具有可编程级的射频功率放大器偏压调制制造技术

多赫蒂放大器能够通过取决于一组连续通信时隙中的每个通信时隙中的流量负载水平而按需要启用载波和峰化放大器且控制偏压调制来增强在低功率和高功率RF通信状态下的效率。举例来说，如果在低功率状态下通信时隙中的流量负载水平未超过相对较低阈值，那么按需要选择性地启用载波放大器，不启用峰化放大器，且使载波放大器偏压电平保持基本上恒定。如果在中间功率状态下超过所述较低阈值但未超过相对较高阈值，那么启用全部载波放大器，选择性地启用峰化放大器，且使偏压电平保持基本上恒定。如果在高功率状态下超过所述较高阈值，那么可启用全部载波和峰化放大器，且峰化放大器偏压跟踪经接收RF信号的RF包络。

Bias voltage modulation of RF power amplifier with programmable level

The Dotti amplifier can enhance the efficiency of the low power and high power RF communication by enabling the carrier and peak amplifier to be enabled and controlling the bias modulation by depending on the flow load level in each of the communication slots in a set of continuous communication slots. For example, if the flow load level in a communication slot in a low power state does not exceed a relatively low threshold, then the carrier amplifier is selectively enabled, the peak amplifier is not enabled, and the carrier amplifier bias level remains basically constant. If the lower threshold is exceeded in the middle power state but does not exceed the relatively high threshold, all carrier amplifiers are enabled, the peak amplifier is selectively enabled, and the bias level is kept constant. If the higher threshold is exceeded in a high power state, all carrier and peak amplifier can be enabled, and the peak amplifier is biased to track the RF envelope of the received RF signal.

【技术实现步骤摘要】
具有可编程级的射频功率放大器偏压调制
本公开大体上涉及射频(radiofrequency；RF)功率放大器，且更具体地说，涉及基于流量负载水平来调制偏压的多赫蒂(Doherty)放大器。
技术介绍
增加信号功率的放大器可用于例如将低功率射频(RF)信号转换成较高功率RF信号来驱动发射器的天线。高增益、高线性、稳定性和高效率水平是理想放大器的特性。最近，由于多赫蒂功率放大器架构的高功率附加效率，所述架构已不仅成为基站收发信台(basetransceiverstation；BTS)的注意焦点，而且成为移动终端的注意焦点。多赫蒂功率放大器包括两个或多于两个放大器：至少一个“载波”放大器和至少一个“峰化”放大器。这些放大器可并联地连接，其中它们的输出是由执行阻抗变换的对消传输线接合。峰化放大器随着载波放大器饱和而输送电流，由此缩减载波放大器的输出处所经历的阻抗。因此，在载波放大器由于“负载牵引”效应而饱和时，载波放大器将更多电流输送到负载。由于载波放大器保持接近于饱和，故多赫蒂功率放大器能够发射峰值输出功率，使得系统的总效率保持相对高。在常常采用功率放大器以增加高频信号的功率的无线通信系统中，功率放大器通常是发射链(即，输出级)中的最后放大器。一般来说，常规的高频功率放大器在以最大输出功率发射时以最大功率效率操作，最大输出功率是在高流量负载水平下经历。功率效率倾向于随着输出功率减低而减低。无线通信系统中的流量负载水平(即，在任一时间通信的用户的数目)可取决于例如当日时间而极大地变化。在相当大的比例的时间，系统可能在经历低流量负载水平。所需要的是一种能够在较高流量负载水平以及较低流量负载水平下实现较高效率的功率放大器。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种放大器装置，包括：射频(RF)放大器，其具有被配置成接收RF输入信号的输入、被配置成接收偏压电压的偏压输入，和被配置成输出经放大RF信号的输出；以及偏压控制器，其被配置成针对一组多个连续通信时隙中的每个通信时隙进行以下操作：在所述通信时隙期间确定所述RF输入信号的包络的功率电平；比较所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平与第一阈值；以及将偏压电压供应到所述偏压输入，其中：在所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平未超过所述第一阈值时，所述偏压控制器在所述通信时隙的持续时间期间将基本上恒定偏压电压供应到所述偏压输入；且在所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平超过所述第一阈值时，所述偏压控制器在所述通信时隙的所述持续时间期间将非恒定偏压电压供应到所述偏压输入，其中所述非恒定偏压电压遍及所述通信时隙的持续时间跟踪所述RF输入信号的所述包络。在一个或多个实施例中，所述栅极偏压控制器进一步被配置成进行以下操作：选择被供应到所述偏压输入的所述基本上恒定偏压电压以针对所述通信时隙在最佳操作模式下对所述RF放大器加偏压；以及供应所述非恒定偏压电压以在所述通信时隙期间在超过高功率阈值的功率电平下优化所述RF放大器的增益。在一个或多个实施例中，所述RF放大器是第一RF放大器，其中所述装置进一步包括第二RF放大器，所述第二RF放大器具有被配置成接收所述RF输入信号的第二输入、被配置成接收第二偏压电压的第二偏压输入，和被配置成输出第二经放大RF信号的第二输出，其中所述偏压控制器进一步被配置成进行以下操作：将第二偏压电压供应到所述第二偏压输入；比较所述RF包络的所述功率电平与低于所述第一阈值的第二阈值；以及在所述功率电平超过所述第二阈值但不大于所述第一阈值时，遍及所述通信时隙的所述持续时间限制所述第一和第二偏压电压的变化性。在一个或多个实施例中，通过将所述第一和第二偏压电压保持在目标电压的10％内来限制所述第一和第二偏压电压的变化性。在一个或多个实施例中，所述偏压控制器进一步被配置成在所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平超过所述第一阈值时进行以下操作：在所述通信时隙的所述持续时间期间将非恒定偏压电压供应到所述第一偏压输入和所述第二偏压输入两者，其中所述非恒定偏压电压在所述通信时隙期间跟踪所述RF输入信号的所述包络。在一个或多个实施例中，所述偏压控制器进一步被配置成进行以下操作：在所述功率电平不大于所述第二阈值时，启用所述第一RF放大器的操作且禁止所述第二RF放大器的所述操作；以及在所述功率电平超过所述第二阈值时，启用所述第一RF放大器和所述第二RF放大器两者。在一个或多个实施例中，所述第一RF放大器是第一RF峰化放大器，所述第二RF放大器是第二RF峰化放大器，且所述装置进一步包括：第三RF峰化放大器，其具有被配置成接收所述RF输入信号的第三输入、被配置成接收第三偏压电压的第三偏压输入，和被配置成输出第三经放大RF信号的第三输出；第一调制缓冲器，其中所述第一调制缓冲器被配置成将经调制偏压信号提供到所述第一和第二RF峰化放大器；以及第二调制缓冲器，其中所述第二调制缓冲器被配置成将经调制偏压信号提供到所述第三峰化放大器。根据本专利技术的第二方面，提供一种多赫蒂放大器，包括：功率分配器，其具有被配置成接收RF输入信号的分配器输入、被配置成输出载波输入信号的载波输出，和被配置成输出峰化输入信号的峰化输出；RF载波放大器，其具有被配置成接收所述载波输入信号的载波输入、被配置成接收载波偏压信号的载波偏压输入，和被配置成输出经放大载波信号的载波输出；RF峰化放大器，其具有被配置成接收所述峰化输入信号的峰化输入、被配置成接收峰化偏压信号的峰化偏压输入，和被配置成输出经放大峰化信号的峰化输出；以及偏压控制器，其被配置成进行以下操作：针对通信时隙确定所述RF输入信号的包络；比较所述RF输入信号的所述包络的功率电平的属性与第一阈值；在所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平的所述属性未超过所述第一阈值时，在所述通信时隙的持续时间期间将基本上恒定偏压信号供应到所述载波偏压输入；以及在所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平的所述属性超过所述第一阈值时，在所述通信时隙的所述持续时间期间将非恒定偏压信号供应到所述载波偏压输入，其中在所述通信时隙期间从所述RF输入信号的所述包络导出所述非恒定偏压信号。在一个或多个实施例中，所述功率电平的属性是所述RF包络的平均功率电平。在一个或多个实施例中，所述非恒定偏压信号被配置成在所述通信时隙期间跟踪所述RF输入信号的所述包络以优化所述载波放大器的增益响应。在一个或多个实施例中，所述偏压控制器进一步被配置成进行以下操作：比较所述RF包络的所述功率电平的所述属性与第二阈值，其中所述第二阈值小于所述第一阈值；以及在所述RF输入信号的所述平均功率电平小于第二阈值时，禁止所述峰化放大器的操作。在一个或多个实施例中，所述偏压控制器进一步被配置成进行以下操作：比较所述RF包络的所述功率电平的所述属性与第三阈值，其中所述第三阈值小于所述第一阈值；以及在所述RF输入信号的所述功率电平的所述属性大于所述第三阈值时，在所述通信时隙的所述持续时间期间将第二基本上恒定偏压信号供应到所述峰化偏压输入。在一个或多个实施例中，所述第三阈值与所述第二阈值基本上相同。在一个或多个实施例中，所述偏压控制器进一步被配置成在所述RF输入信号的所述功率电平的所述属性大于所述第一阈值时进行以下操作：在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放大器装置，其特征在于，包括：射频(RF)放大器，其具有被配置成接收RF输入信号的输入、被配置成接收偏压电压的偏压输入，和被配置成输出经放大RF信号的输出；以及偏压控制器，其被配置成针对一组多个连续通信时隙中的每个通信时隙进行以下操作：在所述通信时隙期间确定所述RF输入信号的包络的功率电平；比较所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平与第一阈值；以及将偏压电压供应到所述偏压输入，其中：在所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平未超过所述第一阈值时，所述偏压控制器在所述通信时隙的持续时间期间将基本上恒定偏压电压供应到所述偏压输入；且在所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平超过所述第一阈值时，所述偏压控制器在所述通信时隙的所述持续时间期间将非恒定偏压电压供应到所述偏压输入，其中所述非恒定偏压电压遍及所述通信时隙的持续时间跟踪所述RF输入信号的所述包络。

【技术特征摘要】
2016.12.20 US 15/384,6011.一种放大器装置，其特征在于，包括：射频(RF)放大器，其具有被配置成接收RF输入信号的输入、被配置成接收偏压电压的偏压输入，和被配置成输出经放大RF信号的输出；以及偏压控制器，其被配置成针对一组多个连续通信时隙中的每个通信时隙进行以下操作：在所述通信时隙期间确定所述RF输入信号的包络的功率电平；比较所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平与第一阈值；以及将偏压电压供应到所述偏压输入，其中：在所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平未超过所述第一阈值时，所述偏压控制器在所述通信时隙的持续时间期间将基本上恒定偏压电压供应到所述偏压输入；且在所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平超过所述第一阈值时，所述偏压控制器在所述通信时隙的所述持续时间期间将非恒定偏压电压供应到所述偏压输入，其中所述非恒定偏压电压遍及所述通信时隙的持续时间跟踪所述RF输入信号的所述包络。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述栅极偏压控制器进一步被配置成进行以下操作：选择被供应到所述偏压输入的所述基本上恒定偏压电压以针对所述通信时隙在最佳操作模式下对所述RF放大器加偏压；以及供应所述非恒定偏压电压以在所述通信时隙期间在超过高功率阈值的功率电平下优化所述RF放大器的增益。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述RF放大器是第一RF放大器，其中所述装置进一步包括第二RF放大器，所述第二RF放大器具有被配置成接收所述RF输入信号的第二输入、被配置成接收第二偏压电压的第二偏压输入，和被配置成输出第二经放大RF信号的第二输出，其中所述偏压控制器进一步被配置成进行以下操作：将第二偏压电压供应到所述第二偏压输入；比较所述RF包络的所述功率电平与低于所述第一阈值的第二阈值；以及在所述功率电平超过所述第二阈值但不大于所述第一阈值时，遍及所述通信时隙的所述持续时间限制所述第一和第二偏压电压的变化性。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，通过将所述第一和第二偏压电压保持在目标电压的10％内来限制所述第一和第二偏压电压的变化性。5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述偏压控制器进一步被配置成在所述RF输入信号的所述包络的所述功率电平超过所述第一阈值时进行以下操作：在所述通信时隙的所述持续时间期间将非恒定偏压电压供应到所述第一偏压输入和所述第二偏压输入两者，其中所述非恒定偏压电压在所述通信时隙期间跟踪所述RF输入信号的所述包络。6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述偏压控制器进一步被配置成进行以下操作：在所述功率电平不大于所述第二阈值时，启用所述第一RF放大器的操作且禁止所述第二RF放大器的所述操作；以及在所述功率电平超过所述第二阈值时，启用所述第一RF放大器和所述第二RF放大器两者。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一RF放大器是第一RF峰化放大器，所述第二RF放大器是第二RF峰化放大器，且所述装置进一步包括：第三RF峰化放大器，其具有被配置成接收所述RF输入信号的第三输入、被配置成接收第三偏压电压的第三偏压输入，和被配置成输出第三经...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德·弗农·海士，约瑟夫·斯陶丁格，阿卜杜勒拉赫曼·M·S·艾哈迈德，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US