本发明专利技术涉及多分支异相系统和方法。多电平多分支异相放大器(20-1)包括：第一分支组电路(22-1)，其包括接收第一RF输入信号(S1(t))和第一控制信息(S11_Ctrl＝VDD)的第一分支电路(11)和接收所述第一输入信号和第二控制信息(S12_Ctrl)的第二分支电路(12)。第一分支电路(11)和第二分支电路(12)中的每个分支电路都包括功率放大器。第二控制信息使第二分支电路能够接通或断开，而第一分支电路(11)保持接通。第二分支组电路(22-2)包括接收第二RF输入信号(S2(t))和第三控制信息(S21_Ctrl＝VDD)的第三分支电路(21)和接收第二输入信号(S2(t))和第四控制信息(S22_Ctrl)的第四分支电路(22)。第三分支电路和第四分支电路中的每个分支电路都包括功率放大器。第四控制信息使得第四分支电路能够接通或断开，而第三分支电路保持接通。组合器(24)组合功率放大器的输出信号以便产生输出信号(SOUT(t))。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
技术介绍
本专利技术总体涉及多电平异相功率放大器，并且更具体地，涉及非对称的多电平多 分支异相功率放大器，该功率放大器具有改善的功率效率并且不需要在多个电源电压之间 切换。 现有技术中的问题在于调制解调器无线通信系统中对于高数据速率和高效频 谱利用的需求导致调制后信号的高的峰值-平均功率比。这需要在极大减小的输出功 率电平下操作相关联的RF功率放大器（PA)很长时间，这被称为大的"功率回退（power back-off) "操作。传统的功率放大器在功率回退状况下比在峰值输出功率状况下具有更低 的效率（即，放大器传递到负载的功率除以功率放大器消耗的总功率）。 在手持式设备中，低功率效率的RF功率放大器导致更短的电池寿命，并且在基站 应用中，低功率效率的RF功率放大器可能导致浪费功率和高散热成本。 异相或使用非线性元件的线性放大（LINC技术）通过组合恒定包络相位调制的信 号驱动的两个功率放大器的输出而产生幅度调制。在过去，还报告了使用开关功率放大器 如D类和E类放大器的异相功率放大器配置。参见由F. Raab 1985年10月发表在IEEE通 信学报（IEEE Transactions on Communications)上（第 33 卷第 10期 1〇94_1〇99 页）的 名称为"异相RF功率放大器系统的效率（Efficiency of Outphasing RF Power-Amplifier Systems) "的文章，这篇文章公开了异相放大器的效率均衡和效率分析。还参见2013年 8月15日公开的Hur等人的名称为"具有改善效率的LINC发射器（LINC Transmitter with Improved Efficiency)" 的美国专利申请公开 2013/00210376 ;还参见 Beltran 等人 2009 年 6 月发表在 IEEE MTT-S 国际微波研讨会（IEEE MTT-S International Microwave Symposium)上（第757-760页）的名称为"使用E类功率放大器的HF异相发射器（HF Outphasing Transmitter Using Class-E Power Amplifiers)'，的文章，以及 Hung 等人 2007 年 8 月发表在 IEEE微波和无线元件期刊（IEEE Microwave and Wireless Components Letters)(第17卷第8期619-621页）上的名称为"具有希莱克斯组合器的CMOS异相D 类放大器（CMOS Outphasing Class-D Amplifier with Chireix Combiner)" 的文章。 现有技术图1总体上指示了在基本的异相系统中如何分别生成导体14A和14B 上的驱动信号Sl(t)和S2(t)。（基本异相技术在上面提到的F.Raab的"Efficiency of Outphasing RF Power-Amplifier Systems"的文章中描述。）在图1中，半圆周17中的驱 动信号SI (t)和S2(t)是由信号分离电路15响应于输入的由矢量17C表示的幅值和相位 调制后的信号S(t)生成的。在半圆周17中，驱动信号Sl(t)和S2(t)分别由矢量17A和 17B表示。具体地，在异相功率放大器中，具有幅值和相位调制的输入信号S(t) =altkicpl:1) 被分解为分别位于导体14A和14B上的两个恒定包络相位调制后的信号SI (t)和S2 (t)，如其中， Θ ⑴=cos 1 并且，恒定幅值A被定义为最大值a (t)/2,其中φ(〇是原始幅值和相位调制的信 号S(t)的相位。信号Sl(t)和S2(t)的恒定幅值包络允许分别使用功率放大器3A和3B 的开关模式实施方式。 现有技术图2类似于图1，其来自于Philip A. Godoy等人2012年10月发表 在 IEEE 固态电路杂志（IEEE Journal of solid-state circuits)上（第47 卷第 10 期 2372-2384页）的名称为"65纳米CMOS中的2. 4-GHz、27-dBm非对称多电平异相功率放大 器（A 2. 4-GHz, 27-dBm Asymmetric Multilevel Outphasing Power Amplifier in 65-nm CMOS)"的文章中，该文章通过引用整体并入本文。（同时参见Joel L. Dawson等人的于 2012年4月24日发布的名称为"RF放大器的非对称多电平异相结构体系（Asymmetric Multilevel Outphasing Architecture for RF Amplifiers)"相关美国专利8, 164, 384,同 样通过引用整体并入本文。）上面的Godoy等人的文章示出了非对称的多电平异相（AMO) 发射器的示例，该发射器包括输入到AMO信号分解电路2的"同相"输入信号I (t)和"正交" 输入信号"Q (t) "，该分解电路2产生分别耦合到一对相位调制器电路IA和IB的输入端的 一对输出信号〇:和Φ 2。相位调制器IA和IB的输出端通过导体14A和14B分别连接至 两个开关功率放大器3A和3B的输入端。相位调制器IA生成导体14A上的信号S 1 (t)，而 相位调制器IB生成导体14B上的信号S2(t)。 在这个示例中，开关电路5A操作以用于将四个电源电压Vsupl、Vsup2、V supjP V _4选 择性地耦合到功率放大器3A的电源电压端子4A，以及开关电路5B操作以用于将Vsupl、V sup2、 VSUP，V _选择性地耦合到功率放大器3B的电源电压端子4B。AMO信号分解电路2生成 到开关5A和图5B的电源选择（即电源调制）控制信号心⑴和~(〇。 功率放大器3A生成导体7A上的驱动信号S1 (Otw，并将它作为输入提供给组合器 10 (其能够是孤立的或非孤立的组合器）。类似地，功率放大器3B生成导体7B上的驱动信 号，并将它作为另一输入提供给组合器10。组合器10的输出& υτα)通过导体IOA 耦合至天线10Β，其提供了负载阻抗。上面提到的Godoy的文章提供了如何生成各种输入信 号的全面解释。（相关的参考文件是SungWon Chung等人2010年5月发表在IEEE MTT-S 国际微波研讨会（IEEE MTT-S International Microwave Symposium)上（第 264-267 和 23-28页）的名称为"使用具有离散脉冲宽度调制的功率放大器的非对称多电平异相发射 器Asymmetric Multilevel Outphasing Transmitter using Class-E PAs with Discrete Pulse Width Modulation" 的文章〇 ) 已知的非对称多电平异相（AMO)技术使用由电源选择信号A1U)和^⑴可选择 的多个电源电平（例如，在现有技术图2中的V supl，Vsup2,...等）来改善"回退"功率电平下 的RF功率放大器的功率效率。 不本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多电平多分支异相放大器，其包含：(a)第一分支组电路，其包括接收第一RF输入信号和第一控制信息的第一分支电路和接收所述第一输入信号和第二控制信息的第二分支电路，所述第一分支电路和第二分支电路中的每个分支电路都包括相应的功率放大器，所述第二控制信息使得所述第二分支电路能够选择性地接通或断开，而所述第一分支电路保持处于接通状态；(b)第二分支组电路，其包括接收第二RF输入信号和第三控制信息的第三分支电路和接收所述第二输入信号和第四控制信息的第四分支电路，所述第三分支电路和第四分支电路中的每个分支电路都包括相应的功率放大器，所述第四控制信息使得所述第四分支电路能够选择性地接通或断开，而所述第四分支电路保持在处于接通状态；以及(c)组合器电路系统，其用于组合所述功率放大器的输出信号以及产生负载两端的输出信号。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·班纳吉，R·和扎尔，L·丁，N·R·舍姆，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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