專利名稱：數(shù)字rf發(fā)射機(jī)的輸出級(jí),數(shù)字rf發(fā)射機(jī)中提供rf輸出信號(hào)的方法和數(shù)字rf發(fā)射機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字RF發(fā)射機(jī)的輸出級(jí)、數(shù)字RF發(fā)射機(jī)中提供RF輸出信號(hào)的方法和 數(shù)字RF發(fā)射機(jī)。更一般地，本發(fā)明涉及無(wú)線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及數(shù)字RF 發(fā)射機(jī)領(lǐng)域，數(shù)字RF發(fā)射機(jī)例如可以用于無(wú)線通信系統(tǒng)中發(fā)送數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，更高數(shù)據(jù)速率的無(wú)線通信的需求不斷增長(zhǎng)。這種需求帶來(lái)了非恒定包絡(luò) 調(diào)制的廣泛應(yīng)用，非恒定包絡(luò)調(diào)制為數(shù)據(jù)傳輸提供更高的譜效率。采用非恒定包絡(luò)調(diào)制的 常規(guī)系統(tǒng)需要使用線性功率放大器(PA)。然而，相比于非線性功率放大器，線性功率放大器 的功率效率仍然較低。因此，在移動(dòng)應(yīng)用中，這縮短了電池壽命。為了提高放大器效率并且 降低成本，同時(shí)達(dá)到要求的線性水平，已開(kāi)發(fā)了多種線性化技術(shù)。這些技術(shù)包括例如笛卡兒 環(huán)架構(gòu)、預(yù)失真和前饋技術(shù)。然而，由于使用線性功率放大器，這些技術(shù)的效率仍然有限。鑒于上述情況，為提高功率效率的更有挑戰(zhàn)性的方法是使用極性環(huán)技術(shù)或 LINC(通過(guò)非線性部件的線性放大)，其中采用非線性功率放大器，從而可以達(dá)到更高功率 效率。然而，對(duì)于這種技術(shù)，也會(huì)發(fā)生下述問(wèn)題。例如，極性發(fā)射機(jī)包括獨(dú)立地處理相位信號(hào)和幅度信號(hào)的兩條路徑。此外，為處理 幅度信號(hào)，可以發(fā)現(xiàn)兩種類型的幅度調(diào)制(AM)，S卩，i)電源調(diào)制和ii)直接包絡(luò)調(diào)制。下 面，描述關(guān)于這兩種不同類型的幅度調(diào)制而發(fā)生的問(wèn)題。i)具有電源調(diào)制的極性環(huán)可以形成例如如圖1所示。在相位路徑中，由相位信號(hào) 調(diào)制的VCO(壓控振蕩器)饋送非線性功率放大器(非線性PA)的輸入。在幅度路徑中，同 時(shí)地，使用DC-DC轉(zhuǎn)換器，由幅度信號(hào)來(lái)調(diào)制非線性功率放大器的電源。在這種布置中，相 位和幅度信息是獨(dú)立地處理的，但是數(shù)字地同步的。因此，能夠發(fā)送兩個(gè)信號(hào)，而不會(huì)犧牲 性能參數(shù)。然而，實(shí)際中，幅度路徑中的DC-DC轉(zhuǎn)換器的帶寬是有限的。此外，在幅度調(diào)制路 徑中，發(fā)生譜再生長(zhǎng)(spectrum re-growth)，這導(dǎo)致了比所需的RF輸出信號(hào)的帶寬大得多 的帶寬。由于這些原因，這種使用DC-DC轉(zhuǎn)換器的布置只適合帶寬非常窄的數(shù)據(jù)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)， 例如GSM和EDGE標(biāo)準(zhǔn)。處理該問(wèn)題的可能方法是使用線性調(diào)節(jié)器來(lái)代替DC-DC轉(zhuǎn)換器，或 者使用DC-DC轉(zhuǎn)換器和線性調(diào)節(jié)器的組合。但是，這會(huì)導(dǎo)致功率效率降低。 )另一方面，具有直接包絡(luò)調(diào)制的極性發(fā)射機(jī)可以例如形成如圖2所示。這種 極性發(fā)射機(jī)已被公開(kāi)在 van Zeijl 和 Colados 的 “AMulti-Standard Digital Envelope Modulator for Polar Transmitters in 90nm CMOS", RFIC Symposium，2007 (參考文獻(xiàn) [1])中。圖2的極性發(fā)射機(jī)包括二元加權(quán)晶體管陣列，該陣列具有下行晶體管和上行共發(fā) 共基晶體管。各個(gè)晶體管的二元加權(quán)由數(shù)字(1，2，4，8，...)指示。在本示例中，下行晶體 管中晶體管的柵極由相位調(diào)制信號(hào)RF輸入來(lái)驅(qū)動(dòng)。各個(gè)晶體管的柵極的偏置確定了流經(jīng) 各個(gè)單元的電流。上行中的共發(fā)共基晶體管由信號(hào)b0到b7控制。依據(jù)信號(hào)b0到b7，共發(fā) 共基晶體管對(duì)來(lái)自下行晶體管的相位調(diào)制電流進(jìn)行進(jìn)行導(dǎo)通/截止。結(jié)果，在RF輸出處將包絡(luò)信息和相位信息組合。可以找到采用不同單元元件配置的類似方法。這種直接數(shù)字包 絡(luò)調(diào)制的極性發(fā)射機(jī)克服了以上針對(duì)電源調(diào)制技術(shù)所述的帶寬限制。因此，這種極性發(fā)射 機(jī)適合軟件定義的無(wú)線電(SDR)。然而，在真正實(shí)施中，出現(xiàn)的問(wèn)題是二元加權(quán)陣列無(wú)法保 證單調(diào)的輸出電流。這是由于不可避免的所采用的晶體管的失配。為了克服該問(wèn)題，針對(duì)直接數(shù)字包絡(luò)調(diào)制的極性發(fā)射機(jī)，已提出了采用溫度計(jì)解 碼的單元矩陣，其中，每個(gè)單元元件具有相同配置，并且通過(guò)對(duì)二元數(shù)據(jù)解碼，來(lái)導(dǎo)通和截 止每個(gè)單元元件。這也在vanZeijl和Colados的上述參考文獻(xiàn)[1]公開(kāi)了。在這種情況下，應(yīng)該注意，數(shù)字包絡(luò)調(diào)制極性RF放大器本質(zhì)上是數(shù)字到RF功率轉(zhuǎn) 換器。這種離散時(shí)間到連續(xù)時(shí)間轉(zhuǎn)換引入了采樣時(shí)鐘及其更高階諧波的偏移處的譜圖像。 這可能違反關(guān)于帶外發(fā)射的譜掩蔽和約束。存在兩個(gè)原理，能夠用來(lái)抑制這些不希望的毛 刺噪聲；一方面，可以提高采樣頻率，并對(duì)輸入進(jìn)行插值，另一方面，可以對(duì)放大器的輸出進(jìn) 行濾波。然而，對(duì)輸出進(jìn)行濾波需要額外的LC組和頻率調(diào)諧。因此，這對(duì)于片上集成是不 利的，因?yàn)樵斐奢^大芯片面積和復(fù)雜電路。由于上述原因，結(jié)合了過(guò)采樣的N重線性插值更加優(yōu)選。在參考文獻(xiàn)[1]中，通過(guò) 將輸出級(jí)分裂成由4個(gè)正交相位采樣時(shí)鐘順序地開(kāi)關(guān)的4個(gè)并行單元陣列，為溫度計(jì)解碼 的包絡(luò)調(diào)制極性放大器建立了 4重線性插值。此外，針對(duì)RF發(fā)射機(jī)，最近提出了直接數(shù)字RF調(diào)制器方法。根據(jù)該方法，將 數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)和上變頻混頻器組合成共同單元。這種方法的可能實(shí)施方式 公開(kāi)在 Jerng 和 Sodini 的 “A Wideband Digtial-RF Modulator for High Data Rate Transmitters，，，IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 42, No. 8, August 2007 (參 考文獻(xiàn)[2])中。但是，在該方法中，與在直接包絡(luò)調(diào)制器中一樣，出現(xiàn)了關(guān)于圖像譜的類似 問(wèn)題。因此，根據(jù)該方法，需要輸入插值或RF濾波來(lái)降低毛刺噪聲電平。同樣，由于上述特 征，優(yōu)選輸入插值。綜上，為抑制數(shù)字包絡(luò)調(diào)制極性RF放大器或直接數(shù)字RF調(diào)制器中引入的譜圖像， 偏向于過(guò)采樣和輸入插值。但是，在針對(duì)輸入插值的已知構(gòu)思中，由于單元元件的尺寸由該 單元內(nèi)部的本地解碼邏輯來(lái)支配，所以采用輸入插值會(huì)使輸出級(jí)的尺寸幾乎變?yōu)樗谋?。?體而言，由于UMTS或其他標(biāo)準(zhǔn)中需要更多比特，所以在將輸出匹配網(wǎng)絡(luò)集成在芯片中時(shí)， 輸出級(jí)的總尺寸可能超過(guò)電感器尺寸。因此，限制了工作頻率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字RF發(fā)射機(jī)的輸出級(jí)、一種數(shù)字RF發(fā)射機(jī)中提供RF 輸出信號(hào)的方法和一種數(shù)字RF發(fā)射機(jī)，采用本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)輸入插值并減小輸出級(jí)部分 的尺寸，并且可以提高最大工作頻率。此外，能夠提高整體功率效率。該目的由根據(jù)權(quán)利要求1的一種數(shù)字RF發(fā)射機(jī)的輸出級(jí)實(shí)現(xiàn)。該輸出級(jí)包括輸 入，適于接收要發(fā)送的輸入信號(hào)；數(shù)目為N的多個(gè)功率放大部分；以及輸出，提供輸出電壓 信號(hào)。N個(gè)功率放大部分的每一個(gè)接收輸入信號(hào)，并且包括適于提供相應(yīng)的輸出信號(hào)的變換 器，每個(gè)變換器包括主級(jí)和次級(jí)。將N個(gè)功率放大部分的變換器的次級(jí)組合，以提供輸出級(jí) 的組合輸出電壓信號(hào)。配置N個(gè)功率放大部分，以便通過(guò)包括不同相位的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)輸入 信號(hào)進(jìn)行閂鎖。這里，術(shù)語(yǔ)輸入信號(hào)涵蓋了一元和二元RF包絡(luò)數(shù)據(jù)。由于每個(gè)功率放大部分均包括提供相應(yīng)輸出電壓信號(hào)的變換器，而不是常規(guī)方法中采用的對(duì)輸出電流求和，所 以可以將輸出電壓堆疊起來(lái)。在每個(gè)功率放大部分中，單元陣列的尺寸可以比變換器尺寸 小得多。由此，提高了最大工作頻率。由于在N個(gè)功率放大部分中，通過(guò)包括不同相位的時(shí) 鐘信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行閂鎖，所以輸出電壓擺動(dòng)均勻地分布在N個(gè)部分中，得到每個(gè)部分 中更低的電壓擺動(dòng)。因此，可以使用薄的氧化物晶體管，以高輸出功率實(shí)現(xiàn)高功率效率，以 消除對(duì)外部功率放大器的需要。優(yōu)選地，布置N個(gè)功率放大部分，以便提供對(duì)輸入信號(hào)的插值。因此，可以方便地 抑制引入的譜圖像。優(yōu)選地，N個(gè)功率放大部分的變換器的次級(jí)串聯(lián)。在這種情況下，實(shí)現(xiàn)基于變換器 的功率梳選(power combing)，從而由輸出級(jí)實(shí)現(xiàn)具有附加功率插值的功率梳選。根據(jù)一方面，向N個(gè)功率放大部分中至少一個(gè)部分提供開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，該開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)能 夠?qū)⒃摬糠值南鄳?yīng)輸出信號(hào)導(dǎo)通和截止。由此，由于可以通過(guò)開(kāi)啟/關(guān)閉每個(gè)部分來(lái)將放 大器控制為在較大功率范圍上以峰值效率進(jìn)行操作，所以可以提高輸出級(jí)的功率效率。如果配置輸出級(jí)，以便依據(jù)輸出功率電平對(duì)N個(gè)功率放大部分中至少一個(gè)的輸出 信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通和截止，則輸出級(jí)在寬功率范圍上提供峰值效率，無(wú)需其他措施。本發(fā)明目的還由根據(jù)權(quán)利要求6的一種數(shù)字RF發(fā)射機(jī)中提供RF輸出信號(hào)的方 法來(lái)實(shí)現(xiàn)。該方法包括如下步驟在輸出級(jí)的數(shù)目為N的多個(gè)功率放大部分處施加輸入信 號(hào)；在N個(gè)功率放大部分中，通過(guò)包括不同相位的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行閂鎖；將N個(gè)功 率放大部分的各個(gè)RF輸出信號(hào)施加至相應(yīng)的變換器；將N個(gè)功率放大部分的變換器的次 級(jí)組合，以提供輸出級(jí)的組合輸出電壓信號(hào)。由于每個(gè)功率放大部分的RF輸出信號(hào)均被提 供給變換器，而不是常規(guī)方法中采用的對(duì)輸出電流求和，所以可以將輸出電壓堆疊起來(lái)。在 每個(gè)功率放大部分中，單元陣列的尺寸可以比變換器尺寸小得多。由此，提高了最大工作頻 率。由于在N個(gè)功率放大部分中，通過(guò)包括不同相位的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行閂鎖，所以 輸出電壓擺動(dòng)均勻地分布在N個(gè)部分中，得到每個(gè)部分中更低的電壓擺動(dòng)。因此，可以使用 薄的氧化物晶體管，以高輸出功率實(shí)現(xiàn)高功率效率，以消除對(duì)外部功率放大器的需要。如果變換器的次級(jí)串聯(lián)，則可以方便地實(shí)現(xiàn)具有附加功率插值的功率梳選。優(yōu)選地，依據(jù)輸出功率電平對(duì)N個(gè)功率放大部分中至少一個(gè)進(jìn)行打開(kāi)和關(guān)閉。在 這種情況下，由于放大器在較大功率范圍上以峰值效率進(jìn)行操作，所以提高了平均功率效 率。本發(fā)明目的還由根據(jù)權(quán)利要求9的一種數(shù)字RF發(fā)射機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)從參照附圖的具體描述中顯而易見(jiàn)。


以下通過(guò)非限制性示例，參照附圖，更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1示意性示出了具有電源調(diào)制的現(xiàn)有技術(shù)極性發(fā)射機(jī)。圖2示意性示出了參考文獻(xiàn)[1]中公開(kāi)的二元加權(quán)包絡(luò)調(diào)制放大器。圖3示意性示出了根據(jù)實(shí)施例的數(shù)字RF發(fā)射機(jī)的輸出級(jí)。圖4示意性示出了實(shí)施例中使用的溫度計(jì)編碼包絡(luò)調(diào)制極性放大器的框圖。圖5示意性示出了圖4所示極性放大器的一個(gè)單元元件。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D3-5描述本發(fā)明的實(shí)施例。根據(jù)該實(shí)施例，輸出級(jí)1包括4個(gè)功率放大部 分S1，S2，S3和S4 ( S卩，本實(shí)施例中N = 4)。應(yīng)該注意，本發(fā)明不限于N = 4，其他數(shù)目也是 可以的。然而，優(yōu)選N > 2，并且N > 3更加優(yōu)選。功率放大部分Si，S2，S3和S4中每一個(gè) 均由溫度計(jì)編碼包絡(luò)調(diào)制極性放大器形成。下文中，針對(duì)功率放大部分Si，參照附圖4和5 描述該溫度計(jì)編碼包絡(luò)調(diào)制極性放大器的功能操作。如圖4和5所示，溫度計(jì)編碼包絡(luò)調(diào)制極性放大器2包括單元陣列3，在本實(shí)施例 中，單元陣列3包括布置成16行和16列的256(16X16)個(gè)單元元件4。因此，極性放大器 2適合于8比特?cái)?shù)據(jù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本實(shí)施例不限于8比特?cái)?shù)據(jù)，極性放大器2 可以容易地配置為適合其他比特?cái)?shù)目。圖5示出了這些單元元件4的結(jié)構(gòu)。此外，極性放 大器2包括兩個(gè)二元到溫度計(jì)解碼器5a和5b。為容易理解，圖3中解碼器5a和5b示為 一個(gè)塊5。一個(gè)二元到溫度計(jì)解碼器5a接收4個(gè)最低有效比特b3，b2，bl和b0，并且被分 配給單元陣列3的16個(gè)行，而另一二元到溫度計(jì)解碼器5b接收4個(gè)最高有效比特b7，b6， b5和b4，并且被分配給單元陣列3的16個(gè)列。由同一時(shí)鐘信號(hào)(clock)對(duì)二元到溫度計(jì) 解碼器5a和5b進(jìn)行時(shí)鐘控制。此外，單元陣列3接收RF輸入信號(hào)(RFinput)，并輸出經(jīng)調(diào) 制的RF輸出信號(hào)(RFoutput)。針對(duì)調(diào)制，通過(guò)解碼二元數(shù)據(jù)b7-b0，對(duì)單元陣列3的每個(gè) 單元元件4進(jìn)行導(dǎo)通或截止。這種溫度計(jì)編碼包絡(luò)調(diào)制極性放大器2及其單元元件4的功 能操作公開(kāi)在例如參考文獻(xiàn)[1]中，這里不再詳細(xì)描述。但是，應(yīng)該注意，溫度計(jì)編碼包絡(luò) 調(diào)制極性放大器2依據(jù)圖4中示為“clock”的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行操作。雖然公開(kāi)了特定類型的 溫度計(jì)編碼包絡(luò)調(diào)制極性放大器2，但是在本發(fā)明精神范圍內(nèi)，也可以采用其他類型。在根據(jù)圖3所示根據(jù)實(shí)施例的輸出級(jí)1中，每個(gè)功率放大部分Sl到S4均包括上 述溫度計(jì)編碼包絡(luò)調(diào)制極性放大器2。應(yīng)該注意，在圖3中，以差分方式示出了相位調(diào)制RF 輸入信號(hào)(L0輸入)和來(lái)自每個(gè)部分S1-S4的RF輸出(分別施加在兩個(gè)端子之間)。各個(gè) 功率放大部分S1-S4的極性放大器2接收相同的二元數(shù)據(jù)b7-b0以及相同的相位調(diào)制RF輸 入信號(hào)，如圖3所示，相位調(diào)制RF輸入信號(hào)施加在相應(yīng)的輸入端子LO+和LO-之間，作為輸 入信號(hào)。但是，各個(gè)功率放大部分S1-S4的極性放大器2由四相位時(shí)鐘cl0ckl-cl0ck4驅(qū) 動(dòng)。在所示實(shí)施例中，極性放大器由正交相位的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。在具體實(shí)施例中，施加至功率放大部分Sl的采樣時(shí)鐘clockl具有0度相位。施 加至功率放大部分S2的采樣時(shí)鐘clock2包括相對(duì)于clockl的90度相移，施加至功率放 大部分S3的采樣時(shí)鐘clock3包括相對(duì)于clockl的180度相移，施加至功率放大部分S4 的采樣時(shí)鐘clock4包括相對(duì)于clockl的270度相移。因此，在該實(shí)施例中，各個(gè)時(shí)鐘信號(hào) clockl-clock4的相位在360度上均勻分布。雖然這是優(yōu)選的，但是本發(fā)明不限于均勻分 布，不同時(shí)鐘之間的其他相位差也是可以的。因此，每個(gè)功率放大部分S1-S4處理RF輸入信號(hào)和二元數(shù)據(jù)b7_b0，但是由頻率 相同而相位不同的時(shí)鐘信號(hào)驅(qū)動(dòng)。作為該處理的結(jié)果，功率放大部分Sl的單元陣列3輸出 輸出信號(hào)RFoutl，功率放大部分S2的單元陣列3輸出輸出信號(hào)RFout2，功率放大部分S3 的單元陣列3輸出輸出信號(hào)RFout3，功率放大部分S4的單元陣列3輸出輸出信號(hào)RFout4。 從圖3可以看出，每個(gè)功率放大部分S1-S4分別具有變換器Tl，T2，T3和T4。各個(gè)輸出信號(hào)RFoutl-RFout4施加至相應(yīng)變換器T1-T4的主級(jí)。變換器T1-T4的次級(jí)串聯(lián)，以便將來(lái) 自功率放大部分S1-S4的次級(jí)的輸出電壓堆疊起來(lái)，以提供輸出級(jí)1的輸出電壓。圖3中 由A和B指示了在其之間提供輸出級(jí)1的輸出電壓的端子。此外，圖3示出了施加至輸出 級(jí)1的輸出的負(fù)載R，該負(fù)載例如可以是50歐姆電阻。因此，根據(jù)該實(shí)施例，使用N個(gè)變換器將來(lái)自N個(gè)功率放大部分Sl，. . .，SN的輸出 組合起來(lái)。結(jié)果，根據(jù)具有附加功率插值的功率梳選的新構(gòu)思，實(shí)現(xiàn)了基于變換器的功率插值。對(duì)于功率放大部分S1，. . .，SN，優(yōu)選片上系統(tǒng)(SOC)中的差分放大器，因?yàn)樵谶@種 情況下，顯著抑制了至基板的注入，減少了偶數(shù)階諧波。基于變換器的功率梳選的附加優(yōu)點(diǎn) 在于，變換器本身可以配置為具有調(diào)諧電容器的寬帶不平衡變壓器。綜上，根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例，輸出級(jí)被分為N個(gè)部分。每個(gè)部分包括一個(gè)等同的單 元元件矩陣以及一個(gè)變換器負(fù)載，同時(shí)通過(guò)N相位時(shí)鐘之一對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行閂鎖。將來(lái)自N個(gè) 變換器的次級(jí)的輸出電壓堆疊起來(lái)，而不是常規(guī)方法中采用的對(duì)輸出電流求和。由此，在每 個(gè)部分中，單元元件矩陣的尺寸可以比變換器尺寸小得多，這提高了最大工作頻率。此外， 通過(guò)變換器功率梳選，電壓擺動(dòng)均勻地分布在4個(gè)部分中，這帶來(lái)了一個(gè)部分中更低的電 壓擺動(dòng)。由此，可以使用薄氧化物晶體管，以高輸出功率實(shí)現(xiàn)高功率效率，消除了對(duì)外部功 率放大級(jí)的需要。此外，由于使用薄氧化物晶體管減小了尺寸，所以也減小了輸出處的寄生 電容，這帶來(lái)了更寬的工作頻率范圍。應(yīng)該注意，本發(fā)明不限于上述數(shù)字包絡(luò)調(diào)制極性RF放大器，也可以應(yīng)用于直接RF 調(diào)制器。在這種情況下，如上實(shí)施例中一樣，將直接RF調(diào)制器的N個(gè)功率放大部分并行布 置。如上實(shí)施例中一樣，這N個(gè)部分由N相位時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，并且使用N個(gè)變換器來(lái)組合各個(gè)部 分的輸出。參照?qǐng)D3描述本實(shí)施例的其他特征。應(yīng)該注意，理論上，可以通過(guò)增加N重插值 級(jí)，來(lái)改善譜圖像抑制。另一方面，圖像毛刺噪聲(spur)只會(huì)在高輸出功率時(shí)違反譜掩蔽 (spectrum mask) 0因此，該實(shí)施例使得能夠依據(jù)輸出功率電平來(lái)配置插值級(jí)的數(shù)目，如下 文所述。從圖3可以看出，功率放大部分Si，S2和S3的輸出部分分別具有附加的開(kāi)關(guān)結(jié) 構(gòu)，這些開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)可以用于開(kāi)啟/關(guān)閉相應(yīng)的功率放大部分Si，S2或S3。在該實(shí)施例中，開(kāi) 關(guān)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)晶體管形成，這兩個(gè)晶體管的柵極分別由開(kāi)關(guān)信號(hào)SW1、SW2和SW3控制。這 些晶體管例如可以由PMOS晶體管形成。即，在功率放大部分Sl中，開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)晶體管 的柵極由SWl控制；在部分S2中，相應(yīng)的柵極由SW2控制，等等。如果各個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)SW1、 SW2或SW3具有對(duì)應(yīng)于“1”(或“截止”)的值，則將相應(yīng)的功率放大部分Si，S2或S3的兩 個(gè)晶體管截止，從而開(kāi)啟相應(yīng)的功率放大部分?？梢赃m當(dāng)配置晶體管的尺寸，以使晶體管的 存在不會(huì)降低功率效率。另一方面，如果各個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)SW1、SW2或SW3具有對(duì)應(yīng)于“0”(或 “導(dǎo)通”)的值，則將相應(yīng)的晶體管導(dǎo)通，獲得變換器主級(jí)處的低阻抗。即，單元陣列3的輸 出端子經(jīng)由兩個(gè)晶體管連接。結(jié)果，關(guān)閉相應(yīng)的功率放大部分Si，S2或S3，相應(yīng)的變換器 次級(jí)不接收任何來(lái)自主級(jí)的輸出電壓信號(hào)。實(shí)現(xiàn)根據(jù)該實(shí)施例的輸出級(jí)1，使得可以通過(guò)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)SW1、SW2和SW3，獨(dú) 立地開(kāi)啟和關(guān)閉功率放大部分Si，S2和S3。此外，優(yōu)選地，N個(gè)功率放大部分之一不包括開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，如圖3所示，功率放大部分S4不包括開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。這進(jìn)一步提高了輸出級(jí)的功率效率。下面描述圖3輸出級(jí)1中開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的操作。例如，在包括4個(gè)功率放大部分(N = 4)的輸出級(jí)1中，如果關(guān)閉兩個(gè)功率放大部分(例如Sl和S3)，則四重插值放大器變?yōu)閮?重插值放大器。如果關(guān)閉三個(gè)功率放大部分(Si到S3)，則不會(huì)存在任何插值(這對(duì)于低功 率輸出足夠了)。應(yīng)該注意，可以開(kāi)啟或關(guān)閉的功率放大部分的數(shù)目不限于上述數(shù)目，依據(jù) 功率放大器的數(shù)目N，不同的數(shù)目也是可以的。根據(jù)該實(shí)施例，控制開(kāi)關(guān)信號(hào)SW1、SW2和SW3，使得基于所需的輸出功率電平，來(lái) 選擇功率放大部分Si的數(shù)目。為此，提供適當(dāng)配置的控制單元。對(duì)于不同的功率電平配置 不同數(shù)目的插值級(jí)的好處在于，由于通過(guò)開(kāi)啟/關(guān)閉每個(gè)部分，放大器可以在大功率范圍 上以峰值功率操作，所以可以提高平均功率效率。這意味著，如果只需要低輸出功率電平， 則輸出級(jí)1僅以一個(gè)功率放大部分(在實(shí)施例中是S4)進(jìn)行操作，如果需要最高輸出功率 電平，則打開(kāi)全部N個(gè)功率放大單元，提供N重插值。對(duì)于中等輸出功率電平，打開(kāi)中等數(shù) 目的功率放大單元。此外，可以集成基帶處理、接收機(jī)、極性發(fā)射機(jī)，以便在軟件定義的無(wú)線電(SDR) 應(yīng)用中減小印刷電路板(PCB)面積，降低片上系統(tǒng)(SOC)成本。因此，提出針對(duì)數(shù)字包絡(luò)調(diào)制器和數(shù)字IQ調(diào)制器，均使用基于變換器的功率插值。所述開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用于直接數(shù)字RF調(diào)制器。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字RF發(fā)射機(jī)的輸出級(jí)，包括 輸入，適于接收要發(fā)送的輸入信號(hào)； 數(shù)目為N的多個(gè)功率放大部分；以及 輸出，提供輸出電壓信號(hào)；其中，N個(gè)功率放大部分的每一個(gè)接收輸入信號(hào)，并且包括適于提供相應(yīng)的輸出信號(hào)的 變換器，每個(gè)變換器包括主級(jí)和次級(jí)；N個(gè)功率放大部分的變換器的次級(jí)被組合，以提供輸出級(jí)的組合輸出電壓信號(hào)； 配置N個(gè)功率放大部分，以便通過(guò)包括不同相位的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行閂鎖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出級(jí)，其中，配置N個(gè)功率放大部分，以便提供對(duì)輸入信號(hào) 的插值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輸出級(jí)，其中，N個(gè)功率放大部分的變換器的次級(jí)串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3之一所述的輸出級(jí)，其中，向N個(gè)功率放大部分中的至少一個(gè)部 分提供開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，該開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒃摬糠值南鄳?yīng)輸出信號(hào)導(dǎo)通和截止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4之一所述的輸出級(jí)，其中，配置輸出級(jí)，以便依據(jù)輸出級(jí)的總輸 出功率電平對(duì)N個(gè)功率放大部分中的至少一個(gè)部分的輸出信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通和截止。
6.一種數(shù)字RF發(fā)射機(jī)中提供RF輸出信號(hào)的方法，該方法包括如下步驟 在輸出級(jí)的數(shù)目為N的多個(gè)功率放大部分處施加輸入信號(hào)；在N個(gè)功率放大部分中，通過(guò)包括不同相位的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行閂鎖； 將N個(gè)功率放大部分的各個(gè)RF輸出信號(hào)施加至相應(yīng)的變換器； 將N個(gè)功率放大部分的變換器的次級(jí)組合，以提供輸出級(jí)的組合輸出電壓信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，變換器的次級(jí)串聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中依據(jù)輸出功率電平對(duì)所述多個(gè)功率放大部分 中至少一個(gè)部分進(jìn)行開(kāi)啟和關(guān)閉。
9.一種數(shù)字RF發(fā)射機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求1到5之一所述的輸出級(jí)。
全文摘要
提供了一種數(shù)字RF發(fā)射機(jī)的輸出級(jí)(1)，包括輸入，適于接收要發(fā)送的輸入信號(hào)(RFin，b7-b0)；數(shù)目為N的多個(gè)功率放大部分(S1，S2，S3，S4)；以及輸出(A，B)，提供輸出電壓信號(hào)。N個(gè)功率放大部分(S1，S2，S3，S4)的每一個(gè)接收輸入信號(hào)(RFin，b7-b0)，并且包括適于提供相應(yīng)的輸出信號(hào)的變換器(T1，T2，T3，T4)。每個(gè)變換器包括主級(jí)和次級(jí)；N個(gè)功率放大部分(S1，S2，S3，S4)的變換器(T1，T2，T3，T4)的次級(jí)被組合，以提供輸出級(jí)的組合輸出電壓信號(hào)。配置N個(gè)功率放大部分(S1，S2，S3，S4)，以便通過(guò)包括不同相位的時(shí)鐘信號(hào)(clock1，clock2，clock3，clock4)對(duì)輸入信號(hào)(RFin，b7-b0)進(jìn)行閂鎖。
文檔編號(hào)H04B1/04GK102007699SQ200980108176
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
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