專利名稱：利用偏壓供給調(diào)制的增強(qiáng)型多爾蒂放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及信號(hào)放大，并且更具體地涉及用于控制放大器件的效率和性能的器件和方法。
背景技術(shù)：
無線設(shè)備使用射頻(RF)來傳送信息。例如，蜂窩電話使用被放大的RF來向基站傳送語音數(shù)據(jù)，這允許信號(hào)被中繼至通信網(wǎng)絡(luò)。其它現(xiàn)有無線通信設(shè)備包括藍(lán)牙、HomeRF和 WLAN。在常規(guī)無線設(shè)備中，功率放大器消耗整個(gè)無線系統(tǒng)的大部分功率。對(duì)于靠電池運(yùn)行的系統(tǒng)而言，具有低效率的功率放大器導(dǎo)致對(duì)于給定電池壽命而言減少的通信時(shí)間。對(duì)于連續(xù)的功率系統(tǒng)而言，效率的下降導(dǎo)致增加的功率使用和除熱要求，這可以增加整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備和操作成本。因此，已經(jīng)在增加RF功率放大器的效率方面投入了很多努力?？梢蕴峁┰黾拥男实囊环N放大器是多爾蒂型功率放大器。常見的多爾蒂型功率放大器設(shè)計(jì)包括主放大器和輔放大器。主放大器進(jìn)行操作以保持達(dá)到某一功率水平的最優(yōu)效率并允許輔放大器在該水平之上操作。當(dāng)功率放大器以高輸出功率水平操作時(shí)，主放大器將被嚴(yán)重壓縮，使得非線性被引入經(jīng)放大的信號(hào)中。在常見多爾蒂型放大器中，主和輔放大器由具有相同最大額定功率的相同類型的放大器組成。這些多爾蒂型放大器逐漸形成全功率的效率峰值6 dB后退， 這在理論上將在量級(jí)上等于系統(tǒng)的最大效率。新的放大器架構(gòu)和器件技術(shù)考慮到以下設(shè)計(jì)其中回退(back-off)的效率峰值的位置可以在傳統(tǒng)的6dB點(diǎn)周圍移動(dòng)且其中量級(jí)超過最大壓縮系統(tǒng)效率?？梢酝ㄟ^使用與輔放大器不同尺寸或材料的主放大器設(shè)計(jì)來提供能夠在大范圍的輸出功率水平內(nèi)具有增加的效率的多爾蒂型器件。然而，必須在制造產(chǎn)品時(shí)設(shè)定用于此類放大器的材料和設(shè)計(jì)的選擇，并且只能實(shí)現(xiàn)效率峰值的位置的粗遞增變化。由于系統(tǒng)應(yīng)用和要求放大的信號(hào)的變化，將期望具有能夠針對(duì)各種信號(hào)輸出功率水平和峰均信號(hào)比進(jìn)行操作并具有峰值效率的多爾蒂型器件。此外，將期望具有在不要求對(duì)器件硬件的修改的情況下可動(dòng)態(tài)地配置以滿足系統(tǒng)要求的放大器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開并描述了一種具有可以適合于各種信號(hào)特性的峰值效率點(diǎn)的多爾蒂型放大器。由單獨(dú)且獨(dú)立的偏置電壓供給(bias voltage supply)對(duì)主放大器和輔放大器施加偏壓。在某些實(shí)施例中，偏置電壓供給是固定的并具有不同的電壓水平。在某些實(shí)施例中，偏置電壓供給是可變的，并且可以進(jìn)行調(diào)整以實(shí)現(xiàn)不同的性能特性。在一方面，本申請(qǐng)描述了一種信號(hào)放大器。該信號(hào)放大器包括適合于將輸入信號(hào)劃分成主輸入信號(hào)和輔輸入信號(hào)的信號(hào)準(zhǔn)備單元，其中，所述信號(hào)準(zhǔn)備單元包括被配置為向主輸入信號(hào)和輔輸入信號(hào)應(yīng)用信號(hào)整形的雙驅(qū)動(dòng)模塊。所述信號(hào)放大器還包括被配置為接收主輸入信號(hào)并輸出經(jīng)放大的主信號(hào)的主放大器、向主放大器供給主偏置電壓的主偏置電壓源、被配置為接收輔輸入信號(hào)并輸出經(jīng)放大的輔信號(hào)的輔放大器、向輔放大器供給輔偏置電壓的輔偏置電壓源、適合于將經(jīng)放大的主信號(hào)和經(jīng)放大的輔信號(hào)組合成輸出信號(hào)的信號(hào)組合器和適合于獨(dú)立地控制主偏置電壓源和輔偏置電壓源的電壓控制模塊。主偏置電壓源獨(dú)立于輔偏置電壓源。在另一方面，本申請(qǐng)描述了一種用于接收和發(fā)送無線RF通信的基站。所述基站包括RF天線、被連接到RF天線并配置為對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行上變頻和放大以便由RF天線傳播的 RF發(fā)射機(jī)、被連接到RF天線并配置為對(duì)從RF天線接收到的RF信號(hào)進(jìn)行下變頻的RF接收機(jī)和具有用于發(fā)送和接收與網(wǎng)絡(luò)的通信的網(wǎng)絡(luò)端口的信號(hào)控制器，所述信號(hào)控制器被連接至并控制RF接收機(jī)和RF發(fā)射機(jī)。RF收發(fā)機(jī)包括信號(hào)放大器。在又另一方面，本申請(qǐng)描述了一種對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大的方法。該方法包括將輸入信號(hào)劃分成主輸入信號(hào)和輔輸入信號(hào)并向主輸入信號(hào)和輔輸入信號(hào)應(yīng)用信號(hào)整形，用來自主偏置電壓源的主偏置電壓對(duì)主放大器施加偏壓，用來自輔偏置電壓源的輔偏置電壓對(duì)輔放大器施加偏壓，使用主放大器對(duì)主輸入信號(hào)進(jìn)行放大以生成經(jīng)放大的主信號(hào)，使用輔放大器對(duì)輔輸入信號(hào)進(jìn)行放大以生成經(jīng)放大的輔信號(hào)，將經(jīng)放大的主信號(hào)和經(jīng)放大的輔信號(hào)組合以產(chǎn)生輸出信號(hào)，以及使用電壓控制模塊來獨(dú)立地控制主偏置電壓源和輔偏置電壓源。主偏置電壓源獨(dú)立于輔偏置電壓源。下面結(jié)合附圖來描述示例性實(shí)施例的其它方面和特征。


現(xiàn)在將以示例的方式對(duì)示出示例性實(shí)施例的附圖進(jìn)行參考，并且在附圖中 圖1圖解地示出增強(qiáng)型放大器的示例性實(shí)施例；
圖2示出增強(qiáng)型放大器的另一示例性實(shí)施例的方框圖； 圖3示出增強(qiáng)型放大器的另一實(shí)施例的方框圖4示出用于增強(qiáng)型放大器的示例性實(shí)施例的增益和效率對(duì)輸出功率的曲線；以及圖5示出用于無線網(wǎng)絡(luò)的示例性基站的方框圖。
具體實(shí)施例方式在開始時(shí)應(yīng)理解的是雖然下面舉例說明了本公開的一個(gè)實(shí)施例的示例性實(shí)施方式，但可以使用當(dāng)前已知或已存在的任何數(shù)目的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)。本公開絕不應(yīng)局限于以下舉例說明的示例性實(shí)施方式、附圖和技術(shù)，包括本文舉例說明和描述的示例性設(shè)計(jì)和實(shí)施方式，而是可以在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)以及其等價(jià)物的全部范圍內(nèi)進(jìn)行修改。還應(yīng)理解的是如在特定實(shí)施例的總體上下文中將顯而易見的，本文所使用的諸如耦合、連接、電連接、進(jìn)行信號(hào)通信等術(shù)語可以包括組件之間的直接連接、組件之間的間接連接或二者兼有。術(shù)語耦合旨在包括但不限于直接電連接。術(shù)語傳送、已傳送或正在傳送旨在包括但不限于信號(hào)從一個(gè)設(shè)備到另一個(gè)的電傳輸。首先參考圖1，圖1示出增強(qiáng)型放大器10的示例性實(shí)施例的方框圖。增強(qiáng)型放大器10以多爾蒂結(jié)構(gòu)布置，具有與輔放大器14并聯(lián)的主放大器12。由信號(hào)準(zhǔn)備單元20來接收輸入信號(hào)16，信號(hào)準(zhǔn)備單元20將輸入信號(hào)劃分成分別被輸入到主放大器12和輔放大器 14的主輸入信號(hào)40和輔輸入信號(hào)42。主放大器12向信號(hào)組合器21輸出主放大信號(hào)44
5且輔放大器14向信號(hào)組合器21輸出輔放大信號(hào)46。信號(hào)組合器21在主放大器12的輸出路徑中包括主放大器阻抗變換器22。在大多數(shù)實(shí)施例中，主放大器阻抗變換器22被選擇為在主放大信號(hào)44中產(chǎn)生90度相移。還可以從增強(qiáng)型放大器10的輸出端口的角度出發(fā)出于阻抗匹配的目的來選擇主放大器阻抗變換器22。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的，輸出路徑通常被設(shè)計(jì)為在輔放大器14被關(guān)閉時(shí)提供90度的相位偏移以及適當(dāng)?shù)淖杩棺儞Q兩者。主放大信號(hào)44和輔放大信號(hào)46在信號(hào)組合器21通過使用本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的技術(shù)進(jìn)行組合以產(chǎn)生輸出信號(hào)18。增強(qiáng)型放大器10以用于主放大器12和輔放大器14的差分偏壓控制為特征。此特征提供建立峰值效率點(diǎn)以適合于特定信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)條件方面提供更大的靈活性。在圖1所示的示例中，主放大器12被連接至主偏置電壓源30以接收主偏置電壓31，并且輔放大器 12被連接至輔偏置電壓源32以接收輔偏置電壓33。主偏置電壓31相對(duì)于輔偏置電壓33 是單獨(dú)且獨(dú)立的。在大多數(shù)實(shí)施方式中，主偏置電壓31被設(shè)置為與輔偏置電壓33不同的電壓水平。在許多實(shí)施例中，可以基于輸入信號(hào)16和/或輸出信號(hào)18的預(yù)期特性來預(yù)選或預(yù)定主偏置電壓31和輔偏置電壓33。例如，偏置電壓31、33的確定可以基于輸出信號(hào)18 的預(yù)期平均輸出功率和/或輸出信號(hào)18的峰均比(PAR)。對(duì)于給定應(yīng)用而言，可以另外或作為平均功率和PAR的替代使用其它特性來確定適當(dāng)?shù)钠秒妷?1、33。如果對(duì)于特定實(shí)施方式而言預(yù)定了偏置電壓31、33，則主偏置電壓源30和輔偏置電壓源32可以是靜態(tài)DC 電壓源。在某些實(shí)施例中，源30、32可以包括被配置為供給預(yù)選電壓水平且從外部電壓源導(dǎo)出的電壓軌。在另一實(shí)施例中，源30、32可以包括具體地專用于增強(qiáng)型放大器10的一個(gè)或多個(gè)電壓源。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立的偏置電壓源30、32的可能電機(jī)制的范圍。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，主放大器12和輔放大器14可以是具有不同材料組成、不同設(shè)計(jì)或不同材料組成和不同設(shè)計(jì)兩者的半導(dǎo)體器件。對(duì)于主放大器12使用第一半導(dǎo)體器件和對(duì)于輔放大器14使用第二半導(dǎo)體器件，能夠用來提高增強(qiáng)型放大器10的效率，其中，第一半導(dǎo)體器件與第二半導(dǎo)體器件不同。使用具有與輔放大器14不同的放大器設(shè)計(jì)的主放大器12可以提高增強(qiáng)型放大器10的操作效率。在主和輔放大器12、14上使用兩個(gè)不同偏置電壓可以使可能在放大過程中產(chǎn)生的非線性加劇。多爾蒂配置放大器通常表現(xiàn)出非線性，因?yàn)橹鞣糯笃髟贏B類中被施加偏壓，并且輔放大器在C類中被施加偏壓，兩者都表現(xiàn)出輸入至輸出非線性。如果主放大器 12和輔放大器是不同的器件(不同的材料或不同的設(shè)計(jì))，則非線性可能被進(jìn)一步加劇。因此，信號(hào)準(zhǔn)備單元20可以適合于通過在放大之前執(zhí)行信號(hào)準(zhǔn)備來補(bǔ)償放大級(jí)中的非線性。 例如，在某些實(shí)施例中，信號(hào)準(zhǔn)備單元20可以被配置為執(zhí)行信號(hào)整形以部分地補(bǔ)償放大級(jí)中的非線性。信號(hào)整形允許將信號(hào)的適當(dāng)部分分離并路由至主和輔放大器12、14。在另一示例中，信號(hào)準(zhǔn)備單元20可以被配置為執(zhí)行預(yù)失真線性化、向輸入信號(hào)16添加或從中減去以嘗試抵消放大級(jí)的結(jié)果產(chǎn)生的非線性效應(yīng)。還可以采用其它預(yù)放大非線性補(bǔ)償技術(shù)或操作。在2006年9月四日提交并與本申請(qǐng)被共同所有的題為Enhanced Doherty Amplifier with Asymmetrical Semiconductors的美國專利申請(qǐng)序號(hào)11/537,084中描述了用于對(duì)多爾蒂放大器中的非線性進(jìn)行抵消或補(bǔ)償?shù)母鞣N操作和配置，該申請(qǐng)的內(nèi)容被結(jié)合到本文中
6以供參考。現(xiàn)在參考圖2，圖2示出增強(qiáng)型放大器10的另一實(shí)施例。主偏置電壓源30和輔偏置電壓源32分別為主放大器12和輔放大器14提供獨(dú)立的偏置電壓供給。在本實(shí)施例中， 偏置電壓源30、32是可變電壓供給。增強(qiáng)型放大器10包括被耦合到偏置電壓源30、32以獨(dú)立地控制主偏置電壓31和輔偏置電壓33的設(shè)定的電壓控制模塊34。電壓控制模塊34 可以向主偏置電壓源30輸出主控制信號(hào)35以設(shè)定主偏置電壓31，并且其可以向輔偏置電壓源32輸出輔控制信號(hào)36以設(shè)定輔偏置電壓33。偏置電壓源30、32可以在系統(tǒng)操作期間改變以適應(yīng)變化的信號(hào)特性或系統(tǒng)條件，或者可以在復(fù)位或上電條件之后對(duì)其進(jìn)行初始化。增強(qiáng)型放大器10可以包括反饋環(huán)?？梢詫碜暂敵鲂盘?hào)18的反饋信號(hào)60返回至信號(hào)準(zhǔn)備單元20。反饋信號(hào)60提供關(guān)于輸出信號(hào)18的信息，并且可以允許信號(hào)準(zhǔn)備單元20監(jiān)視各種信號(hào)特性，基于所述信號(hào)特性其可以控制信號(hào)準(zhǔn)備單元20中的各種參數(shù)或操作。例如，使用反饋信號(hào)60，信號(hào)準(zhǔn)備單元20可以監(jiān)視輸出信號(hào)18的功率水平，并且可以收集關(guān)于平均輸出功率、峰均比等的統(tǒng)計(jì)?；谶@些統(tǒng)計(jì)，其可以調(diào)整其信號(hào)整形或預(yù)失真線性化操作(如果有的話)。如圖2所示，電壓控制模塊34還可以接收反饋信號(hào)60。這使得電壓控制模塊34 能夠調(diào)整偏置電壓31、33以對(duì)輸出信號(hào)18的信號(hào)特性變化作出反應(yīng)。在某些實(shí)施例中，反饋信號(hào)60可以不是直接被電壓控制模塊34接收，其可以替代地從信號(hào)準(zhǔn)備單元20接收或獲得信號(hào)統(tǒng)計(jì)信息或數(shù)據(jù)。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到在某些實(shí)施例中，電壓控制模塊34不一定被實(shí)現(xiàn)為與信號(hào)準(zhǔn)備單元20分開的獨(dú)立模塊，而是可以被結(jié)合在信號(hào)準(zhǔn)備單元20內(nèi)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其它變化。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠很容易實(shí)現(xiàn)的，主和輔偏置電壓源30、32可以包括高效率可變電壓源設(shè)計(jì)。例如，40%效率的60W放大器將要求150W或約5. 4A的平均DC供給以提供28V偏置電壓。在許多實(shí)施例中，可變電壓源的效率應(yīng)是高的，使得其不降低主和輔放大器12、14的效率。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到用于特定應(yīng)用的可變電壓源的適當(dāng)特性。利用獨(dú)立地控制或改變主偏置電壓30和輔偏置電壓32的能力，增強(qiáng)型放大器10 的操作可以被調(diào)整為以預(yù)定輸出功率(Pout)水平提供最佳效率和增益。例如，在不經(jīng)歷高平均功率的某些系統(tǒng)或?qū)嵤┓绞街?，可以改變偏置電?1、33以在較低的功率水平下提供效率峰值?，F(xiàn)在參考圖3，圖3示出增強(qiáng)型放大器10的另一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，電壓控制模塊34被示為用信號(hào)準(zhǔn)備單元20實(shí)現(xiàn)。信號(hào)準(zhǔn)備單元20接收反饋信號(hào)60并收集諸如平均輸出功率和PAR的統(tǒng)計(jì)，基于所述統(tǒng)計(jì)，其控制信號(hào)準(zhǔn)備單元20內(nèi)的預(yù)失真和信號(hào)整形操作。某些相同的統(tǒng)計(jì)可以被電壓控制模塊34用來控制偏置電壓源30、32。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使主偏置電壓31的幅值與平均輸出功率P。ut(avg)成比例，并且可以使輔偏置電壓 33與峰值輸出功率P。ut(peak)成比例。如圖3所示，信號(hào)準(zhǔn)備單元20被配置為將輸入信號(hào)16劃分成主輸入信號(hào)40和輔輸入信號(hào)42。在劃分輸入信號(hào)16的過程中，信號(hào)準(zhǔn)備單元20可以執(zhí)行某些操作以補(bǔ)償由主和輔放大器12、14的不對(duì)稱多爾蒂結(jié)構(gòu)引入的非線性。
信號(hào)準(zhǔn)備單元20包括用于將輸入信號(hào)16劃分成主部分50和輔部分52的信號(hào)劃分器(dividei024。信號(hào)劃分器M不一定將輸入信號(hào)16拆分成相等的部分。事實(shí)上，信號(hào)劃分器M可以不等地劃分輸入信號(hào)16并根據(jù)主和輔放大器12、14的狀態(tài)來改變?cè)搫澐帧?特別地，所有或大部分輸入信號(hào)16最初可以指向主放大器12直至其被驅(qū)動(dòng)至壓縮為止；此后，信號(hào)劃分器M可以改變?cè)搫澐忠栽黾虞o部分52的大小。信號(hào)準(zhǔn)備單元20還包括主信號(hào)整形器沈和輔信號(hào)整形器28。信號(hào)整形器沈、28 應(yīng)用信號(hào)整形技術(shù)來改善增強(qiáng)型放大器10的效率，并且在某些情況下，信號(hào)準(zhǔn)備單元20可以對(duì)主部分50和輔部分52應(yīng)用濾波或其它預(yù)失真功能以補(bǔ)償非線性。在一個(gè)實(shí)施例中， 信號(hào)整形器26J8被配置為使得主信號(hào)整形器沈?qū)⒅鞑糠?0整形為輸入信號(hào)16的基礎(chǔ)部分以便由主放大器12放大，并且輔信號(hào)整形器觀將輔部分52整形為輸入信號(hào)16的峰值部分以便由輔放大器14放大。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其它整形和補(bǔ)償操作?？梢詫⑿盘?hào)劃分器M和信號(hào)整形器沈、觀共同地稱為雙驅(qū)動(dòng)模塊90。在某些實(shí)施例中，可以使用模擬組件來實(shí)現(xiàn)雙驅(qū)動(dòng)模塊90。在許多實(shí)施例中，可以以數(shù)字方式來實(shí)現(xiàn)雙驅(qū)動(dòng)模塊90。例如，可以使用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、適當(dāng)?shù)木幊涛⒖刂破骰驅(qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來實(shí)現(xiàn)雙驅(qū)動(dòng)模塊90。將此類器件適當(dāng)?shù)鼐幊桃詫?shí)現(xiàn)本文所述的功能將在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的技術(shù)范圍內(nèi)。在許多實(shí)施例中，雙驅(qū)動(dòng)模塊90被配置為對(duì)基帶模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行操作。 因此，信號(hào)準(zhǔn)備單元20可以包括用于生成RF主輸入信號(hào)40和RF輔輸入信號(hào)42的主上變頻器80和輔上變頻器82?？商鎿Q地，可以使用直接RF解決方案來實(shí)現(xiàn)信號(hào)準(zhǔn)備單元20， 其中信號(hào)被直接從數(shù)字轉(zhuǎn)換成射頻以提供RF主輸入信號(hào)40和RF輔輸入信號(hào)42。信號(hào)準(zhǔn)備單元20還可以包括預(yù)失真線性化器70。預(yù)失真線性化器70向輸入信號(hào) 16應(yīng)用預(yù)失真以補(bǔ)償或抵消由增強(qiáng)型放大器10的非線性操作引起的非線性。反饋信號(hào)60 可以提供用于動(dòng)態(tài)地調(diào)整或配置預(yù)失真線性化器70的信息。在增強(qiáng)型放大器10的給定實(shí)施方式中，可以通過使用功率掃頻來確定峰值效率的位置。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，主和輔放大器12、14在最大額定功率方面可以是不對(duì)稱的，其中主放大器12具有約100W的能力且輔放大器14具有約200W的能力。主放大器12 可以包括LDMOS FET且可以基于標(biāo)準(zhǔn)^V電源在AB類中被施加偏壓，并且主漏偏置電壓在 5至35V范圍內(nèi)變化。輔放大器14可以包括LDMOS FET且可以在“深的”C類(Vgs = 0. 50 V)中被施加偏壓，其中輔漏偏置電壓被保持在恒定的28V。隨著主漏偏置電壓的增加，回退中的峰值效率的位置從約34daii增加至剛好在50daii之上?；赝酥械男史逯档拇笮‰S著主漏偏置電壓的增加而增加，并且增益大小也增加。最大可實(shí)現(xiàn)功率隨著主漏偏置電壓的增加而略微(marginally)增加。在另一示例性實(shí)施例中，在主放大器12具有約100W的能力且輔放大器14具有約 200W的能力的情況下，可以改變輔漏偏置電壓。在本實(shí)施例中，主放大器12可以包括LDMOS FET，并且可以在AB類中被施加偏壓，并且主漏偏置電壓被保持在恒定的^V。輔放大器14 可以包括LDMOS FET且可以基于標(biāo)準(zhǔn)^V電源在“深的”C類(Vgs = 0. 50 V)中被施加偏壓，并且輔漏偏置電壓在5至35V范圍內(nèi)變化。在這種情況下，一旦達(dá)到了某個(gè)閾值，在約 15V，回退中的增益和效率保持恒定。最大可實(shí)現(xiàn)功率隨著輔放大器漏偏置電壓的增加而顯著地增加。躍遷槽(transition trough)的位置和深度也隨著輔放大器漏偏置電壓的增加而增加。在另一實(shí)施例中，主和輔放大器12、14在最大額定功率方面可以是不對(duì)稱的，其中主放大器12具有約100W的能力且輔放大器14具有約200W的能力。主放大器可以包括 LDMOS FET,并且可以在AB類中被施加偏壓，并且主漏偏置電壓被保持在15V的降低水平。 輔放大器14可以包括LDMOS FET且可以在“淺”C類(Vgs = 3. 30V)中被施加偏壓，輔漏偏置電壓在35V的增加水平處被保持恒定。在這種情況下，利用輸入信號(hào)整形，將回退中的增益保持在標(biāo)準(zhǔn)多爾蒂水平之上?，F(xiàn)在參考圖4，圖4示出增益對(duì)輸出功率的曲線100和效率對(duì)輸出功率的曲線102。如曲線102所示，回退中的第一效率峰值104的位置被降低至約 4Idbm且回退中的第一效率峰值104的大小被減小至35 40%之間。對(duì)于約15dB范圍而言，多爾蒂躍遷期間的增益的大小在某種程度上被保持恒定，并且最大壓縮功率水平Pmax 增加約2dB至大于57 cffim。在本實(shí)施例中，使用通常提供7. 78dB間隔的組件，在沒有物理設(shè)計(jì)變化的情況下提供16dB效率峰值間隔。在上文所述和附圖所舉例說明的實(shí)施例中，隨著主和輔放大器12、14的性能改變，在經(jīng)放大的信號(hào)中也引入延遲和相位變化。從主放大信號(hào)44、主放大器阻抗變換器22 和輔放大信號(hào)46產(chǎn)生的輸出信號(hào)18應(yīng)是同相的。這可以以本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何方式來實(shí)現(xiàn)，包括但不限于使用基帶/數(shù)字延遲技術(shù)來對(duì)定相(Phasing)進(jìn)行重新對(duì)準(zhǔn) (realign)?；鶐?數(shù)字延遲技術(shù)意圖指的是任何延遲技術(shù)，包括但不限于以數(shù)字方式延遲信號(hào)傳輸?shù)哪切┘夹g(shù)。信號(hào)準(zhǔn)備單元20中的基帶/數(shù)字技術(shù)的使用提供輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)控制以解決通過改變主和輔偏置電壓源12、14而引入的非線性和變化。反饋信號(hào)線60允許信號(hào)準(zhǔn)備單元20監(jiān)視離開增強(qiáng)型放大單元10的信號(hào)，并對(duì)預(yù)失真線性化器70或雙驅(qū)動(dòng)模塊90進(jìn)行調(diào)整。在某些實(shí)施例中，可以使用適當(dāng)?shù)慕M件(未示出)來引入輔路徑相位偏移。此輔路徑相位偏移可以是固定或可變的?，F(xiàn)在參考圖5，圖5示出結(jié)合了增強(qiáng)型放大器144的無線網(wǎng)絡(luò)基站130的方框圖。 基站130是固定位置處的中至高功率多信道雙向無線電設(shè)備。其通常可以被低功率、單信道、雙向無線電設(shè)備或諸如移動(dòng)電話、便攜式電話和無線路由器之類的無線設(shè)備所使用?；?30可以包括被耦合至發(fā)射機(jī)134和接收機(jī)136的信號(hào)控制器132。發(fā)射機(jī)134和接收機(jī)136 (或組合收發(fā)機(jī))被進(jìn)一步耦合至天線138。在基站130中，在信號(hào)控制器132中處理數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)可以是用于無線通信系統(tǒng)的信號(hào)，諸如傳送預(yù)定用于移動(dòng)終端(未示出)的語音或數(shù)據(jù)的信號(hào)?；?30可以采用任何適當(dāng)?shù)臒o線技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)，諸如2G、2. 5G、 3G、GSM、IMT-2000、UMTS、iDEN、GPRS、EV-DO, EDGE、DECT、PDC, TDMA, FDMA, CDMA、W-CDMA、 TD-CDMA、TD-SCDMA、GMSK、OFDM等。然后，信號(hào)控制器132向包括信道處理電路140的發(fā)射機(jī)134傳送數(shù)字信號(hào)。信道處理電路140將每個(gè)數(shù)字信號(hào)編碼，并且射頻(RF)發(fā)生器142 將已編碼信號(hào)調(diào)制到RF信號(hào)上。然后在增強(qiáng)型放大單元10中將該RF信號(hào)放大。結(jié)果得到的輸出信號(hào)被通過天線138傳送至移動(dòng)終端。天線138還接收從移動(dòng)終端發(fā)送至基站 130的信號(hào)。天線138將信號(hào)傳送至接收機(jī)136，接收機(jī)將其解調(diào)成數(shù)字信號(hào)并將其傳送至信號(hào)控制器132，在那里，可以將它們中繼至外部網(wǎng)絡(luò)146?；?30還以包括用于從基站 130去除熱量的諸如冷卻風(fēng)扇或空氣交換器之類的輔助設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，增強(qiáng)型放大器10 (圖3)可以被結(jié)合到基站130中來代替塊142 和144的一部分(如果不是全部的話)，這可以減少基站130的投資成本和功率使用。功率
9放大器效率衡量相對(duì)于總功率輸入而言的可使用輸出信號(hào)功率。未被用來產(chǎn)生輸出信號(hào)的功率通常被作為熱量消散。在諸如基站130的大型系統(tǒng)中，由放大產(chǎn)生的熱量可能需要冷卻風(fēng)扇及其它相關(guān)冷卻設(shè)備(這可能增加基站130的成本)，需要附加功率，增加基站外殼的總尺寸，并需要頻繁的維護(hù)。增加效率和改善對(duì)基站130中的增強(qiáng)型放大器10的控制可以消除對(duì)某些或全部冷卻設(shè)備的需要。此外，可以減少對(duì)增強(qiáng)型放大器10的供給功率，因?yàn)槠浔桓咝У剞D(zhuǎn)換成可用信號(hào)。在增強(qiáng)型放大器10中實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的偏置電壓源12、14所需的空間和資源通過對(duì)器件性能和效率特性的控制而抵消?；?30的物理尺寸和維護(hù)要求還可以由于冷卻設(shè)備的減少而降低。這可以使得基站130設(shè)備能夠移動(dòng)至基站塔的頂部， 允許更短的發(fā)射機(jī)電纜敷設(shè)和降低的成本。在實(shí)施例中，基站130具有在800MHz至3. 5GHz 范圍內(nèi)的工作頻率。 雖然已結(jié)合增強(qiáng)型放大器的說明性實(shí)施例對(duì)其進(jìn)行了描述，但顯然根據(jù)前述說明，許多替換、修改和變更對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，意圖涵蓋落在本發(fā)明的精神和廣泛范圍內(nèi)的所有此類替換、修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)放大器，包括信號(hào)準(zhǔn)備單元，其適合于將輸入信號(hào)劃分成主輸入信號(hào)和輔輸入信號(hào)，其中，所述信號(hào)準(zhǔn)備單元包括被配置為向主輸入信號(hào)和輔輸入信號(hào)應(yīng)用信號(hào)整形的雙驅(qū)動(dòng)模塊； 主放大器，其被配置為接收主輸入信號(hào)并輸出經(jīng)放大的主信號(hào)； 主偏置電壓源，其向所述主放大器供給主偏置電壓； 輔放大器，其被配置為接收輔輸入信號(hào)并輸出經(jīng)放大的輔信號(hào)； 輔偏置電壓源，其向所述輔放大器供給輔偏置電壓；信號(hào)組合器，其適合于將經(jīng)放大的主信號(hào)和經(jīng)放大的輔信號(hào)組合成輸出信號(hào)；以及電壓控制模塊，其適合于獨(dú)立地控制主偏置電壓源和輔偏置電壓源，其中，所述主偏置電壓源獨(dú)立于輔偏置電壓源。
2.如權(quán)利要求1所述的信號(hào)放大器，其中，所述電壓控制模塊被配置為向主偏置電壓源輸出主控制信號(hào)以設(shè)定主偏置電壓，并向輔偏置電壓源輸出輔控制信號(hào)以設(shè)定輔偏置電壓。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的信號(hào)放大器，其中，所述主偏置電壓大大不同于輔偏置電壓。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的信號(hào)放大器，還包括用于為信號(hào)準(zhǔn)備單元供給輸出信號(hào)的通向信號(hào)準(zhǔn)備單元的反饋路徑，并且其中，所述信號(hào)準(zhǔn)備單元被配置為計(jì)算一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)特性。
5.如權(quán)利要求4所述的信號(hào)放大器，其中，所述電壓控制模塊被配置為響應(yīng)于輸出信號(hào)特性而調(diào)整主偏置電壓。
6.如權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的信號(hào)放大器，其中，所述電壓控制模塊被配置為響應(yīng)于輸出信號(hào)特性而調(diào)整輔偏置電壓。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的信號(hào)放大器，其中，所述信號(hào)組合器包括用于調(diào)整經(jīng)放大的主信號(hào)的相位的主路徑相位偏移阻抗。
8.如權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的信號(hào)放大器，其中，所述信號(hào)組合器包括預(yù)失真線性化器。
9.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的信號(hào)放大器，其中，所述主放大器和輔放大器包括RF功率放大器，其中，所述輸出信號(hào)包括RF信號(hào)，并且其中，所述信號(hào)準(zhǔn)備單元包括適合于將主輸入信號(hào)上變頻成主RF輸入信號(hào)的主上變頻器和適合于將輔輸入信號(hào)上變頻成輔 RF輸入信號(hào)的輔上變頻器。
10.一種用于接收和發(fā)送無線RF通信的基站，該基站包括 RF天線；RF發(fā)射機(jī)，其被連接到RF天線并被配置為對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行上變頻和放大以便由RF天線傳播；以及RF接收機(jī)，其被連接到RF天線并被配置為對(duì)從RF天線接收到的RF信號(hào)進(jìn)行下變頻；以及信號(hào)控制器，其具有用于發(fā)送和接收與網(wǎng)絡(luò)的通信的網(wǎng)絡(luò)端口，所述信號(hào)控制器被連接到并控制RF接收機(jī)和RF發(fā)射機(jī)，并且其中，所述RF收發(fā)機(jī)包括增強(qiáng)型信號(hào)放大器，該增強(qiáng)型信號(hào)放大器包括信號(hào)準(zhǔn)備單元，其適合于將發(fā)射信號(hào)劃分成主輸入信號(hào)和輔輸入信號(hào)，其中，所述信號(hào)準(zhǔn)備單元包括被配置為向主輸入信號(hào)和輔輸入信號(hào)應(yīng)用信號(hào)整形的雙驅(qū)動(dòng)模塊， 主放大器，其被配置為接收主輸入信號(hào)并輸出經(jīng)放大的主信號(hào)， 主偏置電壓源，其向所述主放大器供給主偏置電壓， 輔放大器，其被配置為接收輔輸入信號(hào)并輸出經(jīng)放大的輔信號(hào)， 輔偏置電壓源，其向所述輔放大器供給輔偏置電壓，以及信號(hào)組合器，其適合于將經(jīng)放大的主信號(hào)和經(jīng)放大的輔信號(hào)組合成輸出信號(hào)， 并且其中，所述主偏置電壓源獨(dú)立于輔偏置電壓源。
11.如權(quán)利要求10所述的基站，還包括適合于獨(dú)立地控制主偏置電壓源和輔偏置電壓源的電壓控制模塊。
12.如權(quán)利要求11所述的基站，其中，所述電壓控制模塊被配置為向主偏置電壓源輸出主控制信號(hào)以設(shè)定主偏置電壓，并向輔偏置電壓源輸出輔控制信號(hào)以設(shè)定輔偏置電壓。
13.如權(quán)利要求10所述的基站，其中，所述主偏置電壓大大不同于輔偏置電壓。
14.一種對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大的方法，包括將輸入信號(hào)劃分成主輸入信號(hào)和輔輸入信號(hào)并對(duì)主輸入信號(hào)和輔輸入信號(hào)應(yīng)用信號(hào)整形；用來自主偏置電壓源的主偏置電壓對(duì)主放大器施加偏壓； 用來自輔偏置電壓源的輔偏置電壓對(duì)輔放大器施加偏壓； 使用主放大器對(duì)主輸入信號(hào)進(jìn)行放大以生成經(jīng)放大的主信號(hào)； 使用輔放大器對(duì)輔輸入信號(hào)進(jìn)行放大以生成經(jīng)放大的輔信號(hào)； 將經(jīng)放大的主信號(hào)和經(jīng)放大的輔信號(hào)組合以產(chǎn)生輸出信號(hào)；以及使用電壓控制模塊來獨(dú)立地控制主偏置電壓源和輔偏置電壓源， 其中，所述主偏置電壓源獨(dú)立于輔偏置電壓源。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括從電壓控制模塊向主偏置電壓源供給主控制信號(hào)以設(shè)定主偏置電壓，并從電壓控制模塊向輔偏置電壓源供給輔控制信號(hào)以設(shè)定輔偏置電壓。
16.如權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述主偏置電壓大大不同于輔偏置電壓。
17.如權(quán)利要求14至16中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括根據(jù)輸出信號(hào)來計(jì)算一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)特性并響應(yīng)于所述輸出信號(hào)特性而控制主偏置電壓。
18.如權(quán)利要求14至17中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括根據(jù)輸出信號(hào)來計(jì)算一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)特性并響應(yīng)于所述輸出信號(hào)特性而控制輔偏置電壓。
全文摘要
一種以用于主和輔放大器的單獨(dú)且獨(dú)立的偏置電壓源為特征的增強(qiáng)型多爾蒂配置的放大器。該偏置電壓源可以是可控和可變的，以根據(jù)輸入信號(hào)或系統(tǒng)要求來改變放大器的性能。所述增強(qiáng)型放大器包括信號(hào)準(zhǔn)備單元以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行劃分和整形，以便補(bǔ)償組合輸出信號(hào)中的非線性。
文檔編號(hào)H03F1/00GK102165686SQ200980138079
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者G·J·鮑爾斯, G·多爾曼, S·維道森 申請(qǐng)人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司