适用于蓝牙装置的功率放大系统和相关功率放大方法制造方法及图纸

功率放大系统包含压控振荡器、除频器、混频器和加法放大器。该压控振荡器用以提供频率为一预定频率的非整数倍的输入讯号；该除频器耦接于该压控振荡器，用以接收该输入讯号并且对该输入讯号进行除频，以分别产生对应于该输入讯号的同相讯号和正交讯号；该混频器分别耦接于该压控振荡器和该除频器，用以对该压控振荡器传来的该输入讯号和该除频器传来的该同相讯号进行混频，以输出混频后讯号；该加法放大器分别耦接于该混频器和该除频器，用以对该混频后讯号和该正交讯号进行整合，以产生具有预定频率的输出讯号。

【技术实现步骤摘要】
适用于蓝牙装置的功率放大系统和相关功率放大方法
本专利技术是关于功率放大器的应用，尤指关于蓝牙(Bluetooth)传输的功率调整。
技术介绍
对于传统的直接升频发射机(direct-uptransmitter)，压控振荡器(voltagecontrolledoscillator,VCO)的频率如果选择在功率放大器(poweramplifier,PA)的偶次谐波(evenharmonic)的相同频率上，VCO频率就有可能被功率放大器的频率所影响，又称功率放大器牵引效应(PA-pulling)，使得误差向量幅度(ErrorVectorMagnitude，EVM)变差，进而使得通讯品质恶化。以2.4GHz的蓝牙发射器为例，当VCO的讯号为2.4GHz或其倍数(例如4.8GHz、9.6GHz)时，就会产生上述功率放大器牵引效应。目前已有一些先前技术着手于解决上述问题，为了有更具体的概念，以下将对这些关技术作概括性的介绍：请参阅图1，图1是为先前技术的蓝芽发射器的示意图，更多细节可参阅“H.Darabi,etal.,“ADual-Mode802.11b/BluetoothRadioin0.35umCMOS,”IEEEJ.SolidStateCircuits,pp.698-706.Mar.2005”。在图1所示的蓝牙本地振荡器(localoscillator，LO)产生架构中，为了避免造成对VCO的功率放大器牵引效应，VCO频率会选择在LO频率(2.4GHz)的2/3处，即1.6GHz；其中混频器(Mixer)是采用双边带混波器(doublesidebandmixer，DSB)架构。此作法的缺点在于：在此混频器的输出端除了有2.4GHz信号外，还会额外的有非理想突刺(spur)在800MHz处，导致功率放大的特性大受影响。请接着参阅图2，图2是为先前技术的分数型倍频器的示意图(细节可参阅“A.Bevilacqua“A2.7-6.1GHzCMOSLocalOscillatorBasedonFrequencyMultiplicationby3/2,”2011NORCHIP”)，其中，当VCO刻意选取为2.4G的2/3倍以避免产生功率放大器牵引效应效应时，最后混频器的输出需要再经过3/2倍的还原才能得到2.4G的讯号。为了达到此目的，此文献先透过除频器将VCO的频率除以二后，再透过乘频的方式造出乘三倍的效果，最后得到VCO倍频1.5倍的输出频率。然而，上述方法必须使用到奇数的乘频架构，而奇数乘频架构在设计上不但非常复杂，也会增加大量的成本，因此这样的在输出端直接以倍数还原的方式并不理想。美国公开号US20110140746A1揭示了以单边带(singlesideband，SSB)混频器架构作为混频器(Mixer)的技术，其技术虽然可额外抑制非理想突刺，但缺点是混频器的两个输入端都需要同相/正交(In-phase/Quadrature，简称I/Q)的讯号。接着，请参阅图3，美国专利号US7894778揭示了一种多频带(Multiband)LO产生器，可将频率调整为1.5倍或1.25倍，藉此缩小VCO的调频范围。然而，上述作法的缺点是非理想突刺会随着小数化的程度，离想要的输出频率变近。此外，美国专利号US9548774揭示一种N路滤波器(N-pathfilter)架构，用以透过N-pathfilter产生带拒(bandreject)频率响应，输出端采用双边带(doublesideband，DSB)混频器将非理想突刺滤除，但缺点是需要产生N路滤波所需要的时脉，倘若N＝4，则需要产生25％责任周期(dutycycle)的时脉，若要有好的滤波效果则必须提高阶数。上述作法的缺点是阶数扩充不易，且阶数越高，运行的责任周期(dutycycle)越小，也因此越耗电。另外，美国专利号US7515931、US8121214提出利用带通滤波器(Band-passfilter，BPF)来滤除非理想突刺，带通滤波器虽然相对简单，但缺点是会占用较大的面积，这无疑是一种成本上的增加。综上所述，诸多先前技术无法在不产生副作用的情况下改善功率放大器牵引效应的问题，因此实有需要一种新颖的方法及相关电路来改善上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于蓝牙装置的功率放大系统以及相关方法，以在不产生副作用的情况下解决先前技术所面临的瓶颈。本专利技术的至少一实施例提供了一种适用于蓝牙装置的功率放大系统，该功率放大系统用以产生一预定频率的输出，该功率放大系统包含一压控振荡器、一除频器、一混频器以及一加法放大器。该压控振荡器用以提供频率为该预定频率的一非整数倍的输入讯号；该除频器耦接于该压控振荡器，用以接收该输入讯号并且对该输入讯号进行除频，以分别产生对应于该输入讯号的一同相(in-phase)讯号以及一正交(quadrature)讯号；该混频器分别耦接于该压控振荡器以及该除频器，用以对该压控振荡器传来的该输入讯号以及该除频器传来的该同相讯号进行混频，以输出一混频后讯号；以及，该加法放大器分别耦接于该混频器以及该除频器，用以对该混频后讯号以及该正交讯号进行整合，以产生具有该预定频率的倍频的第一输出讯号。本专利技术的至少一实施例提供了一种适用于蓝牙装置的功率放大方法，该功率放大系统用以产生一预定频率的输出，该功率放大方法包含：提供频率为该预定频率的一非整数倍的输入讯号；对该输入讯号进行除频，以分别产生对应于该输入讯号的一同相讯号以及一正交讯号；对该压控振荡器传来的该输入讯号以及该除频器传来的该同相讯号进行混频，以输出一混频后讯号；以及对该混频后讯号以及该正交讯号进行整合，以产生具有该预定频率的倍频的第一输出讯号。综上所述，本专利技术主要透过前向回馈(Feedforward)的方式来产生反向的突刺讯号以消除突刺，此作法不仅混频器不需要I/Q相位，输出端也不需要高阶数滤波或设置电感，即可消除混频器非理想突刺。换言之，本专利技术能够以较低成本实现所需的PA效果，消除非理想突刺。附图说明图1至图3是为先前技术针对谐波干扰而设计的滤波器。图4是为根据本专利技术一实施例的适用于蓝牙装置的功率放大系统的示意图。图5是为根据本专利技术一实施例的图4功率放大系统的振幅相位控制器的示意图。图6是为根据本专利技术一实施例的图4的加法放大器的示意图。图7是为将图4所示的功率放大系统应用于2.4GHz蓝牙传输的示意图。图8是为根据本专利技术一实施例的适用于蓝牙装置的功率放大方法的流程图。符号说明：400功率放大系统410压控振荡器420除频器430混频器440加法放大器450振幅相位控制器460同相/正交产生器S1输入讯号S2同相讯号S3正交讯号S4调整后正交讯号S5混频后讯号S6、S7、S8输出讯号PI_1、PI_2同相路径PQ_1、PQ_2正交路径R1、R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于蓝牙装置的功率放大系统，该功率放大系统用以产生一预定频率的输出，该功率放大系统包含：/n一压控振荡器(voltage controlled oscillator，VCO)，用以提供频率为该预定频率的一非整数倍的输入讯号；/n一除频器，耦接于该压控振荡器，用以接收该输入讯号并且对该输入讯号进行除频，以分别产生对应于该输入讯号的一同相(in-phase)讯号以及一正交(quadrature)讯号；/n一混频器，分别耦接于该压控振荡器以及该除频器，用以对该压控振荡器传来的该输入讯号以及该除频器传来的该同相讯号进行混频，以输出一混频后讯号；以及/n一加法放大器，分别耦接于该混频器以及该除频器，用以对该混频后讯号以及该正交讯号进行整合，以产生具有该预定频率的倍频的第一输出讯号。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于蓝牙装置的功率放大系统，该功率放大系统用以产生一预定频率的输出，该功率放大系统包含：
一压控振荡器(voltagecontrolledoscillator，VCO)，用以提供频率为该预定频率的一非整数倍的输入讯号；
一除频器，耦接于该压控振荡器，用以接收该输入讯号并且对该输入讯号进行除频，以分别产生对应于该输入讯号的一同相(in-phase)讯号以及一正交(quadrature)讯号；
一混频器，分别耦接于该压控振荡器以及该除频器，用以对该压控振荡器传来的该输入讯号以及该除频器传来的该同相讯号进行混频，以输出一混频后讯号；以及
一加法放大器，分别耦接于该混频器以及该除频器，用以对该混频后讯号以及该正交讯号进行整合，以产生具有该预定频率的倍频的第一输出讯号。


2.根据权利要求1所述的功率放大系统，另包含：
一同相/正交(In-phase/Quadrature，I/Q)产生器，耦接于该加法放大器的输出端，用以处理该第一输出讯号以产生至少一具有该预定频率的一第二输出讯号。


3.根据权利要求1所述的功率放大系统，其中该除频电路是为一除2电路，且该同相讯号与该正交讯号的相位相差90度。


4.根据权利要求1所述的功率放大系统，另包含一振幅相位控制器，耦接于该加法放大器与该除频器之间，用以接收该正交讯号并且据以产生一调整后正交讯号。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓平援，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71