通过动态调节增益和相位来保持无隔离器的功率放大器的线性制造技术

一种放大器电路，包括：　　　　具有至少第一有源器件的驱动级，该第一有源器件接收用于前置放大的信号并输出前置放大的信号；　　　　移相器，其调节所述前置放大信号的相位并输出移相信号；　　　　具有至少第二有源器件的输出级，该第二有源器件接收用于进一步放大的所述移相信号并输出放大的信号；　　　　检测器，其测量所述放大信号的正向信号和反射信号的电平；以及　　　　控制电路，其根据正向信号和反射信号的所述电平控制所述移相器，以随着负载变化而基本上维持所述放大器电路的线性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种典型地用于无线通信设备的无隔离器的功率放大器电路，该电路在变化负载的情况下保持该功率放大器的线性。更具体而言，通过经由改变该功率放大器电路的有源器件的输入偏置而动态调节增益和/或通过动态调节前置放大信号的相位来保持线性。在发射机中使用功率放大器以放大信号，例如射频(RF)信号。在诸如移动电话之类的无线通信设备的发射机中包括这样的功率放大器。功率放大器典型地将放大的RF信号提供给天线，用于通过无线电进行传输。例如如在移动电话中使用的RF天线在剧烈变化的环境中进行工作，导致变化的天线输入阻抗，4∶1的VSWR(电压驻波比)并不是罕见的。特别是在高输出电平处，这可以导致例如具有非恒定包络的CDMA(码分多址)、TDMA(时分多址)、Edge或W-CDMA调制的载波信号的严重失真。保护蜂窝电话的功率放大器免于天线失配的情形以保持线性的传统解决方案是，使用在功率放大器与输出负载例如天线之间放置的诸如环行器之类的隔离器，以限制负载阻抗的变化对于功率放大器性能的影响。环行器在天线失配的情形下通过消耗在隔离器或第三环行器端口终端中的反射功率来保证功率放大器的50欧姆的负载。功率通量中的方向性由铁磁性材料来建立。参考附图说明图1对现有技术的上述方面进行了更详细的描述，该图1示出利用环行器14与失配天线16隔离的用于电源12的装置10的基本框图。电流源18及其阻抗Z0表示理想电源(RF晶体管)12。匹配电路20连接于天线16和电源12之间，其另一端22接地。从匹配电路20到环行器14的功率Pinc_circ的一部分作为Pinc_ant被输送到天线16，其中一些功率Pref1_ant被反射回到环行器14。由于环行器14，来自天线16的反射功率Pref1_ant未向电源12反射，而是在环行器负载Pdiss上消耗。因此，来自环行器14的反射功率Pref1_circ和来自匹配电路20并指向电源12的反射功率Prof1_source都是零。这避免了在入射和反射波合计为同相时将发生的极端情形。然而，由于希望保持功率放大器的线性和维持Prad恒定(在基站处场强指示的控制下)，于是不得不增加来自电源12的入射功率Pinc_source，由此增加功率耗散以克服反射损失，从而导致在电源12处的增强的信号电压和电流。因此，环行器14在天线失配的情形下只是部分保持了功率放大器的线性。此外，功率耗散和消耗仍然是高的，因此需要电池充电并降低了移动电话的电池寿命以及降低了效率。理想的是移除连接到天线16的隔离器或环行器14。然而，隔离器的移除允许负载阻抗变化，以致对功率放大器的性能例如线性造成不利的影响。因此，需要一种功率放大器电路，其中隔离器被移除，而放大器的性能和线性即使负载阻抗变化也被保持。根据本专利技术，功率放大器的线性功率输出即使在负载变化且没有连接到负载的隔离器的情况下也基本上被保持恒定。这是按照在预定负载失配情形下用于线性的校正方案通过动态调节无隔离器的功率放大器中有源器件的增益和信号的相位来实现的。因此，线性输出功率对于跨过工作动态范围的预定负载增量保持不变，而基本上没有降低效率。更具体而言，通过随着正向和反射输出信号的电平的变化而独立地和有选择地调节驱动和输出级的有源器件的增益来使得线性基本上保持恒定，而不管负载的变化。此外，随着正向和反射输出信号的电平的变化而独立地和有选择地调节前置放大信号的相位，以随着负载的变化而基本上保持放大器电路的恒定的线性。在根据本专利技术的一个实施例中，提供一种用于保持放大器的线性的放大器电路。该放大器电路例如可以用在无线通信设备中。该放大器电路包括具有至少一个用于前置放大并输出前置放大信号的有源器件的驱动级；以及具有至少一个用于进一步放大该前置放大信号并输出放大信号的有源器件的输出级。移相器移动该前置放大信号的相位。检测器测量放大信号的正向和反射部分的电平，以及增益和相位控制电路独立地和有选择地控制和调节移相器，用于将放大器性能最优化和将正向与反射信号之间的差值或比值最大化。增益和相位控制电路还随着正向和反射信号的电平的变化而独立地和有选择地控制和修改驱动和输出级的有源器件的增益，以随着负载的变化而基本上保持放大器电路的线性。在根据本专利技术的另一个实施例中，提供一种用于在变化负载的情况下基本上保持放大器的线性的方法。该方法包括测量在放大器输出处的正向和反射信号的电平；以及随着诸如所测正向和反射信号的差值或比值之类的所测电平的变化而调节前置放大信号的相位，用于将放大器性能最优化和将正向与反射信号之间差值或比值最大化。该方法还包括随着正向和反射信号的电平的变化而独立地和有选择地调节驱动级和/或输出级的有源器件的增益，例如通过有选择地调节在有源器件的输入处的DC偏置，以随着负载的变化而基本上保持放大器电路的线性。考虑下面的描述，本专利技术的进一步的特征和优点将更加显而易见。附图限定和显示了本专利技术的优选实施例，其中在整个附图中由相同的附图标记表示相同的元件；以及其中图1示出利用环行器与失配天线隔离的电源的现有技术的框图；图2示出根据本专利技术的无线通信系统；图3示出根据本专利技术的无隔离器的放大器电路；图4示出用于保持根据本专利技术的无隔离器的放大器电路的性能如线性的方法的流程图；以及图5示出用于保持根据本专利技术的无隔离器的放大器电路的性能如线性的方法的概括流程图。通过参考本专利技术的优选实施例的详细描述并结合附图，本专利技术及伴随的优点将得到最好的理解。用于例如无线通信设备的放大器电路被加以描述，其中说明了RF功率放大器在RF天线电路中的使用。在下面的描述中阐述了诸如特定类型和数量的晶体管之类的众多特定细节，以便提供对本专利技术的彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以在没有这些特定细节的情况下被实施。在其它情况下没有详细阐述众所周知的电路，以便没有不必要地使得本专利技术不清楚。无线通信设备例如可以是移动蜂窝或无绳电话、寻呼机、因特网设备或其它用户设备，以及典型地是通信系统的一部分。图2示出一种无线通信系统，例如包括一个主或基站(BS)50和多个次或移动站(MS)60的移动电话系统40。BS 50包括与收发信机54耦合的网络控制器52，例如计算机，该收发信机54又耦合到无线电发射装置，例如天线56。诸如导线58之类的连接装置将控制器52耦合到公用或专用网。每个MS 60包括处理器62，例如微控制器(μC)和/或数字信号处理器(DSP)。典型地，DSP处理语音信号，而μC管理MS 60的操作。处理器62被耦合到收发信机装置64，该收发信机装置64被耦合到无线电发射装置，例如天线66。诸如EPROM和RAM之类的存储器68被耦合到处理器62，并存储与MS 60的操作和配置相关的数据。从BS50到MS 60的通信在下行信道72上进行，而从MS 60到BS 50的通信在上行信道74上进行。MS 60还包括诸如键盘和屏幕之类的用户接口，以及与收发信机64的发射支路或部分耦合的话筒和与收发信机64的接收机部分耦合的扬声器。收发信机64的发射部分通过上行信道74发射信号，而收发信机64的接收支路通过下行信道72接收信号。收发信机64包括有选择地将发射部分的功率放大器(PA)或接收部分的低噪声放大器(LN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：S·奥斯曼，R·F·基南，J·鲁塞克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：