发射器电路和实现动态范围的方法技术

本发明专利技术揭示一种用于接收输入信号并用于提供幅值增加ＲＦ输出信号的新颖的发射器电路。复数个开关功率放大器沿着两个信号传播支路安置并用于增加输入信号的量值，以形成作为输入信号的量值增加版本的输出信号。所述开关功率放大器中的每一者利用开关元件，所述开关元件具有各种量值增加容量并耦合到控制电路，用以使每一者可切换地选择从而向输入信号提供量值增加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及功率放大器电路领域，且更明确地说，涉及开关功率放大器电路领域。 现有技术需要对射频(RF)发射器实施使用CMOS技术的功率放大器(PA)电路，所述CMOS技术具有较高的效率和较广的RF功率控制和复杂调制机制的动态范围，例如OFDM和PSK。理想上，这些功率放大器针对OFDM应用提供产生信号的能力，其中所述信号包括大于20dB深度的幅值调制，且针对CDMA应用具有提供高于70dB的发射功率控制的能力。 GaAs和其它III-V族材料仍被集成到CMOS工艺中(0.18μtm)，所以还不能得到单芯片方案。主要由于晶体管较高的饱和电压，所以所属领域技术中的CMOS线性功率放大器不具有较高的效率。因而，在这些PA只能为便携式装置提供显著减少的电池寿命的背景下，市场不能接收这些PA。 另一方面，CMOS开关PA(例如可购自Silicon Laboratories Inc)仅以恒定幅值的包络信号操作。遗憾的是，这些PA在CDMA应用中不具有充分范围的功率控制。这些PA的功率控制是通过降低其中所使用的FET的漏极和源极端子电压(Vds)而实现的。Vds的此降低提供约30dB的功率控制，而CDMA和WCDMA应用需要多于60dB的功率控制。 当CMOS PA操作在开关操作模式中时其提供合理的操作效率，遗憾的是，仅当这些开关模式PA与具有恒定幅值包络的RF信号一起使用的时候才可接收。当CMOS PA延伸到与具有幅值调制的RF信号一起操作时，其效率显著低于双极硅放大器或III-V族材料放大器等效物。此效率上的下降归因于饱和电压与最大操作电压的较高比率。 因此需要提供在开关放大器配置中使用CMOS工艺但能够提供幅值调制输出信号的PA电路架构。为了提供幅值调制输出信号，通常将输入信号分离为两个或两个以上信号，其后将其放大并接着进行组合。这些经放大信号的相对定相确定组合的输出信号的相位和量值。这种放大过程被所属领域的技术人员已知为使用非线性组件或LINC的线性放大。通过使用两个非线性放大器电路并通过将输入信号分解为两个恒定幅值包络，射频发射器的LINC放大器提供基本上为线性的放大，当将相位变化的信号组合时，其相长地并相消地干涉重新形成原始信号的放大版本。 对于CDMA和WCDMA系统，功率控制范围基本上大于调制所需的AM深度，分别为约70dB和12dB。LINC类型的架构本身不能提供用于达成超过80dB动态范围的增益和相位。 因此，本专利技术的目的是提供一种PA电路架构，其在CMOS工艺中制造且使用开关放大器配置进行操作并提供较大的动态范围。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种发射器电路，其包含第一输入端口，其用于接收处于载波频率的第一相位调制信号；第二输入端口，其用于接收处于载波频率的第二相位调制信号；第一支路，其具有与第一输入端口耦合的第一端，用于接收第一相位调制信号；第二支路，其具有与第二输入端口耦合的第一端，用于接收第二相位调制信号；第一复数个开关功率放大器，其安置在所述第一分支的第一端与第二端之间，每一者用于接收第一相位调制信号，且每一者用于在第一操作模式中增加第一相位调制信号的量值以形成组合的第一复数个量值增加信号，且在第二操作模式中每一者不用于增加第一相位调制信号的量值，其中可在针对每一者的第一模式和第二模式之间切换地选择；第二复数个开关功率放大器，其安置在第二分支的第一端与第二端之间，每一者用于接收第二相位调制信号且每一者用于在第一操作模式中增加第二相位调制信号的量值以形成组合的第二复数个量值增加信号，且在第二操作模式中，每一者不用于增加第二相位调制信号的量值，其中可在每一者的第一模式和第二模式之间切换地选择；和组合电路，其包含输出端口并与第一分支的第二端和第二分支的第二端耦合以用于接收第一和第二量值增加信号，并用于组合第一和第二量值增加信号以形成RF输出信号。 根据本专利技术，提供一种电路，其包含第一输入端口，其用于接收处于载波频率的第一相位调制信号；第一支路，其具有第一支路部分和第二支路部分，每一者具有与第一输入端口耦合的第一端和第二端；第一复数个开关功率放大器，其包含具有第一开关量值的第一开关元件，其沿着所述第一分支部分的第一端与第二端之间的第一分支部分安置，用于接收第一相位调制信号，且用于在第一操作模式中增加第一相位调制信号的量值以形成第一量值增加信号以从第一分支部分的第二端提供，且在第二操作模式中不用于增加第一相位调制信号的量值以从第一分支部分的第二端提供，其中可在第一模式和第二模式之间切换地选择；第二开关元件，其具有低于第一开关量值的第二开关量值并安置在第二分支部分的第一端与第二端之间的第二分支部分，用于接收第一相位调制信号且用于在第一操作模式中增加第一相位调制信号的量值以形成第二量值增加信号，且在第二操作模式中不用于增加第一相位调制信号的量值，其中可在第一模式和第二模式之间切换地选择；和第一衰减器电路，其沿着第二分支部分安置并耦合在第二开关元件与第二分支部分的第二端之间，用于在第三操作模式中接收第二量值增加信号并用于可控制地衰减第二量值增加信号以形成第二量值改变信号以从第二分支部分的第二端提供，并在第四操作模式中衰减第四量值增加信号以形成第二量值改变信号以从第二分支部分的第二端提供。 根据本专利技术，提供一种方法，其包含接收处于载波频率的第一相位调制信号；接收处于载波频率的第二相位调制信号；提供第一支路和第二支路；沿着第一分支传播处于载波频率的第一相位调制信号；沿着第二分支传播处于载波频率的第二相位调制信号；可切换地增加第一相位调制信号的量值以形成第一量值增加信号；可切换地增加第二相位调制信号的量值以形成第二量值增加信号；和组合第一和第二量值增加信号以形成RF输出信号。 根据本专利技术，提供一种实现动态范围的方法，其包含接收处于载波频率的第一相位调制信号；提供第一支路；沿着第一分支传播处于载波频率的第一相位调制信号；和可切换地增加第一相位调制信号的量值以形成第一量值增加信号以及可切换地增加第一相位调制信号的量值以形成第一量值增加信号并可控制地衰减第一量值增加信号中的至少一者。附图说明现在将结合附图描述本专利技术的示范性实施例，其中图1说明发射器电路100的两通道实施方案；图2a和2b说明用于图1中所示的发射器电路的开关功率放大器电路(SPA)的方框图；图3说明根据本专利技术的第一实施例的发射器电路；图4a说明在低量值开关元件与组合电路之间串联耦合的第二衰减器装置；和图4b说明根据本专利技术的第二实施例的发射器电路。具体实施方式图1说明发射器电路100的两通道实施方案。向输入端口100a提供输入信号。耦合到输入端口的是信号处理电路101，其接收RF输入信号并以预定方式将此信号分离为第一信号和第二信号。第二和第二信号处于载波频率。两者都具有恒定幅值调制包络且每一者的相位被不同地调制，但两者都与基带复合调制包络的幅值和相位分量相关。因而，第一信号具有处于载波频率的第一相位调制，且第二信号具有不同于第一信号的处于载波频率的第二相位调制。从第一和第二信号的第一和第二输出端口101b和101c提供第一和第二信号。沿着第一支路安置的第一开关功率放大器(SPA)102具有与处理电路101的第一输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发射器电路，其包含：第一输入端口，其用于接收处于载波频率的第一相位调制信号；第二输入端口，其用于接收处于所述载波频率的第二相位调制信号；第一支路，其具有与所述第一输入端口耦合的第一端，用于接收所述第一相位调制信号 ；第二支路，其具有与所述第二输入端口耦合的第一端，用于接收所述第二相位调制信号；第一复数个开关功率放大器，其安置在所述第一分支的所述第一端与第二端之间，每一者用于接收所述第一相位调制信号，且每一者用于在第一操作模式中增加所述 第一相位调制信号的量值以组合地形成第一复数个量值增加信号，且在第二操作模式中每一者不用于增加所述第一相位调制信号的所述量值，其中可在针对每一者的所述第一模式和所述第二模式之间可切换地选择；第二复数个开关功率放大器，其安置在所述第二分 支的所述第一端与第二端之间，每一者用于接收所述第二相位调制信号，且每一者用于在第一操作模式中增加所述第二相位调制信号的量值以组合地形成第二复数个量值增加信号，且在第二操作模式中每一者不用于增加所述第二相位调制信号的所述量值，其中可在针对每一者的所述第一模式和所述第二模式之间可切换地选择；和组合电路，其包含输出端口并与所述第一分支的所述第二端和所述第二分支的所述第二端耦合以用于接收所述第一和第二量值增加信号，且用于组合所述第一和第二量值增加信号以形成ＲＦ输出信号。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-5-18 10/847,6091.一种发射器电路，其包含第一输入端口，其用于接收处于载波频率的第一相位调制信号；第二输入端口，其用于接收处于所述载波频率的第二相位调制信号；第一支路，其具有与所述第一输入端口耦合的第一端，用于接收所述第一相位调制信号；第二支路，其具有与所述第二输入端口耦合的第一端，用于接收所述第二相位调制信号；第一复数个开关功率放大器，其安置在所述第一分支的所述第一端与第二端之间，每一者用于接收所述第一相位调制信号，且每一者用于在第一操作模式中增加所述第一相位调制信号的量值以组合地形成第一复数个量值增加信号，且在第二操作模式中每一者不用于增加所述第一相位调制信号的所述量值，其中可在针对每一者的所述第一模式和所述第二模式之间可切换地选择；第二复数个开关功率放大器，其安置在所述第二分支的所述第一端与第二端之间，每一者用于接收所述第二相位调制信号，且每一者用于在第一操作模式中增加所述第二相位调制信号的量值以组合地形成第二复数个量值增加信号，且在第二操作模式中每一者不用于增加所述第二相位调制信号的所述量值，其中可在针对每一者的所述第一模式和所述第二模式之间可切换地选择；和组合电路，其包含输出端口并与所述第一分支的所述第二端和所述第二分支的所述第二端耦合以用于接收所述第一和第二量值增加信号，且用于组合所述第一和第二量值增加信号以形成RF输出信号。2.根据权利要求1所述的发射器电路，其包含信号处理电路，其中所述信号处理电路包含第一输出端口，其与所述第一输入端口耦合；第二输出端口，其与所述第二输入端口耦合；至少一输入端口，其用于接收含有所述载波频率和调制信息的输入信号以及含有所述载波频率和调制信息的复数个输入信号中的一者，并用于向所述第一输出端口提供处于所述载波频率的所述第一相位调制信号，且用于向所述第二输出端口提供处于所述载波频率的所述第二相位调制信号。3.根据权利要求1和2中任一权利要求所述的发射器电路，其包含第一衰减器电路，其耦合在所述第一复数个开关功率放大器中的一者与所述组合电路之间；和第二衰减器电路，其耦合在所述第二复数个开关功率放大器中的一者与所述组合电路之间。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的发射器电路，其中所述第一复数个开关功率放大器包含具有第一复数个不同开关量值的第一复数个开关元件，其中来自所述第一复数者的所述开关元件中的每一者并联安置且可独立地切换选择以用于将信号量值贡献给所述第一量值增加信号。5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的发射器电路，其包含第一衰减器电路，所述第一衰减器电路与所述第一复数个开关元件中不具有最高开关量值的开关元件的输出端口耦合。6.根据权利要求4所述的发射器电路，其中所述第一复数个开关元件包含晶体管，其中具有较高开关量值的所述开关元件与那些具有较低开关量值的开关元件相比包含增加数目的晶体管和较大晶体管面积中的至少一者。7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的发射器电路，其中所述第二复数个开关功率放大器包含具有第二复数个不同开关量值的第二复数个开关元件，其中来自所述第二复数者的所述开关元件中的每一者并联安置且可独立地切换选择以用于将信号量值贡献给所述第一量值增加信号。8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的发射器电路，其包含第二衰减器电路，所述第二衰减器电路与所述第二复数个开关元件中不具有最高开关量值的开关元件耦合。9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的发射器电路，其中所述第二复数个开关元件中的所述放大装置包含晶体管，其中具有较高开关量值的所述开关元件与那些具有较低增益的开关元件相比包含增加数目的晶体管和较大晶体管面积中的至少一者。10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的发射器电路，其包含CMOS半导体衬底，其中所述发射器电路集成在所述CMOS半导体衬底中。11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的发射器电路，其中所述第一和第二复数个开关功率放大器中的每一者包含开关元件，其中所述发射器电路包含耦合到所述开关元件中的每一者的控制电路，以用于在所述第一和第二操作模式之间可切换地选择其操作。12.一种电路，其包含第一输入端口，其用于接收处于载波频率的第一相位调制信号；第一支路，其具有第一支路部分和第二支路部分，每一者具有与所述第一输入端口耦合的第一端和第二端；第一复数个开关功率放大器，其包含具有第一开关量值的第一开关元件，其沿着所述第一分支部分的所述第一端与第二端之间的所述第一分支部分安置，用于接收所述第一相位调制信号，且用于在第一操作模式中增加所述第一相位调制信号的量值以形成第一量值增加信号以从所述第一分支部分的所述第二端提供，且在第二操作模式中不用于增加所述第一相位调制信号的所述量值以从所述第一分支部分的所述第二端提供，其中可在所述第一模式和所述第二模式之间可切换地选择；具有比所述第一开关量值低的第二开关量值的第二开关元件，其沿着所述第二分支部分的所述第一端与第二端之间的所述第二分支部分安置，用于接收所述第一相位调制信号，且用于在第一操作模式中增加所述第一相位调制信号的量值以形成第二量值增加信号，且在第二操作模式中不用于增加所述第一相位调制信号的所述量值，其中可在所述第一模式和所述第二模式之间可切换地选择；和第一衰减器电路，其沿着所述第二分支部分安置并耦合在所述第二开关元件与所述第二分支部分的所述第二端之间，用于在第三操作模式中接收所述第二量值增加信号并用于可控制地衰减所述第二量值增加信号以形成第二量值改变信号以从所述第二分支部分的所述第二端提供，并在第四操作模式中衰减所述第二量值增加信号以形成第二量值改变信...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里米洛伦，杰弗里沃迪克，菲利普麦克费尔，
申请(专利权)人：硅锗半导体欧洲公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]