瞬变增益效果的量。
在不补偿的情况下，功率放大器的DEVM可能基于功率放大器的产生脉冲的操作而变化，所述产生脉冲的操作例如包括脉冲之间的关闭时间和/或脉冲的占空比。功率放大器的增益和/或相位对产生脉冲的操作的依赖性可以使得难以使用诸如电阻器-电容器(RC)补偿之类的静态技术来补偿功率放大器的DEVM。
诸如功率放大器的放大器的操作条件可以影响DEVM。例如，放大器的占空比可以影响DEVM。然而，已经针对特定的一组操作条件优化了先前的DEVM补偿方案。在这些方案中，DEVM校正不能基于操作条件而调整。因此，应用相同的DEVM补偿以针对DEVM进行校正，而不考虑放大器的操作条件，例如图4所示的各种操作阶段或者与图5A和图5B的曲线相关联的各种温度因素。
当操作条件改变时，可以根据在这里描述的DEVM校正来调整放大器性能。可以基于放大器的操作条件的改变来调整当激活该放大器时提供给该放大器的偏置信号。这种操作条件可以包括例如放大器的发热或其他环境状态。可以基于放大器的占空比调整DEVM校正信号。放大器的使能信号可以指示放大器的占空比。因此，可以将所述使能信号积分以产生DEVM校正信号。可以基于该DEVM校正信号调整用于放大器的偏置信号。这可以调整该偏置信号，使得DEVM补偿基于放大器的占空比。可以减小和/或消除占空比对DEVM的影响。因此，可以对放大器进行偏置以减轻影响DEVM的热因素，例如与图5A和图5B所示的曲线相关联的热效应。此外，可以随着时间调整DEVM校正，以便对于放大器的占空比随着时间的改变进行调整。
图6是根据实施例的随时间改变的使能信号和动态误差向量幅度校正信号的曲线图。使能信号ENABLE指示放大器的占空比。放大器的占空比可以指放大器被激活的时间的百分比。使能信号被赋值(assert)(例如处于如所示出的逻辑1电压电平)的时间量对应于放大器被激活的时候。在此示例中，放大器的相对较高的占空比可对应于校正信号DEVMCORRECTION的相对较高的值，放大器的相对较低的占空比可对应于校正信号DEVMCORRECTION的相对较低的值。通过对随时间改变的使能信号ENABLE积分，可以产生校正信号DEVM CORRECTION，其指示放大器的占空比。可以将校正信号DEVM CORRECTION提供给偏置电路以调整用于放大器的偏置信号。
偏置信号的改变可与放大器占空比的改变成反比。例如，对于99％的占空比，放大器在99％的时间接通并且在1％的时间关闭。这可以使放大器较热。当朝着1％向下调整占空比，其中放大器在1％的时间接通并且在99％的时间关闭时，放大器应当冷却。当放大器冷却时，可以对于DEVM校正相对较大的偏置电压以应对热因素。
占空比跟踪电路可以跟踪放大器的占空比以帮助DEVM校正。占空比跟踪电路可以是基于放大器占空比的改变而提供不同值的任何合适的电路。占空比跟踪电路可以生成随时间改变的放大器占空比的指示，并且当放大器的占空比改变时调整该随时间改变的放大器占空比的指示。例如，占空比跟踪电路可以使用用于放大器的使能信号来跟踪占空比。合适的占空比跟踪电路的示例不加限制地包括低通滤波器、积分器、电荷泵、累加器、抽选器和增减计数器。占空比跟踪电路可以与偏置电路通信，该偏置电路被配置为至少部分基于随时间改变的占空比的指示来产生偏置信号，并且将该偏置信号提供给放大器以对放大器进行偏置。占空比的指示例如可以是用于放大器的使能信号、指示放大器脉冲的持续时间的信号或者指示连续的放大器脉冲之间的时间量的信号。
图7A到图7C是根据某些实施例的具有动态误差向量幅度校正的说明性功率放大器系统60的示意性框图。图7A到图7C的功率放大器系统60基本相同，除了这些功率放大器系统包括不同的占空比跟踪电路。在这些图中，占空比跟踪电路被示出为积分器35(图7A)、电荷泵36(图7B)或低通滤波器37(图7C)。图7A包括被配置为通过将使能信号ENABLE积分来产生校正信号的积分器35。图7B代替积分器35图示了电荷泵36，其是能够将使能信号ENABLE积分的一种类型的积分器。图7C包括被配置为通过对使能信号ENABLE进行低通滤波来产生校正信号的低通滤波器37。低通滤波器37可以由实现低通滤波功能的任何合适的电路实现。
积分器是低通滤波器的一个示例。如这里使用的，术语“低通滤波器”囊括诸如电荷泵的积分器、以及执行低通滤波功能的多种其他电路，例如累加器、抽选器或增减计数器。在某些实施例中，这里讨论的低通滤波器可以是模拟电路。根据其他实施例，这里讨论的低通滤波器可以是数字电路。
将出于说明的目的而更详细地描述图7。将理解，参照图7A讨论的任何原理和优点可适当地应用于其中电荷泵36实现积分器35的图7B的功率放大器系统60、并且/或者应用于代替积分器35示出低通滤波器37的图7C的功率放大器系统60。
尽管图7A到图7C图示了功率放大器32的一种实现方式，但是将理解，在这里描述的原理和优点可以结合多种其他功率放大器结构来实现，所述多种其他功率放大器结构例如包括多级功率放大器结构和/或采用其他晶体管结构的功率放大器。作为一个示例，在这里讨论的原理和优点可应用于通过被配置为在栅极接收偏置信号的场效应晶体管实现的功率放大器。此外，在这里讨论的原理和优点可以结合可受益于DEVM补偿的任何放大器来实现。
参照图7A，将描述示例功率放大器系统60的示意性框图。图示的功率放大器系统60包括积分器35、功率放大器偏置电路40、电池21、功率放大器32、电感器62、第一电容器63、第二电容器42、阻抗匹配块64、开关12和天线14。在某些实施例中，功率放大器系统60可以包括比图7A或其他图中的任何图所示的更多或更少的元件。
积分器35可以接收用于功率放大器32的使能信号ENABLE。积分器35可以通过将使能信号ENABLE积分来产生动态校正信号。因此，该动态校正信号可以使DEVM校正跟踪功率放大器32的占空比。在图6中示出了积分器35产生的动态校正信号的示例。积分器35可以是任何合适的积分器，例如图8的示例积分器35或图7B的电荷泵36。
现在参照图8，将描述图7A的积分器35的示例。如图8所示，示例积分器35包括第一电流源80、第二电流源82、第一开关84、第二开关86、电容器88和反相器89。第一电流源80经由第一开关84选择性地可操作地耦接到电容器88。当使能信号ENABLE被赋值时，第一电流源80可操作地耦接到电容器88。这使得电容器88充电。反相器89可以使使能信号ENABLE反相，并且将反相的使能信号提供给第二开关86。第二电流源82经由第二开关86选择性地可操作地耦接到电容器88。当使能信号ENABLE被去除赋值时，第二电流源82可操作地耦接到电容器88。这使得电容器88放电。因此，动态校正信号DEVM CORRECTION是使能信号ENABLE的积分版本。
返回参照图7A，图示的功率放大器32包括具有发射极、基极和集电极的双极型功率放大器晶体管61。双极型功率放大器晶体管61的发射极可以电连接到第一或电力低电压V1，该第一或电力低电压V1例如可以是地电源。可以将射频输入信号RF_IN通过第一电容器42提供给双极型功率放大器晶体管61的基极。双极型功率放大器晶体管61可以放大RF输入信号RF_IN，并且在集电极处提供放大的RF信号。双极型功率放大器晶体管61可以是任何合适的器件。在一种实现方式中，双极型功率放大器晶体管61是异质结双极型晶体管(HBT)。
功率放大器32可以被配置为将放大的RF信号提供给开关12。开关12可以实现图2的开关12的特征的任何组合。例如，开关12可以选择性地将功率放大器12的输出电耦接到天线14。阻抗匹配块64可以帮助终止功率放大器32和开关12之间的电连接。例如，阻抗匹配块64可以增加功率传递和/或减小放大的RF信号的反射。
可以包括电感器62以帮助利用来自电池21的电力高电压VCC对功率放大器32供电，同时抑制或阻止高频RF信号分量。电感器62可以包括电连接到电力高电压VCC的第一端以及电连接到双极型功率放大器晶体管61的集电极的第二端。第一或去耦电容器63电连接在电力高电压VCC和电力低电压V1之间，并且可以向高频信号提供低阻抗路径，这由此可以减少电力高电压VCC的噪声、提高功率放大器稳定性和/或提高作为RF扼流器的电感器62的性能。
功率放大器偏置电路40被配置为接收使能信号ENABLE、来自积分器35的校正信号、以及电池或电力高电压VCC。在某些实例中，电力高电压VCC可以是电池电压的调节后的版本。功率放大器偏置电路40可以使用校正信号和使能信号ENABLE来产生用于对功率放大器32进行偏置的偏置电压VBIAS。例如，如图7A所示，功率放大器偏置电路40可以用来产生偏置电压VBIAS，该偏置电压VBIAS可以用来对功率放大器32的双极型功率放大器晶体管61的基极进行偏置。功率放大器偏置电路40可以使用使能信号ENABLE来随时间控制或改变偏置电压VBIAS的幅度，以便使能或禁用功率放大器，从而使功率放大器的输出产生脉冲。例如，当使能信号ENABLE指示应当激活功率放大器32时，功率放大器偏置电路40可以改变偏置电压VBIAS的幅度，以便获得功率放大器32的期望增益。类似地，当使能信号ENABLE指示应当去激活功率放大器32时，功率放大器偏置电路40可以减小偏置电压VBIAS，使得功率放大器32的增益比较低，例如约为0。
功率放大器偏置电路40也可以使用校正信号来随时间调整偏置电压VBIAS的幅度，以便补偿DEVM。例如，当校正信号指示功率放大器32正在相对热的条件(例如与图5B的曲线相关联的条件)下操作时，功率放大器偏置电路40可以将相对较小的增加应用于偏置电压VBIAS。作为另一实例，当校正信号指示功率放大器32正在相对较冷的条件(例如与图5A的曲线相关联的条件)下操作时，功率放大器偏置电路40可以将相对较大的增加应用于偏置电压VBIAS。因此，与功率放大器32被激活并且在相对较热的条件下操作时相比，在功率放大器32被激活并且在相对较冷的状态下操作时，功率放大器偏置电路40可以提供更高的偏置电压VBIAS。因此，功率放大器偏置电路40可以在操作条件改变时基于该操作条件调整偏置电压VBIAS以补偿DEVM。
参照图9，将描述示例功率放大器偏置电路40。图9所示的功率放大器偏置电路40是可在图7A到图7C的任何一个中实现的功率放大器偏置电路40的示例。图9的功率放大器偏置电路40可以如所图示地在功率放大器系统60中实现。所图示的功率放大器偏置电路40包括基准电流源71、可调电流源74、基准双极型晶体管72和基极电流辅助双极型晶体管73。基准电流源71被配置为当使能信号ENABLE被赋值时产生基准电流IREF。在某些实现方式中，基准电流源71提供的基准电流IREF可以提供基本固定的电流。可调电流源74被配置为基于来自积分器35的校正信号产生可调校正电流IDEVM。可调电流源74可以在使能信号ENABLE被赋值时被使能，并且在使能信号ENABLE被去除赋值时被禁用。因此，当功率放大器32被禁用时，基准电流源71和可调电流源74两者都可以被禁用。
如所示出的，基准电流IREF和可调校正电流IDEVM都可以被提供给基准双极型晶体管72的集电极。此外，基准电流IREF和可调校正电流IDEVM都可以被提供给电流辅助双极型晶体管73的基极。电流辅助双极型晶体管73的发射极可以电耦接到基准双极型晶体管72的基极。基准双极型晶体管72的基极可以电耦接到双极型功率放大器晶体管61的基极。在其他实施例(未示出)中，基准双极型晶体管72的基极可以电耦接到被配置为放大RF信号的另一个合适的双极型晶体管的基极。
在图示的配置中，功率放大器偏置电路40被配置为接收使能信号ENABLE，该使能信号ENABLE可用来基于使能信号的状态选择性地使功率放大器32的输出产生脉冲。例如，当功率放大器32被配置为发送诸如Wi-Fi信号之类的WLAN信号时，可以选择性地控制使能信号ENABLE以便使功率放大器32的输出产生脉冲。如所示出的，功率放大器偏置电路40被配置为产生偏置电压VBIAS。该偏置电压VBIAS被提供给双极型基准晶体管72的基极和双极型功率放大器晶体管61。积分器35提供的校正信号可以调整可调电流源74产生的可调电流IDEVM，以由此调整偏置电压VBIAS，从而补偿DEVM。
在某些实施例中，低通滤波器37、功率放大器偏置电路40和功率放大器32可以与一个或多个其他组件一起集成到单个裸芯上以形成封装的功率放大器模块。在一个实施例中，所述单个裸芯可以是SiGe裸芯。在一些其他实施例中，在封装的功率放大器模块中，功率放大器偏置电路40和低通滤波器37可以被实施在第一裸芯上，功率放大器32可以被实施在分开的第二裸芯上。在一个实施例中，功率放大器32可以在GaAs裸芯上，功率放大器偏置电路40和低通滤波器37可以在CMOS裸芯上。在另一实施例中，封装的功率放大器模块可以包括第一裸芯上的功率放大器偏置电路40、第二裸芯上的功率放大器32以及第三裸芯上的低通滤波器37。封装的功率放大器模块例如可以被安装到与图2的无线设备11相关联的RF电路板上。将理解，在这里讨论的任何实施例中，低通滤波器37可以被实现为积分器35、电荷泵36或被配置为执行低通滤波功能的任何其他电路，例如累加器、抽选器或增减计数器。
图10A是封装的功率放大器模块300的一个示例的示意图。图10B是沿着线10B-10B截取的图10A的封装的功率放大器模块300的横截面的示意图。
封装的功率放大器模块300包括IC或裸芯301、表面安装组件303、焊线308、封装基板320和包装340。封装基板320包括由布置在其中的导体形成的焊盘(pad)306。此外，裸芯301包括焊盘304，并且焊线308可以将裸芯301的焊盘304电连接到封装基板301的焊盘306。
如图10A和图10B所示，裸芯301包括在其中形成的功率放大器32、低通滤波器37和功率放大器偏置电路40。功率放大器偏置电路40包括可以是如前所述的基准电流源71、可调电流源74、基准双极型晶体管72和基极电流辅助双极型晶体管73。
封装基板320可以被配置为容纳诸如裸芯301的多个组件、以及表面安装组件303，所述表面安装组件303例如可以包括表面安装电容器和/或电感器。
如图10B所示，封装的功率放大器模块300可以包括多个接触焊盘332，所述多个接触焊盘332被布置在封装的功率放大器模块300的、与用来安装裸芯301的一侧相对的一侧上。以这一方式配置封装的功率放大器模块300可以帮助将封装的功率放大器模块300连接到诸如无线设备的电话板之类的电路板上。示例接触焊盘332可以被配置为将RF信号、偏置信号、一个或多个电力低电压和/或电力高电压提供给裸芯301和/或表面安装组件303。如图10B所示，可以通过穿过封装基板320的连接333来促成接触焊盘332和裸芯301之间的电连接。连接333可以表示穿过封装基板320形成的电路径，例如与多层层压封装基板的通孔和导体相关联的连接。
在某些实施例中，封装的功率放大器模块300还可以包括一个或多个封装结构，以便例如提供保护和/或便利于封装的功率放大器模块300的处理。这样的封装结构可以包括在封装基板320以及布置在其上的组件和一个或多个裸芯上方形成的包胶模(overmold)或包装340。
将理解，尽管在基于焊线的电连接的背景中描述了封装的功率放大器模块300，但是本公开的一个或多个特征也可以在例如包括倒装芯片配置的其他封装配置中实现。
图10C是封装的功率放大器模块300的另一示例的示意图。图10D是沿着线10D-10D截取的图10C的封装的功率放大器模块300的横截面的示意图。如图10C所示，功率放大器32可以在第一裸芯301上，低通滤波器37和功率放大器偏置电路40可以在第二裸芯330上。一条或多条焊线308或其他电连接可以将第一裸芯301电耦接到第二裸芯330。可以使用不同的工艺技术来形成所述分开的裸芯。例如，第一裸芯301可以是GaAs裸芯，第二裸芯302可以是CMOS裸芯。
上面描述的一些实施例已提供了与功率放大器和/或移动设备有关的示例。然而，所述实施例的原理和优点可以用于可受益于DEVM补偿的任何其他系统或装置。
这种系统或装置可以在各种电子设备中实现。电子设备的示例可以包括但不限于消费电子产品、消费电子产品的一部分、电子测试设备等。电子设备的示例还可以包括但不限于存储器芯片、存储器模块、光网络或其他通信网络的电路以及盘驱动器电路。消费电子产品可以包括但不限于诸如智能电话之类的移动电话、电话、电视、计算机监视器、计算机、手持计算机、膝上型计算机、平板计算机、个人数字助理(PDA)、微波炉、冰箱、汽车、立体声系统、盒式磁带录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、MP3播放器、收音机、便携式摄像机、照相机、数字照相机、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、复印机、传真机、扫描仪、多功能外围设备、腕表、时钟等。此外，电子设备可以包括未完成的产品。
除非上下文清楚地另外要求，贯穿整个说明书和权利要求，词语“包括”和“包含”等应以包含性的含义来解释，而非排他性或穷举性的含义；也就是说，以“包括但不限于”的含义来解释。如这里通常使用的，词语“耦接”指代可以直接连接或通过一个或多个中间元件连接的两个或多个元件。同样，如这里通常使用的，词语“连接”指代可以直接连接或通过一个或多个中间元件连接的两个或多个元件。此外，当在本申请中使用时，词语“这里”、“上面”、“下面”和类似意思的词语应指本申请整体，而非本申请的任何特定部分。当上下文允许时，上面的具体实施方式中的、使用单数或复数的词语也可以分别包括复数或单数。在提到两个或多个项目的列表时的词语“或”，该词语覆盖对该词语的全部下列解释：列表中的任何项目、列表中的全部项目以及列表中的项目的任何组合。
此外，除非另有具体说明，或如使用的在上下文中另有理解，否则这里使用的条件性语言，除了其他的以外例如“可以”、“能够”、“可能”、“会”、“例”、“例如”和“诸如”等，通常意图传达某些实施例包括而其他实施例不包括某些特征、元件和/或状态。因此，这种条件性语言通常不是意图意指特征、元件和/或状态以任何方式为一个或多个实施例所需，或一个或多个实施例必须包括用于在有或没有用户输入或提示的情况下决定这些特征、元件和/或状态是否包括在任何特定实施例中或要在任何特定实施例中执行的逻辑。
对某些实施例的以上详细描述不是意图穷举性的或将本发明限制为上面公开的精确形式。如相关领域技术人员将认识到的，虽然为了说明的目的在上面描述了本发明的具体实施例和示例，但是在本发明的范围内各种等效修改是可能的。例如，虽然以给定顺序呈现处理或块，但是替换实施例可以执行具有不同顺序的步骤的例程，或采用具有不同顺序的块的系统，并且可以删除、移动、添加、细分、组合和/或修改一些处理或块。可以以多种不同方式实现这些处理或块中的每一个。此外，虽然处理或块有时被示出为串行执行，但是作为替代，这些处理或块可以并行执行，或可以在不同时间执行。
这里提供的本发明的教导可以应用于其他系统，而不一定是上面描述的系统。可以组合上面描述的各种实施例的元件和动作以提供进一步的实施例。
虽然已描述了本发明的某些实施例，但是这些实施例仅作为示例呈现，并且无意限制本公开的范围。实际上，这里描述的新方法和系统可以以多种其他形式实施；此外，可以做出这里描述的方法和系统的形式上的各种省略、替代和改变，而不背离本公开的精神。所附权利要求及其等效物意图覆盖将落入本公开的范围和精神内的这种形式或修改。

Claims (19)

1.一种用于对放大器进行偏置的装置，包括:
放大器，被配置为放大输入信号；
低通滤波器，被配置为接收所述放大器的占空比的指示并至少部分基于所述放大器的占空比的指示产生校正信号，并且当所述放大器的占空比改变时调整所述校正信号，所述占空比的指示是二进制信号，具有对应于所述放大器被使能的激活状态和对应于所述放大器被禁用的去激活状态；以及
偏置电路，被配置为至少部分基于所述校正信号产生偏置信号以使得偏置信号的改变与所述放大器的占空比的改变成反比，并且该偏置电路被配置为使用偏置信号对该放大器进行偏置从而补偿随着所述放大器的占空比的改变来自热效应的所述放大器的增益的变化。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述偏置电路可以被配置为接收使能信号，并且至少部分基于所述使能信号选择性地使放大器的输出产生脉冲。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述放大器的占空比的指示是放大器的使能信号，该使能信号是不同于输入信号的信号。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述低通滤波器是积分器，该积分器被配置为对放大器的占空比的指示积分。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述积分器包含电荷泵。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述低通滤波器是模拟电路。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述放大器包含功率放大器。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述功率放大器包含双极型晶体管，该双极型晶体管具有被配置为提供输入信号的放大版本的集电极，所述偏置电路被配置为将偏置信号提供给该双极型晶体管的基极。
9.如权利要求7所述的装置，其中，所述装置是移动设备，该移动设备包含被配置为发送从功率放大器接收的射频信号的天线。
10.如权利要求1所述的装置，其中，所述偏置电路包含电流源，该电流源被配置为至少部分基于所述校正信号产生校正电流，所述偏置电路被配置为至少部分基于所述校正电流产生所述偏置信号。
11.如权利要求1所述的装置，其中，所述输入信号是射频信号。
12.如权利要求3所述的装置，其中所述偏置电路被配置为响应于所述使能信号从去激活状态转变为激活状态使得所述放大器能够放大所述输入信号，并响应于所述使能信号从激活状态转变为去激活状态禁止所述放大器放大所述输入信号。
13.一种对放大器进行偏置的电实现的方法，该方法包括：
对放大器的占空比的指示积分以产生动态校正信号，所述占空比的指示是二进制信号；
当所述放大器的占空比改变时调整所述动态校正信号；
至少部分基于所述动态校正信号产生偏置信号以使得偏置信号的改变与所述放大器的占空比的改变成反比；以及
使用所述偏置信号对放大器进行偏置从而补偿随着所述放大器的占空比的改变来自热效应的所述放大器的增益的变化。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：利用放大器放大射频信号以及从天线发送放大的射频信号，所述放大器是功率放大器。
15.一种用于对放大器进行偏置的电路，该电路包括：
占空比跟踪电路，被配置为至少部分基于使得放大器能够放大输入信号的使能信号的状态产生随时间改变的所述放大器的占空比的信号表示，并且当放大器的占空比改变时调整随时间改变的放大器的占空比的信号表示；以及
偏置电路，与所述占空比跟踪电路通信，该偏置电路被配置为至少部分基于随时间改变的占空比的信号表示产生偏置信号以使得偏置信号的改变与所述放大器的占空比的改变成反比，并且将该偏置信号提供给放大器以对该放大器进行偏置。
16.如权利要求15所述的电路，其中，所述电路被配置为控制所述偏置信号，使得当放大器的占空比改变时，该放大器的增益恒定。
17.如权利要求15所述的电路，其中，所述偏置电路包括第一电流源和第二电流源，第一电流源被配置为当使能放大器时提供第一电流，第二电流源被配置为提供至少可部分基于随时间改变的放大器的占空比的信号表示而调整的第二电流，其中所述偏置电路被配置为基于第一电流和第二电流产生偏置。
18.如权利要求15所述的电路，其中所述占空比跟踪电路包括低通滤波器。
19.如权利要求15所述的电路，其中所述偏置电路被配置为响应于使能信号的状态的转变禁止所述放大器放大所述输入信号。
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