专利名称：射频功率放大器及采用多个反馈系统的方法
射频功率放大器^Jil用多个反馈系统的方法
相关申请
oooi本申请为待审的发明名称为"射频功率放大器;M目应方法"，申请
号为11/089， 834，申请人为Snelgrove等，申请日为2005年3月25日的专利 申请的继续申请，该申请^hif过引用而4^被包括到本申请中。本申请同样 要求申请序列号为60/675， 614，申请日为2005年4月28日的临时专利申请的
优^，该申请同样^i过引用而4^被包括到本申请中。
絲领域
謙本发明总体上涉 信设备，更雞来说，涉;MtM功率放大器。
背景M
0003射频功率放大器为无线电通信系统中发4^几的^i^组件，朝CS己置
于多^H狄场合，>#动电话，广播，无^lt据网络，无线电定#^4页域。 -^1而言，它们起到生成它们的输入(由其^ii信设备(如本部发^，移动 设M)所产生的信号)的副本的功能，其中这些副絲输出信号足够强，以 传播适当的距离。两个约^i"M功率;^器的^有冲突的^M^"求为线'1^ 效率。
0004对射频功率放大器的幾性技^^求或约束是它如实^ ^入 信号的形状。输出信号相对于输入信号在形^LL的细小失真会导IWM功率放 大器输出信号干^^无线电业务，违反管制要求，或使得难以或不可食^fr确 # ^/解调该信号。例如，该失真可食&由如下事实导致的构成細功率放大 器的組件(如晶体管)的棒性是非理想的，例如，组件特性^i且件所itiH的电 流而变化，该电流必然包^f皮再现的信号。该环境下获得M^线性的常规方法
(〃A类辦〃)是贿号电:;;jl^加一大〃偏置"电流，使得相比而言由信号变化
所引起的电流变4W艮小。
0005效^NUl约束是指放大器不^Ni对于，望的输出功率消M
10多的功率即，例如，典型地，要求产生IO瓦的输出功率的放大器可能消耗IOO 瓦。通常，狄由于如上所舰为^iW性而^^I了的大偏置电流而狄的。 该方式下〃浪费"的功率(该例中为90瓦)会导致很多问题。例如，所损耗的功 率棘为热，在它引赵显^Ji升而损坏放大器或雞电i2^^前，通常必须iMJ
大热;斌M将该热去除。当设备^M1电';^电时(例如，在蜂窝电话中或在 电源故障时依靠备用电池il:行的固;t^置中(差Ji发射机))，电池尺寸及重量 和^^直接随功率需求而增大。
0006相对高效的功率放大器电路是公知的，对于射频功率放大器而言， 更高效的一种功率放大器电i^f皮称为"E〃型或〃E〃类放大器。这些放大器试图把
它们的晶体管当作,的开关来,，其原则上;fa耗(因M不浪费)功率。
它们的##,于"开关〃11#的闭合与谐振负栽电路的〃振荡(ringing)"之间
的同步，使附关仅^其上的电压;bf为零喊闭合。然而，E类放大跳
会引发问题。例如，由于它们的输出功率实际上是由电源电压来i议的，该类 放大器难以进糊幅，絲图进糊幅则会导致^^的效率和线性性能。不能
ii，幅严重P艮制了 E ^bt器在大部分应用了具有变化的t^iiMm^目信
号的复合调制形式的现代系统中的可应用性。
0007另一开关功率放大器被称为'T)〃类。该放大器结构e^皮用于，
应用中。理论上，D类放大器具有^^顿耗(例如，开关;^员絲率)。实际 上，D #^器(例如在^^通时)；ii^放电的电容，这在，情况下^^ M的功^4员耗。
0008S - A (sigma delta technology)为乂i^a的才i^， ilNMUL
许在"t^应用中iMI反^例如D类开^bUI进e^性化，但4而言，该 技;^"求开关辨与一固定时钟频率同步。通常， 一个Z-A环以与^^T输入信 号无关的固定速率对环4滤波器的输出进行采样。由于它们的输入需要与高频 信号相同步，这会导致E^^M功率放大器出问题。注意，^^文中i:-A与A
-z是可妙^^的棘
0009附图中相似的附图4射2^所有不同的视图中表示相同或功肯^目似 的纟J1^要素，附图与后迷详细描述-"^被包括并构成说明书的-^P分，用以进一步阐述各种实施例并说明才l^本发明的^t原^^优点。
0010图1以简化JL^4性的形式示出了根据M示例性实施例的^M 功率;^L器的框0011图2以简4tiL^A性的形式示出了才^-个或多个示例性实施例 的4t^功率放大器的更详细的才匡0012图3以简化JWJ(A性的形式例示了才W-"个或多个示例性实施例 的包括序列iLt器的一个实施方式的，功率放大器的更详细的框0013图4以简^JL^4性的形式示出了才W-"个或多个示例性实施例 的与图3的，功率放大器勤以但是包插昆频装置的，功率放大器的更详细 的框0014图5和图6示出了#^各种示例性实施例的适于在一个或多个射 频功率放大器内^f^的第二反馈系统的^ii实施例；
0015图7示出了冲Mt^t示例性实施例的适于在一个或多个，功率 狄器内^^的朋化第二反馈系统的^^'魁匡0t)16图8到图19示出了由根椐图3所示的实施例的，功率;^器的 实i3H^真所产生的^m^性波形；
0017图20以简^1R^R^性的形式示出了适于在，功率;^器的一个 或多个实施例中使用的环路滤波器的框0018图21以简化JL^^性的形式示出了适于在，功率放大器的一个 或多个实施例中使用的另一^S^滤波器的框0019图22示出了一示例'眺态机，该状态;IM^C^例如在图1到图4 中可能使用的序列发生器的例示性实施例；
0020图23示出了例如在图1到图4中可能^^的序列^器的另一 例示性实施例；
0021图24示出了^U^个或多个实施例的^MJ复^制来提WM信 号的方法的流程图。
0022橱i^地说，；^/iHT"主要涉及包紛o在包括M的J^i^中或在 通倌单元中H用的柳发#^咸#^放大器的通信设备。例如，可以在蜂窝、
12种4t^放大器。通常将该固定设备称为絲il^J^L，并且可以##动设备被 称为通信单元、设备、手机或移动站。这种系统和装置通常用于向或者为这种 通信单iLil其用户支^^m供诸^iW^数^it信业务之类的业务。
0023更M来说，在用于在效率、线性、4辨比以;5UyL方面为械 放大器或功率放大器4C^^M^M/f吏^M放大器或功率放大器实m^改
进的系絲桑JL^要素、通信单元、发4t^^其中的方法中，实现了树有创造
性的构思和原理。注意，M包括与尺寸和操怍问题相关的礼^。这些gui例 如与受沈逸的效率所影响的电源和热管理问题相关联。该提高同样反映在更低
的组件或生产^4Ui，因为这些构思和原理使得可以利用较不昂贵的組件(如 更小的晶体管)来实现更高的功率级。该射频功率放大器有^k4^^^馈控制 系统(其在一些实施例中^M)某个;^的A-2调制器)以^二反馈系统，由 》沐 #到了一种实用且易于生产的功率放大器，只要这种放大器是才^&在
此讨^^^Hf的构思和原3^M殳计^J建的。
0024特别感姨的通信系^Mt信发lt^是这样的它们可以辆某 些复合调制形式，并且可以在局域网(LANs)或广域网(WANs) (4a^M^ 向系#装置，^41#窝电话系统，其中包括斜限于CDMA(踏多址)及 其变型、GSM、 GPRS (il^)^aib线电系统)、 UMTS (iM移动电信 业务)系统的2,5G和3G系统、4GOFDM (正，分复用)系统、WiMAX (IEEE802.16 )、 ETSI HiperMAN以及它们的变型或演化)上提供或使#<更于 提供包4# 业务在内的#"^￡信业务或数据或消息的递送。
需要或适宜可变 功率的场合。例如，某些医疗、'供暖、照明以:感测应^ ^^^511^些构思和原 _有用的。
0026本发明^^f用于以可行的方式进一步阐述制作^M^i,本发明 的糾实施例的最佳方式。该发明^Hf还,M于增断其有创it性的原^^优 点的理解^H/h而不是以^f可方式来P艮制本发明。本发明仅由所附^5U'j要求 (包括4^发明的审查过程中所做的^^可修改，以"J斤提出的这些权利要求的 所有等同物)来限定。
0027还应明白，相关联的词语(如果有的话，如第一或第二、顶端或底端等)的应用，仅細于将实M动作船匕区行来，而不一定要,线暗含 这种实M动作之间^^可实际的这种关系或顺序。
0028利用或在絲电路(IC)(如带有^^I了高速^M目对高功^4支术 的某些IC的定制IC)中最舰实现大部分有创it性的功肯^^午多有创造性的
原理。可以预期，尽管在例如可用时间、当前技术以;^济考虑的促动下可能
需要相当的努力^i午多设计选择，但是辆域技;Mv员通it^!^斤乂^的构思 和原理的指导，只需最少的实验即可制造出这种IC因此，为了减少或最小化 使才娥本发明的原^内容变才^^的^^风险，对这种IC的进一步讨论(如果 有的话)将局P艮于^^ 、示例性实施例的原蹄构思的要点。
0029图l到图4阐述了以-^t创造性的方式来安装、构建以及耕的 ，功率放大器的^t实施例。本发明者将该类型功率放大器称为M类功率放 大器。这些功率;^t^l^^入信号的复制M大功能，该输入信号包括调制， 如在线性和高效方式下的调幅、调相或复合调制(调幅^相)。j而言，这 些射频功率放大器利用开关糊区动谐振电路的一种新颖布置和一种用于引起并 控制与开关级的开关相关联的定时的反微制环，以对如胁给所得负*UUt 大器输出信号的、包括有复合调制的输入信号进行线性复制，并^该开关級 的电压平均来i錄小时触发该开关。迄今为jtia^法^j^开关绷区动成使得 再现git^有缺的线性又具有高度的调幅或复合调制的调制。
0030可以将这，频功率iUc器有益地实现为一个或多个^电路。
例如，可以通过高功率密度砷^^、氮4膽、基于硅的功率^NF工艺来实现
开关级。对于反馈系^^反馈控制环A系^il一个或多个^^UL件，已知的高 频亚孩MUi:型工艺;i有益的。
0031参照图1，将^^^t示例性实施例的,功率放大器的框图 进^^HW^ic图1示出了射频功率M器100,将该射频功率^bUI 100 M^到包括有谐振电路101的i緣负载，并#^功率放大器100布置并用于 驱动后者。该細功率放大器100将典型^X作于数十兆赫兹(MHz)到数千 兆赫兹(GHz)的频率范围内，并且一^]于^T入信号进^U^以提供更高
功率负Wr出信号。如以下将进一步描述的那样，该谐振负载由电感和电^
件的组合(谐振电路)和负栽(示出为RLl02)多赋。Rl10Z可以包^^'j如由
所得输出或负輸出信号^M区动的谐波滤波器、^^体、循环电路、A^、电
14缆等。
0032細功率放大器100包括带有输出105的，开关级103，该射 频开关级103 ^^到谐振电路101,并ibf站己狄当例如从恒定电压电源Vdd 109经由例:Mf电扼;;赋團或电感111供电时插出105处提供具有与输入107 处的输入信号的调制相对应的复^制(例，幅(AM)和/或调相(PM)) 的输出信号。图1的，功率放大器100的实施例还包括^^到输入(由jtb^ 合到输入信号107)和输出105 (由jtb^^到输出信号或输出信号的作为反馈信 号的一个或多个变型)的反^制系统113。 jH^卜，还包括反馈系统123。注意， 可以将输入端子或节点和输入信号4i^称为输入107或输入信号107。务似的
103的序列M器输出。可以由例如包括在反，制系统113中的序列先t器 U5iM^供该序列;^器输出。有益的是，该序列J^jt器输出具有至少一个状态 (例如闭合(OFF)状态)，该状态具有启动时刻或在由反馈控制系统113所确 定的可变时刻时开始。在以下进一步描述的各种实施例中，反馈系统123^ 到并响应于输出117处的序列^A器输出(^^#为序列;^器输出117)， 并4^^到反馈控制系统113的125处提供第二反馈信号。如以下将进一步讨 辆那样，序列U器输出117将对应于输出信号、输入信号、第二反馈信号 以及输出、输入、反馈信号的组^中的一个或多个。可以4WM开关级103 实现为树形式；然而，当射关贿同谐振电路101-"^布Mjy以于E类 结构或F类结构的，功率;^器时^F尤其有益。
0034在一个或多个实施例中，图1的勒顷功率放大器100 (M来说 AX^^制系统113)还包括环4滤波器119。该环路滤波器119经过如图所示 的相J^而响应于输入信号和输出信号或第一反馈信号，并且该环傳滤波器 用于在121处提供滤>^的信号。该序列发生器115直《^或间接地响应于121 处的滤波后的信号。对于序列发生器的给定实施例，通常在序列发生器的， 与环傳滤波器的输出或滤^^的信号^二反馈信号之间存在限定的关系，例 如4#来^^^^^序列^器的环>^滤波雜号的上升沿^1#:点会1*^列发 生器。该环路滤波器例如可以是n阶(n-l， 2， 3......)带通滤波器，或n阶
^t滤波器，这W^于反^制系统的^^支术细节。
1003S例如，如^r入信号位于或集中于期望的载;顿率(如900Mhz、 2.4GHz等)或某个频高于0赫兹的频率(中频)处，则带通滤波^#是有益
的。作为另一种选择，如^r入信号集中于o赫兹勤目对于栽^M^^f氐的频
率(例如基带频率)，则低通滤波M^;有效。在后一情况下或输入信号不集
中于栽>: 率时，可以^^l混频器装置来向滤波器提供第一反馈信号(例如输 入信号)，其中该反馈信号对应于经该混频器装置,后的输出信号，并提供与 经混频器装置，后的滤波后的信号(即，在一些实施例中是输入信号与《Jt 信号的组合)相对应的序列n器输入。
0036还要注意的是，可以将第二反馈信号与滤波后的信号直接组^
来，或用作57^滤波器的额外输入，或用于影响或修絲 滤》^的信号，
从而影响序列^A器输入因而影响序列U器输出。这些4i^项将在以下参照 例如图2到7额夕Hf细描t不失^&性，部分下述讨论将参考一实施例，在
该实施例中将第二反馈信号与环路滤波器的滤波后的信号组^来，将所4W 号用作序列u器输入。"些情形下，第二反馈信"f^M^到序列u器的
输入。应当理解， 一个或多个4it实施例釆用第二反馈信号125另外地影响或 改变来自环路滤波器119的滤波后的信号，即，第二反馈信号可以是4树滤波
器的输入信号的一个la^部分，或者可以^ii^^到滤波器的某^NP分从而
影响滤波后的信号。
0037参照图2，将^Nt"-个或多个示例性实施例的射频功率^t器 的更详细的框图进e^HW^^在图2中，細功率放大器200包树为反 >^制系统的""^分的环>^滤波器201，该环路滤波器201的输入203 ^^到与 输入信号205和笫一反馈信号207相对应的信号。注意，可以4^^由标号207 4^^示反馈信号207 ^N亥反馈信号所位于的端子或节点。本实施例中，当输入 信号具有(或集中于""M率附近，该频率等于)期望的输出载》M率时，该环
路滤波器201顿常是相对高增益n阶带通滤波器，其中n-l， 2， 3.......。
还包括#器216 (^^*口法器)，该#^#^^到输出端子208并且响应于源 自Sf^滤波器201的滤波器输出或滤^^输出信号和由第二反馈系统212(例如 序列JCi器反馈)在214处提供的第二反馈信号。还包括并示出了用于在输出 211处提供序列M器输出的序列发生器209。该序列U器输出具有至少一个 状态(例如闭合状态)，该状态的^台时间对应于来自并合器216的输出信号(即在以下将进一步讨论的滤波器输出和第二反馈信号)。
0038另夕卜还包括由序列J^t器输出拟区动并用于在215处提微出信 号的細开关级213。如一个或多个实施例中所示，从'^源VoD220经由馈电 扼流线圏或电感217向该开关级提供DC (直流)电源。输出信号经衰减器218 ^L^馈耦合，在加法器219处与输入信号相組合。由此，反馈信号207对应于 输出信号215。加法器219将203处的信号提#^环>^滤波器201，即，^rfc^ 到*滤波器的输入的信号可以是与输入信号和反馈倌号的代<|^且合相对应的 误差信号。在一个或多个实施例中的射频开关级是场效应晶体管(FFT或 JFET)，但也可为*性晶体管等。在一些实施例中，该FET或JFET使用已 知的如先前指出的GaAs (砷4膽)、GaN (氮/f膝)、LDMOS (侧向扩散金 属氧4緣半科)工艺才MC来形成。注意，虽然该开关M^皮示出为一个晶体管， 但可^^I多个实质上并联的晶体管^ti亥开关功能。还要注意，需^^适的电 路(如额外的增益级)，或者作为序列U器的,分，或者作为开关级，以确 保开关Mto^舰动。
0039^^域才JL^/v员胁晓如絲列^A器209提^"~*化的输出，
即，固定等城状态的有卩M^字，则图2(或图l和她图)的放大^r有类似 于A-S (絲的是i:-A)转换器的结构。然而，该序列JC^器的辦和功能
由于一系列原因而明显不同，包^^如M列ic^器的状态对应于输出信号或
第一反馈信号、输入信号、第二反馈信号或环傳滤波器的输出以4二反馈信 号的状态时的异步辦或准异步辦(即，不同步于一固定时钟)。
0040在215处的输出信"fifc^P到谐振电路221，并经由询啦电路221 ;^到负栽223。財关级213布置有^l管(逆向电压做>=^1管或緩沖^1 管)225，该J^L管用于并JLi^t^ft以微出信号的电压雜成非负的，即， 实际Ji^颇电势。注意，J^^l管225可以是寄生^L管(M关213的源 ^L^衬底的二极管等)，或者开关自身在电压^或低于地电位时可以导itil被 导通。谐振电路221包括串联谐振电感器电溶^l对227，该谐振电*经串联谐 227滤波的输出信号M^到负载223。横跨或并联于负载两端的是并联谐振 电感器电^^对229。在谐振电路221中还包括电絲231，该电絲与开关级 213相并^M^。辆域技权员将明白，电絲231至少包树关级213的寄 生电容，并才娥务本实施例该电容器231可以只包括寄生电容。0041M域技^A员^p晓，开关级213 (以及M图中的其他部件) 连同所示出和描述的谐振电路""^可以被^I^Ml类似于F类结构。开关M^ 谐振电路的4^实施例可以被iU成已知的E类结构(例如剔除并联电感器电 ^H对229)。 iaS4在M的F类或E类结构，也可以iM)这些结构。当利用开 路或m的^f力^^员辦性时，E类和F类放大器:^1L为在实际中开关级需 要有限的时间^4it些状态之间转变，并且如果电压和电流在状态之间的该时 间段内均非零，则将损M率。这种功率放大器结构试图通过确4呆储存在开关 ,或开关级的寄生电容(电容器231的至少-"^分)中的能J^皮提^^或来 自于谐振电路(例:^皆振电路221)而不是在开关装置213中被损糾， 损耗该能量。因itbit些结构力4Ui样的时候^^亍状态(ON/OFF)间的切换， 即，在输出信号(即，开关装置两端的信号)的电压为理想的零伏特时，jW^卜 如果可能的话在该电压的导数也为零(即开关电流也为零)时。
0042实际上，对于E类或F类或^MI，这些状态只負M^J"于给定的
Vdd电平来说渝出信号处于或几乎处于-H^定的,或功率等级时才能实现。 与^Jft照的是，^j^UM目关的应用中7^p的^^狄器(即，M类功率狄 器)允许在感兴趣的频带上(频带内)的输出信号的m或功率等级变动(例 如，##输入信号的调制所反映的AM调幅要求而变动)，并^t或控制开关 ^Ljt^^想情况的^^适时刻(即，尽可負化开关装置两端的电W目对〗^IL接 絲处于零电压时)在状态间转换。例如，当如扭的情;，# ^开关级 用于驱动"""^振负载并由反馈控制系统^制时，可以将该开关^！于响应于 序列U器输出而接通，使得在大量的接通辨内，赫到谐振负^Ji和开关 级两端的电压的平均电压值(如均方根电压)在接通麥降时小于 口到谐振负 载上的最大电压(如，实际上为接近与細开关^f目关的指定击穿电压的电压) 的1/2,典型地少于1/4，并且经常少于1/10。
0043彭卜，当員出信号中必须再^l包含调幅时，已知的E类和F 类结构通常是低效的JX现差的线性，即，已知的结构完全不表现为线性 功率放大器。与此形成鲜明对照的是，扭沐拟目关的应用中公开的，功率 放大器(即，Miyt频功率放大器)被布置^it样将由序列^A器输出iM区
动的，开关级用于在例如由恒压电源供电时以合理的效率和线性性肯yc供包
紛口;^口^r入信号的那样的复^i制(AM或PM)的输出信号。由此，将由序列B器输出;JM区动的本，开关WI于在输入信号带宽或有关输入信号 带宽上提供包括输入信号的放大副本的输出信号，其中输入信号包糊幅糊 相中的至少一个。
0044参见图3，将对包括序列发生器的一个实施例的舶顷功率放大器 300的更详细的框图进^it^^描述。射频功率放大器300在功肯让包^^艮多与 图1或图2相同的实体，由此，该描述将不对大部^it些实^i^辨述。械 功率放大器300包括环>^滤波器301 (^实施例中-*1: n阶带通滤波器)， 该滤波器的输入303 ^^到与输入信号305和反馈信号307相对应的信号。还 包括加法器或將器316和序列^A器309,其中*器响应于在314处来自反 馈系统(如序列^jt器反馈312)的第二反馈信号和例如经由输出/输入308来 自环路滤波器301的滤波器输出或环路滤波器输出信号。将该序列发生器309 设计为在输出311处提供序列J^器输出，其中该序列;^t器输出具有截止 (OFF)状态，该截止状态具有与滤波器输出信号和第二反馈信号相对应的启 动时间(即，在滤波器输出信号加第二反馈信号与序列发生器的操怍(由M 列纽器输出)之间存在P艮定的关系)。^^降包括 开关级313,其由序列 M器输出iM区动并用于在经由衰减器318 ^^到加法器319的输出315处提 微出信号。由此，反馈信号307对应于输出信号。注意，该雞状态M来 "i树应t^皮开路或处于高阻抗状态(即，截止(OFF)状态)的开关级313。
00454^开关级313可以由恒压源320 (例如10伏特)经由馈电电感 器317来供电，^H^^到并驱动掩,电路321,该谐振电路由串联谐振电感器 电^H对327和电絲331城，用于Xt^T入信号进行滤波并对负栽323进行 驱动。逆向电压旨^^fel管或緩冲^l管325如图所示地并联于开关级。^i人 伊J'J具有谐振电路321的开关级313 ;I^M狄器，如已知的那样，>|^^定的 感a的频率下才娥电感器和电容器的合适的值可以将该W5放大器用于E类 配置或4iH以于E类配置。
0046序列发生器309还包括皿器，如DM器331或其^^^ti^设 计的敝器等，该敝器^^入332处由例如將器输出来计时。将序列於 器309用于当被#器316敝时提供組(OFF)状态H仏状态)下的序 列^JI输出，即，该Hi(OFF)状态具有与并合器输出相对应的启动时间。 注意，林实施例中，当在308处来自W^滤波器301的输出信号加第二反馈信号在D触发器的时4t^T入332处越过开关阈值时，Q输出333变为高电 位(Vcc，因为D输Aifoi接到Vcc )， Q嫩出335变为低电位。当Q嫩 出335錯列U器输出在311处变为低电位(OFF状态)时，开关337被断 开。
0047开路开关337允许电容器339通过电阻341开始向着Vcc充电。 电M和电阻器的连接点^^到复^r入343。当电名:^在由电阻341和电^^ 339的RC时间常li^斤确定的时间上已经充电到D触发器331的复位阈值时， 该D敝H4^C^位，且Q嫩出将变为高电位，开关337将被闭合，将复位 输入^#在低电势上，然后序列^jlll^由jH^由D敞^器的复位信号
,i (开关级313为ON)的序列itA器输出。该序列Jli器30;常被称作边沿 触发的单乐辦(one shot )。已^^现，在械栽波的半个周波的量MJi的持续 时间对i^亥截止(OFF)状态而言是合适的时段，例如，在1000MHz时，大 概05纳秒。在D敝器^Ll^，当將器输出再次线高电位时，序列发 生器309将再次提供截止(OFF)状态的输出。
0048注意，当序列J^器输出处于^ibR态时，开关级为开路电路(即， M^皮断开)，因而谐振电路321可通过馈电电感器317充电或者电感器电絲对 可对电絲331进行充电，由棘315处的输出信号中产生正向变化的财。 相反，当序列^jt器输出为导通状态时，开关级为錄电路，即，该开关嫩 导通，在315处的输出信号近似于0伏，因而i嫌电路SZl可通过开关M电。 这些以及，的与图2勤以的射频功率放大器的实施例中的波形之间的关系将 通过后述的参考图8到图19的仿真波形的讨论而变得更清楚。与导iiil^状 态相关联的特定电压可以由针对序列发生器和开关^^斤使用的特定技术来确 定。例如，当针对开关级^^^^^^时，开关装置的截棘态可近似为 -2伏，而导通状态可以付0到0.5伏之间。该序列纽器和^t驱动器级将需 ^RM以向开关级提^^适的驱动信号。
0049对于高频,，-^^适的序列;^器以异步方^##，即，不像 常廳构那样具有时钟。注意，为了iiJ'J合理的效率，当再iMr入信号时，序 列n器输出有必要产生4树E/F类;^器的与^^^f目^的驱动信号，即， #电压或临棘电压处开关，等等。itit常t^M该序列^jt絲需要絲
20临近于载^M率上开关，并JL^列U器需絲照一种与载波的周翻目t嫩而 言精细的緒率(例如，按周期的1/8或更小的增量)对其开关决定的定时进行 紋或调制。迖泉与诸如Z-A结构的常MA條构形成鲜明的对照，常MA馈 结构同步于独立的时钟，由此其相对于载波的相位关系实际上^JS1机的。
0050因此，在期望效率的实施例中，序列J^i器309 (以及209、 115) 应当用于向该序列^jt器输出提供第J^态(例如导通(ON)状态)，Hi过 ^L^下述仿真波形将^T清楚的那样，该导通状态具有与例如位于或临近于或 平均来说位于或临近于输出信号的电压最小銜目对应的启动时间。如上所述， 在某些实施例中，序列^jt器用于当^i^态具有(例如由RC时间常lt/斤确 定的)最小絲时间时提供序列纽器输出，并JUf列^A器输出还具有导通 状态，该导通时间状态具有可变持续时间(在所描述的和M实施例中，该导 通状态一旦开始，就会鄉到#器316的输出(即，环v^滤波器的才娥第二 反馈信賴整后的输出) D M器)。在上述实施例中，序列^JL器用于 向序列J^A器输出提供具有预定持续时间(即由RC时间常li^斤确定的持续时 间)的^it^态。
0051注意，其他的实施例可以使用用于向序列^jt器输出提供具有可 变持续时间的截止状态的序列发生器，其中该可变持续时间等于或大于^i持 续时间。例如，脉冲发生器345 (可选)(其由来自#器或环>^滤波器的正向 变化的输出或^>预定的状态^发，以在复^^Aitt提供负向变化的l^t,
否则提銜路电路)将对电絲339进^m电，由此提供截至状态的可变機
时间。注意，M^到D)I^器的复^^入的开关和RC电路可被视作边沿)1^ 的单乐辦，在添加JJ^t^Ll器345的情况下，这可被视作边沿li^和可再l^ 的单脉冲。M域技术人员将明白，^t电路结构可用于^fri亥乐辦发生器的 功能。
0052由此，在，了可选的务辦^A器345的序列^jl器中，可以将 序列发生器用于当经由或根悟第二反馈信号314修改后的滤波器输出对应于 预定状态(D敝器的时钟等级)时，提供^^态的序列处器输出；在可 变的并且与在最后一次出现预定状态时开始的最短持续时间相对应的时间^ ^，提齡通状态的序列;^器输出。如上所述，将序列U器用于异步地 提供序列^A器输出，即，由并合器输出对序列^jt器进^i十时，即，可以将经第二反馈信号修政后的环路滤波器输出或控制环视为自计时的。注意，对于
^^定的^r^^信号，也可以将序列^A器视为由^t信号(例如最,定滤波器 输出信号的输出信号(漏极电压))来计时。
0053在^l^实施例中，未特意示出的是，包络^^测器对输入信
号进行监测，并且当检测到峰值^^线的约20。/。的^^级时，该^S^^测 器或响应于此的功能将对一开关进，作。该开关将添加与电^ 339并联的 额外的电容器。如果该额外的电^H具有电容器339的例如2倍的电容，则所 述时间常^1初始时间常数的约3倍，因而这会将截jb^态延^'J原始值的约3 倍。最终的结果是当信号电平低时开关级的占空比会减小，馈电电感器中的电 流会减小，最^致减小开关级的功耗。
0054参照图4，将对务似于图2和图3等但是包插昆频器装置的， 功率狄器的更详细的框图进"ffi寸ife^迷，在图4中，纖功率狄器400 除包括序列发生器409 (勤以于例如序列发生器309 )、开关级313、谐振电路 321、衰减器318等以外，还包括混频器装置401和反馈网络或系统419。序列 发生器409、开关级313、谐振电路321、衰减器318等^4t先前讨，原^ 构思进4沐怍，即使它们可能经受调整等以适应于与图4的实施例相关的细节。 将图4的，功率放大器400布置并构^M^M:于基带频率(如与待发送的 信号的载波频率相tbif常相对低的0 ,或另一中间频率)上的输入信号403、 ^^入信号频率转换或上变频到栽波频率、然后对所得上变频后的信号进M 大，以将经滤波^^后的输出信号作为所辦号提條负载323。该输出信号 将处于载^M率并包括与输入信号相对应的调制。注意，输入信号403是具有I
(同相)和Q (正交)^i:的复^f言号，其中图4中的赠用于表示具有I和
Q ^*的复^#号。
0055混频器装置401包^性I/Q混频器405 、 407 (如吉尔伯特单元
装置)并用于提供反馈信号409，其中，当通it^频器装置或更蔣来^ilii)'昆 频器405而,顿率转换或下变频^r入信号的频率时，该反馈信号对应于在315 处的输出信号。注意，^it当的环嫂中，可以^f^除吉尔伯特单元以外的^ 混频器。#法器411中将反馈信号409与输入信号403 #，并将所得复合 信号齡到环傳滤波器413。该复合转M—种多重混频器复合转换，提供了耦 合到滤波器的两个输入的两个输出，以在不导M迟的情况下提供图像抑制(rejection),如在Snelgrove于1981年12月在多伦多大学电气X^系的壯 论文"Intermidiate Functioon Synthesis"的第9章中所讨絲那样，将其并入 于此。该混频器装置i^T入432处提供序列M器输入，该序列U器输入 >^皮混频器装置401 (M来iXA混频器407 )频率转换或上变频到载波频率时， 和徊緣420处的第二反馈信号经修^，对应于来自环v^滤波器413的滤波 器输出或输出信号。注意，只需要来自混频器407的复^^言号分量(I或Q)中 的一个拟区动序列^jt器或备选的并合器421。 *^^说，可以利用Q式虛分
量或备逸的I或实^i:;然而，可以由复^ft号4U区动序列发生器。
0056由此，序列^jl器输Ail输入信号对应于经滤波和上^M后的输
入信号和反馈信号的组合。注意，可以将混频器装置视为图1中的反4^制系
统的4分。"-^:而言，当输入信号处于基带(即，集中于直^JL0频率)时， 可以将环4滤波器有ii^实现成^i滤波器，当输入信号集中于另一频率(例
如中间频率)时，通常可以将环4滤波器实MJ:中于中间频率的带通滤波器。
由于滤波器处理复合信号，l和Q ^t在提^^混频器407 ^:前均需要经受滤 波。在^-"',下，,环傳滤波器用于对输入信号与反馈信号的组合进伤虑 波。^H用该混频器装置，虽然增加了表观上的复杂度，但允许在更低的频率上 实现环x^滤波器，由此允许以更低的成本实现、提供更精确的或更高精度的环 路滤波器。在反#^制系统中进 率转^^吏得可以^^带频率上提^^入信 号，由此消除了在典型的发^^车列中的某个^Mi狄的频^^换。
0057该混频器装置除混频器405、 407夕喊包括^y^荡器415，该振
荡器提*于栽》:^或^"入信号的中心频率的频率上的;^#荡教像号。由 此，如^r入信号位于或集中于直流，则该^^荡器在载> 率上振荡，否 则在载波频率加或减中间频率的频率上振荡。将;W^荡^号M^到两个混
频器，然而，M^到混频器407的信"!i皮移相器417时移或相^5^。在一些 实施例中移相器417将输A^混频器407的振荡雜号^i^四分之一周期(在 载波频率下)，并与;^o到混频器405的信号相比形成了;^w给混频器407的振 荡I^T号的共fef目(下变频混频器405中的Q iiil的增益的符号与上变频混频 器407中的Q通道的符号相反)。
0058可以选择或调整该时移以4M尝反馈控制系统^il^W制环的时间 舰，或者25*|^信噪比、线性(噪声加失真)、稳定性等的錄的性能。一种 时移的方法可以利用第二反馈系统419,该反馈系统响应于来自序列U 器的输出信号，并微出420处的控制信号或第二反馈信号提^f多相器417。 可以利用该控制信号il^馈信号4^""相移提供或添加给^W荡器信号驱动的 混频器407。由此，该相移,二反馈信号变化。该相移可被由移相器417所提 供的固定相移代替，或净^入该固定相移。注意，当经上变频或频率转M， 和当才緣第二反馈信号经修^，混频器407的输出是环4滤波器输出信号。 通过将第二反馈信号420 ^^到#器421,在该并合器421中将第二反馈信号 添加到混频器407的输出中，而后该:^^N^入信号提供给序列^jt器409， 也可以4ii一实施例中使用第二反馈信号来修^^t混频器407的输出信号 (频率转^的^^滤波器输出信号)。后"^)响序列^jt器的输A^t的信号的 方法类似于参照例如图2到3所讨论的方法。
0059由此，图4中的射频功率;^L器包^^到与输入信号403和第 一反馈信号409相对应的信号的反馈控制系统(401、 411、 413、 409)，该反馈 控制系统，该反微制系统用于在410处提供序列^A器输出。还包拾第二 反缋系统419，其响应于序列^Lt器输出并用于4^^到反馈控制系统(如移相 器417或#器421处)的420处提供第二反馈信号，其中序列^A器输出具 有至少一个状态(其启动时间由反#^制系统来确定)；和射频开关级313，其 由序列iC^器输出iM区动朋于例如在315处提^出信号，其中第一反馈信 号对应于该输出信号。图4的舶顷功率;fct器还包括用于提供反馈信号的混频 器装置401，其中该反馈信号在经;繊器装1^率转换^^1"应于输出信号。 该混频器电路或混频器装置进而提供序列^A器输入432，当经混频器装置频率 转絲，和当才娥第二反馈信号例如经由移相器或并合器修^，该序列ici 器输入432对应于滤波器输出。^fe于输入信号的中心频率， >滤波器413 可以是^ii滤波器或带通滤波器。
譲勤，用基于PC的电路设计和仿^4^件对图4的械功率放大器400 进行了时域仿真。出于例示性的目的，被仿真的系统产生标称集中于100M赫 兹的调制输出信号，并处理了由在1.25 MHz带宽内具有任意间隔的四个正弦 ito^的信息信号。这四个正弦波信息信号4&了处理具有6dB的J^fW平均 值功率比的任意宽带信号的系统。jH^卜，开关级313是砷^^^晶体管， 该场雌晶体管具有9mm的门极tt, VDD316被i5^/12V。在4;Wt仿真的过程中，通it^用电气X^l^理以迭代的方式来改变组體，对系统性能(即
*比、输出负栽功率效率以;s^t输出负栽功率)进行了优化。通过将各组
^i议为以下值，实现了在:L25M赫兹带宽上的约50dB的M比、约27%的 功率效率以及3.8瓦的输出负载带内信号功率。元皿为馈电电感器317为 100nH (納亨)，电^H 331为100pF (皮法)，串联谐振电感器电^对321 分别为llnH和250pF，负载323为3欧姆。
0061与这些结^f目对照，等同对照电路中的A类放大器在具有同样的 输入信号和输出信号功率以及线性的情况下将得到约7%-8%的功率效率。注 意，进一步的优化工作可产生不同的性能结^组⑩。#域技"员4^人 i尸U,例如，在更高的频率上，需要更详细的模型并且可以获得不同的性能值。
0062参照图5，将对包^#^^#示例性实施例的第二反馈系统的更 详细的图的^K表性，功率放大器进^i寸iW^述。在图5中，缺顷功率放大
器500在结构^t上均勒以于e^述的^t，功率放大器。该 功率放
大器包括作为反，制系统的-^^!环>^滤波器501，该环路滤波器具有M^ 到与输入信号505和第一反馈信号507相对应的信号的输入503。注意，将M 地由标号507表7H亥反馈信号507和反馈信号所位于的端子或节点。还包括并 合器545(才對^w法器)，其^^到输出端子508，并响应于来自环4滤波器501 的滤波器输出或滤i^输出信号，和由第二反馈系统527(例如序列U器反馈) 在544处提供的第二反馈信号。还包括a出了用于絲出511处提供序列发 生器输出的序列发生器509。该序列U器输出具有至少一个状态(例如闭合 (OFF)状态)，该状态具有与来自壯器545的输出信号(即，如以下将进一 步讨论的滤波器输出和第二反馈信号)相对应的絲时间。另夕卜还包括由序列 ^jt器输出iM区动并用于在515处提皿出信号的，开关M功率级513。 515处的输出信号M^到谐振负载521，并JUi^由衰减器518 ^_馈齡，以 #法器519处与输入信号相并合。
0063可以^4^t方式实现图1到图4中的第二反缋系统527以U 馈系统123、 212、 312、 419。批情况下，第二反馈系统包總由將器545 M列^jt器输出^^到序列;^器输入的反馈网络。在一个实施例中，如图5 所示，第二反馈系统527包括一个或多个延时级，这些延时级的输出^^到相 应的一个或多个增益级，每个增益M^^有输出，其中第二反馈信号对应于所迷一个或多个增益级中的^个的输出处的信号的组合。更M来说，图5示 出了延时级531，其^^到并响应于序列^jt器输出511，并进^#^以将序列 ^ji器输出的延时;il^illill^增益级533。
0064在M实施例中可以将延时级531的输出M^到另一延时级535, 该延时级535的输出^^到相应的增益级537。如果乐意，可以重复延时M^r增 益级的J4^构，如虛线543所示。""^M兑，可以将所述一个或多个延时级 (即，延时级531、 535等)有她实贼分接延时线，每个分接头粉别齡 到所述一个或多个增益级(即，增益级533、 537等)中的不同的增益级。当序 列^AII^供2个状态输出(即，具有高或导通状态和^^^R态)时，可 以将这些延时级实减串^^的逻辑门或緩沖器阵列，每个緩冲器或门;IW 加特减时。例如，在一个实施例中，已将十六个緩冲器的串^Ha用作延 时l
0065通过一个或多个加法器或#器539、 541等将增益级533、 537 等的输出加起来，以在544处提供第二反馈信号。注意，在仅4M—个延时级 和一个增益级(如延时级531和增益级533)的第二反缋系统的实施例中，增益 级533的输出;if 二反馈信号，并且该信号可以直4^^到#器545。反馈系 WL网络527及^i且件可以采用许多形式，然而，通常至少一个并J^斤述一 个或多个延时级中的^所有;^i^l^对应的一个或多个增益级中的至少一个 并J^所有增益^L时域中异步或连续^^怍，而不是以计时的方^怍， 即，对于时间上的4沐瞬间，输出都是输入的函数。，的增益M延时级可 按离散时间模式(即，在由时钟确定的离散时刻上，输出为输入的函数)进行 操作。这些延时级实际上提^""絲功能，通过该功能第二反馈信号表示在时 间的某个过去瞬间(延时量)Ji^列^jl器输出。
0066图5同样阐述了可以在一些情况下提^^适的性能结果的，功 率放大器的另一实施例。该实施例包括偏置系统547,该偏置系统用于#-^移 信号(VoFFSET) ^^到序列发生器的输入，使得序列iLt器输出根据偏糁度号
和滤波器输出信号而^L^状态。该偏置系^VoFFSET可以用i^^^二反馈系
絲与第二反馈系统""^f^)。在已经受仿真、得到了合m果的一个功率放
大器系统中的VOFFSET的典型^b^滤波器输出508处的均方根电压的10 % 。
0067当延时^^加大约半个周波的延时(例如，在栽^M率(如1000M
26赫兹)上，从0.25到0.75个周波-对于每个延时级，大约延时0.25到0,75納 秒(ns)时，树^^仿真努力已迎示了^的性能。增益级的增益典型 ^i,于例如环4滤波器的典型输出电平和延时级的输出电平而变化的分数 值。例如，环傳滤波器的输出为IV均方根等级并JL^时级的输出处的信号 从+1伏变^J'J - IV时，第一增益级533的范围为0.05到0.35，典型的为0.15， 可为jtil负(180度的相移)。当增益级533为负值(180度的相移)(例如^0.15) 并且增益级537为正值(例如0.1)时，即增益级交替为iEil负时，某些实施例 具有缺的性能。可以预期，对于^^T特定的实施，都需要对这些值进行实验 优化以考M种因素，如在功率放大器内的其^f^t时和B因素，例如环 路滤波器、序列^Li器、开关H^以及开关H^所驱动的负载。
0068参见图6，将对适合于^j^l^t示例性实施例的一个或多^^ 频功率^bUI中使用的第二反缋系统的备逸图解进^i寸^^i^图6的第二 反馈网络或系统包括^^到511处的序列^jt器输出信号的延时级601,其中该 延时级将序列^jt器输出的延时;&^^到增益级6(B。该增益级的输出(要么 是其自身要么是与^t益贿出"^)在544线为第二反馈信号。可以使 用额外的串^^电路，每个电路都包括延时级，该延时级具有^^到511的 输A^^到增益级的输出，例如，从511耦合到增益级607的延时级605。如 虚线609所示，才緣需要该结构可以重复，通过加法器或并合器6U、 613等将 来自所有增益级的输出^^Mt，以在544处提供第二反馈信号。考彪'J图5 和图6所示的方法，只要棘了合适的步骤以确鄉所需要的增^^延时妙 到序列纽器输出处的信号，显然可以利用很多网络形式以及增益鄉延时级 之间任意顺序。
0069参见图7，将对适合于拟娘各种示例性实施例的一个或多个射 频功率放大器中使用的通用第二反愤系统的代表'魁匡图进^ft^"^^描述。图7 中的4tM功率M器包括很多与图5相同的组件，包括输入信号505和反#^ 制系统，还包括环N^滤波器701和序列^A器509,环>^滤波器508的输出经由 #器545 M^到序列发生器509的输入。该环路滤波H^^到与输入信号和 第一反馈信号相对应的信号(例如，来自加法器5W的这些信号^)，并JA 馈信号对应于^减器518减小的输出信号515。该输出信号515是由开关级 513提供的，并且该信号M^到负载521。序列U器驱动开关级。0070还示出了第二反馈系统，该系^t^供了一个或多个反馈信号，其 中一个反馈信号由反馈网络703提供，该反馈网^^到將器545并由itb^ 合到序列^A器输入，另一反馈信号由反馈网络707提供，该反馈网络在709 ^^到加法器519并由jtb^^到滤波器701的输入，或在711处^^到环4 滤波器701。第二反馈系统727 (^MU1^—个或多个反馈网络703、 707)包 括离散时间部分、连续时间部分以及膽器部分(其中当前输出至少部^ 一在前输A/斤影响的部分)中的一个或多个。注意，在一些实施例中，只需要 有所述多个反馈网络中的一个，例如，在以上讨^^ft实施例中(其中反馈 系M^^到序列U器输入)的反馈网络703。在^^斤实施例中，假如为网络 选择了合适的响应(例如不同的延时或增益)，则只有反缋网络707，其用于类 似的目的。当将反馈网^^到环4滤波器时，可以通ii^到内部滤波器状 态的互，来实现(假设^^gmC元件实规^Jf^滤波器)，由^艮据第二反馈 信号4U^环4滤波器的输出。
0071参见图8到图19，将对W緣图2所示的实施例(除去并联网络
229)的^M功率^bUI的实旨真中捕获的^m^性波形进^H^^描述。
注意，图2中的输入信号集中于载波频率，即875MHz的频率。图8示出了在 一微秒(l^ )时间段上的输入信号205。注意，输入信号^S^4明该输入 信号包括调幅(AM)，其中在某些时刻，包络^大约300微伏变^JiJ接近0 伏，同H^(W平均值比约为6dB。还要注意，输入信号包糊相，即，PM， 调相不是特别的明显。该输入信号勤以于例如*多址(CDMA)系统(如宽 带CDMA系统)中的输入信号。图9示出了^^初200纳秒(200nsec)内的 同样的输^vf言号，其中AM调制再次清^^现。图10示出了输入信号的加纳 秒部分，其中栽波信号(约875MHz)很明显，然而，如果^^可调幅或调相很 明显，则输入信号的给定的时间尺度和特定部分很小。图11到图18示出了射 频功率放大器上同样的20ns的时间段内在各点观察到的波形。
0072图11示意了在20ns时间段内的反馈信号207。该反馈信号对应 于在215处的输7v信号，在，栽波(即875MHz) Ji^时等于一个周波(约 1.14纳秒)(与图17相比)。当序列U器209 iiAjUh^态并且开关级213变 成开路时，将出M生成其中的^个乐辦。该馈电电感器217、电^H231(部 分或所有的电絲可育^i开关级213的寄生电容)以及谐振电路221及每个元件的充电状态(当截止状态时间开始时的状态)确定了M脉冲的M形状。
当序列^A器ii^导通状态并且开关ii^变成M^时，这些务jof终止。输入信
号和反馈信号#法器219中,Ai且合，然后形成了图12的波形。注意，图12 中的波形本质上为输入信号和反馈信号之差。这是在输入203处输AJJ环傳滤 波器的波形。
0073如先前指出的^以下将进一步描述的那样，环傳滤波器通常图 2的功率M器实施例中的带通滤波器。环4滤波器的输出示于图13中。图13 的波形^T入208处连同来自第二反馈系统212的图14所示的第二反馈信号一 ^^到將器216。注意，扭些仿真中^^I的第二反馈系统包樹肖小于T/2 延时(在875MHz时约0.57ns，其中所使用的延时约为0，5ns)的单个延时级 和带有约"0.15的增益设置的单个增益级。将这些信号加起来以提Wf合器输出 信号，即，图15所示的序列纽器209的输入信号。图15中所^L^到的不连 续性波形是将第二反馈信号(实质上是忽略了非零开关时间的两状态信号)加 ^虑波器输出信号的结果。
0074图16中示出了在211处的序列iLt器输出信号。M实施例中， 不计小的非:f:开关时间，该序列;^器输出信号为量^^的信号，包括截止状 态(序列J^jl器输出信号为-l伏的低电位，开关级213 4^上是开路或4ih的)， ^卜ii^导通状态(序列M器输出信号为1伏的高电位，开关级213本质上 ^t^或导通的)，其中每种状态都出现多次。注意，图15中的上升沿(itf: 点)1501导M列iL^器iiyV^ibR态1601 (特别i^皮标以1601的两个出现 状态)。在特定的序列发生器实施例(见图3中309)的^i状态和图16所示的 输出信号延续了^i的时间段，约为或略少于T/2 1603 (即载波频率的半个周 波-在875MHz上约为0.57ns，由此^约0.5纳秒的錄时间段)。由此，序 列U器输出^ii样的^^态该#^态按与图15中的將器输出(根 据第二反馈信号修^的滤波器输出)相对应或与输出信号(见图17，如以下 将进一步描述的那样)相对应的可变时间而开始。
0075注意，当序列器处于^R态(例如1605)时將器216的输出 (图14的序列器输入)处出现的上升沿(例如l503、 1505等)会再;i^J^ 列纽器并导舰长截止状态的持续时间。狄由于^^J了可选的务辦处器 345或相似的功能(例如可再触发的单脉冲)的结果。该^^状态可以延长两个
29或更多个(^^例3中是1501、 1503、 1505)錢的上升沿之间的时间M。 序列^i器输入的刻以情况产生了延长的^状态1607。如果不^^)再M功 能，则4#^状态或时段期间将没有来自上升沿的影响。还射旨出，如从图16 容易，Ji^到的，^jL状态的出SW率从一个时WL帧到另一时M帧^jt变化， 而JJ^输入信号的频率而变化(见图10)。
0076通ii)寸图14与图16进行; C^和》b^，显然图14中的第二反馈信 号的+l^由于通it^二反馈系^t序列^JL器输出胁了约"0.15的增益系数 和约0.5 ns的延时的结果，即，第二反馈信号的雖约为序列^jt器输出的幅 值的15 %且信~!^^目(负号-180度相移)并JU1时了约0.5ns(将1601与1401 相比)。j^卜，第二反馈信号导致了序列JLi器在两个场合下被再^发(见由 于1505和1507处的不连续部分而导致的it^上升沿)。
0077本质上图14中的第二反馈信号^M^p入图13中的滤波器输出信 号时，使#器输出*列:^器输入的上升沿狄的时刻要么超前要么滞后， 由此使得序列^jt器iiA^呈SMMi^态的时刻是可变时刻。例如，1509示出 了许多以下的实例中的两个实例相对于4点在不存在第二反馈信号时本来 应该出现的时刻，itf:点净iu^Jl滞后了。 1511示出了许多以下的实例中的两 个实例相对于itf:点在没有第二反馈信号时本来应该出现的时刻，#点被 提前了。由此，在一些实例中，iU絲署第二反馈系统和第二反馈信号以使 得截止状态在具有第二反馈信号时比不具有第二反馈信号时更早开始。"卜，
在^ft实例中，iaJHp署第二反馈系,第二反馈信号以使得^it^态在具
有第二反馈信号时比不具有第二反馈信号时更晚开始。
0078彭卜还可以观察到，例如，图15中所示的在3到5ns和同样在 10与12ns的范围之间，当滤波器输出信号较小时与当例如在13到15 ns范围 中滤波器输出信号较大时(不连续部分是整个序列器输入信号的较大部分)相 比，第二反馈信号对序列^jt器输入信号由此^述可变时间具有更大的相对 影响。由此，在当滤波后的信号较小时与当滤波后的信号较大时相比序列^A
器，发或^XJl大^l的^^状态的情况下，iu:并郎署第二反馈信号以影
响可变时间。
0079同样很明显的是，第二反馈系^W言"^^部署并，M如下意 义下对序列^Jt器输出进^t^:长持续时间导通状态(^MJ T/2的差球长度)H^没有第二反馈信号时的^-"持续时间^i^长，这归因于第二反馈信号 ;M目应的与^Ut状态的起始时刻相关联的可变时间由于该第二反馈信号而衫诞 时。类似的是，第二反馈系统稀号iiii^t以在如下意义下对序列j^器
输出进^it員短機时间导通状态(辆T/2的絲狄)tW没有第二
反馈信号时的但，持续时间#^短，这归因于第二反馈信号;M目应的与截止状 态的^时刻相关联的可变时间由于该第二反馈信号而被提前'
0080例如，当由于在1509处的上升沿而导致的it^点在没有第二反馈 信号的影响下被投影时，导通状态1609就已经长于T/2，甚M第二反馈信号 的影响下会更长(itf:点延时)。4W"导通状态1611可以得到勤以的发现。与 jhh^目对照的是，由于itf:点因为第二反馈信号而被提前(见15U)，短时导通状 态1613、 1615甚至会魏。实质上，第二反馈信号进4械;Ul辦，以增大导 通状态的《^#续时间与实际持续时间之间的差别(量值)。这可以^皮i人为;^ 二反馈信号增加了导通状态的持续时间的第二瞬间、方差或变化以; l^ii^ 态开始时的可变时间。
0081图17示出了在215处(即在开关级213的漏极处)的输出信号，
iiA由于^:图i6等中的序列^ji器输出信号后得到的结果。可以发i5y^t(如
1701)通常是争当序列发生器处于对应的^状态(例如1617、 1619等)时产 生的，并JJt些乐辦ii^超过40伏的雖。只要序列^jt器启动或初始^^通 状态(例如1703)(见1609)并且开关级^^i^， ^N^^^f止，尽 管一些务辦^b^前很早^束了 (见15ns时的脉冲)。该导通状态通常是在 对应于输出信号的最小电压的启动时间被初始化的。例如，乐辦1705在最小电
压附近 ^^f止，对于这些脉冲，可以4艮容易观蕃到，在邻^y肖早/晚于最小电 压时5fi^ML。作为另一观察，脉沖1701等在邻近最小电压时^f止，对于这些 乐辦，在开关级两端的电压接姊HWf止。在一些实例中，务辦被突然终止， 如1707，然而，大部分脉沖位于或邻近最小电压或平均而言开关级两端的电压 邻近O伏B^f止。当序列纽器输出因而开关糾长时间内处于^Ui状态时， 例如1605，输出信号可以包括多个乐辦1709(表明谐振负#振荡)。图ll中 的反馈信号与图17中的输出信号之间的tbtt示了反馈信号的雖的10倍的 衰减系数，以#载;^率上约一个周期的延时。
0Q82图18示出了经过某些滤波因而去除了带外噪声和谐波内^^后的负载电压。图18示出了负栽223上的电压波形，该电压波形源于图17中的输 出波形，^值电压接近8M右。该波形主要包括大量开关噪声或量化噪声 以及2的n次幂或更高阶次谐波，m容易在将该结杲信号;^给A^或电缆等 之前通过合适的谐波滤波器(例如带通,滤波器)来去l^l些谐波。
0083熟悉F类或E类功率放大器的人将注意到，通常这些,于并典 型34 #在开关级两端电压接近0伏(乐辦1701)处进树关，由itbf吏餅关级
内的功率损耗最小化。然而，在给定开关级的电压源VDD和其他设计值的情况
下，为##在0伏附ia^情关，F类或E类必须提卿錄大的输出功率， 即，在不^^率或线'赋这两者劣化的情况下，E类和F类通常不肖&ii行多于 非常小的偏差的调幅或调相。在以上仿真的实施例中，E类放大器被驱动成复 制输入信号上的幅度调制^目位调制，例如，4^定务沐的电压源Vdd220以 ;SJJ，湘位调制时，提供通常小于最大输出的输出信号。iMJ图2中的功率放 大器来再现幅度调制或相位调制的一个后果是当输出信号^^近0伏时^"f禺尔 闭^f关级，例如脉冲1707。 ^Lii些实例中，当电压和电压均不为零时，至少
在开关切换期间，功^^皮开关iaa耗。
0084然而，通錄输出信号电压接近如图17中的很多乐辦(特别是诸 如脉冲1701等的脉沖)所示的最小电压时将开关级导通，可以使该损耗最小化。 注意，*图10到18中的波形之类的波形的，20ns^明，许多输出^t 在0电压附近:l^fitil^i午多输出J^t早于/晚于最小输出电压^f止。如果 这些l^t在最小电压附近^f止，则最终的效^#接近于由被驱动以利用前述 ^t反4t^制系M包^tl度调制^目位调制的复合调制进行复制的F类或E 类功率a器所EI^寻的最^t率。
0085例如，如果作为输出J3^Ni^f止(开关^A导通状态)的特定 时刻(早于或晚于最小电压)的结果，效率没有超出15%的损失，则可以将该 第4态或导通状态的妙时间视为接狄对应于输出信号的最小电压。还要 注意，当开关M^A馈控制系统内的序列^A器驱动时，对于-~#定的断， 开关级可在;!^^近于最小电压值的时间点上将开关器件导通，以使得为许多后 续乐^t提^4fe^^优的导通时间。实质上，^R如幅度调制^目位调制正3皮E类 或F类等功率放大器施加到载波上，如果平均而言脉沖在邻近最小电压处净* 止，则效树接錄优值。
0086图19示出了当絲以上讨^p描述的第二反馈系统( 一个延时级 和一个增益级)时得到的图18中的波形的频i瞽close，其中将所^i普线1903示 出为较暗的线。该频镨集中于靠近875 MHz的频率,并示出了期望的边带1905， 清楚地显示了幅度调制辆目位调制分量以及不希望的量化噪声等。注意，在带 内，该量化噪声等在以载ifc^率为中心的10 MHz带宽内下降了 50 dB以上。 将该频语与没有利用第二反馈系统的另一对应的波形的频^ii行比较，由较轻 的錄^i亥对比频语1901。通iiM^4人识到，在^^J了第二反馈系^，频镨 1901的带内(接近载波)噪声或不期望的能量分量1909与频镨1903的l卯7 相^T絲的組量化测量表明，具有第二反馈网络时，在10MHz频带上 总的^ft^匕等级大励45 dB,而不具有第二反馈网络时总的^^匕大赠36 dB。絲出信号功率大约为6瓦时，在具有第二反馈网络时，效率从不具有第 二反馈网络时的大约16 %提高到24 % 。
0087j而言，序列发生器的具体实5^式# 于多种因素，包括 开关级、馈电电感器、谐振电路、反馈路径以及环^^滤波器增益和相位M。 应当将序列发生器实现成使得^^定了所有^J^t之后，在合适状态下、 在合适的时间并且以合适的持续时间iM^供序列iLi器输出，以使得开关级导 通或截止，以产生输出信号，当该输出信号^CgJt并与输入信号组合时，该输 出信号将朝零的方向驱动^W滤波器的输出。这可被称为产生反相(counter phase or opposing phase) S7^^滤波器输出。勤以的是，第二反馈系统的M
实S^r式将^:于，功率放大器和反^制系统中的务他因素和元件，特别 是其中的M延时。j而言，第二反馈系统将比反^制系统与开关级的组
合具有更少的内在环*时。该事实^H现可以用于"预须'r开关级将;^jt什么 等，并用于^hf尝其不期望的方面。例如，在前述仿真中，源于给定的序列M 器输出的第二反馈控制信号員出信号和所得反馈信号开始对序列M器输入 有影响之前至少T/2秒^'JiiiUf始影响序列发生器的输入。
0088参见图20，将对适合于在舶顷功率放大器的一个或多个实施例中 使用的环>^滤波器的框图进^^^^^^图20的环vJ^滤波器是已知的以iM 的形式示出的互导电M (gm-C)滤波器，即，M于对2001的增益A1和 2003的增益A2的选择，该滤波器可以是^it滤波器或带通滤波器。例如，如 果将Al设定为1 (1)并将A2i议为零(0)，得到带通滤波器。如图所示，
33该滤波器具有两个输入，即反馈信号2005和输入信号2007 (例如，类似于在 105、 215、 315处的输出信号和输入信号107、 205、 305等)。注意，图20的滤 波器同样充当了图2到图5等中的加法器。
0089当将图20的滤波器实现为具有所示的gm和C的值、Al -1并 且A2 =0的带通滤波器时，该滤波器具有2 GHz的中心频率和理论上无P艮大的 Q(即，不受gm块的输出处的阻抗的限制)。中心频率^-"侧的衰减(roll off) 特性为針^^呈20dB。注意，可以才娥已知的技术将该滤波器频率标定到任意 感兴趣的值(载波频率或中间频率)，例如增加电容值将斷氐中心频率。可以选 择/调整Al和A2的值以对細功率放大器的系统性負li^彌节和最优化，由 必捧决电路寄生#和^}^^非理想^#征。""^:而言，已^JL调整这些 ^:可以树效率的影响有P艮的情况下提高辨比性能。当需辨通滤波器时， 该环路滤波器可通过^4t类型的带通滤波器来实现。在 功率放大器的实施 例中可以使用四阶滤波器，该射频功率放大器具有非直流中心的输入信号，该 滤波器具有以下形式的传递函数
0090丄")(一0'496^ -0.0609 —4.896s +1.615)
(y2 + )2
注意，该滤波器具有O.SHz的谐振频率或中心频率，但是可以才條已知的 技^W该滤波器进^^率标定。尽管已^^亥滤波器可以合itJ4工作，^T各 种^k^适的滤波辦递函数。
0091当，功率ibUMU^频率转换并将输出信号下M到与集中于 直流的输入信号相对应的基带频率时，通常iM4腿滤波器。该滤波器可包括 单独的积分器级， 一个用于实(I) 一个用于虚(Q) ■。也可以4^1
更高f^虑波器，如图21所示的滤波器。回想图4的讨论，该环路滤波器需要对 复^t号进^1i波，由此包括实通道2101和虛ilii 2103。脉，Jii^单独的积 分器由使用了例如两个积分器2105 、 2107或2109 、 2111加上加法器2113或2115 的二阶函^Mt代替。如图所示，I和Q滤波器中的^个4fp^T(L5s:r + i)/(^)2 的形式的传递函数。注意，第^P、分器的输出^^到限制器2U7、 2119。这 ^J于限制〃冲f项i/(sr)2的最大贡献的一种手段。该项为可能导致不稳定的 一个机制。当例如将限幅水^H5^ 4个标准偏差时，对该项进行P艮幅-"^:不 会限制滤波器的期望的辦。也可以应用^4I定技术，例如，如影虑波器的 总缝出太大或对于太多采样来说不会 符号，则可以限制W4n分器输出
的雖或将积分器输出清零。注意，加法器2113、 2115的输出,M于驱动图4的复合混频器407。
0092参照图22，将对代表了在图1到图4等中可能使用的序列发生器 的另一实施例的示例性状态4;ii^fti寸^^描述。'lnit"2201为启动状态。从该 状,缺，输出开关或开关^L即被转变为"ON〃2203。该状态^U^ON〃状态启 动，因此向输出晶体管供电的扼流馈电电感器可以充电。在一些实施例中，该 状态WM^ON"状态至少某个最短时间"onMin〃以避免小假信号，由jH^i^ 与开关M^M驱动器的预期^^寿^目关的可能的问题。该实施例中，状态 才;i/f械'ON〃状态，直到阈^L7K平的电流(例ViTrigger〃) j;;ftit该开关。这证 实当开关开路时，输出信号的步辦将变正而不是负。注意，M实施例中的逆 向电压保护4管或緩沖^l管也强调了逸泉。同样，状态她维持在〃ON〃 状态，直到环>^滤波器输出是负的。il^使得下一转变为正边沿触发的一种方 式。
0093^L满足了足够多的这些预设条件，该状态机等待环>^滤波器和 第二反馈信号或系^"淑fe^到"filhvT2205 (滤波器等待)(即，等待来自环4 滤波器的初始^Mt号)。当我们i^E预期正开关电流时(意思A^开关级开路则 该脉冲将变正)，如果带有第二反馈系统的环路滤波^^〃浪败'(即，进行到正 值的转变)，则^f吏开关级开路，即，浪酬状态〃Off〃2207。注意， 一旦开关级 被肚，浙始产生实际的输出功率，即，胁功率^i皆振电路及由jtb^i给 负载的输出功率。否则，如果开关电^^滤波器和第二反馈系^"1嫩'之前 变负，则浪③j状态'lwt"2209(〃电流等^^)。 〃Iwf^5^si等待开关电流和JW^滤 波器相位变#^适，而后返回到"滤波器等伊'2205。这^^木着滤波器输出为负， 由此，期望正的转变，进而:t^未着开关电流为正，因此，当被开路时，产生正 断。
0094^^状态 MlfOfr状态2207;如^tb^态下超过了最长时 间〃offMax"，则返回(2208)到状态"On"2203。最初这被,为一种故障保 护IMt模式。这已经被实 ^脉冲，该单脉冲在某一定的时段之后将DM 器复位。注意，当该转^L生时，当在安全时间(即，当漏极电压为零时)未 接通开关时，我们可肯^浪费功率。作为另一种选择，如果漏极或输出电压的 导数变成负的，则输出信号的电压即将回落，然后状态机跳转到状态 〃Off2"22U。0095在状态〃Off2〃下，漏城输出信号电压即将下^并城者将过M者将逆转，即，开始上升(见图17)。如 出信号电压逆转然后开始变正，则将开关级转换(2212)为"On"2203。注意，^y^:率的角;l讲，这样可能不大好，但是类似于转变2208，这比让输出信号电压機上升更好。作为另一种选择，如M出信号电压it^:,跳转到状态〃clamp"2213，这实际上会#^关级
接通。如在一个或多个实施例中所提到的，这可以净皮实sy^i向电压旨^1
管。停留在〃damp"状态2213，直到开关状态电流变正，此时状态才;U^^到状态"On"2203 (晶体管开关级闭合)以維持电压下降。注意，在前述实施例或电路实财式中，即使当该^n^L管靴'clamping^时，使晶体管接通W树。
0096参照图23,序列发生器2300的M实施例^^皮异步计时时(例如，被固定时钟2303异步计时)在2301处异步^tk^供序列^jt器输出。例如，该时钟2303被示出为按来自对应的 功率;^器的输出信号的载》顿率的8倍的频率进行皿。可以将序列JC^器2300布M^生多个输出信号^列发生器输出，其中每个输出^Rr有不同的^M目应的时间表(例如，^ih状态的启动时间^f止时间)。利用该序列^Lt器输出iM区动开关级2305，如图1到图4等中的一个中的开关l
0097按8倍载^M率iM:行的固定时钟是一种折衷。更高的速^ff对功率放大器的性能狄，并JUf列纽器可以工作于某一更低的速率，然而，8^4A高速的困难与W^的采样的糟糕性食Ma司的合理折衷。D触发器2307、NAND门2309和W目器2311是ii^"测器。来IT滤波器输出"的输入2313被认为是合理的移位电平，使得銜^^应于逻#^入的触先泉。该NAND门^^寻i^Ait常为0 (因此Q横为1)但是雞为1的',。反相器2311将该输入翻转为"r'，即，iEJE辑。
0098交XM^的NOR门2315在功食Lh充当RS敝器。itf^r测器(X^目器2311)的输出"1〃使得它的上部输出(即，在2301处的序列iLl器输出)狄"0〃，即，截錄态，这导致a)^M开关级2305切断由此导致一脉沖启动，和b)启动单乐辦计数。该单脉沖2317是可以被预^l例如011 (J0，Jl)的二进制递减计数器。当该射频开关处于导通时，该计数器被预装载成"011",即，按八^4载;雄率进行3次计妙一狄时，即为栽波的半个周波。在该〃开关导通〃状态下，输出(负逻辑，因jH^LSi目了)为0， 4^ti亥RS敝器2315准^f^皮it^r测器触发。当该RS敞《器2315被触发并JL4^开关雞时，该计数器开始向零倒计数。当它&'J零时，该输出将RS敝器2315复位，然后开关和系g回到〃导通〃状态，等待另一^发。
0099注意，有益的是，可以斜目关的接口处^1]数字信号处理技#
合适的錢到数字和数字到连续的转m錄离散时域中实现图1的反，制系统113。
0100序列发生器的其他实施例(未示出)可以利用#<^支#多个序
列^jt器输出中选择。例如，通过按时钟时间或按序列时钟时间(该时钟具有类似于载波频率的频率)来#^虑波器输出和来自滤波器的可能更早或中间的
结果(例如在^一个积分IM^前)，可以对最近过去的和即将的滤波器输出作出估计，由此，可以例如从一查阅表中选择多个乐jof中的一个，以提供具有合适的时间表(即，启动时间或终止时间)的a状态或导通状态。将选择多个脉沖，使#^个脉冲都与其^^中偏差几度，由此，可以提供在栽波周期上的用以控制开关级所需的^^适的，率。
0101参照图24，将晰W-个或多个实施例的提供具有复合调制的射频信号的方法的流程图进^i寸"^描t需射旨出的是，图24的方法可在一个或多个前述的实施例中或在M的具有相似功能的4^功率放大器中实施。如
行了讨^^i贝'j当前的讨论将具有综i^总结的'M:'、'
0102方法2400是""^t提供M复^制(AM、 PM或AM&PM)的期濒信号(例如，输入信号的带有同样的调制的放;U1)的方法，该方法在2401处开始，4^bAt提供基带(BB)、中间频率(IF)或射频(RF)上的包括复合调制(AM/PM调制)的输入信号。在2403处，如图所示，扭行#%入信号与同一频率的第一反馈信号的组合。接着，该方法包括对输入信号和反馈信号2405的组^ii^t滤，以提供滤波后的信号，其中如^^^且^ft号A^带信号则^^H腿滤波器来^/fti亥滤波，如果该信号集中于IF或RF (载波)频率，则通常4M带通滤波器。如先前指出的那样，如^ir入信号处于基带或通常处于中间频率，则输入信号和反馈信号将呈复合形式，因此所iiia^t^
滤^^:理将处理复^f言号。
0103下一步，当滤i^的信号处于基带时，可以利用可选处理2407
37^^换。然后，2425示出了将下ii^二反馈信号加入滤波后的信号。然后2409示出了响应于滤波后的信号加第二反馈信号而产生具有截止状态、导通状态等的量^^的信号，其中该截錄态按对应于滤》^的信号加第二反馈信号的可变时刻而开始。由此，可以直接响应于第二反馈信号而产生量化后的信号。然后，2423示出了响应于该量化后的信号而提供第二反馈信号，该第二反馈信号具有例如合适的增益和延时并被iU成影响该量^^的信号的产生。例如，该第二反馈信号可以如图所示的那样在2425处净iUaAJiJ滤^L^的信号，由此影响或修&虑^^的信号，并利用所^ft号絲发量^^的信号的产生。在备l实施例中，该第二反馈信号可以在2427处净i^^到上变频处理，且被用于例如改变;^4振荡器的相移，由此tt^Ji变频处S^频率转换的滤波后的信号的相位，并将所^ft号用于^J:^^的信号的产生。
0104在一些实施例中，提供第二反馈信号的步骤包括以下步骤形成量化后的信号的一个或多个延时和加M本，和将该量化后的信号的一个或多个延时和加;f5UM^且^^,以提供第二反4t信号。在一些实施例中，该形成步#组合步骤包括对量化后的信号的一个或多个延时和加^U1^的至少-^P^4^f^续和异步的形成和组合。如以上指出的，提供第二反馈信号的步骤可以包括利用离散时间处理、连续时间处理以及^J^賴器的处理中的一个或多个il^^^个或多个第二反馈信号的步骤。在^t实施例中，该第二反馈信号被iU成使得截止状态在具有该第二反馈信号时H^不具有该第二反馈信号时更早或更^$动。射卜，被i^的该第二反馈信号在滤^^的信号(输AJ)J加法(ADD)处理2425)较小时t化滤;^^的信号较大时可以更大考^l地影响可变时间。jtb^卜，在一些实施例中，产生量化后的信号的步M包括产生具有带有絲时间的导通状态的量^^的信号，并JL^二反馈信号被iU躺加导通状态的機时间与^S^^时间(例如，如上所述的T/2)之差的量值。
0105在2411处，利用量4^的信号对細开关^i^谁制以向掩银负^^微出信号，该输出信号在2413处被电平调整，并且可i^tk^基带系统2415中被下变频，然后被用于向2403处的组M理提供(2417) BB、 IF或RF频率上的第一反馈信号。注意，输出信号^^具有复^I制的输入信号的放^gj，即，带有复合调制的,信号。第一反馈信号对应f故电平调整后的并^一些实例中净 率变^^的输出信号。通常利用带通滤波器对该输出信号进4亍滤波(2419),然后将其作为具有调制的 信号输出(2421)到负载(天线、电缆等)。
0106注意，产生量化后的信号的步骤可以包括产生具有第；态的量4t^的信号的步骤，其中，第4态在输出信号接近电压最小值时开始。该量化后的信号还可以包括具有最小持续时间的截止状态和具有可变持续时间的导通状态。
0107上舰理、设备以及系^5L翻'j造It^理旨在并且可以减^L^技术中的械功率放大器所导致的问题。賴定力提供具有谐振负载的^W开关^利用反馈控制环或系统加上第二反愦系,开关时间进行管3g^控制的这些原理，可以通itit种开关棘简《树复棚制的如实复制，还使得可以得到合理的放大器效率。采用上述原理和构,^f吏得可以使用更低能的开关级(更低的礼 )，并且使4^更于在^功率放大器有^^T改变的情况下使用以自带有限制的这种装置的絲制造商的械开关级。纽该会I^[^目前的和将来的通信系统中的射频功率放大器相关的"^^'(经济、尺寸、重量、《M寿命、功损等)，由踏利于该类系统的用户的连接性。
0108所^的一个原理是*定开关级、伴随的谐振负载、以及具有复合调制的 信号的详细说明的情况下对开关时间进行控制，使得平均而言开关级两端电压处于或接i^小值时X^切换。^^I前述^t第二反馈系^信号使得可以在#0功率放大器中有更长的环*时，同时^iW至少a了令人满意的信噪比(线性)和效率，W卜，即使没有环^3^时，也提供了將比和效率的意想不到的tt。如此动态 小了内部的功^4员耗并且由jtbll高了最终的射频功率放大器的效率。已经讨^T^描述了以一种高效的方式影响开关级的控制以有利于和提供所##频功率放大器输出信号的如实的复合调制的方法、系统以及i殳备的各种实施例。可以预期，才 本发明的这些或其他实施例可应用iS午多通信网络。iM)在jHyiHf的创造性的原理和构思有iU^吏4ff更于进4t^用线性复^l制的通信，该通信将对用户和供应商等有利。
01094^Hf内容试图解^W塑it^fM才Nt本发明的^t实施例，
而不是限制其真实的、期望的及合理的范围^f申。前述记载并不旨在穷举或
者将本发明限制为所^Hf的精确形式。可以才緣上i&^:导^ii行变型^^改。对实施例的选取和描述的目的是"^^^本发明的原理及其实际应用的最佳例示，^H吏得4^页域的技权员能够在树实施例中并以适于所期望的^^应用的各
种^"^M^应用4^发明。当才Mt被合您也、合法地以及公iEi^予的所有修g^变化的范围;JM^释时，所有修#变^^落^^发明的保护范围，本发明的保
护范围由所附权利要^^其所有等同物所决定，该权利要求可#申请要求专利权的审查过程中被修改。
权利要求
1、一种射频功率放大器，其包括反馈控制系统，其耦合到与输入信号和第一反馈信号相对应的信号，并用于提供序列发生器输出；第二反馈系统，其响应于所述序列发生器输出，并用于提供耦合到所述反馈控制系统的第二反馈信号；其中所述序列发生器输出具有至少一个带有由所述反馈控制系统确定的启动时间的状态；以及射频开关级，其由所述序列发生器输出驱动，并用于提供输出信号，所述第一反馈信号对应于所述输出信号。
2、 才NtW，洪求l所述的射频功率;^器，其中所iCgJt^制系统响应于 所述输入信号、所鄉一反馈信号以A^斤^二反馈信号，以提供所狄列发 生器输出。
3、 #^^^要求1所述的射频功率放大器，其中所^频开关Mii包^t 样的 开关级，即所it4^开关M于驱动谐振负载，并用于响应于所^f 列^jl器输出而导通，使得在大量的导通爭降中，在导通爭ft中;^在所^t 频开关级上的平均电压小于与所ii4^开关翻目关联的指定击穿电压的1/2。
4、 #*1拟，漆求1所述的射频功率放大器，其中由所述序列M器输出驱 动的所i^4t频开关级进一步用于提供包括所ii^入信号在输入信号带宽上的放 大后的复制信号，其中当所，频开关级由恒压源供电时，所ii^T入信号包括 幅;l调制辆目位调制中的至少一个。
5、 才M^U，漆求1所述的射频功率放大器，其中所iiX^馈控制系统包括用 于提供所it^列^jl器输出的序列^Ll器，并il^斤^二反馈信号^^到所述 序列发生器的输入。
6、 根据权禾J^求5所述的，功率放大器，其中所鄉二反馈系统包括一个或多个延时级，这些延时级带有^^到相应的一个或多个增益级的输出，每 个增益^^有输出，其中所i^二反馈信号对应于所述一个或多个增益级中 的"^个输出上的信号的《且合。
7、 才^^5U'j要求6所述的射频功率放大器，其中所述一个或多个延时M 分接的延时线，每个分絲^^到所述一个或多个增益级中的不同的一个。
8、 才^^5U'J^求6所述的赖功率放大器，其中所述一个或多个延时级中 的至少一个与所^目应的一个或多个增益级中的至少一个异步i^k^，作。
9、 才^^U'要求1所述的射频功率放大器，其中所ii^^^制系皿包括环v^滤波器和序列iLt器，所iiSf^滤波器的输出M^到所狄列^jl器的输入，所i^Sfx^滤波^^到与所述输入信号和所^一反馈信号相对应的信号，并《1^斤^二反馈信号*到所^^^>^滤波器以;^斤^列发生器的输入中的 至少一个。
10、 才imi^，J要求9所述的射频功率;^器，其中所^二反愤系统包括 一个或多个反馈网络，所^Jt网络包^-"个或多个离散时间部分、^时间 粉以A4^器部分。
11、 才HHW'漆求9所述的纏功率放大器，其中所^二反馈系统包括 ^^斤i^列J^器输出^^到所錄列^A器输入的反馈网络。
12、 才^I;M，J^求9所述的，功率放大器，其中在所^二反馈系统中 包括/^斤錄列^A器输出齡到所述5f^滤波器的反馈网络。
13、 才^^U'漆求1所述的射频功率放大器，其中所it^馈控制系统包括 具有^^到序列发生器的输入的滤波器输出的环路滤波器，所*列发生器用 于提供所^列^器输出，其中所*列;^1器输出具有带有与所1虑波器输出相对应的启动时间的截止状态，并且带有与所#出信号的最^、电/M目对应的启动时间的导通状态，其中才娘所鄉二反馈信号来修^^斤必虑波器输出。
14、 才^^M，J要求B所述的細功率放大器，其中所断列^A器进一步 用于提供所錄列M器输出，其中所述截止状态具有最小持续时间，并JL^斤 述导通状态具有可变持续时间。
15、 才緣;M'漆求14所述的械功率放大器，其中所i^列;^器进一步 用于向所錄列^jl器输出提供具有预定機时间的齡状态。
16、 ,W涹求14所述的4^功率放大器，其中所i^列^jt器进一步 用于拟 所錄二反馈信号修^的滤波器输出对应 定状态时，提做 于所述^ih状态的序列^jl器输出，在与自所述预定状态最后出现时开始的最 小##时间相对应的时段^#，提M于所述导通状态的序列;^t器输出。
17、 ^^W漆求13所述的4^功率i^器，其中所^列发生器用于异 步3^4^^所i^列^ji器输出。
18、 才^t拟，漆求13所述的射频功率放大器，其中所述序列发生器用于当 由固定时钟iM区动时异步^^供所錄列纽器输出，利用多个时间表中的一 个来生成所^列U器输出。
19、 ^L^拟']^求13所述的4tM功率放大器，其中所ii^列;^器还包括 触发器，所鄉发器由4條所錄二反馈信号修^的滤波器输出来计时，并 JL^斤i^列iLi器用于当被^H所^二反馈信号修改后的滤波器输出触发时 提供处于所述#状态的序列^^器输出，而在由所，发器的复位信号所确 定的时段^提m于导通状态的序列U器输出。
20、 #^|5^'漆求13所述的 功率狄器，还包:^昆频器装置，所述混 频器用于提供所i^Jt信号，所ii^馈信号:i^t应i^^斤述混频器装置频率转絲的输出信号；并且提供序列;^jt器输入，所^列U器输A^应刊i^斤必昆频器装置频率 转^并才娘所^二反馈信号修^的滤波器输出。
21、 #^^'溪求20所述的 功率放大器，其中所iiiT4滤波器;^^t 滤波器和带通滤波器中的至少一个。
22、 一种用于驱动谐振负栽的 功率放大器，其包拾 絲开关级，所ii^开关级具有M^到谐振电路的输出，并用于当由恒:、^^到所迷输入信;和所:出信号的反微制系统，所^^驗;'J系统 包括序列发生器，所述序列发生器用于提供用于驱动所ii^开关级的序列发 生器输出；和第二反馈系统，所^二反馈系统响应于所逸亭列U器输出，并用于提^^到所^^^i制系统的第二反馈信号，其中所i^列U器输出具有按 照与所i^r入信号、所述输出信号以"j斤i^二反馈信号相对应的可变时间而开始的^i^态。
23、 才M)^5U'J^求22所述的綱功率放大器，其中所i^t^开关Mii—步 用于响应于所耕列处器输出而导通，使得在大量的导通辨中，在导通事击穿^的1/2。
24、 #^^^要求22所迷的#^功率;^器，其中由所^列J^器输出 驱动的所i^^开关级进一步用于提供包括所述输入信号在输入信号带宽上的 放大后的复制信号，其中当所^t频开关级由恒压源供电时，所述输入信号包 括复賴制。
25、才tt;K^^求22所迷的射频功率;^器，其中所^二反馈系统用于 将所^二反馈信号^^到所*列_^器的输入。
26、 才N^U'J要求25所述的^M功率放大器，其中所錄二反馈系^^供 包括所述序列发生器输出的一个或多个延时和加 ^的组合的第二反馈信 号。
27、 #^似'澳求26所述的射频功率放大器，其中所ii^二反馈系统包括 M^到相应的多个增益级的多个延时级，以提供所耕列U器输出的多个延
28、 #^权矛]^求27所述的,功率;^器，其中所述多个延时级包括分 接的延时线，每个分接头^^到所述多个增益级中的不同的一个。
29、 ##;)3^要求27所述的射频功率放大器，其中所述多个延时级中的一 个或多个与所ii^"应的多个增益级中的一个或多个按照连续时间进##作。
30、 才緣;M'J^"求22所述的射频功率;^器，其中所it^^t制系,包 括环v^滤波器，所述环4滤波器的输出M到所^f列^A器的输入，所迷环 路滤波H^^到与所i^r入信号和所錄一反馈信号相对应的信号，并iWf述 第二反馈信号^^到所i4W^滤波器和所i^列先t器的输入中的至少一个。
31、 根据^U，J^求30所述的射频功率i^器，其中所i^二反绩系统包括 一个或多个反馈网络，这些反馈网络包括离散时间部分、连续时间部分以及存 储器部分中的一个或多个。
32、 根据;^'J^求30所述的射频功率^bUI,其中所i^二反缋系统包括 >^斤*列;^器输出^^到所*列^1器输入的反馈网络。
33、 才H^i5U'漆求30所述的射频功率放大器，其中所^二反馈系统包括 >^斤述孕列^器输出^^到所^^^滤波器的反馈网络。
34、 才^^5U'漆求22所述的纏功率放大器，其中所錄列j^jt器进一步 用于提供所i^列U器输出，其中所述截iL^态具有最小持续时间，并iL^斤 述序列^L1器输出还具有导通状态，所述"fHt状态带有可变持续时间。
35、 4^^U'j要求22所述的射频功率放大器，其中所述序列发生器用于异 步J4^供所i^列;^器输出。
36、 才^^^'J^求22所述的纖功率放大器，其中所iiA驗制系舰包 ^C供滤波器输出的环傳滤波器，所必虑波器输出#^第二反馈信号而被修改， 并J^斤耕列jl^器还包括敝器，所，发器由所&虑波器输出来计时，用 于当^^斤i^虑波器输出触发时提m于^jt状态的序列^jl器输出，在由所述 M器的复位信号确定的时段^提m于导通状态的序列J^器输出。
37、 才N^M，J要求22所述的械功率狄器，其中所il^微制系舰包 插昆频器装置，所舰频器用于提供反馈信号，所ii^馈信号进一步对应于经所必昆频器装置下变频后的 输出信号；并且4^^序列JLt器^r入，所^列J^器输A^t应于输入信号和经所ii^频 器装UitJ5后^^所^二反馈信号修^的反馈信号的组合。
38、 "^t用于驱动免艰负载的,功率放大器，所^Mt^功率放大器包拾 練开关级，所^ 开关级具有^^到谐振电路的输出，并用于当由恒压源供电时，提，有与输入信号的幅度调制相对应的幅度调制的输出信号； ^^到所述输入信号和所逸渝出信号的反馈控制系统，所i^Jt控制系统包括提^^到序列发生器的输入的滤波^ft号的环^^滤波器，所述序列U器提供用以驱动所^J"M开关级的序列^^器输出；以及偏压系统，所述條系统用于将4hf雑号^^到所耕列U器的输入，所^列^^器输出#^所述州雑号和所^虑波别言号而 状态。
39、 一种提供具有复賴制的^M信号的方法，所財法包括以下步骤对输入信号与第一反馈信号的组^^力虑波，以提供滤^^的信号，所迷输入信号包括复賴制；响应于所l虑波后的信号，产生具有按照可变时间启动的截止状态的量化 后的信号；响应于所述量化后的信号，提供^S&置影响所述量化后的信号的产生的第 二反馈信号；以及利用所述量^^的信号对械开关Mi^谁制，以将输出信号提^H皆振 负载，所述输出信号包括具有所ii^^l制的输入信号的放^1^,所錄一 反馈信号对应于所,出信号。
40、 才N^5U'j要求39所述的方法，其中所述量化后的信号的产生直接响应 于所鄉二反馈信号。
41、 才M^^'J要求39所述的方法，其中所述提供所i^二反馈信号的步骤 包括以下步骤形成所述量^^的信号的一个或多个延时和加权的鉢，以及 将所述量化后的信号的所述一个或多个延时和加权的;M^且合，以提供所錄 二反馈信号。
42、 根据;M'J^求41所述的方法，其中所i^^^E合的步骤包括以下步 骤魏和异步財所述量4^的信号的所述一个或多个延时和加权的^ii 柳成摊合'
43、 根据^'决求39所述的方法，其中所述提供所^二反馈信号的步骤 还包括以下步骤利用离散时间处理、絲时间处理以及带有絲器的处理中 的一个或多个，提^"-个或多个第二反^t信号。
44、 根据;J5U，漆求39所述的方法，其中所述提供所鄉二反馈信号的步骤 还包括以下步骤提供第二反馈信号，所^二反馈信"!" 己置成使得所述截 止状态在具有所^二反馈信号时比不具有所^二反馈信号时更早启动。
45、 #^^'漆求39所述的方法，其中所ii^4供所^^^^gJt^f言号的步骤 还包括以下步骤提供第二反馈信号，所^二反馈信"!i^己X^使得所述截 JM^态在具有所^二反馈信号时比不具有所^二反馈信号时更晚启动。
46、 才I^^5U'漆求39所述的方法，其中所迷提供所^f二反馈信号的步骤 包括以下步骤提供被设置为当所必虑波后的信号较小时比当所1虑^^的信 号较大时更大:^&^影响所述可变时间的第二反馈信号。
47、 ^!I;M，J要求39所述的方法，其中所述产生所述量化后的信号的步骤 还包括以下步骤产生具有带有持续时间的导通状态的量化后的信号，并且其中所述提供所^二反馈信号的步骤包括以下步骤提供被"i^成增大 所述导通状态的持续时间与参考持续时间之差的量值的笫二反馈信号。
48、 ^^拟'JJ^求39所述的方法，其中所述提供所i^二反馈信号的步骤 包括以下步骤提^^&^影响所i^!l》^的信号的第二反馈信号。
49、 才M^5Uf'漆求39所述的方法，其中所述提供所^二反馈信号的步骤 包括以下步骤提供所^二反馈信号并将所^二反馈信号与所^虑^^的 信号组合，并JU斤述产生量化后的信号的步^ii一步响应于所^二反馈信号。
全文摘要
本发明涉及一种射频功率放大器及其方法，该射频功率放大器及其方法用于利用包括来自输入信号的幅度调制或复合调制的输出信号来驱动谐振负载。该放大器包括射频开关级，该射频开关级具有耦合到谐振电路的输出，并用于在由恒压源供电时提供输出信号；反馈控制系统，该反馈控制系统耦合到输入信号和输出信号，并且还包括序列发生器，该序列发生器用于提供驱动射频开关级的输出；以及第二反馈系统，该第二反馈系统响应于序列发生器输出并用于提供耦合到反馈控制系统的第二反馈信号，其中该序列发生器输出具有按照与输入信号、输出信号以及第二反馈信号相对应的可变时间而开始的截止状态。
文档编号H04B1/04GK101512910SQ200680023434
公开日2009年8月19日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年4月28日
发明者凯利·梅克楚克, 威廉·M·斯尼尔格鲁夫 申请人:脉波Rf公司