具有可调谐输入网络的多赫蒂功率放大器的制作方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年10月25日提交的题为“programmableinputnetworkwithamplitudeandphasecontrolforlinearizedbroad-banddohertypoweramplifier”的美国临时申请no.62/068,629的优先权，谨此通过引用将其公开内容整体明确地并入本文。

本公开一般地涉及射频(rf)功率放大器(pa)。

背景技术：

多模式/多频带(mmmb)功率放大器模块(pam)可能在例如4glte市场中面临来自包络跟踪(et)pam的竞争。为了在这样的市场中成功，对于mmmbpam而言，期望提供超过现有mmmbpam的显著性能提升并且还能够与基于et的pam竞争(基于成本、性能和大小)。

在4glte标准中，诸如ofdma(正交频分多址)和sc-fdma(单载波fdma)的新型调制协议可被用来在例如5mhz-20mhz以及甚至40mhz的可伸缩的信道带宽中支持高数据率。在4glte通信协议中的可变信道带宽上使用许多独立调制子载波的高数据率传输通常对于发送器而言以高峰值与平均功率比(papr)为代价。从功率放大器的角度来说，由于功率放大器通常在大多数时间需要操作在深回退(deep-back-off)模式、远离其峰值效率点以防止对传输信号的限幅，所以高papr调制方案通常转变成低的平均效率。因此，对于4g标准而言，期望可甚至在显著回退条件下以高线性度和高pae操作的功率放大器的新型构造。

针对在回退下的效率提升，与包络跟踪pam相比，多赫蒂(doherty)pam能够在回退下以高线性度满足高效率、具有大幅降低的系统复杂度和减少的校准及数字预失真(dpd)规格。但是，由于现有多赫蒂功率组合器的窄带性质，所以某些多赫蒂功率放大器构造是带宽受限的。进一步，由于动态地改变负载线，某些多赫蒂pam可能在回退时具有大幅am-am(幅度调制到幅度调制)和am-pm(幅度调制到相位调制)失真，其可能影响在4glte通信标准的额定功率级别处可获得的fom(品质因数)。对于宽带多赫蒂pam而言，在回退条件下能够控制这样的失真可能是所希望的，特别是当在宽带上实施该宽带多赫蒂pam时。

技术实现要素：

根据某些实施方案，本公开涉及用于多赫蒂功率放大器的输入网络。输入网络包括分路器电路，被配置为接收射频(rf)信号并且将该rf信号分支成沿第一路径到多赫蒂功率放大器的载波放大器的第一部分和沿第二路径到多赫蒂功率放大器的峰值放大器的第二部分。所述输入网络还包括沿第一路径和第二路径中的任一者或两者实现的可调谐输入电路。可调谐输入电路被配置为提供对所述第一部分和所述第二部分中的任一者或两者的幅度和相位的控制。

某些实施例中，可调谐输入电路可包括rc电路。某些实施例中，rc电路可包括沿第一路径的第一电容器、在第一电容器和载波放大器之间处于旁路配置的第一电阻器、沿第二路径的第二电阻器和在第二电阻器和峰值放大器之间处于旁路配置的第二电容器。某些实施例中，第一电容器、第一电阻器、第二电容器和第二电阻器可以每个都是可调谐的。某些实施例中，第一电容器和第二电容器可以各自包括可开关的电容器组，并且第一电阻器和第二电阻器可以各自包括可开关的电阻器组。

某些实施例中，可调谐输入电路可以包括rlc电路。某些实施例中，rlc电路可包括沿第一路径的电容器、沿第一路径的第一电阻器、沿第二路径的电感器和沿第二路径的第二电阻器。某些实施例中，所述电容器和电感器可被配置为提供对所述第一部分和所述第二部分中的任一者或两者的相位的控制，并且所述第一电阻器和第二电阻器可被配置为提供对所述第一部分和所述第二部分中的任一者或两者的幅度的控制。

某些实施例中，可调谐输入电路可包括基于平衡-非平衡变换器的电路。某些实施例中，所述基于平衡-非平衡变换器的电路可包括平衡-非平衡变换器，所述平衡-非平衡变换器具有被配置为接收输入信号的第一节点、经由第一电阻器耦接到载波放大器的第二节点、经由第二电阻器耦接到峰值放大器的第三节点和经由终端阻抗耦接到地电势的第四节点。所述基于平衡-非平衡变换器的电路还可包括耦接在第一节点和第三节点之间的第一电容器、以及耦接在第二节点和第四节点之间的第二电容器。某些实施例中，所述平衡-非平衡变换器可包括耦接在第一节点和第二节点之间的第一电感器、以及耦接在第三节点和第四节点之间的第二电感器。

某些实施例中，所述输入网络还可包括被配置为调谐所述可调谐输入网络的控制器。某些实施例中，所述控制器可被配置为基于rf信号的频率来调谐可调谐输入网络。某些实施例中，控制器可被配置为调谐可调谐输入网络使得所述第一部分的幅度和所述第二部分的幅度不相等。某些实施例中，控制器可被配置为调谐可调谐输入网络，使得所述第一部分的相位和所述第二部分的相位非正交。某些实施例中，控制器可被配置为调谐可调谐输入网络，使得载波放大器产生的谐波和峰值放大器产生的谐波被组合器抵消。某些实施例中，控制器可被配置为执行多赫蒂功率放大器的宽带线性化。

某些实施方案中，本公开涉及包含封装基底的多赫蒂功率放大器模块，该封装基底被配置为容纳多个组件。多赫蒂功率放大模块包括实现在封装基底上的多赫蒂pa系统。多赫蒂pa系统包括分路器电路，该分路器电路被配置为接收射频(rf)信号并且将该rf信号分支成沿第一路径的第一部分和沿第二路径的第二部分。多赫蒂pa系统包括沿第一路径和第二路径中的任一者或两者实现的可调谐输入电路。可调谐输入电路被配置为提供对所述第一部分和所述第二部分中的任一者或两者的幅度和相位的控制。多赫蒂pa系统包括被配置为放大所述第一部分的载波放大器和被配置为放大所述第二部分的峰值放大器。多赫蒂pa包括输出电路，该输出电路被配置为将载波放大器和峰值放大器的输出组合以产生放大的rf信号。

某些实施例中，输出电路包括可调谐阻抗电路。

某些实施方案中，本公开涉及包含收发器的无线设备，该收发器被配置为生成射频(rf)信号。无线设备包括与收发器通信的功率放大器(pa)模块。pa模块包括被配置为容纳多个组件的封装基底和实现在该封装基底上的pa系统。pa系统包括分路器电路，所述分路器电路被配置为接收射频(rf)信号并且将该rf信号分支成沿第一路径的第一部分和沿第二路径的第二部分。pa系统包括沿第一路径和第二路径中的任一者或两者实现的可调谐输入电路。可调谐输入电路被配置为提供对所述第一部分和所述第二部分中的任一者或两者的幅度和相位的控制。pa系统包括被配置为放大所述第一部分的载波放大器和被配置为放大所述第二部分的峰值放大器。pa系统包括输出电路，所述输出电路被配置为将载波放大器和峰值放大器的输出组合以产生放大的rf信号。无线设备还包括与pa模块通信的天线。天线被配置为便利对放大的rf信号的发送。

出于概述本公开的目的，已在本文描述本发明的某些方面、优点和新特征。要理解，根据本发明的任意特定实施例，不一定可以实现所有这些优点。因而，本发明可以以获得或优化如本文所教导的一个优点或一组优点而不必须获得如可能在本文教导或启示的其它优点的方式实施或实现。

附图说明

图1示出了多赫蒂功率放大器的示例构造。

图2示出了，在某些实施例中，可调谐输入网络可以包括rc电路。

图3示出了，在某些实施例中，可调谐输入网络可以包括rlc电路。

图4示出了，在某些实施例中，可调谐输入网络可以包括基于平衡-非平衡变换器(balun-based)的电路。

图5描绘了具有如本文所述的一个或多个特征的模块。

图6描绘了具有如本文所述的一个或多个特征的无线设备。

具体实施方式

本文提供的标题，如果有的话，仅出于方便并且不必然影响请求保护的发明的范围或含义。

图1示出了多赫蒂功率放大器100的示例构造。示例功率放大器100被示出为包括用于接收待放大的rf信号的输入端口(rf_in)。这样的输入rf信号可在被分支(如，由分路器104)成载波放大路径110和峰值放大路径130之前被预驱动放大器102部分地放大。

图1中，载波放大路径110被示出为包括移相器112、衰减器113和共同指示为114的放大级。放大级114被示出为包括驱动级116和输出级120。驱动级116被示出为由驱动器偏置电路118加偏置，并且输出级120被示出为由输出偏置电路122加偏置。某些实施例中，可以有或多或少的放大级。在本文所述的各种示例中，放大级114有时被描述为放大器；但是，将理解，这样的放大器可以包括一个或多个级。

图1中，峰值放大路径130被示出为包括移相器132、衰减器133和共同指示为134的放大级。放大级134被示出为包括驱动级136和输出级140。驱动级136被示出为由驱动器偏置电路138加偏置，并且输出级140被示出为由输出偏置电路142加偏置。某些实施例中，可以有或多或少的放大级。在本文所述的各种示例中，放大级134有时被描述为放大器；但是，将理解，这样的放大器可以包括一个或多个级。

图1进一步示出，载波放大路径110和峰值放大路径130可以由组合器144组合以便在输出端口(rf-out)处产生经放大的rf信号。某些实施方案中，组合器144包括可调谐阻抗电路。与组合器144有关的示例更详细地描述在提交于2015年8月12日、题为“dohertypoweramplifiercombinerwithtunableimpedanceterminationcircuit”的美国专利申请no.14/824,856中，并且谨此通过引用将其整体并入本文。

某些多赫蒂pa实施方案中，到载波放大器114和峰值放大器134的输入在幅度上相等并且在相位上正交，以确保负载线根据输出功率调制以导致在回退下的高效率。但是，这样的实施方案可能遭受高am-am和am-pm失真，所述高am-am和am-pm失真通常由峰值放大器134的急速关闭引起，峰值放大器134的急速关闭导致载波放大器114负载线动态地变化。

载波放大器114负载线的突然变化和对通过载波放大器114的电流产生的变化可能导致固有寄生(如，载波放大器114内的晶体管的集电极-基极和基极-发射极电容)彻底地改变。这样的改变的非线性性质可能导致am-am和am-pm失真。

在宽带多赫蒂pam中，组合器144和分路器104的频率响应可能使得这样的am-am和am-pm失真具有频率相关性。因而，在某些实施方案中，可通过使用可调谐输入网络160(也被称为可编程输入网络)获得提升的线性度。

可调谐输入网络160包括控制器162，其调谐每个路径的移相器112、132和衰减器113、133使得到载波放大器114和峰值放大器134的输入在幅度上不相等并且在相位上非正交。

控制器162可以控制每个路径的衰减器113、133以改变输入到载波放大器114和峰值放大器134的信号的幅度。具体地，控制器162可以控制每个路径的衰减器113、133，使得载波放大器114的输出电流和峰值放大器134的输出电流在大范围频率上处于适当的比例。控制器162可以确保载波放大器114和峰值放大器134在大范围频率上具有相同的动态负载线，这消除了am-am和am-pm失真的频率相关性。为此，控制器162可以基于在输入端口处接收的信号的频率(如，基于指示输入信号的频率的控制信号)来控制每个路径的衰减器113、133。

当由于动态负载线而使载波放大器114和峰值放大器134的晶体管的集电极-基极和基极-发射极电容变化时，载波放大器114和峰值放大器134的相位响应改变。控制器162可以控制每个路径的移相器112、132以改变输入到载波放大器114和峰值放大器134的信号的相对相位。具体地，控制器162可以控制每个路径的移相器112、132，使得整个载波放大器114和峰值放大器134传递函数(从移相器的输入到放大器的输出)在频率上保持基本恒定。控制器162可以以适当方式控制每个路径的移相器112、132以抵消am-am和am-pm失真。为此，控制器162可以基于在输入端口处接收的信号的频率(如，基于指示输入信号的频率的控制信号)来控制每个路径的移相器112、132。

因而，控制器162可以通过近似控制到载波放大器114和峰值放大器134的输入的幅度和相位差，以确保载波放大器114谐波和峰值放大器134谐波处于适当的幅度和相位，从而在最终组合的多赫蒂pam输出中被抵消来使多赫蒂功率放大器100线性化。通过从输入端控制谐波的幅度和相位，多赫蒂功率放大器可以使用低q、低击穿组件，导致成本效益。通过经可调谐输入网络的控制器而在大范围频率上保持适当的幅度和相位差，控制器162可以补偿对分路器104和/或组合器144的频率响应导致的失真机制的任何影响。

图2示出了，某些实施例中，可调谐输入网络260可以包括rc电路。可调谐输入网络260包括：输入节点201，被配置为接收输入信号；载波输出节点202，被配置为将输入信号的第一部分(如，载波信号)输出到载波放大器；以及峰值输出节点203，被配置为将输入信号的第二部分(如，峰值信号)输出到峰值放大器。

可调谐输入网络260包括从输入节点201到载波输出节点202的第一路径和从输入节点201到峰值输出节点203的第二路径。可调谐输入网络260包括沿第一路径的第一电容器211、在第一电容器211和载波输出节点202之间处于旁路(shunt)配置的第一电阻器212、沿第二路径的第二电阻器221、以及在第二电阻器221和峰值输出节点203之间处于旁路配置的第二电容器222。

第一电容器211、第一电阻器212、第二电容器222和第二电阻器221每个都是可调谐的。在某些实施方案中，第一电容器211和第二电容器222每个包括可开关的电容器组，并且第一电阻器212和第二电阻器221每个包括可开关的电阻器组。

第一电容器211和第二电容器222的电容、以及第一电阻器212和第二电阻器221的电阻可被控制(如，由控制器)以改变载波信号和峰值信号的幅度和相位。具体地，载波信号和峰值信号可以在幅度上不相等并且在相位上非正交。

图3示出了，某些实施例中，可调谐输入网络360可以包括rlc电路。可调谐输入网络360包括：输入节点301，被配置为接收输入信号；载波输出节点302，被配置为将输入信号的第一部分(如，载波信号)输出到载波放大器；以及峰值输出节点303，被配置为将输入信号的第二部分(如，峰值信号)输出到峰值放大器。

可调谐输入网络360包括从输入节点301到载波输出节点302的第一路径和从输入节点301到峰值输出节点303的第二路径。可调谐输入网络360包括沿第一路径的电容器311、沿第一路径的第一电阻器312、沿第二路径的电感器321和沿第二路径的第二电阻器322。

电容器311、第一电阻器312和第二电阻器322每个都是可调谐的。某些实施方案中，电感器321是可调谐的。某些实施方案中，电容器311包括可开关的电容器组，并且第一电阻器312和第二电阻器322每个包括可开关的电阻器组。

电容器311的电容可被控制(如，由控制器)以改变载波信号和峰值信号的相对相位。具体地，载波信号和峰值信号可在相位上是非正交的。第一电阻器312和第二电阻器322的电阻可被控制(如，由控制器)以改变载波信号和峰值信号的幅度。具体地，载波信号和峰值信号可在幅度上是不相等的。

图4示出了，在某些实施例中，可调谐输入网络460可包括基于平衡-非平衡变换器的电路。可调谐输入网络460包括：输入节点460，被配置为接收输入信号；载波输出节点402，被配置为将输入信号的第一部分(如，载波信号)输出到载波放大器；以及峰值输出节点403，被配置为将输入信号的第二部分(如，峰值信号)输出到峰值放大器。

可调谐输入网络460包括从输入节点401到载波输出节点402的第一路径和从输入节点401到峰值输出节点403的第二路径。可调谐输入网络460包括平衡-非平衡变换器420，该平衡-非平衡变换器420具有耦接到输入节点401并且被配置为接收输入信号的第一节点、经由第一电阻器421耦接到载波输出节点402的第二节点、经由第二电阻器422耦接到峰值输出节点403的第三节点和经由终端阻抗423耦接到地电势的第四节点。可调谐输入网络460还包括耦接在平衡-非平衡变换器420的第一节点和平衡-非平衡变换器420的第三节点之间的第一电容器411、以及耦接在平衡-非平衡变换器420的第二节点和平衡-非平衡变换器420的第四节点之间的第二电容器412。平衡-非平衡变换器420包括耦接在第一节点和第二节点之间的第一电感器和耦接在第三节点和第四节点之间的第二电感器。

第一电容器411、第二电容器412、第一电阻器421和第二电阻器422每个都是可调谐的。某些实施方案中，终端阻抗423是可调谐的。某些实施方案中，第一电容器411和第二电容器412每个包括可开关的电容器组，并且第一电阻器421和第二电阻器422每个包括可开关的电阻器组。

第一电容器411和第二电容器412的电容、以及第一电阻器421和第二电阻器422的电阻可被控制(如，由控制器)以改变载波信号和峰值信号的幅度和相位。具体地，载波信号和峰值信号可以在幅度上不相等并且在相位上非正交。

图5示出了，某些实施例中，可以在模块中整体地或部分地实现配置(如，图1-图4中示出的配置)中的一些或全部。这样的模块可以是，例如，前端模块(fem)。图5的示例中，模块500可以包括封装基底502，并且许多组件可以安装在这样的封装基底502上。例如，fe-pmic组件504、功率放大器配件506(其可包括可调谐输入网络507)、匹配组件508和多路复用器配件510可被安装和/或实现在封装基底502上部和/或内部。诸如许多smt器件514和天线开关模块(asm)512的其它组件也可以安装在封装基底502上。尽管全部各种组件被描绘为布局在封装基底502上，但将理解，某些组件可实现在其它组件之上。

某些实施方案中，具有本文所述的一个或多个特征的器件和/或电路可被包括在诸如无线设备的rf电子设备中。这样的器件和/或电路可以直接在无线设备中实现、以如本文所述的模块化形式实现、或以其某种组合实现。某些实施例中，这样的无线设备可以包括，例如，蜂窝电话、智能电话、具有或不具有电话功能的手持无线设备、无线平板等。

图6描绘了具有本文所述的一个或多个有益特征的示例无线设备600。在具有如本文所述的一个或多个特征的模块的上下文中，这样的模块可由虚线框500一般地描绘，并且可被实现为，例如，前端模块(fem)。

参考图6，功率放大器(pa)60a-60d可以从收发器610接收其各自的rf信号，收发器610可以以公知方式配置和操作以生成待放大和发送的rf信号、以及处理接收的信号。收发器610被示出为与基带子系统608交互，基带子系统608被配置为提供在适于用户的数据和/或语音信号与适于收发器610的rf信号之间的转换。收发器610还可与电源管理组件606通信，电源管理组件606被配置为管理用于无线设备600的操作的电源。这样的电源管理还可以控制基带子系统608和模块500的操作。

基带子系统608被示出为与用户接口602相连以便利提供给用户和从用户接收的语音和/或数据的各种输入和输出。基带子系统608还可以连接到被配置为存储数据和/或指令的存储器604，以便利无线设备的操作和/或为用户提供信息的存储。

示例无线设备600中，pa60a-60d的输出被示出为被匹配(经由各自的匹配电路620a-620d)并且被路由到其各自的双工器612a-612d。这样的已放大并且滤波的信号可以经过天线开关614被路由到天线616(或多个天线)用于发送。某些实施例中，双工器612a-612d可以允许使用公共天线(如，616)同时执行发送和接收操作。图6中，接收的信号被示出为被路由到可包括，例如，低噪放大器(lna)的“rx”路径(未示出)。

许多其它无线设备配置可以利用本文所述的一个或多个特征。例如，无线设备不需要是多频带设备。另一示例中，无线设备可以包括诸如分集天线的额外的天线和诸如wi-fi、蓝牙和gps的额外的连接线特征。

除非上下文明确地另有要求，贯穿本说明书和权利要求，词语“包括”、“包含”等要以包括性含义解释，而非排他性或穷举性含义；即，以“包括，但不限于”的含义。一般在本文中使用的词语“耦接”指代可直接相连或通过一个或多个中间元件相连的两个或更多个元件。额外地，词语“这里”、“以上”、“以下”和类似含义的词语，当在本申请中使用时，应指代作为整体的本申请而非本申请的任何特定部分。在上下文许可的情况下，以上具体实施方式中使用单数或复数的词语还可以分别包括复数或单数。在提及两个或更多项目的列表时的词语“或”，该词语覆盖所述词的以下解释的全部：列表中的任意项目、列表中的所有项目和列表中项目的任意组合。

本发明的实施例的以上具体描述不意图是穷举性的，并且不将本发明限制在以上公开的精确形式。尽管本发明的具体实施例和示例在上文被描述用于说明性目的，但相关领域的技术人员将意识到在本发明范围内的各种等同的修改是可能的。例如，尽管以给定顺序呈现过程或方框，但替换的实施例可以以不同顺序执行具有步骤的例程或者使用具有方框的系统，并且可以删除、移动、添加、细分、组合和/或修改某些过程或方框。这些过程或方框的每个可以以许多不同方式实现。同样地，尽管过程或方框有时被示出为串行执行，但这些过程或方框可以替换地并行执行，或者可以在不同时刻执行。

提供在本文的本发明的教导可被应用于其它系统，而不必须应用于上述系统。以上所述的各种实施例的元件和动作可被组合以提供进一步的实施例。

尽管已描述了本发明的某些实施例，但这些实施例仅通过示例呈现，并且不意图限制本公开的范围。实际上，本文所述的新方法和系统可以以许多其它形式实现；更进一步，可以在不脱离本公开的精神的情况下对本文所述的方法和系统的形式作出各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物意图覆盖如落入本公开的范围和精神内的这样的形式或修改。