功率管理电路中的电压波动减小

相关申请

本申请要求2022年5月31日提交的第63/347,065号美国临时专利申请的权益，所述美国临时专利申请的公开内容由此以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开的技术大体上涉及减小功率管理电路中调制电压的电压波动。

背景技术

第五代(5G)新无线电(NR)(5G-NR)被广泛认为是超越当前第三代(3G)和第四代(4G)技术的下一代无线通信技术。在这方面，能够支持5G-NR无线通信技术的无线通信装置预期将实现更高的数据速率、改进的覆盖范围、增强的信号传导效率和减少的延迟。

5G-NR系统中的下行和上行传输广泛基于正交频分复用(OFDM)技术。在基于OFDM的系统中，物理无线电资源被划分为频域中的多个副载波和时间域中的多个OFDM符号。副载波通过副载波间隔(SCS)相互正交地分离。OFDM符号由循环前缀(CP)分隔，所述CP充当保护频带，以帮助克服OFDM符号之间的符号间干扰(ISI)。

基于OFDM的系统中传送的射频(RF)信号通常被调制成频率域中的多个副载波和时间域中的多个OFDM符号。由RF信号占据的多个副载波共同地限定RF信号的调制带宽。另一方面，多个OFDM符号限定期间传送RF信号的多个时间间隔。在5G-NR系统中，RF信号通常以超过200MHz(例如，1GHz)的高调制带宽调制。

OFDM符号的持续时间取决于SCS和调制带宽。下表(表1)提供了由用于各种SCS和调制带宽的3G合作伙伴计划(3GPP)标准限定的一些OFDM符号持续时间。值得注意的是，调制带宽越高，OFDM符号持续时间将越短。例如，当SCS为120KHz并且调制带宽为400MHz时，OFDM符号持续时间为8.93μs。

表1

值得注意的是，无线通信装置依赖于电池单元(例如，Li离子电池)为其操作和服务供电。尽管电池技术最近取得了进展，但无线通信装置可能不时地处于低电量状态。在此方面，期望延长电池寿命，同时使得OFDM符号之间能够实现快速电压变化。

发明内容

本公开的实施例涉及功率管理电路中的电压波动减小。所述功率管理电路包含功率放大器电路和包络跟踪集成电路(ETIC)，所述功率放大器电路被配置成基于调制电压放大射频(RF)信号，所述ETIC被配置成经由导电路径将所述调制电压提供到所述功率放大器电路。值得注意的是，在所述功率放大器电路的输入处呈现的输出阻抗(例如，与ETIC和导电路径相关联的电感阻抗)可以与所述功率放大器电路中的调制负载电流相互作用，以产生所述调制电压中的电压波动，从而潜在地引起所述RF信号中的非期望错误。就此而言，提供了陷波电路，优选地以所述ETIC的形式，以减小所述RF信号的调制带宽内的所述电压波动。因此，有可能最小化RF信号的调制带宽内的非期望错误，例如均方根(RMS)误差向量量值(EVM)。

在一个方面，提供一种功率管理电路。所述功率管理电路包含功率放大器电路。所述功率放大器电路被配置成基于在功率放大器输入处接收的调制电压放大RF信号。在所述功率放大器输入处接收的所述调制电压包括由在所述功率放大器输入处呈现的输出阻抗引起的电压波动和由所述调制电压引起的负载电流。所述功率管理电路还包含ETIC。所述ETIC经由导电路径耦合到功率放大器输入。所述ETIC包含电压调制电路。所述电压调制电路被配置成基于调制目标电压在电压输出处产生所述调制电压。所述ETIC还包含陷波电路。所述陷波电路经由陷波路径耦合到所述功率放大器输入。所述陷波电路被配置成在所述RF信号的调制带宽内的陷波频率下共振，以减小电压波动，从而实现限定的性能阈值。

本领域的技术人员将在结合附图阅读优选实施例的以下详细描述之后了解本公开的范围并且认识到本公开的另外的方面。

附图说明

并入本说明书中并形成本说明书的一部分的附图说明了本公开的几个方面，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

图1A是基于常规方法的示例性现有发射电路的示意图，其中功率管理电路被配置成减小调制电压中的电压波动；

图1B是图1A中的功率管理电路的示例性电模型的示意图；

图1C是提供根据调制频率而变化的量值阻抗的示例性图示的曲线图；

图2是根据本公开的实施例配置以通过减小在功率放大器电路的功率放大器输入处呈现的输出阻抗来减小调制电压中的电压波动的示例性功率管理电路的示意图；

图3是提供图2的功率管理电路中的电压放大器的内部结构的示例性图示的示意图；

图4是示例性功率管理电路的示意图，其中可将陷波电路添加到图2的功率管理电路以进一步减小调制电压中的电压波动；

图5是示出图4中的陷波电路的示例性配置的示意图；并且

图6是示例性用户元件的示意图，其中可提供图2和4的功率管理电路。

具体实施方式

下文阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例并且说明实践实施例的最佳模式所必需的信息。在根据附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并将认识到这些概念在此未特别述及的应用。应理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。

应理解，尽管术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所用，术语“和/或”包含相关联所列项目中的一个或多个项目的任何和所有组合。

应当理解，当例如层、区域或基板的元件被称为“在另一元件上”或“延伸到”另一元件上时，其可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件上”时，不存在中间元件。同样，应理解，当例如层、区域或基板的元件被称为“在另一元件上方”或“在另一元件上方延伸”时，其可以直接在另一元件上方或直接在另一元件上方延伸，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上方”或“直接在另一元件上方”延伸时，不存在中间元件。还将理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，其可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。

例如“以下”或“以上”或“上”或“下”或“水平”或“竖直”的相对术语在本文中可以用于描述一个元件、层或区域与如图所示的另一元件、层或区域的关系。应理解，这些术语和上面讨论的那些旨在包括除附图中描绘的朝向之外的装置的不同朝向。

本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一(a/an)”和“所述”也旨在包含复数形式。还应理解，当在本文中使用时，项“包括(comprises/comprising)”和/或包含(includes/including)指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的群组。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包含技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解的是，除非本文明确地定义，否则本文使用的术语应被解释为具有与其在本说明书的上下文和相关技术中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的意义来解释。

本公开的实施例涉及功率管理电路中的电压波动减小。所述功率管理电路包含功率放大器电路和包络跟踪集成电路(ETIC)，所述功率放大器电路被配置成基于调制电压放大射频(RF)信号，所述ETIC被配置成经由导电路径将所述调制电压提供到所述功率放大器电路。值得注意的是，在所述功率放大器电路的输入处呈现的输出阻抗(例如，与ETIC和导电路径相关联的电感阻抗)可以与所述功率放大器电路中的调制负载电流相互作用，以产生所述调制电压中的电压波动，从而潜在地引起所述RF信号中的非期望错误。就此而言，提供了陷波电路，优选地以所述ETIC的形式，以减小所述RF信号的调制带宽内的所述电压波动。因此，有可能最小化RF信号的调制带宽内的非期望错误，例如均方根(RMS)误差向量量值(EVM)。

在论述本公开的具体电压波动减小实施例之前，从图2开始，首先参考图1A-1C论述现有发射电路的简要概述，以帮助理解与基于减小电压波动的常规方法有关的一些问题。

图1A是基于常规方法的示例性现有发射电路10的示意图，其中功率管理电路12被配置成减小调制电压V

值得注意的是，可能存在从功率放大器输入22到功率放大器电路的实际电压输入26(例如，收集器节点)的内部路由距离。鉴于内部路由距离远远短于导电路径18，因此下文忽略了内部路由距离。因此，如本文所示的功率放大器输入22可以等同于功率放大器电路16的实际电压输入26。

功率管理电路12可以耦合到收发器电路28。此处，收发器电路28被配置成产生RF信号24和调制目标电压V

电压波动V

ETIC 14固有地具有可以通过ETIC电感L

功率放大器电路16可以建模为电流源。在这方面，功率放大器电路16将基于调制电压V

V

值得注意的是，根据等式(等式1)，可以通过降低在功率放大器输入22处看到的输出阻抗Z

Z

在等式(等式2)中，Z

|Z

|Z

|Z

在等式(等式3.1-3.3)中，f表示负载电流I

当调制频率f低于10MHz时，输出阻抗Z

此处，RF信号24的调制带宽BW

值得注意的是，根据等式(等式2和3.1)，电容阻抗Z

应理解，调制电压V

ΔV

在等式(等式4)中，I

如果低频电流I

另一方面，如果减小解耦电容器C

图2是根据本公开的实施例配置以通过减小在功率放大器电路36的功率放大器输入34处呈现的输出阻抗Z

功率管理电路32包含ETIC 42。ETIC 42包含电压调制电路44。所述电压调制电路44被配置成基于调制目标电压V

与图1A中的功率管理电路12类似，解耦电容器C

在本文公开的实施例中，与图1A中的功率放大器电路16中的解耦电容器C

另外，功率管理电路32被配置成通过减小在功率放大器输入34处呈现的输出阻抗Z

在实施例中，电压调制电路44包含电压放大器48(表示为“VA”)，作为实例，所述电压放大器可以是运算放大器(OpAmp)。电压放大器48被配置成基于调制目标电压V

电压放大器48还被配置成接收调制电压反馈V

电压放大器48包含输入/偏置级52和输出级54。输出级54串联耦合到电压放大器输出50。根据本公开的实施例，输出级54被配置成接收功率放大器电压反馈V

可以理解的是，由于功率放大器电压反馈V

作为实例，ETIC 42可以包含控制电路58，所述控制电路可以是现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。在实施例中，控制电路58可例如经由控制信号60控制电压放大器48以基于功率放大器电压反馈V

图3是提供图2中的电压放大器48的内部结构的示例性图示的示意图。图2与图3之间的共同元件在这里以共同的元件标号示出，并且在本文中不再重复描述。

在实施例中，输入/偏置级52被配置成接收调制电压V

在实施例中，输出级54被配置成基于偏置信号62P、62N中的选定一个在电压放大器输出50处产生初始调制电压V

在实施例中，输出级54包含第一晶体管64P和第二晶体管64N。在非限制性实例中，第一晶体管64P是p型场效应晶体管(pFET)，并且第二晶体管64N是n型场效应晶体管(nFET)。在此实例中，第一晶体管64P包含第一源极电极S

第一栅极电极G

在此实施例中，输出级54还包含第一米勒电容器(Miller capacitor)C

值得注意的是，由于第一米勒电容器C

在这方面，输出级54进一步包含第一电阻器-电容器(RC)电路66P和第二RC电路66N。第一RC电路66P和第二RC电路66N均经由反馈路径56耦合到功率放大器输入34，从而接收功率放大器电压反馈V

在实施例中，第一RC电路66P包含第一可调节电阻器R

同样地，第二可调节电阻器R

根据等式(等式5和6)，可各自调节第一可调节电容器C

当在功率放大器输入34处看到的电压波动V

因此，通过调节第一可调节电容器C

通过采用第一米勒电容器C

返回参考图2，ETIC 42进一步包含开关电路68。在实施例中，开关电路68包含经由功率电感器L

功率电感器L

除了减小输出阻抗Z

功率管理电路72包含ETIC 76，其中提供陷波电路74。应了解，还有可能将陷波电路74集成到功率放大器电路36中。此处，陷波电路74经由陷波路径78耦合到功率放大器输入34。与导电路径38和反馈路径56类似，陷波路径78还与电感陷波迹线阻抗Z

图5是说明图4的功率管理电路72中的陷波电路74的示例性配置的示意图。图4与图5之间的公共元件在此以公共元件编号示出且将不会在本文中重新描述。

此处，陷波电路74包含陷波电容器C

在实施例中，控制电路58可以经由第二控制信号80控制开关电路82以选择性地闭合陷波开关S

图2的功率管理电路32和图4的功率管理电路72可设置在用户元件中，以实现根据上文所描述的实施例的带宽调适。就此而言，图6是示例性用户元件100的示意图，其中可以设置图2的功率管理电路32和图4的功率管理电路72。

本文中，用户元件100可以是任何类型的用户元件，例如移动终端、智能手表、平板计算机、计算机、导航装置、接入点和类似的支持无线通信的无线通信装置，例如蜂窝、无线局域网(WLAN)、蓝牙和近场通信。用户元件100通常将包含控制系统102、基带处理器104、发送电路系统106、接收电路系统108、天线切换电路系统110、多个天线112和用户接口电路系统114。在非限制性实例中，举例来说，控制系统102可以是现场可编程门阵列(FPGA)。在这点上，控制系统102可至少包含微处理器、嵌入式存储器电路和通信总线接口。接收电路系统108经由天线112并通过天线切换电路系统110从一个或多个基站接收射频信号。低噪声放大器和滤波器协作以放大和消除来自所接收信号的宽带干扰以进行处理。然后，降频转换和数字化电路系统(未示出)将滤波后的接收信号降转换为中间或基带频率信号，接着使用模/数转换器(ADC)将所述信号数字化为一个或多个数字流。

基带处理器104处理数字化的所接收信号以提取在所接收信号中传送的信息或数据位。这种处理通常包括解调、解码和错误校正操作，这将在下文更详细地论述。基带处理器104通常在一个或多个数字信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)中实施。

对于发送，基带处理器104从控制系统102接收可表示语音、数据或控制信息的数字化数据，所述基带处理器对所述数字化数据进行编码以用于发送。编码的数据被输出到发送电路系统106，其中数/模转换器(DAC)将数字编码的数据转换成模拟信号，并且调制器将模拟信号调制到处于所要发送频率或多个频率的载波信号上。功率放大器会将调制的载波信号放大到适于发送的电平，并通过天线切换电路系统110将调制的载波信号递送到天线112。多个天线112和复制式发送和接收电路系统106、108可提供空间分集。本领域的技术人员将理解调制和处理细节。

本领域技术人员将认识到对本公开的优选实施例的改进和修改。所有此类改进和修改都认为是在本文公开的概念和以下权利要求的范围内。