脉冲整形电路和包括脉冲整形电路的开关键控发射器的制造方法

文档序号:8342437阅读:521来源:国知局
脉冲整形电路和包括脉冲整形电路的开关键控发射器的制造方法
【专利说明】脉冲整形电路和包括脉冲整形电路的开关键控发射器
[0001]本申请要求于2013年11月19日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0140976号韩国专利申请的权益,其全部公开为了所有目的而通过引用包含于此。
技术领域
[0002]下面的描述涉及一种用于提高谱效率的脉冲整形电路和包括所述脉冲整形电路的开关键控(OOK)发射器。
【背景技术】
[0003]可在低功率无线传感器网络通信系统中使用的谱带受到限制,并且可用信道的数量可根据由每个信道所占用的带宽的大小的减小而增加。开关键控(OOK)调制方法可被用于提高低功率无线传感器网络通信系统的功率效率。然而,在OOK调制方法中,尽管功率效率高,但谱效率可能相对较低。当输出波形被整形以提高谱效率时,功率效率可能减小。在OOK调制方法中,功率效率和谱效率可具有折衷关系。

【发明内容】

[0004]提供这种“
【发明内容】
”以简化的形式介绍以下在“【具体实施方式】”中进一步描述的概念的选择。这种“
【发明内容】
”并不意图识别要求保护的主题的关键特征或必要特征,它也不应该用于辅助确定要求保护的主题的范围。
[0005]在一个总体方面,提供一种脉冲整形电路,所述脉冲整形电路被构造为对施加于包括在开关键控发射器中的功率放大器的开关的信号的边沿的波形进行整形。
[0006]脉冲整形电路可被构造为使信号的下降沿的斜率和上升沿的斜率沿右方向缓和。
[0007]脉冲整形电路可被构造为使信号的下降沿的斜率和上升沿的斜率在信号的转换时间中缓和。
[0008]脉冲整形电路可被构造为使信号的下降沿的斜率和上升沿的斜率缓和,以使功率放大器的输出信号的波形平滑并且延迟功率放大器的状态到达饱和区的时间段。
[0009]脉冲整形电路可包括:第一反相器和第二反相器,串联连接;电容器,连接到第二反相器的输出端。可通过电容器输出信号。
[0010]开关可被布置在功率放大器的源端,并且可包括晶体管。
[0011]在另一总体方面,提供一种开关键控(OOK)发射器,所述OOK发射器包括:锁相环电路;缓冲器;功率放大器,包括开关;脉冲整形电路,被构造为对施加于开关的信号的边沿的波形进行整形。
[0012]在另一总体方面,提供一种发射器,包括:功率放大器,包括开关;脉冲整形电路,被构造为对施加于开关的信号的波形进行整形。
[0013]脉冲整形电路可被构造为在信号的脉冲期间减小信号的上升沿的斜率和下降沿的斜率。
[0014]脉冲整形电路可包括:第一反相器和第二反相器,串联连接;电容器,连接到第二反相器的输出端。
[0015]开关可被布置在功率放大器的源。
[0016]开关可包括晶体管,并且信号可被施加于晶体管的栅极。
[0017]通过下面的详细描述、附图和权利要求,其它特点和方面将会变得清楚。
【附图说明】
[0018]图1是示出开关键控(OOK)发射器的示例的示图。
[0019]图2是示出基于图1的OOK发射器的输出波形的谱的变化的示例的示图。
[0020]图3是示出图1的OOK发射器中的放大器的输出功率和效率之间的关系的示例的曲线图。
[0021]图4是示出施加于功率放大器的由脉冲整形电路整形的信号的示例的示图。
[0022]图5是示出OOK发射器的脉冲整形电路以及脉冲整形电路和功率放大器之间的连接关系的不例的不图。
[0023]在附图和详细描述中,除非另外描述或提供,否则相同标号将会始终被理解为表示相同元件、特点和结构。附图可不按照比例绘制,并且为了清楚、说明和方便,附图中的元件的相对尺寸、比例和描述可被夸大。
【具体实施方式】
[0024]提供下面的描述以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而,对于本领域普通技术人员而言,这里描述的系统、设备和/或方法的各种改变、变型和等同物将会是清楚的。此外,为了更加清楚和简洁,对于本领域普通技术人员而言公知的功能和构造的描述可被省略。
[0025]这里描述的特点可被实现为不同形式,并且不应该被解释为局限于这里描述的示例。相反地,提供这里描述的示例,以使本公开将会彻底而完整并且将会将本公开的全部范围传达给本领域普通技术人员。
[0026]图1是示出开关键控(OOK)发射器(Tx)的示例的示图。参照图1,OOK发射器包括锁相环(PLL)电路110、缓冲器130、功率放大器150、开关160和脉冲整形电路170。PLL电路110包括振荡器(Osc)。
[0027]通常,可从已知OOK发射器中所包括的对应元件的操作理解该OOK发射器中所包括的PLL电路110、缓冲器130和功率放大器150的操作,因此,将会为了更加清楚和简洁而省略与其操作相关的描述。
[0028]开关160被布置在功率放大器150的源端,并且可包括晶体管,例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
[0029]脉冲整形电路170对施加于功率放大器150的开关160的信号的边沿的波形进行整形。将参照图3和图4提供关于脉冲整形电路170的结构和由脉冲整形电路170整形的波形的形状的描述。
[0030]脉冲整形电路170包括串联连接的第一反相器和第二反相器以及连接到第二反相器的输出端的单个电容器。电容器输出施加于功率放大器150的开关160的信号。第二反相器和电容器被包括在脉冲整形电路170中以便表示反相器和电容器之间的连接关系。如图1所示,第一反相器和第二反相器可被实现为晶体管,并且具体地讲,所述晶体管的栅极可接收信号,所述晶体管的漏极相互连接并且第一晶体管和第二晶体管的源极可分别连接到第一电压和第二电压。
[0031]OOK发射器可还包括电池和直流(DC)到DC转换器。电池输出例如大约3.6-4.1伏特(V)的DC电压,并且DC到DC转换器将由电池输出的DC电压转换成可被用于向OOK发射器(例如,PLL电路110、缓冲器130、PA150和脉冲整形电路170)供电的例如大约0.6-1.5V的另一 DC电压。
[0032]图2是示出基于图1的OOK发射器的输出波形的谱的变化的示例的示图。在OOK发射器中,当输出信号达到如矩形波210所示的峰值功率时工作的放大器可实现与饱和区的效率相似的平均效率,因此这种放大器可实现比整形的电路的效率高的平均效率。另外,在OOK发射器中,根据放大器的输出信号在功率后退(power back-off)区230中工作的间隔的长度的增加,放大器的平均效率可能减小。
[0033]当放大器的输出信号的波形被整形为矩形波210时,带宽的大小基于整形的形式而减小。然而,在这个示例中,包括在OOK发射器中的放大器可能需要在后退区230(而不是在饱和区)中工作以将波形整形,因此,可能在放大器的平均效率相对较低的间隔期间执行操作。
[0034]图3是示出图1的OOK发射器中的放大器的输出功率和效率之间的关系的示例的曲线图。为了对波形进行整形,放大器可能需要通过经过使输出功率最大化的饱和区,而在具有低输出功率的后退区中工作。
[0035]在示例中,可使用超低功率(ULP)无线传感器网络通信系统的有限频率资源使由于谱效率的增加导致的功率效率的减小最小化。因此,如图3中所示,OOK发射器可通过减小由单个信道所占用的频率带宽的大小来增加信道的数量。
[0036]参照图3,OOK发射器的多数信号可在最大功率工作以减小功率效率减小的间隔的长度。此外,可使用脉冲整形电路将施加于功率放大器的信号的边沿整形,从而最小化功率效率的减小。
[0037]图4是示出施加于功率放大器的由脉冲整形电路整形的信号的示例的示图。参照图4,从包括在传统的OOK发射器中的功率放大器410输出的信号的波形415不同于从输入由脉冲整形电路430 (模拟脉冲整形)整形的信号的功率放大器450输出的信号的波形455。
[0038]详细地讲,上升沿的斜率和下降沿的斜率为90度(° )的矩形波可被施加于包括在传统的OOK发射器中的功率放大器410。因此,可产生如波形415所示的功率放大器410的输出波形。
[0039]由脉冲整形电路430整形的信号435可被输入到布置在功率放大器450的源端的开关。脉冲整形电路430可对输入到脉冲整形电路430的信号的波形进行整形,使得如信号435的波形所示,上升沿的斜率和下降沿的斜率可在右方向上缓和(moderate)。脉冲整形电路430可在施加于布置在功率放大器450的源端的开关的信号435的转换时间(例如,I微秒(us))或脉冲中或在该转换时间或脉冲期间使信号的上升沿的斜率和下降沿的斜率缓和。当上升沿的斜率和下降沿的斜率被缓和时,脉冲整形电路430可延迟功率放大器450的工作区域到达饱和区的时间,由此在输出信号的转换时间(例如,I μ s)或脉冲中或在该转换时间或脉冲期间使功率放大器450的输出信号的波形455的上升沿和下降沿平滑。
[0040]如上所述,当谱效率增加时,功率效率可能减小。在这个示例中,可通过对施加于功率放大器450的信号435的波形的边沿进行整形,来使高效率保持在平均水平。
[0041]当施加于功率放大器450的开关的信号435对应于“I”时,功率放大器450的输出波形455可以是“I”。当施加于功率放大器450的开关的信号435对应于“O”时,功率放大器450的输出波形455可不存在。当输出波形455不存在时,信号可以是“O”。
[0042]图5是示出OOK发射器的脉冲整形电路510以及脉冲整形电路510和功率放大器530之间的连接关系的示例的示图。参照图5,脉冲整形电路510包括串联连接的第一反相器511和第二反相器513以及单个电容器515。
[0043]第一反相器511的输出端连接到第二反相器513的输入端,并且第二反相器513的输出端连接到电容器515。脉冲整形电路510使用第一反相器511、第二反相器和电容器515滤除高频分量并且对使用低功率(例如,5微瓦特(μ W)的功率或小于3 μ W的功率)的波形进行整形。
[0044]通过电容器515输出的信号被施加于功率放大器530的开关550。开关550布置在功率放大器530的源端,并且可包括晶体管。<
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