带有信号调节的功率放大器的制造方法

文档序号:7526993阅读:235来源:国知局
带有信号调节的功率放大器的制造方法
【专利摘要】装置(500)包括具有第一路径(523)和第二路径(517)的放大器(503)以及连接到所述第一路径的第一可变衰减器(521)。所述装置包括耦接到所述第一可变衰减器的控制器(527)。所述控制器被配置来确定至所述放大器的输入信号(507)的幅值。当所述输入信号的所述幅值小于阈值时,所述控制器被配置来将所述第一可变衰减器的衰减设置为第一衰减值。当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,所述控制器被配置来将所述第一可变衰减器的所述衰减设置为第二衰减值。所述第二衰减值小于所述第一衰减值。
【专利说明】带有信号调节的功率放大器

【技术领域】
[0001]本发明主题的实施例涉及可以具有改善的效率的放大器,更具体地,涉及可以具有改善的信号调节以提供改善的放大器效率和性能的放大器。

【背景技术】
[0002]多赫蒂(Doherty)放大器是常用于无线通信系统的放大器。当今,例如,多赫蒂放大器越来越多地被应用于实现无线通信网络操作的基站中。多赫蒂放大器适于在这类应用中使用,因为该放大器包括独立的放大路径(通常是载波路径和峰值路径)。这两个路径被配置来在不同类下进行操作。更具体地说,载波放大路径通常以AB类模式操作,而峰值放大路径被偏置以使得其以C类模式操作。与平衡放大器相比,这就在无线通信应用中经常遇到的功率水平下,改善了放大器的功率附加效率和线性。
[0003]通常,功率分离器将输入信号提供给多赫蒂放大器中的每个放大路径。功率分离器或信号分离器或划分器是已知的,并且顾名思义,其被用于将信号划分或分离成具有已知的、预定的幅值和相位关系的两个或更多个信号。
[0004]在多赫蒂放大器中,通常期望放大器表现出高效率。然而,在常规的多赫蒂放大器中,每个路径中放大器开始传导或运作的方式可能降低放大器的整体效率。


【发明内容】

[0005]根据本公开的一个实施例,提供了一种装置,包括:具有第一路径和第二路径的放大器,连接到所述第一路径的第一可变衰减器;耦接到所述第一可变衰减器的控制器,所述控制器被配置来:确定至所述放大器的输入信号的幅值,当所述输入信号的所述幅值小于阈值时,将所述第一可变衰减器的衰减设置为第一衰减值,以及当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第一可变衰减器的所述衰减设置为第二衰减值,所述第二衰减值小于所述第一衰减值。
[0006]根据本公开的另一个实施例,提供了一种系统,包括:具有载波路径和峰值路径的多赫蒂放大器,所述多赫蒂放大器包括载波放大器和峰值放大器,所述载波放大器被配置来放大从所述载波路径接收的信号,所述峰值放大器被配置来放大从所述峰值路径接收的信号的;耦接到所述载波路径和所述峰值路径的功率分离器;连接到所述峰值路径的第一可变衰减器,耦接到所述第一可变衰减器的控制器,所述控制器被配置来:确定至所述多赫蒂放大器的输入信号的幅值,当所述输入信号的所述幅值小于阈值时,将所述第一可变衰减器的衰减设置为第一衰减值,以及当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第一可变衰减器的所述衰减设置为第二衰减值,所述第二衰减值小于所述第一衰减值。
[0007]根据本公开的又一个实施例,提供了一种方法,包括:确定至放大器的输入信号的幅值,所述放大器包括连接到所述放大器的第一路径的第一可变衰减器;当所述输入信号的所述幅值小于阈值时,将所述第一可变衰减器的衰减设置为第一衰减值,以及当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第一可变衰减器的所述衰减设置为第二衰减值,所述第二衰减值小于所述第一衰减值。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]在附图中,类似的参考符号贯穿各单独视图表示相同或功能相似的元素,附图连同下面的详细说明被并入并形成说明书的一部分,附图用于进一步说明根据本发明主题的各种实施例,以及解释根据本发明主题的各种原理以及优点。
[0009]图1示出了包括主或载波路径和峰值路径的常规多赫蒂放大器的布置。
[0010]图2A和图2B是示出了常规多赫蒂放大器的理想化的操作的图,其中载波放大器和峰值放大器被建模为理想的电压和电流源。
[0011]图3A和图3B分别示出了被修改的图2A和图2B的图以示出多赫蒂放大器的实际操作。
[0012]图4A是示出了放大器装置的多个am/am曲线的图。
[0013]图4B是示出了放大器装置的多个am/pm曲线的图。
[0014]图5示出了在放大器的每个路径上具有可变衰减器和相移器的双路径放大器。
[0015]图6A是示出了可以怎样根据输入信号RFIN的幅值设置可变衰减器的衰减的图。
[0016]图6B是示出了可以怎样根据输入信号RFIN的幅值设置相移器的相移的图。
[0017]图7A是示出了可以怎样根据输入信号RFIN的幅值设置第二可变衰减器的衰减的图。
[0018]图7B是示出了可以怎样根据输入信号RFIN的幅值设置第二相移器的相移的图。
[0019]图8A和图SB是描绘了理想化的多赫蒂放大器、常规的多赫蒂放大器、以及如在此所讨论的包括由控制器操控的可变衰减器和相移器的多赫蒂放大器的操作的图。
[0020]图9是示出了可以怎样根据至放大器的输入信号的幅值设置至峰值放大器的选通偏置调制输入的输入的图。
[0021]图10是示出了结合图9所示的选通偏置调制修改可变衰减器的衰减的方法的图。
[0022]图1lA和图1lB是分别示出了多个am/am和am/pm失真曲线的图。
[0023]图12是包括一个载波路径和两个峰值路径的三路径多赫蒂放大器的简化图示。
[0024]图13A和图13B是示出了用于修改多路径放大器装置的第一路径中的衰减和相移的方法的图。
[0025]图14A和图14B是示出了用于修改多路径放大器装置的第二路径中的衰减和相移的方法的图。
[0026]图15A和图15B是示出了用于修改多路径放大器装置的第三路径中的衰减和相移的方法的图。

【具体实施方式】
[0027]总的来说,本公开描述了的发明主题的实施例,其涉及可以具有改善的效率的放大器,更具体地,涉及可以具有改善的信号调节以提供改善的放大器效率和性能的放大器。
[0028]在本公开中,结合多赫蒂放大器描述系统的实施例,然而应理解,在本公开中,在各种实施例中,多赫蒂放大器可以被替代的双路径或多路径放大器所取代。
[0029]本公开被提供用于以使得能够实现的方式进一步解释在申请提出时实现和使用根据本发明的各种实施例的最佳模式。本公开还用于增强对发明原理及其优点的理解和认识,而不是以任何方式限制本发明的范围。
[0030]还应理解,关系术语(例如,第一和第二,顶和底等等,如果有的话)的使用,仅仅用于将一实体或活动与另一实体或活动区分开,并不必然需要或暗示在这些实体或活动之间的任何实际的这种关系或顺序。
[0031]很多发明功能和很多发明原理最佳地用集成电路(IC)或在集成电路(IC)中实现,其中所属集成电路可以包括专用IC或具有集成的处理或控制或其它结构的集成电路。可以预期,本领域普通技术人员在这里所公开的概念和原理的指引下,将能够容易地以最少的实验生成这样的IC和结构,虽然可能有由例如可用时间、当前技术和经济考虑等引起的很多设计选择和大量的努力。因此,为了简洁和最小化使根据下述本发明的实施例的原理和概念模糊的任何风险,对这些结构和IC的进一步讨论(如果有的话)将限于关于多种实施例的原理和概念的实质性要点。
[0032]多赫蒂放大器被用于很多无线应用中,这是由于该放大器能够在宽的输出功率范围上实现高的效率,并且可以通过使用各种线性化方案实现所需的线性度。在很多实现方式中,多赫蒂放大器包括两个放大器,载波或主放大器以及峰值放大器。在对称多赫蒂放大器中,载波和峰值放大器大小相同。当今,对称多赫蒂放大器是常用的,但是采用了比载波放大器大的峰值放大器的非对称多赫蒂放大器提供了附加的效率改善的可能性。
[0033]在多赫蒂放大器中,在输入或功率分离器处将输入信号在主和峰值放大路径或电路之间进行分离。分离的信号随后分别由多赫蒂放大器的主和峰值放大器放大,并在输出级处组合。当组合主和峰值放大器的输出时,可能期望对多赫蒂装置的输入分离器的相位和幅值或衰减做出细微调整,以在放大器的每条路径的输出间提供优化的平衡。为了促进这一调整,多赫蒂放大器可以包括可调节功率划分器或分离器,其可以用于精细调节至主和峰值放大器两者的输入信号的配置。多赫蒂放大器也可以包括可调节相位延迟和/或幅值调节,其被配置来选择性地修改多赫蒂放大器的一个或多个路径之一的相移和/或幅值。
[0034]图1示出了包括主路径或载波路径和峰值路径的常规多赫蒂放大器的布置10。如图1中所示,功率分离器12耦接到多赫蒂放大器10的主路径或载波路径14和多赫蒂峰值路径16。功率分离器12被配置来将输入信号18(例如,射频输入(RFIN))划分成多个分别沿着不同放大路径传输的信号。每个放大路径可以包括多个衰减器、相移器和/或放大器。在图1中,功率分离器12产生两个输出信号。
[0035]在一个实现方式中,功率分离器12可以包括功率划分器,其具有用于接收输入射频信号的输入,以及第一和第二划分器输出。当连接到对称多赫蒂放大器时,功率分离器12可以将在输入18处接收的输入信号划分或分离成两个非常相似的(在某些实施例中,具有相等功率)的信号。然而,在其它情况下,功率分离器12可以输出具有不相等的功率的信号。
[0036]功率分离器12的输出连接到主或载波放大器20和峰值放大器22。载波放大器20的输入通过匹配网络或电路(未示出)耦接到功率分离器12的第一输出。峰值放大器22的输入通过匹配网络或电路(未示出)耦接到功率分离器12的第二输出。如本领域普通技术人员根据此处描述将理解的,载波和峰值放大器20和22可以包含相对较低功率水平(power level)放大和相对较高功率水平放大的一个或多个级。
[0037]阻抗变换器或λ /4传输线相移元件24被连接在载波放大器20的输出和求和节点之间,峰值放大器22的输出也耦接到该求和节点。在一些实现方式中,通过由相移元件26引入的存在于路径16上的90度相对相移来补偿由元件24引入的相移。
[0038]包括阻抗28的阻抗网络,起到将适当的负载阻抗呈现给每个载波放大器20和峰值放大器22,并将由每个放大器产生的信号在共用输出节点进行组合的作用。输出负载30 (例如,50欧姆)被连接到载波放大器20和峰值放大器22的输出。
[0039]放大器10被配置为使得载波放大器20给低电平输入信号提供放大,并且放大器20和22组合地操作以给高输入电平的信号提供放大。在一个实现方式中,载波放大器20被配置来放大从主路径14接收的信号,而峰值放大器22被配置为仅在当至放大器的输入信号超过预定阈值(在这里被称为转变点α)时放大从峰值路径16接收的信号,如下所述。
[0040]这可以例如通过偏置载波放大器20以使载波放大器20以AB类模式操作,以及偏置峰值放大器22以使峰值放大器22以C类模式操作来实现。
[0041]由于图1中描绘的多赫蒂放大器10的结构能够在扩展的输入信号范围上高效率传送,所以其被广泛用于通信系统中。该结构也可以使用数字预失真(DPD)技术良好地进行线性化。
[0042]图2Α和图2Β是示出了常规多赫蒂放大器的理想化操作的图,其中载波放大器和峰值放大器被建模为理想的电压和电流源。在图2Α中,纵轴表示位于图1的载波放大器20和峰值放大器22的输出节点处的电压和Vpeaking,而横轴表不归一化的输入信号电压vin/vin max (如图1中所标识的),其中Vin被对最大输入电压Vin max归一化。在图2B中,纵轴表不电流Ipeaking和IeaITier(如图1中所标识的),而横轴表不归一化的输入电压Vin/vin—max。电流和Ipeaking是从零到导致Vin/vin—max等于一的较高值扫描输入功率的结果。在两个图中,电压和电流值已被围绕大约1.0伏特(V)或安培㈧的值归一化。图2A和图2B中所描绘的曲线表示理想化的载波和峰值放大器的所有可能的工作点。在图2A中,线200示出了载波放大器的电压,而线202示出了峰值放大器的电压。在图2B中,线204示出了载波放大器的电流,而线206示出了峰值放大器的电流。
[0043]图2A和图2B中所示的多赫蒂放大器的操作是根据众所周知的一阶概念,其中当不饱和时,载波放大器20和峰值放大器22被建模为电流源,以及当饱和时,被建模为电压源。在低于转变点α的低输入功率水平处,由于峰值放大器22的C类偏置,放大器10的峰值放大器22不导通。如此,由放大器10所产生的低于转变点α的所有放大仅仅通过使用载波放大器20来实现。
[0044]随着输入功率水平的增加,达到这样的点(S卩,如图2Α和图2Β上标示的转变点α),在该点射频(RF)输入信号足够大,以使得载波放大器20处在饱和的开始,并产生IV(归一化的)的一致射频输出电压-见图2Α的线200的水平部分。当饱和的时候,可以通过一阶原理将载波放大器20表示并建模为电压源,以使得随着输入功率的进一步增大,Vcarrier保持在一(归一化的)。由于阻抗变换器24和28 (在图1中不出),电压Vpeaking小于一。随着输入功率的进一步增加,载波放大器20和峰值放大器22的操作移动超过转变点α。峰值放大器开始导通,并贡献具有调制由载波放大器20看到的阻抗的作用的电流Ipeaking,这随后进一步允许载波放大器20贡献附加的RF电流。在Vin/Vin max等于一的全驱动条件下,载波放大器20和峰值放大器22饱和并产生最大功率。
[0045]转变点α的值可以由所期望的负载调制确定,这与载波和峰值放大器的功率容量有关。通常,转变点α被选择为I/(1+Pp/Pc),其中Pp和Pc分别是峰值和载波放大器的功率容量。这是通过图2B的线206描绘的来自峰值放大器22的电流在横轴上的转变点α以上的增加来示出。
[0046]在评估多赫蒂放大器的性能时,可以考虑当输入功率水平在转变点α的附近(以上和以下)的时候放大器的操作,以及考虑多赫蒂放大器在该区域的整体效率。多赫蒂架构的常规分析(其中载波和峰值放大器由理想的电压和电流源表示)显示,在转变点α,总体多赫蒂放大器的效率仅仅由载波放大器决定;假设载波放大器是B类操作,则在Vin/Vin_= α处显示π/4的效率值。该分析假设峰值放大器不构成贡献,这是因为在理想化的模型中,在转变点α处Ipeaking等于零。
[0047]在实际中,峰值放大器不是理想的电压和电流源。由于峰值放大器的C类操作,使得在Vin/Vin maxW α以下转变到α以上时,Ipeaking不会突然从零转变到零之上。换句话说,在图2Α和图2Β的转变点α处的线200和206中的尖角没有准确地描绘出实际多赫蒂放大器的操作。在实践中,对于Ipeaking和Vem1T,响应都是更渐变的。
[0048]图3A和图3B分别示出了具有修改的图2A和图2B的图以描绘多赫蒂放大器在转变点α附近的实际操作。如图3Α所示,在转变点α附近,载波放大器的电压(由线200示出)并不突然地从增加转变为达到最大值1.0V。代之以,如虚线302所示,转变是渐变的。如此,在实际的放大器中,甚至在大于转变点α的某些功率输出电平处,载波放大器仍未达到完全饱和,再次地,与理想化的模型不一致。
[0049]类似地,如图3Β所示,当峰值放大器在转变点α附近开始导通的时候,峰值放大器的电流(由线206示出)不会突然地转变。代之以,如虚线304所示,转变是渐变的。如此,在实际的放大器中,即使在小于转变点α的某些功率输出,峰值放大器已经导通,与理想化的模型不一致。峰值放大器的这种早开启特性有助于载波放大器不达到完全饱和,直到输入高于转变点α (见图3Α的曲线302)。
[0050]除了效率之外,线性度也是放大器的另一种重要特性。放大器的线性度可以按照幅值对幅值失真(am/am)和幅值对相位失真(am/pm)来表示。图4A是示出了多个am/am失真曲线的图。图4A中图的纵轴示出了 am/am失真,而横轴表示放大器(例如,图1的放大器10)的功率输出。线400是示出了完美线性度的理想化曲线,而线404描绘了常规放大器的劣化的am/am响应。本公开提供了改善的放大器装置,其可以具有类似于线402示出的响应,其中线402描绘了优于常规装置的改善的am/am响应,并且其更紧密接近理想化装置的响应曲线。通常期望放大器的am/am失真特性尽可能靠近线400,并随着增加驱动输入而保持恒定,直到该放大器增益压缩的点。
[0051]图4B是示出了多个am/pm曲线的图。图4B的图的纵轴示出了 am/pm失真,横轴表示输出功率。线406是示出了完美线性度的理想化曲线,而线410描绘了常规放大器的劣化的am/am响应。本公开提供了改善的放大器装置,其可以具有类似于线408所示的响应,其中线408描绘了优于常规装置的改善的am/pm响应,并且其更紧密接近理想化装置的响应曲线。通常期望放大器的am/pm失真特性尽可能靠近线406,并随着增加驱动输入而保持恒定,直到该放大器增益压缩的点。
[0052]因此,多种因素可能降低常规多赫蒂放大器的整体效率和线性度。首先,如图3A和图3B所示,峰值放大器开始导通的方式会降低装置的效率。通常,期望峰值放大器对于低于α的信号电平保持在断开状态并是非导通的,并且对于高于α的信号电平突然开启。于是,这种行为将模仿图2Α和图2Β所示的理想化载波和峰值放大器的响应。用于近似这种特性的通常方法是将峰值放大器偏置到C类模式操作,但这仍然导致不如图3Α和图3Β中描绘的理想行为。
[0053]此外,对于转变点α和最大输出之间的输出电平,峰值放大器放大输入信号,并产生信号分量,该信号分量矢量性地(vectorally)贡献于载波放大器在放大器的求和节点生成的信号,导致非线性响应,影响了放大器的线性度。在实践中,由于峰值放大器的C类偏置,在α和I之间的输出电平处的峰值放大器的增益响应是非理想的,并实质性地贡献于降低整体多赫蒂放大器的线性度。
[0054]为了减轻这些影响,有些放大器设计被配置来完全分离放大器内的载波路径和峰值路径。在这些装置中,每个路径具有其自己的发射器,其与其它发射器独立地操作以给每个载波和峰值放大器提供输入信号。虽然这种配置能够精确控制输入至每个载波和峰值放大器的信号,但是附加发射器导致了放大器的成本、尺寸和功耗的相当大地增加。
[0055]在本发明的系统和方法的实施例中,可变衰减器和相移器被定位在多路径放大器装置的放大器中的一个或多个放大器的输入侧处。例如,在具有载波放大器和峰值放大器的多赫蒂放大器中,可变衰减器和相移器可以只被定位在峰值放大器的输入处,可以被定位在峰值放大器和载波放大器两者的输入处,或者,替代地,可以只被定位在载波放大器的输入处。随后可以控制或调整可变衰减器和相移器的配置,以成形被输入至一个或多个放大器中的信号。以这种方式,可以利用可变衰减器和相移器来在转变点α附近提供峰值放大器的更突然的开启和/或关闭响应。此外,可以控制峰值放大器(以及,可选地,载波放大器)的输入信号以产生可以更线性的、接近图4Α和图4Β所示的理想am/am和am/pm响应的放大器输出。
[0056]例如,图5描绘了具有设置在放大器的每个路径上的可变衰减器和相移器的双路径放大器500。放大器500包括对准模块或功率分离器501。功率分离器501将输入信号划分到多个放大路径,其中每个放大路径包括可变衰减器(例如,衰减器515、521中的一个)、可调节相移器(例如,相移器513、519中的一个)和放大器(例如,放大器535、539的一个)。
[0057]功率分离器501包括功率划分器505,其具有用于接收输入射频信号(RFIN)的输Λ 507,以及分别为第一和第二划分器输出的509、511。在对称多赫蒂放大器中,功率划分器505进行操作以将在输入507处接收的输入信号划分或分离成两个非常相似(在某些实施例中,具有相等功率)的信号。当所得到的信号分别小于输入处的信号3分贝时,功率划分器的这种相等功率形式可以被称为3分贝(dB)划分器。虽然3分贝划分器是典型的,但是在一些应用中,在其它实施例中,可以制作和使用具有多个输出或具有不相等信号的输出的其它划分器。
[0058]功率分离器501包括第一可调节相移器513和第一可变衰减器515,它们耦接到第一划分器输出509并被配置用于提供第一功率输出517。应理解,该可调节相移器和可变衰减器可以以任何顺序彼此耦接(例如,如图所示,相移器在衰减器后,反之亦然)。功率分离器501包括第二可调节相移器519和第二可变衰减器521,它们耦接到第二划分器输出511并且被配置用于提供第二功率输出523。如上所述,可以改变这些组件彼此耦接的顺序。
[0059]在可调节功率分离器501的多种实施例中,第一和第二可调节相移器513、519分别被数字地控制(例如,使用接口 525),并具有多个导致了不同级别相移的状态。例如,第一和第二可调节相移器513、519可以分别具有8个相移的状态,其中每个相移的状态定义了以度表示的特定相移。在一个例子中,相移的状态可以被分开大约6.5度。应理解,第一和第二可调节相移器513、519可以具有不同的相移的状态,覆盖不同的范围,以及具有彼此不同的步长,虽然他们通常基本上相同。虽然被数字地控制,但是在很多实施例中,可调节相移器也可以是模拟相移器。
[0060]在功率分离器501的多种实施例中,第一可变衰减器,并且通常第一和第二可变衰减器515、521,每一都被数字地控制(例如,使用接口 525),并具有多个衰减级别,其中衰减级别被分开若干分贝(dB),在一个例子中,以0.5分贝分开衰减级别。第一和第二可变衰减器515、521每一个可以具有例如8个衰减状态或衰减级别,但是在其它实施例中,它们可以具有更多或更少的衰减状态或衰减级别。应理解,第一和第二可变衰减器可以具有不同的衰减状态,覆盖不同的衰减范围,以及具有彼此不同的衰减步长,虽然他们那边通常将基本上相同。虽然被数字地控制,但是在一些实施例中,可变衰减器也可以是模拟衰减器。
[0061]功率分离器501的一些实施例可以进一步包括可选的固定相移器,其被配置用于在分别在第一和第二功率输出517、523处的第一和第二信号之间添加固定相移。在一些实施例中,这可以是被添加到一个放大路径(例如,输出509和功率输出517之间的放大路径,或输出511和功率输出523之间的放大路径)的固定和预定相移(例如,90度)。
[0062]在某些应用(例如,在多赫蒂放大器503)中,将90度相移添加到放大器中的一个路径,并可以用固定相移来偏移该放大器相移。在一些实施例中固定相移包括对于在第一功率输出517处的第一信号在正或负方向上的相移(例如,负移λ/8,诸如负45度相移),以及对于在第二功率输出523处的第二信号在相反方向上的相移(例如,正移λ/8,例如正45度相移)。通过使用相反符号的45度相移,在功率输出517、523处的信号之间产生90度相对相移。可以将相移器实现为分别具有电感性和电容性电抗的集总元件电路。
[0063]接口 525可以被配置和设置用于:响应于在输入533处接收的输入,设置功率分离器501的可调节相移器513、519和可变衰减器515、521。通过接口 525,可以配置控制器527来根据在本公开中描述的方法调整和改变功率分离器501。接口 525的输入533 (或输入/输出)可以包括数据接口(例如,串行接口,诸如串行外围接口(SPI),未示出)。可以将数据接口(例如,SPI)实现在与功率分离器501相同的集成电路芯片(例如,单个硅或砷化镓芯片)上,或者可以将数据接口和功率分离器501实现在不同的集成电路芯片(例如,两个娃芯片、两个砷化镓芯片、或一个娃芯片(例如,用于SPI)和一个砷化镓芯片(例如,用于功率分离器501)的组合)上。
[0064]通常,利用多个开关控制衰减器515、521和/或相移器513、519,所述开关典型地为固态或集成开关,诸如被实现为晶体管的开关。因此,可以将用于在所有衰减器515、521和相移器513、519中的所有开关的状态信息提供给接口 525,并且接口 525用作一个或多个锁存缓冲器,其输出被设置和耦接以确保所有开关都处于合适的0Ν(导通)或OFF(关断)状态。可选择地,可以将编码值(例如,二进制值)或两个或更多个编码值提供给接口 525,其中每个编码值为每个衰减器515、521和相移器513、519唯一地指定状态。例如,如果所有相移器513、519和衰减器515、521是8状态装置,则可以对于每个使用3位编码值以唯一地指定特定状态。因此,在操作过程中,可以将4个这样的编码值提供给接口 525(例如,每个衰减器515、521 —个,并且每个相移器513、519—个)。然后,接口 525可以将每个编码值转换成用于每个衰减器515、521和相移器513、519的合适的控制信号(例如,开关控制信号),并且锁存这些值。在其它实施例中,可以将用于四个装置513、515、519、521中的每一个装置的相移和衰减的量发送到接口 525,并且接口 525可以确定适当状态以实现期望的移位和衰减。在另一个替代实施例中,接口 525可以接收地址或偏移量,并且可以根据接收的地址或偏移量在查找表(未示出)中查找相位状态和/或衰减器状态信息。
[0065]控制器527耦接到RFIN507并且被配置来分析提供给放大器500的输入信号。如下所述,通过分析该输入信号,并且特别是该信号的幅值,控制器527可以被配置来通过使用接口 525操作可变衰减器515、521和相移器513、519中的一个或多个,以改善放大器500的效率和线性度。
[0066]放大器500的多赫蒂放大器503包括通过匹配网络或电路(未示出)耦接到第一功率输出517的主或载波放大器535,和通过匹配网络或电路(未示出)耦接到第二功率输出523的峰值放大器539。如本领域普通技术人员根据此处描述将理解的,主和峰值放大器535,539可以包括相对较低功率水平放大和相对较高功率水平放大的一级或多级。在替代实施例中,装置500可以具有“反转多赫蒂(inverted Doherty)”配置。在这样的配置中,阻抗变换器或λ /4线相移元件547被连接在峰值放大器539的输出和求和节点之间,而不是被连接在载波放大器535的输出和求和节点之间。
[0067]载波和峰值放大器535、539通过相应的输出匹配电路(未示出)耦接到多赫蒂组合器547和输出节点549。多赫蒂组合器547被配置为使得载波放大器535提供对较低电平信号的放大,并且放大器535、539组合操作以提供对其中输入信号超过转变点α的较高电平信号的放大。这可以例如通过偏置载波放大器535以使得其以AB类模式操作,并偏置峰值放大器539以使得其以C类模式操作来实现。
[0068]放大器500可以有更复杂的实现方式,其中功率分离器501具有三个输出,并且多赫蒂放大器503具有一个主放大器和两个峰值放大器,例如,其中每个峰值放大器被偏置在不同的C类工作点。在这样的实施例中,功率分离器501可以包括三个放大路径(每个都包括可调节相移器和可变衰减器)。
[0069]在本系统的实施例中,通过控制器527操纵可变衰减器515、521和相移器513、519以成形被输入至放大器(例如,载波放大器535和峰值放大器539)中一个或多个放大器的信号,以在转变点α附近提供峰值放大器的更突变的导通和/或关断响应。此外,可以控制在峰值放大器539处以及可选地在载波放大器535处的输入信号以更紧密地接近图4Α和图4Β中所示的理想的am/am和am/pm响应。
[0070]参考图5,在本系统的第一实现方式中,仅操纵可变衰减器521和相移器519以便成形至峰值放大器539的输入信号。在这样的实现方式中,可变衰减器515和相移器513是可选的,并可以从电路中移除以使得节点509和517彼此直接连接。然而,通常,可变衰减器515和521以及相移器513和519每一个都存在于放大器内,并且结合使用以成形被输入至载波放大器535和峰值放大器539两者的信号以提供优化的性能。
[0071]控制器527被配置来改变可变衰减器521和相移器519的状态以改变峰值放大器539在转变点α附件的导通特性,并从而改变峰值放大器539的输出以更紧密接近放大器500的想的am/am和am/pm响应。
[0072]控制器527被配置来监视输入信号RFIN,并根据可以随时间而变化的输入信号的包络电压的幅值改变可变衰减器521的衰减。在其它情况下,衰减可以根据峰值包络电压、平均包络电压、峰值包络功率、平均包络功率、或关于输入信号的一些其它功率或电压测量而变化。当包络输入信号的幅值在转变点α之下时,可变衰减器521的衰减被设置为最大值。这降低了出现在至峰值放大器539的输入处的RF电压,迫使放大器进入非导通状态,防止峰值放大器539在输入信号在转变点α之下时操作。相反,当输入信号的幅值超过转变点α的幅值时,将可变衰减器521的衰减设置为使得峰值放大器539能够导通并正常操作的最小值。通常,可变衰减器521的最大衰减值取决于如由衰减器设计所提出的可变衰减器501的可用衰减范围。对于给定的可变衰减器521设计,最大衰减可以是100%衰减。相反,最小衰减值可以是低于衰减器的最大衰减的衰减值。
[0073]通过在低于转变点α时迫使峰值放大器539进入非导通状态(通过将可变衰减器521的衰减设置为最大值),以及在高于转变点α时进入导通状态(通过将可变衰减器521的衰减设置到最小值),允许载波放大器535随着输入信号的增加并接近转变点α而接近其饱和电压而不受峰值放大器539的干扰,从而导致在转变点α处更高的多赫蒂效率。相反,当输入信号电平增加大于转变点α时(在该点载波放大器535饱和),允许峰值放大器539开始操作。在转变点α和最大值之间的输入信号幅值处,可变衰减器521可以表现出若干个衰减状态。在转变点α值附近,控制可变衰减器521以实现峰值放大器539中的电压和电流的急剧转变。在显著高于α (但低于最大值)的输入信号幅值处,可以进一步调整可变衰减器521和相移器519以改善放大器的am/am响应。
[0074]在一个实施例中,当操作可变衰减器521的衰减在最小和最大衰减值之间的时候,控制器527不直接将可变衰减器521从最小衰减状态转变为最大衰减状态,反之亦然。相反,控制器527使可变衰减器521的衰减在输入信号电压的相对小的范围上经过多个中间衰减级别。这个转变过程(如图6A中进一步详细说明的)使得能够实现峰值放大器539的平滑的但相对突变的导通。在一个替代实施例中,可以在最小和最大衰减状态之间迅速地调节可变衰减器521 (例如,在一个步骤或在极少的步骤中)。然而,如果可变衰减器521在最小和最大衰减状态之间过快地改变状态(例如,通过直接从最大衰减转变为最小衰减),则衰减的这种变化可能会将瞬态信号引入到多赫蒂放大器的信号路径中。
[0075]图6A是示出了如何通过控制器527根据输入信号RFIN的幅值设置可变衰减器521的衰减的图。在图6A中,纵轴以dB为单位表示了可变衰减器521的衰减,而横轴表示了至放大器500的归一化输入电压(Vin/Vin _)。应注意,图6A中的横轴不按比例绘制,并且横轴上的点代表了特定值。
[0076]对于低于转变点α的输入电压值,将衰减设置为最大值602。然而,随着输入电压超过转变点α,可变衰减器521的衰减减小。这种减小可以例如通过使可变衰减器521转变通过位于最大衰减值602和最小衰减值604之间的多个衰减状态或值来实现。转变发生在小的但不为零的输入电压的范围上。在一种实现方式中,转变在转变点α和点α+Χ之间发生,其中X在Vin max的大约1%和大约10%之间。当使可变衰减器521的衰减在最大和最小值之间转变的时候,控制器527和接口 525被配置为以等于或大于输入信号RFIN的包络速率(envelope rate)的速率改变可变衰减器521的状态。
[0077]随着输入电压超过α +X,将可变衰减器521的衰减设置为最小值604。然而,在一些实现方式中,对于高于α +X的输入信号幅值,可变衰减器521的衰减是变化的以改善am/am响应。
[0078]因此,在操作过程中,控制器527连续监视至放大器500的输入信号RFIN的包络的幅值。根据输入信号的包络的幅值,控制器527然后确定可变衰减器521的合适的衰减级别。这可以例如通过使用将特定输入信号包络幅值映射到特定衰减状态或级别的查找表来执行。在可变衰减器521是模拟的某些情况下,可变衰减器521可以具有非常多的可能的衰减状态。在这种情况下,可以连续地调整可变衰减器521的衰减通过衰减值范围,而不是转变可变衰减器521通过多个中间衰减状态。在这种情况下,可以用最大衰减值602和最小衰减值604之间的直线或连续曲线替代在图6A中描绘的衰减值的步长系列。
[0079]—旦识别了合适的衰减级别,控制器527与接口 525通信以将可变衰减器521设置为该特定衰减级别。为了确保及时地设置可变衰减器521的衰减级别,控制器527和接口 525被配置为以通常比输入信号包络速率快的速率调整可变衰减器521的衰减,例如在一个实现方式中,调整速率是输入信号包络速率的10倍那么快。
[0080]类似地,当可以改变可变衰减器521的衰减以改善放大器500的性能时,可以根据输入信号改变相移器519的相移以改善放大器500的线性度。图6B是示出了可以如何根据输入信号RFIN的包络的幅值设置相移器519的相移的图。在图6B中,纵轴表示了相移器519的相移,而横轴表不了至放大器500的归一化输入电压(Vin/Vin—max)。应注意,图6A中的横轴不按比例绘制,并且横轴上的点代表了特定值。
[0081]对于低于转变点α的输入电压值,可以将相移器519的相移设置为最小值606(例如,O度)。然而,随着输入电压超过转变点α,相移器519的相移增加,直到当输入信号处于最大值(即,Vin/Vin max= I)的时候相移达到最大值608。选择最大相移值以提供放大器的期望的输出。在某些情况下,这可以是大约45度,但可以根据装置而变化,并可以是显著更大的。这种增加可以例如通过使相移器519转变通过在最小相移值606和最大相移值608之间的多个相移状态来实现。在相移器519是模拟的某些情况下,相移器519可以具有非常多的可能的相移状态。在这种情况下,可以连续地调整相移器519的相移通过相移值范围,而不是使相移器519转变通过多个中间相移状态。在这种情况下,可以用直线或连续曲线替代在图6B中描绘的相移值的步长系列。可以选择相移器519的相移增加(从而将相移引入到峰值放大器539的路径)的速率,以例如补偿当峰值放大器539的输出功率增加时导致的峰值放大器539的相位失真(am/pm相移)。
[0082]因此,在操作过程中,控制器527连续监视至放大器500的输入信号RFIN的包络的幅值。根据输入信号的包络的幅值,控制器527随后确定相移器519的合适的相移。这可以例如通过使用将特定输入信号包络幅值映射到特定相移的查找表执行。一旦确定了合适的相移,控制器527与接口 525通信以将相移器519设置为该特定相移。为了确保及时地设置相移器519的相移,控制器527和接口 525被配置为以通常比输入信号包络速率快的速率(例如,在一个实现方式中,调整速率为输入信号包络速率的10倍快)调整相移器519的相移。
[0083]在一些实现方式中,除了改变被输入至峰值放大器539的信号的衰减和相移,控制器527还可以与接口 525组合来改变被输入至载波放大器535的信号的衰减和相移。这可以例如通过以与根据上述方法改变可变衰减器521和相移器519的方式类似的方式操作可变衰减器515和相移器513来执行。
[0084]例如,图7A是示出了可以如何根据输入信号RFIN的包络的幅值设置可变衰减器515的衰减的图。在图7A中,纵轴以dB为单位表示了可变衰减器515的衰减,而横轴表示了至放大器500的归一化输入电压(Vin/Vin _)。应注意,图7A中的横轴不按比例绘制,并且横轴上的点代表了特定值。
[0085]可以选择在图7A中描述的衰减状态映射以在放大器500的输出处提供恒定增益。因为当峰值放大器539开始导通(在转变点α )时,峰值放大器539的输出可以影响载波放大器535的操作,所以可以降低可变衰减器515的衰减以补偿通常出现在AB类增益曲线上的增益放缩行为(作为对于低于转变点α的信号电平使载波路径衰减的结果),改善的增益响应是可能的。然而,在其它实现方式中,可变衰减器515的衰减特性可以是相反的,其中在低于转变点α处具有最小衰减,并对于高于转变点α的值具有增加的衰减。通常,根据Vin/Vin max调整可变衰减器515以补偿载波放大器535的特性,从而在提供恒定的am/am失真方面改善了整个放大器500的线性度。还应注意,依赖于放大器的技术和其它设计约束,载波放大器535的am/am和am/pm特性可以变化很大,因此,图7A和图7B中所示的函数关系还可以根据放大器500的操作发生变化。
[0086]因此,在操作过程中,控制器527连续监视至放大器500的输入信号RFIN的包络的幅值。根据输入信号的包络的幅值,控制器527于是确定可变衰减器515的合适的衰减级另O。这可以例如通过使用将特定输入信号包络幅值映射到特定衰减级别的查找表来执行。
[0087]一旦识别了合适的衰减级别,控制器527与接口 525通信以将可变衰减器515设置为该特定衰减级别。为了确保及时地设置可变衰减器515的衰减级别,控制器527和接口 525被配置为以等于或快于输入信号包络速率的速率调整可变衰减器515的衰减。
[0088]类似地,当可以改变可变衰减器515的衰减以改善放大器500的性能时,可以根据输入信号改变相移器513的相移以改善放大器500的线性度。图7B是示出了可以如何根据输入信号RFIN的包络的幅值设置相移器513的相移的图。在图7B中,纵轴表示了相移器513的相移,而横轴表不了至放大器500的归一化输入电压(Vin/Vin—max)。应注意,图7A中的横轴不按比例绘制,并且横轴上的点代表了特定值。
[0089]对于低于转变点α的输入电压值,将相移器513的相移设置为最小值。然而,随着输入电压超过转变点α,相移器513的相移增加,直到当输入信号处于最大值(即,Vin/Vin_= D的时候相移达到最大值。该增加可以通过例如使相移器513转变通过位于最小相移值和最大相移值之间的多个相移状态来实现。在相移器513是模拟的某些情况下,相移器513可以具有非常多的可能的相移状态。在这种情况下,可以连续地调整相移器513的相移通过相移值范围,而不是使相移器513转变通过多个中间相移状态。在这种情况下,可以通过直线或连续曲线替代在图7B中描绘的相移值的系列步长。可以选择相移器513的相移增加(从而将相移引入到峰值放大器539的路径中)的速率,以例如补偿当峰值放大器539的输出功率增加时导致的载波放大器535的相位失真(am/pm移位)。在不同放大器实现方式中,图7B中所示的相移可以具有不同形状。例如,替代地,相移可以与图7B中所示的相反,即,随着输入信号幅值的增加而相移减小。
[0090]因此,在操作过程中,控制器527连续监视至放大器500的输入信号RFIN的包络的幅值。于是,根据输入信号的包络的幅值,控制器527确定相移器515的合适相移。这可以例如通过使用将特定输入信号包络幅值映射到特定相移的查找表来执行。一旦确定了合适的相移,控制器527与接口 525通信以将相移器513设置为该特定相移。为了确保及时地设置相移器513的相移,控制器527和接口 525被配置为以通常比输入信号包络速率快的速率调整相移器513的相移,例如,在一个实现方式中,调整速率是输入信号包络速率快的10倍快。
[0091 ] 如上所述,通过操作可变衰减器521和相移器519,以及可选地,可变衰减器515和相移器513,可以改善峰值放大器539的导通特性以及改善放大器500的整体线性度。为了说明,图8A和SB是描绘了理想化的多赫蒂放大器、常规的多赫蒂放大器、以及如上所述的包括了由控制器操作的可变衰减器和相移器的多赫蒂放大器500的操作的图。每个图示出了多赫蒂放大器的载波放大器和峰值放大器的数据。在图8A中,线200示出了载波放大器的电压,而线202示出了峰值放大器的电压。在图SB中,线204示出了载波放大器的电流,而线206示出了峰值放大器的电流。在这两个图中,电压和电流值已被围绕1.0的值归一化。如在图3A和图3B中那样,虚线302和304表示了常规多赫蒂放大器在转变点α周围的实际电压和电流曲线。曲线802和804表示图5的多赫蒂放大器在转变点α周围的电压和电流曲线。
[0092]如图8Α所示,在本发明的该放大器中,相比于常规装置,载波放大器在超过转变点α的减小的输出处达到饱和电压(见线802)。类似地,关于图SB,相比于常规装置,峰值放大器在更大的输入功率水平处开始导通(见线804)。多赫蒂放大器500的这两个属性可以通过增强峰值放大器的有效导通特性实现更理想和更高效的多赫蒂功率放大器。
[0093]在本系统的实现方式中,参照图5,控制器527可以可选地连接到峰值放大器539上的选通偏置调制输入,如连接551所指示的。通过给峰值放大器539的选通偏置调制输入提供特定的输入电压,控制器527可以控制放大器的选通电压(gate voltage) (Vcjeaking),从而控制放大器的直流(DC)工作点。
[0094]在操作过程中,控制器527连续监视至放大器500的输入信号RFIN的包络的幅值。于是,根据述输入信号的包络的幅值,控制器527确定峰值放大器539的合适的操作模式。
[0095]当输入信号包络电平低于转变点α时,控制器527将信号提供给选通偏置调制输入以使峰值放大器539作为C类放大器操作并且不导通。这可以改善放大器500对于低功率输入信号的效率。
[0096]然而,当输入信号的包络的幅值开始超过转变点α时,控制器527将信号提供给选通偏置调制输入以使峰值放大器539作为AB类放大器操作。这导致峰值放大器539开始导通,并且由于峰值放大器539作为AB类装置操作,可以提供改善的线性度的附加好处。通常,峰值放大器539的静态偏置点与输入信号的包络的幅值成比例。对于低于转变点α的输入信号包络幅值,峰值放大器的静态点将从深C类改变为AB类操作。通常,峰值放大器539的静态点以类似于输入信号调制的速率变化。
[0097]再次地,在一个实施例中,控制器527不以突变方式将峰值放大器539从作为C类装置操作转变到作为AB类装置操作,反之亦然。代之以,在转变点α附近的输入信号包络幅值范围上转变可以是渐变的。将峰值放大器的偏置从C类突然切换到AB类(反之亦然)可能导致以毛刺的形式的峰值放大器的增益(ΑΜ/ΑΜ)和相位(ΑΜ/ΡΜ)响应的突然改变,其反过来会妨碍整个放大器的线性度。另一方面,峰值放大器的偏置从C类逐渐转变到AB类可以导致更平滑的增益和相位响应,从而改善放大器的线性度。然而,在替代实施例中,峰值放大器从C类转变到AB类的偏置可以突变进行,而不管线性度的问题。
[0098]图9是示出了可以如何根据至放大器的输入信号的包络的幅值,设置至峰值放大器539的选通偏置调制输入的输入的图。在图9中,纵轴表示了选通偏置调制输入(Vepeaking)的电压,而横轴表不了至放大器500的归一化输入电压(Vin/Vin—_)。应注意,图9的横轴不按比例绘制,并且横轴上的点代表了特定值。
[0099]对于低于转变点α的输入电压值,Vejjeaking被设置为使得峰值放大器539作为C类装置操作。然而,随着输入电压超过转变点α,Ve praking增加,使峰值放大器539开始转变到作为AB类装置操作。这种增加可以例如通过将Vejjeaking转变通过在最小Ve peaking值902和最大peaking值904之间的多个不同值来实现。转变在一定范围的输入信号幅值上发生,在一个实现方式中,所述范围从刚低于转变点α直到最大输入信号幅值。因为在低功率操作中,峰值放大器539被偏置在C类操作模式,并且选通电压低于导通峰值放大器539所需的最低电压,即使Ve peaking可以在转变点α之前倾斜上升,峰值放大器539将不转变到AB类操作模式,直到Vepeaking超过峰值放大器的阈值电压。当在最小值和最大值之间转变Ve,aking的值时,控制器527被配置为以等于或大于输入信号RFIN的包络速率的速率改变Vej)eaking。随着输入电压超过转变点α,将\ peaking设置为最大值904,从而使得峰值放大器539作为AB类装置操作。
[0100]因此,在操作过程中,控制器527连续监视至放大器500的输入信号RFIN的包络的幅值。根据输入信号的包络的幅值,控制器527于是确定合适的Ve praking信号。这可以例如通过使用将特定输入信号包络幅值映射到特定衰减状态的查找表来执行。为了确保及时地设置峰值放大器539的选通偏置调制输入,控制器527被配置为以等于或快于信号包络速率的速率调整Ve,king。
[0101]在该实现方式中,由于当导通时,峰值放大器539在AB类模式操作,因此放大器可以表现出改善的线性度。因而,上述的偏置改变技术可以被用于代替上面所讨论的改变相移器513和519的技术以抵消非线性,其中该非线性由于峰值放大器539作为C类装置进行操作而将被注入到放大器500的输出。
[0102]即使如此,仍然可以通过可选地改变可变衰减器515和521的衰减来改善装置的效率。例如,图10是示出了组合图9所示的选通偏置调制的改变可变衰减器515和521的衰减的方法。在图10中,纵轴表不衰减,而横轴表不至放大器500的归一化输入电压(Vin/Vinjiax)。在低于转变点α处,将可变衰减器515的衰减(由线1002表示)设置为使载波放大器535导通的相对低的值。相反,将可变衰减器521的衰减(由线1004表示)设置为相对高的值,从而迫使峰值放大器539进入非导通状态。在高于转变点α处,可变衰减器515和521的衰减被反转,从而使峰值放大器539导通。在转变点α附近,可变衰减器515和521在最大和最小衰减值之间平滑转变。在一个例子中,其上可以发生转变的输入电压的范围可以在大约Vin max的1%至Vin max的10%之间。
[0103]通过使峰值放大器539在C类和B类操作模式之间转变(如图9所示),以及改变可变衰减器515和521的衰减状态(如图10所示),在某些情况下,放大器500的线性度可以得到改善。图1lA是示出了多个am/am失真曲线的图。图1lA中的图的纵轴表示am/am失真,而横轴表示功率输出。线1102示出了常规放大器的am/am失真。线1104示出了本发明的放大器的am/am失真,其中根据图9改变峰值放大器539的操作类并根据图10改变可变衰减器515和521的衰减状态。类似地,图1lB是示出了多个am/pm失真曲线的图。图1lB中的图的纵轴表不am/pm失真,而横轴表不功率输出。线1106不出了常规放大器的am/pm失真。线1108示出了本发明的放大器的am/pm失真,其中根据图9改变峰值放大器539的操作类,并根据图10改变可变衰减器515和521的衰减状态。
[0104]已参照双路径多赫蒂放大器装置描述了各种方法和系统。然而,这些方法可以推广到具有三个或更多个放大器路径的多路径放大器。因此,下面的对操作可变衰减器和相移器作以改善三路多赫蒂放大器的性能的描述可以推广到具有N个放大器和相应数量的、所述N个放大器中的每个放大器开始导通的输入信号幅值转变点的多路径放大器。
[0105]例如,图12是包括一个载波路径和两个峰值路径的三路多赫蒂放大器的简化图示。放大器1200包括连接到信号分离器1204的输入1202 (RFIN),其中信号分离器1204被配置来将输入信号分离成数量与放大器1200中的路径数量相等的多个输出信号。放大器1200包括连接到载波放大器1212的载波路径1206。第一峰值路径1208连接到第一峰值放大器1214,以及第二峰值路径1210连接到第二峰值放大器1216。通过多个相移元件1218和1220将载波放大器1212、峰值放大器1214和峰值放大器1216的输出组合在输出节点1222处。包括阻抗1224的阻抗网络起到给每个载波放大器1212、峰值放大器1214和峰值放大器1216提供合适负载的作用。
[0106]在操作过程中,载波放大器1212被配置来放大相对低电平输入信号。然而,随着输入信号幅值的增加,达到了第一点(转变点α I),其中第一峰值放大器1214在该点开始导通。此时,期望第二和第三峰值放大器1216、1218不导通。然而,随着输入信号幅值的不断增加,最终达到第二峰值放大器1216开始导通的输入功率水平(转变点α2)。转变点α 2表示大于转变点α I的输入信号幅值。在不同放大器实现方式中,转变点α I和α 2的值可以由放大器的期望的负载调制来确定,其中该负载调制与载波放大器和两个峰值放大器的功率容量相关。通常,将转变点α I选择为1/(1+Ppl/Pc),而将α2选择为1/(1+Ρρ2/(Pc+Ppl)),其中Ppc2、Ppl和Pc分别是两个峰值放大器和载波放大器的功率容量。正如上面所讨论的,在现实世界的装置中,峰值放大器1214和1216在转变点α?和α 2附近的操作导致放大器1200的低效和非线性操作。
[0107]放大器1200中的每个路径包括可变衰减器(例如,1226、1228或1230)和相移器(例如,1232、1234或1236),从而使得能够调整至载波放大器1212、峰值放大器1214和峰值放大器1216中每一个的输入信号的衰减和相移。接口 1238连接到可变衰减器1226、1228和1230以控制其衰减状态,并连接到相移器1232、1234和1236以控制其相移。
[0108]放大器1200包括控制器1240。控制器1240被配置来监视输入1202处的输入信号RFIN。根据输入信号的幅值,控制器1240可以确定放大器1200的每个路径中的可变衰减器和相移的适当配置。图13Α、14Α和15Α是示出了可以如何根据输入信号的幅值(横轴)设置可变衰减器1228、1230和1226的衰减(纵轴)的图。图13B、14B和15B是分别示出了可以如何根据输入信号的幅值(横轴)设置相移器1234、1236和1232的相移(纵轴)的图。
[0109]通常,对于小于转变点α I的输入信号电平,允许载波放大器1212操作,同时禁止峰值放大器1214和1216操作。因此,在低于转变点α I的输入电平处,将可变衰减器1228和1230的衰减状态设置为最高值,以禁止峰值放大器1214和1216操作(见图13Α和14Α)。当输入信号幅值超过转变点α I,但仍小于转变点α 2时,允许峰值放大器1214操作,但仍禁止峰值放大器1216操作。如此,在大于转变点α I但小于转变点α 2的输入电平处,将可变衰减器1228的衰减状态设置为最小值(参照图13Α),但可变衰减器1230的衰减状态保持高(见图14Α)。当输入信号的幅值超过转变点α I和α 2的时候,允许峰值放大器1214和1216操作,并将可变衰减器1228和1230的衰减状态设置为最小值以使能峰值放大器1214和1216的操作(见图13Α和图14Α)。
[0110]如上文所描述的双路径放大器的情况,每个可变衰减器1228和1230在最大和最小衰减状态之间的转变可以在输入信号幅值范围上进行。这样,当可变衰减器1228或1230在最大和最小状态之间转变时,可变衰减器实际上转变通过多个中间衰减值。这可以以类似于图6Α所示的和如上所述的衰减状态变化的方式执行,并可以防止由于衰减状态变化太快而将瞬态信号引入到放大器1200的信号路径。在一个实现方式中,在最大值和最小值之间的衰减状态的转变可以在等于Vin max的大约1%和大约10%之间的输入信号幅值范围上发生。
[0111]在一些实现方式中,也可以根据至放大器1200的输入信号的幅值改变载波路径1206的可变衰减器1226。如图15Α所示,对于大于转变点α I的输入信号,可以减小可变衰减器1226的衰减。
[0112]此外,可以改变放大器1200的每个路径的相移以改善放大器1200的线性度。此夕卜,这可以以与上面针对双路径放大器所描述的类似的方式对3路径放大器执行。如图13Β所示,当输入信号的幅值超过转变点α I并且峰值放大器1214开始导通时,相移器1234的相移可以增加以补偿由于峰值放大器1214开始导通引起的注入到放大器1200输出的非线性。类似地,如图14Β所示,当输入信号的幅值超过转变点α 2并且峰值放大器1216开始导通时,相移器1236的相移可以增加以补偿由于峰值放大器1216开始导通引起的注入到放大器1200输出的非线性。
[0113]在一些实现方式中,也可以根据至放大器1200的输入信号的幅值改变载波路径1206的相移器1232。如图15Β所示,对于大于转变点α I的输入信号可以调整相移器1232的相移。
[0114]装置的一个实施例包括:具有第一路径和第二路径的放大器,连接到所述第一路径的第一可变衰减器,以及耦接到所述第一可变衰减器的控制器。所述控制器被配置来:确定至所述放大器的输入信号的幅值,当所述输入信号的所述幅值小于阈值时,将所述第一可变衰减器的衰减设置为第一衰减值,以及当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第一可变衰减器的所述衰减设置为第二衰减值,所述第二衰减值小于所述第一衰减值。
[0115]系统的一个实施例包括具有载波路径和峰值路径的多赫蒂放大器。所述多赫蒂放大器包括被配置来放大从所述载波路径接收的信号的载波放大器和被配置来放大从所述峰值路径接收的信号的峰值放大器。所述系统包括:耦接到所述载波路径和所述峰值路径的功率分离器,连接到所述峰值路径的第一可变衰减器,以及耦接到所述第一可变衰减器的控制器。所述控制器被配置来:确定至所述多赫蒂放大器的输入信号的幅值,当所述输入信号的所述幅值小于阈值时,将所述第一可变衰减器的衰减设置为第一衰减值,以及当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第一可变衰减器的所述衰减设置为第二衰减值,所述第二衰减值小于所述第一衰减值。
[0116]一种方法的实施例包括确定至放大器的输入信号的幅值。所述放大器包括连接到所述放大器的第一路径的第一可变衰减器。当所述输入信号的所述幅值小于阈值时,所述方法包括将所述第一可变衰减器的衰减设置为第一衰减值,以及当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,所述方法包括将所述第一可变衰减器的所述衰减设置为第二衰减值。所述第二衰减值小于所述第一衰减值。
[0117]本公开旨在解释如何制作和使用根据本发明各种实施例,而不是限制本发明的范围和精神。前述描述意图不是穷尽性的,或将本发明限制到所公开的精确形式。根据上述教导可做出修改和变化。实施例被选择并且被描述以提供本发明原则及其实际应用的的最好说明,以及使本领域所属普通技术人员能够在各种实施例中使用本发明,以及利用适合于所考虑的特定应用的各种修改来使用本发明。所有这些修改和变化在如所附权利要求(其在本申请的待决期间可能进行修改)所限定的本发明及其(在根据公平、合法以及公正地赋予的范围解释时的)等同物的范围内。
【权利要求】
1.一种装置,包括: 具有第一路径和第二路径的放大器, 连接到所述第一路径的第一可变衰减器; 耦接到所述第一可变衰减器的控制器,所述控制器被配置来: 确定至所述放大器的输入信号的幅值, 当所述输入信号的所述幅值小于阈值时,将所述第一可变衰减器的衰减设置为第一衰减值,以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第一可变衰减器的所述衰减设置为第二衰减值,所述第二衰减值小于所述第一衰减值。
2.根据权利要求1所述的装置,进一步包括连接到所述第一路径的第一可调节相移器,并且其中所述控制器被配置来: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述第一可调节相移器的相移设置为第一相移值;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第一可调节相移器的所述相移设置为第二相移值,所述第二相移值大于所述第一相移值。
3.根据权利要求2所述的装置,进一步包括连接到所述第二路径的第二可变衰减器,其中所述控制器被配置来: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述第二可变衰减器的衰减设置为第三衰减值;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第二可变衰减器的所述衰减设置为第四衰减值,所述第三衰减值不同于所述第四衰减值。
4.根据权利要求3所述的装置,进一步包括连接到所述第二路径的第二可调节相移器,并且其中所述控制器被配置来: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述第二可调节相移器的相移设置为第三相移值;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第二可调节相移器的所述相移设置为第四相移值,所述第四相移值大于所述第三相移值。
5.根据权利要求1所述的装置,其中所述放大器是多赫蒂放大器,所述第二路径是包括载波放大器的载波路径,以及所述第一路径是包括峰值放大器的峰值路径。
6.根据权利要求5所述的装置,其中所述控制器被配置来设置连接到所述多赫蒂放大器的所述峰值路径的所述峰值放大器的选通偏置。
7.根据权利要求6所述的装置,其中所述控制器被配置来: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述选通偏置设置为第一选通偏置电压;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述选通偏置设置为第二选通偏置电压,所述第二选通偏置电压大于所述第一选通偏置电压。
8.根据权利要求5所述的装置,其中所述阈值等于l/(l+Pp/PC),其中Pp是所述峰值放大器的功率容量,以及Pc是所述载波放大器的功率容量。
9.一种系统,包括: 具有载波路径和峰值路径的多赫蒂放大器,所述多赫蒂放大器包括载波放大器和峰值放大器,所述载波放大器被配置来放大从所述载波路径接收的信号,所述峰值放大器被配置来放大从所述峰值路径接收的信号的; 耦接到所述载波路径和所述峰值路径的功率分离器; 连接到所述峰值路径的第一可变衰减器, 耦接到所述第一可变衰减器的控制器,所述控制器被配置来: 确定至所述多赫蒂放大器的输入信号的幅值, 当所述输入信号的所述幅值小于阈值时,将所述第一可变衰减器的衰减设置为第一衰减值,以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第一可变衰减器的所述衰减设置为第二衰减值,所述第二衰减值小于所述第一衰减值。
10.根据权利要求9所述的系统,进一步包括连接到所述峰值路径的第一可调节相移器,其中所述控制器被配置来: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述第一可调节相移器的相移设置为第一相移值;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第一可调节相移器的所述相移设置为第二相移值,所述第二相移值大于所述第一相移值。
11.根据权利要求10所述的系统,进一步包括耦接到所述载波路径的第二可变衰减器,其中所述控制器被配置来: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述第二可变衰减器的衰减设置为第三衰减值;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第二可变衰减器的所述衰减设置为第四衰减值,所述第三衰减值不同于所述第四衰减值。
12.根据权利要求11所述的系统,进一步包括耦接到所述载波路径的第二可调节相移器,其中所述控制器被配置来: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述第二可调节相移器的相移设置为第三相移值;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第二可调节相移器的所述相移设置为第四相移值,所述第四相移值大于所述第三相移值。
13.根据权利要求9所述的系统,其中所述控制器被配置来设置所述峰值放大器的选通偏置。
14.根据权利要求13所述的装置,其中所述控制器被配置来: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述选通偏置设置为第一选通偏置电压;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述选通偏置设置为第二选通偏置电压,所述第二选通偏置电压大于所述第一选通偏置电压。
15.根据权利要求9所述的装置,其中所述阈值等于l/(l+Pp/PC),其中Pp是所述峰值放大器的功率容量,以及Pc是所述载波放大器的功率容量。
16.—种方法,包括: 确定至放大器的输入信号的幅值,所述放大器包括连接到所述放大器的第一路径的第一可变衰减器; 当所述输入信号的所述幅值小于阈值时,将所述第一可变衰减器的衰减设置为第一衰减值,以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第一可变衰减器的所述衰减设置为第二衰减值,所述第二衰减值小于所述第一衰减值。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述放大器进一步包括连接到所述第一路径的第一可调节相移器,所述方法进一步包括: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述第一可调节相移器的相移设置为第一相移值;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第一可调节相移器的所述相移设置为第二相移值,所述第二相移值大于所述第一相移值。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述放大器进一步包括连接到所述第二路径的第二可变衰减器,所述方法进一步包括: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述第二可变衰减器的衰减设置为第三衰减值;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第二可变衰减器的所述衰减设置为第四衰减值,所述第三衰减值不同于所述第四衰减值。
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述放大器进一步包括连接到所述第二路径的第二可调节相移器,所述方法进一步包括: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述第二可调节相移器的相移设置为第三相移值;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述第二可调节相移器的所述相移设置为第四相移值,所述第四相移值大于所述第三相移值。
20.根据权利要求16所述的方法,其中所述放大器是多赫蒂放大器,所述第一路径是包括峰值放大器的峰值路径,以及所述第二路径是包括载波放大器的载波路径,并且所述方法还包括: 当所述输入信号的所述幅值小于所述阈值时,将所述峰值放大器的选通偏置设置为第一选通偏置电压;以及 当所述输入信号的所述幅值大于所述阈值时,将所述选通偏置设置为第二选通偏置电压,所述第二选通偏置电压大于所述第一选通偏置电压。
【文档编号】H03F1/07GK104518739SQ201410513170
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2013年10月3日
【发明者】J·斯多丁格, R·S·安巴尔 申请人:飞思卡尔半导体公司
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