偏置射频数模转换器的技术的制作方法

专利名称：偏置射频数模转换器的技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于偏置射频数模转换器的各种技术。
技术背景诸如极性发射机(polar transmitter)的移动电信发射机可以包括极性数 字射频功率放大器(RFPA),以在发射信号前放大该信号。在极性发射机中， 将要发射的数据被分离成幅度和相位信号。分离后，相位信号被施加到相位 调制器，幅度信号被施加到幅度调制器，如射频数模转换器(RFDAC)。在操作中，RFDAC可以被用于调制幅度信号以及控制传输功率。因此， 需要用于偏置RFDAC的系统和方法，以提高功率控制和在输出功率的范围 上优化RF PA的功率效率。发明内容该解决方法由一种基带处理器提供，该基带处理器包括多个输出驱动 器，以产生多个用于偏置射频数模转换器的基极电流。该基带处理器包括串 行控制接口 ，以生成用于控制多个基极电流之间的关系的编程信号。该解决方法还由一种基带处理器提供，该基带处理器包括多个输出驱动 器，以产生多个用于偏置射频凄M莫转换器的基极电流。该多个输出驱动器可 以接收单个功率电平信号以调整该多个基极电流。该解决方法由射频数模转换器提供，该数模转换器包括多个将被多个基 极电流偏置的增益级。该多个基极电流由基带处理器基于单个功率电平信号 产生。该解决方法还由基带信号处理方法提供，该基带信号处理方法包括产生 编程信号以控制多个基极电流之间的关系，并通过多个基极电流偏置射频数 模转换器以提高功率效率。


现在将参照附图以示例方式描述本发明，其中 图1示意了基带信号处理系统的一个实施例。 图2示意了调谐电压产生系统的一个实施例。 图3示意了输出驱动系统的一个实施例。 图4示意了 RFDAC的一个实施例。
具体实施方式
图1示出了基带信号处理系统100的一个实施例。如图所示，基带信号 处理系统100可以包括将被基带处理器120偏置的RFDAC 110。该RFDAC 110可以由例如RFPA实现。在各种实现中，该基带处理器120可以被布置 为产生用于偏置RFDAC110的多个基极电流，其包括例如基极电流Iw、基 极电流Iu2和基极电流Ibl...Ibn。如图所示，RFDAC 110可以包括多个增益级，其包括例如第一增益级 111、第二增益级112和第三增益级113,所述增益级对于来自第二级的载波 和相位输入，可以被交流(AC)耦合在一起。在该实施例中，RF信号(D被 输入到RFDAC 110的第一增益级111，基极电流181从基带处理器120施加 到RFDAC 110的第一增益级111。如此，第一增益级111 一皮基极电流Iw偏 置并放大RF信号0>。在该RFDAC 110内，基极电流182从基带处理器120施加到第二增益级112上。如此，该第二增益级112被基极电流lB2偏置并进一步放大从第一增益级111提供的RF信号O。 一般而言，基极电流Ib,和Ib2是不同的，因为 第二级112的输入功率被第一增益级111放大。因此，第二增益级112被偏 置在一个较高的直流(DC)输出点。在被第一增益级111和第二增益级112放大后，放大的RF信号O被送 入第三增益级113。在第三增益级113内，放大的RF信号O被基带信号调 制然后通过天线114发射。在该实施例中，基带信号可以包括通过基极电流 Ib，...Ibn提供给第三增益级113的幅度信号。在各种实现中，从基带处理器 120提供的组合基极电流Iw...Ibn可以被用于控制由第三增益级113提供的RF信号0>的放大。在各种实例中，基带处理器120可以被布置为调整基极电流IBP IB2, 和Iw...Ibn以分别偏置RFDAC 110的第一增益级111，第二增益级112和第 三增益级113。由于RFDAC 110包括三个增益级，需要针对每个增益级分别
调整偏置以获得最优的功率效率和线性度。例如，必须补偿和最小化芯片内(on-chip )和芯片外(off-chip )器件参数变化的影响，所述器件参数变化例 如CMOS处理变化、电源变化、温度变化、跨导(Gm)变化等等。在很多 情形下，不同芯片间施加给RFDAC 110的每个增益级的基极电流间所需的 关系和比例可能是不 一样的。如图所示，RFDAC 110可以包括感测器件115 。在各个实施例中，RFDAC 110的增益级可以包括实现为异质结双极型晶体管(HBT)器件(如，GaAs HBT器件)的晶体管。在该实施例中，感测器件115可以包括和RFDAC 110 的其它晶体管集成地形成在同一衬底上的HBT器件，因此，由于RFDAC 110 的其它晶体管和感测器件115的处理变量而引起的变化是相似的。在各种实现中，基带处理器120可以被布置为检测感测器件115的集电 极-发射极电流和基极-发射极电流比，或电流增益(P)。根据感测器件115 的所检测的(3，基带处理器120可以产生与1/p成比例的补偿信号。在各个 实施例中，1/(3的补偿信号可以被基带处理器120用于产生基极电流Iw、 IB2和Ibl…Ibn。在一个实施例中，基带处理器120可以输出电流MV—B到感测器件115 的基极(如，异质结双极型晶体管器件)，并提供固定精度电流MV—C到感 测器件115的集电极以确定感测器件115的卩。该基带处理器120可以通过 检测和保持感测器件115的集电极电压而自动调整电流MV—B，这样集电极 电压将足够高以保持感测器件115处于其线性工作区域。当达到上述状态后， 通过调整电流MV_B ，最终产生的电流MV—B为电流MV—C的1 /(3 。在各个实施例中，基带处理器120可以例如通过模拟基带信号处理器和 /或幅度基带处理芯片来实现。如图所示，基带处理器120可以包括功率控制 部分130、滤波器部分140和驱动器部分150。下面将进一步详述功率控制 部分130、滤波器部分140和驱动器部分150,这些部分也在共同转让的题 目为"基带信号处理器"的美国专利申请No.ll/398060和题目为"差分模拟滤 波器"的美国专利申请No.11/398286中进一步详述，上述两文献通过参考被 合并。功率控制部分130可以包括串行控制接口 131。该串行控制接口 131可 以被布置为提供从诸如个人计算机(PC )的计算机到基带处理器120的通信 连接。在各种实现中，该串行控制接口 131可以提供给用户访问和/或编程基 带处理器120内各种元件的能力。例如，串行控制接口 131可以使能驱动器
部分150内的元件的编程。在一个实施例中，串行控制接口 131可以被布置为产生编程信号以控制 提供到RFDAC 110的一组基带电流IB1、 182和Ibl...Ibn。例如，串行控制接 口 131可以允许用户向RFDAC 110的驱动器部分150发送编程信号以分别调整基极电 流Ib1 、 Ib2和Ibl.. .Ibn。在各种实现中，串行控制接口 131可以使用户保持输出基极电流181、 IB2 和Ib卜..Ibn之间的固定比例。例如，可以控制基极电流Iw、基极电流lB2和基 极电流Iw...Ibn之间的比例以提高和/或优化RF PA的功率效率。如此，可以在输出功率的一个大范围上保持RFPA的功率效率。在一些实施例中，可以 通过额外的基极电 流Ibi、 iB2和Ibl…Ibn 各自的精细调谐而获得进一步的提高和/或优化。在各个实施例中，串行控制接口 131可以被用于调整驱动器部分150的 Gm值以偏置RFDAC IIO的各个级。可以调整驱动器部分150的Gm值以控 制基极电流Iw、 iB2和Ibi…Ibn，从而提高和/或优化RFPA的效率。在各个实现中， 一旦确定了最优的偏置状态和/或Gm值，该设置将被锁存于串行控制接口 131的存储器内。在各个实施例中，基带处理器120可以被布置为提供统一的或"单点 (single point)，，功率控制以建立RFPA的输出功率。例如，在一个实施例中， 该基带处理器120可以被布置为采用单个功率电平信号，来对RFDAC 110 的所有三级同时调整基极电流Iw、 182和Ibl...Ibn。在各个实现中，该功率电 平信号可以包括单个功率控制电压，该功率控制电压通过滤波器部分140施 加到驱动器部分150,以建立一个中央或"单旋4丑(one knob)"控制点。例如，参考图1中的实施例，"单旋钮，，控制信号可以指输入信号"功率 电平信号"。在该实施例中，从该输入信号可以生成两组功率控制信号。第 一组功率控制信号可以包括实质上是DC但与输入功率电平信号成比例的信 号。该第一组功率控制信号可以为RFDAC 110的第一增益级111和第二增 益级112而施加于驱动器部分150。第二组功率控制信号可以包括n (如，n = 11 )个模拟信号，所述模拟信 号在两个电平间摆动并具有与输入功率电平信号成比例的幅度。在该实施例 中，这n个模拟信号的源可以包括n个一位数模转换器或模拟多路复用器， 所述n个一位数模转换器或模拟多路复用器被构造或布置为使得它们的模拟 输出与功率电平信号成比例。进一步追溯，如图1所示，n个模拟信号的源 可以包括n个数字"幅度信号"。在各个实施例中，当该中央功率控制信号改变时，所有的输出电流，IB1、iB2和Ib,……Ibn将分别与常数Gml、 Gm2和Gm3成比例的同步改变，从而在RFDAC 110的输出功率上产生"单旋钮"控制的效果。通过串行控制接口 131和驻留于此的寄存器，分别可以编程比例常数Gmp Gm2和Gm3。当施加到驱动器部分150上时，单个功率控制电压可以基于Gm值同时偏置RFDAC 110 的多个增益级，并建立RFPA的输出功率。基带处理器120可以布置为接收诸如包括幅度信号和功率电平信号的输 入。在一些情形中，可以从釆用了坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法的 数字信号处理器和/或基带集成电路接收向基带处理器120的输入。在各个实现中，基带处理器120可以接收分离成幅度和相位信号的输入 数据。例如，RFDAC 110可以用于调制输入的同相/正交相位 (in-phase/quad-phase ) (IQ )基带信号。在IQ基带信号被施加到RFDAC 110 之前，其首先被划分成幅度和相位信号。幅度信号可以被基带处理器120量 子化并输出到RFDAC 110,其RF输入被相位组件单独调制。在一些实施例 中，该RFDAC IIO可以包括极性发射机的最后增益级，从而可能在发射功 率电平减少时快速减少电流泄漏。如图所示，功率控制部分130可以包括一个或多个模拟多路复用器以及 电平移动模块132-1-x,其中x表示任一正整数值。在各个实现中，模拟多 路复用器和电平移动模块132-1-x可以被布置为接收幅度信号和功率电平信 号。例如，幅度信号可以包括一个或多个数字幅度基带信号。在一个实施例 中，幅度信号可以包括一个n位(如11位)编码的数字幅度信号。模拟多路复用器和电平移动模块132-l-x可以被布置为将该n位编码的 数字幅度信号转换成模拟信号。在各个实施例中，模拟多路复用器和电平移 动模块132-l-x可以根据输入功率电平执行数模转换(DAC)，得到与功率电 平成比例的幅度。例如，输入到模拟多路复用器和电平移动模块132-1-x的 编码1可以根据功率电平，参考普通模式的DC电平而被转换成200mv。基带处理器120可以包括一个滤波器部分140,该滤波器部分包括多个 滤波器，如第一滤波器141和滤波器组142-l-y,其中y表示任何的正整数 值。在各个实施例中，第一滤波器141和滤波器组142-l-y可以并联布置以 对模拟多路复用器和电平移动模块132-1-x的输出进行滤波。滤波器部分140可以釆用各种类型的滤波器，如具有预定截止频率的低
通滤波器(LPF)。在某些情形下，每个低通滤波器可以实现为线性滤波器，例如具有最大平坦群延迟(flat group delay )(线性相位响应)和小过冲的贝 塞尔滤波器。例如，LPF可以用实现为三阶贝塞尔滤波器。在低功率消耗的 实施例中，滤波器部分140可以采用由无源RC网络级Jf关的Sallen-Key结构。 实施例并不限于此内容。基带处理器120可以包括驱动器部分150，该驱动器部分150包括多个调谐电压(Vtune)发生器，如Vtuw发生器151、 ^,2发生器152和Vtune3 发生器153。尽管以示例方式示出了三个Vf发生器，但是应当理解在其它 的实现中可以采用更多或更少数目的Vt匿发生器。在一个实施例中，Vtunel发生器可以产生调谐电压Vtunel， Vt咖2发生器可以产生调谐电压vtune2, vtune3发生器可以产生调谐电压Vtune3。如图所示，调谐电压Vtune3可以被诸如单位增益(unity-gain)放大器的放大器154放大或緩冲。在各个实现中，Vt,发生器可以通过串行控制接口 131独立控制。例如， 每个Vf发生器可以包括例如电流乘法器(I-乘法器或电流-乘法-数模转换 器)，其被配置为由串行控制接口 131独立编程。通过单独控制每个Vf发生器，串行控制接口 131可以被布置为控制提供给RFDAC 110的每个级的基极电流I引、Im和Iw......Ibn的比例。在一个实施例中，Vtund发生器151、 ^，2发生器152和V^3发生器153每一个可以包括一个5位的可编程I-乘法器，串行控制接口 131可以产 生一个15位的编程信号。来自串行控制接口 131的15位编程信号可以被分 成三个5位组，每个5位组独立编程分离的I-乘法器。利用来自串行控制接口 131的5位，每个Vfi发生器151、 Vt,2发生器152和V咖3发生器153的I-乘法器的乘法因子都可以被编程。在各个实施例中，调谐电压Vt皿e!、 Vtune2和Vtune3可以不同，但分别与三 个5位数据值成比例。在一个实施例中，Vtune发生器可以被布置为产生相互之间比例为1: 2: 3的调谐电压Vtunel、 V^2和Vtune3。例如，Vt^发生器可以包括一个采用值为1的乘法因子(k,)编程的I-乘法器，V加ne2发生器可 以包括一个采用值为2的乘法因子(k2)编程的I-乘法器，Vf3发生器可以包括一个采用值为3的乘法因子(k3)编程的I-乘法器。在编程后，Vf发 生器的I-乘法器可以被布置为分别将k！ 、 k2和k3乘以电流ID以产生电流ID1 、 Im和ID3，这些电流用于产生调谐电压Vtunel、 Vf2和Vtune3。如图所示，该驱动器部分150可以包括多个输出驱动器，包括Gm,驱动 器155、 Gm2驱动器156和G^驱动器157-l-n，其中n表示任意正整数值。在各个实施例中，调谐电压Vtunel、 Vtune2和Vtune3可以被提供给包括G^驱动器155、 Gm2驱动器156和Gm3驱动器157-l-n的输出驱动器，。总之，调谐电压Vtunel、 V論2和V旨3可以用于调整和控制每个输出驱动器的Gm值以在输出功率的范围上提供优化的RFPA功率效率。在一个实施例中，调谐电压Vtune,可以提供给Gm,驱动器155，调谐电压 Vtune2可以纟是供给Gm2驱动器156，调谐电压Vtune3可以^是供给Gm3驱动器157-l-n。例如，Gm,驱动器155， Gm2驱动器156, G^驱动器157-l-n的每一个可以包括乘法器，用以乘以调谐电压Vtunel、 Vf2和Vtune3。在各个实 现中，Gml、 Gm2和Gm3值可以调整为在Gm,驱动器155、 Gm2驱动器156和G^驱动器157-l-n中提供常数比例。通过调整值Gm,、 Gm2， Gm3,可以控制基极电流lB,、 iB2和Ib卜.Ibn被调整的量。例如，可以控制由Gw驱动器155 提供的基极电流IB1、由Gm2驱动器156提供的基极电流182和由G^驱动器157-l-n提供的基极电流Iw…Ibn之间的比例，以允许优化在RFDAC 110内 的RFPA的功率效率。在各个实施例中，Gm,驱动器155、Gm2驱动器156和Gm3驱动器157-l-n 可以被布置为采用单个功率电平信号来同时调整基极电 流Ibi 、 Ib2和Ibl. . -Ibno在这样的实施例中，功率电平可以被第一滤波器141滤波并送往Gm,驱动器155和Gm2驱动器156。该功率电平同样可以被滤波器组142-l-n滤波并送往 Gw驱动器157-l-n。该功率电平可以包括，例如，施加于Gm!驱动器155、 Gm2驱动器156和Gm3驱动器157-l-n的单个功率控制电压。在各个实现中，可以根据功率电平对包括G^驱动器155、 G^驱动器156和Gm3驱动器157-l-n的所有输出驱动器调整一定的量。如此，可以基 于Gm值使用单个功率电平信号同时偏置RFDAC 110的多个级。在各个实现 中，功率电平信号可以包括施加于驱动器部分150的单个功率控制电压，产 生一中央或"单旋钮"控制点。在这种实现中，提供统一的或"单点，，功率控制 以建立RF PA的输出功率。例如，参照图l所示的实施例，"单旋钮"控制信号可以指输入信号功率 电平信号。在该实施例中，从功率电平信号生成两组功率控制信号。第一组 功率控制信号包括实质上是直流但与输入功率电平信号成比例的信号。第一 组功率控制信号被施加于Gml驱动器155和Gm2驱动器156上，以用于 RFDAC 110的第一增益级111和第二增益级112。
第二组功率控制信号可以包括n (如，11=11)个模拟信号，所述模拟信号在两个电平中摆动并具有与输入功率电平信号成比例的幅度。在该实施例中，n个模拟信号的源可以包括一位数模转换器，如图1中所示的模拟多路 复用器和电平移动模块132-l-x。可以构造和布置模拟多路复用器和电平移 动模块132-l-x，使得它们的模拟输出与功率电平信号成比例。进一步追溯， 如图l所示，n个模拟信号的源可以包括n个数字幅度信号。在此实施例中，当中央功率控制信号改变时，所有的输出电流，IB1、 IB2、 Ibi…Ibn将分别与常数Gml 、 Gm2和Gm3成比例地同步改变，从而在RFDAC 110 的输出功率上产生"单旋钮，，控制效果。通过串行控制接口 131和其中的寄存 器可以分别编程比例常数G^、 G^和Gm3。当施加到Gml驱动器155、 Gm2 驱动器156和Gm3驱动器157-1-n上时，单个功率控制电压可以基于Gm值 同时偏置RFDAC 110的多个级，并建立RFPA的输出功率。在各个实施例中，可以偏置包括G^驱动器155、 Gm2驱动器156和Gm3 驱动器157-1-n的输出驱动器，以补偿芯片内和芯片外器件参数的变化，如 CMOS处理变化、电源变化、温度变化、Gm变化等等。如图所示，驱动器部分150可以包括1/|3发生器158。在各个实现中， 1/卩发生器158可以被布置为检测RFDAC 110的感测器件115的卩值。根据 感测器件115的被检测的卩值，l/(3发生器158可以产生与1/(3成比例的补偿 信号。在各个实施例中，包括Gm，驱动器155、 Gm2驱动器156和Gw驱动器157-1-n的输出驱动器可以基于与1/|3成比例的信号产生基极电流181， 182和 Ib1...Ibn。例如，在一个实施例中，该1/卩发生器158可以提供l/卩补偿信号给Vtund发生器151、 Vtune2发生器152和Vtune3发生器153。当被调谐电压Vtunel、 V加e2和Vt咖3偏置时，Gm驱动器155、 Gm2驱动器156和Gm3驱动器 157-1-n可以被布置为产生对RFDAC 110中的(3变化进行补偿的基极电流Ib1、 iB2和Ibl…Ita。具有1/(3特征的基极电流(如，IB1、 iB2和Iw.,.Ibn)被乘以P从而使得RFDAC 110内的器件的集电极电流实质上独立于卩的变化。 图2示意了一个调谐电压发生系统200的实施例。在各种实施例中，该调谐电压产生系统200可以由如图1所示的基带处理器120来实现。然而，该实施例并不 <又限于此。如图所示，调谐电压产生系统200包括串行控制接口 210、 1/(3发生器220和包括Vtune,发生器230、 Vtune2发生器240和Vtune3发生器250的多个V加e发生器。公共电源电压Vdd(如，2.85V)被施加到1/p发生器220、 Vtunel 发生器230、 Vtune2发生器240和V,3发生器250。而所示的三个V旨发生器仅仅作为示例，能够理解在其它的实现中可以应用更多或更少的V她发生器。1/卩发生器220包括耦合到HBT器件222 (如，GaAs HBT器件)的 PMOS器件221 (如，P-MOSFET )。在一个实施例中，对于HBT器件222, |3从40变化到140且tiP-52和(5(3-15 % 。 HBT器件222被耦合到电流源223 和放大器224。电流源223产生参考电流Iref (如，20pA )，该参考电流被馈 入到HBT器件222的集电极，且放大器224驱动PMOS器件221的栅极。公共模式电压Vcm (如，1.1V)被耦合到放大器224的非反相(+ )输 入端。由于纟艮少或没有电流流入放大器224的反相(-)和非反相(+ )输 入端，该反相(-)和非反相(+ )输入端的输入电压实质上是相等的，且 放大器224的反相(-)输入端和HBT器件222的集电极的电压为Vem。如果 HBT器件222的集电极保持在电压电平Vem，则确保HBT器件222工作在 线性区域。如果不在V咖，则当电压太高时，放大器224将产生诸如负牵引 电压(negative pulling voltage )的4卜4尝电压。Vtune，发生器230包括晶体管231。在各种实施例中，晶体管231可以类 似于并高度匹配PMOS器件221。晶体管231的源极耦合到公共电源电压 VDD，且晶体管231的栅极由放大器224的输出所驱动。因此，由晶体管231驱动的电流I。与1/13成比例并等于Irei/P。在Vtu^发生器230内，漏极电流Id被乘以乘数因子K,232以产生电流ID1。乘数因子K!232可以由串行控制 接口210单独控制。Vf,发生器230包括放大器233。该放大器233的输出端耦合到晶体管 Mlc234的栅极，且放大器233的反相(-)输入端耦合到晶体管Mlc234的 漏极。公共模式电压Vem耦合到放大器233的非反相(+ )输入端并耦合到 晶体管M"35的栅极。因此，放大器233的反相(-)输入端和晶体管Mle234 的漏极的电压均为Vcm。晶体管Mle234的源极在节点236耦合到晶体管M"35的漏极。电流101 等于晶体管Mle234的漏极电流并送入晶体管Mi235，以在节点236产生偏 置控制信号Vtunel。调谐电压Vt^d可以为保持晶体管M,235处于饱和或终止 状态的电压。例如，在一个实施例中，晶体管Mle234和M,235可以包括以 三极管模式偏置的N-MOSFET晶体管。Vtune2发生器240包括晶体管241。在各种实施例中，晶体管241可以类似于并高度匹配PMOS器件221。晶体管241的源极耦合到公共电源电压 VDD，且晶体管2"的栅极由放大器224的输出端所驱动。因此，晶体管241驱动的电流lD与1/(3成比例并等于Ire^。在Vtune2发生器240内，漏极电流Id被乘以乘数因子K2242以产生电流ID2。乘数因子K2242可以由串行控制 接口 210单独控制。Vtune2发生器240包括放大器243。放大器243的输出端被耦合到晶体管 M2c244的栅极，且放大器243的反相(-)输入端被耦合到晶体管M2c244 的漏极。公共模式电压V咖被耦合到放大器243的非反相(+ )输入端并耦 合到晶体管M2245的栅极。因此，放大器243的反相(-)输入端和晶体管 M2c244的漏极的电压均为Vcm。晶体管M2c244的源极在节点246被耦合到晶体管M2245的漏极。电流 ID2等于晶体管M2e244的漏极电流并被送入晶体管M2 245以在节点246产生 偏置控制信号Vtune2。调谐电压Vt皿2可以为保持晶体管M2 245处于饱和或 截止状态的电压。例如，在一个实施例中，晶体管M2c244和M2 245可以包 括以三极管模式偏置的N-MOSFET晶体管。Vtune3发生器250包括晶体管251。在各种实施例中，该晶体管251可以 类似于并高度匹配PMOS器件221。晶体管251的源极耦合到公共电源电压 VDD，且晶体管251的栅极由放大器224的输出端所驱动。因此，被晶体管251驱动的电流I。与1/(3成比例并等于Iref/|3。在Vtune3发生器250内，漏极电流Id乘以乘数因子K3252以产生电流ID3。乘数因子K3252可以由串行控 制接口 210单独控制。Vtune3发生器250包括放大器253。该放大器253的输出端被耦合到晶体 管M3c254的栅极，且放大器253的反相(-)输入端被耦合到晶体管M3c;254 的漏极。公共模式电压Vem被耦合到放大器253的非反相(+ )输入端并耦 合到晶体管M3255的栅极。因此，放大器253的反相(-)输入端和晶体管 M3c254的漏极的电压均为Vcm。晶体管M3e254的源极在节点256耦合到晶体管M3255的漏极。电流ID3 等于晶体管M3e254的漏极电流并被送入晶体管M3255以经过放大器257在 节点"6产生偏置控制信号Vtune3。该调谐电压V咖3可以为保持晶体管M3 255处于饱和或截止状态的电压。例如，在一个实施例中，晶体管M3c254 和M"55可以包括以三极管模式偏置的N-MOSFET晶体管。图3示意了输出驱动器系统300的一个实施例。在各种实施例中，输出 驱动器系统300可以通过图1中所示的基带处理器120实现。然而，实施例 并不仅限于此内容。输出驱动器系统300可以包括包含Gm3驱动器310-1 -n的多个输出驱动 器，其中n可以等于任一正整数值(如，n-ll)。如图所示，诸如输出驱动 器310-1-4的一些输出驱动器(如，xl， x2， x4，和x8)可以被二进制加权， 且一些输出驱动器310-5-n可以被相等地加权(如，xN)。例如，在一个实 施例中，xN可以等于x16。然而，实施例并不^^皮限于此内容。在各种实施例中，调谐电压Vtune3可以被提供给Gm3驱动器310-1-n以调整并控制Gm3值从而在输出功率的范围上提供优化的RFPA功率效率。例如，每个Gw驱动器310-1-n可以包括用于乘以调谐电压Vtune3的乘数因子。在各 个实现中，Gm3值可以被调整为在Gm3驱动器310-1 -n和其它输出驱动器(如，Gm!驱动器和G^驱动器)之间提供常数比。通过调整G^值，可以控制基极电流Ibl... IbNn被调整的量。如图所示，Gm3驱动器310-1-n可以根据功率电平调整一定的量。在各 种实施例中，Gw驱动器310-1-n可以被布置为采用单个功率电平的信号同 时调整基极电 流Ibl…IbN n。 在这种实施例中，例如，功率电平可以通过滤波 器组滤波并送往Gw驱动器310-l-n。在一些实施中，功率电平可以包括施加给Gw驱动器310-1-n和其它驱动器(如，G^驱动器和Gm2驱动器)的单个功率控制电压。在这种实现中，提供统一的或"单点"功率控制以建立RFPA的输出功率。在各种实施例中，Gw驱动器310-1-n可以被偏置以补偿芯片内和芯片 外器件参数的变化，所述芯片内和芯片外器件参数例如CMOS处理变化、 电源变化、温度变化、Gm变化等等。例如，Gw驱动器310-1-n可以基于与 1/(3成比例的信号产生基极电流Ibl...IbN—n。实际上，组合的基极电流Ibl...IbN— 形成了包括n位数字字(如，11位 数字字)的幅度信号。在各种实施例中，n位数字字中的每一位都可以对应 于RFDAC增益级内的一个开关晶体管。每个开关晶体管可以依据相应的位 值被偏置于开或关。通过偏置某些开关晶体管为开或关，组合的基极电流 Ibi ..IbN—n可以被用于有效地控制由RFDAC增益级所提供的放大。图4示意了 RFDAC 400的一个实施例。在各种实施例中，RFDAC 400 可以包括或实现为图1中所示的RFDAC 110。然而，实施例并不仅限于此内
如图所示，RFDAC400可以包括多个增益级，该多个增益级包括第一 增益级410、第二增益级420和第三增益级430，所述增益级被交流(AC) 耦合到一起。在该实施例中，第一增益级410包括耦合电容411和具有作为 负载的电感413的晶体管412。第二增益级420包括耦合电容421和具有作 为负载的电感423的晶体管422。电感413和423可以用于放大AC而非DC 信号。在该实施例中，第三增益级430包括耦合电容431和多个开关晶体管 432-l-n，其中n可以表示任意正整数值(如，n=ll)。该第三增益级430也 包括多个电阻器433-1-n和多个耦合到开关晶体管432-1-n的基极的电容器 434-l-n。如图所示，诸如开关晶体管432-1-4的一些晶体管(如，xl， x2， x4和x8 )可以被二进制加权，而诸如开关晶体管432-5-n的一些晶体管可以 被相等地加权(如，xN)。例如，在一个实施例中，xN可以等于x16。然 而，实施例并不被限于此内容。在各种实现中，RF信号O和基极电流IB被施加到RFDAC 400的第 一增益级410。在第一增益级410内，输入的RF信号0>被施加到电容器411， 且基极电流Im被施加到晶体管412的基极。这样，晶体管412被基极电流 IB1偏置并由RF信号O调制。在第二增益级420内，基极电流Ib2被施加到晶体管422的基极上。晶 体管422被基极电流IB2偏置并由通过第一增益级410放大的RF信号调制。一般而言，基极电流lB,和基极电流lB2将是不同的，因为第二增益级420被第一增益级410放大。因此，第二增益级420被偏置在较高的DC输出点。在被第一增益级410和第二增益级420放大后，放大的RF信号①被送 入第三增益级430。在第三增益级430内，放大的RF信号O纟皮基带信号调 制然后通过天线435发射。在该实施例中，该基带信号可以包括通过基极电 流Ib...IbN—n提供给第三增益级430的幅度信号。实际上，该组合的基极电流Ibl...IbN—n形成了包括n位数字字(如，11 位数字字)的幅度信号。n位数字字的每一位都与开关晶体管432-1-n中的 一个相对应，且开关晶体管432-1-n中的每一个都依据相应的位值偏置为开 或关状态。通过偏置某些开关晶体管为开或关状态，可以有效地控制由第三 增益级430所提供的RF信号O的放大。如图所示，RFDAC 400可以包括感测器件436,该感测器件由和RFDAC400的其它晶体管集成地形成在同一衬底上的HBT器件所实现，从而由于 RFDAC 400的其它晶体管和该感测器件436的处理变量引起的变化是相似 的。在各种实施中，电流MV一B可以在感测器件436的基极被接收，并且固 定精度的电流MV—C可以在感测器件436的集电极被接收，用于确定感测器 件436的卩值。领域技术人员应当理解，可以不用这些特别的细节而实践所述实施例。另外， 并没有详细描述公知的操作、组件和电路以避免混淆实施例。能够理解在此 公开的具体的结构和功能细节仅为示范性的，并不必定要限定本实施例的范围。同样值得指出，任何参考"一个实施例"意味着与该实施例相关联描述的 特别的特征，结构或特点包括在至少一个实施例中。在说明书的各种场合， 出现短语"在一个实施例中"并不必全部指同 一实施例。使用可以根据任意数量的因素而变化的结构可以实现一些实施例，这些 因素包括期望计算速率、功率电平、耐热性、处理周期预算、输入数据率、 输出数据率、存储器资源、数据总线速度和其它性能限制。实施例并不仅限 于此内容。虽然已经如在此描述的图示了实施例的某些特征，但是对于本领域技术 人员，许多修改、替换、改变或等效方式将会发生。因此应当理解，附加的 权利要求期望覆盖落入实施例的实质精神中的所有的那些修改和改变。
权利要求
1、 一种基带处理器(120)，包括多个输出驱动器(155， 156， 157-1...157-n),用于产生用于偏置射频数 模转换器(110)的多个基极电流；以及串行控制接口 (131， 210)，用于产生用于控制所述多个基极电流之之 间的关系的编程信号。
2、 如权利要求1所述的基带处理器，所述关系包括所述多个基极电流 之间的固定比率。
3、 如权利要求1所述的基带处理器，进一步包括多个调谐电压发生器 (151， 152， 153)，用于产生用于偏置所述多个输出驱动器(155， 156，157-1…157-n)的多个调谐电压。
4、 如权利要求3所述的基带处理器，所述多个调谐电压发生器(151, 152, 153 )的每一个包括将被所述串行控制接口 (131， 210)编程的电流乘 法器(232， 242， 252)。
5、 如权利要求3所述的基带处理器，所述串行控制接口 (131， 210) 用于控制所述多个调谐电压之间的比率。
6、 如权利要求3所述的基带处理器，所述多个调谐电压发生器(151, 152， 153)用于调整所述多个输出驱动器的跨导值。
7、 如权利要求1所述的基带处理器，所述多个输出驱动器(155， 156， 157-1...157-n)用于接收单个功率电平信号以调整所述多个基极电流。
8、 如权利要求7所述的基带处理器，所述功率电平信号包括单个功率 控制电压。
9、 如权利要求7所述的基带处理器，进一步包括一个或多个模拟多路 复用器U32-l…132-n)以接收所述单个功率电平信号。
10、 如权利要求9所述的基带处理器，所述一个或多个模拟多路复用器 (131-1...132-n)用于接收幅度信号并根据所述单个功率电平信号定标所述幅度信号。
11、 如权利要求7所述的基带处理器，进一步包括一个或多个滤波器 (141, 142-l…142-n)用于向所述多个输出驱动器(155， 156, 157-l…157-n)提供所述单个功率电平信号。
12、 如权利要求1所述的基带处理器，所述基带处理器检测所述射频数模转换器(110)的电流增益(p)并产生与1/(3成比例的补偿信号。
13、 如权利要求12的基带处理器，进一步包括多个电压调谐发生器(151, 152, 153 ),用于基于所述补偿信号产生多个调谐电压。
14、 如权利要求1所述的基带处理器，所述射频数模转换器(110)包 括多个将由所述多个基极电流偏置的增益级(111， 112, 113)。
15、 一种基带处理器，包括多个输出驱动器(155， 156， 157-1...157-n),用于产生用于偏置射频数 模转换器的多个基极电流；所述多个输出驱动器(155， 156， 157-1...157-n)用于接收单个功率电平信号以调整所述多个基极电流。
16、 如权利要求14所述的基带处理器，所述单个功率电平信号包括单 个功率控制电压。
17、 一种射频数^t转换器，包括多个增益级Ull, 112， 113)，其将被多个基极电流偏置， 所述多个基极电流基于单个功率电平信号由基带处理器(120)产生。
18、 一种基带信号处理方法，包括产生编程信号，用于控制多个基极电流之间的关系；以及 通过所述多个基极电流偏置射频数模转换器(110)基极电流以提高功 率效率。
19、 如权利要求18所述的方法，进一步包括改变所述多个基极电流， 同时维持所述多个基极电流之间的固定比率。
20、 如权利要求18所述的方法，进一步包括基于单个功率电平信号产 生所述多个基极电流。
全文摘要
描述了用于偏置射频数模转换器的各种技术。在一个实施例中，基带处理器(120)可以包括多个输出驱动器(155，156，157-1…157-n)用于产生多个用于偏置射频数模转换器(110)的基极电流。该基带处理器(120)可以包括串行控制接口(131，210)用于产生用于控制多个基极电流之间的关系的编程信号。
文档编号H04L25/03GK101146070SQ200710167619
公开日2008年3月19日 申请日期2007年5月15日 优先权日2006年5月15日
发明者史蒂文·斯特克勒, 多纳尔·伯克, 勤 李, 约恩·凯里 申请人:M/A-Com公司;M/A-Com尤罗泰克公司