專利名稱：用于無線手機(jī)的功率放大器驅(qū)動器系統(tǒng)的制作方法
I.本發(fā)明的背景本發(fā)明一般地涉及用于無線通信系統(tǒng)的手機(jī)領(lǐng)域，較具體地涉及設(shè)計(jì)用于這種手機(jī)的功率放大器驅(qū)動器。
許多蜂窩式手機(jī)的一個(gè)問題是電池的壽命有限，從而縮短了對話時(shí)間。目前采用甲類(A類)功率放大器驅(qū)動器的手機(jī)設(shè)計(jì)是對最大輸出功率進(jìn)行優(yōu)化的，這時(shí)，為了減少互調(diào)制失真和信道泄漏，需要有高的線性度。較具體地說，是根據(jù)能夠在最大輸出功率下達(dá)到所需的線性度來選擇驅(qū)動器電流級的。在B.Razavi的著作“RFMicroelectromics(射頻微電子學(xué))”(Prentice Hall，1998)的302-305頁中，說明了蜂窩手機(jī)的甲類放大器，其全部內(nèi)容在此引用作為參考。于是，在只需較低線性度的低、中功率大小的情形中，這種手機(jī)的驅(qū)動器中將出現(xiàn)多余的電流消耗。而多余的電池消耗將浪費(fèi)電池的供電，從而縮短對話時(shí)間。
因此，存在對這樣一種無線通信手機(jī)的需求，在這種手機(jī)中對于低、中輸出功率情況能減小其中驅(qū)動器電路的電流消耗。
圖2示出本發(fā)明的第二種示例性環(huán)境。
圖3示出在圖2示例性環(huán)境中本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的總圖。
圖4A-4C說明為了在低、中輸出功率下避免超出某一程度的信道泄漏僅需較低線性度的原理。
圖5示出本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。
圖6A-6E示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)例子。
圖7A-7B說明通過采用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例能達(dá)到的電流節(jié)省。
圖8是說明在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)例子中作為電流源中的差動對電路數(shù)目的函數(shù)的輸出電流與差動輸入電壓之間的關(guān)系曲線。
圖9說明本發(fā)明的一種操作方法。
在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動器系統(tǒng)是一個(gè)設(shè)計(jì)用于CDMA(碼分多址)無線手機(jī)的發(fā)射系統(tǒng)的一部分。該發(fā)射系統(tǒng)還包括一個(gè)可變增益放大器(VGA)，該放大器含有第一和第二兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。一個(gè)由VGA的輸出導(dǎo)出的信號被輸入給驅(qū)動器?？刂菩盘柋惠斎虢oVGA的第二輸入端。VGA對提供給其第一輸入端的信號進(jìn)行放大。放大水平是根據(jù)提供給其第二輸入端的控制信號來確定的。本實(shí)施例中的控制信號是由一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)閉環(huán)功率控制的信號導(dǎo)出的。
在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射系統(tǒng)還包括一個(gè)功率放大器。一個(gè)由驅(qū)動器的輸出導(dǎo)出的信號被輸入給該功率放大器。在一個(gè)實(shí)施例子中，該功率放大器是一個(gè)甲類功率放大器，并且驅(qū)動器是一個(gè)甲類功率放大器驅(qū)動器。
在第二個(gè)實(shí)施例中，電流源包括一個(gè)第一部分和一個(gè)第二部分，其中第一部分用于提供一個(gè)基本固定的電流，第二部分則能根據(jù)一個(gè)代表了希望的功率放大器輸出功率的控制信號來提供一個(gè)可變的電流。該實(shí)施例中的基本固定的電流確定了電流源輸出的基底電流。
在一個(gè)實(shí)施例中，電流源包括至少一個(gè)差動對電路，差動對電路的具體數(shù)目由能夠達(dá)到輸出電流隨差動輸入電壓變化的希望斜率來選定。可以期望在各個(gè)實(shí)施例中將包含一個(gè)或幾個(gè)差動對電路。
在該實(shí)施例中，第一差動對電路例如包括了一個(gè)基本固定的電流源，一個(gè)由兩個(gè)NPN雙極晶體管組成的差動對，以及第一和第二電流鏡。兩個(gè)晶體管的發(fā)射極都連接到電流源的一個(gè)端點(diǎn)上，電流源的另一端點(diǎn)則接地。差動模式(差模)的輸入電壓信號分別連接在兩個(gè)晶體管的基極上。第一個(gè)晶體管的集電極連接在電源電壓上，第二個(gè)晶體管的集電極連接在第一電流鏡上。第二晶體管的集電極上將產(chǎn)生一個(gè)第一電流，該電流與差模輸入信號的差模成分之差成指數(shù)關(guān)系。第一電流鏡將產(chǎn)生一個(gè)正比于該電流的第二電流。該第二電流即是第一電流鏡的輸出。
第二電流鏡的輸入被耦合至第一電流鏡的輸出。第二電流鏡將在第一與第二節(jié)點(diǎn)之間產(chǎn)生一個(gè)正比于第一電流鏡輸出電流的電流。
當(dāng)存在第二個(gè)差動對電路時(shí)，其一個(gè)實(shí)施例包括了第一和第二電流鏡，以及一個(gè)由兩個(gè)NPN雙極晶體管組成的差動對。這兩個(gè)晶體管的發(fā)射極都連接在第一差動對電路中第二電流鏡的第一節(jié)點(diǎn)上，而第二電流鏡的第二節(jié)點(diǎn)則接地。第二差動對電路的第一電流鏡的輸出電流將正比于第一差動對電路的第二電流鏡所產(chǎn)生的電流。差模輸入電壓信號分別連接在兩個(gè)晶體管的基極上。第一個(gè)晶體管的集電極連接在電源電壓上。第二個(gè)晶體管的集電極連接在第二差動對電路的第一電流鏡上。第二晶體管的集電極上將產(chǎn)生一個(gè)第一電流，該電流與兩個(gè)差模輸入信號之間的差值成指數(shù)關(guān)系。第一電流鏡將產(chǎn)生一個(gè)正比于該第一電流的第二電流。該第二電流即為第一電流鏡的輸出。
第二差動對電路的第二電流鏡的輸入被耦合至其第一電流鏡的輸出。在第二電流鏡的第一與第二節(jié)點(diǎn)之間將提供一個(gè)正比于第一電流鏡輸出電流的電流。
如果存在第三個(gè)差動對電路，它將以相同于第二差動對電路連接在第一差動對電路上的方式連接在第二差動對電路上。對于每個(gè)可能存在的后續(xù)差動對電路，都以類似的方式連接。在最后一個(gè)差動對電路中，在其第二電流鏡的第一與第二節(jié)點(diǎn)之間將提供電流。第二節(jié)點(diǎn)被連接在驅(qū)動器的偏置電流輸入端上，而第一節(jié)點(diǎn)將連接在電源電壓上。
在一個(gè)實(shí)施例中，若用Vctrl+和Vctrl-代表兩個(gè)差模輸入電壓信號，用IEE代表第一差動對中的基本固定的電流源，用n代表所含的差動對數(shù)目，則輸出電流In可由下式表示In=K1×...Kn×IEEen(Vctrl+-Vctrl-)/VT]]>其中VT＝kT/q，在25℃時(shí)VT約等于25mV。
還給出了相應(yīng)的操作方法。
優(yōu)選實(shí)施例的說明

圖1示出本發(fā)明的第一種示例性環(huán)境。它代表一個(gè)無線通信手機(jī)中的發(fā)射系統(tǒng)1。如圖所示，該系統(tǒng)包括一個(gè)可變增益放大器(VGA)2，用于對輸入信號Vin進(jìn)行放大。VGA2的放大水平由控制輸入信號Vctrl(圖中的代號“8”)所控制。該系統(tǒng)還包括一個(gè)或幾個(gè)混頻器3，用于在一個(gè)級中或幾個(gè)級中把VGA2的輸出信號混頻成射頻(RF)信號。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，由一個(gè)本地振蕩器(本振，LO)產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)信號(圖中的代號“9”)，并把這些信號輸入給混頻器。
該系統(tǒng)還包括濾波及其他處理電路4，驅(qū)動器5，功率放大器6，和天線7。電路4對來自混頻器3的信號執(zhí)行頻帶限制和其他處理任務(wù)。驅(qū)動器5接收電路4的輸出信號，并根據(jù)一個(gè)作為驅(qū)動器控制輸入的偏置電流Ibias(圖中的“10”)來為功率放大器6產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動信號。驅(qū)動器的輸出被輸入給功率放大器6。然后，功率放大器6的信號輸出被提供給天線7，從而通過無線通信界面被發(fā)射給該無線通信系統(tǒng)中的另一個(gè)單元，例如發(fā)射給一個(gè)基站。
在一個(gè)實(shí)施例中，功率放大器6是一個(gè)甲類功率放大器，驅(qū)動器5是一個(gè)甲類功率放大器驅(qū)動器。在該實(shí)施例中，驅(qū)動器5的輸出約為8dBm，功率放大器6的輸出約為29dBm。
圖2示出本發(fā)明的第二種示例性環(huán)境。圖2與圖1中各個(gè)相對應(yīng)的單元用相同的代號表示。圖2示出的是一個(gè)用于碼分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)無線系統(tǒng)中的無線通信手機(jī)的發(fā)射系統(tǒng)1，上述CDMA無線系統(tǒng)包括了，但不局限于，符合IS-95A、ANSI J-STD-008、IS-95B、IS-95C和TIA/EIA-05等標(biāo)準(zhǔn)的CDMA系統(tǒng)。
眾所周知，CDMA系統(tǒng)目前采用了一種稱之為閉環(huán)功率控制的技術(shù)，其中由移動手機(jī)所發(fā)射的功率大小被控制以避免“近/遠(yuǎn)問題”和能使系統(tǒng)的容量最大化。近/遠(yuǎn)問題是指，當(dāng)一個(gè)第一手機(jī)比一個(gè)第二手機(jī)更靠近基站但兩者的發(fā)射功率相同時(shí)，由于基站從第一手機(jī)接收到的功率較大，從而將淹沒第二手機(jī)的信號。采用閉環(huán)功率控制的目的就是要調(diào)節(jié)各個(gè)手機(jī)的發(fā)射功率，使得基站從各個(gè)手機(jī)接收到的功率大致相同。
CDMA系統(tǒng)的容量可用能同時(shí)進(jìn)行通話的數(shù)目N來表示，其表達(dá)式為N=WR(1-η)GNEhIo(1+f)υ]]>其中，W為系統(tǒng)的帶寬，R為數(shù)據(jù)率，η為熱噪聲譜密度與干擾噪聲譜密度Io之比值，Gs為分區(qū)增益，Eb為每比特的發(fā)射能量，Io為干擾噪聲譜密度(代表由其他用戶的發(fā)射所產(chǎn)生的噪聲)，f為一個(gè)代表來自其他蜂窩區(qū)(cell)的干擾的因子，v為語音活性因子，從上述等式可見，如果能把因子Eb/Io保持為最小，則容量可被優(yōu)化。閉環(huán)功率控制將調(diào)節(jié)Eb/Io使之不超過Eb/Io的某個(gè)目標(biāo)值，而該目標(biāo)值又是根據(jù)能夠避免超過某個(gè)幀誤差率(FER)的目標(biāo)值來確定的。
在圖2中，利用一個(gè)移動站(手機(jī))調(diào)制解調(diào)器(MSM)信號(圖中的代號“12”)來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)功率控制。MSM信號是根據(jù)基地站所產(chǎn)生的閉環(huán)功率控制命令來產(chǎn)生的。一個(gè)電路11把MSM信號轉(zhuǎn)換成差模信號Vctrl+和Vctrl-(圖中的代號“13”)。這兩個(gè)差模信號13被輸入給VGA2，對其放大水平進(jìn)行控制。關(guān)于電路11的其他細(xì)節(jié)可參見本申請受讓人的另一項(xiàng)美國專利申請No.09/163,885，其遞交日期為1998年9月30日，標(biāo)題為“VARIABLE GAINAMPLIFIER WITH GAIN LINEAR WITH CONTROL VOLTAGE(增益與控制電壓成線性關(guān)系的可變增益放大器)”，該專利申請的全部內(nèi)容在此引用作為參考。
圖3示出在圖2示例性環(huán)境下的本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例。如圖3所示，驅(qū)動器系統(tǒng)包括驅(qū)動器5和用于向驅(qū)動器5提供偏置電流Ibias的電流源14。該驅(qū)動器系統(tǒng)是一個(gè)發(fā)射系統(tǒng)的一部分，后者還包括了功率放大器6、天線7、VGA2、混頻器3、濾波和處理電路4、以及電路11。由電路11提供的Vctrl+和Vctrl-信號被輸入給電流源14。電流源14根據(jù)Vctrl+和Vctrl-信號向驅(qū)動器5輸出一個(gè)偏置電流Ibias。與普通系統(tǒng)中驅(qū)動器偏置電流固定并且對最大功率輸出進(jìn)行優(yōu)化的情形不同，圖3系統(tǒng)中的偏置電流被設(shè)計(jì)得至少是部分地隨著希望的輸出功率而變化的。其結(jié)果是在低、中輸出功率下提供給功率放大器驅(qū)動器的偏置電流將減小。雖然典型地說偏置電流的減小將導(dǎo)致功率放大器線性度的降低，但假定在低、中功率輸出時(shí)僅需較低的線性度，并且所提供的偏置電流能達(dá)到所需的線性度，則上述線性度的降低將是無關(guān)緊要的。在普通系統(tǒng)中通過施加固定的偏置電流雖然滿足了最大輸出功率下所需的高線性度，但對所有的輸出功率大小也都有這樣被提高了的線性度，而通過改變提供給功率放大器驅(qū)動器的偏置電流便可以在低、中功率下緩解這種高性度的要求。于是提供了一種可變線性度的驅(qū)動器，其中只有對確實(shí)需要高線性度的輸出功率才提供高的線性度。
上述原理示于圖4A-4C，其中相同的單元用相同的代號表示。這些圖說明了兩個(gè)相鄰信道20與21之間發(fā)生的信道泄漏。圖4A中的代號22表明當(dāng)采用高線性度功率放大器時(shí)從信道20泄漏到信道21中的泄漏量。根據(jù)相應(yīng)的適用標(biāo)準(zhǔn)，所示的泄漏量被假定不超過-42dBc。圖4B中的代號22示出當(dāng)線性度相對于圖4A情況降低時(shí)泄漏量將增大。圖4c示出相對于圖4A和4C降低了功率大小但具有降低了的與圖4B相同的線性度的發(fā)射情況。從圖中可以看出，盡管降低了線性度，但基本上消除了從信道20到信道21的泄漏。這些圖說明了這樣一個(gè)原理在最大輸出功率下為了把信道泄漏降低到一個(gè)可接受的水平而需要高的線性度，但在較低輸出功率下不再需要這樣高的線性度就可以達(dá)到同樣程度的信道泄漏降低。
圖5示出本發(fā)明驅(qū)動器系統(tǒng)的第二個(gè)實(shí)施例，其中有一個(gè)電流源90向功率放大器驅(qū)動器5提供偏置電流Ibias。電流源90含有一個(gè)第一部分91和一個(gè)第二部分92，前者提供一個(gè)作為Ibias的一個(gè)成份的基本固定的電流Ific；后者提供一個(gè)作為Ibias的一個(gè)成份的可變電流Ivar，該電流正比于功率放大器的希望輸出功率(DOP)。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)例子中，驅(qū)動器系統(tǒng)是一個(gè)含有一個(gè)被其驅(qū)動的功率放大器的發(fā)射系統(tǒng)的一部分。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)例子中，功率放大器是一個(gè)甲類功率放大器，驅(qū)動器5是一個(gè)甲類功率放大器驅(qū)動器。
圖6A-6C示出本發(fā)明驅(qū)動器系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)例子，其中的電流源90包含至少一個(gè)差動對電路，差動對電路的數(shù)目是根據(jù)能達(dá)到輸出電流隨差動輸入電壓變化的希望斜率來選定的。顯然可以預(yù)期含有一個(gè)或幾個(gè)差動對電路的實(shí)現(xiàn)例子。
圖6A-6C所示的實(shí)現(xiàn)例子包含了n個(gè)差動對電路，其中n是一個(gè)等于或大于1的整數(shù)。圖6A示出第一個(gè)差動對電路的實(shí)現(xiàn)方式，它包括一個(gè)基本固定的電流源32，一個(gè)由兩個(gè)NPN雙極晶體管組成的差動對30、31，一個(gè)第一電流鏡34，以及一個(gè)第二電流鏡41。電流源32提供一個(gè)基本固定的電流IEE，該電流從電流源的第一端點(diǎn)流向第二端點(diǎn)。兩個(gè)晶體管的發(fā)射極都連接在電流源32的第一端點(diǎn)，而電流源的第二端點(diǎn)則接地。兩個(gè)差模輸入電壓信號Vctrl+和Vctrl-分別連接在兩個(gè)晶體管各自的基極上。第一個(gè)晶體管31的集電極連接在電源電壓上，第二個(gè)晶體管30的集電極連接在第一電流鏡34上。在第二個(gè)晶體管30的集電極上將產(chǎn)生一個(gè)與兩個(gè)差模輸入信號的差成指數(shù)關(guān)系的電流I1。I1與兩個(gè)差模輸入電壓信號Vctrl+、Vctrl-的關(guān)系式為I1=IEEe(Vctrl+-Vctrl-)VT]]>其中VT＝kT/q。在25℃下，VT為25mV。
第一電流鏡34由兩個(gè)PNP晶體管37、38和兩個(gè)電阻35、36組成，它們的連接關(guān)系如圖所示。本技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員都知道電流鏡，這里不必詳細(xì)討論，僅需指出，電流鏡的作用是，根據(jù)電路中兩個(gè)晶體管的匹配程度把輸入電流鏡像化以提供一個(gè)正比于輸入電流的輸出電流。在圖6A的電路中，電流鏡34將產(chǎn)生一個(gè)電流a1×I1，其中a1是一個(gè)大于或小于1的常數(shù)。電流a1×I1就是第一電流鏡的輸出。
第二電流鏡41由兩個(gè)NPN晶體管42、44和兩個(gè)電阻43、45組成，它們的連接關(guān)系如圖所示。第二電流鏡41的輸入端是晶體管42的集電極，該輸入端被連接在第一電流鏡34的輸出上。在第二電流鏡41的節(jié)點(diǎn)a與b之間形成了一個(gè)鏡像電流K1×I1，其中K1是一個(gè)大于或小于1的常數(shù)，其大小可以相同于也可以不同于a1。
圖6B示出差動對電路的第二個(gè)實(shí)現(xiàn)例子。該電路包括一個(gè)電流源52，一對NPN雙極晶體管50和51，一個(gè)第一電流鏡54，以及一個(gè)第二電流鏡61。電流源52包括了圖6A所示的第一差動對電路。圖6A電路被連接到圖6B電路中的方式是使兩個(gè)圖中的節(jié)點(diǎn)a和b分別對應(yīng)起來。也就是說，圖6A中的節(jié)點(diǎn)a與圖6B中的節(jié)點(diǎn)a連接，圖6A中的節(jié)點(diǎn)b與圖6B中的節(jié)點(diǎn)b連接。
如圖6B所示，兩個(gè)晶體管50、51的發(fā)射極都連接在節(jié)點(diǎn)a上，而節(jié)點(diǎn)b接地。兩個(gè)差模輸入電壓信號Vctrl+和Vctrl-分別連接在兩晶體管50、51的基極上。其中一個(gè)晶體管51的集電極連接在電源電壓上。另一個(gè)晶體管50的集電極連接在電流鏡54上。在兩晶體管的第二個(gè)晶體管58的集電極上將產(chǎn)生一個(gè)與兩個(gè)差模輸入電壓信號Vctrl+和Vctrl-之差成指數(shù)關(guān)系的電流I2。具體的關(guān)系為I2=K1I1e(Vctrl+-Vctrl-)/VT]]>第一電流鏡54由兩個(gè)PNP晶體管57、58和兩個(gè)電阻55、56組成，它們的連接關(guān)系如圖所示。第一電流鏡中將產(chǎn)生一個(gè)由代號59表示的電流a2×I2，其中a2是一個(gè)大于1或小于1的常數(shù)。該電流就是第一電流鏡的輸出。
第二電流鏡61由兩個(gè)NPN晶體管62、64和兩個(gè)電阻63、65組成，它們的連接關(guān)系如圖所示。第二電流鏡的輸入端連接在第一電流鏡的輸出上。當(dāng)向第二電流鏡輸入電流a2×I2時(shí)，在圖示的節(jié)點(diǎn)c與d之間將形成一個(gè)鏡像電流k2×I2，其中k2是一個(gè)大于1或小于1的常數(shù)，可以相等于a2也可以不同于a2。
正如把圖6B電路添加到圖6A電路上一樣，還可以用同樣方式再在圖6B電路上添加一個(gè)又一個(gè)的附加差動對電路，直到總共有n個(gè)差動對電路。圖6C示出的是添加的第n個(gè)差動對電路的情況。從圖中可以看出，該電路包括一個(gè)電流源72，一個(gè)由兩個(gè)NPN雙極晶體管70、71組成的差動對和第一電流鏡74。這個(gè)差動對電路連接到第(n-1)個(gè)差動對電路上的方式相同于第二個(gè)差動對電路連接到第一個(gè)差動對電路上的方式。在節(jié)點(diǎn)e與f之間將產(chǎn)生一個(gè)輸出電流Io＝KnIn，或者寫成 。
電流源72是前一個(gè)差動對電路中的第二電流鏡。對于提供3個(gè)差動對電路的情況，第三個(gè)電路即如圖6C所示，第二個(gè)電路如圖6B所示，而電流源72就是第二電流鏡61。第二電流鏡61連接到圖6C電路中的方式是使兩個(gè)圖中的節(jié)點(diǎn)c和d分別對應(yīng)起來。也就是說，圖6B中的節(jié)點(diǎn)c與圖6C中的節(jié)點(diǎn)c連接，圖6B中的節(jié)點(diǎn)d與圖6C中的節(jié)點(diǎn)d連接。
輸出電流Io在圖6C的第一電流鏡74的節(jié)點(diǎn)e與f之間提供。圖6D示出了該輸出電流作為一個(gè)驅(qū)動器的偏置電流的準(zhǔn)確提供方式。如圖所示，驅(qū)動器200具有一個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端、一個(gè)電流輸入端和一個(gè)發(fā)射極節(jié)點(diǎn)。圖6D中的組合電流源201和202是圖6C中的第一電流鏡74。較具體地說，圖6C的節(jié)點(diǎn)e與圖6D的節(jié)點(diǎn)e連接，圖6C中的節(jié)點(diǎn)f與圖6D中的節(jié)點(diǎn)f連接。圖6E示出驅(qū)動器200的一個(gè)實(shí)現(xiàn)例子。
圖8示出在n個(gè)不同的n值下Io與Vctre+-Vctre-的之間關(guān)系曲線的一般形狀。從圖中可以看出，n值愈大，曲線愈陡。于是，在最后的電路中需用多少個(gè)差動對構(gòu)筑模塊將取決于Io～Vctre+-Vctre-曲線的希望斜率。在一個(gè)商用化的實(shí)施例中，為了達(dá)到描述Io與MSM信號之間的關(guān)系的曲線的希望斜率，所選擇的差分對電路數(shù)目為9。
這樣便提供了一種可變線性度發(fā)射系統(tǒng)，該系統(tǒng)所提供的線性度正比于希望輸出功率的大小而改變，使得當(dāng)輸出功率降低時(shí)線性度也隨之降低，但是為了避免過大的信道泄漏仍始終保持著線性度不小于某個(gè)閾值。圖9示出根據(jù)這一原理的一種發(fā)射系統(tǒng)操作方法。在步驟100，接收關(guān)于希望輸出功率大小的指示信號。在步驟102，根據(jù)希望的輸出功率大小來改變發(fā)射系統(tǒng)的線性度，以滿足步驟103中所實(shí)現(xiàn)的條件，其中103所實(shí)現(xiàn)的條件是為了避免過大的信道泄漏和/或互調(diào)制失真而始終保持有足夠高的線性度。在步驟104，使系統(tǒng)輸出希望的功率。然后重復(fù)上述各步驟。
圖7A-7B示出本發(fā)明的系統(tǒng)在減小電流消耗方面的優(yōu)點(diǎn)。圖7A是一條說明本發(fā)明發(fā)射系統(tǒng)的輸出功率Pout與如前所述的代表希望輸出功率級的MSM信號之間的關(guān)系的曲線。圖中Pmaxout代表最大輸出功率，MSM]max代表對應(yīng)于該功率級的MSM信號值。
圖7B是一條說明功率放大器驅(qū)動器偏置電流Ibias與MSM信號之間的關(guān)系的曲線。如圖所示，該偏置電流始終不低于圖中用Ifix表示的最小電流，并根據(jù)MSM信號的值在Ifix與Imax之間變化，其中的Imax與Pmaxout相對應(yīng)。與無論輸出功率為何偏置電流都固定為Imax的普通甲類功率放大器驅(qū)動器系統(tǒng)相比，本驅(qū)動器系統(tǒng)消耗的電流較少，從而消耗的功率較小。對于輸出功率從低改變到最大值的情況，采用本發(fā)明可達(dá)到的電流節(jié)省量由圖7B中的陰影線區(qū)域105表示。
與由于器件非線性特性所造成的電流隨功率增大而增大的甲乙類(AB類)功率放大器驅(qū)動器相比，在本發(fā)明所提供的功率放大器驅(qū)動器中控制偏置電流的可預(yù)測程度要高得多。因此，在某種意義上來說，可以把本發(fā)明的驅(qū)動器系統(tǒng)稱之為“偽甲乙類驅(qū)動器”。
盡管已示出和說明了本發(fā)明的各個(gè)具體實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)方法和實(shí)現(xiàn)例子，但熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們將會發(fā)現(xiàn)，其他一些實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)方法和實(shí)現(xiàn)例子也都將屬于本發(fā)明的范疇之內(nèi)，所以除了權(quán)利要求書及其等效替換所闡明的范疇以外，本發(fā)明沒有其他限制。
權(quán)利要求
1.一種用于無線通信手機(jī)的發(fā)射系統(tǒng)，它包括一個(gè)可變增益放大器，用于以響應(yīng)于代表希望輸出功率的信號所確定的一可變放大水平來放大一個(gè)輸入信號并輸出這個(gè)信號；一個(gè)電路，用于輸出一個(gè)響應(yīng)于該代表希望輸出功率的信號所確定的可變偏置電流；一個(gè)驅(qū)動器，用于根據(jù)可變增益放大器的輸出以響應(yīng)于該偏置電流所確定的線性度來驅(qū)動一個(gè)功率放大器；以及一個(gè)被該驅(qū)動器所驅(qū)動的功率放大器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中的電路含有第一部分和第二部分，其中第一部分輸出一個(gè)基本固定的電流，第二部分輸出一個(gè)正比于代表希望輸出功率的信號的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該電路所輸出的偏置電流與代表希望輸出功率的信號成指數(shù)關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中該電路包括n個(gè)基本相似的構(gòu)筑模塊，其中n是一個(gè)整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中構(gòu)筑模塊的數(shù)目n被選擇以使偏置電流與代表希望輸出功率的信號之間的關(guān)系曲線達(dá)到一個(gè)希望的斜率。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中每個(gè)構(gòu)筑模塊都是一個(gè)差動對電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中的功率放大器是一個(gè)甲類功率放大器。
8.一種功率放大器驅(qū)動器系統(tǒng)，它包括一個(gè)驅(qū)動器，用于以響應(yīng)于一個(gè)輸入電流所確定的線性度來驅(qū)動一個(gè)功率放大器；以及一個(gè)電流源，用于提供輸入電流，該電流源含有一個(gè)第一部分和一個(gè)第二部分，其中第一部分輸出一個(gè)基本固定的電流，第二部分輸出響應(yīng)于希望輸出功率所確定的可變電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的驅(qū)動器系統(tǒng)，它還包括一個(gè)被構(gòu)成以由該驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動的功率放大器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中的功率放大器是一個(gè)甲類功率放大器。
11.一種功率放大器驅(qū)動器系統(tǒng)，它包括一個(gè)驅(qū)動器，用于以響應(yīng)于一個(gè)可變輸入電流所確定的線性度來驅(qū)動一個(gè)功率放大器；以及一個(gè)電路，用于根據(jù)一個(gè)代表希望輸出功率的差模信號對來提供可變輸入電流，該電路包括n個(gè)差動對電路，其中n是一個(gè)被選擇以使在該電路的電流輸出與代表希望輸出功率的信號之間達(dá)到一個(gè)希望的關(guān)系的整數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中每個(gè)差動對電路都包括一個(gè)電流源、一對差動晶體管、一個(gè)第一電流鏡和一個(gè)第二電流鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中第一個(gè)差動對電路的電流源是一個(gè)基本固定的電流源。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中第m個(gè)差動對電路的電流源是第(m-1)個(gè)差動對電路的第二電流鏡的輸出，其中m是一個(gè)整數(shù)。
15.一種驅(qū)動一個(gè)功率放大器的方法，它包括以下步驟接收一個(gè)代表希望輸出功率的信號；根據(jù)希望輸出功率來改變一個(gè)功率放大器驅(qū)動器的線性度；保持線性度在一個(gè)最低水平以避免過大的的信道泄漏；以及以希望的輸出功率驅(qū)動功率放大器。
全文摘要
一種用于無線通信手機(jī)中的功率放大器的驅(qū)動器系統(tǒng)。該驅(qū)動器系統(tǒng)含有一個(gè)驅(qū)動器和一個(gè)電流源。驅(qū)動器以一個(gè)由電流源提供的一個(gè)可變輸入偏置電流所確定的線性度來驅(qū)動功率放大器。電流源根據(jù)手機(jī)的希望輸出功率來改變偏置電流,從而改變所提供的線性度。
文檔編號H03G3/30GK1360753SQ00810127
公開日2002年7月24日 申請日期2000年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月9日
發(fā)明者薩巴赫·黑斯巴斯, 馬杜卡·雷迪, 巴莫·皮里亞波科松布, 特雷沃爾·羅賓遜 申請人:科內(nèi)森特系統(tǒng)公司