專利名稱：偏置射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于偏置射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的各種技術(shù)。
技術(shù)背景諸如極性發(fā)射機(jī)(polar transmitter)的移動(dòng)電信發(fā)射機(jī)可以包括極性數(shù) 字射頻功率放大器(RFPA),以在發(fā)射信號前放大該信號。在極性發(fā)射機(jī)中， 將要發(fā)射的數(shù)據(jù)被分離成幅度和相位信號。分離后，相位信號被施加到相位 調(diào)制器，幅度信號被施加到幅度調(diào)制器，如射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器(RFDAC)。在操作中，RFDAC可以被用于調(diào)制幅度信號以及控制傳輸功率。因此， 需要用于偏置RFDAC的系統(tǒng)和方法，以提高功率控制和在輸出功率的范圍 上優(yōu)化RF PA的功率效率。發(fā)明內(nèi)容該解決方法由一種基帶處理器提供，該基帶處理器包括多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng) 器，以產(chǎn)生多個(gè)用于偏置射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基極電流。該基帶處理器包括串 行控制接口 ，以生成用于控制多個(gè)基極電流之間的關(guān)系的編程信號。該解決方法還由一種基帶處理器提供，該基帶處理器包括多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng) 器，以產(chǎn)生多個(gè)用于偏置射頻凄M莫轉(zhuǎn)換器的基極電流。該多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器可 以接收單個(gè)功率電平信號以調(diào)整該多個(gè)基極電流。該解決方法由射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)將被多個(gè)基 極電流偏置的增益級。該多個(gè)基極電流由基帶處理器基于單個(gè)功率電平信號 產(chǎn)生。該解決方法還由基帶信號處理方法提供，該基帶信號處理方法包括產(chǎn)生 編程信號以控制多個(gè)基極電流之間的關(guān)系，并通過多個(gè)基極電流偏置射頻數(shù) 模轉(zhuǎn)換器以提高功率效率。


現(xiàn)在將參照附圖以示例方式描述本發(fā)明，其中 圖1示意了基帶信號處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。 圖2示意了調(diào)諧電壓產(chǎn)生系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。 圖3示意了輸出驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。 圖4示意了 RFDAC的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖1示出了基帶信號處理系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例。如圖所示，基帶信號 處理系統(tǒng)100可以包括將被基帶處理器120偏置的RFDAC 110。該RFDAC 110可以由例如RFPA實(shí)現(xiàn)。在各種實(shí)現(xiàn)中，該基帶處理器120可以被布置 為產(chǎn)生用于偏置RFDAC110的多個(gè)基極電流，其包括例如基極電流Iw、基 極電流Iu2和基極電流Ibl...Ibn。如圖所示，RFDAC 110可以包括多個(gè)增益級，其包括例如第一增益級 111、第二增益級112和第三增益級113,所述增益級對于來自第二級的載波 和相位輸入，可以被交流(AC)耦合在一起。在該實(shí)施例中，RF信號(D被 輸入到RFDAC 110的第一增益級111，基極電流181從基帶處理器120施加 到RFDAC 110的第一增益級111。如此，第一增益級111 一皮基極電流Iw偏 置并放大RF信號0>。在該RFDAC 110內(nèi)，基極電流182從基帶處理器120施加到第二增益級112上。如此，該第二增益級112被基極電流lB2偏置并進(jìn)一步放大從第一增益級111提供的RF信號O。 一般而言，基極電流Ib,和Ib2是不同的，因?yàn)?第二級112的輸入功率被第一增益級111放大。因此，第二增益級112被偏 置在一個(gè)較高的直流(DC)輸出點(diǎn)。在被第一增益級111和第二增益級112放大后，放大的RF信號O被送 入第三增益級113。在第三增益級113內(nèi)，放大的RF信號O被基帶信號調(diào) 制然后通過天線114發(fā)射。在該實(shí)施例中，基帶信號可以包括通過基極電流 Ib，...Ibn提供給第三增益級113的幅度信號。在各種實(shí)現(xiàn)中，從基帶處理器 120提供的組合基極電流Iw...Ibn可以被用于控制由第三增益級113提供的RF信號0>的放大。在各種實(shí)例中，基帶處理器120可以被布置為調(diào)整基極電流IBP IB2, 和Iw...Ibn以分別偏置RFDAC 110的第一增益級111，第二增益級112和第 三增益級113。由于RFDAC 110包括三個(gè)增益級，需要針對每個(gè)增益級分別
調(diào)整偏置以獲得最優(yōu)的功率效率和線性度。例如，必須補(bǔ)償和最小化芯片內(nèi)(on-chip )和芯片外(off-chip )器件參數(shù)變化的影響，所述器件參數(shù)變化例 如CMOS處理變化、電源變化、溫度變化、跨導(dǎo)(Gm)變化等等。在很多 情形下，不同芯片間施加給RFDAC 110的每個(gè)增益級的基極電流間所需的 關(guān)系和比例可能是不 一樣的。如圖所示，RFDAC 110可以包括感測器件115 。在各個(gè)實(shí)施例中，RFDAC 110的增益級可以包括實(shí)現(xiàn)為異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(HBT)器件(如，GaAs HBT器件)的晶體管。在該實(shí)施例中，感測器件115可以包括和RFDAC 110 的其它晶體管集成地形成在同一襯底上的HBT器件，因此，由于RFDAC 110 的其它晶體管和感測器件115的處理變量而引起的變化是相似的。在各種實(shí)現(xiàn)中，基帶處理器120可以被布置為檢測感測器件115的集電 極-發(fā)射極電流和基極-發(fā)射極電流比，或電流增益(P)。根據(jù)感測器件115 的所檢測的(3，基帶處理器120可以產(chǎn)生與1/p成比例的補(bǔ)償信號。在各個(gè) 實(shí)施例中，1/(3的補(bǔ)償信號可以被基帶處理器120用于產(chǎn)生基極電流Iw、 IB2和Ibl…Ibn。在一個(gè)實(shí)施例中，基帶處理器120可以輸出電流MV—B到感測器件115 的基極(如，異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管器件)，并提供固定精度電流MV—C到感 測器件115的集電極以確定感測器件115的卩。該基帶處理器120可以通過 檢測和保持感測器件115的集電極電壓而自動(dòng)調(diào)整電流MV—B，這樣集電極 電壓將足夠高以保持感測器件115處于其線性工作區(qū)域。當(dāng)達(dá)到上述狀態(tài)后， 通過調(diào)整電流MV_B ，最終產(chǎn)生的電流MV—B為電流MV—C的1 /(3 。在各個(gè)實(shí)施例中，基帶處理器120可以例如通過模擬基帶信號處理器和 /或幅度基帶處理芯片來實(shí)現(xiàn)。如圖所示，基帶處理器120可以包括功率控制 部分130、濾波器部分140和驅(qū)動(dòng)器部分150。下面將進(jìn)一步詳述功率控制 部分130、濾波器部分140和驅(qū)動(dòng)器部分150,這些部分也在共同轉(zhuǎn)讓的題 目為"基帶信號處理器"的美國專利申請No.ll/398060和題目為"差分模擬濾 波器"的美國專利申請No.11/398286中進(jìn)一步詳述，上述兩文獻(xiàn)通過參考被 合并。功率控制部分130可以包括串行控制接口 131。該串行控制接口 131可 以被布置為提供從諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC )的計(jì)算機(jī)到基帶處理器120的通信 連接。在各種實(shí)現(xiàn)中，該串行控制接口 131可以提供給用戶訪問和/或編程基 帶處理器120內(nèi)各種元件的能力。例如，串行控制接口 131可以使能驅(qū)動(dòng)器
部分150內(nèi)的元件的編程。在一個(gè)實(shí)施例中，串行控制接口 131可以被布置為產(chǎn)生編程信號以控制 提供到RFDAC 110的一組基帶電流IB1、 182和Ibl...Ibn。例如，串行控制接 口 131可以允許用戶向RFDAC 110的驅(qū)動(dòng)器部分150發(fā)送編程信號以分別調(diào)整基極電 流Ib1 、 Ib2和Ibl.. .Ibn。在各種實(shí)現(xiàn)中，串行控制接口 131可以使用戶保持輸出基極電流181、 IB2 和Ib卜..Ibn之間的固定比例。例如，可以控制基極電流Iw、基極電流lB2和基 極電流Iw...Ibn之間的比例以提高和/或優(yōu)化RF PA的功率效率。如此，可以在輸出功率的一個(gè)大范圍上保持RFPA的功率效率。在一些實(shí)施例中，可以 通過額外的基極電 流Ibi、 iB2和Ibl…Ibn 各自的精細(xì)調(diào)諧而獲得進(jìn)一步的提高和/或優(yōu)化。在各個(gè)實(shí)施例中，串行控制接口 131可以被用于調(diào)整驅(qū)動(dòng)器部分150的 Gm值以偏置RFDAC IIO的各個(gè)級?？梢哉{(diào)整驅(qū)動(dòng)器部分150的Gm值以控 制基極電流Iw、 iB2和Ibi…Ibn，從而提高和/或優(yōu)化RFPA的效率。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中， 一旦確定了最優(yōu)的偏置狀態(tài)和/或Gm值，該設(shè)置將被鎖存于串行控制接口 131的存儲(chǔ)器內(nèi)。在各個(gè)實(shí)施例中，基帶處理器120可以被布置為提供統(tǒng)一的或"單點(diǎn) (single point)，，功率控制以建立RFPA的輸出功率。例如，在一個(gè)實(shí)施例中， 該基帶處理器120可以被布置為采用單個(gè)功率電平信號，來對RFDAC 110 的所有三級同時(shí)調(diào)整基極電流Iw、 182和Ibl...Ibn。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中，該功率電 平信號可以包括單個(gè)功率控制電壓，該功率控制電壓通過濾波器部分140施 加到驅(qū)動(dòng)器部分150,以建立一個(gè)中央或"單旋4丑(one knob)"控制點(diǎn)。例如，參考圖1中的實(shí)施例，"單旋鈕，，控制信號可以指輸入信號"功率 電平信號"。在該實(shí)施例中，從該輸入信號可以生成兩組功率控制信號。第 一組功率控制信號可以包括實(shí)質(zhì)上是DC但與輸入功率電平信號成比例的信 號。該第一組功率控制信號可以為RFDAC 110的第一增益級111和第二增 益級112而施加于驅(qū)動(dòng)器部分150。第二組功率控制信號可以包括n (如，n = 11 )個(gè)模擬信號，所述模擬信 號在兩個(gè)電平間擺動(dòng)并具有與輸入功率電平信號成比例的幅度。在該實(shí)施例 中，這n個(gè)模擬信號的源可以包括n個(gè)一位數(shù)模轉(zhuǎn)換器或模擬多路復(fù)用器， 所述n個(gè)一位數(shù)模轉(zhuǎn)換器或模擬多路復(fù)用器被構(gòu)造或布置為使得它們的模擬 輸出與功率電平信號成比例。進(jìn)一步追溯，如圖1所示，n個(gè)模擬信號的源 可以包括n個(gè)數(shù)字"幅度信號"。在各個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)該中央功率控制信號改變時(shí)，所有的輸出電流，IB1、iB2和Ib,……Ibn將分別與常數(shù)Gml、 Gm2和Gm3成比例的同步改變，從而在RFDAC 110的輸出功率上產(chǎn)生"單旋鈕"控制的效果。通過串行控制接口 131和駐留于此的寄存器，分別可以編程比例常數(shù)Gmp Gm2和Gm3。當(dāng)施加到驅(qū)動(dòng)器部分150上時(shí)，單個(gè)功率控制電壓可以基于Gm值同時(shí)偏置RFDAC 110 的多個(gè)增益級，并建立RFPA的輸出功率?；鶐幚砥?20可以布置為接收諸如包括幅度信號和功率電平信號的輸 入。在一些情形中，可以從釆用了坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算機(jī)(CORDIC)算法的 數(shù)字信號處理器和/或基帶集成電路接收向基帶處理器120的輸入。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中，基帶處理器120可以接收分離成幅度和相位信號的輸入 數(shù)據(jù)。例如，RFDAC 110可以用于調(diào)制輸入的同相/正交相位 (in-phase/quad-phase ) (IQ )基帶信號。在IQ基帶信號被施加到RFDAC 110 之前，其首先被劃分成幅度和相位信號。幅度信號可以被基帶處理器120量 子化并輸出到RFDAC 110,其RF輸入被相位組件單獨(dú)調(diào)制。在一些實(shí)施例 中，該RFDAC IIO可以包括極性發(fā)射機(jī)的最后增益級，從而可能在發(fā)射功 率電平減少時(shí)快速減少電流泄漏。如圖所示，功率控制部分130可以包括一個(gè)或多個(gè)模擬多路復(fù)用器以及 電平移動(dòng)模塊132-1-x,其中x表示任一正整數(shù)值。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中，模擬多 路復(fù)用器和電平移動(dòng)模塊132-1-x可以被布置為接收幅度信號和功率電平信 號。例如，幅度信號可以包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)字幅度基帶信號。在一個(gè)實(shí)施例 中，幅度信號可以包括一個(gè)n位(如11位)編碼的數(shù)字幅度信號。模擬多路復(fù)用器和電平移動(dòng)模塊132-l-x可以被布置為將該n位編碼的 數(shù)字幅度信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。在各個(gè)實(shí)施例中，模擬多路復(fù)用器和電平移 動(dòng)模塊132-l-x可以根據(jù)輸入功率電平執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)，得到與功率電 平成比例的幅度。例如，輸入到模擬多路復(fù)用器和電平移動(dòng)模塊132-1-x的 編碼1可以根據(jù)功率電平，參考普通模式的DC電平而被轉(zhuǎn)換成200mv。基帶處理器120可以包括一個(gè)濾波器部分140,該濾波器部分包括多個(gè) 濾波器，如第一濾波器141和濾波器組142-l-y,其中y表示任何的正整數(shù) 值。在各個(gè)實(shí)施例中，第一濾波器141和濾波器組142-l-y可以并聯(lián)布置以 對模擬多路復(fù)用器和電平移動(dòng)模塊132-1-x的輸出進(jìn)行濾波。濾波器部分140可以釆用各種類型的濾波器，如具有預(yù)定截止頻率的低
通濾波器(LPF)。在某些情形下，每個(gè)低通濾波器可以實(shí)現(xiàn)為線性濾波器，例如具有最大平坦群延遲(flat group delay )(線性相位響應(yīng))和小過沖的貝 塞爾濾波器。例如，LPF可以用實(shí)現(xiàn)為三階貝塞爾濾波器。在低功率消耗的 實(shí)施例中，濾波器部分140可以采用由無源RC網(wǎng)絡(luò)級Jf關(guān)的Sallen-Key結(jié)構(gòu)。 實(shí)施例并不限于此內(nèi)容?；鶐幚砥?20可以包括驅(qū)動(dòng)器部分150，該驅(qū)動(dòng)器部分150包括多個(gè)調(diào)諧電壓(Vtune)發(fā)生器，如Vtuw發(fā)生器151、 ^,2發(fā)生器152和Vtune3 發(fā)生器153。盡管以示例方式示出了三個(gè)Vf發(fā)生器，但是應(yīng)當(dāng)理解在其它 的實(shí)現(xiàn)中可以采用更多或更少數(shù)目的Vt匿發(fā)生器。在一個(gè)實(shí)施例中，Vtunel發(fā)生器可以產(chǎn)生調(diào)諧電壓Vtunel， Vt咖2發(fā)生器可以產(chǎn)生調(diào)諧電壓vtune2, vtune3發(fā)生器可以產(chǎn)生調(diào)諧電壓Vtune3。如圖所示，調(diào)諧電壓Vtune3可以被諸如單位增益(unity-gain)放大器的放大器154放大或緩沖。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中，Vt,發(fā)生器可以通過串行控制接口 131獨(dú)立控制。例如， 每個(gè)Vf發(fā)生器可以包括例如電流乘法器(I-乘法器或電流-乘法-數(shù)模轉(zhuǎn)換 器)，其被配置為由串行控制接口 131獨(dú)立編程。通過單獨(dú)控制每個(gè)Vf發(fā)生器，串行控制接口 131可以被布置為控制提供給RFDAC 110的每個(gè)級的基極電流I引、Im和Iw......Ibn的比例。在一個(gè)實(shí)施例中，Vtund發(fā)生器151、 ^，2發(fā)生器152和V^3發(fā)生器153每一個(gè)可以包括一個(gè)5位的可編程I-乘法器，串行控制接口 131可以產(chǎn) 生一個(gè)15位的編程信號。來自串行控制接口 131的15位編程信號可以被分 成三個(gè)5位組，每個(gè)5位組獨(dú)立編程分離的I-乘法器。利用來自串行控制接口 131的5位，每個(gè)Vfi發(fā)生器151、 Vt,2發(fā)生器152和V咖3發(fā)生器153的I-乘法器的乘法因子都可以被編程。在各個(gè)實(shí)施例中，調(diào)諧電壓Vt皿e!、 Vtune2和Vtune3可以不同，但分別與三 個(gè)5位數(shù)據(jù)值成比例。在一個(gè)實(shí)施例中，Vtune發(fā)生器可以被布置為產(chǎn)生相互之間比例為1: 2: 3的調(diào)諧電壓Vtunel、 V^2和Vtune3。例如，Vt^發(fā)生器可以包括一個(gè)采用值為1的乘法因子(k,)編程的I-乘法器，V加ne2發(fā)生器可 以包括一個(gè)采用值為2的乘法因子(k2)編程的I-乘法器，Vf3發(fā)生器可以包括一個(gè)采用值為3的乘法因子(k3)編程的I-乘法器。在編程后，Vf發(fā) 生器的I-乘法器可以被布置為分別將k！ 、 k2和k3乘以電流ID以產(chǎn)生電流ID1 、 Im和ID3，這些電流用于產(chǎn)生調(diào)諧電壓Vtunel、 Vf2和Vtune3。如圖所示，該驅(qū)動(dòng)器部分150可以包括多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器，包括Gm,驅(qū)動(dòng) 器155、 Gm2驅(qū)動(dòng)器156和G^驅(qū)動(dòng)器157-l-n，其中n表示任意正整數(shù)值。在各個(gè)實(shí)施例中，調(diào)諧電壓Vtunel、 Vtune2和Vtune3可以被提供給包括G^驅(qū)動(dòng)器155、 Gm2驅(qū)動(dòng)器156和Gm3驅(qū)動(dòng)器157-l-n的輸出驅(qū)動(dòng)器，?？傊?，調(diào)諧電壓Vtunel、 V論2和V旨3可以用于調(diào)整和控制每個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器的Gm值以在輸出功率的范圍上提供優(yōu)化的RFPA功率效率。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)諧電壓Vtune,可以提供給Gm,驅(qū)動(dòng)器155，調(diào)諧電壓 Vtune2可以纟是供給Gm2驅(qū)動(dòng)器156，調(diào)諧電壓Vtune3可以^是供給Gm3驅(qū)動(dòng)器157-l-n。例如，Gm,驅(qū)動(dòng)器155， Gm2驅(qū)動(dòng)器156, G^驅(qū)動(dòng)器157-l-n的每一個(gè)可以包括乘法器，用以乘以調(diào)諧電壓Vtunel、 Vf2和Vtune3。在各個(gè)實(shí) 現(xiàn)中，Gml、 Gm2和Gm3值可以調(diào)整為在Gm,驅(qū)動(dòng)器155、 Gm2驅(qū)動(dòng)器156和G^驅(qū)動(dòng)器157-l-n中提供常數(shù)比例。通過調(diào)整值Gm,、 Gm2， Gm3,可以控制基極電流lB,、 iB2和Ib卜.Ibn被調(diào)整的量。例如，可以控制由Gw驅(qū)動(dòng)器155 提供的基極電流IB1、由Gm2驅(qū)動(dòng)器156提供的基極電流182和由G^驅(qū)動(dòng)器157-l-n提供的基極電流Iw…Ibn之間的比例，以允許優(yōu)化在RFDAC 110內(nèi) 的RFPA的功率效率。在各個(gè)實(shí)施例中，Gm,驅(qū)動(dòng)器155、Gm2驅(qū)動(dòng)器156和Gm3驅(qū)動(dòng)器157-l-n 可以被布置為采用單個(gè)功率電平信號來同時(shí)調(diào)整基極電 流Ibi 、 Ib2和Ibl. . -Ibno在這樣的實(shí)施例中，功率電平可以被第一濾波器141濾波并送往Gm,驅(qū)動(dòng)器155和Gm2驅(qū)動(dòng)器156。該功率電平同樣可以被濾波器組142-l-n濾波并送往 Gw驅(qū)動(dòng)器157-l-n。該功率電平可以包括，例如，施加于Gm!驅(qū)動(dòng)器155、 Gm2驅(qū)動(dòng)器156和Gm3驅(qū)動(dòng)器157-l-n的單個(gè)功率控制電壓。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中，可以根據(jù)功率電平對包括G^驅(qū)動(dòng)器155、 G^驅(qū)動(dòng)器156和Gm3驅(qū)動(dòng)器157-l-n的所有輸出驅(qū)動(dòng)器調(diào)整一定的量。如此，可以基 于Gm值使用單個(gè)功率電平信號同時(shí)偏置RFDAC 110的多個(gè)級。在各個(gè)實(shí)現(xiàn) 中，功率電平信號可以包括施加于驅(qū)動(dòng)器部分150的單個(gè)功率控制電壓，產(chǎn) 生一中央或"單旋鈕"控制點(diǎn)。在這種實(shí)現(xiàn)中，提供統(tǒng)一的或"單點(diǎn)，，功率控制 以建立RF PA的輸出功率。例如，參照圖l所示的實(shí)施例，"單旋鈕"控制信號可以指輸入信號功率 電平信號。在該實(shí)施例中，從功率電平信號生成兩組功率控制信號。第一組 功率控制信號包括實(shí)質(zhì)上是直流但與輸入功率電平信號成比例的信號。第一 組功率控制信號被施加于Gml驅(qū)動(dòng)器155和Gm2驅(qū)動(dòng)器156上，以用于 RFDAC 110的第一增益級111和第二增益級112。
第二組功率控制信號可以包括n (如，11=11)個(gè)模擬信號，所述模擬信號在兩個(gè)電平中擺動(dòng)并具有與輸入功率電平信號成比例的幅度。在該實(shí)施例中，n個(gè)模擬信號的源可以包括一位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，如圖1中所示的模擬多路 復(fù)用器和電平移動(dòng)模塊132-l-x?？梢詷?gòu)造和布置模擬多路復(fù)用器和電平移 動(dòng)模塊132-l-x，使得它們的模擬輸出與功率電平信號成比例。進(jìn)一步追溯， 如圖l所示，n個(gè)模擬信號的源可以包括n個(gè)數(shù)字幅度信號。在此實(shí)施例中，當(dāng)中央功率控制信號改變時(shí)，所有的輸出電流，IB1、 IB2、 Ibi…Ibn將分別與常數(shù)Gml 、 Gm2和Gm3成比例地同步改變，從而在RFDAC 110 的輸出功率上產(chǎn)生"單旋鈕，，控制效果。通過串行控制接口 131和其中的寄存 器可以分別編程比例常數(shù)G^、 G^和Gm3。當(dāng)施加到Gml驅(qū)動(dòng)器155、 Gm2 驅(qū)動(dòng)器156和Gm3驅(qū)動(dòng)器157-1-n上時(shí)，單個(gè)功率控制電壓可以基于Gm值 同時(shí)偏置RFDAC 110的多個(gè)級，并建立RFPA的輸出功率。在各個(gè)實(shí)施例中，可以偏置包括G^驅(qū)動(dòng)器155、 Gm2驅(qū)動(dòng)器156和Gm3 驅(qū)動(dòng)器157-1-n的輸出驅(qū)動(dòng)器，以補(bǔ)償芯片內(nèi)和芯片外器件參數(shù)的變化，如 CMOS處理變化、電源變化、溫度變化、Gm變化等等。如圖所示，驅(qū)動(dòng)器部分150可以包括1/|3發(fā)生器158。在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中， 1/卩發(fā)生器158可以被布置為檢測RFDAC 110的感測器件115的卩值。根據(jù) 感測器件115的被檢測的卩值，l/(3發(fā)生器158可以產(chǎn)生與1/(3成比例的補(bǔ)償 信號。在各個(gè)實(shí)施例中，包括Gm，驅(qū)動(dòng)器155、 Gm2驅(qū)動(dòng)器156和Gw驅(qū)動(dòng)器157-1-n的輸出驅(qū)動(dòng)器可以基于與1/|3成比例的信號產(chǎn)生基極電流181， 182和 Ib1...Ibn。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，該1/卩發(fā)生器158可以提供l/卩補(bǔ)償信號給Vtund發(fā)生器151、 Vtune2發(fā)生器152和Vtune3發(fā)生器153。當(dāng)被調(diào)諧電壓Vtunel、 V加e2和Vt咖3偏置時(shí)，Gm驅(qū)動(dòng)器155、 Gm2驅(qū)動(dòng)器156和Gm3驅(qū)動(dòng)器 157-1-n可以被布置為產(chǎn)生對RFDAC 110中的(3變化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)幕鶚O電流Ib1、 iB2和Ibl…Ita。具有1/(3特征的基極電流(如，IB1、 iB2和Iw.,.Ibn)被乘以P從而使得RFDAC 110內(nèi)的器件的集電極電流實(shí)質(zhì)上獨(dú)立于卩的變化。 圖2示意了一個(gè)調(diào)諧電壓發(fā)生系統(tǒng)200的實(shí)施例。在各種實(shí)施例中，該調(diào)諧電壓產(chǎn)生系統(tǒng)200可以由如圖1所示的基帶處理器120來實(shí)現(xiàn)。然而，該實(shí)施例并不 <又限于此。如圖所示，調(diào)諧電壓產(chǎn)生系統(tǒng)200包括串行控制接口 210、 1/(3發(fā)生器220和包括Vtune,發(fā)生器230、 Vtune2發(fā)生器240和Vtune3發(fā)生器250的多個(gè)V加e發(fā)生器。公共電源電壓Vdd(如，2.85V)被施加到1/p發(fā)生器220、 Vtunel 發(fā)生器230、 Vtune2發(fā)生器240和V,3發(fā)生器250。而所示的三個(gè)V旨發(fā)生器僅僅作為示例，能夠理解在其它的實(shí)現(xiàn)中可以應(yīng)用更多或更少的V她發(fā)生器。1/卩發(fā)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 )。在一個(gè)實(shí)施例中，對于HBT器件222, |3從40變化到140且tiP-52和(5(3-15 % 。 HBT器件222被耦合到電流源223 和放大器224。電流源223產(chǎn)生參考電流Iref (如，20pA )，該參考電流被饋 入到HBT器件222的集電極，且放大器224驅(qū)動(dòng)PMOS器件221的柵極。公共模式電壓Vcm (如，1.1V)被耦合到放大器224的非反相(+ )輸 入端。由于纟艮少或沒有電流流入放大器224的反相(-)和非反相(+ )輸 入端，該反相(-)和非反相(+ )輸入端的輸入電壓實(shí)質(zhì)上是相等的，且 放大器224的反相(-)輸入端和HBT器件222的集電極的電壓為Vem。如果 HBT器件222的集電極保持在電壓電平Vem，則確保HBT器件222工作在 線性區(qū)域。如果不在V咖，則當(dāng)電壓太高時(shí)，放大器224將產(chǎn)生諸如負(fù)牽引 電壓(negative pulling voltage )的4卜4嘗電壓。Vtune，發(fā)生器230包括晶體管231。在各種實(shí)施例中，晶體管231可以類 似于并高度匹配PMOS器件221。晶體管231的源極耦合到公共電源電壓 VDD，且晶體管231的柵極由放大器224的輸出所驅(qū)動(dòng)。因此，由晶體管231驅(qū)動(dòng)的電流I。與1/13成比例并等于Irei/P。在Vtu^發(fā)生器230內(nèi)，漏極電流Id被乘以乘數(shù)因子K,232以產(chǎn)生電流ID1。乘數(shù)因子K!232可以由串行控制 接口210單獨(dú)控制。Vf,發(fā)生器230包括放大器233。該放大器233的輸出端耦合到晶體管 Mlc234的柵極，且放大器233的反相(-)輸入端耦合到晶體管Mlc234的 漏極。公共模式電壓Vem耦合到放大器233的非反相(+ )輸入端并耦合到 晶體管M"35的柵極。因此，放大器233的反相(-)輸入端和晶體管Mle234 的漏極的電壓均為Vcm。晶體管Mle234的源極在節(jié)點(diǎn)236耦合到晶體管M"35的漏極。電流101 等于晶體管Mle234的漏極電流并送入晶體管Mi235，以在節(jié)點(diǎn)236產(chǎn)生偏 置控制信號Vtunel。調(diào)諧電壓Vt^d可以為保持晶體管M,235處于飽和或終止 狀態(tài)的電壓。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管Mle234和M,235可以包括以 三極管模式偏置的N-MOSFET晶體管。Vtune2發(fā)生器240包括晶體管241。在各種實(shí)施例中，晶體管241可以類似于并高度匹配PMOS器件221。晶體管241的源極耦合到公共電源電壓 VDD，且晶體管2"的柵極由放大器224的輸出端所驅(qū)動(dòng)。因此，晶體管241驅(qū)動(dòng)的電流lD與1/(3成比例并等于Ire^。在Vtune2發(fā)生器240內(nèi)，漏極電流Id被乘以乘數(shù)因子K2242以產(chǎn)生電流ID2。乘數(shù)因子K2242可以由串行控制 接口 210單獨(dú)控制。Vtune2發(fā)生器240包括放大器243。放大器243的輸出端被耦合到晶體管 M2c244的柵極，且放大器243的反相(-)輸入端被耦合到晶體管M2c244 的漏極。公共模式電壓V咖被耦合到放大器243的非反相(+ )輸入端并耦 合到晶體管M2245的柵極。因此，放大器243的反相(-)輸入端和晶體管 M2c244的漏極的電壓均為Vcm。晶體管M2c244的源極在節(jié)點(diǎn)246被耦合到晶體管M2245的漏極。電流 ID2等于晶體管M2e244的漏極電流并被送入晶體管M2 245以在節(jié)點(diǎn)246產(chǎn)生 偏置控制信號Vtune2。調(diào)諧電壓Vt皿2可以為保持晶體管M2 245處于飽和或 截止?fàn)顟B(tài)的電壓。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管M2c244和M2 245可以包 括以三極管模式偏置的N-MOSFET晶體管。Vtune3發(fā)生器250包括晶體管251。在各種實(shí)施例中，該晶體管251可以 類似于并高度匹配PMOS器件221。晶體管251的源極耦合到公共電源電壓 VDD，且晶體管251的柵極由放大器224的輸出端所驅(qū)動(dòng)。因此，被晶體管251驅(qū)動(dòng)的電流I。與1/(3成比例并等于Iref/|3。在Vtune3發(fā)生器250內(nèi)，漏極電流Id乘以乘數(shù)因子K3252以產(chǎn)生電流ID3。乘數(shù)因子K3252可以由串行控 制接口 210單獨(dú)控制。Vtune3發(fā)生器250包括放大器253。該放大器253的輸出端被耦合到晶體 管M3c254的柵極，且放大器253的反相(-)輸入端被耦合到晶體管M3c;254 的漏極。公共模式電壓Vem被耦合到放大器253的非反相(+ )輸入端并耦 合到晶體管M3255的柵極。因此，放大器253的反相(-)輸入端和晶體管 M3c254的漏極的電壓均為Vcm。晶體管M3e254的源極在節(jié)點(diǎn)256耦合到晶體管M3255的漏極。電流ID3 等于晶體管M3e254的漏極電流并被送入晶體管M3255以經(jīng)過放大器257在 節(jié)點(diǎn)"6產(chǎn)生偏置控制信號Vtune3。該調(diào)諧電壓V咖3可以為保持晶體管M3 255處于飽和或截止?fàn)顟B(tài)的電壓。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，晶體管M3c254 和M"55可以包括以三極管模式偏置的N-MOSFET晶體管。圖3示意了輸出驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)300的一個(gè)實(shí)施例。在各種實(shí)施例中，輸出 驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)300可以通過圖1中所示的基帶處理器120實(shí)現(xiàn)。然而，實(shí)施例 并不僅限于此內(nèi)容。輸出驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)300可以包括包含Gm3驅(qū)動(dòng)器310-1 -n的多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng) 器，其中n可以等于任一正整數(shù)值(如，n-ll)。如圖所示，諸如輸出驅(qū)動(dòng) 器310-1-4的一些輸出驅(qū)動(dòng)器(如，xl， x2， x4，和x8)可以被二進(jìn)制加權(quán)， 且一些輸出驅(qū)動(dòng)器310-5-n可以被相等地加權(quán)(如，xN)。例如，在一個(gè)實(shí) 施例中，xN可以等于x16。然而，實(shí)施例并不^^皮限于此內(nèi)容。在各種實(shí)施例中，調(diào)諧電壓Vtune3可以被提供給Gm3驅(qū)動(dòng)器310-1-n以調(diào)整并控制Gm3值從而在輸出功率的范圍上提供優(yōu)化的RFPA功率效率。例如，每個(gè)Gw驅(qū)動(dòng)器310-1-n可以包括用于乘以調(diào)諧電壓Vtune3的乘數(shù)因子。在各 個(gè)實(shí)現(xiàn)中，Gm3值可以被調(diào)整為在Gm3驅(qū)動(dòng)器310-1 -n和其它輸出驅(qū)動(dòng)器(如，Gm!驅(qū)動(dòng)器和G^驅(qū)動(dòng)器)之間提供常數(shù)比。通過調(diào)整G^值，可以控制基極電流Ibl... IbNn被調(diào)整的量。如圖所示，Gm3驅(qū)動(dòng)器310-1-n可以根據(jù)功率電平調(diào)整一定的量。在各 種實(shí)施例中，Gw驅(qū)動(dòng)器310-1-n可以被布置為采用單個(gè)功率電平的信號同 時(shí)調(diào)整基極電 流Ibl…IbN n。 在這種實(shí)施例中，例如，功率電平可以通過濾波 器組濾波并送往Gw驅(qū)動(dòng)器310-l-n。在一些實(shí)施中，功率電平可以包括施加給Gw驅(qū)動(dòng)器310-1-n和其它驅(qū)動(dòng)器(如，G^驅(qū)動(dòng)器和Gm2驅(qū)動(dòng)器)的單個(gè)功率控制電壓。在這種實(shí)現(xiàn)中，提供統(tǒng)一的或"單點(diǎn)"功率控制以建立RFPA的輸出功率。在各種實(shí)施例中，Gw驅(qū)動(dòng)器310-1-n可以被偏置以補(bǔ)償芯片內(nèi)和芯片 外器件參數(shù)的變化，所述芯片內(nèi)和芯片外器件參數(shù)例如CMOS處理變化、 電源變化、溫度變化、Gm變化等等。例如，Gw驅(qū)動(dòng)器310-1-n可以基于與 1/(3成比例的信號產(chǎn)生基極電流Ibl...IbN—n。實(shí)際上，組合的基極電流Ibl...IbN— 形成了包括n位數(shù)字字(如，11位 數(shù)字字)的幅度信號。在各種實(shí)施例中，n位數(shù)字字中的每一位都可以對應(yīng) 于RFDAC增益級內(nèi)的一個(gè)開關(guān)晶體管。每個(gè)開關(guān)晶體管可以依據(jù)相應(yīng)的位 值被偏置于開或關(guān)。通過偏置某些開關(guān)晶體管為開或關(guān)，組合的基極電流 Ibi ..IbN—n可以被用于有效地控制由RFDAC增益級所提供的放大。圖4示意了 RFDAC 400的一個(gè)實(shí)施例。在各種實(shí)施例中，RFDAC 400 可以包括或?qū)崿F(xiàn)為圖1中所示的RFDAC 110。然而，實(shí)施例并不僅限于此內(nèi)
如圖所示，RFDAC400可以包括多個(gè)增益級，該多個(gè)增益級包括第一 增益級410、第二增益級420和第三增益級430，所述增益級被交流(AC) 耦合到一起。在該實(shí)施例中，第一增益級410包括耦合電容411和具有作為 負(fù)載的電感413的晶體管412。第二增益級420包括耦合電容421和具有作 為負(fù)載的電感423的晶體管422。電感413和423可以用于放大AC而非DC 信號。在該實(shí)施例中，第三增益級430包括耦合電容431和多個(gè)開關(guān)晶體管 432-l-n，其中n可以表示任意正整數(shù)值(如，n=ll)。該第三增益級430也 包括多個(gè)電阻器433-1-n和多個(gè)耦合到開關(guān)晶體管432-1-n的基極的電容器 434-l-n。如圖所示，諸如開關(guān)晶體管432-1-4的一些晶體管(如，xl， x2， x4和x8 )可以被二進(jìn)制加權(quán)，而諸如開關(guān)晶體管432-5-n的一些晶體管可以 被相等地加權(quán)(如，xN)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，xN可以等于x16。然 而，實(shí)施例并不被限于此內(nèi)容。在各種實(shí)現(xiàn)中，RF信號O和基極電流IB被施加到RFDAC 400的第 一增益級410。在第一增益級410內(nèi)，輸入的RF信號0>被施加到電容器411， 且基極電流Im被施加到晶體管412的基極。這樣，晶體管412被基極電流 IB1偏置并由RF信號O調(diào)制。在第二增益級420內(nèi)，基極電流Ib2被施加到晶體管422的基極上。晶 體管422被基極電流IB2偏置并由通過第一增益級410放大的RF信號調(diào)制。一般而言，基極電流lB,和基極電流lB2將是不同的，因?yàn)榈诙鲆婕?20被第一增益級410放大。因此，第二增益級420被偏置在較高的DC輸出點(diǎn)。在被第一增益級410和第二增益級420放大后，放大的RF信號①被送 入第三增益級430。在第三增益級430內(nèi)，放大的RF信號O纟皮基帶信號調(diào) 制然后通過天線435發(fā)射。在該實(shí)施例中，該基帶信號可以包括通過基極電 流Ib...IbN—n提供給第三增益級430的幅度信號。實(shí)際上，該組合的基極電流Ibl...IbN—n形成了包括n位數(shù)字字(如，11 位數(shù)字字)的幅度信號。n位數(shù)字字的每一位都與開關(guān)晶體管432-1-n中的 一個(gè)相對應(yīng)，且開關(guān)晶體管432-1-n中的每一個(gè)都依據(jù)相應(yīng)的位值偏置為開 或關(guān)狀態(tài)。通過偏置某些開關(guān)晶體管為開或關(guān)狀態(tài)，可以有效地控制由第三 增益級430所提供的RF信號O的放大。如圖所示，RFDAC 400可以包括感測器件436,該感測器件由和RFDAC400的其它晶體管集成地形成在同一襯底上的HBT器件所實(shí)現(xiàn)，從而由于 RFDAC 400的其它晶體管和該感測器件436的處理變量引起的變化是相似 的。在各種實(shí)施中，電流MV一B可以在感測器件436的基極被接收，并且固 定精度的電流MV—C可以在感測器件436的集電極被接收，用于確定感測器 件436的卩值。領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以不用這些特別的細(xì)節(jié)而實(shí)踐所述實(shí)施例。另外， 并沒有詳細(xì)描述公知的操作、組件和電路以避免混淆實(shí)施例。能夠理解在此 公開的具體的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)僅為示范性的，并不必定要限定本實(shí)施例的范圍。同樣值得指出，任何參考"一個(gè)實(shí)施例"意味著與該實(shí)施例相關(guān)聯(lián)描述的 特別的特征，結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)包括在至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書的各種場合， 出現(xiàn)短語"在一個(gè)實(shí)施例中"并不必全部指同 一實(shí)施例。使用可以根據(jù)任意數(shù)量的因素而變化的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)一些實(shí)施例，這些 因素包括期望計(jì)算速率、功率電平、耐熱性、處理周期預(yù)算、輸入數(shù)據(jù)率、 輸出數(shù)據(jù)率、存儲(chǔ)器資源、數(shù)據(jù)總線速度和其它性能限制。實(shí)施例并不僅限 于此內(nèi)容。雖然已經(jīng)如在此描述的圖示了實(shí)施例的某些特征，但是對于本領(lǐng)域技術(shù) 人員，許多修改、替換、改變或等效方式將會(huì)發(fā)生。因此應(yīng)當(dāng)理解，附加的 權(quán)利要求期望覆蓋落入實(shí)施例的實(shí)質(zhì)精神中的所有的那些修改和改變。
權(quán)利要求
1、 一種基帶處理器(120)，包括多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器(155， 156， 157-1...157-n),用于產(chǎn)生用于偏置射頻數(shù) 模轉(zhuǎn)換器(110)的多個(gè)基極電流；以及串行控制接口 (131， 210)，用于產(chǎn)生用于控制所述多個(gè)基極電流之之 間的關(guān)系的編程信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的基帶處理器，所述關(guān)系包括所述多個(gè)基極電流 之間的固定比率。
3、 如權(quán)利要求1所述的基帶處理器，進(jìn)一步包括多個(gè)調(diào)諧電壓發(fā)生器 (151， 152， 153)，用于產(chǎn)生用于偏置所述多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器(155， 156，157-1…157-n)的多個(gè)調(diào)諧電壓。
4、 如權(quán)利要求3所述的基帶處理器，所述多個(gè)調(diào)諧電壓發(fā)生器(151, 152, 153 )的每一個(gè)包括將被所述串行控制接口 (131， 210)編程的電流乘 法器(232， 242， 252)。
5、 如權(quán)利要求3所述的基帶處理器，所述串行控制接口 (131， 210) 用于控制所述多個(gè)調(diào)諧電壓之間的比率。
6、 如權(quán)利要求3所述的基帶處理器，所述多個(gè)調(diào)諧電壓發(fā)生器(151, 152， 153)用于調(diào)整所述多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器的跨導(dǎo)值。
7、 如權(quán)利要求1所述的基帶處理器，所述多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器(155， 156， 157-1...157-n)用于接收單個(gè)功率電平信號以調(diào)整所述多個(gè)基極電流。
8、 如權(quán)利要求7所述的基帶處理器，所述功率電平信號包括單個(gè)功率 控制電壓。
9、 如權(quán)利要求7所述的基帶處理器，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)模擬多路 復(fù)用器U32-l…132-n)以接收所述單個(gè)功率電平信號。
10、 如權(quán)利要求9所述的基帶處理器，所述一個(gè)或多個(gè)模擬多路復(fù)用器 (131-1...132-n)用于接收幅度信號并根據(jù)所述單個(gè)功率電平信號定標(biāo)所述幅度信號。
11、 如權(quán)利要求7所述的基帶處理器，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)濾波器 (141, 142-l…142-n)用于向所述多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器(155， 156, 157-l…157-n)提供所述單個(gè)功率電平信號。
12、 如權(quán)利要求1所述的基帶處理器，所述基帶處理器檢測所述射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器(110)的電流增益(p)并產(chǎn)生與1/(3成比例的補(bǔ)償信號。
13、 如權(quán)利要求12的基帶處理器，進(jìn)一步包括多個(gè)電壓調(diào)諧發(fā)生器(151, 152, 153 ),用于基于所述補(bǔ)償信號產(chǎn)生多個(gè)調(diào)諧電壓。
14、 如權(quán)利要求1所述的基帶處理器，所述射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器(110)包 括多個(gè)將由所述多個(gè)基極電流偏置的增益級(111， 112, 113)。
15、 一種基帶處理器，包括多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器(155， 156， 157-1...157-n),用于產(chǎn)生用于偏置射頻數(shù) 模轉(zhuǎn)換器的多個(gè)基極電流；所述多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器(155， 156， 157-1...157-n)用于接收單個(gè)功率電平信號以調(diào)整所述多個(gè)基極電流。
16、 如權(quán)利要求14所述的基帶處理器，所述單個(gè)功率電平信號包括單 個(gè)功率控制電壓。
17、 一種射頻數(shù)^t轉(zhuǎn)換器，包括多個(gè)增益級Ull, 112， 113)，其將被多個(gè)基極電流偏置， 所述多個(gè)基極電流基于單個(gè)功率電平信號由基帶處理器(120)產(chǎn)生。
18、 一種基帶信號處理方法，包括產(chǎn)生編程信號，用于控制多個(gè)基極電流之間的關(guān)系；以及 通過所述多個(gè)基極電流偏置射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器(110)基極電流以提高功 率效率。
19、 如權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括改變所述多個(gè)基極電流， 同時(shí)維持所述多個(gè)基極電流之間的固定比率。
20、 如權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括基于單個(gè)功率電平信號產(chǎn) 生所述多個(gè)基極電流。
全文摘要
描述了用于偏置射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器的各種技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，基帶處理器(120)可以包括多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器(155，156，157-1…157-n)用于產(chǎn)生多個(gè)用于偏置射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器(110)的基極電流。該基帶處理器(120)可以包括串行控制接口(131，210)用于產(chǎn)生用于控制多個(gè)基極電流之間的關(guān)系的編程信號。
文檔編號H04L25/03GK101146070SQ200710167619
公開日2008年3月19日 申請日期2007年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月15日
發(fā)明者史蒂文·斯特克勒, 多納爾·伯克, 勤 李, 約恩·凱里 申請人:M/A-Com公司;M/A-Com尤羅泰克公司