功率放大器的偏置调节制造技术

具有偏置的功率放大器，可以根据检测到的输出功率电平自动调节所述偏置。放大器包括可操作地耦合到控制单元的一个或多个放大器级。放大器级耦合在一起（例如，串联地），并接收和放大ＲＦ输入信号以提供ＲＦ输出信号。功率检测器检测ＲＦ输出信号电平（或功率），并提供所要求的信号。控制单元调节所检测的信号（例如，用特定的传递特性）以提供至少一个经调节的信号。偏置控制发生器接收经调节的信号，并提供至少一个偏置控制信号，使用每个偏置控制信号来调节各个放大器级。按得到所要求的线性水平同时使功率消耗最小的一种方式来执行偏置调节。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
背景领域本专利技术涉及电路。本专利技术尤其涉及新颖的和改进的技术，用于调节功率放大器(PA)的偏置以得到高性能和高效率。背景由于各种设计考虑而使得高性能发射机的设计具有挑战性。首先，许多应用要求高性能，一般通过在发送信号路径中的有源器件(例如，放大器、混频器等等)的线性以及它们的噪声性能来给出特征。第二，对于诸如无线通信系统之类的某些应用，因为蜂窝电话或远程终端的便携性特点，低功率消耗是一个重要的设计目标。高性能和低功率损耗一般强加了有冲突的设计限制。除了上述设计目标之外，还可能要求发射机在发射输出功率中提供宽的调节范围。需要这种宽功率调节的一个如此的应用是码分多址(CDMA)通信系统。在CDMA系统中，来自每个用户的信号在整个(例如，1.2288MHz)系统带宽上扩频。因此，来自每个发送用户的发送信号对于系统中的其它用户的发送信号的作用如同干扰。为了使干扰最小和增加系统容量，调节每个发送远程终端的输出功率，致使保持所要求的性能水平(例如，特定的比特误码率)同时使对于其它用户的干扰最小。诸如路径损耗和衰落之类的各种传输现象会影响来自远程终端的发送信号。这些现象与控制发射功率的需求组合在一起会对所要求的发射功率调节范围产生艰难的技术要求。事实上，对于CDMA系统来说，可以要求每个远程终端发射机能够在接近85dB的范围内调节其输出功率。对于某些CDMA系统来说还规定了远程终端发射机的线性度(间接地通过相邻功率抑制(ACPR)技术规范)。对于许多有源电路(例如，功率放大器)来说，部分地通过用于电路偏置的电流量来确定线性度。通常，可以通过使用更大的偏置电流量来得到更大的线性度。还有，为了保持大信号电平所要求的线性水平，一般需要更大的偏置电流量。为了在所有(包括高的)输出功率电平处得到所要求的线性水平，可以用大电流量作为在发送信号路径中的有源电路的偏置。这种偏置方案将保证在所有发射功率电平处提供所要求的线性水平。然而，这种方案不论什么时候都消耗大量的偏置电流，甚至在低输出功率电平发送时，导致功率消耗的浪费。通常包括多级的功率放大器(PA)一般在发送信号路径中是最后增益级，因此在路径中的最大信号电平上工作。为了在高输出功率电平处提供所要求的信号驱动，一般用大电流量(相对于发送路径中的其它有源电路)作为功率放大器的偏置。因此特别期望用于调节功率放大器偏置电流以提供高性能(例如，所要求的线性水平)以及高效率(即，功率消耗)的技术。概述本专利技术的一些方面提供了一种具有偏置的功率放大器，所述偏置可以根据从功率放大器检测到的输出功率电平而进行调节。按得到的所要求的线性度而同时使功耗最小的方式来执行偏置调节。由于偏置调节是根据所检测到的输出功率电平而不是根据某些间接的功率电平指示(例如，功率放大器的增益设置)或输出功率来进行偏置的，所以可以进行准确的偏置控制。本专利技术的一个特定实施例提供了一种偏置受控(功率)放大器，它包括耦合到控制单元的一个或多个放大级。放大级耦合在一起(例如，串联连接)，并接收和放大RF(射频)输入信号以提供RF输出信号。一般使用耦合器把一部分RF输出信号耦合到控制单元。在一种设计中，控制单元包括功率检测器、调节单元以及偏置控制发生器。功率检测器根据所耦合的部分检测RF输入信号电平(或功率)，并提供表示所检测输出信号电平的经检测信号。调节单元调节经检测信号(例如，用特定的传递特性)，以提供至少一个调节信号。偏置控制发生器接收调节消耗，并提供至少一个偏置控制信号，使用每个偏置控制信号来调节各个放大级。本专利技术进一步提供实施各个方面的方法、设备和单元、本专利技术的实施例以及本专利技术的特征，如下面更详细的描述。附图简述从下面结合附图的详细描述中，对本专利技术的特性、目的和优点将更为明了，在所有的附图中，用相同的标记所表示的意义相同，其中附图说明图1是实施本专利技术的某些方面的发射机的特定设计的方框图；图2是在发送信号路径中的有源电路中的CDMA扩频信号和由非线性产生的某些失真畸变分量的视图；图3是根据本专利技术的一个实施例中的功率放大器的视图，所述功率放大器具有根据所检测的RF输出功率电平调节的偏置；图4A和4B是偏置控制电路的两个实施例的视图，所述偏置控制电路用于产生功率放大器级的偏置控制信号；图5A和5B分别是功率放大器级和相关偏置电压发生器的特定设计的示意图；图6A和6B分别示出(1)放大器级的增益对特定偏置电流设置的RF输出功率电平的视图；以及(2)放大器级的偏置电流对所要求性能水平的RF输出功率电平的视图。图7是功率检测器的实施例的示意图；以及图8是对数放大器的实施例的示意图。详细说明图1是实施本专利技术的某些方面的发射机100的特定设计的方框图。数字处理器110产生数据，对数据进行编码和调制，并把经数字处理的数据转换成一个或多个模拟信号。模拟信号可以是同相(I)的或正交(Q)的基带信号，或可以是中频(IF)调制信号。如果模拟信号是基带信号(如在图1中所示)，则调制器(MOD)112接收基带信号和用载波信号(IF_LO)调制基带信号，以产生IF调制信号。IF可变增益放大器(IF VGA)114接收和用通过增益控制电路140确定的第一增益放大IF调制信号。把经放大的IF信号提供给滤波器116，它对信号进行滤波，以滤除带外噪声和不需要的信号，滤波器116一般是带通滤波器(例如，SAW滤波器)。然后把经滤波的信号提供给IF缓冲器118，它对信号进行缓冲，并把经缓冲的IF信号提供给混频器120。混频器120还接收射频处的其它载波信号(RF_LO)，并把经缓冲的IF信号用RF_LO进行上变频以产生RF(射频)信号。混频器120可以是单边带混频器或双边带混频器。RF VGA(RF可变增益放大器)122接收RF信号，并用增益控制电路140确定的第二增益来放大该RF信号。然后把经放大的RF信号提供给功率放大器(PA)130，功率放大器对信号进行缓冲，并提供具有所要求的信号驱动的RF输出信号。功率放大器130通过，例如，诸如用于滤除图像和寄生信号的滤波器、隔离器以及双工器(为了简单起见在图1中未示出)之类的各种电路来驱动天线。图1示出可以有利地使用这里描述的功率控制技术的特定的发射机设计。可以对图1示出的发射机设计作出各种修改。例如，在发送信号路径中可以提供几个或附加的滤波器、缓冲器以及放大器级。此外，可以按不同的配置来安排信号路径中的单元。此外，可以通过VGA(如在图1中所示)、可变衰减器、乘法器、其它可变增益单元或它们的组合提供在发送信号路径中的可变增益。在另一个发射机设计中，使用直接上变频结构，并且功率放大器直接接收经调制的RF信号。一般，可以把这里描述的功率控制技术用于功率放大器而不管如何产生经调制的RF信号。在一个特定实施例中，在一个或多个集成电路中实施从调制器112到功率放大器130(可能包括滤波器116)的发送信号路径，虽然也可以使用分立元件。对于某些应用，需要功率放大器来提供较宽信号电平范围上的输出信号。例如，对于某些CDMA系统，要求来自远程终端的发射输出功率在85dB的范围上是可调节的，并且把远程终端设计成在约-50dB到+23dB之间发射。一般，操作在发送信号路径中的电路来放大或衰减信号，以致向功率放大器提供适当的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏置受控放大器，其特征在于，它包括：耦合在一起和配置成接收和放大输入信号以提供输出信号的一个或多个放大器级；以及控制单元，用于可操作地耦合到所述一个或多个放大器级，并配置成检测所述输出信号的电平，以及根据检测到的输出信号 电平，提供至少一个偏置控制信号，用于调节至少一个放大器级的偏置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C佩尔西柯，J克拉伦，V阿帕林，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]