Sistema y método para la modulación de amplitud en modo de corriente.

Un método de compensar el funcionamiento de un transmisor que incluye un amplificador de potencia de RF(12) que proporciona una corriente de alimentación modulada,

comprendiendo el método:

generar la corriente de alimentación modulada como una versión escalada de una corriente de referencia,basada en la modulación de la corriente de referencia en una carga de referencia RREF en respuesta a unaseñal de información de amplitud y que refleja la corriente de referencia vía un circuito espejo de corriente(14) para obtener la corriente de alimentación modulada, en donde la mencionada carga de referenciacorresponde a una resistencia de CC nominal del amplificador de potencia de RF;

detectar un cambio en una resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF mediante ladetección de una tensión del circuito espejo de corriente, comprendiendo la detección detectar undesequilibrio de tensión en el circuito espejo de corriente por comparación de una primera caída de tensión através de un primer transistor de paso (40A) en una etapa de referencia del circuito espejo de corriente conuna segunda caída de tensión a través de un segundo transistor de paso (40B) en una etapa de salida delcircuito espejo de corriente, en donde el mencionado primer transistor de paso regula la corriente dereferencia en la carga de referencia, y en donde el mencionado segundo transistor de paso regula la corrientede alimentación modulada en el amplificador de potencia de RF, y

compensar el funcionamiento del transmisor en respuesta a la mencionada detección.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/024406.

Solicitante: ERICSSON INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 7001 DEVELOPMENT DRIVE MORRISVILLE, NC 27560 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: HADJICHRISTOS,ARISTOTELE, PEHLKE,DAVID R.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H03F3/24 SECCION H — ELECTRICIDAD.H03 CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS.H03F AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores ópticos paramétricos G02F; circuitos con tubos de emisión secundaria H01J 43/30; másers, lásers H01S; amplificadores dinamoeléctricos H02K; control de la amplificación H03G; dispositivos para el acoplamiento independientes de la naturaleza del amplificador, divisores de tensión H03H; amplificadores destinados únicamente al tratamiento de impulsos H03K; circuitos repetidores en las líneas de transmisión H04B 3/36, H04B 3/58; aplicaciones de amplificadores de voz a las comunicaciones telefónicas H04M 1/60, H04M 3/40). › H03F 3/00 Amplificadores que tienen como elementos de amplificación solamente tubos de descarga o solamente dispositivos de semiconductores. › de etapas transmisoras de salida.
  • H04B1/04 H […] › H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04B TRANSMISION.H04B 1/00 Detalles de los sistemas de transmision, no cubiertos por uno de los grupos H04B 3/00 - H04B 13/00; Detalles de los sistemas de transmisión no caracterizados por el medio utilizado para la transmisión. › Circuitos.

PDF original: ES-2425038_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema y método para la modulación de amplitud en modo de corriente SOLICITUDES RELACIONADAS La presente solicitud es una continuación en parte de la Solicitud de Patente de EE.UU. N º 09/813.593, que fue presentada el 21 de marzo de 2001 y titulada "Sistema y Método para la Modulación de Amplitud en Modo de Corriente" y esta solicitud prioritaria está en tramitación y ha sido cedida en común con la solicitud presente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente a amplificadores de potencia de radiofrecuencia (RF) y, en particular, se refiere a la amplificación de señal de RF lineal eficiente.

Varios estándares de comunicación inalámbrica existentes están tanto en uso como previstos para su uso en el futuro próximo. Los estándares actuales que gozan de diversos grados de implementación incluyen globalmente los estándares TIA/EIA-136 y Servicios Globales para Comunicaciones Móviles (GSM) , que representan planteamientos que compiten para proporcionar comunicaciones inalámbricas y servicios de datos. Los estándares TIA/EIA-136 y GSM emplean técnicas de Acceso Múltiple por Distribución en el Tiempo (Time Division Multiple Access, TDMA) . Otros estándares implementados, basados en técnicas de Acceso Múltiple por División en Código (Code Division Multiple Access, CDMA) , incluyen el estándar IS-95. Estándares más recientes, que incluyen los que aún están en desarrollo, o disfrutando de una implantación inicial, incluyen los llamados estándares de tercera generación (3G) . Los estándares 3G incluyen el estándar norteamericano basado en CDMA IS-2000 y el estándar CDMA de Banda Ancha principalmente europeo (WCDMA) . Los estándares de Velocidades de Datos Mejoradas para la Evolución Global (EDGE) proporcionan una ruta de migración para las redes TDMA y GSM hacia los servicios 3G.

Existen diferentes enfoques para transmitir modulación de señal entre los distintos estándares, pero cada estándar tiene típicamente especificaciones relativas a transmitir fidelidad de señal. Los requisitos espectrales, tales como pureza espectral o potencia de canal adyacente, imponen ciertos requisitos de desempeño a los transmisores de RF utilizados dentro de los sistemas basados en estos estándares. En algunos casos, los requisitos espectrales impuestos por algunos de estos estándares son bastante rigurosos. Por ejemplo, las extensiones EDGE a los estándares GSM y TDMA se alejan de la modulación por Desplazamiento Mínimo Gaussiano (Gaussian Minimum Shift Keying) en favor de la modulación 8-PSK (Phase Shift Keying, modulación por Desplazamiento de Fase) , que tiene considerable profundidad de modulación de amplitud, así como estrictos requisitos de pureza espectral. Tales requisitos ponen considerables demandas de linealidad a los transmisores asociados.

La técnica relacionada dentro de este campo de la técnica se describe, por ejemplo, en el documento US 6.566.944, que describe un circuito de modulación de amplitud que proporciona una corriente de alimentación modulada a un amplificador de potencia de RF, incluyendo el circuito un circuito de detección sensible a los cambios en la relación entre la tensión de alimentación modulada y la corriente de alimentación modulada, es decir, a una impedancia de modulación AM.

BREVE SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención incluye un método y un circuito según las reivindicaciones 1 y 10 respectivamente, para la amplificación de señal RF lineal eficiente. Se alimenta un amplificador de potencia polarizado para su funcionamiento en modo saturado mediante una fuente de corriente controlable. La modulación de amplitud de la señal de salida del amplificador de potencia se basa en controlar su corriente de alimentación en proporción a una señal de modulación de envolvente. De esta forma, el amplificador de potencia se puede configurar para el funcionamiento eficiente en un modo saturado, mientras que todavía se utiliza para generar una señal de transmisión con modulación de envolvente altamente lineal. La modulación de la corriente de alimentación proporciona una buena linealidad de control a lo largo de un amplio rango de corrientes de funcionamiento del amplificador de potencia y puede ser particularmente ventajosa para ciertos tipos de dispositivos amplificadores de potencia, tales como amplificadores de potencia de transistor bipolar de heterounión (HBT, Heterojunction Bipolar Transistor) .

Un enfoque para la generación de la señal de transmisión de RF implica la generación independiente de señales de información de fase de banda base y de amplitud. La señal de información de fase de envolvente constante puede utilizarse entonces para generar una señal de salida modulada en fase, que se amplifica a continuación mediante el HBT PA. En conjunción con esto, la señal de información de amplitud se utiliza para controlar un modulador disipador que modula la corriente de alimentación del HBT PA en respuesta a la información de amplitud deseada. Esta acción modula la envolvente de la salida de la señal de transmisión mediante el HBT PA como una función de la información de la amplitud deseada.

El modulador puede comprender una fuente de corriente configurada como un circuito espejo de corriente que genera una corriente de referencia en una primera etapa del espejo que se modula bajo control de bucle cerrado en respuesta a una señal de información de amplitud de entrada, y genera una corriente de alimentación modulada en una segunda etapa del espejo. Esto es, la corriente de alimentación modulada se genera como una versión escalada

de la corriente de referencia modulada. Generalmente, el espejo de corriente se configura con una carga de referencia que se dimensiona respecto a la resistencia de CC efectiva nominal del amplificador de potencia de tal manera que la tensión en la primera etapa coincide con la tensión en la segunda etapa. Sin embargo, la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia puede cambiar durante el funcionamiento, dando lugar a desequilibrios de tensión en el espejo de corriente y potencialmente dando lugar a corte/distorsión de la señal.

Por tanto, una realización de la presente invención comprende un método de compensación del funcionamiento de un transmisor que incluye un amplificador de potencia de RF que suministra una corriente de alimentación modulada. Aquí, el método comprende detectar un cambio en una resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia RF y compensar el funcionamiento del transmisor en respuesta a dicha detección. Detectar un cambio en una resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF puede comprender detectar que una tensión de funcionamiento del amplificador de potencia de RF se está acercando a un límite de tensión de alimentación, o puede comprender detectar desequilibrios de tensión entre las etapas del espejo de corriente.

Compensar los cambios detectados en la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia comprende, por ejemplo, hacer un cambio de control para bajar la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia en respuesta a la detección de que ésta se ha incrementado. Tal control de compensación puede comprender, entre otras cosas, cambiar la polarización del amplificador de potencia, cambiar el tamaño de dispositivo efectivo del amplificador de potencia, cambiar la adaptación de impedancia del amplificador de potencia o devolver una o ambas de las entradas de RF al amplificador de potencia y a la corriente de alimentación modulada que alimenta el amplificador.

Así, un ejemplo de circuito de modulación de corriente para su utilización con un amplificador de potencia de RF en un transmisor comprende un circuito espejo de corriente configurado para proporcionar una corriente de alimentación modulada al amplificador de potencia de RF basada en reflejar una corriente de referencia que se modula en respuesta a una señal de información de amplitud, un circuito de detección configurado para generar una señal de detección en respuesta a la detección de cambios en una resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF y un circuito de control configurado para compensar el transmisor en respuesta a la señal de detección. El circuito de control puede configurarse para generar una señal de compensación analógica o digital según se necesite y, como se explicó anteriormente, puede configurarse para controlar la lógica de generación de la señal transmitida, los circuitos de adaptación de impedancia, la polarización del amplificador y/o el control del tamaño, etc.

En otro ejemplo de realización, un circuito amplificador efectúa modulación en amplitud del amplificador de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de compensar el funcionamiento de un transmisor que incluye un amplificador de potencia de RF

(12) que proporciona una corriente de alimentación modulada, comprendiendo el método:

generar la corriente de alimentación modulada como una versión escalada de una corriente de referencia, basada en la modulación de la corriente de referencia en una carga de referencia RREF en respuesta a una señal de información de amplitud y que refleja la corriente de referencia vía un circuito espejo de corriente (14) para obtener la corriente de alimentación modulada, en donde la mencionada carga de referencia corresponde a una resistencia de CC nominal del amplificador de potencia de RF; detectar un cambio en una resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF mediante la detección de una tensión del circuito espejo de corriente, comprendiendo la detección detectar un desequilibrio de tensión en el circuito espejo de corriente por comparación de una primera caída de tensión a través de un primer transistor de paso (40A) en una etapa de referencia del circuito espejo de corriente con una segunda caída de tensión a través de un segundo transistor de paso (40B) en una etapa de salida del circuito espejo de corriente, en donde el mencionado primer transistor de paso regula la corriente de referencia en la carga de referencia, y en donde el mencionado segundo transistor de paso regula la corriente de alimentación modulada en el amplificador de potencia de RF, y compensar el funcionamiento del transmisor en respuesta a la mencionada detección.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende además diferir la compensación del funcionamiento del transmisor hasta que el desequilibrio de tensión alcanza un valor umbral definido.

3. El método de la reivindicación 1, en el que detectar una tensión del circuito espejo de corriente comprende detectar que una tensión de operación del amplificador de potencia de RF se aproxima a un límite de tensión de alimentación.

4. El método de la reivindicación 3, en el que detectar que una tensión de operación del amplificador de potencia de RF se aproxima a un límite de tensión de alimentación comprende detectar una caída de tensión a través de un transistor de paso en una etapa de salida del circuito espejo de corriente, en donde el transistor de paso regula la corriente de alimentación modulada en el amplificador de potencia de RF.

5. El método de la reivindicación 1, en el que compensar el funcionamiento del transmisor en respuesta a la mencionada detección comprende cambiar uno o más parámetros de funcionamiento del transmisor para devolver la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF hacia su valor nominal.

6. El método de la reivindicación 1, en el que compensar el funcionamiento del transmisor en respuesta a la mencionada detección comprende cambiar un circuito de adaptación de impedancias que acopla el amplificador de potencia de RF a una antena de transmisión para compensar un cambio detectado en la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF.

7. El método de la reivindicación 1, en el que compensar el funcionamiento del transmisor en respuesta a la mencionada detección comprende cambiar un tamaño de dispositivo efectivo del amplificador de potencia de RF para compensar un cambio detectado en la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF.

8. El método de la reivindicación 1, en el que compensar el funcionamiento del transmisor en respuesta a la mencionada detección comprende cambiar una polarización de funcionamiento del amplificador de potencia de RF para compensar un cambio detectado en la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF.

9. El método de la reivindicación 1, en el que compensar el funcionamiento del transmisor en respuesta a la mencionada detección comprende variar una señal de control en el segundo transistor de paso bajo control de bucle cerrado de tal manera que la segunda caída de tensión se mantiene sustancialmente igual a la primera caída de tensión.

10. Un circuito de modulación de corriente para su uso con un amplificador de potencia de RF en un transmisor, comprendiendo el circuito de modulación de corriente:

un circuito espejo de corriente (14) configurado para proporcionar una corriente de alimentación modulada para el amplificador de potencia de RF basada en reflejar una corriente de referencia que se modula en respuesta a una señal de información de amplitud; un circuito de detección (48) configurado para generar una señal de detección en respuesta a los cambios detectados en una resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF, en donde el circuito de detección se configura para detectar cambios en la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF mediante la comparación de una primera caída de tensión a través de un primer transistor de paso (40A) en una etapa de referencia del circuito espejo de corriente con una segunda caída de tensión a través de un segundo transistor de paso (40B) en una etapa de salida del circuito espejo de corriente, en donde el

mencionado primer transistor de paso regula la corriente de referencia en una carga de referencia, y en donde el mencionado segundo transistor de paso regula la corriente de alimentación modulada en el amplificador de potencia de RF; y un circuito de control (50) configurado para compensar el transmisor en respuesta a la señal de detección.

11. El circuito de modulación de corriente de la reivindicación 10, en el que el circuito de control comprende una parte de un generador de señal de transmisión de banda base configurado para reducir la señal de información de amplitud en respuesta a un aumento en la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF según se indica mediante la señal de detección.

12. El circuito de modulación de corriente de la reivindicación 10, en el que la señal de detección se habilita mediante un valor umbral, de tal manera que el circuito de control no reduce la señal de información de amplitud hasta que la señal de detección alcanza el valor umbral.

13. El circuito de modulación de corriente de la reivindicación 12, en el que la señal de detección se configura para generar la señal de detección mediante la comparación de una señal de diferencia con el valor umbral, generándose la mencionada señal de diferencia en base a una diferencia entre una tensión de referencia que surge de la corriente de referencia y una tensión de salida que surge de la corriente de alimentación modulada.

14. El circuito de modulación de corriente de la reivindicación 10, en el que el circuito de detección se configura para generar una señal de detección basada en una diferencia entre una tensión de referencia que depende de la corriente de referencia y una carga de referencia, y una tensión de salida que depende de la corriente de alimentación modulada y de la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF.

15. El circuito de modulación de corriente de la reivindicación 14, en el que el circuito de control se configura para generar una señal de compensación operativa para cambiar un circuito de adaptación de impedancia que acopla el amplificador de potencia de RF a la antena, de tal manera que un valor de impedancia adaptado se cambia como una función de los cambios detectados en la resistencia de CC efectiva del amplificador de RF.

16. El circuito de modulación de corriente de la reivindicación 14, en el que el circuito de control se configura para generar una señal de compensación operativa para cambiar el tamaño de dispositivo efectivo del amplificador de potencia de RF, de tal manera que el tamaño de dispositivo efectivo del amplificador de potencia de RF se cambia como una función de los cambios detectados en la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF.

17. El circuito de modulación de corriente de la reivindicación 14, en el que el circuito de control se configura para generar una señal de compensación operativa para cambiar una polarización de funcionamiento del amplificador de potencia de RF, de tal manera que la polarización de funcionamiento se cambia como una función de los cambios detectados en la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF.

18. El circuito de modulación de corriente de la reivindicación 10, en el que el circuito de detección se configura para detectar cambios en la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF en base al seguimiento de la diferencia de tensión a través de un transistor de espejo de corriente en una etapa de salida del circuito espejo de corriente, en donde un valor mínimo de esta diferencia de tensión disminuye con el aumento de la resistencia de CC efectiva del amplificador de potencia de RF.

19. El circuito de modulación de corriente de la reivindicación 10, en el que el circuito de control se configura para diferir la compensación del transmisor hasta que la señal de detección alcanza un valor umbral definido.

20. El circuito de modulación de corriente de la reivindicación 10, en el que el circuito de control se configura para seguir la señal de detección tal como se genera durante un instante de transmisión activa, y actualizar la compensación del transmisor durante un instante posterior de transmisión inactiva.

21. El circuito de modulación de corriente de la reivindicación 10, en el que el circuito de control se configura para compensar el transmisor en respuesta a la señal de detección mediante la variación de una señal de control en el segundo transmisor de paso bajo control de bucle cerrado, de tal manera que la segunda caída de tensión se mantiene sustancialmente igual a la primera caída de tensión


 

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