射频功率放大系统的制作方法

除了幅度信息之外还包括频率或相位信息的rf信号可以被分成第一和第二信号分量。第一信号处于期望的发送频率并且具有恒定的幅度包络，但包括要被放大的原始rf信号的相位或频率调制信息。第二信号是幅度调制(am)信号，并且表示要被放大的原始rf信号中的am信息。以有效饱和模式操作的功率放大器放大第一信号，而第二信号调制通过有损调制器提供给功率放大器的电源电压。以这种方式，来自功率放大器的rf输出信号包括要被放大的原始rf信号的相位或频率和幅度信息。

有损调制器响应于幅度调制信号而作为可变电阻操作。有损调制器可以以数字和模拟形式实现。在操作中，有损调制器可以有利地提供基本上从零到无穷大的电阻的可变电阻。由于能够以低至零电阻工作，有损调制器允许功率放大器在基本上等于电源电压的电压下工作。有损调制器的最小导通电阻非常低，可确保rf输出信号的最大动态范围不会降低。

技术实现要素：

鉴于上述问题作出了本发明。

为解决上述问题，本发明提供一种射频功率放大系统，包括：功率放大电路，用于通过放大恒定包络rf输入信号产生射频输出信号；放大电路，用于根据幅度调制控制信号产生模拟控制电压；传输晶体管，将电源电压耦合到功率放大器电路的工作电压输入端，并配置为响应模拟控制电压的可变电阻器件；数字电路，被配置为根据rf输出信号所需的幅度调制确定数字控制信号的二进制值。

在一个实施例中，传输晶体管包括场效应晶体管(fet)。

在一个实施例中，rf功率放大系统还包括用于将功率放大器电路的操作电压输入耦合到电源电压的电阻性负载，该调制器被配置为基于幅度调制控制来改变电阻性负载的电阻。信号调制器包括配置为电阻性负载的可变电阻器件。

在一个实施例中，电阻性负载包括传输晶体管，并且其中调制器还包括控制电路，该控制电路被配置为基于幅度调制控制信号控制传输晶体管。

在一个实施例中，fet是p沟道fet，包括：耦合到控制电路的栅极端子；源极端子耦合到电源电压；漏极端子耦合到功率放大器的工作电压输入端，漏极端子向功率放大器提供工作电压。

在一个实施例中，控制电路包括晶体管电路，该晶体管电路包括：双极结型晶体管(bjt)，其具有由幅度调制控制信号驱动的基极端子，集电极端子，其耦合到p沟道fet的栅极端子，和发射器终端。

在一个实施例中，控制电路还包括：集电极电阻，将bjt的集电极端和p沟道fet的栅极端耦合到电源电压；发射极电阻将bjt的发射极端耦合到信号地；反馈电阻器将p沟道fet的漏极端子耦合到bjt的发射极端子，反馈电阻器和发射极电阻器形成分压器，用于将一部分工作电压反馈到bjt的发射极端子。

在一个实施例中，调制器包括：多个并联晶体管，将电源电压耦合到滤波器电路，多个并联晶体管适于基于数字控制信号以变化的组合接通和断开；以及滤波器电路，其将多个并联晶体管耦合到功率放大器的操作电压输入，滤波器电路被配置为基于对来自多个并联晶体管的输出电压进行滤波来产生用于功率放大器电路的操作电压。

附图说明

参考以下结合附图的更详细的描述和权利要求，将更好地理解本发明的优点和特征，在附图中，相同的元件用相同的符号标识，并且其中：

图1是rf功率放大系统的示例的图；

图2是包括有损调制器的数字实现的rf功率放大系统的示例的图。

具体实施方式

图1描绘了根据本发明的简化rf功率放大系统10。rf功率放大系统10包括射频功率放大器电路12和有损调制器14。在操作中，rf功率放大器电路12被偏置以用于rf输入信号rfin的饱和模式放大。有损调制器14表现为串联设置在rf功率放大器电路12的电源电压vsupply和电源电压输入13之间的可变电阻。术语“有损调制器”的产生是因为有损调制器14控制输出信号通过可变功耗进行幅度调制。更具体地，有损调制器14作为电阻性负载操作，该电阻性负载基于幅度调制控制信号而变化以在有损调制器的电阻性负载上产生期望的电压降。

在操作中，rf功率放大器电路12以饱和模式操作并放大恒定包络射频输入信号rfin以产生放大的射频输出信号rfout。rfout的信号幅度受rf功率放大器电路12的工作电压约束。电源电压vsupply通过有损调制器14耦合到rf功率放大器电路12的电源输入13。有损调制器14用作响应输入幅度调制信号amin的可变电阻。因为功率放大器电路12通过有损调制器14汲取其工作电流，所以有损调制器14的有效串联电阻确定功率放大器电路12的工作电压vpa。因此，在操作中，功率放大器电路工作电压vpa是幅度调制信号amin的函数，其最大工作值由有损调制器14的最小电阻和vsupply的值定义。

图1是rf功率放大系统10的示例的图，包括有损调制器14的模拟实现。有损调制器14包括传输晶体管16，控制放大器18，集电极电阻器(rc)。控制放大器18例如可以是双极结型晶体管(bjt)，其被配置用于线性控制通路晶体管16基于am输入信号amin。

控制放大器18被配置为在激活模式下操作，提供与am输入信号amin的幅度线性变化的集电极电流。反馈和发射极电阻器22和24分别设定控制放大器18的增益。在操作中，通过集电极电阻器20的电流随着am输入信号amin的幅度的增加而线性增加。随着集电极电流增加，集电极电阻器20两端的电压降增加，从而增加了传输晶体管16的栅极-源极电压(vgs)的幅度。

传输晶体管16用作可变电阻器件。在该实施例中，传输晶体管16用作压控可变电阻器件，其可以是例如场效应晶体管(fet)。对于所示的p沟道fet，耦合到电源电压vsupply的源极端子和耦合到功率放大器电路12的工作电压输入13的漏极端子之间的电阻根据栅极到源极电压vgs而变化。因此，随着vgs的幅度增加，传输晶体管16的漏极-源极电阻(rfds-on)减小。对于p沟道fet，vgs为负，表明栅极电压相对于源极电压降低。控制放大器通过控制其集电极电阻器20两端的电压降来控制传输晶体管16的栅极电压。

利用现代fet器件，最小导通状态漏极-源极电阻rds-on可以非常低。例如，功率导向的p-fet器件实现小于30毫欧的最小rds-on值。传输晶体管16实现这种低导通状态电阻的能力为rf功率放大系统10提供了实质性益处。例如，放大效率通常是电池供电的通信设备中最关键的，其在电源电压方面具有固有的约束。和可用的电力。当rfout需要最大输出信号摆幅时，可以将有损调制器14的传输晶体管16驱动到最小导通状态电阻值，使得施加到功率放大器的工作电压vpa。电路12基本上等于电源电压vsupply。

当工作电压vpa约束rf输出信号rfout的信号幅度时，rf功率放大器电路12的增益是施加到的工作电压vpa的函数。电压vpa由电源电压vsupply，有损调制器14的增益以及am输入信号amin的瞬时值确定。

反馈电阻器22和发射极电阻器24从rf功率放大器电路12的电源电压输入13串联连接，从而形成接地的分压器。在这种配置中，提供给rf功率放大器电路12的工作电压vpa的一部分出现在控制放大器18的发射极处。当am输入信号am1增加时，传输晶体管的rds-on减小，并且vpa增加。随着vpa增加，控制放大器18的基极-发射极电压降低。以这种方式反馈功率放大器电路工作电压vpa使控制放大器18的控制响应相对于幅度调制信号amin保持线性并设置有损调制器14的增益。

反馈电阻器22，发射极电阻器24和集电极电阻器20的值取决于给定的一组设计要求。在示例性配置中，反馈电阻器22和发射器电阻器24的值的大小使得它们形成的电阻分压器与观察功率放大器电路12的工作电压输入13的有效阻抗相比相对较大。例如反馈电阻器22可以是大约100欧姆，而发射器电阻器24可以是大约50欧姆，这取决于有损调制器14所需的特定增益。集电极电阻器20的值仅需要在这样的值的范围内。控制放大器18可用的集电极电流范围为传输晶体管16的栅极产生足够的控制电压范围(vgs)。对于集电极电阻器20，典型值约为200欧姆。

图2是包括有损调制器14的数字实现的rf功率放大系统10的示例的图。有损调制器14包括多个传输晶体管16，并联配置以将电源电压vsupply与滤波器连接。为方便起见，每个传输晶体管16的栅极可以通过上拉电阻器26被拉到电源电压vsupply。上拉电阻器26为数字i/提供方便的数字控制接口。o线用于打开和关闭各个传输晶体管16。各种传输晶体管16可以用特定的rds-on值制造，使得传输晶体管16可以以各种二进制组合导通和截止，以实现电源电压v之间的总串联电阻的期望值rsub。ssupply和rf功率放大器电路12的工作电压输入13。

为了产生与rf输出信号rfout所需的am信息成比例变化的有效串联电阻，amin信号的n位数字版本假设连续的二进制值对应于连续的有效电阻值在整组并联晶体管16上产生所需的电压降。因此，当希望在输出信号rfout上施加已知的am信息时，数字am信号接续连续。对应于rfout信号所需的am信息的二进制值。

平行晶体管组16上的电压降通常取决于有多少并联晶体管16导通，特别是取决于哪些并联晶体管16导通。优选地，并联晶体管16分别作为开关操作，假设全开和全关状态，而不是以模拟方式操作。因此，每个使能并联晶体管16的特性导通电阻确定其对多个晶体管16的总有效电阻的贡献。

在数字实现中，am输入信号amin是n位数字信号，其中n对应于并联晶体管16的数量。因为动态地接通和断开各种传输晶体管16可能导致噪声在工作电压vpa中，滤波器电路24设置在rf功率放大器电路12的工作电压输入13和并联晶体管16的集合之间。滤波器电路24滤除由于转动并联而产生的开关噪声。以不同组合打开和关闭传输晶体管16的组。取决于其实现，滤波器电路24可以具有与功率放大器电路12的电流消耗成比例的特征电压降。数字amin信号的二进制值可以偏移固定量以补偿这一点。或者，滤波器电路24输出的工作电压的反馈可用于补偿am的值。

如稍后将更详细解释的，am输入信号amin的频率基本上低于rf输入信号rfin的频率。例如，在至少一些预期的应用中，例如edge或数字amps(is-136)调制，am输入信号amin等于或低于1mhz。因此，产生数字am6信号的电路的性能要求不重要，并且滤波器节点24的设计是直截了当的。

为解决上述问题，本发明提供一种射频功率放大系统，包括：功率放大器电路，用于通过放大恒定包络rf输入信号产生射频输出信号；放大电路，用于根据幅度调制控制信号产生模拟控制电压；传输晶体管，将电源电压耦合到功率放大器电路的工作电压输入端，并配置为响应模拟控制电压的可变电阻器件；数字电路，被配置为根据rf输出信号所需的幅度调制确定数字控制信号的二进制值。

在一个实施例中，传输晶体管包括场效应晶体管(fet)。

在一个实施例中，rf功率放大系统还包括用于将功率放大器电路的工作电压输入耦合到电源电压的电阻性负载，该调制器被配置为基于幅度调制控制来改变电阻性负载的电阻。信号调制器包括配置为电阻性负载的可变电阻器件。

在一个实施例中，电阻性负载包括传输晶体管，并且其中调制器还包括控制电路，该控制电路被配置为基于幅度调制控制信号控制传输晶体管。

在一个实施例中，fet是p沟道fet，包括：耦合到控制电路的栅极端子；源极端子耦合到电源电压；漏极端子耦合到功率放大器的工作电压输入端，漏极端子向功率放大器提供工作电压。

在一个实施例中，控制电路包括晶体管电路，该晶体管电路包括：双极结型晶体管(bjt)，其具有由幅度调制控制信号驱动的基极端子，集电极端子，耦合到p沟道fet的栅极端子，和发射器终端。

在一个实施例中，控制电路还包括：集电极电阻，将bjt的集电极端子和p沟道fet的栅极端子耦合到电源电压；发射极电阻将bjt的发射极端耦合到信号地；反馈电阻器将p沟道fet的漏极端子耦合到bjt的发射极端子，反馈电阻器和发射极电阻器形成分压器，用于将一部分工作电压反馈到bjt的发射极端子。

在一个实施例中，调制器包括：多个并联晶体管，将电源电压耦合到滤波器电路，多个并联晶体管适于基于数字控制信号以变化的组合接通和断开；以及滤波器电路，其将多个并联晶体管耦合到功率放大器的操作电压输入，滤波器电路被配置为基于对来自多个并联晶体管的输出电压进行滤波来产生用于功率放大器电路的操作电压。

需要说明的是，通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对

背景技术：
做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所揭露的仅为本发明实施例中的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。