传输器与相关增益控制方法

技术领域

本发明涉及一种传输器与相关增益控制方法，特别是关于一种可避免破坏功率放大器的传输器与相关增益控制方法。

背景技术

在无线通信系统中，信号的强度关系着通信品质。然而，信号的强度必须在设备可容许的范围之内。以避免设备受到损害。因此，要如何产生合适的信号强度实为本领域重要的问题。

发明内容

本发明披露一种传输器，包括模拟传输电路、功率放大器、电压检测器、比较器与控制电路。模拟传输电路用于提供第一增益给第一模拟信号，以产生第二模拟信号。功率放大器用于依据第二模拟信号产生输出信号至天线。电压检测器用于检测第二模拟信号的电压电平。比较器用于依据电压电平与参考电平产生指示信号。控制电路用于依据指示信号调整模拟传输电路的第一增益。

本发明披露一种增益控制方法，用于控制传输器中模拟传输电路的第一增益与功率放大器的第二增益，其中模拟传输电路提供第一增益给第一模拟信号以产生第二模拟信号，及功率放大器提供第二增益给第二模拟信号以产生输出信号。增益控制方法包括：依据第二模拟信号的电压电平、输出信号的功率与传输器的温度调整第一增益与第二增益。在依据第二模拟信号的电压电平、输出信号的功率与传输器的温度调整第一增益与第二增益的步骤中包括：依据该电压电平与一参考电平产生一指示信号；及依据该指示信号调整该第一增益。输出信号通过传输器的天线输出。

相较于现有技术，本发明的传输器与相关的增益控制方法可以避免功率放大器接收能量过高的信号，以保护功率放大器不受损害。

附图说明

图1为根据本发明一实施例示出的传输器的示意图。

图2为根据本发明一实施例示出的增益控制方法的示意图。

附图标记说明：

10:传输器11:模拟传输电路12:功率放大器

13:电压检测器14:比较器15:功率检测器

16:热感应器17:控制电路ATT:天线

SA1:模拟信号 SA2:模拟信号 Sc:控制信号

Si:指示信号Sout:输出信号T:温度

Vr:参考电平Vsa2:电压电平

具体实施方式

图1为本发明一些实施例的传输器10的示意图。举例而言，传输器10可以用于Wi-Fi的无线通信中产生发射信号(如图1中的输出信号Sout)，并通过天线ATT将该发射信号发送出去，再由另一通信设备的接收器(图中未示出)接收。在传输时，传输器10可调整输出信号Sout的功率，使其能够匹配天线ATT的阻抗。一般而言，传输设备会将重点放在输出信号的功率大小。然而，在一些先进制程中，例如22nm以下的制程，在输出信号被调整至所欲的功率大小之前，传输设备中的功率放大器的输入端有可能因接收过高功率的信号而已造成毁损。因此，本发明提出传输器10与相关的增益控制方法20来避免上述问题发生。

为了简洁，图1仅示出传输器10的部分元件，其余未示出的部分可以与一般的传输器相似，其设置与操作于此不赘述。

传输器10包括模拟传输电路11、功率放大器12、电压检测器13、比较器14、功率检测器15、热感应器16、控制电路17与天线ATT。在一些实施例中，控制电路17为传输器10的基带(baseband)处理电路。

模拟传输电路11用于接收模拟信号SA1(例如由数模转换器产生的模拟信号)，并提供增益G1给模拟信号SA1以产生模拟信号SA2。功率放大器12用于提供增益G2给模拟信号SA2以产生输出信号Sout至天线ATT。电压检测器13用于检测模拟信号SA2的电压电平Vsa2。比较器14用于比较电压电平Vsa2与参考电平Vr以产生指示信号Si。功率检测器15用于检测输出信号Sout的功率Pout。热感应器16用于检测传输器10的温度T。指示信号Si、功率Pout与温度T分别被传输至控制电路17，控制电路17据此产生控制信号Sc用于调整增益G1及/或G2。在一些实施例中，参考电平Vr可依据不同的功率放大器12而有不同的值。在一些实施例中，热感应器16用于检测对温度T敏感的装置的温度，例如功率放大器12的温度。

当输出信号Sout的功率Pout大于一预设的阈值功率Pth时，控制电路17产生控制信号Sc来降低模拟传输电路11的增益G1，进而使输出信号Sout的功率Pout低于阈值功率Pth。在一些实施例中，当控制电路17降低增益G1时，增益G1被降低约7dB。

在更进一步的实施例中，当仅降低增益G1还不能使功率Pout低于阈值功率Pth时，控制电路17更降低功率放大器12的增益G2。

在一些实施例中，控制电路17还依据指示信号Si来控制增益G1与增益G2。当模拟信号SA2的电压电平Vsa2大于参考电平Vr时，比较器14产生具有第一电平的指示信号Si。当模拟信号SA2的电压电平Vsa2不大于参考电平Vr时，比较器14产生具有第二电平的指示信号Si。在一些实施例中，第一电平与第二电平分别为数字信号的“1”与“0”。

当指示信号Si具有第一电平时，代表模拟信号SA2的功率太大，可能会损坏功率放大器12的输入端。此时不论输出信号Sout的功率Pout大小为何，控制电路17需先保护功率放大器12不受损坏。因此，控制电路17降低模拟传输电路11的增益G1以降低模拟信号SA2的功率，据此来保护功率放大器12。在一些实施例中，当控制电路17降低增益G1时，增益G1被降低约7dB。

相对地，当指示信号Si具有第二电平时，代表模拟信号SA2的功率尚不致损坏功率放大器12的输入端。若此时输出信号Sout的功率Pout不大于阈值功率Pth，则控制电路17增加增益G1来提高模拟信号SA2的功率。在一些实施例中，控制电路17还增加增益G2来提高输出信号Sout的功率Pout。

在一些实施例中，传输器10的温度T会影响功率放大器12的增益G2。例如，当温度T变化时候，增益G2会偏移。因此控制电路17还依据温度T来控制增益G1与增益G2。

一般而言，具有不同调制方式的模拟信号，其平均功率跟峰值电压电平不呈一固定关系。同理可知，在具有不同调制方式的模拟信号SA2中，可能具有相同的峰值电压，但具有不同的平均功率。在本发明中，电压检测器13检测的是模拟信号SA2的峰值电压电平，而功率检测器15检测的是输出信号Sout的平均功率。因此，在一些实施例中，控制电路17还依据模拟信号SA2的调制方式(即，输出信号Sout的调制方式)来控制增益G1与增益G2。在一些实施例中，控制电路17用于取得输出信号Sout(或模拟信号SA2)的峰均功率比PAPR(peak-to-average power ratio)，其可代表输出信号Sout(或模拟信号SA2)的调制方式。

在一些实施例中，控制电路17依据公式1来得到增益G1与增益G2所需调整的量。

Psa2p-Pout＝-(G2)+Gtx+ΔGT+PAPR(公式1)。

其中，Psa2p为模拟信号SA2的峰值功率；Gtx为传输器10整体增益所需调整的量；ΔGT为增益G2因温度T而偏移的量。公式1中峰值功率Psa2p与功率Pout的单位为dBm，使公式1左侧的单位在峰值功率Psa2p与功率Pout相减后变成dB。而公式1中增益G2、所需调整量Gtx、偏移量ΔGT与峰均功率比PAPR的单位为dB。

控制电路17用于取得当前的增益G2、模拟信号SA2的峰值功率Psa2p以及输出信号Sout的峰均功率比PAPR，接着通过功率检测器15取得功率Pout，以及依据热感应器16检测的温度T取得增益G2的偏移量ΔGT。将Psa2p、Pout、G2、ΔGT及PAPR等参数带入公式1后，控制电路17可得到传输器10整体增益所需调整的量Gtx。在一些实施例中，控制电路17将调整量Gtx分配至模拟传输电路11与功率放大器12，即增益G1的调整量与增益G2的调整量的和为调整量Gtx。在一些实施例，控制电路17将仅调整量Gtx分配给模拟传输电路11，即增益G1的调整量等于调整量Gtx，而增益G2的调整量约等于0。具体而言，控制电路17依据功率放大器12的规格来决定模拟信号SA2的能量大小。在一些实施例中，在不损害功率放大器12的前提下，控制电路17可将增益G1尽量提高。

在一些实施例中，控制电路17还用于将模拟信号SA1的峰值功率Psa1p控制在一预设功率上限Pup之下，以保护功率放大器12不至于受到模拟信号SA2的能量损害。在此情形下，控制电路17利用公式2来控制模拟信号SA1的峰值功率Psa1p。

Psa1p＝Pout-(G1+G2)+Gtx+ΔGT+PAPR(公式2)。

其中，Psa1p为模拟信号SA1的峰值功率。在传输器10启动时，控制电路17决定预设功率上限Pup的一初始值P0。当指示信号Si具有第一电平时，代表模拟信号SA2的电压电平Vsa2过高(大于参考电平Vr)，控制电路17将此时模拟信号SA2的功率设为预设功率上限Pup。当指示信号Si具有第二电平时，代表模拟信号SA2的电压电平Vsa2不大于参考电平Vr，控制电路17不更新预设功率上限Pup的设定。

控制电路17依据公式1调整增益G1与增益G2后，再通过公式2来确认模拟信号SA1的峰值功率Psa1p是否大于更新后的预设功率上限Pup。在一些实施例中，控制电路17用于降低模拟信号SA1的峰值功率Psa1p。例如，控制电路17控制产生模拟信号SA1的数模转换器的增益。应理解的是，本发明不限于此，各种可以降低模拟信号SA1的峰值功率Psa1p的操作均落入本发明的保护范围内。

在一些实施例中，当传输器10的温度T变化过于剧烈时，控制电路17用于将预设功率上限Pup重置为初始值P0。

参考图2。图2为本发明一些实施例的增益控制方法20的流程图。在一些实施例中，图1所示的传输器10用于执行增益控制方法20。为了易于理解，增益控制方法20依照图1中的附图标记解释。

增益控制方法20依据模拟信号SA2的电压电平Vsa2、输出信号Sout的功率Vout与传输器10的温度T调整增益G1与增益G2，其包括步骤S21、S22、S23、S24与S25。

在步骤S21中，检测输出信号Sout的功率Vout。在步骤S22中，检测模拟信号SA2(对应第二模拟信号)的电压电平Vsa2。在步骤S23中，检测传输器10的温度T。在步骤S24中，依据模拟信号SA2的电压电平Vas2与参考电平Vr产生指示信号Si。在步骤S25中，依据指示信号Si调整增益G1。应理解，图2所示的流程图仅为示例性的，各种基于图1描述的操作属于增益控制方法20的内容。

上文的叙述简要地提出了本发明某些实施例的特征，而使得本发明所属技术领域具有普通知识的技术人员能够更全面地理解本发明内容的多种实施方式。本发明所属技术领域具有普通知识的技术人员可轻易地利用本发明内容作为基础，来设计或改变其它制程与结构，以实现与此处的实施方式相同的目的和/或达到相同的优点。本发明所属技术领域具有普通知识的技术人员应当理解，这些等同的实施方式均属于本发明内容的精神与范围，且其可进行各种变更、替代与更改，而不违背本发明内容的精神与范围。