CN101233682A - 用于无线调制器装置中放大器的电源控制 - Google Patents

用于无线调制器装置中放大器的电源控制 Download PDF

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Abstract

本文公开了一种和较低电源电压PC卡一起使用的旁路电路(5)。当在较低功率的8－PSK调制模式与较高功率的GMSK调制模式之间切换时，旁路电路(5)控制馈入到功率放大器(25)的电源电压。DC/DC升压变换器(35)向功率放大器(25)提供比原电源可供应的电压更高的电压。开关控制逻辑(10)控制升压开关(15)和电池开关(20)。当工作在8－PSK调制模式时，升压开关(15)闭合以向功率放大器(25)提供比原电源电压(40)更高的电压。当工作在GMSK调制模式时，电池开关(20)闭合以向功率放大器(25)提供原电源电压(40)。

Description

用于无线调制器装置中放大器的电源控制
首字母缩写词表
EDGE    提高数据率的GSM演进技术
EGPRS   增强型通用分组无线业务
GMSK    高斯最小频移键控
GPRS    通用分组无线业务
GSM     全球移动通信***
PCMCIA  个人计算机存储卡国际协会
PSK     相移键控
背景技术
在GSM/GPRS/EGPRS蜂窝手机中使用的功率放大器设计为依赖电池而工作，电池提供典型的3.6伏电源电压。不过，由于PC卡的电源电压额定为3.3伏，因此在PC卡应用中，使用相同功率的放大器就会出现问题。PC卡较低的工作电压使得在如GSM 05.05蜂窝电话规范中定义的最大输出功率处，极其难以满足8-PSK发射调制频谱的要求。此特定的问题通过设计DC-DC升压变换器以将功率放大器的电压提升到3.6伏而得以解决。
在EDGE模式操作时，将功率放大器电源电压提升到3.6伏所起的效果很好，这是因为PC卡具有较低发射输出功率要求。然而，当PC卡工作在类似GMSK调制模式所需的较高输出功率时，DC-DC升压转换器(boost converter)的低效率导致违反了PCMCIA耗电规范。另外，GMSK调制是恒包络的，并且功率放大器运行于饱和状态。因此，无需提升功率放大器电源电压。
需要的是一种能够在较低电源电压PC卡应用中优化功率放大器性能的部件，以允许在诸如GPRS和EDGE等的GSM数据交换标准中用于在8-PSK和GMSK调制模式中均实现高效运行。
发明内容
本文公开了用于较低电源电压的PC卡的旁路电路。在较低功率8-PSK调制模式与较高功率GMSK调制模式之间切换时，旁路电路控制馈入到功率放大器的电源电压。DC/DC升压变换器(step-up DC/DCconverter)向功率放大器提供比原电源可供应的电压更高的电压。开关控制逻辑控制升压开关(step-up switch)和电池开关。当工作在8-PSK调制模式时，升压开关闭合以向功率放大器提供比原电源电压更高的电压。当工作在GMSK调制模式时，电池开关闭合以向功率放大器提供原电源电压。
比较器电路延迟电池开关的启用，直至电容器的电压降到或低于原电源电压，以防止电容器将电流馈入到原电源。
另外，开关控制逻辑包括计数器，以跟踪8-PSK帧之间遇到的GMSK帧的数量。在遇到最大数量的GMSK帧时，开关控制逻辑就肯定地确定GMSK调制模式已恢复工作。升压开关和电池开关随后可相应地工作以防止EDGE性能的任何降级。
附图说明
图1是描述本发明一个实施例的电路方框图；
图2是描述本发明另一实施例的电路方框图。
具体实施方式
本发明描述和公开了一种优化功率放大器性能的部件，其中，电池可在高发射功率条件下使用，并且升压可用于较低TX功率条件。
在图1所示的一个实施例中，公开了可使用GSMK(高TX功率/高电流)和8-PSK(低TX功率/低电流)两种调制模式的PC卡。这通过为GSM/GPRS/EGPRS PC卡设计升压电源而得以实现，其中该升压电源结合有用于工作在GMSK调制模式的旁路电路。旁路电路使得能够满足8-PSK发射调制的频谱要求，并保持最低可能的GMSK耗电。
参照图1，旁路电路5包括开关控制逻辑、DC/DC升压变换器35、升压开关15、电池开关20、基带电路30及比较器电路50。开关控制逻辑10用于控制到功率放大器25的两个负荷开关：升压开关15和电池开关20。当基带电路30处于8-PSK模式时，DC/DC升压变换器35用于向功率放大器25提供较高电压(～3.6v)。当基带电路30处于GMSK模式时，开关控制逻辑10通过接通电池开关20而将电流从电池(Vbat)40导引到功率放大器25。电池电源(Vbat 40)通过到原电源(未示出)的PC卡连接而被接收。因此，术语Vbat 40指原电源供应的电压。另外，电流限制开关60用于防止功率放大器25从原电源汲取所有电流。
本发明的旁路电路为正确工作解决了两个另外的问题。首先，在DC/DC升压变换器升压开关15打开且电池开关20闭合时，在功率放大器25处的电容器45将要向电池40馈电。其次，EDGE利用8-PSK和GMSK两种帧。
对于第一个问题，从8-PSK到GMSK调制模式的切换将使电容器45立即从3.6v改变到电池电压(对于PC卡应用，额定为3.3v)。由于电容器45在较高电压，因此，它将开始向电池40馈电。为防止这种情况发生，比较器电路50用于延迟在图1实施例中电池负荷开关20的启用。
比较器电路50比较电容器电压和电池电压。比较器电路50被偏置，以便产生两种状态。第一种状态是在电容器电压大于电源电压时，而第二种状态是在电容器电压小于或等于电池电压时。使用比较器电路50时，升压开关15和电源开关20将在从8-PSK调制模式到GMSK调制模式改变后打开，并且功率放大器25将只从电容器45接收电流。在接收此电流时，电容器电压将降低。电容器电压降低到电池电压或低于电池电压时，开关控制逻辑10将闭合电池负荷开关20。
对于第二个问题，EDGE标准中定义的某些编码方案使用8-PSK和GMSK两种帧。这意味着电路可能会不断在3.3v与3.6v之间切换。由于比较器电路50能够用于防止电容器45汇聚电流到电池40，因此从电流角度而言这不是问题。然而，EDGE的整体性能将受到影响。为防止EDGE降级，开关控制逻辑10中的计数器用于“过滤”出GMSK帧。计数器经设置后，DC/DC升压变换器负荷开关15、20在知道应用实际上已切换到GMSK调制模式前是不会打开的。
这通过使用来自基带电路30的传输使能信号(TX_EN)以在各帧的模式中进行计时(clock)，且在遇到8-PSK帧重置计数器而实现。8-PSK帧之间可能存在最大数量的GMSK帧。因此，一旦统计到最大数量的GMSK帧，开关控制逻辑10便确定应用恢复到了GMSK模式。
图1所示的比较器电路50以硬件形式实现。在图2的实施例中，使用了替换比较器电路50的替代方案。在此实施例中，使用基带电路30上可用的模数(A/D)转换器来检测输入电池Vbat 40和电容器45上的电压。软件从A/D转换器读取电压并相应地配置负荷开关。例如，在检测到用于电容器45的电压要大于Vbat 40电容器45的电压时，升压开关15和电池开关会保持打开。一旦检测到用于电容器45的电压要小于或等于用于Vbat 40电容器45的电压，基带电路将激活电池开关20。
本文公开了发明的特定实施例。本领域的技术人员将容易认识到本发明在其它环境中可具有其它应用。实际上，许多实施例和实现都是可能的。下面的权利要求项绝对无意将本发明的范围限制为上述特定实施例。另外，对“用于...的部件”的任何叙述旨在产生要素和权利要求项的部件加功能的解释，而对于未明确使用“用于...的部件”叙述的任何要素，即使权利要求项以其它方式包括了单词“部件”，这些要素也不得解释为部件加功能要素。

Claims (5)

1.一种与PC卡一起使用的旁路电路5，当在8-PSK调制模式和GMSK调制模式之间切换时，所述旁路电路5用于控制馈入到功率放大器25的电源电压，所述旁路电路5包括：
DC/DC升压变换器35，能够向所述功率放大器25提供比原电源可供给的电压更高的电压；
升压开关15；
电池开关20；以及
开关控制逻辑10，用于控制所述升压开关15和所述电池开关20，使得当工作在所述8-PSK调制模式时，所述升压开关15闭合，以向所述功率放大器25提供比所述原电源电压40升高的更高电压，以及使得当工作在所述GMSK调制模式时，所述电池开关20闭合，以向所述功率放大器提供所述原电源电压40。
2.如权利要求1所述的旁路电路5，其特征在于，还包括比较器电路50以延迟所述电池开关20的启用，直至电容器45的电压降到所述原电源电压40或低于所述原电源电压40，以防止所述电容器45将电流馈入到所述原电源。
3.如权利要求1所述的旁路电路5，其特征在于，还包括：
A/D转换器，用于检测电容器45和原电源上的电压，使得所述电池开关20的启用延迟，直至检测到所述电容器电压为所述原电源电压40或低于所述原电源电压40，由此防止所述电容器45将电流馈入到所述原电源。
4.如权利要求1所述的旁路电路5，其特征在于，所述开关控制逻辑10还包括计数器，以跟踪在8-PSK帧之间遇到的GMSK帧的数量，使得在遇到最大数量的GMSK帧时，所述开关控制逻辑10能够肯定地判定GMSK调制模式已恢复工作，并且可相应地操作所述升压开关15和电池开关20，以防止EDGE性能的任何降级。
5.一种旁路电路5，当在根据PCMCIA规范能够提升到具有更大电流容限的更高的功率放大器电压的应用，和无电流容限、但可允许较低PA电压的应用之间切换时，所述旁路电路5用于控制馈入到功率放大器25的电源电压，所述旁路电路5包括：
DC/DC升压变换器35，能够向所述功率放大器25提供比原电源可供给的电压更高的电压；
升压开关15；
电池开关20；以及
开关控制逻辑10，用于控制所述升压开关15和所述电池开关20，使得所述升压开关15闭合，以向所述功率放大器25提供比所述原电源电压40升高的更高电压，以及使得所述电池开关20闭合，以向所述功率放大器25提供所述原电源电压40。
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