專利名稱：具有寬動(dòng)態(tài)范圍的整流放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有配置用于提供可變輸出功率的整流結(jié)構(gòu)的可變?cè)鲆娣糯笃鳌?br> 背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)中發(fā)射的信號(hào)往往在強(qiáng)度方面有所不同，從而需要在無線電收發(fā)信
機(jī)中使用可變?cè)鲆娣糯笃?。可變?cè)鲆娣糯笃鞑僮饔糜趯?duì)發(fā)射信號(hào)中變化的路徑損耗進(jìn)行補(bǔ) m
te ο理論上，可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)在低噪聲時(shí)提供放大，幾乎不增加失真，并且耗費(fèi) 極少的功率。這是很重要的，因?yàn)橛砂l(fā)射機(jī)產(chǎn)生的任何失真將功率漏失到鄰近的通信信道 中，從而降低了系統(tǒng)容量。為了最小化失真，VGA及其他電路中的偏置電流一般很高，這對(duì) 于便攜設(shè)備來說是一個(gè)不需要的屬性。因此，具有一種失真低和功率消耗低的VGA是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通常意在用于包括可變?cè)鲆娣糯笃鞯臉O化調(diào)制器(polar modulator)中的 設(shè)備和方法，基于多個(gè)整流放大器，所述可變?cè)鲆娣糯笃骰谡穹{(diào)制信號(hào)和/或功率電 平控制信號(hào)提供可調(diào)節(jié)的輸出功率電平。在一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種用于極化調(diào)制器中的整流放大器設(shè)備，該設(shè)備包 括耦合到負(fù)載級(jí)的第一整流放大器級(jí)和與第一整流放大器級(jí)和負(fù)載級(jí)并聯(lián)耦合的第二 整流放大器級(jí)，其中，所述第一和所述第二整流放大器級(jí)分別被配置來提供預(yù)定義定標(biāo) (scaled)輸出，并且其中，所述整流放大器級(jí)分別被配置成響應(yīng)于開關(guān)信號(hào)有選擇地接通 或斷開。在另一方面中，本發(fā)明涉及一種用于極化調(diào)制器中的整流放大器設(shè)備，該設(shè)備包 括多個(gè)整流放大器級(jí)，其中，多個(gè)整流放大器級(jí)之一耦合到負(fù)載級(jí)，開關(guān)設(shè)備耦合到所述多 個(gè)整流放大器級(jí)之一，其中所述開關(guān)設(shè)備布置成響應(yīng)于功率控制信號(hào)接通或斷開所述多個(gè) 整流放大器級(jí)中的一個(gè)或多個(gè)。在又一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種在極化調(diào)制器中提供輸出信號(hào)的方法，包括在 開關(guān)設(shè)備接收功率控制信號(hào)，基于功率控制信號(hào)生成多個(gè)開關(guān)信號(hào)并且至少部分地基于一個(gè)或多個(gè)所述開關(guān)信號(hào)接通或斷開耦合到極化調(diào)制器的輸出負(fù)載的多個(gè)整流放大器級(jí)中 的一個(gè)或多個(gè)的輸出。在下文中結(jié)合附圖來描述本發(fā)明的其他方面。


本發(fā)明的前述方面和伴生的優(yōu)勢(shì)將在參照下文具體描述并且結(jié)合附圖而變得更 加一目了然，其中圖1示出了極化發(fā)射機(jī)的簡(jiǎn)圖；圖2是雙平衡混頻器的示意圖；圖3是可以在本發(fā)明實(shí)施中使用的整流放大器的實(shí)施例的示意圖；圖4(a)是根據(jù)本發(fā)明各方面的包括M個(gè)并勵(lì)級(jí)(shunt stages)的整流放大器的 實(shí)施例示意圖；圖4(b)是根據(jù)本發(fā)明各方面的采用開關(guān)來停用它并最小化饋通(feedthrough) 的整流放大器實(shí)施例的示意圖；圖4(c)是根據(jù)本發(fā)明各方面的包括M個(gè)并勵(lì)級(jí)，其只有低功率級(jí)活動(dòng)的整流放大 器實(shí)施例的示意圖；圖5(a)是根據(jù)本發(fā)明各方面的使用交叉耦合設(shè)備來降低饋通的整流放大器級(jí)的 實(shí)施例示意圖；圖5(b)是根據(jù)本發(fā)明各方面的用施加補(bǔ)償電流(offset current)來使用交叉耦 合設(shè)備的整流放大器級(jí)的實(shí)施例示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明各方面的用來定標(biāo)整流放大器的低功率級(jí)的輸出功率電平的 R-2R梯型電阻的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明各方面的具有擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍的整流放大器的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1說明了一個(gè)極化調(diào)制發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)由于其設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性而有效地運(yùn)行，其 由用于提供相位/頻率調(diào)制的鎖相環(huán)(PLL)和用于提供振幅/包絡(luò)調(diào)制的可調(diào)節(jié)放大器組 成。如圖2中所示，可以用一個(gè)雙平衡混頻器對(duì)射頻載波進(jìn)行振幅調(diào)制。該混頻器使 用相位/頻率調(diào)制的射頻載波對(duì)由晶體管m-N4形成的差動(dòng)對(duì)進(jìn)行開關(guān)。這個(gè)行動(dòng)將由 差動(dòng)電流+IAM(t)和_IAM(t)表示的振幅調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成發(fā)射頻率。這些設(shè)備N5-N6充當(dāng)隔 離從差動(dòng)對(duì)開關(guān)和信號(hào)源擺動(dòng)的輸出的共源共柵放大器級(jí)。負(fù)載由具有兩個(gè)值為1/2 的 組件的后端電阻&，平衡不平衡變換器(balurOLi和調(diào)諧電容器C1組成。這些組件將50 Ω 的端阻抗轉(zhuǎn)換成一般等于200 Ω的內(nèi)電阻。雙平衡混頻器表示直接上變頻極化發(fā)射機(jī)的部 分。為了有效地運(yùn)行，射頻載波信號(hào)必須快速并完全地開關(guān)(switch)整流設(shè)備&-隊(duì)。 此舉將有助于最大化激勵(lì)器(driver)的輸出vout (t) = iM(t)RLeff其中，iM(t)是對(duì)應(yīng)振幅調(diào)制信號(hào)的差動(dòng)電流，Iilrff是在射頻發(fā)射頻率時(shí)的有效負(fù)載阻抗。施加到激勵(lì)器的很大的射頻信號(hào)類似一個(gè)方波，并且在射頻載波的奇數(shù)諧波產(chǎn)生 能量，雖然強(qiáng)度有所降低。由于輸出網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧到射頻載波，該輸出網(wǎng)絡(luò)在高次諧波頻率帶來 一個(gè)較低的有效負(fù)載阻抗I leff。這有助于降低在射頻載波的諧波頻率處的能量。完全開關(guān)整流設(shè)備所需的擺幅(swing)近似等于其中，max(iM)是信號(hào)的峰值，K是開關(guān)核心中的MOS設(shè)備的本征增益。實(shí)際上， 參數(shù)K與氧化物的厚度t。x成反比地變化。激勵(lì)器將信號(hào)電流Iam整流成一個(gè)方波輸出，這可以用傅里葉級(jí)數(shù)來建模
權(quán)利要求
1.一種用于極化調(diào)制器中的整流放大器設(shè)備，包括第一整流放大器級(jí)，其耦合到負(fù)載級(jí)；以及第二整流放大器級(jí)，其與所述第一整流放大器級(jí)和所述負(fù)載級(jí)并聯(lián)耦合；其中，所述第一和所述第二整流放大器級(jí)分別被配置用于提供預(yù)定義定標(biāo)輸出，并且 其中，每個(gè)所述整流放大器級(jí)被配置成響應(yīng)于開關(guān)信號(hào)有選擇地接通或斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括開關(guān)設(shè)備，所述開關(guān)設(shè)備被配置成提供對(duì)所述 第一和所述第二整流放大器級(jí)的選擇性開關(guān)的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述開關(guān)設(shè)備包括開關(guān)電路，所述開關(guān)電路被配 置用于接收與期望輸出電平相關(guān)聯(lián)的功率控制信號(hào)并且提供一個(gè)或多個(gè)開關(guān)信號(hào)以控制 所述第一和所述第二整流放大器級(jí)的開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述功率控制信號(hào)包括振幅調(diào)制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述功率控制信號(hào)包括與發(fā)射功率電平信號(hào)相 結(jié)合的振幅調(diào)制信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一整流放大器級(jí)包括第一對(duì)晶體管，其耦合到所述負(fù)載和提供給所述第一整流放大器級(jí)的偏置信號(hào)；以及第二對(duì)晶體管，其耦合到所述第一對(duì)晶體管，所述第二對(duì)晶體管包括耦合到提供給所 述第一整流放大器級(jí)的射頻信號(hào)的射頻開關(guān)對(duì)；其中，所述第二對(duì)晶體管還耦合到提供給所述第一整流放大器級(jí)的振幅信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述振幅信號(hào)是電流信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述振幅信號(hào)包括振幅調(diào)制信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述振幅信號(hào)包括與發(fā)射功率電平信號(hào)相結(jié)合 的振幅調(diào)制信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一放大級(jí)和所述第二放大級(jí)的所述預(yù)定 義定標(biāo)輸出被相等加權(quán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一放大級(jí)和所述第二放大級(jí)的所述預(yù)定 義定標(biāo)輸出被線性地加權(quán)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一放大級(jí)和所述第二放大級(jí)的所述預(yù)定 義定標(biāo)輸出被二進(jìn)制加權(quán)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一放大級(jí)和所述第二放大級(jí)的所述預(yù)定 義定標(biāo)輸出被對(duì)數(shù)或指數(shù)加權(quán)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一整流放大器級(jí)被配置為交叉耦合差動(dòng)對(duì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述交叉耦合的差動(dòng)對(duì)包括第一對(duì)晶體管，包括第一晶體管和第二晶體管，所述第一對(duì)晶體管耦合到所述負(fù)載和 提供給所述第一整流放大器級(jí)的偏置信號(hào)；第二對(duì)晶體管，包括第一射頻開關(guān)對(duì)，所述第二對(duì)晶體管耦合到所述第一對(duì)晶體管，提 供給所述第一整流放大器級(jí)的射頻信號(hào)，以及提供給所述第一整流放大器級(jí)的振幅信號(hào)； 以及第三對(duì)晶體管，包括第二射頻開關(guān)對(duì)，所述第三對(duì)晶體管耦合到所述第一對(duì)晶體管和所述射頻信號(hào)；其中，所述第一射頻開關(guān)對(duì)和所述第二射頻開關(guān)對(duì)被交叉耦合以取消通過反饋路徑耦 合到所述輸出的信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述振幅信號(hào)是電流信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述振幅信號(hào)包括振幅調(diào)制信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述振幅信號(hào)包括與發(fā)射功率電平信號(hào)相結(jié) 合的振幅調(diào)制信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，還包括偏置電路，所述偏置電路被配置用于向所述 第一第二射頻開關(guān)對(duì)和所述第二射頻開關(guān)對(duì)施加補(bǔ)償電流以減少失真。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述偏置電路包括第一電路，用于結(jié)合所述 補(bǔ)償電流與所述振幅信號(hào)；以及第二電路，用于將所述補(bǔ)償電流耦合到所述第二射頻開關(guān) 對(duì)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括耦合到所述第一整流放大器級(jí)的R-2R梯型電 路，其中，所述R-2R梯型電路被配置用于提供額外的輸出電平控制解答。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述R-2R梯型電路耦合到所述整流放大器級(jí) 的最低功率電平。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流放大器設(shè)備，其中，所述負(fù)載級(jí)包括第一負(fù)載電阻；第二負(fù)載電阻；調(diào)諧電容器；以及平衡-不平衡變換器(balim)。
24.一種用于極化調(diào)制器中的整流放大器設(shè)備，包括多個(gè)整流放大器級(jí)，其中，多個(gè)整流放大器級(jí)之一耦合到負(fù)載級(jí)；以及開關(guān)設(shè)備，其耦合到所述多個(gè)整流放大器級(jí)之一，其中，所述開關(guān)設(shè)備被布置成響應(yīng)功 率控制信號(hào)來接通或斷開所述多個(gè)整流放大器級(jí)中的一個(gè)或多個(gè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的設(shè)備，其中，所述多個(gè)整流放大器級(jí)之一被配置用于提供 預(yù)定義定標(biāo)輸出。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的設(shè)備，其中，所述開關(guān)設(shè)備包括開關(guān)電路，所述開關(guān)電路被 配置用于接收所述功率控制信號(hào)并且用于提供多個(gè)開關(guān)信號(hào)以控制所述多個(gè)整流放大器 級(jí)中的一個(gè)或多個(gè)的開關(guān)，其中，所述功率控制信號(hào)與期望的輸出功率電平相關(guān)聯(lián)。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的設(shè)備，其中，所述功率控制信號(hào)包括振幅調(diào)制信號(hào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的設(shè)備，其中，所述功率控制信號(hào)包括與發(fā)射功率電平信號(hào) 相結(jié)合的振幅調(diào)制信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求M所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)整流放大器級(jí)中的一個(gè)或多個(gè)包括第一對(duì)晶體管，其耦合到所述負(fù)載和提供給所述整流放大器級(jí)的偏置信號(hào)；以及第二對(duì)晶體管，其耦合到所述第一對(duì)晶體管，所述第二對(duì)晶體管包括耦合到提供給所 述整流放大器級(jí)的射頻信號(hào)的射頻開關(guān)對(duì)；其中，所述第二對(duì)晶體管還耦合到提供給所述整流放大器級(jí)的振幅信號(hào)。
30.根據(jù)權(quán)利要求M所述的設(shè)備，其中，所述振幅信號(hào)是電流信號(hào)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中，所述振幅信號(hào)包括振幅調(diào)制信號(hào)。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中，所述振幅信號(hào)包括與發(fā)射功率電平信號(hào)相結(jié)合的振幅調(diào)制信號(hào)。
33.根據(jù)權(quán)利要求M所述的設(shè)備，其中，所述整流放大器級(jí)中的一個(gè)或多個(gè)被配置為 交叉耦合的差動(dòng)對(duì)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中，所述交叉耦合的差動(dòng)對(duì)包括第一對(duì)晶體管，包括第一晶體管和第二晶體管，所述第一對(duì)晶體管耦合到所述負(fù)載和 提供給所述整流放大器級(jí)的偏置信號(hào)；第二對(duì)晶體管，包括第一射頻開關(guān)對(duì)，所述第二對(duì)晶體管耦合到所述第一對(duì)晶體管，提 供給所述整流放大器級(jí)的射頻信號(hào)，以及提供給所述整流放大器級(jí)的振幅信號(hào)；以及第三對(duì)晶體管，包括第二射頻開關(guān)對(duì)，所述第三對(duì)晶體管耦合到所述第一對(duì)晶體管和 所述射頻信號(hào)；其中，所述第一射頻開關(guān)對(duì)和所述第二射頻開關(guān)對(duì)被交叉耦合以取消通過反饋路徑耦 合到所述輸出的信號(hào)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，還包括偏置電路，所述偏置電路被配置用于向所述 第一第二射頻開關(guān)對(duì)和所述第二射頻開關(guān)對(duì)施加補(bǔ)償電流以減少失真。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其中，所述偏置電路包括第一電路，用于結(jié)合所述 補(bǔ)償電流與所述振幅信號(hào)；以及第二電路，用于將所述補(bǔ)償電流耦合到所述第二射頻開關(guān) 對(duì)。
37.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，多個(gè)所述整流放大器級(jí)的所述預(yù)定義定標(biāo)輸 出被相等加權(quán)。
38.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，多個(gè)所述整流放大器級(jí)的所述預(yù)定義定標(biāo)輸 出被線性加權(quán)。
39.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，多個(gè)所述整流放大器級(jí)的所述預(yù)定義定標(biāo)輸 出被二進(jìn)制加權(quán)。
40.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中，多個(gè)所述整流放大器級(jí)的所述預(yù)定義定標(biāo)輸 出被指數(shù)或?qū)?shù)加權(quán)。
41.根據(jù)權(quán)利要求M所述的設(shè)備，還包括耦合到所述多個(gè)整流放大器級(jí)中的一個(gè)或多 個(gè)的R-2R梯型電路，其中，所述R-2R梯型電路被配置用于提供額外的輸出電平控制解答 (resolution)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中，所述R-2R梯型電路耦合到所述一個(gè)或多個(gè)整 流放大器級(jí)的最低功率電平。
43.一種在極化調(diào)制器中提供輸出信號(hào)的方法，包括在開關(guān)設(shè)備處接收功率控制信號(hào)；基于所述功率控制信號(hào)生成多個(gè)開關(guān)信號(hào)；以及至少部分地基于所述開關(guān)信號(hào)中的一個(gè)或多個(gè)，接通或斷開耦合到所述極化調(diào)制器的 輸出負(fù)載的多個(gè)整流放大器級(jí)中的一個(gè)或多個(gè)的輸出。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述多個(gè)整流放大器級(jí)被配置用于提供預(yù)定 義定標(biāo)輸出。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述功率控制信號(hào)包括振幅調(diào)制信號(hào)。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述功率控制信號(hào)包括與發(fā)射功率電平信號(hào)相結(jié)合的振幅調(diào)制信號(hào)。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，多個(gè)所述整流放大器級(jí)的所述預(yù)定義定標(biāo)輸 出被相等加權(quán)。
48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，多個(gè)所述整流放大器級(jí)的所述預(yù)定義定標(biāo)輸 出被線性加權(quán)。
49.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，多個(gè)所述整流放大器級(jí)的所述預(yù)定義定標(biāo)輸 出被二進(jìn)制加權(quán)。
50.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述多個(gè)整流放大器級(jí)的所述預(yù)定義定標(biāo)輸 出被對(duì)數(shù)或指數(shù)加權(quán)。
全文摘要
描述了一種用于極化調(diào)制器中的可變?cè)鲆嬲鞣糯笃髟O(shè)備及方法。所述設(shè)備可以包括兩個(gè)或多個(gè)配置成基于期望振幅和/或發(fā)射功率電平切換到輸出負(fù)載的整流放大器級(jí)。所述放大器級(jí)可以包括交叉耦合的差動(dòng)對(duì)(differential pair)來消除射頻載波饋通?？梢蕴峁┹o助的R-2R梯型電路以通過降低最低輸出級(jí)處的輸出功率而進(jìn)一步擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。
文檔編號(hào)H03F3/45GK102106082SQ200980101988
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月9日
發(fā)明者E·夏皮羅, J·葛羅, M·法里亞斯 申請(qǐng)人:昆天公司