專利名稱：用于無線電發(fā)射機(jī)的信號(hào)放大器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電發(fā)射機(jī)中的信號(hào)放大。
背景技術(shù)：
在無線電發(fā)射機(jī)中，發(fā)射信號(hào)(即正在被發(fā)射的信號(hào))必須被放大到適合在與無 線電接收機(jī)之間的空中接口上傳送的電平。被放大的發(fā)射信號(hào)的電平應(yīng)當(dāng)足夠高，以便使 得無線電接收機(jī)能夠?qū)诎l(fā)射信號(hào)中的信息解碼出來。 CM0S(互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)為集成電路的放 大器。對(duì)于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員而言，與諸如雙極性結(jié)型晶體管(BJT)相比，CMOS晶體管具有 明顯優(yōu)勢(shì)。然而，與BJT相比，CMOS晶體管的典型劣勢(shì)包括較低的跨導(dǎo)、較低的擊穿電壓、 CMOS過程中無源器件的有限性能、以及較低的絕緣度。較低的跨導(dǎo)造成放大器中較高的電 流損耗，較低的擊穿電壓會(huì)導(dǎo)致低電源并且由此造成在放大器輸出處的有限電壓擺動(dòng)。有 限的無源器件性能造成較低的集成水平和設(shè)計(jì)，例如避免使用電阻。較低的絕緣度使得難 以設(shè)計(jì)出寬且精確的功率調(diào)節(jié)范圍。因此，在放大器中使用CMOS晶體管存在著許多必須考 慮的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)方案，用于對(duì)將從無線電發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)執(zhí)行放 大和頻率轉(zhuǎn)換。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了在獨(dú)立的權(quán)利要求1和26中規(guī)定的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了在獨(dú)立的權(quán)利要求14中規(guī)定的方法。
根據(jù)本發(fā)明又一方面，提供了在獨(dú)立的權(quán)利要求13中規(guī)定的無線電收發(fā)機(jī)。
本發(fā)明的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中定義。


下文僅通過示例方式參照附圖描述本發(fā)明實(shí)施例，其中 圖1示出無線電發(fā)射機(jī)的框圖； 圖2示出包含根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模塊化放大器結(jié)構(gòu)的框圖； 圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的放大器子單元的詳細(xì)圖示； 圖4A和4B示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的合并電路的兩種狀態(tài)圖示；以及 圖5是流程圖，示出在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的放大器中放大凈荷信號(hào)的方法。
具體實(shí)施例方式
下列實(shí)施例是示例性的。雖然在多個(gè)場(chǎng)合的詳述中可能提及"一個(gè)"、"一個(gè)"或"某 些"實(shí)施例，但是這并不必須意味著每一引用都指的是相同實(shí)施例，或者某個(gè)特性僅僅用于 單個(gè)實(shí)施例。不同實(shí)施例的單個(gè)特性也可以被結(jié)合以提供其他實(shí)施例。
圖1示出了其中可以實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例的無線電發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化框圖。發(fā)射機(jī) 結(jié)構(gòu)包含一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) IOO，其對(duì)將要從所述發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行數(shù) 字處理。發(fā)射機(jī)的DSP部分IOO可以產(chǎn)生包括同相(I)信號(hào)分量和正交(Q)信號(hào)分量的凈 荷信號(hào)。凈荷信號(hào)是指從發(fā)射機(jī)發(fā)送的實(shí)際信息信號(hào)。I和Q信號(hào)然后被饋入數(shù)字到模擬 (D/A)轉(zhuǎn)換器102以轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換的模擬I和Q信號(hào)接下來在低通濾波 器中被濾波以去除作為D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果包含在信號(hào)中的不必要的量化噪聲和雜散高頻信號(hào) 分量。例如，低通濾波器104可以是簡(jiǎn)單的升余弦濾波器。 然后，經(jīng)過低通濾波的I和Q信號(hào)被饋入用于執(zhí)行對(duì)信號(hào)的上變頻的上變頻器 (混頻器)106。換句話說，上變頻器106通過將I信號(hào)和Q信號(hào)分別與本地振蕩器信號(hào)L0_ I和LO—Q相乘，來將I和Q信號(hào)從基帶轉(zhuǎn)變?yōu)樯漕l(RF)頻帶。本地振蕩器信號(hào)可以是相同 但是具有90度相位差的本地振蕩器信號(hào)。因此，從上變頻器中得到的射頻I和Q信號(hào)之間 具有同樣的90度相位差。此外，上變頻器106可以將所述I和Q信號(hào)合并。上變頻器可以 是有源或無源混頻器。 于是，經(jīng)過上變頻并合并的信號(hào)被加載到功率放大器108，功率放大器108用于將 所述信號(hào)放大用以傳送。接下來，經(jīng)過功率放大的信號(hào)作為無線電信號(hào)通過天線110被發(fā) 射至空中接口。 圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的增益控制放大器208。凈荷信號(hào)的I分量在第一 D/ A轉(zhuǎn)換器202中被D/A轉(zhuǎn)換，并且在第一低通濾波器204中被低通濾波。類似的，凈荷信號(hào) 的Q分量在第二 D/A轉(zhuǎn)換器200中被D/A轉(zhuǎn)換，并且在第二低通濾波器206中被低通濾波。 第一和第二 D/A轉(zhuǎn)換器200和202可以一起對(duì)應(yīng)于圖1中示出的D/A轉(zhuǎn)換器102，而且第一 和第二低通濾波器可以一起對(duì)應(yīng)于低通濾波器104。 接下來，凈荷信號(hào)被加載到增益控制放大器208的接口 。而且，增益控制放大器 208接收控制信號(hào)，所述控制信號(hào)是用于控制增益控制放大器208的工作的。增益控制放大 器208可以接收本地振蕩器信號(hào)LO_I和LO_Q作為控制信號(hào)。本地振蕩器信號(hào)LO_I和L0_ Q可以通過本地振蕩器信號(hào)發(fā)生器220產(chǎn)生，信號(hào)發(fā)生器220被控制器222控制。對(duì)于到增 益控制放大器208的本地振蕩器信號(hào)的產(chǎn)生尤其是輸入的控制將在下文進(jìn)一步詳細(xì)描述。 控制器可以是通過適當(dāng)軟件配置的數(shù)字信號(hào)處理器，所述軟件包括用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)處理以 控制模塊化放大器結(jié)構(gòu)208的放大的指令。該軟件可以被具體化在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。
增益控制放大器的接口可以將凈荷信號(hào)和控制信號(hào)分配到增益控制放大器208 的模塊化放大器結(jié)構(gòu)。在圖2的示例中模塊化放大器結(jié)構(gòu)包括執(zhí)行上變頻和放大操作兩者 的放大器子單元210和212。接口可以將接收到的凈荷信號(hào)分配到放大器子單元210和212 的凈荷信號(hào)輸入。此外，接口可以將本地振蕩器信號(hào)LO_I和LO_Q分配到放大器子單元210 和212的控制信號(hào)輸入。 每個(gè)放大器子單元210和212被配置用于在至少一個(gè)接收到的控制信號(hào)的控制下 放大接收到的凈荷信號(hào)。在本示例中，控制信號(hào)是接收到的振蕩器信號(hào)。每個(gè)放大器子單 元210和212可以包含上變頻器部分214和放大器部分216。上變頻器部分214可以執(zhí)行 從一個(gè)頻率到另一更高頻率(RF頻率)的上變頻，而且放大器部分216可以放大經(jīng)過上變 頻的信號(hào)。換句話說，放大器子單元210和212可以上變頻并放大所接收到的凈荷信號(hào)，每 個(gè)放大器子單元210和212因此產(chǎn)生經(jīng)過上變頻和放大的輸出信號(hào)。上變頻器(即頻率轉(zhuǎn)換器)可以被配置為將來自相同的第一頻帶的信號(hào)處理為相同的第二頻帶的信號(hào)。換句話 說，上變頻器可以將凈荷信號(hào)都轉(zhuǎn)換為同樣頻帶。該配置可以通過向頻率轉(zhuǎn)換器施加具有 相同頻率的振蕩器信號(hào)來實(shí)施。 放大器子單元210和212產(chǎn)生的經(jīng)過上變頻和放大的輸出信號(hào)被饋入合并器218， 合并器218被配置為將信號(hào)合并以便產(chǎn)生合并的輸出信號(hào)。當(dāng)適當(dāng)合并時(shí)，被合并的輸出 信號(hào)的放大因子是放大器子單元210和212的放大因子的疊加。 實(shí)踐中，控制信號(hào)可以被用于使放大器子單元210和212激活或無效，由此控制增 益控制放大器208的放大因子。實(shí)際上，給定的放大器子單元210或212可以通過將振蕩 器信號(hào)加載到放大器子單元來被激活。另一方面，放大器子單元可以通過阻止放大器子單 元輸入到振蕩器信號(hào)來被無效。相應(yīng)的，如上所述，增益控制放大器的放大因子可以通過選 擇性的激活/無效具有模塊化結(jié)構(gòu)的增益控制放大器208的放大器子單元208來調(diào)整。放 大器子單元210和212的選擇可以通過控制器222確定。值得注意的是放大器子單元的數(shù) 量可以取決于實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式。 為了簡(jiǎn)單，圖2僅示出了 2個(gè)放大器子單元210和212，而放大器子單元的實(shí)際數(shù) 量可以高于2個(gè)。而且，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的增益控制器放大器已經(jīng)在上述無線電發(fā)射機(jī) 的上下文中描述。然而，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的增益控制器放大器也等同地可應(yīng)用于無線電 接收機(jī)、無線電收發(fā)機(jī)，以及其他相應(yīng)的應(yīng)用。 圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的放大器子單元的詳細(xì)圖示。如圖2所示出的，放大 器子單元可以包括混頻器部分和放大器部分。在圖3中示出的實(shí)施例中，從電容Cl和C2 看位于左側(cè)的元件組成了混頻器部分，而從電容Cl和C2看位于右側(cè)的元件組成了放大器 部分。電容Cl和C2防止放大器部分的偏置電壓Vbias泄漏至混頻部分。
在圖3中示出的實(shí)施例中，凈荷信號(hào)的I和Q分量被以差分模式輸入至放大器子 單元，其中信號(hào)IP和IM表示凈荷信號(hào)的I分量，而QP和QM表示凈荷信號(hào)的Q分量。信號(hào) IP被從放大器子單元的輸入耦合至第一 CMOS(互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管308和 第二 CMOS晶體管310的源極，而信號(hào)IM被加載到第三和第四CMOS晶體管312和314的源 極。第一和第三CMOS晶體管308和312的漏極被耦合在一起，而第二和第四CMOS晶體管 310和314的漏極也被耦合在一起。CMOS晶體管310至314構(gòu)成混頻器的同相位部分，被 配置為將凈荷信號(hào)I分量的上變頻。 在差分模式下，通過本地振蕩器信號(hào)發(fā)生器提供的同相位振蕩器信號(hào)L0_I被加 載到第一至第四CMOS晶體管308至314的柵極。同相位振蕩器信號(hào)的正分量L0_I_P被耦 合至第一和第四晶體管308和314的柵極，而同相位振蕩器信號(hào)的負(fù)分量L0—LM被耦合至 第二和第三晶體管310和312的柵極。同相位振蕩器信號(hào)的正分量和負(fù)分量分別通過邏輯 NOR門300和302被耦合至晶體管308至314的柵極，而NOR門300和302接收控制信號(hào) CNTL作為另一個(gè)輸入?？刂菩盘?hào)CNTL可以由圖2中示出的控制器222提供。
控制信號(hào)CNTL被用于控制振蕩器信號(hào)L0_I_P和L0_I_M(以及相應(yīng)的正交振蕩器 信號(hào)L0_Q_P和L0_Q_M)到混頻器的耦合，由此激活或無效混頻器部分，因此激活或無效放 大器子單元。根據(jù)邏輯NOR門300、302、304以及306的真值表，當(dāng)控制信號(hào)為0時(shí)給出的 NOR門的另一個(gè)輸入端處的振蕩器信號(hào)被耦合至混頻器部分，而當(dāng)控制信號(hào)為1時(shí)該振蕩 器信號(hào)被從混頻器部分?jǐn)嚅_。值得注意的是，振蕩器信號(hào)至混頻器部分的耦合可以通過其他方式實(shí)現(xiàn)，例如采用由控制信號(hào)控制的開關(guān)。 NOR門300至306可以被包括在放大器子單元中，在這種情況下放大器子單元接收 振蕩器信號(hào)以及控制信號(hào)CNTL作為控制信號(hào)?；蛘?，NOR門300至306可以被包括在本地 振蕩器信號(hào)發(fā)生器220中，在這種情況下放大器子單元可以僅接收振蕩器信號(hào)作為控制信 號(hào)。在后者情況下，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，控制器222控制本地振蕩器信號(hào)發(fā)生器220向放大 器子單元輸入本地振蕩器信號(hào)。 如上文指出的那樣，第一至第四晶體管308至314構(gòu)成混頻器的同相位部分。類 似地，晶體管316、318、320以及322構(gòu)成混頻器的正交相位部分。Q信號(hào)的正分量(QP)被 從放大器子單元的輸入端耦合至第五CMOS晶體管316和第六CMOS晶體管318的源極，而Q 信號(hào)的負(fù)分量(QM)被加載至第七和第8CM0S晶體管320和322的源極。第五和第七CMOS 晶體管316和320的漏極被耦合在一起，而第六和第八CMOS晶體管318和322的漏極也被 耦合在一起。因此，CMOS晶體管316至322被配置為上變頻凈荷信號(hào)的Q分量。
在差分模式下，本地振蕩器提供的正交振蕩器信號(hào)LO—Q被加載到第五至第八 CMOS晶體管316至322的柵極。正交振蕩器信號(hào)的正分量L0_Q_P被耦合至第五和第八晶 體管316和322的柵極，而正交振蕩器信號(hào)的負(fù)分量L0_Q_M被耦合至第六和第七晶體管 318和320的柵極。正交振蕩器信號(hào)的正分量和負(fù)分量通過邏輯N0R門304和306耦合至 晶體管316至322的柵極，邏輯NOR門304和306具有作為另一個(gè)輸入的控制信號(hào)CNTL。
凈荷信號(hào)的差分模式上變頻I和Q分量可以通過將晶體管308、312、316以及320 的漏極耦合在一起來被合并，從而組成凈荷信號(hào)的正分量，其中包括凈荷信號(hào)的I和Q分量 的正分量。類似的，晶體管310、314、318和322的漏極也可以被耦合在一起，從而組成凈荷 信號(hào)的負(fù)分量，其中包括凈荷信號(hào)的I和Q分量的負(fù)分量。 圖3中示出的混頻器通過CMOS橋?qū)崿F(xiàn)，其中CMS0晶體管308至322作為開關(guān)根 據(jù)它們的由振蕩器信號(hào)定義的門電壓工作。在本示例中，CMOS晶體管308至322可以是N 型晶體管。相應(yīng)的，當(dāng)沒有振蕩器信號(hào)耦合至晶體管的柵極時(shí)，晶體管308至322不導(dǎo)通。
經(jīng)過上變頻的凈荷信號(hào)可以通過電容C1和C2被耦合至放大器部分。精確的說，凈 荷信號(hào)的正分量可以通過第一電容Cl耦合，而凈荷信號(hào)的負(fù)分量可以通過第二電容C2耦 合。在一端，所述第一電容C1被耦合到第一放大器CM0S晶體管324的柵極，而第二晶體管 C2被耦合到第二 CMOS晶體管330的柵極。此外，偏置電壓Vbias分別通過第一和第二電阻 Rl和R2被加載到第一和第二放大器晶體管324和330的柵極。電阻Rl和R2可以(相對(duì) 于彼此)被串聯(lián)耦合在凈荷信號(hào)的正信號(hào)通路和負(fù)信號(hào)通路之間，而且偏置電壓Vbias可 以被加載到電阻Rl和R2之間的點(diǎn)上。偏置電壓Vbias可以保證第一和第二放大器晶體管 324和330永久導(dǎo)通。 放大器部分進(jìn)一步包含第三放大器晶體管326、第四放大器晶體管332，以及第五 放大器晶體管328。第二偏置電壓Vbias2被加載至第三和第四放大器晶體管326和332的 柵極，以保證他們保持在導(dǎo)通狀態(tài)。第五晶體管328在其柵極處接收控制信號(hào)CNTL的互補(bǔ) 信號(hào)，從而控制放大器部分的工作。第三和第四放大器晶體管326和332的源極可以被耦 合至地，而且第三和第四放大器晶體管326和332的漏極可以被分別耦合至第一和第二放 大器晶體管324和330的源極。第一和第二放大器晶體管324和330的漏極可以被連接至 第五放大器晶體管328的源極，而且第五放大器晶體管328的漏極可以被連接至工作電壓。
7換句話說，第一和第三放大器晶體管324和326采用并聯(lián)方式與第二和第四放大器晶體管330和332被耦合在工作電壓和地之間。第五放大器晶體管328以串聯(lián)方式與其他放大器晶體管324、326 、330 、332排列在工作電壓和地之間，從而控制在放大器子單元的放大器部分中的電流。在本例中，放大器電阻324至332是N型CMOS晶體管。 放大器子單元的輸出信號(hào)可以從晶體管324、326和/或330、332之間的點(diǎn)獲得。更具體的，經(jīng)過放大的凈荷信號(hào)的負(fù)分量可以在第二和第四放大器晶體管330和332之間獲得，即從第二放大器晶體管330的源極和第四放大器晶體管332的漏極之間的點(diǎn)獲得。類似的，經(jīng)過放大的凈荷信號(hào)的正分量可以在第一和第三放大器晶體管324和326之間獲得，即從第一放大器晶體管324的源極和第三放大器晶體管326的漏極之間的點(diǎn)獲得。
讓我們更詳細(xì)的考慮放大器部分的工作情況。如上所述，放大器部分的工作由加載在第五放大器晶體管328柵極上的控制信號(hào)控制。加載在第五放大器晶體管328柵極的控制信號(hào)是加載在N0R門300至306的輸入端的控制信號(hào)CNTL的互補(bǔ)信號(hào)。讓我們假設(shè)通過將控制信號(hào)CNTL設(shè)置為邏輯值零(0)，振蕩器信號(hào)L0_I_P、 L0_I_M、 L0_Q_P，以及L0_Q_M被耦合至混頻器。相應(yīng)的，放大器子單元的混頻器部分對(duì)接收到的信號(hào)IP、 IM、 QP、 QM執(zhí)行上變頻，并且將經(jīng)過上變頻的凈荷信號(hào)耦合至放大器部分。由于控制信號(hào)CNTL為邏輯值零(0)，輸入至第五放大器晶體管328的柵極的它的互補(bǔ)值為邏輯值一 (l)，即正電壓。因此第五放大器晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)，并將工作電壓通過第五放大器晶體管328耦合至其他放大器晶體管324、326、330、以及330，并且造成在放大器晶體管324、326、330，以及330中對(duì)經(jīng)過上變頻的凈荷信號(hào)的放大。因此，經(jīng)過上變頻并放大的凈荷信號(hào)被饋送至放大器子單元的輸出端口 。通過這種方式，放大器子單元被控制信號(hào)CNTL激活，并在控制器222的控制下工作。 另一方面，讓我們假設(shè)通過將控制信號(hào)CNTL設(shè)置為邏輯值一 (1)，振蕩器信號(hào)L0_I_P、 LO_I_M、 LO_Q_P，以及LO—Q—M被從混頻器部分?jǐn)嚅_。相應(yīng)的，無論振蕩器信號(hào)的值如何，NOR門的輸出保持為O，而且振蕩器信號(hào)被有效的從放大器子單元的混頻器部分?jǐn)嚅_。因此，混頻器部分的晶體管保持在非導(dǎo)通狀態(tài)。此外，控制信號(hào)的互補(bǔ)信號(hào)現(xiàn)在為零(0)因此第五放大器晶體管328也處于非導(dǎo)通狀態(tài)，從而將其他放大器晶體管324、326、330以及332從工作電壓斷開。由于偏置電壓加載至它們的柵極，第二和第四放大器晶體管326和332保持在導(dǎo)通狀態(tài)，因此在這種狀態(tài)下放大器子單元的輸出被有效連接至地。通過這種方式，放大器子單元在控制器222的控制下被控制信號(hào)CNTL有效地?zé)o效。
電容C3和C4可以被設(shè)置在放大器子單元的輸出處。所述電容可以被認(rèn)為是放大器子單元的一部分，但是也可以被認(rèn)為是合并電路的一部分，從下列描述中將更加明確。電容C3可以被設(shè)置在正信號(hào)通路上，而電容C4可以被設(shè)置在負(fù)信號(hào)通路上。
如圖2中示出的，放大器子單元210、212的輸出可以被連接到合并電路218的輸入。圖4A和4B以兩種狀態(tài)示出合并電路218的實(shí)施例。讓我們首先考慮圖4A。也是在這種情況下，組合電路218從2個(gè)放大器子單元接收輸入，但是在實(shí)際情況下放大器子單元的數(shù)量可以更多。以差分模式提供并且包含正分量Vlin—P和負(fù)分量VliruM的信號(hào)Vl通過電容C3和C4被從圖3中示出的放大器子單元中接收。類似的，信號(hào)V2 (分量V2in_P和V2in_M)通過電容C5和C6從另一個(gè)放大器子單元被接收。電容C5可以被耦合至電容C3以便于合并兩個(gè)輸入信號(hào)VI和V2的正分量。類似的方式，電容C6可以被耦合至電容C4以便合并2個(gè)輸入信號(hào)V1和V2的負(fù)分量。電容相互連接的點(diǎn)可以位于電容C3至C6以及合并電路的輸出端口之間。 當(dāng)防止在放大器子單元和合并電路之間的DC(直流)連接的同時(shí)，電容C3至C6結(jié)合線圈L作為串聯(lián)諧振電路的功能，因此有效地合并接收到的信號(hào)VI和V2并且提供比單個(gè)放大器子單元顯著提高的電壓增益。線圈L耦合在正信號(hào)和負(fù)信號(hào)通路之間，即所述線圈可以在電容C3至C6以及合并電路輸出端口之間的點(diǎn)處將信號(hào)通路連接在一起。包括正分量Vout_P和負(fù)分量Vout_M的合并輸出信號(hào)Vout于是被加載到表示組合電路輸出負(fù)載元件的負(fù)載電阻RL上。與線圈L并聯(lián)的電阻R不是必須的，但是它可以被用于調(diào)諧所述電路的輸出負(fù)載。 在圖4A示出的狀態(tài)中，兩個(gè)放大器子單元都被激活，而且因此它們的輸出在合并電路中被合并。在圖4B示出的狀態(tài)中，放大器子單元中的一個(gè)被無效，而且因此電容C5和C6被從放大器子單元的一側(cè)連接到地。如上所述，當(dāng)放大器子單元被無效時(shí)，放大器子單元的放大器部分有效地將輸出接地。因此，只有被激活的放大器子單元的輸出信號(hào)被耦合至合并電路的輸出。 在本實(shí)施例中，可以維持合并電路的輸出阻抗而不考慮激活的和/或無效的放大器子單元的數(shù)量。從圖4A和4B能夠看出，輸出功率的變化歲被激活放大器子單元數(shù)量而變但也隨電容Cl至C4電容比而變。在現(xiàn)代CMOS處理中，電容比可以被精確控制以避免無效的放大器子單元對(duì)輸出功率的影響。因此，輸出功率僅隨激活的放大器子單元的數(shù)量而變地受到影響。 由于無效的放大子單元不輸出可能造成信號(hào)泄漏的信號(hào)，對(duì)于隔離度的需要也很低。此外，無效的放大器子單元的功耗也很小，因此根據(jù)本發(fā)明的模塊化放大器結(jié)構(gòu)的功耗也很低。而且，增益控制的放大器可以被設(shè)計(jì)為避免對(duì)使用額外的無源元件的需要。
在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模塊化放大器中提供的放大器子單元可以相同但是也可以在拓?fù)浜驮谒鼈兎糯髢艉尚盘?hào)的放大能力方面互不相同。根據(jù)另一實(shí)施例，至少部分放大器單元的放大因子通過二進(jìn)制加權(quán)方式控制。二進(jìn)制加權(quán)的放大器子單元可以包括類似于圖3中示出的放大器部分的多個(gè)放大器部分，其中每個(gè)放大器部分被二進(jìn)制信號(hào)激活或無效，所述二進(jìn)制信號(hào)控制著將放大器部分耦合至工作電壓的開關(guān)。除了加載到第五放大器晶體管328上的互補(bǔ)控制信號(hào)CNTL被獨(dú)立于加載到N0R門300至306的控制信號(hào)的另一個(gè)二進(jìn)制控制信號(hào)替換之外，上述可以通過類似與圖3中的方式實(shí)現(xiàn)。于是，多個(gè)并聯(lián)的放大器部分的輸出可以在合并電路中被合并，或者輸出端口可以直接簡(jiǎn)單的相互連接。
圖5是流程圖，示出了在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的放大器中放大凈荷信號(hào)的方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述方法可以在無線電發(fā)射機(jī)中被執(zhí)行。無線電發(fā)射機(jī)可以包括圖2和/或圖3示出的裝置。 方法從塊500開始。在塊502中提供包含多個(gè)放大器子單元的模塊化放大器結(jié)構(gòu)。在塊504中，在模塊化放大器的輸入接口處接收凈荷信號(hào)和至少一個(gè)控制信號(hào)。凈荷信號(hào)是在至少一個(gè)控制信號(hào)的控制下將要在模塊化放大器結(jié)構(gòu)中放大的信號(hào)。控制信號(hào)可以由用于控制模塊化放大器結(jié)構(gòu)的工作的控制器提供。 在塊506中，在至少一個(gè)控制信號(hào)的控制下在每個(gè)放大器子單元中放大凈荷信號(hào)。實(shí)際上，不同的控制信號(hào)可以控制每個(gè)放大器子單元。由控制器提供的至少一個(gè)控制
9信號(hào)可以激活或無效每個(gè)放大器子單元，由此有效控制模塊化放大器結(jié)構(gòu)的放大因子。在塊508中，在合并電路中合并放大器子單元的輸出。合并電路可以是上文描述的振蕩電路。
上文描述的圖5中的步驟和相關(guān)功能并不是按照絕對(duì)的時(shí)間順序，而且部分步驟可以同步完成或者按照與圖中給出的順序不同的順序執(zhí)行。也可以在步驟之間個(gè)或步驟之中執(zhí)行其他功能。某些步驟或部分步驟也可以通過相應(yīng)的步驟或部分步驟替換。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員非常明顯，隨著技術(shù)進(jìn)步，本發(fā)明的概念可以采用多種方式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明及其實(shí)施例不限于上述示例，但是可以在權(quán)利要求范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
一種裝置，包含接口，其被配置用于接收凈荷信號(hào)以及至少一個(gè)控制信號(hào)；模塊化放大器結(jié)構(gòu)，包含多個(gè)并聯(lián)放大器子單元，每個(gè)放大器子單元包括頻率變換器并被配置用于在至少一個(gè)接收到的控制信號(hào)的控制下，處理接收到的凈荷信號(hào)；以及合并電路，可操作的耦合在所述多個(gè)放大器子單元的輸出，并被配置用于合并所述多個(gè)放大器子單元的輸出從而提供被放大的凈荷信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述合并電路的輸出是所述放大器子單元的輸出的疊加。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其中所述頻率變換器被配置用于將所述凈荷信號(hào)從第 一頻帶轉(zhuǎn)換為第二頻帶。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一個(gè)的裝置，其中所述頻率轉(zhuǎn)換器被配置用于將凈荷信 號(hào)從相同的第一頻帶處理到相同的第二頻帶。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一個(gè)的裝置，其中所述至少一個(gè)控制信號(hào)包括至少一個(gè) 振蕩器信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一個(gè)的裝置，其中每個(gè)放大器子單元被配置用于通過至 少一個(gè)控制信號(hào)被激活或無效，從而控制所述模塊化放大器結(jié)構(gòu)的輸出功率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一個(gè)的裝置，其中每個(gè)放大器子單元被配置用于通過將 振蕩器信號(hào)耦合至所述放大器子單元而被激活，以及通過阻止所述振蕩器信號(hào)耦合至所述 放大器子單元而被無效。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一個(gè)的裝置，其中所述至少一個(gè)控制信號(hào)被耦合至所述 模塊化放大器結(jié)構(gòu)的晶體管的柵極，而且所述晶體管被配置用于響應(yīng)于所述至少一個(gè)控制 信號(hào)，將所述凈荷信號(hào)耦合至所述模塊化放大器結(jié)構(gòu)的輸出。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任何一個(gè)的裝置，其中所述合并電路通過無源元件實(shí)現(xiàn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任何一個(gè)的裝置，其中所述合并電路包括振蕩電路。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一個(gè)的裝置，其中所述放大器子單元被配置用于通過 不同放大因子放大所述凈荷信號(hào)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任何一個(gè)的裝置，其中所述放大器子單元中的至少一部分 的放大因子通過二進(jìn)制加權(quán)控制。
13. —種無線電發(fā)射機(jī)，其包含根據(jù)前述權(quán)利要求1至12中任何一個(gè)的裝置。
14. 一種方法，包含提供包含多個(gè)并聯(lián)放大器子單元的模塊化放大器結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)放大器子單元包括頻 率轉(zhuǎn)換器；在所述模塊化放大器結(jié)構(gòu)中接收凈荷信號(hào)以及至少一個(gè)控制信號(hào)； 在至少一個(gè)接收到的控制信號(hào)的控制下，在每個(gè)放大器子單元中處理接收到的凈荷信號(hào)；在可操作的耦合到所述多個(gè)放大器子單元的輸出的合并電路中，合并多個(gè)放大器子單 元的輸出以提供被放大的凈荷信號(hào)。
15. 權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包含作為所述放大器子單元的輸出的疊加來提供所 述合并電路的輸出。
16. 權(quán)利要求14或15的方法，進(jìn)一步包含響應(yīng)于加載到每個(gè)放大器子單元上的所述 至少一個(gè)控制信號(hào)，在每個(gè)放大器子單元中，將所述凈荷信號(hào)從第一頻帶轉(zhuǎn)換到第二頻帶。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14至16中任何一個(gè)的方法，進(jìn)一步包含將凈荷信號(hào)從相同的第一 頻帶處理到相同的第二頻帶。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14至17中任何一個(gè)的方法，進(jìn)一步包含提供至少一個(gè)振蕩器信號(hào) 作為所述至少一個(gè)控制信號(hào)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14至18中任何一個(gè)的方法，進(jìn)一步包含響應(yīng)于所述至少一個(gè)控制 信號(hào)，選擇性地激活或無效每個(gè)放大器子單元，由此控制所述模塊化放大器結(jié)構(gòu)的輸出功 率。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14至19中任何一個(gè)的方法，進(jìn)一步包含 通過將振蕩器信號(hào)耦合至所述放大器子單元來激活每個(gè)放大器子單元；以及 通過阻止所述振蕩器信號(hào)耦合至所述放大器子單元來無效每個(gè)放大器子單元。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14至20中任何一個(gè)的方法，進(jìn)一步包含 將至少一個(gè)控制信號(hào)耦合至所述模塊化放大器結(jié)構(gòu)晶體管的柵極；以及 響應(yīng)于所述至少一個(gè)控制信號(hào)，配置所述晶體管從而將所述凈荷信號(hào)耦合至所述模塊化放大器結(jié)構(gòu)的輸出。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14至21中任何一個(gè)的方法，進(jìn) 并電路。
23. 根據(jù)權(quán)利要求14至22中任何一個(gè)的方法，進(jìn) 振蕩電路。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14至23中任何一個(gè)的方法，進(jìn) 通過不同放大因子放大所述凈荷信號(hào)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14至24中任何一個(gè)的方法，進(jìn) 放大器子單元中的至少一部分的放大因子。
26. —種裝置，包含用于提供包含多個(gè)并聯(lián)放大器子單元的模塊化放大器結(jié)構(gòu)的裝置，其中每個(gè)放大器子單元包括頻率轉(zhuǎn)換器；用于在所述模塊化放大器結(jié)構(gòu)中接收凈荷信號(hào)和至少一個(gè)控制信號(hào)的裝置； 用于在至少一個(gè)接收到的控制信號(hào)的控制下，在每個(gè)放大器子單元中處理接收到的凈荷信號(hào)的裝置；以及用于在可操作地耦合到所述多個(gè)放大器子單元的輸出的合并電路中，合并多個(gè)放大器 子單元的輸出以提供被放大的凈荷信號(hào)的裝置。步包含采用無源元件實(shí)現(xiàn)所述合 步包含配置所述合并電路以包含 步包含配置所述放大器子單元以 步包含采用二進(jìn)制加權(quán)控制所述
全文摘要
本發(fā)明提供包含多個(gè)并聯(lián)放大器子單元(208)的模塊化放大器結(jié)構(gòu)。每個(gè)放大器子單元被配置用于在至少一個(gè)接收到的控制信號(hào)的控制下放大接收到的凈荷信號(hào)。所述放大器子單元的輸出被加載到合并電路(218)。所述合并電路被配置用于合并多個(gè)放大器子單元的輸出從而提供被放大的凈荷信號(hào)。
文檔編號(hào)H03F3/195GK101785181SQ200880104165
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者S·維爾霍寧 申請(qǐng)人:諾基亞公司