TWI502882B - 功率放大器飽和偵測 - Google Patents

Description

功率放大器飽和偵測

用於行動無線電話(亦稱為蜂巢式電話)之類型的射頻(RF)傳輸器與其他可攜式無線電收發器通常包含調整所傳輸的RF信號之功率之傳輸功率控制電路。該功率控制電路可調整一功率放大器以增加或減少所傳輸的RF功率。調整所傳輸的RF功率係對於數個目的有用。舉例而言，在許多類型的蜂巢式電信系統中，其對於當該收發器(亦稱為手機)係較遠離最近基地台時所傳輸的RF功率係較高且當該收發器係較接近該最近基地台時所傳輸的RF功率係較低係有用的。而且，在諸如可根據GSM(全球行動電信系統)標準與EDGE(GSM演進之增強型資料速率)標準兩者操作之一些類型的多模式(例如雙模式)收發器中，對所傳輸的RF功率之要求視該收發器係操作在GSM模式或係操作在EDGE模式下而不同。類似地，對所傳輸的RF功率之要求可在諸如操作在一GSM「低帶」頻帶(例如用於歐洲、非洲、中東與亞洲大部分地區之880-915MHz頻帶)與一GSM「高帶」頻帶(例如用於美國之1850-1910MHz頻帶)兩者之多帶(例如雙帶)收發器中而不同。為了迎合對於多帶之不同的功率放大要求，該收發器之功率放大器系統可相應地包含多功率放大器。

在一些應用中，一可攜式無線電收發器之功率放大器系統可包含一負回饋功率控制迴路，以調整該功率放大器之輸出功率至由該收發器操作之該模式指定之容差範圍內的位準。舉例而言，當一收發器係在GSM模式下傳輸時，該功率控制迴路努力維持該放大器輸出功率在由該GSM標準對根據該GSM標準傳輸之頻移鍵控調變(特定地，係高斯最小移位鍵控(GMSK))信號指定的容差範圍內。同樣地，當該收發器係在EDGE模式下傳輸時，該控制迴路努力維持該放大器輸出功率在由該EDGE標準對根據該EDGE標準傳輸之8相移位鍵控(8PSK)調變信號指定的容差範圍內。一般而言，該回饋迴路比較一回饋量(諸如所偵測的RF輸出功率位準)與一參考控制電壓。將該兩電壓之間的差(亦稱為差異誤差)積分，且將其施加至該功率放大器的功率控制埠。對於GMSK，該功率放大器控制埠通常係一電壓受控輸入(V_PC)，該輸入調整該功率放大器偏壓。該RF輸入位準係固定的。對於EDGE，該功率放大器功率控制埠係該RF輸入位準。在EDGE中，V_PC亦可經調整以在維持線性的同時，最佳化效率。該大迴路增益最小化該差異誤差，且驅使該輸出功率精確性至該迴路回饋電路與參考控制電壓的精確度。

一功率放大器控制迴路可能不期望地在諸如不足夠電池電力與VSWR(電壓駐波比)負載線極值的條件下電壓飽和。此等條件可引起在控制迴路增益方面之一不期望的減少、在差異誤差方面一不期望的增加，或兩者皆發生。此等影響可顯現在緩慢控制迴路回應中，導致漂移的功率放大器輸出功率位準或甚至完全喪失控制迴路鎖定。

功率控制迴路飽和亦可導致切換頻譜降級及與不符合可應用的傳輸標準(例如GMSK)，諸如超過該應用標準指定的功率對時間(P_V T)量度。此外，一振幅調變EDGE信號包封的峰值可變成限幅，造成調變頻譜下降。

為了避免功率控制迴路飽和，一些功率放大器系統已包含監測該迴路誤差電壓並減少該迴路參考電壓直至消除該迴路誤差的電路。或者，一功率放大器系統可包含偵測該控制迴路係何時接近飽和並啟動一「飽和偵測」信號的飽和偵測電路。該功率控制電路藉由減少該目標輸出功率直至該飽和偵測電路停用該「飽和偵測」信號(指示正常或非飽和控制迴路操作)來回應此信號。

舉例而言，如在圖1中繪示，一功率放大器10之增益或放大係藉由包括一運算放大器13、一PFET(P通道場效電晶體)14，及關聯電阻器16及18之一電壓調節器12而予以控制。雖然功率放大器10可包含若干的級聯級，但是為了清晰僅僅顯示最終級之電晶體20(其他此等級由省略號(「...」)指示)。電壓調節器12係回應於由功率控制電路(為了清晰沒有顯示)產生之一功率控制信號(V_PC)。應注意該運算放大器13之輸出係經由PFET 14耦合至電晶體20之集極終端。此配置提供已知稱為集極電壓放大器控制(COVAC)。

用於產生一「飽和偵測」信號之電路包含一比較器22、一電流源24，及一電阻器26。由一電池操作電力供應(為了清晰沒有顯示)提供的一電力供應電壓(V_BATT)係耦合至PFET 14之該源極終端與電阻器26之一終端。一電力供應相依參考電壓經由電阻器26與電流源24施加至比較器22之一終端。比較器22之另一終端接收PFET 14之該汲極電壓。若該PFET 14汲極電壓超過該比較器參考電壓，比較器22產生指示該電壓調節器係飽和之一「飽和偵測」信號。該調節器增益頻寬係不足以精確地跟隨該V_PC輸入信號，導致功率放大器PvT時間遮罩及切換頻譜規格違規。

雖然參考圖1而描述於上文之用於偵測一功率放大器控制迴路何時處於飽和或接近飽和的技術在具有一COVAC電晶體配置之一功率放大器系統中係有用的，但是該技術不能用於某些其他情況。舉例而言，在一些功率放大器電晶體配置中，該最終級電晶體之集極係直接連接至該電力供應電壓(V_BATT)。

本發明之實施例係關於在一可攜式射頻(RF)傳輸器或收發器中之一功率放大器系統；關於具有此種收發器之一行動無線電信裝置；及關於操作該功率放大器系統之一方法，其中該功率放大器系統包含偵測功率放大器飽和之一飽和偵測器。

在一例示性實施例中，該功率放大器電路包含一功率放大器、一工作週期偵測器，及一比較器區段。該功率放大器具有至少一輸出電晶體，其具有耦合至一供應電壓之一輸出電晶體終端。該工作週期偵測器可藉由偵測該工作週期或在該輸出電晶體終端處產生的波形係負時的時間量與該波形係正時的時間量之間之比率而提供功率放大器飽和之一指示。

在一例示性實施例中，該工作週期偵測器可包含一限幅器區段與一平均濾波器區段。該限幅器區段係耦合至該輸出電晶體終端且阻止正電壓偏移，同時通過負電壓偏移。該平均濾波器區段係耦合至該限幅器區段之一輸出。該比較器區段藉由比較由該平均濾波器區段之輸出之信號與一參考電壓而產生一飽和偵測輸出信號。一功率控制電路可使用該飽和偵測輸出信號以補償或減少該功率放大器之該放大位準以避免操作在飽和中。該限幅器區段、平均濾波器區段，及比較器區段或其一部分可在任意適合電路或系統中具體實施，諸如在一積體電路晶片中、在經程式化的或經組態的數位信號處理邏輯中，或在任意其他適合的電路或系統中形成的離散電路。

在審查以下圖式與詳細描述後，本發明之其他系統、方法、特徵，及優點對熟悉此項技術者而言，將係顯而易見或變得顯而易見。希望所有此等額外系統、方法、特徵，及優點係包含於此說明書中，係在本發明之範圍中，且受到隨附技術方案的保護。

如在圖2中繪示的，根據本發明之一例示性實施例，一行動無線電信裝置，諸如一蜂巢式電話，包含一射頻(RF)子系統30、一天線32、一基頻子系統34，及一使用者介面區段36。該RF子系統30包含一傳輸器部分38與一接收器部分40。使用者介面區段36包含一麥克風42、一揚聲器44、一顯示器46，及一鍵盤48，所有皆耦合至基頻子系統34。傳輸器部分38之輸出與接收器部分40之輸入係經由前端模組(FEM)50耦合至天線32，該前端模組允許藉由傳輸器部分38產生之該所傳輸的RF信號與提供至接收器部分40之該所接收的RF信號兩者之同時通過。除了傳輸器部分38外，以上列舉的元件可為習知地包含於此行動電信裝置中之該等類型。作為習知元件，它們可由熟悉本發明相關的此項技術者理解，因此在本專利說明書(此處)中不予進一步詳細描述。但是，不像此類行動無線電信裝置之習知的傳輸器部分，傳輸器部分38具體實施了功率放大器飽和偵測特徵與方法(以下進一步詳細描述)。應注意雖然本發明在關於一行動無線電話之一例示性實施例之內容中描述，但是本發明可替代性地在包含行動或可攜式RF傳輸器之其他裝置中具體實施。

如圖3所繪示，在傳輸器部分38中之一調變器52接收輸入至傳輸器部分38之信號。調變器52調變該輸入信號且提供該經調變的信號至一升頻轉換器54。升頻轉換器54將該經調變的信號之頻率自一基頻頻率移位或升頻轉換至一傳輸頻率且提供該升頻轉換的信號至一功率放大器系統56。雖然為了清晰在圖2與圖3中沒有顯示，但是功率放大器系統56亦可自一系統控制器接收一或多個控制信號，該系統控制器可包含於基頻子系統34或其他適合元件中。此類控制信號通常係關於調整放大器增益、偏壓，及其他放大器參數。

如圖4所繪示，功率放大器系統56係基於一高帶功率放大器60與一低帶功率放大器62。雖然本發明係關於一例示性實施例而描述，在此實施例中該傳輸器係雙帶類型，可在兩頻帶(此處稱為高帶與低帶)之一所選頻帶中傳輸，但是本發明係可應用於具有少至一單帶與相應的單一功率放大器之功率放大器系統。功率放大器60及62可為一習知類型且可包含若干級聯級，但是為了清晰起見，僅僅顯示功率放大器60之最後級之電晶體64與功率放大器62之最後級之電晶體66(其他此等級與偏壓電路藉由省略符號(「...」)指示)。高帶功率放大器60接收待放大的一RF信號68，且低帶功率放大器接收待放大的一RF信號70。應注意功率放大器60及62不是該COVAC類型；而電晶體64及66之集極終端係分別經由電感器72及74直接耦合至該電力供應電壓(V_BATT)。(如此處所用，該術語「耦合」意思經由零個或更多個中間元件連接)。該電力供應電壓可為其藉由通常包含於行動無線電信裝置中之該類型之一合適的基於電池電力供應電路(為清晰起見未顯示)而提供。

功率放大器系統56可進一步包含分別提供功率控制信號78及80至功率放大器60及62之一功率放大器系統控制器76。功率放大器系統控制器76可操作以回應於功率控制信號82，該等信號係該功率放大器系統接收自在基頻子系統34(圖2)中之一集中式裝置控制器(沒有顯示)或該行動無線電信裝置之其他適合部分。功率放大器系統控制器76可進一步操作以回應於分別代表所傳輸的高帶RF信號功率與所傳輸的低帶RF信號功率之回饋信號84及86。由於此回饋控制迴路在行動無線電信裝置中係習知的，熟悉此項技術者已充分理解，因此此處不再進一步詳細描述。

當一電晶體64或66不是操作在其飽和區域，其集極電壓波形係正弦曲線。根據本發明已發現當一電晶體64或66進入其操作之雙極性裝置飽和區域時，其集極電壓波形之負的週期部分自一正弦曲線形狀漸漸變得畸形。即進入該飽和區域影響該負的週期部分多於影響該正的週期部分。隨著電晶體操作移動越來越深地進入該飽和區域，雖然該正的週期部分大體上仍然為正弦曲線，但是該負的週期部分日益變得正方形且在工作週期中增加。因此代表在該集極電壓波形係負的時間量與該集極電壓波形係正的時間量之間之該比率之一值(亦即工作週期)可提供飽和深度之一指示。類似地，應注意代表該負的週期部分之近似平均或中間電壓之一值亦可提供飽和深度之一指示。在本發明之例示性實施例中，該值如以下描述判定。應注意雖然為了方便此處使用術語「平均」，但是該術語係不限於數學平均(或中間)或一數學方法，且包圍在對接近或相應於此一平均或中間之所有量平均之範圍內，如由以下描述之例示性平均電路之操作闡釋。

耦合至高帶功率放大器60之輸出之一第一限幅器電路87包含一第一二極體88。耦合至第一限幅器電路87之輸出之一第一平均濾波器90包含一電容器92及兩個電阻器94及96。偏壓電阻器98及100與由一電壓調節器102提供的電壓使二極體88偏壓且界定二極體88之靜態操作點大體上係在二極體88之膝節電壓處。以此方式，二極體88回應於在功率放大器60輸出處之RF信號之甚至小的正的電壓偏移或週期部分而接通或導通。當導通時，二極體88限幅該信號之正的電壓偏移或週期部分在一大約一二極體壓降(0.7V)之值。二極體88回應於該信號之負的電壓偏移或週期部分而斷開或不導通。因此第一限幅器電路87通過該負的週期部分且阻止或限幅該正的週期部分。一濾波電容器104阻止該RF信號干擾其他電路之操作。

第一平均濾波器90接收第一限幅器電路87所通過的該RF信號負的週期部分且低通對其濾波或平均。因此第一平均濾波器90之該輸出代表該RF信號之該負的週期部分之一平均，該RF信號係由高帶功率放大器60輸出。換言之，第一平均濾波器90之該輸出係代表該工作週期，亦即係由高帶功率放大器60之輸出之該RF信號係負的時間量與由高帶功率放大器60之輸出之該RF信號係正的時間量之間之該比率。第一限幅器電路87與第一平均濾波器90之組合界定一第一工作週期偵測器。

耦合至低帶功率放大器62之輸出之一第二限幅器電路105包含一第二二極體106。耦合至第二限幅器電路105之輸出之一第二平均濾波器108包含一電容器110及兩個電阻器112及114。偏壓電阻器116及118與由電壓調節器102提供之該電壓使二極體106偏壓且界定二極體106之靜態操作點大體上係在二極體106之膝節電壓處。當導通時，二極體106限幅該信號之正的電壓偏移或週期部分，以如以上描述關於二極體88之相同方式。二極體106係回應於負的週期部分斷開或不導通。因此第二限幅器電路105通過該負的週期部分且阻止或限幅該正的週期部分。一濾波器電容器119阻止該RF信號干擾其他電路之操作。

第二平均濾波器108接收第二限幅器電路105通過的該RF信號負的週期部分且低通對其濾波或平均。因此第二平均濾波器108之輸出代表該RF信號之該負的週期部分之一平均，該RF信號係由低帶功率放大器62輸出。換言之，第二平均濾波器108之該輸出係代表該工作週期，亦即由低帶功率放大器62之輸出之該RF信號係負的時間量與由低帶功率放大器62之輸出之該RF信號係正的時間量之間之該比率。第二限幅器電路105與第二平均濾波器108之組合界定一第二工作週期偵測器。

一比較器電路包含一比較器120與包含兩個單極雙擲切換裝置122及124之一切換電路。第一切換裝置122之極終端係連接至比較器120之一第一輸入(例如反向輸入)。第二切換裝置124之極終端係連接至比較器120之一第二輸入(例如非反向輸入)。第一切換裝置122之第一擲終端係經由一電阻器126耦合至第一平均濾波器90之輸出且亦係連接至一第一電流源128。第一切換裝置122之第二擲終端係經由一電阻器130耦合至第二平均濾波器108之輸出且亦係連接至一第二電流源132。第二切換裝置124之第一擲終端類似地係經由電阻器126耦合至第一平均濾波器90之輸出且亦係連接至第一電流源128。第二切換裝置124之第二擲終端係類似地經由電阻器130耦合至第二平均濾波器108之輸出且亦係連接至第二電流源132。切換裝置122及124與電流源128及132係回應於一帶選信號134。帶選信號134之狀態指示係低帶操作或係高帶操作。雖然為了清晰沒有顯示，但是其他電路(舉例而言，可包含於基頻子系統34中(圖2))回應於操作條件以習知的且在雙帶行動無線電信裝置中全面瞭解之方式產生帶選信號134。亦應注意，在該裝置係傳輸之任意給定時間，根據帶選信號134，高帶功率放大器60與低帶功率放大器62之一者係啟動的且另一者係停用的。亦即高帶功率放大器60與低帶功率放大器62回應於帶選信號134係可選擇地啟動的。

當帶選信號134指示低帶操作，第一切換裝置122(經由電阻器130)連接第二平均濾波器108之輸出至比較器120之第一輸入(例如反向輸入)，且第二切換裝置124(經由電阻器126)連接第一平均濾波器90之輸出至比較器120之第二輸入(例如非反向輸入)。(圖4中顯示在低帶狀態中的帶選信號134與相應的切換位置。)另外，當帶選信號134指示低帶操作時，電流源128係啟動的，且電流源132係停用的。但是由於在低帶操作期間高帶功率放大器60係停用的，所以在第一平均濾波器90之輸出處的電壓係恆定的。此電壓藉由電阻器126與電流源128之作用而水平移位。該水平移位的電壓充當為比較器參考電壓，且界定低帶飽和偵測臨限值。(在該例示性實施例中包含電阻器126提供一種用於選擇或設定該低帶飽和偵測臨限值的方便方法。)

在低帶操作中，隨著低帶功率放大器62的飽和深度增加，在第二平均濾波器108之輸出處的電壓(其可稱為Vsat_lo信號)減少。當該減少Vsat_lo信號超過該低帶飽和偵測臨限值時，比較器120產生一高或二進位「1」輸出信號，藉此指示低帶功率放大器62係操作在(或至少大致在)飽和中。可提供此飽和偵測輸出信號至功率放大器系統控制器76，該控制器藉由調整功率控制信號80回應以指示在目標放大器功率位準中之一減少。或者，在其他實施例中提供該飽和偵測輸出信號至另一元件，諸如在基頻子系統34(圖2)中之一集中化器件控制器(沒有顯示)，而該元件可藉由調整功率放大器系統控制器76接收之功率控制信號82作為回應。在此類實施例中，功率放大器系統控制器76藉由調整功率控制信號80來回應所調整的控制信號82，以指示在該目標放大器功率位準中之一減少。

當低帶功率放大器62藉由減少其輸出RF信號之功率位準來回應功率控制信號80中之變化時，該Vsat_lo信號增加。當該增加的Vsat_lo信號超過該低帶飽和偵測臨限值時，比較器120雙態觸變以產生一低或二進位「0」輸出信號，藉此指示低帶功率放大器62係不再於飽和中操作。

當帶選信號134指示高帶操作時，第一切換裝置122(經由電阻器126)連接第一平均濾波器90之輸出至比較器120之第一輸入(例如反向輸入)，且第二切換裝置124(經由電阻器130)連接第二平均濾波器108之輸出至比較器120之第二輸入(例如非反向輸入)。另外，當帶選信號134指示高帶操作時，電流源132係啟動的，且電流源128係停用的。但是由於在高帶操作期間低帶功率放大器62係停用的，所以在第二平均濾波器108之輸出處之電壓係恆定的。此電壓由電阻器130與電流源132之作用而水平移位。該水平移位的電壓充當為該比較器參考電壓且界定該高帶飽和偵測臨限值。(在該例示性實施例中之包含電阻器130提供一種用於選擇或設定該高帶飽和偵測臨限值之方便方法。)

在高帶操作中，當高帶功率放大器60之飽和深度增加時，在第一平均濾波器90之輸出(其可稱為Vsat_hi信號)處之電壓減少。當該減少的Vsat_hi信號超過高帶飽和偵測臨限值時，比較器120產生一高或二進位「1」輸出信號，藉此指示高帶功率放大器60係操作在(或至少大致在)飽和中。此飽和偵測輸出信號可提供至功率放大器系統控制器76，該控制器藉由調整功率控制信號78回應以指示在該目標放大器功率位準中之一減少。如上述描述關於低帶操作，該飽和偵測輸出信號替代地可提供至一集中化裝置控制器或其他元件，其可藉由調整功率放大器系統控制器76接收的功率控制信號82作為回應。在此類實施例中，功率放大器系統控制器76藉由調整功率控制信號78而回應該所調整的控制信號82以指示在該目標放大器功率位準中之一減少。

當高帶功率放大器60藉由減少其輸出RF信號之功率位準而回應在功率控制信號78中之變化時，該Vsat_hi信號增加。當該增加的Vsat_hi信號超過該高帶飽和偵測臨限值時，比較器120雙態觸變產生一低或二進位「0」輸出信號，藉此指示高帶功率放大器60係不再操作在飽和中。

應注意在該高帶電路與該低帶電路中之參考電壓、二極體值及電阻器值中之類似變化係藉由比較器120之共模排斥屬性而消除。

以上描述元件可分散在兩個或多個積體電路晶片136與138上以利用不同晶片處理技術之優勢。舉例而言，晶片136可使用銦磷化鎵(InGaP)異質接面雙極性電晶體(HBT)技術而形成，晶片138則可使用方便地整合雙極與CMOS裝置之矽BiCMOS技術。

以上描述功率放大器系統56之操作係在圖5之流程圖中展示。如由方塊140指示，視該傳輸器係操作在高帶模式或低帶模式中，亦即視高帶功率放大器60或低帶功率放大器62之哪一個係啟動的，則高帶RF信號或低帶RF信號中之一者被放大。如由方塊142指示，該經放大的信號係藉由阻止正的電壓偏移(亦即該經放大的電壓波形之正的週期部分)同時通過負的電壓偏移(亦即該經放大的電壓波形之負的週期部分)而限幅。如由方塊144指示，該受限的信號(僅僅代表該波形之負的週期部分)係經平均。此平均或中間值提供飽和深度之一指示。如由方塊146指示，此值係與一臨限值(例如一參考電壓)相比較。一參考電壓可自功率放大器60及62二者中之該停用者之輸出而獲得，該電壓與一電流源相結合可作用為一參考電壓電路之部分。如由方塊148指示，若該平均值下降低於該臨限值，則可產生一飽和偵測信號。功率控制電路可使用該飽和偵測信號以補償或減少功率放大器60與62二者中之該啟動者之目標功率位準。

雖然已描述本發明之多種實施例，但是熟悉此項技術者將瞭解在本發明之範圍內，更多實施例及實施方案係可能的。舉例而言，雖然在以上描述之闡釋性或例示性實施例中，該限幅器區段、平均濾波器區段，及比較器區段係因闡釋目的而顯示為具體實施於離散電路中，但是熟悉此項技術者將瞭解此等區段與其元件之一些或全部可以用經合適地程式化或組態的數位信號處理邏輯而具體實施。因此，本發明不受限制，除非係根據以下申請專利範圍。

10．．．功率放大器

12．．．電壓調節器

13．．．運算放大器

14．．．P通道場效電晶體

16．．．電阻器

18．．．電阻器

20．．．電晶體

22．．．比較器

24．．．電流源

26．．．電阻器

30．．．射頻(RF)子系統

32．．．天線

34．．．基頻子系統

36．．．使用者介面部分

38．．．傳輸器部分

40．．．接收器部分

42．．．麥克風

44．．．揚聲器

46．．．顯示器

48．．．鍵盤

50．．．前端模組

52．．．調節器

54．．．升頻轉換器

56．．．功率放大器系統

60．．．高帶功率放大器

62．．．低帶功率放大器

64．．．電晶體

66．．．電晶體

68．．．RF信號

70．．．RF信號

72．．．電感器

74．．．電感器

76．．．功率放大器系統控制器

78．．．功率控制信號

80．．．功率控制信號

82．．．功率控制信號

84．．．回饋信號

86．．．回饋信號

87．．．第一限幅器電路

88．．．第一二極體

90．．．第一平均濾波器

92．．．電容器

94．．．電阻器

96．．．電阻器

98．．．偏壓電阻器

100．．．偏壓電阻器

102．．．電壓調節器

104．．．濾波器電容器

105．．．第二限幅電路

106．．．第二二極體

108．．．第二平均濾波器

110．．．電容器

112．．．電阻器

114．．．電阻器

116．．．偏壓電阻器

118．．．偏壓電阻器

119．．．濾波器電容器

120．．．比較器

122．．．單刀雙擲切換裝置

124．．．單刀雙擲切換裝置

126．．．電阻器

128．．．電流源

130．．．電阻器

132．．．電流源

134．．．帶選信號

136．．．晶片

138．．．體積電路晶片

本發明可參考以下圖式而更易於理解。在圖式中之該等組件不一定係依比例繪製，重點在於清楚闡釋本發明之原則。此外，在該等圖式中，相同參考數字貫穿該等不同的視圖中指示相應的部分。

圖1係具有飽和偵測電路之一先前功率放大器系統之一部分之一示意圖；

圖2係根據本發明之一例示性實施例之一行動無線電話之一方塊圖；

圖3係在圖2中顯示的該行動無線電話之傳輸器部分之一方塊圖；

圖4係在圖3中顯示的該功率放大器系統之一方塊圖；及

圖5係一流程圖，其繪示一種操作圖4之該功率放大器系統之方法。

30．．．射頻(RF)子系統

32．．．天線

34．．．基頻子系統

36．．．使用者介面部分

38．．．傳輸器部分

40．．．接收器部分

42．．．麥克風

44．．．揚聲器

46．．．顯示器

48．．．鍵盤

50．．．前端模組

Claims (13)

1. 一種用於一射頻(RF)傳輸器之功率放大器電路，該功率放大器電路包括：一功率放大器，其包含至少一一高帶(high-band)輸出電晶體與一低帶(low-band)輸出電晶體，其每一者可回應於一帶選信號而可選擇地啟動，該高帶輸出電晶體與該低帶輸出電晶體之每一者包含耦合至一供應電壓之一輸出終端；一工作週期偵測器，其包含一第一平均濾波器及一第二平均濾波器及一限幅器區段，該限幅器區段阻止諸正的電壓偏移且通過諸負的電壓偏移並包含一第一限幅器與一第二限幅器，該第一限幅器係耦合至該高帶輸出電晶體之輸出，該第二限幅器係耦合至該低帶輸出電晶體之輸出，該第一平均濾波器耦合至該第一限幅器之一輸出，該第二平均濾波器耦合至該第二限幅器之輸出；及一比較器區段，其產生一飽和偵測輸出信號且包含一第一比較器輸入、一第二比較器輸入及一切換區段，該切換區段回應於該帶選信號耦合該第二比較器輸入至一參考電壓電路，當該帶選信號指示高帶操作時，耦合該第一比較器輸入至該第一平均濾波器之一輸出，且當該帶選信號指示低帶操作時，耦合該第一比較器輸入至該第二平均濾波器之一輸出。
2. 如請求項1之功率放大器電路，其中： 該第一限幅器包含一第一二極體與第一偏壓電路，該第一偏壓電路使該第一二極體偏壓，以在該高帶輸出電晶體終端處之一正的電壓偏移期間使該第一二極體接通，且在該高帶輸出電晶體終端處之一負的電壓偏移期間使該第一二極體斷開；及該第二限幅器包含一第二二極體與第二偏壓電路，該第二偏壓電路使該第二二極體偏壓，以在該低帶輸出電晶體終端處之一正的電壓偏移期間使該第二二極體接通，且在該低帶輸出電晶體終端處之一負的電壓偏移期間使該第二二極體斷開。
3. 如請求項1之功率放大器電路，其中：該第一平均濾波器包含至少一電阻器與至少一電容器；及該第二平均濾波器包含至少一電阻器與至少一電容器。
4. 如請求項1之功率放大器電路，其中該切換區段包含：回應於該帶選信號之一第一切換裝置，該第一切換裝置包含耦合至該第一比較器輸入之一極終端(pole terminal)、耦合至該第一平均濾波器之該輸出與該參考電壓電路之一部分之一第一擲終端(thron terminal)，及耦合至該第二平均濾波器之該輸出與該參考電壓電路之一部分之一第二擲終端；回應於該帶選信號之一第二切換裝置，該第二切換裝置包含耦合至該第二比較器輸入之一極終端輸出、耦合 至該第一平均濾波器之該輸出與該參考電壓電路之一部分之一第一擲終端，及耦合至該第二平均濾波器之該輸出與該參考電壓電路之一部分之一第二擲終端。
5. 如請求項4之功率放大器電路，其中該參考電壓電路包括：一第一電流源，其回應於該帶選信號且係耦合至該第一平均濾波器之該輸出、該第一切換裝置之該第一擲終端，及該第二切換裝置之該第一擲終端；及一第二電流源，其回應於該帶選信號且係耦合至該第二平均濾波器之該輸出、該第一切換裝置之該第二擲終端，及該第二切換裝置之該第二擲終端。
6. 一種用於偵測在一射頻(RF)傳輸器中之功率放大器飽和的方法，該方法包括：利用一功率放大器之一高帶輸出電晶體來放大一高帶RF信號；利用該功率放大器之一低帶輸出電晶體來放大一低帶RF信號，該高帶輸出電晶體及該低帶輸出電晶體之每一者包含耦合至一供應電壓之一電晶體終端；限制該經放大之高帶RF信號之諸正的電壓偏移，同時通過該經放大之高帶RF信號之諸負的電壓偏移，以產生一第一受限信號；限制該經放大之低帶RF信號之諸正的電壓偏移，同時通過該經放大之低帶RF信號之諸負的電壓偏移，以產生一第二受限信號； 平均該第一受限信號以產生一第一經平均的信號；平均該第二受限信號以產生一第二經平均的信號；當該帶選信號指示高帶操作時，提供該第一經平均的信號至一比較器區段之一第一輸入及提供一參考電壓至該比較器區段之一第二輸入；當該帶選信號指示低帶操作時，提供該第二經平均的信號至該比較器區段之該第二輸入及提供該參考電壓至該比較器區段之該第一輸入；及回應於代表該工作週期之該第一經平均的信號或該第二經平均的信號與該參考電壓之一比較而產生一飽和偵測輸出信號。
7. 如請求項6之方法，其中：限制該經放大之高帶RF信號之諸正的電壓偏移，同時通過該經放大之高帶RF信號之諸負的電壓偏移以產生一第一受限信號係包含使一第一二極體在一正的電壓偏移期間接通及在一負的電壓偏移期間斷開；及限制該經放大之低帶RF信號之諸正的電壓偏移，同時通過該經放大之低帶RF信號之諸負的電壓偏移以產生一第二受限信號係包含使一第二二極體在一正的電壓偏移期間接通及在一負的電壓偏移期間斷開。
8. 如請求項6之方法，其中：平均該第一受限信號包含低通濾波該第一受限信號；及平均該第二受限信號包含低通濾波該第二受限信號。
9. 一種行動無線電信裝置，其包括：一使用者介面；一天線；一基頻子系統，其係耦合至該使用者介面；及一射頻(RF)子系統，其係耦合至該基頻子系統與該天線，該RF子系統包含一傳輸器部分與一接收器部分，該傳輸器部分包含一調變器、一升頻轉換器與一功率放大器系統，該功率放大器系統包含：一功率放大器，其包含一高帶輸出電晶體與一低帶輸出電晶體，其每一者包含耦合至一供應電壓之一電晶體終端；一第一限幅器區段，其耦合至該高帶輸出電晶體之該電晶體終端，該第一限幅器區段阻止諸正的電壓偏移且限制諸負的電壓偏移；一第一平均濾波器區段，其耦合至該第一限幅器區段之一輸出；一第二限幅器區段，其耦合至該高帶輸出電晶體之該電晶體終端，該第二限幅器區段阻止諸正的電壓偏移且通過諸負的電壓偏移；一第二平均濾波器區段，其耦合至該第二限幅器區段之一輸出；及一比較器區段，該比較器區段產生一飽和偵測輸出信號並包含一第一比較器輸入與一第二比較器輸入；及回應於一帶選信號之一切換區段，該第二比較器輸入耦合至一參考電壓電路，當該帶選信號指示高帶操作時，該切換區段耦合該第一比較器輸入至該第一平均濾波器之一輸出，，且當該帶選信號指示低帶操作時，該切換區段耦合該第一比較器輸入至該第二平均濾波器之 一輸出。
10. 如請求項9之行動無線電信裝置，其中：該第一限幅器區段包含一第一二極體與第一偏壓電路，該第一偏壓電路使該第一二極體偏壓，以在該高帶輸出電晶體終端處之一正的電壓偏移期間使該第一二極體接通，及在該高帶輸出電晶體終端處之一負的電壓偏移期間使該第一二極體斷開；及該第二限幅器電路區段包含一第二電晶體與第二偏壓電路，該第二偏壓電路使該第二二極體偏壓，以在該低帶輸出電晶體終端處之一正的電壓偏移期間使該第二二極體接通，及在該低帶輸出電晶體終端處之一負的電壓偏移期間使該第二二極體斷開。
11. 如請求項9之行動無線電信裝置，其中：該第一平均濾波器區段包含至少一電阻器與至少一電容器；及該第二平均濾波器區段包含至少一電阻器與至少一電容器。
12. 如請求項9之行動無線電信裝置，其中該切換區段包含：回應於該帶選信號之一第一切換裝置，該第一切換裝置包含耦合至該第一比較器輸入之一極終端、耦合至該第一平均濾波器區段之該輸出與該參考電壓電路之一部分之一第一擲終端，及耦合至該第二平均濾波器區段之該輸出與該參考電壓電路之一部分之一第二擲終端； 回應於該帶選信號之一第二切換裝置，該第二切換裝置包含耦合至該第二比較器輸入之一極終端輸出、耦合至該第一平均濾波器區段之該輸出與該參考電壓電路之一部分之一第一擲終端，及耦合至該第二平均濾波器區段之該輸出與該參考電壓電路之一部分之一第二擲終端。
13. 如請求項12之行動無線電信裝置，其中該參考電壓電路包含：一第一電流源，其回應於該帶選信號且耦合至該第一平均濾波器之該輸出、該第一切換裝置之該第一擲終端，及該第二切換裝置之該第一擲終端；及一第二電流源，其回應於該帶選信號且耦合至該第二平均濾波器之該輸出、該第一切換裝置之該第二擲終端，及該第二切換裝置之該第二擲終端。