低噪声开关电压调节器制造技术

一种功率放大器电源电路，包括：　　　　一对极性相反的半导体开关；以及　　　　构成为给该对极性相反的半导体开关中的每一个提供数据流的数据格式器，所述数据流在至少每隔一位上具有电压转换。（*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】
本专利技术总的来说涉及控制射频(RF)发射功率和使便携通讯设备中的电池寿命最大化。更具体地说，本专利技术涉及低噪声开关电压调节器。2.相关技术随着可获得的有效率、低成本电子组件的增加，移动通讯系统变得越来越普遍。例如，存在许多通讯方案的变化，其中使用各种频率、发射方案、调制技术和通讯协议在手持电话等通讯手持机中提供双向的声音和数据通讯。虽然不同的调制和发射方案每一个都具有优点和缺点，但是对于所有这些设备来说，共同的目标是使手持机在一次电池充电的情况下可以工作的时间最大化。这称作手持机的“通话时间”最大化。便携通讯手持机的通话时间最大化通常是这种设备设计者面临的最大挑战。虽然调查了许多不同的方法，但是通常通过减小RF PA的功耗实现通话时间的单个最大改进。一般，RF PA消耗了便携式通讯手持机中功率的最大量。为了减小RF功率放大器的功耗，已经实施了许多技术。一种技术是使用开关电压调节器减小提供给RF功率放大器的电源电压。通过减小给PA的电压，可以使其更接近于饱和点工作，因此可以提高发射器的效率。在实际实现该技术之前，存在两个应解决的主要问题。第一个问题是必须处理将用来提供RF PA的开关电源的输出噪声或者“纹波”。在RF PA的电源上存在的任何噪声都将表现为RF PA的输出RF频谱中的噪声。大部分通讯标准例如移动通讯全球系统(GSM)对允许系统添加到发射频率的噪声量有严格的规格限制。为了遵守GSM的功率输出频谱标准，根据规定的功率输出规格测量RF功率放大器的功率输出，称作功率输出频谱“屏蔽”。该屏蔽限定了RF频谱，RF功率放大器的功率输出必须在该RF频谱内。严格控制带外发射、杂散发射和其它因素。如果RF功率放大器输出的任何部分违反了由屏蔽限定的频谱，便携通讯手持机将不能通过功率频谱屏蔽测试，并且将不允许在通讯系统中工作。其它的通讯标准具有类似的功率输出屏蔽规格。关于RF PA饱和度的第二个问题需要仔细控制RF PA电源信号，使得RF PA功率饱和点在所希望的系统输出功率之上。如果不满足这些条件，GSM所需要的功率缓慢升高(ramp-up)和缓慢下降(ramp-down)将允许RF功率移到相邻的信道内，并且造成功率放大器不满足开关瞬态规范，例如GSM标准11.10所规定的那些规范。此外，在现存的使用开关电压调节器给RF功率放大器提供电压的便携通讯手持机中，由于缺乏将纹波减小到可接受水平的能力，因此限制了功率放大器的效率。减小纹波的一种方式是仔细选择开关电压调节器中的元件，以便吸收和使纹波最小。令人遗憾的是，这样通常导致令人难以接受的大且昂贵的元件。因此，工业上需要进一步减小便携通讯手持机的功耗并且增加其通话时间。综述本专利技术的实施例包括用于给射频(RF)功率放大器提供电压的低噪声开关电压调节器。在一个实施例中，把本专利技术概念化为功率放大器电源电路和数据格式器，功率放大器电源电路包括一对极性相反的半导体开关，把数据格式器构成为给极性相反的半导体开关对中的每一个提供在至少每隔一位上具有电压转换的数据流。还提供了相关工作系统和方法以及计算机可读介质。在检验下列附图和详细说明时，本专利技术的其它系统、方法、特征和优点对本领域技术人员来说将是或者将成为显而易见的。期望所有这些附加的系统、方法、特征和优点都包含在本说明书内、在本专利技术的范围内并且受附加的权利要求的保护。附图的简要描述参考下列附图将更好地理解本专利技术。附图中的元件不必按比例，重要的是清楚地说明本专利技术的原理。此外，在图中，在不同的附图中，相同的附图标记表示对应的部件。附图说明图1A是显示常规开关电压调节器输出上的开关噪声或者纹波效果的说明图；图1B是显示便携通讯手持机的输出频谱上图1A所示纹波效果的说明图；图2是说明简化的便携收发机100的方框图；图3A是说明图2的功率放大器电源元件的第一实施例的方框图；图3B是说明图3A的开关电压调节器内的元件的方框图；图3C是说明图3A的数据格式器的一个示例性的实施例的方框图；图4是说明图3A的功率放大器电源元件的可选择实施例的方框图；图5是说明时钟数据、普通发射数据和曼彻斯特数据波形的示意图6是显示提供给开关电压调节器的曼彻斯特数据流的效果的说明图；图7是说明图3A和4的功率放大器电源元件的可选择实施例的方框图。详细描述尽管具体参考便携收发机来说明，但是可以在任何想要使用开关电压调节器来控制功率放大器的系统中实现该开关电压调节器。可以在软件、硬件或者软件和硬件的组合中实现该开关电压调节器或者该开关电压调节器的控制系统的一些部分。在优选实施例中，在硬件中实现开关电压调节器，如下所述。可以使用专门的硬件元件和逻辑实现本专利技术的硬件部分。此外，开关电压调节器的硬件实现可以包含下列技术中的任一技术或者其组合，这些技术都是本领域所公知的具有用于对数据信号实施逻辑功能的逻辑门的分离逻辑电路、具有适当逻辑门的特定应用集成电路、可编程门阵列(PGA)、场可编程门阵列(FPGA)等。如果在软件中实施开关电压调节器的控制，则开关电压调节器控制软件的部分可以包括用于实现逻辑功能的可执行指令的序列表，并且可以在任何计算机可读介质中实施，用于指令执行系统、装置或者设备或者与其结合使用，例如以计算机为基础的系统、包含处理器的系统或者可以从指令执行系统、装置或者设备取得指令并且执行该指令的其它系统。在该文献的上下文中，“计算机可读介质”可以是包含、存储、通讯、传播或者传输程序的任何装置，该程序用于指令执行系统、装置或者设备或者与其结合使用。计算机可读介质例如可以是电、磁、光、电磁、红外或者半导体系统、装置、设备或者传播介质，但不限于此。计算机可读介质的更具体的例子(非详尽列表)应包含具有一条或者多条线的电连接(电的)、便携计算机磁盘(磁的)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或者闪存)(磁的)、光纤维(光的)和便携袖珍只读光盘存储器(CDROM)(光的)。注意，当通过例如纸或者其它介质的光学扫描电俘获程序、然后编辑、解释或者如果需要以适当方式进行不同的处理、接着存储在计算机存储器中时，该计算机可读介质甚至可以是其上印刷程序的纸或者其它适当介质。图1A是显示常规的开关电压调节器输出上的开关噪声或者纹波效果的说明图10。纵轴11表示电压，横轴12表示时间。如图1A所示，在常规的开关电压调节器输出产生通常的三角形波形14。该三角形或者“锯齿形”波形是开关电压调节器中进行开关操作的结果。图1A所示的纹波表现为在常规开关电压调节器的直流(DC)输出上叠加的交流(AC)信号。当用来控制功率放大器例如位于便携通讯手持机中的功率放大器时，常规开关电压调节器输出的该开关纹波表现为开关电压调节器的开关频率处的离散能量的音调(tone)。这些离散的音调加在便携通讯手持机的功率放大器的输出上。当例如在具有非常苛刻的功率输出要求的GSM通讯系统中使用便携通讯手持机时，这些离散的音调很可能将使便携通讯手持机不符合输出RF频谱规定。图1B是显示在便携通讯手持机的输出频谱上的图1A所示纹波效果的说明图20。纵轴21表示发射(TX)功率，横轴22表示频率。波形24表示在便携通讯手持机的基频f1处的功率放大器的发射输出。波形24包本文档来自技高网...

【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：克里斯·莱韦斯克，贾莱赫·科迈里，贾森·D·米勒德，
申请(专利权)人：天工方案公司，
类型：发明
国别省市：