帶濾波的放大器設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及放大器設(shè)備、系統(tǒng)和方法。對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理以利于減少和／或消除信號(hào)中不需要的分量。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，輸入／延遲電路對(duì)提供給各個(gè)放大器的輸入信號(hào)的相位進(jìn)行偏移。當(dāng)合并各個(gè)放大器的輸出時(shí)，利用相位偏移來(lái)消除信號(hào)中不需要的分量。當(dāng)合并模擬域中的信號(hào)時(shí)，通過(guò)校正可以使該方法包括時(shí)域中的相移。
【專利說(shuō)明】帶濾波的放大器設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001〕 本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例涉及放大器設(shè)備、系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]許多放大器都具有高功率效率，如生成調(diào)制方波的極性開(kāi)關(guān)功率放大器。由于從這樣的開(kāi)關(guān)功率放大器發(fā)射的載波的諧波會(huì)造成與其他無(wú)線電接收器的共存問(wèn)題，因此已經(jīng)利用模擬濾波來(lái)減少不需要的發(fā)射/帶外發(fā)射。然而，這是非常昂貴的解決方案，并且存在集成困難的問(wèn)題。生成調(diào)制正弦波的線性功率放大器能夠產(chǎn)生較少的諧波或者不產(chǎn)生諧波。然而，從開(kāi)關(guān)功率放大器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)看，線性功率放大器的功率效率比開(kāi)關(guān)功率放大器的功率效率差。
[0003]將開(kāi)關(guān)功率放大器的高功率效率與線性功率放大器的頻譜純度結(jié)合在一起可以解決共存問(wèn)題，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)理想的功率效率。例如，開(kāi)關(guān)功率放大器的加權(quán)電壓可以被合并起來(lái)。然而，發(fā)射的諧波會(huì)造成與其他無(wú)線電接收器的共存問(wèn)題。
[0004]這些問(wèn)題和其他問(wèn)題對(duì)放大器及其在各種應(yīng)用中的實(shí)施提出了挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]各個(gè)實(shí)施例涉及的是放大器及其實(shí)現(xiàn)，用于解決諸如上述關(guān)于共存以及功率效率的問(wèn)題。
[0006]根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，開(kāi)關(guān)電容器功率放大器包括利用(調(diào)制)正弦波載波運(yùn)行的半數(shù)字濾波器。利用半數(shù)字濾波方法抑制不需要的信號(hào)分量，諸如帶外雜散信號(hào)，頻譜復(fù)制信號(hào)，量化噪聲以及帶外調(diào)制信號(hào)。輸入信號(hào)在相位上發(fā)生偏移并被各個(gè)放大器處理，然后被合并以實(shí)現(xiàn)帶外消除。結(jié)合線性功率放大器的頻譜純度實(shí)施這樣的方法，(例如在極性開(kāi)關(guān)功率放大器中)可以實(shí)現(xiàn)高功率效率。可以在數(shù)字域中進(jìn)行調(diào)制和預(yù)均衡，而不需要使用模擬濾波。這樣利于與匹配網(wǎng)絡(luò)集成以及在芯片上自動(dòng)匹配，還利于提高數(shù)據(jù)率，而不會(huì)引起功率損失。
[0007]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備包括輸入電路、輸出電路以及多個(gè)延遲電路。各個(gè)延遲電路處理數(shù)字輸入信號(hào)以提供經(jīng)處理的信號(hào)，該經(jīng)處理的信號(hào)中不需要的分量的相位相對(duì)于由各個(gè)其他延遲電路提供的經(jīng)處理的信號(hào)中不需要的分量的相位是偏移的。輸入電路接收數(shù)字輸入信號(hào)，并將數(shù)字輸入信號(hào)耦接至各個(gè)延遲電路，輸出電路將各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)提供給多個(gè)放大器電路中的各個(gè)放大器。利用這個(gè)方法，當(dāng)對(duì)經(jīng)處理的信號(hào)進(jìn)行放大并合并時(shí)，消除了不需要的分量。
[0008]另一個(gè)實(shí)施例涉及的是消除輸入信號(hào)中的不需要的分量的設(shè)備和方法。在輸入電路中處理輸入信號(hào)，以提供各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)，其中各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)中不需要的分量的相位相對(duì)于其他經(jīng)處理的信號(hào)中不需要的分量的相位是偏移的。各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)被耦接至多個(gè)放大器中的一個(gè)放大器的輸入端，多個(gè)放大器各自具有連接到多個(gè)電容器中的一個(gè)電容器的輸出端，每個(gè)電容器被連接到不同的一個(gè)放大器的輸出。通過(guò)經(jīng)由電容器將放大器的輸出合并到公共的輸出端上，以消除輸入信號(hào)中不需要的分量。
[0009]上述說(shuō)明/概述并不是要描述本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例或每個(gè)實(shí)現(xiàn)方式。下面的附圖和詳細(xì)說(shuō)明對(duì)各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了舉例說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的具有半數(shù)字濾波的開(kāi)關(guān)電容器功率放大器
⑶?八)；
[0011]圖2示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的集成在芯片上的30^類(lèi)型的設(shè)備；
[0012]圖3示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)八設(shè)備；
[0013]圖4示出了與另一個(gè)實(shí)施例有關(guān)的用于內(nèi)插的設(shè)備；
[0014]圖5示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備，該設(shè)備包括具有半數(shù)字濾波的開(kāi)關(guān)電容器功率放大器；
[0015]圖6示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的放大器設(shè)備，該放大器設(shè)備包括與溫度編碼功率放大器進(jìn)行操作的輸入延遲型電路；
[0016]圖7示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的設(shè)備，該設(shè)備`用于半數(shù)字濾波；
[0017]圖8示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的消除二次、四次、六次諧波的實(shí)例；以及
[0018]圖9示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的想要的信號(hào)的時(shí)域和相量表示。
[0019]應(yīng)當(dāng)理解的是，本文并不是意圖將本發(fā)明限制為本文中所描述的特定實(shí)施例。相反，意圖是要覆蓋落入權(quán)利要求所限定的范圍的所有變形、等同物或替換物。另外，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“實(shí)例”或“實(shí)施例”僅僅是用來(lái)舉例說(shuō)明，而不是用來(lái)限制本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本文的各個(gè)方面適用于包括濾波的各種不同類(lèi)型的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。
[0021]各個(gè)實(shí)施例涉及濾波方法，在該濾波方法中減少或者消除了不需要的信號(hào)分量。這樣的設(shè)備包括輸入電路，輸入電路通過(guò)向各個(gè)放大器(例如開(kāi)關(guān)電容器功率放大器)提供移相信號(hào)來(lái)處理輸入信號(hào)。當(dāng)合并輸出時(shí)，移相信號(hào)中不需要的分量被消除。在某些情況中，在輸入電路進(jìn)行調(diào)制/上變頻(例如過(guò)采樣和內(nèi)插)，這樣利于后面消除不需要的分量。相對(duì)于放大器的數(shù)目以及其他信號(hào)各自的相位來(lái)設(shè)置相移(例如相對(duì)于另一個(gè)信號(hào)設(shè)置180。的相移)，將相移提供給并聯(lián)的放大器，輸入和輸出上的延遲信號(hào)由此連接在一起。利用這種方法可以過(guò)濾掉的分量包括例如帶外分量或上面描述的其他分量。
[0022]利用一種或多種不同的方法來(lái)進(jìn)行相移。在某些實(shí)施例中，相對(duì)于之前的經(jīng)處理的信號(hào)，通過(guò)分別將經(jīng)處理的信號(hào)接下來(lái)的信號(hào)移位一定的時(shí)移(例如接下來(lái)的信號(hào)是提供給不同放大器的)，輸入信號(hào)中不需要的分量的相位在每個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)中發(fā)生偏移。這反映了相移與頻率成比例，從而當(dāng)在輸出電路中合并放大器的輸出時(shí)，消除了輸入信號(hào)中的諧波。因此，利用時(shí)移信號(hào)的時(shí)域表示和相量表示可以消除諧波。
[0023]在一個(gè)更特定的實(shí)施例中，生成調(diào)制正弦波載波信號(hào)，并將該信號(hào)以設(shè)置經(jīng)處理的信號(hào)的各個(gè)相位的偏移量，提供給不同放大器各自的輸入端，以利于在合并各個(gè)放大器的輸出時(shí)消除不需要的分量。這樣的放大器和各個(gè)延遲電路(例如鎖相環(huán)或延遲鎖定環(huán))因此可以例如被并聯(lián)連接，以合并它們的(例如經(jīng)由電容器的)輸出。[0024]本文中描述的各種方案，包括結(jié)合設(shè)備描述的各種方案，可以作為基于方法的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，各個(gè)實(shí)施例涉及的是執(zhí)行所述方法中有限的部分，以及包括比所有組件少的組件的設(shè)備或電路，如附圖或描述的內(nèi)容所示。例如，各個(gè)實(shí)施例涉及的輸入電路提供的各個(gè)信號(hào)可以用于本文中所描述的放大器電路。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，輸入電路包括多個(gè)延遲電路，這些延遲電路處理數(shù)字輸入信號(hào)以提供經(jīng)處理的信號(hào)，該經(jīng)處理的信號(hào)具有不需要的分量，該不需要的分量的相位相對(duì)于由各個(gè)其他延遲電路提供的經(jīng)處理的信號(hào)中不需要的分量的相位偏移。其他實(shí)施例涉及的是這樣的輸入電路以及所連接的各個(gè)放大器，各個(gè)放大器用于接收經(jīng)處理的信號(hào)中的一個(gè)(例如經(jīng)一個(gè)放大器處理的信號(hào))。
[0025]圖1示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的具有半數(shù)字濾波的開(kāi)關(guān)電容器功率放大器 100。該設(shè)備100包括輸入電路110 (例如內(nèi)插和延遲電路)，多個(gè)放大器部分120、
130和140，以及適合特定實(shí)施例的另外的部分(用省略號(hào)表示)。每個(gè)放大器部分分別包括耦接至電容器124、134和144的放大器122、132和142，放大器122、132和142的輸出分別經(jīng)由電容器124、134和144被傳送至輸出電路150。
[0026]輸入電路110利用如本文中描述的半數(shù)字濾波方法過(guò)濾掉施加到輸入端112上的正弦波中的帶外發(fā)射。在本文的上下文中，可以實(shí)現(xiàn)這樣的方法來(lái)解決共存問(wèn)題，而不需要使用模擬濾波，這樣利于比較小的面積，并且可以減少對(duì)其他元件的需要，同時(shí)可以通過(guò)開(kāi)關(guān)功率放大器實(shí)現(xiàn)滿意的功率系數(shù)。利用這個(gè)方法，可以在數(shù)字域中進(jìn)行調(diào)制和預(yù)均衡。因此，輸入電路110半數(shù)字地過(guò)濾掉帶外信號(hào)(例如量化噪聲丨頻譜復(fù)制信號(hào))。通過(guò)將相反的(180°相移)信號(hào)添加到帶外信號(hào)中可以消除這些帶外信號(hào)，這是通過(guò)結(jié)合具有不同相位的多個(gè)30^來(lái)實(shí)現(xiàn)的(例如，將經(jīng)處理的輸入信號(hào)提供給放大器部分120、130...140，以致它們各自的輸出在相位上發(fā)生移位)。在某些實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)提供給各個(gè)放大器的輸入進(jìn)行內(nèi)插來(lái)提高實(shí)際的采樣頻率，這樣可以消除復(fù)制信號(hào)。在某些情況下，通過(guò)實(shí)施這樣的方法來(lái)抑制某些可配置的頻帶中的發(fā)射。
[0027]圖2示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的集成在芯片上的八類(lèi)型的設(shè)備200。該設(shè)備200包括放大器部分210和天線電路220。放大器部分210包括30^230和可調(diào)電容器電路240，30^230包括放大器232和電容器234，電容器234連接到放大器232的輸出端。天線電路220包括電感電路222和電阻器224。圖2中所示的方案例如可以用于集成圖1中所示的設(shè)備100。通過(guò)在芯片上集成匹配網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)匹配，而且還利于提高數(shù)據(jù)率，但不會(huì)招致功率損失。關(guān)于根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的集成的一般信息或具體信息，可以參考申請(qǐng)?zhí)枮?3 / 229，070的美國(guó)專利申請(qǐng)，該美國(guó)專利申請(qǐng)通過(guò)引用被完全結(jié)合在本文中。
[0028]如上所述，各個(gè)實(shí)施例涉及的是放大器及相關(guān)方案，其中調(diào)制正弦波作為八的輸入信號(hào)，以減輕方波信號(hào)的問(wèn)題。例如，在載頻為^的開(kāi)關(guān)功率放大器中，相對(duì)于載波(一次諧波)，這樣的方波波形呈現(xiàn)出方波的諧波的歸一化電壓，該電壓等于:
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種放大器設(shè)備，其特征在于，包括: 多個(gè)放大器，每個(gè)放大器都具有輸入端和輸出端； 多個(gè)電容器，分別I禹接到多個(gè)放大器的輸出端中不同的一個(gè)輸出端； 輸出電路，耦接到多個(gè)電容器，并且被配置成將經(jīng)由多個(gè)電容器傳送過(guò)來(lái)的多個(gè)放大器的輸出合并到公共的輸出端上；以及 輸入電路，被配置成: 處理輸入信號(hào)以提供各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)，其中每個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)中不需要的分量相對(duì)于其他經(jīng)處理的信號(hào)中不需要的分量在相位上是偏移的；以及 將各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)耦接至多個(gè)放大器的不同輸入端，從而當(dāng)在輸出電路中合并多個(gè)放大器的輸出時(shí)，消除輸入信號(hào)中不需要的分量。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，輸入電路被配置成，通過(guò)將每個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)的相位偏移成當(dāng)合并其他經(jīng)處理的信號(hào)時(shí)消除不需要的分量的相位，以此來(lái)偏移不需要的分量的相位。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，輸入電路被配置成，通過(guò)分別將接下來(lái)的經(jīng)處理的信號(hào)相對(duì)于前一經(jīng)處理的信號(hào)移位一定的時(shí)間，使相移與頻率成正比，以此來(lái)偏移不需要的分量的相位，從而當(dāng)在輸出電路中合并多個(gè)放大器的輸出時(shí)，消除輸入信號(hào)中的諧波。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，通過(guò)利用時(shí)移信號(hào)的時(shí)域表示和相量表示來(lái)消除諧波。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，輸入電路被配置成，通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行過(guò)采樣和內(nèi)插以提供每個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)，以及偏移提供給各個(gè)放大器的各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)的相位，以此來(lái)偏移不需要的分量的相位。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，輸入電路被配置成，通過(guò)生成調(diào)制正弦波載波信號(hào)，并將調(diào)制正弦波載波信號(hào)以一定偏移提供給每個(gè)放大器各自的輸入端，該偏移使得各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)的相位利于當(dāng)合并各個(gè)放大器的輸出時(shí)消除不需要的信號(hào)分量，以此來(lái)處理輸入信號(hào)以提供各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，多個(gè)放大器并聯(lián)連接在輸入電路和輸出電路之間。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，輸入電路包括延遲電路，延遲電路被配置成，通過(guò)延遲被提供給各個(gè)放大器的信號(hào)，以此來(lái)偏移經(jīng)處理的信號(hào)的相位。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，延遲電路包括鎖相環(huán)和延遲鎖定環(huán)中的至少一個(gè)。
10.一種方法，其特征在于，包括: 處理輸入信號(hào)以提供各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)，其中每個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)中不需要的分量相對(duì)于其他經(jīng)處理的信號(hào)中不需要的分量在相位上是偏移的； 將各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)分別耦合至多個(gè)放大器中的一個(gè)放大器的輸入端，多個(gè)放大器各自具有連接到多個(gè)電容器中的一個(gè)電容器的輸出端，每個(gè)電容器被連接到不同的一個(gè)放大器的輸出端； 通過(guò)將多個(gè)放大器的輸出經(jīng)由多個(gè)電容器合并到公共的輸出端上，以此來(lái)消除輸入信號(hào)中不需要的分量。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，處理輸入信號(hào)包括將每個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)的相位偏移成當(dāng)合并其他經(jīng)處理的信號(hào)時(shí)消除不需要的分量的相位。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，處理輸入信號(hào)包括，分別將接下來(lái)的經(jīng)處理的信號(hào)相對(duì)于前一經(jīng)處理的信號(hào)移位一定的時(shí)間，使相移與頻率成正比，從而當(dāng)在輸出電路中合并多個(gè)放大器的輸出時(shí)，消除輸入信號(hào)中的諧波。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，處理輸入信號(hào)包括對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行過(guò)采樣和內(nèi)插以提供經(jīng)處理的信號(hào)，以及偏移提供給各個(gè)放大器的各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)的相位。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于， 處理輸入信號(hào)包括生成調(diào)制正弦波載波信號(hào)，以及 將各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)分別耦合至多個(gè)放大器中的一個(gè)放大器的輸入端包括，將調(diào)制正弦波載波信號(hào)以一定偏移提供給每個(gè)放大器各自的輸入端，該偏移使得各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)的相位利于當(dāng)合并各個(gè)放大器的輸出時(shí)消除不需要的信號(hào)分量。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，將各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)分別耦合至多個(gè)放大器中的一個(gè)放大器的輸入端包括，將各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)分別耦合至并聯(lián)連接在輸入電路和輸出電路之間的多個(gè)放大器中的一個(gè)放大器，還包括利用多個(gè)放大器來(lái)放大各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)，并將放大的經(jīng)處理的信號(hào)提供給多個(gè)電容器。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，處理輸入信號(hào)包括，通過(guò)延遲被提供給各個(gè)放大器的信號(hào)來(lái)偏移各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)的相位。
17.—種放大器設(shè)備，其特征在于，包括: 多個(gè)延遲電路，每個(gè)延遲電路被配置成處理數(shù)字輸入信號(hào)以提供經(jīng)處理的信號(hào)，經(jīng)處理的信號(hào)具有不需要的分量，不需要的分量相對(duì)于由各個(gè)其他延遲電路提供的經(jīng)處理的信號(hào)中不需要的分量在相位上是偏移的； 輸入電路，被配置成接收數(shù)字輸入信號(hào)并將數(shù)字輸入信號(hào)耦合至每個(gè)延遲電路；以及 輸出電路，被配置成將各個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)分別提供給多個(gè)放大器電路中的一個(gè)，從而利于當(dāng)放大和合并經(jīng)處理的信號(hào)時(shí)消除不需要的分量。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于， 多個(gè)放大器電路，每個(gè)放大器電路都具有放大器和連接到放大器的輸出端的電容器；以及 連接到電容器的第二輸出電路，第二輸出電路被配置成通過(guò)合并在電容器呈現(xiàn)的信號(hào)來(lái)消除不需要的分量。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，多個(gè)延遲電路被配置成，通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣和內(nèi)插，以及在相位上偏移經(jīng)采樣和內(nèi)插的輸入信號(hào)，以此來(lái)提供經(jīng)處理的信號(hào)。
20.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，多個(gè)延遲電路被配置成，通過(guò)將每個(gè)經(jīng)處理的信號(hào)的相位延遲成當(dāng)合并其他經(jīng)處理的信號(hào)時(shí)消除不需要的分量的相位，以此來(lái)偏移每個(gè)信號(hào)中不需要的分量的相位。
【文檔編號(hào)】H03F1/26GK103840778SQ201310610830
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月26日
【發(fā)明者】喬斯·沃林鄧, 雷默克·科內(nèi)利斯·荷曼·貝克, 馬西莫·恰奇 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司