CN101223690A - 用于受无线电链路质量控制的接收机的动态偏置 - Google Patents

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Abstract

移动通信设备中的DC功率节省可通过基于通信链路质量动态地调整用于接收机的偏置来实现。监视至少一个低噪声放大器(LNA)的输出信号电平以标识用于该LNA的DC工作条件。基于所监视的DC工作条件与一基准信号之间的比较来调整DC偏置的闭环控制。LNA的输出还耦合到被配置(例如，软件或硬件)成基于诸如调制间失真、噪声、干扰、衰落等各种准则来评估链路质量的无线电接收机部分。用于控制LNA的DC偏置的基准信号响应于所评估的链路质量来调整(周期性地、连续地或按需地)。动态偏置产生了具有低DC功耗的可接受的信号接收。

Description

用于受无线电链路质量控制的接收机的动态偏置
发明领域
本发明一般涉及通信技术。更具体而言，本发明涉及监视通信链路的质量以便对通信接收机使用的偏置信号进行动态调整的方法和装置。
背景
模拟或数字信息可使用各种通信理论技术来传递到远程接收机。一种典型的传输系统包括发射机、通信信道和接收机。发射机将模拟或数字信息转换成适用于在通信信道上传输的形式。接收机从所发射的信号中重建原始信息。通信信道可以是任何传输介质，诸如线缆、光纤或仅仅是其中将信号作为电磁波(例如，无线电和电视信号)来发射的自由空间。
在典型的无线通信系统中，包括信息的数据信号用载波信号来调制，并用天线发射到自由空间中。接收系统具有被调谐到载波频率的天线和接收机。接收系统解调接收信号并提取数据信号。接收系统中使用的天线通常被精密地调谐到载波频率。
技术改进使得可在便携式设备中提供复杂的功能。这些便携式设备通常包括无线通信接收机、发射机以及诸如可在个人信息管理器(PIMS)、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、掌上计算机、膝上计算机等中找到的其它功能。尽管这些现代设备中的许多都包括无线通信子系统，但是这些通信子系统的性能可能会受到设备的物理约束的妨碍。例如，有限的电池寿命、不良的天线性能以及低效的功率使用都会产生导致较差用户满意度的较弱的通信链路。
发明概述
本发明涉及监视与诸如RF通信信号等通信链路相关联的质量的电子电路装置。可通过基于链路质量来动态地调整用于接收机的偏置来实现便携式电子设备中的DC功率节省。监视至少一个低噪声放大器(LNA)的输出信号电平以标识LNA的DC工作条件。基于所监视的DC工作条件与一基准信号之间的比较来调整DC偏置的闭环控制。LNA的输出还被耦合到一无线电接收机部分，该部分被配置(例如，软件或硬件)成基于诸如调制间失真、噪声、干扰、衰落等各种准则来评估链路质量。用于控制LNA的DC偏置的基准信号响应于所评估的链路质量来调整(周期性地、连续地或按需地)。动态偏置产生具有低DC功耗的可接受的信号接收。
通过参考以下简要概述的附图、以下本发明说明性实施例的详细描述以及所附权利要求书，可获得对本发明及其改进的更完整的理解。
附图简述
参考附图描述了非限制和非穷尽实施例。
图1是示出示例操作环境的图示；
图2是示出示例电子设备的示意图；
图3描绘了包括示例电子系统的手表设备；
图4是示出示例接收机的示意图；
图5是示出另一示例接收机系统的一部分的示意图；
图6是示出示例放大器的示意图；
图7是示出示例基准生成器的示意图；
图8是示出另一示例基准生成器的示意图；
图9示出了用于电子系统的示例过程性流程图；以及
图10是示出来自根据本发明的至少一个特征设置的示例接收机的调制间失真的示例图。
详细描述
将参考附图相似描述各实施例，在全部几张附图中，相同的参考标号表示相同的部分和组件。对各实施例的参考并不限制本发明的范围，本发明仅受所附权利要求书的范围限制。另外，本说明书中所述的任何示例并不旨在限制，并且仅阐明了用于所要求保护的本发明的许多可能的实施例中的某一些。
在整个说明书和权利要求书中，以下术语至少取此处明确关联的含义，除非上下文清楚地另外指示。以下标出的含义并不旨在限制该术语，而是仅提供对于该术语的使用的说明性示例。“一”、“一个”和“该”的含义可包括对单数和复数两者的参考。“在……中”的含义可包括“在……中”和“在……上”。术语“连接的”可意指连接的项之间的直接的电、电磁、磁、逻辑连接或中间没有任何电、磁、逻辑或其它中介的其它直接连接。术语“耦合的”可意指项之间的直接连接、通过一个或多个中介的间接连接、或项之间以可能不构成连接的方式的通信。术语“电路”可意指耦合在一起以提供期望功能的、有源和/或无源的、离散或集成的单个组件或多个组件。术语“信号”可意指至少一个电流、电压、电荷、数据或其它这种可标识的量。
简言之，本发明一般涉及诸如无线个人数字助理(PDA)、个人信息管理器(PIM)、蜂窝电话、智能电话、数码相机、无线掌上计算机、无线手表设备、以及其它无线通信设备等便携式或移动电子设备。移动通信设备中的DC功率节省可通过基于通信链路质量动态地调整用于接收机的偏置来实现。监视至少一个低噪声放大器(LNA)的输出信号电平以标识LNA的DC工作条件。基于所监视的DC工作条件与一基准信号之间的比较来调整DC偏置的闭环控制。LNA的输出还耦合到一无线电接收机部分，该部分被配置(例如，软件或硬件)成基于诸如调制间失真(inter-modulation distortion)、噪声、干扰、衰落等各种准则来评估链路质量。用于控制LNA的DC偏置的基准信号响应于所评估的链路质量来调整(周期性地、连续地、或按需地)。动态偏置产生具有低DC功耗的可接受信号接收质量。
如此处所描述的，便携式电子设备可以是被特别配置成接收和/或发射通信信号的智能手表型设备。尽管在基于智能手表的系统的上下文中描述了某些实施例，但是可以明白，本发明的教导同样适用于其它移动设备，诸如便携式计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、闹钟、钥匙链、冰箱磁贴等。对手表的使用仅处于说明的目的，以便简化以下讨论，并且可与“移动设备”和/或“客户机设备”互换使用。
“计算机可读介质”可以是可由客户机/服务器设备访问的任何可用介质。作为示例而非局限，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于储存诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的任一方法或技术实现的易失性和非易失性，可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储设备、或可以用来储存所期望的信息并可由客户机/服务器设备访问的任一其它介质。
通信介质通常用诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并包括任一信息传送介质。术语“已调制数据信号”指以对信号中的信息进行编码的方式设置或改变其一个或多个特征的信号。作为示例而非局限，通信介质包括有线介质，如有线网络或直接连线连接，以及无线介质，如声学、RF、红外和其它无线介质。上述任一的组合也应当包括在计算机可读介质的范围之内。
术语“内容”可以是可被储存在电子设备中的任何信息。作为示例而非局限，内容可包括图形信息、文本信息以及图形和文本信息的任意组合。内容可以是可显示信息或听觉信息。听觉信息可包括单个声音或声音流。
操作环境
图1示出了用于本发明的示例操作环境(100)。如图所示，FM收发机或广播通过通信信道(110)发射到各个电子设备。具有FM接收机或收发机的示例电子设备可包括台式计算机、手表、便携式计算机、无线蜂窝电话(手机)、和/或个人数据助理(PDA)等等。电子设备被安排成从FM广播接收信息。FM广播可以是任意数目的类型，包括但不限于：标准FM传输、副载波FM传输、或所需的任何其它类型的FM传输。
所示并描述的操作环境仅是合适的操作环境的示例，并不旨在对本发明的使用范围或功能提出任何局限。适用于本发明的其它公知的计算系统、环境和/或配置包括但不限于，个人计算机、服务器计算机、手持式或膝上型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程消费电子产品、网络PC、小型机、大型计算机、包括上述系统或设备中的任一个的分布式计算环境等等。
说明性电子系统
图2是示出说明性电子设备200的功能组件的示意图。电子设备(200)具有处理器(260)、存储器(262)、显示器(228)以及用户接口(232)。存储器262一般包括易失性存储器(例如，RAM)和非易失性存储器(例如，ROM、闪存、有电池备用的RAM等)两者。电子设备(220)包括操作系统(264)，诸如来自微软公司的Windows CE操作系统或另一操作系统，它驻留在存储器(262)中并在处理器(260)上执行。用户接口(232)可以是一系列按钮、滚轮、数字拨号盘(诸如典型电话机上的)或另一类型的用户接口装置。显示器(228)可以是无源型液晶显示器、有源型液晶显示器、单色显示器、多位显示器、全色显示器或便携式电子设备中可能需要的任何其它类型的显示器。在一个示例中，显示器(228)是也可用作输入设备的触敏屏幕。触摸屏可以是任何类型的，包括但不限于：电阻型触摸屏、电容型触摸屏、以及电感型触摸屏。
一个或多个应用程序(266)被加载到存储器262中并在操作系统264上运行。示例应用程序包括电话拨号器程序、电子邮件程序、时间安排/日程安排程序、PIM(个人信息管理)程序、联系人管理器程序、因特网浏览器程序以及其它程序。电子设备(200)还包括位于存储器(262)内或位于单独的存储器(例如，紧致闪存、安全数字、NAND闪存等)内的存储(268)。存储(268)可用于以非易失性或持久的方式来储存信息，使得当电子设备(200)断电时该信息得以保留。应用程序(266)可使用并储存存储(268)中的信息，诸如电子邮件应用程序使用的电子邮件或其它消息、PIM使用的联系人信息、时间安排程序使用的约会信息、文字处理应用程序使用的文档等等。
电子设备(200)具有电源(270)，它可被实现为一个或多个电池。电源(270)还可被安排成利用外部功率源，诸如对电池进行补充或重新充电的AC适配器或通电对接托架。
电子设备(200)还被示为具有两种类型的外部通知机制：LED(240)和音频接口(274)。这些设备可直接耦合到电源(270)，从而在被激活时，即使处理器(260)和其它组件可能被关闭或挂起其操作来节省电池功率，它们在由通知机制规定的持续时间内保持开启。LED(240)可被编程为无限期地开启，直到用户启动断电序列。音频接口(274)可用于向用户提供可听信号以及从用户接收可听信号。例如，音频接口(274)可耦合到用于提供可听输出的扬声器和用于接收可听输入的话筒，诸如便于进行电话对话，或作为用于语音识别的用户接口。在另一示例中，可使用振动设备(未示出)来向用户提供触觉反馈，诸如用于向用户警告新到达的消息。电子设备(200)可单独控制每一警告机制(例如，音频、振动以及视觉提示)。
电子设备(200)还包括执行接收和/或发射射频通信的功能的无线电接口层(272)。无线电接口层(272)经由通信营运商或服务供应商促进了电子设备(200)和外部世界之间的连接。来往于无线电接口层(272)的传输可在操作系统(264)的控制下进行。换言之，由无线电接口层(272)接收的通信可经由操作系统(264)被散布到应用程序(266)，反之亦然。
示例电子设备
图3示出了一个示例性手表设备300。手表设备(300)包括被配置成根据本发明的至少一方面操作的电子系统(302)。电子系统(302)可以被包含在如图3所示的玻璃盖中，或者被包含在手表设备的某一其它部分中。手表设备(300)还可包括用于将手表贴到用户的手腕的表带(304)。
电子系统(302)包括用于作为接收机和/或收发机类型的设备来操作的功能。如图所示，该电子设备包括收发机(306)、微机单元或微处理器(308)、以及模拟无线电(310)。如将在以下详细描述的，天线连接到收发机(306)用于发射和/或接收信息信号。微处理器(308)和无线电组件之间的事务以微处理器-数字收发机接口作为中介。手表设备(300)的组件被容纳在手表大小的外壳中，并且依赖于电池功率来工作。
收发机(306)一般包括为收发机执行控制、调度和后处理任务的数字信号处理器(DSP)(312)，以及包括数字无线电、系统定时和实时事件分派的实时设备(RTD，314)。DSP(312)耦合到微处理器(308)，并且收发机任务由微处理器(308)来指挥。
DSP的任务之一可以是为诸如副载波相位恢复、波特恢复和/或跟踪、衰落效应的补偿、解调、解交织、信道状态估算和/或纠错等目的来处理接收数据。分组的后处理可以在已接收到整个分组时或在另一后续时刻发生。DSP(312)分析所发射的数据分组以确定相对于RTD(314)的本地时钟的广播站的信号定时。本地时钟与发射机的时钟信号同步以维持信号采样完整性。接收机被周期性地与发射机进行码元同步以最小化接收数据的误读。
RTD(314)的数字部分可包括系统时基生成器，诸如为微处理器(308)和DSP(312)提供系统时钟的晶体振荡器。时基还提供用于发射和接收操作的波特和样本定时、用于无线电操作的开始/停止控制、并控制对微处理器(308)和DSP(312)的时钟挂起的周期。RTD(314)还执行无线电操作，并且也可执行附加操作。无线电(310)被安排成接收被排列成分组的数据段。
示例接收机系统
图4是示出示例接收机系统(400)的示意图。接收机系统(400)包括天线电路(410)、低噪声放大器(420)、混频器电路(430)、振荡器(440)、接收机(450)、数字基带系统(460)、可任选偏置调整电路(470)以及偏置电路(480)。
天线电路(410)与低噪声放大器(420)进行电通信。低噪声放大器(420)被安排成响应于从天线电路(410)接收到的信号(例如，RCV_IN)向混频器(430)提供输出信号(例如，OUT_LNA)。振荡器(440)被安排成向混频器(430)提供振荡信号(OSC)。混频器(430)的输出(例如，MIX_OUT)被耦合到接收机(450)以供处理。接收机(450)被安排成提供随后由数字基带电路(460)处理的基带信号(例如，RCV_OUT)。数字基带电路(460)被安排成评估与接收信息相关联的质量并对其响应而提供一偏置调整信号(例如，BIAS_ADJ)。可任选偏置调整电路(470)被安排成响应于偏置调整信号(BIAS_ADJ)提供偏置控制信号(BIAS_CTL)，该信号由偏置电路(例如，480)用于调整用于低噪声放大器的偏置(例如，调整偏置电压或偏置电流)。
本发明构想了可存在于移动通信设备中的各种困难。DC功率节省、抗噪声性、以及抗信号干扰性都是影响移动通信设备中的连接质量的重要因素。RF系统中的接收机通常必须克服各种噪声和干扰才能得到清楚的接收。噪声和干扰可来自RF系统外部的各种环境因素(例如，电磁干扰(EMI)、微波发射机等等)或RF系统本身内部的其它电子噪声源(例如，约翰逊(Johnson)噪声、散粒(Shot)噪声等)。平均高斯白噪声(AWGN)以及其它窄基音干扰信号可能会损害接收质量。
本发明认识到知道接收机的通信链路(例如，RF链路)质量以及与潜在信号干扰相关联的各种特性是有利的。知道这些参数允许接收机电路(例如，LNA420)中的DC电路被动态调整，使得可最小化平均功耗以获得最大电池寿命。已知干扰可在一个或多个特定频率下或在已知的频带内存在。对这些干扰频率的了解可在一个或多个计算(例如，由图2的DSP)中用于确定放大器的最优偏置条件。监视通信链路(例如，RF通信链路)的质量并且即使在存在强或弱干扰的情况下也能限制各种电路的DC功耗。硬件组件(例如，放大器的偏置、DSP处理器的计算等)和软件方法(例如，DSP、微处理器和任何其它处理装置中的算法)的协调的工作允许无线电在存在强和弱干扰的情况下具有良好的接收(例如，强RF信号强度)和低DC功耗。
部分接收机系统
图5是示出另一示例接收机系统(500)的一部分的示意图。接收机系统500包括天线电路、三个电容器电路(CIP、CIN和CC)、四个电阻器电路(RI1、RI2、RO1和RO2)、两个低噪声放大器电路、两个可任选跟随器电路(XF1和XF2)、差分放大器电路、以及基准生成器电路。
已调谐的天线电路被示为与可变电容器(CA)并联耦合来形成谐振电路的电感器LA。可变电容器可具有响应于用于将天线调谐到期望频率范围以便接收的天线调整信号(TUNE)而被调整的额定电容值。已调谐电路的第一侧通过电容器电路CIP耦合到第一个低噪声放大器电路的第一输入(INP)。已调谐电路的第二侧通过电容器电路CIN耦合到第二个低噪声放大器电路的第二输入(INM)。第一低噪声放大器电路被安排成响应于第一输入信号(INP)来提供第一输出信号(OUTP)，而第二低噪声放大器电路被安排成响应于第二输入信号(INM)来提供第二输出信号(OUTM)。
电阻器电路RI1和RI2串联耦合在INP和INM之间，其中公共点由DC偏置信号(VDC)来偏置。电阻器电路RO1和RO2串联耦合在OUTP和OUTM之间，其中公共点被安排成提供与低噪声放大器的输出的DC信号电平相关的读出信号(VSNS1)。CC耦合在公共点之间以提供对低噪声放大器的补偿。
VSNS1经由可任选跟随器电路XF1(例如，作为跟随器由电流源ISN偏置的n型晶体管)作为VSNS1耦合到差分放大器。基准生成器电路的输出(VBIAS_CTL)耦合到差分放大器电路的一个输入。VSNS2(或当没有采用跟随器时的VSNS1)耦合到差分放大器电路的另一输入。差分放大器被安排成响应于VSNS2和VBIAS_CTL之间的比较来提供一控制信号，使得信号VDC被调整到用于低噪声放大器的期望的DC偏置设置点。DC偏置可以是偏移量和/或由可任选跟随器电路XF2(例如，作为跟随器由电流源ISP偏置的p型晶体管)缓冲。
基准生成器电路的输出(VBIAS_CTL)可用于如图4所示设置低噪声放大器中的偏置电路(IBIAS)、如图5所示地设置偏置电压(VDC)、和/或如调整功耗所需地偏置其它电路。基准生成器电路如图4所示接收调整控制信号(例如，BIAS_ADJ或BIAS_CTL)。
图4的接收机系统包括可利用高百分比的总功率预算(例如，来自电池的电流的70％-80％)的LNA。接收机的DC功率实质上可通过调整LNA的工作电流来控制和最小化，以使电池寿命延长。对于诸如图5所示的一个示例实现，LNA被拆分成两个低噪声放大器路径，其每一个都消耗了一高平均电流(例如，9.6mADC)。由此，LNA的两个半部分消耗了高工作电路的两倍(例如，19.2mA DC)，而其余的接收机电路可以仅消耗额定电流(例如，5mA DC)。通过在预定工作范围内(例如，在4mA和10mA之间)动态地调整LNA的每个半部分的偏置电平，可实现电池寿命的显著提高。
LNA的DC偏置(例如见图4-5)可由监视LNA的输出的DC部分(例如，电压VSNS1)的DC控制环路来维持。监视可通过如图5所示的恒定电压监视或通过以某一周期性速率对该电压的采样来实现。闭环模拟控制方法将所需的DC电压(例如，VDC)驱动到放大器的输入。基准生成器然后可由基于通信链路的质量确定的单独控制机制来选择性地控制。例如，接收机450和数字基带460监视各种接收和信号质量来控制基准生成器。由基准生成器提供的电压因此受到控制以提供对与信号路径隔离的LNA输出DC电压(以及因此的偏置)的改变。
示例低噪声放大器(LNA)
图6是示出示例放大器(600)的示意图。放大器600包括四个晶体管(MN1-MN3和MP1)、四个电阻器(R1-R4)以及电容器(C1)。
晶体管MN1包括耦合到节点N2的漏极、耦合到节点N3的源极、被安排成接收输入信号(IN)的栅极、以及耦合到低功率源(例如，VSS、GND等)的基片或基体。晶体管NM2包括耦合到节点N1的漏极、耦合到节点N2的源极、耦合到高功率源(例如，VDD、VCC等)的栅极、以及耦合到低功率源的基片或基体。晶体管NM3包括耦合到高功率源的漏极、耦合到节点N5的源极、耦合到节点N4的栅极、以及耦合到低功率源(未示出)的基片或基体。晶体管MP1包括耦合到节点N4的漏极、耦合到高功率源的源极、耦合到节点N1的栅极以及耦合到高功率源(未示出)的基片或基体。电阻器R1耦合在高功率源和节点N1之间。电阻器R2耦合在节点N3和低功率源之间。电阻器R4耦合在节点N4和低功率源之间。电阻器R4和电容器C1并联地彼此耦合在一起，并且串联耦合在节点N3和N5之间。节点N5被安排成放大器600的输出。
信号IN包括AC和DC部分。晶体管NM1由信号IN的DC部分，并响应于信号IN的AC部分来偏置。晶体管MN2被安排成由高功率源来偏置的串联晶体管，但是可替换地由另一偏置控制信号来偏置。电阻器R1与晶体管MN1和MN2协作以向节点N1提供关于信号IN的第一倒相增益级。晶体管MP1和电阻器R3被安排成节点N1和N4之间的第二倒相增益级。晶体管MN3被安排成放大器中提供缓冲功能的跟随器级。电容器C1表示节点N5上的负载电容，而电阻器R2表示低功率源和节点N3之间的电阻(例如，功率路线中在电路板或集成电路中的迹线电阻)。
信号IN的DC部分如上所述确定图6中的晶体管MN1的偏置。电阻器R1两端的DC电压降为晶体管MP1设置了偏置点，该偏置点也由同样在晶体管MN1中流动的工作电流来确定(忽略流入基片的任何损失电流)。类似地，电阻器R3两端的DC电压降为晶体管MN3设置了偏置点，该偏置点也由晶体管MP1中的工作电流来确定。信号IN的DC部分因此影响了放大器600的总工作电流。
放大器具有通过反馈而固定的增益，使得改变偏置电流仅对总增益有微小的影响。放大器中相对恒定的增益在输入信号通过系统前进时维持了基本一致的信号电平。噪声指数(或输入相关噪声)不受具有相对恒定增益的偏置条件的变化的显著影响。
示例基准生成器
图7和8是示出示例基准生成器电路的示意图。
图7所描绘的基准生成器电路(700)包括：电压生成器(例如，带隙电压生成器)、开关电路SVG和S1-SN、电阻器电路RT和RB1-RBN、以及可任选解码器电路。电压基准生成器被安排成向节点N1提供电压(例如，VRAW)。开关电路SVG被安排成响应于控制信号CTLVG选择性地将节点N1耦合到节点N2。电阻器电路RT耦合在节点N2和节点N3之间。电阻器电路RB1耦合在节点N3和节点N4之间。电阻器电路RB2耦合在节点N3和节点N5之间。电阻器电路RBN耦合在节点N3和节点N6之间。开关电路S1被安排成响应于信号CTL1选择性地将节点N4耦合到电源电压(例如，VDD、VSS、GND等)。开关电路S2被安排成响应于信号CTL2选择性地将节点N5耦合到电源电压。开关电路SN被安排成响应于信号CTLN选择性地将节点N6耦合到电源电压。
可任选解码器电路响应于调整控制信号(例如，VADJ)提供各种控制信号。解码器可被实现为硬件组件、软件组件或硬件和软件的组合。当开关电路SVG和另一开关电路被闭合时，在电阻器电路RT和其余电路之一之间形成分压器。例如，闭合开关S1形成带电阻器RB1的分压器，而闭合开关S2形成带电阻器RB2的分压器。基准电压(VREF)对应于节点N3处的电压，并且由VRAW和所选的电阻器分压比来确定。
与电阻器电路RB1-RBN相关联的电阻值可根据线性关系、非线性关系、对数关系、二进制关系或某一其它关系来相对于彼此缩放。可离散选择的电阻的数目确定了对VREF的调整的范围。用于VREF的缩放因子由电阻器分压比的离散值来确定。
图8所描绘的基准生成器电路(800)包括：电压生成器(例如，带隙电压生成器、VDD、VSS等)、开关电路S1-SN、电阻器电路R1-RN、以及可任选解码器电路。电压基准生成器被安排成向节点N1提供电压(例如，VRAW)。电阻器电路R1耦合在节点N1和节点N2之间。电阻器电路R2耦合在节点N2和节点N3之间。电阻器电路R3耦合在节点N3和节点N4之间。电阻器电路RN耦合在节点N5和电源(例如，VDD、VSS、GND等)之间。开关电路S1被安排成响应于信号CTL1选择性地将节点N1耦合到节点N6。开关电路S2被安排成响应于信号CTL2选择性地将节点N2耦合到节点N6。开关电路S3被安排成响应于信号CTL3选择性地将节点N3耦合到节点N6。开关电路S4被安排成响应于信号CTL4选择性地将节点N4耦合到节点N6。开关电路SN被安排成响应于信号CTLN选择性地将节点N5耦合到节点N6。
可任选解码器电路同样响应于调整控制信号(例如，VADJ)来提供各种控制信号。该解码器可被实现为硬件组件、软件组件、或硬件和软件的组合。通过闭合开关电路之一在电阻器R1-RN之间形成分压器。选择电阻分压器中的一抽头点并在节点N6处提供基准电压(VREF)。电阻器电路R1-RN的相对电阻值确定了分压器比，并且因此确定了基准的输出电压。
尽管在图7和8中描绘了串联和并联配置的电阻分压器，但是可构想并联和串联电路的其它组合。在一个示例中，可使用组合的串联和并联电阻电路。在另一示例中，用被配置成作为电阻器来工作的偏置晶体管来设计电阻器电路。在又一示例中，使用电容分压器来设计分压器电路。
示例过程流
图9示出了用于根据本发明的至少一个特征的设置的电子系统的示例过程流程图。处理在框901处开始，并前进到框910。
在框910处，诸如通过经由处理器、微处理器、数字信号处理器(DSP)或被设计成提供类似功能的硬件组件的算术处理来评估链路质量。可在框910处评估的示例准则包括：失真、调制间失真、谐波失真、干扰、噪声、信噪比、寄生噪声、高斯噪声、有色噪声、白噪声以及功耗等等。
处理继续到判定框920，其中确定通信链路质量的可接受性。当链路质量可接受时，处理流到判定框930。或者，当链路质量不可接受时，处理流到框940。
在判定框930处，链路质量可接受，并且确定附加链路质量监视是否必要。当不需要任何链路质量监视时，处理流到框990，在那里该处理结束。或者，处理继续到可任选框950，在那里处理被临时挂起直到超过了一等待时间(或触发另一链路质量过程的开始的某一其它事件)。在等待时段终止之后，处理流到框910。
在框940处调整用于接收机部分(例如，LNA)的DC偏置，以试图改进通信链路质量。在一个示例中，DC偏置因有过多信号干扰而增大。在另一示例中，DC偏置被减小，直到功耗减少到期望信号质量电平的可接受范围内。处理从框940流到框910。
调制间失真
LNA(例如，见图4-6)所需的偏置电流仅受到减小三阶调制间效应的需求的约束。在可引起问题的频率下出现的干扰信号在必然会在无线电接收中观察到的信号电平上不会存在于环境中。
某些干扰频率的三(3)阶调制间失真受到对LNA的偏置改变的影响。无线电中的软件机制(例如，DSP、算术或其它)监视通信链路质量来评估失真和干扰效应。减小的偏置可导致放大器(例如，见对图6的讨论)中的晶体管改变其DC工作点。新工作点可在存在干扰的情况下导致减小的RF灵敏度。明显的干扰“拒绝”可在放大器中的较高DC偏置电平下得到改进。
带内信号上的调制间失真的效应在图10中描绘。所绘出的信号取自示例LNA的输出。尽管不一定是按比例绘制的，但是图10仍示出了调制间失真如何能影响接收机性能。期望信号的中心位于100MHz处。一个干扰信号在100.2MHz处存在，而第二干扰信号在100.4MHz处存在。这些干扰信号可存在于环境中并可由其它信号使用。LNA中的各种非线性效应导致失真信号。失真信号之一叠加在期望信号上，并且是接收机中的可能的问题源，因为它对应于调制间失真。
调制间失真是放大器的输入处引起在期望信号频率(例如，100MHz)下的寄生(非期望)信号的干扰信号(例如，在100.2MHz和100.4MHz处的非期望信号)的结果。对于低输入信号电平，该寄生失真分量可干扰100MHz下的期望信号的接收。
在一个示例中，当LNA的一半中的偏置电流在10mA的数量级上时，寄生信号电平与干扰电平之比是-65dBc。-65dBc的调制间失真电平允许对相当强的干扰的良好的接收机灵敏度。在另一示例中，LNA的DC偏置电平从10mA减小到4mA(对LNA的一半)，并且100MHz下的寄生信号现在仅在-45dBc的数量级上。-45dBc的调制间失真电平展示出较差的通信链路质量，使得应增大偏置电流来减少干扰。对于此示例，调整偏置(例如，使用电压基准电路的基于软件或硬件的算法控制)来增大LNA中的工作电流。
软件和/或硬件机制被安排成在比衰落速率长的时间段内监视通信链路质量。衰落速率取决于移动电子设备中的接收机以多快的速度移动通过一信号区域以及引起信号接收中的衰落的各种环境因素。由于操作可在设备接近走路移动的人时发生，因此步行者的速度可用作设置最低衰落速率的基线。步行者的步行速率因此可用于确定以多快的速度来调整DC偏置。对DC偏置进行较慢的改变是需要的，因为通信链路质量可能会由于干扰信号之一在较短的一段时间内处在RF衰落中而是错误地可接受的，其中标识出可以维持减小的偏置的错误的指示符。当用户相对于无线电广播塔移动一较大距离时，则应当调整DC偏置以匹配新环境。并且，干扰信号频率可通过即刻重新调谐无线电并测量接收信号强度来监视，作为对干扰信号的存在的确认。
尽管此处通过示例性实施例描述了本发明，但是可作出此处描述的结构和方法的变型而不脱离本发明的机构很深范围。例如，对各组件的定位可被改变。各个组件和组件的排列可如本领域中所知地替换。电路功能可如某些实现所需地被组合和/或分离成附加部分。由于可在不脱离本发明的精神和范围的前提下作出本发明的许多实施例，因此本发明除所附权利要求书之外不受任何限制。

Claims (20)

1.一种用于动态地调整用于经由通信链路与广播设备通信的接收机的DC偏置条件的方法，所述方法包括：
监视与从所述接收机的输出出发的通信链路相关联的链路质量；
标识与所述通信链路相关联的不可接受的链路质量；以及
当所述质量因素被标识为不可接受时，改变用于所述接收机的DC偏置条件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，监视包括：评估来自所述接收机的接收信号，以及从以下的至少一个中确定所述链路质量：所述接收信号和来自所述接收机的先前的接收信号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述链路质量包括计算以下的至少一个：噪声特性、失真特性、干扰特性、调制间失真特性、总谐波失真特性、信号衰落特性、信噪比特性、寄生信号特性、白噪声特性、热噪声特性、有色噪声特性以及功耗特性。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，监视包括以下的至少一种：周期性地评估来自所述接收机的接收信号特性、连续地评估来自所述接收机的接收信号特性、响应于一预定的触发事件评估所述接收信号特性、以及响应于用户发起的触发事件评估所述接收信号特性。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，标识包括确定对应于以下的至少一个的不可接受接收机条件的出现：过多的功耗电平、过多的调制间失真电平、过多的噪声电平、具有高功耗电平的高接收信号质量、具有低功耗电平的低接收信号质量、以及高信号干扰电平。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，改变所述DC偏置条件包括：基于与所监视的链路质量相关联的经验数据来标识用于所述接收机的适当偏置电平、选择用于所述适当偏置电平的基准信号、以及基于所选择的基准信号来调整用于所述接收机的DC偏置条件。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，调整用于所述接收机的DC偏置条件包括：将与接收机内的低噪声放大器的输出相关联的输出DC条件与所选择的基准信号进行比较，以及控制与所述低噪声放大器的输入相关联的输入DC电平，直到所选择的基准信号基本匹配所述输出DC条件。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，改变所述DC偏置条件包括调整DC偏置电压和调整DC偏置电流中的至少一个。
9.一种动态地调整用于经由通信链路与广播设备通信的接收机的DC偏置条件的设备，所述设备包括：
被配置成响应于经由所述通信链路接收的输入信号来提供输出信号的低噪声放大器电路，其中所述低噪声放大器具有由一偏置条件确定的功耗；
被安排成提供响应于一调整信号来调整的基准信号的可调整基准生成器电路；
被安排成提供读出信号的读出电路，其中所述读出信号与所述低噪声放大器电路的输出的DC特性相关联；
被安排成响应于所述读出信号和所述基准信号之间的比较来改变所述低噪声放大器电路的偏置条件的放大器电路；以及
被安排成基于对所述接收机标识的链路质量来改变所述调整信号的处理装置。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述低噪声放大器电路包括第一放大器电路和第二放大器电路。
11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述可调整基准生成器电路包括以下的至少一种：分压器电路、串联分压器电路、并联分压器电路、组合的串联-并联分压器电路、二进制缩放分压器电路、对数缩放分压器电路、线性缩放分压器电路、非线性缩放分压器电路、电阻性分压器电路、电容性分压器电路、基于晶体管的分压器电路、以及开关可选择分压器比。
12.如权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括：被安排成改变所述调整信号的解码器，其中所述解码器对应于以下的至少一个：解码器电路以及通过所述处理装置来协调的解码器过程。
13.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述处理装置包括以下的至少一个：微处理器、微控制器、数字信号处理器、接收机的一部分、数字基带处理器、无线电接收机子系统、以及被配置成提供处理的专用集成电路。
14.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述低噪声放大器包括第一放大器和第二放大器，并且其中，所述读出电路包括耦合在所述第一放大器的输出和第二放大器的输出之间的电阻分压器电路，使得所述电阻分压器电路的输出对应于所述读出信号。
15.如权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括一电阻分压器电路，其中所述低噪声放大器包括第一放大器和第二放大器，并且其中所述电阻分压器电路耦合在所述第一放大器的输入和所述第二放大器的输入之间，并且其中所述放大器电路耦合到所述电阻分压器电路的输入，使得所述第一放大器和所述第二放大器的偏置条件被改变。
16.如权利要求9所述的设备，其特征在于，对所述接收机标识的链路质量是从以下的至少一个确定的：噪声特性、失真特性、干扰特性、调制间失真特性、总谐波失真特性、信号衰落特性、信噪比特性、寄生噪声特性、白噪声特性、热噪声特性、有色噪声特性、以及功耗特性。
17.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述处理装置还被安排成在一时间间隔上连续地监视所述接收机的链路质量。
18.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述处理装置还被安排成在一时间间隔上周期性地监视所述接收机的链路质量。
19.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述处理装置还被安排成根据以下各项的需要监视所述接收机的链路质量、预定触发事件、用户发起的触发事件、评估的信号特性、以及调度的事件。
20.一种调整用于经由通信链路与广播设备通信的接收机的DC偏置条件的设备，所述方法包括：
用于监视与从所述接收机的输出出发的通信链路相关联的链路质量的装置；
用于标识与所述通信链路相关联的不可接受的链路质量的装置；以及
用于在所述质量因素被标识为不可接受时改变用于所述接收机的DC偏置条件的装置。
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