CN103560755A - 功率放大器、功率放大器饱和检测、移动无线电信设备 - Google Patents

Abstract

提供了用于射频RF发射机的功率放大器电路、用于检测功率放大器饱和的方法、以及移动无线电信设备。功率放大器电路包括：功率放大器，具有至少一个输出晶体管，输出晶体管具有耦合至电源电压的输出晶体管端子；占空比检测器，具有耦合至输出晶体管端子的输入，并生成表示由功率放大器放大的RF信号为负的时间量与该RF信号为正的时间量之间的比的输出；以及比较器部分，具有第一和第二比较器输入并产生饱和检测输出信号，第一和第二比较器输入之一耦合至该占空比检测器的输出，第一和第二比较器输入中的另一个耦合至参考电压电路。功率控制电路可以使用饱和检测输出信号来回退或减小功率放大器的放大水平，以避免功率放大器控制环路饱和。

Description

功率放大器、功率放大器饱和检测、移动无线电信设备

本申请是申请日为2009年10月26日、申请号为200980152892.4（国际申请号为PCT/US2009/061991）、发明名称为“功率放大器饱和检测”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及功率放大器电路、功率放大器饱和检测方法和移动无线电设备。

背景技术

移动无线电话（还已知为蜂窝式电话）以及其它便携式无线电收发机中使用的类型的射频（RF）发射机一般包括调整所发射的RF信号的功率的发射功率控制电路。功率控制电路可以调整功率放大器以增加或减小所发射的RF功率。调整发射的RF功率对于一些目的来说是有益的。例如，在多种类型的蜂窝式电信系统中，当收发机（还称为手持机）离最近的基站越远时，发射的RF功率越高是有益的，而当收发机离最近的基站越近时，发射的RF功率越低是有益的。而且，在一些类型的多模式（例如，双模式）收发机中，诸如，在能够根据GSM（全球移动通信系统）标准和EDGE（增强型数据速率GSM演进）标准两者操作的收发机中，对发射的RF功率的需求依据收发机正操作在GSM模式中还是EDGE模式中而不同。类似地，对发射的RF功率的需求可以在多频带（例如，双频带）收发机中不同，所述多频带收发机诸如能够在GSM“低频带”频带（例如，在欧洲、非洲、中东和亚洲的大多数地方使用的880-915MHz频带）和GSM“高频带”频带（例如，在美国使用的1850-1910MHz频带）两者中操作的收发机。为了适应多个频带的不同功率放大需求，收发机的功率放大器系统可以对应地包括多个功率放大器。

在一些应用中，便携式无线电收发机的功率放大器系统包括负反馈功率控制环路，用以将功率放大器的输出功率调整到由收发机正操作的模式指定的容许范围内的水平。例如，当收发机正在GSM模式中发射时，功率控制环路努力将放大器输出功率维持在由GSM标准对于根据GSM标准发射的频移键控调制（具体地，高斯最小频移键控（GMSK））信号所指定的容许范围内。同样，当收发机正在EDGE模式中发射时，该控制环路努力将放大器输出功率维持在由EDGE标准对于根据EDGE标准发射的8相移键控（8PSK）调制信号所指定的容许范围内。一般地，反馈环路将诸如所检测的RF输出功率水平的反馈量与参考控制电压进行比较。将两个电压之间的差（还称为差误差（difference error））进行积分并施加至功率放大器的功率控制端口。对于GMSK，功率放大器功率控制端口典型地为电压控制的输入（V_PC），其调整功率放大器偏压。RF输入水平是固定的。对于EDGE，功率放大器功率控制端口为RF输入水平。在EDGE中，还可以调整V_PC以在维持线性的同时使效率最优化。大的环路增益使差误差最小化并驱使（drive）输出功率精确度为环路反馈电路和参考控制电压的精度。

在诸如不足的电池功率和VSWR（电压驻波比）负载线极限（load lineextreme）的情形下，功率放大器控制环路可能不期望地电压饱和。这样的情形可导致控制环路增益的不期望的减小、差误差的不期望的增加或两者。这些影响可在缓慢的控制环路响应中表现出来，从而导致功率放大器输出功率水平漂移（drift）、或者甚至完全丧失控制环路锁定。

功率控制环路饱和还可能导致切换频谱恶化以及与可适用的发射标准（例如，GMSK）不一致，诸如，超过由可适用的标准指定的功率相对时间（PvT）测量。此外，幅度调制的EDGE信号包络的峰值可能变为被限幅（clip），从而导致调制频谱恶化。

为了避免功率控制环路饱和，一些功率放大器系统已经包括这样的电路，其监视环路误差电压并减小环路参考电压，直到消除环路误差为止。替代地，功率放大器系统可以包括饱和检测电路，其检测控制环路何时接近饱和并激活“饱和检测”信号。功率控制电路通过减小目标输出功率直到饱和检测电路解除激活“饱和检测”信号（指示正常的或非饱和的控制环路操作）为止，来响应此信号。

例如，如图1中所示，由电压调节器12控制功率放大器10的增益或放大率，其中电压调节器12包括运算放大器13、PFET（p沟道场效应晶体管）14、以及关联的电阻器16和18。功率放大器10可以包括多个级联的级，但是为了清楚的目的，仅示出末级的晶体管20（其它这样的级由省略（“…”）符号表示）。电压调节器12响应于由功率控制电路（为了清楚的目的而未示出）产生的功率控制信号（V_PC）。注意，运算放大器13的输出经由PFET14而耦合至晶体管20的集电极端子。这样的布置提供所谓的集电极电压放大器控制（COVAC）。

用于生成“饱和检测”信号的电路包括比较器22、电流源24和电阻器26。由电池操作的电源（为了清楚的目的而未示出）提供的电源电压（V_BATT）耦合至PFET14的源极端子和电阻器26的一个端子。依赖电源的参考电压经由电阻器26和电流源24而施加至比较器22的一个端子。比较器22的另一端子接收PFET14的漏极电压。如果PFET14漏极电压超过比较器参考电压，则比较器22生成指示电压调节器饱和的“饱和检测”信号。调节器增益带宽不足以准确跟随V_PC输入信号，导致功率放大器PvT时间遮蔽（mask）以及违反切换频谱规范。

虽然上面参照图1描述的用于检测功率放大器控制环路何时在饱和中或接近饱和的技术在具有COVAC晶体管布置的功率放大器系统中是有益的，但是该技术不能用在一些其它情况中。例如，在一些功率放大器晶体管布置中，末级晶体管的集电极直接连接至电源电压（V_BATT）。

发明内容

本发明的实施例涉及一种便携式射频（RF）发射机或收发机中的功率放大器系统、一种具有这种收发机的移动无线电信设备、以及一种功率放大器系统的操作方法，其中功率放大器系统包括检测功率放大器饱和的饱和检测器。

在示例性实施例中，功率放大器电路包括功率放大器、占空比检测器和比较器部分。功率放大器具有至少一个输出晶体管，其具有耦合至电源电压的输出晶体管端子。占空比检测器可以通过检测占空比或者在输出晶体管端子产生的波形为负的时间量与所述波形为正的时间量之间的比，提供功率放大器饱和的指示。

在示例性实施例中，占空比检测器可以包括限幅器（limiter）部分和平均滤波器部分。限幅器部分耦合至输出晶体管端子，并在使负电压偏移通过的同时阻挡正电压偏移。平均滤波器部分耦合至限幅器部分的输出。比较器部分通过比较由平均滤波器部分输出的信号与参考电压，产生饱和检测输出信号。可以由功率控制电路使用饱和检测输出信号来回退（back off）或减小功率放大器的放大水平以避免在饱和中操作。限幅器部分、平均滤波器部分和比较器部分或者它们中的部分可以包含在任何合适的电路或系统（诸如，在集成电路芯片中形成的分立电路）中、在编程的或配置的数字信号处理逻辑中或者在任何其它合适的电路或系统中。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于射频RF发射机的功率放大器电路，该功率放大器电路包括：功率放大器，其具有至少一个输出晶体管，该输出晶体管具有耦合至电源电压的输出晶体管端子；占空比检测器，其具有耦合至该输出晶体管端子的输入，并生成表示由功率放大器放大的RF信号为负的时间量与该RF信号为正的时间量之间的比的输出；以及比较器部分，其具有第一和第二比较器输入并产生饱和检测输出信号，所述第一和第二比较器输入之一耦合至该占空比检测器的输出，而所述第一和第二比较器输入中的另一个耦合至参考电压电路。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于检测射频RF发射机中的功率放大器饱和的方法，包括：使用输出晶体管放大RF信号，该输出晶体管具有耦合至电源电压的输出晶体管端子；检测放大的RF信号为负的时间量和该放大的RF信号为正的时间量之间的占空比；将表示该占空比的信号提供至比较器部分的第一输入；将参考电压提供至该比较器部分的第二输入；以及响应于表示该占空比的信号与该参考电压的比较，产生饱和检测输出信号。

根据本发明的另一个方面，提供了一种移动无线电信设备，包括：用户接口；天线；基带子系统，其耦合至该用户接口；以及射频RF子系统，其耦合至该基带子系统和该天线，该RF子系统包括发射机部分和接收机部分，该发射机部分包括调制器、上变频器和功率放大器系统，该功率放大器系统包括：功率放大器，其具有高频带输出晶体管和低频带输出晶体管；第一占空比检测器，其具有耦合至高频带输出晶体管端子的输入；第二占空比检测器，其具有耦合至低频带输出晶体管端子的输入；以及比较器部分。

在检验了下面的附图和详细描述后，本发明的其它系统、方法、特征和优势对于本领域的技术人员将显而易见或变得显而易见。意图将所有这样的另外的系统、方法、特征和优势包括在本说明书中，在本发明的范畴内，并且由权利要求书保护。

附图说明

参照下面的附图，可以更好地理解本发明。附图内的组件不一定按照比例而绘制，替代地，将重点放在清楚地图示本发明的原理上。此外，在附图中，同样的参考符号指示遍及不同视图的对应部分。

图1是具有饱和检测电路的现有功率放大器系统的一部分的示意图。

图2是根据本发明的示例性实施例的移动无线电话的框图。

图3是图2中所示的移动无线电话的发射机部分的框图。

图4是图3中所示的功率放大器系统的框图。

图5是图示图4的功率放大器系统的操作方法的流程图。

具体实施方式

如图2中所示，根据本发明的示例性实施例，诸如蜂窝式电话的移动无线电信设备包括射频（RF）子系统30、天线32、基带子系统34和用户接口部分36。RF子系统30包括发射机部分38和接收机部分40。用户接口部分36包括麦克风42、扬声器44、显示器46和键盘48，它们全部耦合至基带子系统34。发射机部分38的输出和接收机部分40的输入经由前端模块（FEM）50耦合至天线32，其中前端模块（FEM）50允许由发射机部分38产生的所发射的RF信号和提供给接收机部分40的所接收的RF信号两者同时通过。但是，对于发射机部分38，上面列出的元件可以是传统地包括在这样的移动无线电信设备中的类型。作为传统元件，它们被本发明所涉及的领域内的普通技术人员充分理解，从而在此专利说明书中（“这里”）不进一步详细描述它们。然而，与这样的移动无线电信设备的传统发射机部分不同，发射机部分38包含下面进一步详细地描述的功率放大器饱和检测特征和方法。应当注意，虽然在涉及移动无线电话的示例性实施例的上下文中描述本发明，但是本发明还可以替代地包含在包括移动或便携式RF发射机的其它设备中。

如图3中所示，发射机部分38中的调制器52接收输入至发射机部分38的信号。调制器52调制所输入的信号并将调制信号提供至上变频器54。上变频器54将调制信号的频率从基带频率偏移或上变频至发射频率，并将上变频的信号提供至功率放大器系统56。虽然为了清楚的目的而在图2或3中未示出，但是功率放大器系统56还可以从系统控制器接收一个或多个控制信号，其中系统控制器可以包括在基带子系统34或其它合适的元件中。这样的控制信号典型地涉及调整放大器增益、偏压和其它放大器参数。

如图4中所示，功率放大器系统56基于高频带功率放大器60和低频带功率放大器62。虽然关于其中发射机为能够在两个频带（这里称为高频带和低频带）中的所选择的一个中发射的双频带类型的示例性实施例而描述本发明，但是本发明可适用于具有少如单频带和对应的单个功率放大器的功率放大器系统。功率放大器60和62可以是传统类型的，并可以包括多个级联的级，但是为了清楚的目的，仅示出功率放大器60的末级的晶体管64和功率放大器62的末级的晶体管66（其它这样的级和偏压电路由省略（“…”）符号来表示）。高频带功率放大器60接收待放大的RF信号68，并且低频带功率放大器接收待放大的RF信号70。注意，功率放大器60和62不是COVAC类型的；而是，晶体管64和66的集电极端子分别经由电感72和74而直接耦合至电源电压（V_BATT）。（如这里所使用的，术语“耦合”意味着经由零个或更多个中间元件而连接。）电源电压可以是由通常包括在移动无线电信设备中的类型的合适的基于电池的电源电路（为了清楚的目的而未示出）提供的电源电压。

功率放大器系统56还可以包括功率放大器系统控制器76，其将功率控制信号78和80分别提供给功率放大器60和62。功率放大器系统控制器76可以响应于功率控制信号82而操作，所述功率控制信号82由功率放大器系统控制器76从基带子系统34（图2）中的集中的设备控制器（未示出）或移动无线电信设备的其它合适的部分接收。功率放大器系统控制器76还可以响应于分别代表所发射的高频带和低频带RF信号功率的反馈信号84和86而操作。因为这样的反馈控制环路在移动无线电信设备中是传统的，所以本领域的普通技术人员充分理解所述反馈控制环路，因此这里不进一步地详细描述。

当晶体管64或66没有正操作在其饱和区域中时，其集电极电压波形是正弦曲线。根据本发明已经发现，当晶体管64或66进入其操作的双极设备饱和区域时，其集电极电压波形的负周期部分变为从正弦曲线形状逐渐变形。也就是，相对于正周期部分，进入饱和区域更加影响负周期部分。当晶体管操作越来越深地移动至饱和区域中时，正周期部分基本上保持正弦曲线，而负周期部分逐渐变为正方形并提高占空比。因此，表示集电极电压波形为负的时间量与集电极电压波形为正的时间量之间的比的值（即，占空比）可以提供饱和深度的指示。类似地，可以注意，表示负周期部分的近似平均（average）或平均（mean）电压的值也可以提供饱和深度的指示。在本发明的示例性实施例中，如下所述地确定该值。应当注意，虽然这里为了方便而使用术语“平均（average）”或“平均（averaging）”，但是该术语不限于数学平均或数学过程，并在其含义的范畴内包括所有近似或对应于这样的平均的量，如通过下面描述的示例性平均电路的操作所说明的。

耦合至高频带功率放大器60的输出的第一限幅器电路87包括第一二极管88。耦合至第一限幅器电路87的输出的第一平均滤波器90包括电容器92以及两个电阻器94和96。偏压电阻器98和100以及由电压调节器102提供的电压使二极管88偏压，并将二极管88的静止操作点定义为基本上在二极管88的膝点电压（knee voltage）。以此方式，二极管88响应于在功率放大器60的输出处的RF信号的甚小的正电压偏移或周期部分接通或导通。当导通时，二极管88将该信号的正电压偏移或周期部分限幅在约一个二极管压降（0.7V）的值。二极管88响应于该信号的负电压偏移或周期部分而截止或不导通。因此，第一限幅器电路87使负周期部分通过并阻挡或限幅正周期部分。滤波电容器104禁止RF信号干扰其它电路的操作。

第一平均滤波器90接收第一限幅器电路87使其通过的RF信号的负周期部分，并低通滤波或平均所述RF信号的负周期部分。第一平均滤波器90的输出从而表示由高频带功率放大器60输出的RF信号的负周期部分的平均。换句话说，第一平均滤波器90的输出代表占空比，即，由高频带功率放大器60输出的RF信号为负的时间量与由高频带功率放大器60输出的RF信号为正的时间量之间的比。第一限幅器电路87和第一平均滤波器90的组合定义第一占空比检测器。

耦合至低频带功率放大器62的输出的第二限幅器电路105包括第二二极管106。耦合至第二限幅器电路105的输出的第二平均滤波器108包括电容器110以及两个电阻器112和114。偏压电阻器116和118以及由电压调节器102提供的电压使二极管106偏压，并将二极管106的静止操作点定义为基本上在二极管106的膝点电压。当导通时，二极管106以如上面关于二极管88描述的相同方式，限幅该信号的正电压偏移或周期部分。二极管106响应于负周期部分而截止或不导通。因此，第二限幅器电路105使负周期部分通过并阻挡或限幅正周期部分。滤波电容器119禁止RF信号干扰其它电路的操作。

第二平均滤波器108接收第二限幅器电路105使其通过的RF信号的负周期部分，并低通滤波或平均所述RF信号的负周期部分。第二平均滤波器108的输出从而表示由低频带功率放大器62输出的RF信号的负周期部分的平均。换句话说，第二平均滤波器108的输出代表占空比，即，由低频带功率放大器62输出的RF信号为负的时间量与由低频带功率放大器62输出的RF信号为正的时间量之间的比。第二限幅器电路105和第二平均滤波器108的组合定义第二占空比检测器。

比较器电路包括比较器120和切换电路，所述切换电路包括两个单刀双掷（single-pole double-throw）开关器件122和124。第一开关器件122的刀端子连接至比较器120的第一输入（例如，反相输入）。第二开关器件124的刀端子连接至比较器120的第二输入（例如，非反相输入）。第一开关器件122的第一掷端子经由电阻器126而耦合至第一平均滤波器90的输出，并且还连接至第一电流源128。第一开关器件122的第二掷端子经由电阻器130而耦合至第二平均滤波器108的输出，并且还连接至第二电流源132。第二开关器件124的第一掷端子类似地经由电阻器126而耦合至第一平均滤波器90的输出，并且还连接至第一电流源128。第二开关器件124的第二掷端子类似地经由电阻器130而耦合至第二平均滤波器108的输出，并且还连接至第二电流源132。开关器件122和124以及电流源128和132响应于频带选择信号134。频带选择信号134的状态指示低频带操作或高频带操作。虽然为了清楚的目的而未示出，但是例如可以包括在基带子系统34（图2）中的其它电路以在双频带移动无线电信设备中传统的且充分理解的方式，响应于操作情形而生成频带选择信号134。还可注意，在设备正在发射的同时的任何给定时间，根据频带选择信号134，高频带功率放大器60和低频带功率放大器62中之一是激活的，而另一个是非激活的。也就是说，高频带功率放大器60和低频带功率放大器62可响应于频带选择信号134而选择性地激活。

当频带选择信号134指示低频带操作时，第一开关器件122将第二平均滤波器108的输出（经由电阻器130）连接至比较器120的第一输入（例如，反相输入），并且第二开关器件124将第一平均滤波器90的输出（经由电阻器126）连接至比较器120的第二输入（例如，非反相输入）。（在低频带状态中，频带选择信号134和对应的开关位置在图4中示出。）另外，当频带选择信号134指示低频带操作时，电流源128是激活的，并且电流源132是非激活的。然而，因为高频带功率放大器60在低频带操作期间是非激活的，所以在第一平均滤波器90的输出处的电压为恒量。此电压通过电阻器126和电流源128的作用而电平偏移。电平偏移的电压用作比较器参考电压并定义低频带饱和检测阈值。（包括示例性实施例中的电阻器126提供用于选择或设置低频带饱和检测阈值的便利手段。）

在低频带操作中，当低频带功率放大器62的饱和深度增加时，在第二平均滤波器108的输出处的电压（其可以称为Vsat_lo信号）减小。当减小的Vsat_lo信号跨过低频带饱和检测阈值时，比较器120产生高或二进制“1”输出信号，从而指示低频带功率放大器62正操作在饱和中（或者至少基本上在饱和中）。此饱和检测输出信号可以提供至功率放大器系统控制器76，所述功率放大器系统控制器76通过调整功率控制信号80以指示目标放大器功率水平的减小而响应。替代地，在其它实施例中，饱和检测输出信号可以提供给另一元件，诸如基带子系统34（图2）中的集中的设备控制器（未示出），该另一元件接着可以通过调整功率放大器系统控制器76接收的功率控制信号82而响应。在这样的实施例中，功率放大器系统控制器76接着通过调整功率控制信号80以指示目标放大器功率水平的减小而响应于调整的控制信号82。

当低频带功率放大器62通过减小其输出RF信号的功率水平而响应于功率控制信号80的改变时，Vsat_lo信号增大。当增大的Vsat_lo信号跨过低频带饱和检测阈值时，比较器120触发（toggle）以产生低或二进制“0”输出信号，从而指示低频带功率放大器62不再操作在饱和中。

当频带选择信号134指示高频带操作时，第一开关器件122将第一平均滤波器90的输出（经由电阻器126）连接至比较器120的第一输入（例如，反相输入），并且第二开关器件124将第二平均滤波器108的输出（经由电阻器130）连接至比较器120的第二输入（例如，非反相输入）。另外，当频带选择信号134指示高频带操作时，电流源132是激活的，并且电流源128是非激活的。然而，因为低频带功率放大器62在高频带操作期间是非激活的，所以在第二平均滤波器108的输出处的电压为恒量。此电压通过电阻器130和电流源132的作用而电平偏移。电平偏移的电压用作比较器参考电压并定义高频带饱和检测阈值。（包括示例性实施例中的电阻器130提供用于选择或设置高频带饱和检测阈值的便利手段。）

在高频带操作中，当高频带功率放大器60的饱和深度增加时，在第一平均滤波器90的输出处的电压（其可以称为Vsat_hi信号）减小。当减小的Vsat_hi信号跨过高频带饱和检测阈值时，比较器120产生高或二进制“1”输出信号，从而指示高频带功率放大器60正操作在饱和中（或者至少基本上在饱和中）。此饱和检测输出信号可以提供至功率放大器系统控制器76，所述功率放大器系统控制器76通过调整功率控制信号78以指示目标放大器功率水平的减小而响应。如上面关于低频带操作而描述的，饱和检测输出信号可替代地提供至集中的设备控制器或其它元件，所述集中的设备控制器或其它元件接着可以通过调整功率放大器系统控制器76接收的功率控制信号82而响应。在这样的实施例中，功率放大器系统控制器76接着通过调整功率控制信号78以指示目标放大器功率水平的减小而响应于调整的控制信号82。

当高频带功率放大器60通过减小其输出RF信号的功率水平而响应于功率控制信号78的改变时，Vsat_hi信号增大。当增大的Vsat_hi信号跨过高频带饱和检测阈值时，比较器120触发以产生低或二进制“0”输出信号，从而指示高频带功率放大器60不再操作在饱和中。

注意，通过比较器120的共模抑制特性抵消高频带与低频带电路之间的参考电压、二极管和电阻器值的类似变化。

上述元件可以分布在两个或多个集成电路芯片136和138上，以利用不同的芯片工艺技术的益处。例如，可以使用磷化铟镓（InGaP）异质结双极晶体管（HBT）技术而形成芯片136，并且可以使用可以有利地集成双极和CMOS器件的硅BiCMOS技术而形成芯片138。

以图5中的流程图形式来展现上述功率放大器系统56的操作。如块140所指示，取决于发射机正操作在高频带还是低频带模式中，即，取决于高频带功率放大器60或低频带功率放大器62中的哪一个是激活的，放大高频带RF信号或低频带RF信号。如块142所指示，通过在使负电压偏移（即，放大的电压波形的负周期部分）通过的同时阻挡正电压偏移（即，放大的电压波形的正周期部分）而限制放大的信号。如块144所指示，对仅表示波形的负周期部分的受限信号进行平均。此平均值提供饱和深度的指示。如块146所指示，将此值与阈值（例如，参考电压）比较。参考电压可以从功率放大器60和62中的非激活的一个的输出获得，所述参考电压可以结合电流源而用作参考电压电路的一部分。如块148所指示，如果平均值下降到阈值以下，则可以产生饱和检测信号。功率控制电路可以使用饱和检测信号，以对于功率放大器60和62中的激活的一个回退或减小目标功率水平。

虽然已经描述了本发明的各个实施例，但是对于本领域的普通技术人员来说将显而易见的是，在本发明的范畴内的更多的实施例和实施方式是可能的。例如，虽然在如上所述的图示或示例性实施例中，为了说明的目的而将限幅器部分、平均滤波器部分和比较器部分示出为包含在分立电路中，但是本领域的技术人员将理解，这样的部分及其元件的一些或全部可替代地包含在适当编程或配置的数字信号处理逻辑中。因此，除了依据权利要求书之外，本发明不受限制。

Claims (24)

1.一种用于射频RF发射机的功率放大器电路，该功率放大器电路包括：

功率放大器，其具有至少一个输出晶体管，该输出晶体管具有耦合至电源电压的输出晶体管端子；

占空比检测器，其具有耦合至该输出晶体管端子的输入，并生成表示由功率放大器放大的RF信号为负的时间量与该RF信号为正的时间量之间的比的输出；以及

比较器部分，其具有第一和第二比较器输入并产生饱和检测输出信号，所述第一和第二比较器输入之一耦合至该占空比检测器的输出，而所述第一和第二比较器输入中的另一个耦合至参考电压电路。

2.如权利要求1所述的功率放大器电路，其中该占空比检测器包括：

限幅器部分，耦合至该输出晶体管端子，该限幅器部分阻挡正电压偏移并使负电压偏移通过；以及

平均滤波器部分，耦合至该限幅器部分的输出。

3.如权利要求2所述的功率放大器电路，其中：

该功率放大器包括能够响应于频带选择信号而选择性地激活的高频带输出晶体管和低频带输出晶体管，该高频带输出晶体管具有耦合至电源电压的高频带输出晶体管端子，该低频带输出晶体管具有耦合至电源电压的低频带输出晶体管端子；

该限幅器部分包括第一限幅器和第二限幅器，该第一限幅器耦合至该高频带输出晶体管端子，该第一限幅器阻挡正电压偏移并使负电压偏移通过，该第二限幅器耦合至该低频带输出晶体管端子，该第二限幅器阻挡正电压偏移并使负电压偏移通过；

该平均滤波器部分包括耦合至该第一限幅器的输出的第一平均滤波器和耦合至该第二限幅器的输出的第二平均滤波器；以及

该比较器部分还包括响应于该频带选择信号的切换部分，当该频带选择信号指示高频带操作时，该切换部分将该第一比较器输入耦合至该第一平均滤波器的输出，并将该第二比较器输入耦合至参考电压电路，当该频带选择信号指示低频带操作时，该切换部分还将该第一比较器输入耦合至该第二平均滤波器的输出，并将该第二比较器输入耦合至参考电压电路。

4.如权利要求3所述的功率放大器电路，其中：

该第一限幅器包括第一二极管和第一偏压电路，该第一偏压电路将该第一二极管偏压，以在该高频带输出晶体管端子处的正电压偏移期间导通，并在该高频带输出晶体管端子处的负电压偏移期间截止；以及

该第二限幅器包括第二二极管和第二偏压电路，该第二偏压电路将该第二二极管偏压，以在该低频带输出晶体管端子处的正电压偏移期间导通，并在该低频带输出晶体管端子处的负电压偏移期间截止。

5.如权利要求3所述的功率放大器电路，其中：

该第一平均滤波器包括至少一个电阻器和至少一个电容器；以及

该第二平均滤波器包括至少一个电阻器和至少一个电容器。

6.如权利要求3所述的功率放大器电路，其中该切换部分包括：

响应于该频带选择信号的第一开关，该第一开关具有耦合至该第一比较器输入的刀端子、耦合至该第一平均滤波器的输出和该参考电压电路的一部分的第一掷端子、以及耦合至该第二平均滤波器的输出和该参考电压电路的一部分的第二掷端子；

响应于该频带选择信号的第二开关，该第二开关具有耦合至该第二比较器输入的刀端子输出、耦合至该第一平均滤波器的输出和该参考电压电路的一部分的第一掷端子、以及耦合至该第二平均滤波器的输出和该参考电压电路的一部分的第二掷端子。

7.如权利要求6所述的功率放大器电路，其中该参考电压电路包括：

第一电流源，其响应于该频带选择信号并耦合至该第一平均滤波器的输出、该第一开关的第一掷端子和该第二开关的第一掷端子；以及

第二电流源，其响应于该频带选择信号并耦合至该第二平均滤波器的输出、该第一开关的第二掷端子和该第二开关的第二掷端子。

8.一种用于检测射频RF发射机中的功率放大器饱和的方法，包括：

使用输出晶体管放大RF信号，该输出晶体管具有耦合至电源电压的输出晶体管端子；

检测放大的RF信号为负的时间量和该放大的RF信号为正的时间量之间的占空比；

将表示该占空比的信号提供至比较器部分的第一输入；

将参考电压提供至该比较器部分的第二输入；以及

响应于表示该占空比的信号与该参考电压的比较，产生饱和检测输出信号。

9.如权利要求8所述的方法，其中检测放大的RF信号的占空比包括：

在使该放大的RF信号的负电压偏移通过的同时限制该放大的RF信号的正电压偏移，以产生受限信号；以及

平均该受限信号以产生平均信号。

10.如权利要求9所述的方法，其中：

放大RF信号包括：使用功率放大器的高频带输出晶体管放大高频带RF信号，并使用低频带输出晶体管放大低频带RF信号，该高频带输出晶体管具有耦合至电源电压的高频带输出晶体管端子，该低频带输出晶体管具有耦合至电源电压的低频带输出晶体管端子；

限制正电压偏移包括：在使放大的高频带RF信号的负电压偏移通过的同时，限制该放大的高频带RF信号的正电压偏移以产生第一受限信号，并且在使放大的低频带RF信号的负电压偏移通过的同时，限制该放大的低频带RF信号的正电压偏移以产生第二受限信号；

平均该受限信号包括：平均该第一受限信号以产生第一平均信号，并平均该第二受限信号以产生第二平均信号；以及

提供表示该占空比的信号包括：当该频带选择信号指示高频带操作时，将该第一平均信号耦合至比较器部分的第一输入，并将参考电压耦合至该比较器部分的第二输入，以及当该频带选择信号指示低频带操作时，将该第二平均信号耦合至该比较器部分的第二输入，并将参考电压耦合至该比较器部分的第一输入。

11.如权利要求10所述的方法，其中：

在使放大的高频带RF信号的负电压偏移通过的同时、限制该放大的高频带RF信号的正电压偏移以产生第一受限信号包括：第一二极管在正电压偏移期间导通并在负电压偏移期间截止；以及

在使放大的低频带RF信号的负电压偏移通过的同时、限制该放大的低频带RF信号的正电压偏移以产生第二受限信号包括：第二二极管在正电压偏移期间导通并在负电压偏移期间截止。

12.如权利要求10所述的方法，其中：

平均该第一受限信号包括：低通滤波该第一受限信号；以及

平均该第二受限信号包括：低通滤波该第二受限信号。

13.一种移动无线电信设备，包括：

用户接口；

天线；

基带子系统，其耦合至该用户接口；以及

射频RF子系统，其耦合至该基带子系统和该天线，该RF子系统包括发射机部分和接收机部分，该发射机部分包括调制器、上变频器和功率放大器系统，该功率放大器系统包括：功率放大器，其具有高频带输出晶体管和低频带输出晶体管；第一占空比检测器，其具有耦合至高频带输出晶体管端子的输入；第二占空比检测器，其具有耦合至低频带输出晶体管端子的输入；以及比较器部分。

14.如权利要求13所述的移动无线电信设备，其中所述功率放大器的高频带输出晶体管包括耦合至电源电压的高频带输出晶体管端子，低频带输出晶体管包括耦合至电源电压的低频带输出晶体管端子。

15.如权利要求14所述的移动无线电信设备，其中所述第一占空比检测器生成表示由高频带输出晶体管放大的RF信号为负的时间量与该RF信号为正的时间量之间的比的输出。

16.如权利要求15所述的移动无线电信设备，其中所述第一占空比检测器包括：第一限幅器部分，其耦合至该高频带输出晶体管端子，该第一限幅器部分阻挡正电压偏移并限制负电压偏移通过；以及第一平均滤波器部分，其耦合至该第一限幅器部分的输出。

17.如权利要求16所述的移动无线电信设备，其中所述第二占空比检测器生成表示由高频带输出晶体管放大的RF信号为负的时间量与该RF信号为正的时间量之间的比的输出。

18.如权利要求17所述的移动无线电信设备，其中所述第二占空比检测器包括：第二限幅器部分，其耦合至该低频带输出晶体管端子，该第二限幅器部分阻挡正电压偏移并使负电压偏移通过；以及第二平均滤波器部分，其耦合至该第二限幅器部分的输出。

19.如权利要求18所述的移动无线电信设备，其中所述比较器部分具有第一和第二比较器输入并产生饱和检测输出信号。

20.如权利要求19所述的移动无线电信设备，其中所述比较器部分还包括响应于频带选择信号的切换部分，当该频带选择信号指示高频带操作时，该切换部分将该第一比较器输入耦合至该第一平均滤波器的输出，并将该第二比较器输入耦合至参考电压电路，当该频带选择信号指示低频带操作时，该切换部分还将该第一比较器输入耦合至该第二平均滤波器的输出，并将该第二比较器输入耦合至参考电压电路。

21.如权利要求18所述的移动无线电信设备，其中：

该第一限幅器部分包括第一二极管和第一偏压电路，该第一偏压电路将该第一二极管偏压，以在该高频带输出晶体管端子处的正电压偏移期间导通，并在该高频带输出晶体管端子处的负电压偏移期间截止；以及

该第二限幅器部分包括第二二极管和第二偏压电路，该第二偏压电路将该第二二极管偏压，以在该低频带输出晶体管端子处的正电压偏移期间导通，并在该低频带输出晶体管端子处的负电压偏移期间截止。

22.如权利要求18所述的移动无线电信设备，其中：

该第一平均滤波器部分包括至少一个电阻器和至少一个电容器；以及

该第二平均滤波器部分包括至少一个电阻器和至少一个电容器。

23.如权利要求20所述的移动无线电信设备，其中该切换部分包括：

响应于该频带选择信号的第一开关，该第一开关具有耦合至该第一比较器输入的刀端子、耦合至该第一平均滤波器部分的输出和该参考电压电路的一部分的第一掷端子、以及耦合至该第二平均滤波器部分的输出和该参考电压电路的一部分的第二掷端子；

响应于该频带选择信号的第二开关，该第二开关具有耦合至该第二比较器输入的刀端子输出、耦合至该第一平均滤波器部分的输出和该参考电压电路的一部分的第一掷端子、以及耦合至该第二平均滤波器部分的输出和该参考电压电路的一部分的第二掷端子。

24.如权利要求23所述的移动无线电信设备，其中该参考电压电路包括：

第一电流源，其响应于该频带选择信号并耦合至该第一平均滤波器的输出、该第一开关的第一掷端子和该第二开关的第一掷端子；以及

第二电流源，其响应于该频带选择信号并耦合至该第二平均滤波器的输出、该第一开关的第二掷端子和该第二开关的第二掷端子。

Images