本發(fā)明涉及適應(yīng)型功率放大器及射頻發(fā)射器，更具體涉及一種與各種供應(yīng)電壓對應(yīng)的適應(yīng)型功率放大器及其射頻發(fā)射器。

背景技術(shù)：

在部分記述的內(nèi)容僅單純地提供本實施例的背景技術(shù)，并非構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

作為蜂窩手機(cellularhandset)或無線網(wǎng)絡(luò)(wifi)等無線通信裝置中使用的收發(fā)器要求的項目，具有低功率、低成本、小型化、高輸出率等優(yōu)點。為了在收發(fā)器中實現(xiàn)小型化與低成本，利用互補式金屬氧化物(cmos)半導(dǎo)體制程工藝，并將外部部件盡可能內(nèi)嵌入主射頻芯片。近來，為了提高性能，對功率放大器也進行集成化的努力。

在利用普通功率放大器的發(fā)射系統(tǒng)中，當(dāng)在發(fā)射器系統(tǒng)上要求的輸出功率水平不同時，必須用其它的代替功率放大器。另外，在使用對功率放大器進行集成化的發(fā)射器的情況下，在已集成化的系統(tǒng)中無法反應(yīng)變更的輸出水平。在發(fā)射器的輸出功率不足的情況下，必須在外部使用另外的功率放大器，相反，在發(fā)射器的輸出功率大的情況下，能夠引起過度的電流消耗。

在現(xiàn)有研究中，通過包絡(luò)式追蹤(enveloptracking)功率放大器或供應(yīng)開關(guān)系統(tǒng)(supplyswitchingsystem)等方式處理該問題。該方式因在集成化芯片內(nèi)部必須包括能夠控制的供應(yīng)開關(guān)，由此，硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且發(fā)送信號的線性化不佳。為了解決上述問題，必須另外具備數(shù)字預(yù)失真(digitalpre-distortion,dpd)等線性化裝置。尤其，因為增加造成整個芯片面積的大小過度集中，由此，也增加費用負擔(dān)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

[發(fā)明要解決的問題]

本發(fā)明的一實施例，為了解決上述問題，本發(fā)明的目的為提供一種包括功率放大器的射頻發(fā)射器，即使未使用可變開關(guān)，也能與各種供應(yīng)電壓匹配，能夠改變最大輸出功率(saturationpower)，并能夠保持較佳的線性特性。

[解決問題的手段]

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提供一種射頻發(fā)射器，對于在無線通信系統(tǒng)中發(fā)射信號的射頻發(fā)射器，其包括：直流-直流變壓器，與外部電源供應(yīng)裝置連接而運行；數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號；濾波器，濾除模擬信號的諧波成分而提供輸入信號；射頻上變頻器，將輸入信號按所需的頻道的頻率向上轉(zhuǎn)換，而提供調(diào)制信號；及功率放大電路，與直流-直流變壓器及外部電源供應(yīng)裝置連接，以選擇地接收所施加的各種供應(yīng)電壓其中一種而運行，并放大調(diào)制信號，而產(chǎn)生射頻輸出信號。

本發(fā)明的一實施例，功率放大電路包括：功率放大器(poweramplifier,pa)，具有共發(fā)共基放大器(cascode)結(jié)構(gòu)；可變偏置電路部，與功率放大器的共發(fā)共基放大器晶體管連接；輸入匹配電路，用于匹配功率放大器的輸入端與輸入信號端；及輸出匹配電路，用于匹配功率放大器的輸出端與輸出信號端。

本發(fā)明的一實施例，還包括根據(jù)各種供應(yīng)電壓而控制功率放大器的功率放大器控制部。

本發(fā)明的一實施例，功率放大器的多個晶體管通過共發(fā)共基放大器結(jié)構(gòu)而與主晶體管連接。

本發(fā)明的一實施例，功率放大器控制部根據(jù)各種供應(yīng)電壓而調(diào)整可變偏置電路部的偏置。

本發(fā)明的一實施例中，功率放大器控制部根據(jù)各種供應(yīng)電壓而調(diào)整可變偏置電路的偏置，調(diào)整打開(turnon)的共發(fā)共基放大器晶體管的數(shù)量。

本發(fā)明的一實施例中，根據(jù)各種供應(yīng)電壓，功率放大器控制部根據(jù)所述各種供應(yīng)電壓而改變輸入匹配電路及輸出匹配電路的電阻。

本發(fā)明的一實施例中，功率放大器具有差動放大器的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的一實施例中，功率放大電路與多個直流-直流變壓器連接，以選擇地施加所接收的各種供應(yīng)電壓其中一個。

本發(fā)明的一實施例中，功率放大電路與能夠控制輸出值的直流-直流變壓器連接，以選擇地接收所施加的各種供應(yīng)電壓其中一個。

本發(fā)明的一實施例中，射頻發(fā)射器的直流-直流變壓器及功率放大電路在集成電路上集成。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，對于包含于射頻發(fā)射器的功率放大器，與所述射頻發(fā)射器內(nèi)部的直流-直流變壓器及外部電源供應(yīng)裝置連接，而選擇地接收所施加的各種供應(yīng)電壓中一個，由此，與供應(yīng)電壓對應(yīng)，而提供釋放最大輸出功率的適應(yīng)型功率性放大器。

本發(fā)明的一實施例中，適應(yīng)型功率放大器包括：功率放大器，具有共發(fā)共基放大器結(jié)構(gòu)；可變偏置電路部，與所述功率放大器的共發(fā)共基放大器晶體管連接；輸入匹配電路，用于匹配所述功率放大器的輸入端與輸入信號端；及輸出匹配電路，用于匹配所述功率放大器的輸出端與輸出信號端。

本發(fā)明的一實施例中，可變偏置電路部根據(jù)各種供應(yīng)電源而調(diào)整共發(fā)共基放大器晶體管的偏置。

本發(fā)明的一實施例中，可變偏置電路部調(diào)整根據(jù)所述各種供應(yīng)電源的開啟的共發(fā)共基放大器晶體管的數(shù)量。

本發(fā)明的一實施例中，輸入匹配電路及輸出匹配電路根據(jù)各種供應(yīng)電壓而改變電阻。

本發(fā)明的一實施例中，功率放大器具有差動放大器的結(jié)構(gòu)。

[發(fā)明的效果]

綜上說明所示，本發(fā)明的一實施例具有如下效果，通過實現(xiàn)能夠與各種供應(yīng)電壓對應(yīng)的射頻發(fā)射器，能夠選擇地施加針對射頻發(fā)射器的供應(yīng)電源，根據(jù)供應(yīng)電源，從發(fā)射端能夠發(fā)出最大輸出功率。

并且，具有如下效果，能夠?qū)崿F(xiàn)將偏置及輸入輸出電阻與供應(yīng)電源對應(yīng)而改變的功率放大器，由此，相應(yīng)功率放大器相對于各種供應(yīng)電源而以高效率、高線性運行。

附圖說明

圖1(a)至圖1(c)為顯示本發(fā)明的一實施例中射頻發(fā)射器的框圖；

圖2為顯示本發(fā)明的一實施例中功率放大器的主要構(gòu)成要素的功能框圖；

圖3為例示本發(fā)明的一實施例中包含可變偏置電路部的適應(yīng)型功率放大器的附圖；

圖4為例示本發(fā)明的另一實施例中包含可變偏置電路部及可變電阻電路的適應(yīng)型功率放大器的附圖；

圖5為例示本發(fā)明的另一實施例的差動放大器結(jié)構(gòu)的適應(yīng)型功率放大器的附圖。

具體實施方式

以下，通過附圖而詳細地對本發(fā)明的一部分實施例進行說明。需要注意的是，在對各圖的構(gòu)成要素標注參照符號時，即便顯示在不同的圖上也要盡可能地對相同的構(gòu)成要素標注相同的符號。另外，在對本發(fā)明進行說明時，在判斷為公知構(gòu)成或功能的具體說明可能會使本發(fā)明的主旨模糊不清的情況下，省略其詳細說明。

另外，在對本發(fā)明的構(gòu)成要素進行說明時，可使用第一、第二、a、b、(a)、(b)等術(shù)語。這種術(shù)語僅用于區(qū)分一構(gòu)成要素與其它構(gòu)成要素，并不限定相應(yīng)的構(gòu)成要素的本質(zhì)、次序或順序等。在說明書全文中，當(dāng)指出某一部分“包含”、“具備”某個構(gòu)成要素時，只要未特別記載相反的情況，則意味著并非排除其它構(gòu)成要素，而是還可包含其它構(gòu)成要素。另外，說明書所記載的“…部”、“模塊”等術(shù)語是指對至少一個功能或動作進行處理的單位，其可由硬件、軟件或硬件與軟件的結(jié)合來實現(xiàn)。

普通的功率放大器規(guī)定對應(yīng)供應(yīng)電壓的最大的輸出功率。因此，對于使用功率放大器的情況，必須施加與其匹配的特定的供應(yīng)電壓。對于在普通的功率放大器中所供應(yīng)的電壓不同的情況，最大輸出功率和效率、線性等全部降低。尤其，對于互補式金屬氧化物功率放大器(cmospoweramplifier)的情況，與其它工藝的功率放大器相比，因相對地降低線性特性，為了使發(fā)射端具備完善的線性特性，需要使用數(shù)字預(yù)失真(dpd：digitalpre-distortion)等線性化裝置。

在本發(fā)明的實施例中，公開一種適應(yīng)型功率放大器，當(dāng)供應(yīng)電壓變大時，增加最大輸出功率，當(dāng)供應(yīng)電壓變小時，功率變化效率變好，并且，即使沒有線性化裝置的幫助，也能根據(jù)各種供應(yīng)電壓而進行線性運行。并且，本發(fā)明的實施例公開一種射頻發(fā)射器，在其內(nèi)部包含功率放大器，在要求高輸出的系統(tǒng)中，即使未使用外部功率放大器，也能夠通過單一的發(fā)射器而產(chǎn)生較大的輸出。

圖1(a)至圖1(c)為顯示本發(fā)明的一實施例的射頻發(fā)射器的框圖。

圖1(a)為顯示內(nèi)部的功率放大器與一個直流-直流變壓器連接的情況的射頻發(fā)射器。

本實施例的射頻發(fā)射器100包括：數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(digitaltoanalogconvertor，dac)101、濾波器102(例如低通濾波器(lowpassfilter，lpf))、射頻上變頻器(rfup-converter)103、驅(qū)動放大器(driveamplifier，da)104、功率放大電路(da/pa)105以及直流-直流變壓器(dc-dcconverter)106。并且，與外部電源供應(yīng)裝置(vbat)107及天線108連接而運行。

數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器101，將所輸入的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。

濾波器102由低通濾波器構(gòu)成，濾除傳輸信號之外的雜波信號。換句話說，濾波器102將從數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器101接收的模擬信號濾除諧波成分而提供一基帶信號，以作為輸入信號。

射頻上變頻器103將經(jīng)過濾波器102的輸入信號按照所需的頻道的頻率向上轉(zhuǎn)換而提供調(diào)制信號。

驅(qū)動放大器104，增益(gain)放大所述調(diào)制信號。

功率放大電路105，從直流-直流變壓器(具有vdd1準位)106及外部電源供應(yīng)裝置107接收所供應(yīng)的電源，而對增益放大的調(diào)制信號放大功率，以產(chǎn)生增幅的射頻輸出信號。所述功率增幅的射頻輸出信號最終通過天線108發(fā)射。

數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器101、濾波器102、射頻上變頻器103、驅(qū)動放大器104、功率放大電路105及直流-直流變壓器106能夠在射頻發(fā)射器的集成電路上集成。對于包含于本發(fā)明的一實施例的射頻發(fā)射器的功率放大器，對應(yīng)各種供應(yīng)電壓，而產(chǎn)生最大輸出，并進行線性運行。因此，本實施例的射頻發(fā)射器即使在外部未具備另外的線性裝置或功率放大器，在各種供應(yīng)電壓都能夠通過單一的發(fā)射器產(chǎn)生最大的輸出。

圖1(b)顯示內(nèi)部的功率放大器與多個直流-直流變壓器連接的情況的射頻發(fā)射器。圖1(c)顯示內(nèi)部的功率放大器與能夠控制輸出值的直流-直流變壓器連接的情況的射頻發(fā)射器。

在本發(fā)明的一實施例的功率放大電路105，是指通過與包含于發(fā)射器內(nèi)部的直流-直流轉(zhuǎn)換器106及發(fā)射器連接的外部電源供應(yīng)裝置107而可選擇地接收所施加的各種供應(yīng)電壓，與接收所施加的電壓對應(yīng)而運行的適應(yīng)型功率放大器(adaptivepoweramplifier)。如圖1(b)所示，功率放大電路105能夠與多個直流-直流變壓器106(包括具有vdd1準位的直流-直流變壓器dcdc1、具有vdd2準位的直流-直流變壓器dcdc2、以及具有vddn準位的直流-直流變壓器dcdcn)連接，或如圖1(c)所示，與能夠控制輸出值的直流-直流變壓器106(包括具有vdd1準位的直流-直流變壓器dcdc1以及具有vdd2準位的直流-直流變壓器dcdc2)連接。本發(fā)明的實施例中，功率放大器105根據(jù)可選擇的供應(yīng)電壓，以決定對應(yīng)的射頻發(fā)射器，并且確定射頻發(fā)射器100的整體最大輸出。換句話說，功率放大電路105對應(yīng)各種供應(yīng)電壓而按照高效率運行并且提供線性輸出信號，使射頻發(fā)射器100的運行可根據(jù)確定的供應(yīng)電壓而釋放最大的輸出功率。

圖2為顯示本發(fā)明的一實施例中功率放大器的主要構(gòu)成要素的功能框圖。包含于射頻發(fā)射器100的功率放大電路105包括：功率放大器(poweramplifier，pa)201、功率放大器控制部202、可變偏置電路部203、輸入匹配電路204及輸出匹配電路205。

功率放大器201放大經(jīng)過輸入匹配電路204的信號。被放大的信號經(jīng)過輸出匹配電路205而供應(yīng)至負載。在本發(fā)明的一實施例中，在功率放大器201上，單端放大器(single-endedamplifier)結(jié)構(gòu)和差動放大器(differentialamplifier)結(jié)構(gòu)能夠全部適用。

功率放大器控制部202根據(jù)供應(yīng)電壓產(chǎn)生控制信號，以控制可變偏置電路部203、輸入匹配電路204及輸出匹配電路205的運行，使得功率放大器201通過所述輸出匹配電路205釋放最大輸出功率。

可變偏置電路部203用于供應(yīng)功率放大器201的偏置電源(偏置電壓或偏置電流)。換句話說，可變偏置電路部203可調(diào)整功率放大器201的偏置電源，以使功率放大電路105對于各種供應(yīng)電壓而釋放最大的輸出功率。

并且，可變偏置電路部203能夠改變在共發(fā)共基放大器結(jié)構(gòu)的功率放大電路105上打開(turnon)的共發(fā)共基放大器晶體管的數(shù)量，以使功率放大電路105對應(yīng)各種供應(yīng)電壓而釋放最大的輸出功率。

輸入匹配電路204在輸入有輸入信號的輸入信號端(in)與功率放大器201的輸入端之間連接，使得輸入信號端(in)的輸入信號部(未圖示)的電阻與功率放大器201的輸入端的電阻匹配。功率放大器控制部202根據(jù)各種供應(yīng)電源產(chǎn)生用于控制輸入匹配電路204的控制信號，并且輸入匹配電路204根據(jù)所述控制信號調(diào)整與改變輸入匹配電路204本身的電阻結(jié)構(gòu)，以匹配輸入信號端與功率放大器201之間的信號路徑的電阻。

輸出匹配電路205在功率放大器201的輸出端與輸出信號端(out)之間連接，使得功率放大器201的輸出端的電阻與負載(未圖示)的電阻匹配。功率放大器控制部202根據(jù)各種供應(yīng)電源產(chǎn)生用于控制輸出匹配電路205的控制信號，并且輸出匹配電路205根據(jù)所述控制信號調(diào)整與改變輸出匹配電路205本身的電阻結(jié)構(gòu)，以匹配功率放大器201與輸出信號端之間的信號路徑的電阻。

下面，參照圖3至圖5，對本發(fā)明的一實施例中包含于射頻發(fā)射器100內(nèi)部的適應(yīng)型功率放大器的運行進行說明。

本發(fā)明的一實施例的圖3至圖5的功率放大器的輸入端由n型晶體管構(gòu)成，顯示為共發(fā)共基放大器結(jié)構(gòu)的電路。在圖3至圖5中顯示主晶體管(maintransistor)301及共發(fā)共基放大器晶體管(cascodetransistor)302，是一種主晶體管301的電流引入端與共發(fā)共基放大器晶體管302的電流引出端相互連接的共發(fā)共基放大器結(jié)構(gòu)。主晶體管301的控制端與輸入匹配電路連接，共發(fā)共基放大器晶體管302的控制端與可變偏置電路部203連接。多個共發(fā)共基放大器晶體管302通過共發(fā)共基放大器結(jié)構(gòu)與主晶體管301連接，以使多個共發(fā)共基放大器晶體管302與各種供應(yīng)電壓對應(yīng)。

此實施例的功率放大器由兩層的共發(fā)共基放大器結(jié)構(gòu)連接，但并非對其限定，在其他實施例中，功率放大器也能夠由多層的共發(fā)共基放大器結(jié)構(gòu)連接。并且，此實施例利用n型金屬氧化物場效晶體管(mosfet)的功率放大器電路，但也能夠利用p型晶體管或雙極結(jié)型晶體管(bjt)的電路。

圖3為顯示本發(fā)明的一實施例中包含可變偏置電路部的適應(yīng)型功率放大器的附圖。

功率放大器控制部202可根據(jù)供應(yīng)電壓產(chǎn)生用于控制可變偏置電路部203的運行的控制信號?？勺兤秒娐凡?03接收控制信號，并根據(jù)控制信號調(diào)整偏置電源，以使功率放大電路105對于各種供應(yīng)電源皆可釋放最大輸出功率并進行線性運行。

圖4為顯示本發(fā)明的另一實施例中包含可變偏置電路部及可變電阻電路的適應(yīng)型功率放大器的附圖。

可變偏置電路部203從功率放大器控制部202接收控制信號，并根據(jù)控制信號調(diào)整在共發(fā)共基放大器結(jié)構(gòu)的功率放大器201上打開的共發(fā)共基放大器晶體管302的數(shù)量。將晶體管的數(shù)量按開/閉開關(guān)調(diào)整。由此，對于各種供應(yīng)電源，功率放大電路105皆可釋放最大輸出并進行線性運行。

即使在打開的晶體管的數(shù)量在發(fā)生變更的情況下，為了保障動作頻率下的運行，輸入匹配電路204及輸出匹配電路205可從功率放大器控制部202接收控制信號，并根據(jù)控制信號調(diào)整包含功率放大器201的信號路徑上的電阻。由此，輸入匹配電路204可調(diào)整輸入信號端的輸入信號部(未圖示)的電阻與功率放大器201的輸入端的電阻，并且輸出匹配電路205可調(diào)整功率放大器201的輸出端的電阻與負載(未圖示)的電阻。

圖5為顯示本發(fā)明的另一實施例中差動放大器結(jié)構(gòu)的適應(yīng)型功率放大器的附圖。

在圖5的適應(yīng)型功率放大器中，功率放大器201為差動放大器的結(jié)構(gòu)而非單端放大器的結(jié)構(gòu)，相較于圖3以及圖4的主晶體管301及共發(fā)共基放大器晶體管(s0～sn)302，圖5的主晶體管301及共發(fā)共基放大器晶體管302是由差動結(jié)構(gòu)組成，但是包含于電路的可變偏置電路部203、輸入匹配電路204及輸出匹配電路205的執(zhí)行方式與上述圖3以及圖4所述的適應(yīng)型功率放大器的可變偏置電路部203、輸入匹配電路204及輸出匹配電路205的執(zhí)行方式相同。

以上說明僅用以例示性地說明本實施例的技術(shù)思想，本實施例所屬的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員可在不脫離本實施例的本質(zhì)特性的范圍內(nèi)實現(xiàn)各種修正及變形。因此，本實施例并不限制本實施例的技術(shù)思想，而是用以說明本實施例的技術(shù)思想，本實施例的技術(shù)思想的范圍不受這些實施例的任何限定。本實施例的保護范圍應(yīng)根據(jù)隨附的權(quán)利要求書來解釋，與其等同的范圍內(nèi)的所有技術(shù)思想應(yīng)解釋為包含在本實施例的保護范圍內(nèi)。