專利名稱：一級或多級開關(guān)模式功率放大器的功率控制和調(diào)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率放大器，尤其涉及開關(guān)模式功率放大器。
Sokal等的美國專利3,900,823披露了一種早期的開關(guān)模式放大器，將其結(jié)合于此作為參考。Sokal等描述了低功率電平下的功率控制問題(其是由放大器輸入至放大器輸出的不可避免的饋通所引起的)，并且提出了通過對末級放大器級的RF輸入驅(qū)動值進(jìn)行控制以解決該問題。具體地，使用負(fù)反饋技術(shù)可以對末級之前的一級或多級的DC電源電壓進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對末級的輸入驅(qū)動幅度的控制。各種其它已知技術(shù)應(yīng)用放大器電源電壓的線性化變化，例如，以下專利被結(jié)合于此作為參考美國專利5,091,919；美國專利5,142,240；以及美國專利5,745,526。
國際專利文獻(xiàn)WO0048306和WO0048307(本受讓人)以及國際專利文獻(xiàn)01/10013披露了無需像Sokal中那樣使用負(fù)反饋技術(shù)的另一種開關(guān)模式放大器，名字分別為“高效率調(diào)制RF放大器(HIGH-EFFICIENCY MODULATING RF AMPLIFIER)”和“高效率放大器輸出電平和短脈沖控制(HIGH-EFFICIENCYAMPLIFIER OUTPUT LEVEL AND BURST CONTROL)”，以及“高效率調(diào)制RF放大器(HIGH-EFFICIENCY MODULATING RFAMPLIFIER)”。在后一種開關(guān)模式功率放大器中，平均功率由兩個(gè)信號所決定開關(guān)電源信號和開關(guān)控制信號。開關(guān)電源信號是用于開關(guān)一方的DC電壓；當(dāng)該電壓增大時(shí)，在諧振網(wǎng)絡(luò)內(nèi)產(chǎn)生并隨后傳送至負(fù)載的振蕩信號的峰值電壓同樣增大。開關(guān)控制信號通常是可對開關(guān)進(jìn)行控制(即控制開關(guān)的開或關(guān))的調(diào)相信號。所述開關(guān)控制信號應(yīng)當(dāng)足夠強(qiáng)以便能夠觸發(fā)開關(guān)的開或關(guān)，但又不能過強(qiáng)這不同于線性放大器，在開關(guān)模式功率放大器中，輸出信號的強(qiáng)度由輸入信號的強(qiáng)度決定，如果開關(guān)控制信號過強(qiáng)，多余信號僅僅通過開關(guān)泄漏并進(jìn)入諧振網(wǎng)絡(luò)(例如饋通)。當(dāng)這種情形發(fā)生時(shí)，與期望信號異相的開關(guān)控制信號的型式就被加給諧振網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的期望信號，對輸出信號的相位和振幅造成不良影響。
法國專利2,768,574同樣披露了一種開關(guān)模式放大器裝置。如

圖1所示，在該裝置中，功率放大器電路包括一個(gè)DC-DC變換器20和一個(gè)功率放大器30。DC-DC變換器20包括一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器22，一個(gè)換向器/整流器24、和一個(gè)濾波器26。
脈沖寬度調(diào)制器22被耦合以接收來自信號輸入終端21的DC-DC命令輸入信號，并被安排以將脈沖寬度調(diào)制信號施加給換向器/整流器24。換向器/整流器24被耦合以接收來自信號輸入終端25的DC-DC電源電壓信號，還被耦合以將開關(guān)信號施加給濾波器26。濾波器26隨后將共同的經(jīng)過濾的開關(guān)信號28施加給功率放大器30的多級。
前述類型的電路實(shí)質(zhì)上受到脈沖寬度調(diào)制器的頻率的限制。而且，通過所描述的方式實(shí)現(xiàn)的多個(gè)功率放大器級的共同控制被證明存在缺陷，后面將詳細(xì)說明。
理想的是，獲得對開關(guān)模式生成的包括調(diào)幅信號的RF信號的更加精確的控制，以使開關(guān)模式功率放大器的前述優(yōu)點(diǎn)被更加全面的實(shí)現(xiàn)。
為了產(chǎn)生調(diào)幅信號，DC開關(guān)電源電壓被一個(gè)與期望振幅調(diào)制相關(guān)的時(shí)變開關(guān)電源信號所替代。該開關(guān)電源信號可以是期望的調(diào)幅信號自身，也可以是其預(yù)失真形式，該預(yù)失真應(yīng)能使輸出信號具有期望的振幅調(diào)制。在后一種情況下，預(yù)失真對開關(guān)和/或諧振網(wǎng)絡(luò)中的振幅非線性(即所謂的AM/AM失真)進(jìn)行校正。
然而，前述修正自身不足以在輸出信號中提供如所需范圍一樣大的動態(tài)范圍。同樣，當(dāng)調(diào)整輸出信號的平均功率時(shí)，該修正或許也不足以維持在調(diào)幅中的動態(tài)范圍。這兩個(gè)問題都是由先前描述的不良泄漏信號所造成的，其對于輸出的影響很大程度上獨(dú)立于開關(guān)電源信號的電平。也就是，開關(guān)電源信號可能降低到零伏(可能的最小振幅)，然而輸出信號仍會位于相對高的電平；在某一情況下，通過開關(guān)電源信號產(chǎn)生的調(diào)幅在輸出信號中出現(xiàn)的越來越少。
類似地，振幅決定的相移(即所謂AM/PM失真)的強(qiáng)度隨開關(guān)電源信號的減少而增加。這種效應(yīng)的出現(xiàn)是因?yàn)樾孤┑拈_關(guān)控制信號與期望信號異相。當(dāng)開關(guān)電源信號減少時(shí)，期望信號同樣下降，但是泄漏信號并非如此；因?yàn)檫@兩個(gè)信號異相，因此二者相位之和越來越多地被泄漏信號的相位支配。一方面，本發(fā)明通過調(diào)整開關(guān)控制信號的振幅對開關(guān)模式功率放大器進(jìn)行改良，以減小不良的泄漏作用。結(jié)果，就有可能使得在較寬范圍內(nèi)的各處都產(chǎn)生具有平均功率的輸出信號，或者極大地增加了在給定的平均功率電平下產(chǎn)生調(diào)幅的動態(tài)范圍，或者兩種情況同時(shí)出現(xiàn)。
圖9為具有調(diào)幅能力的開關(guān)模式功率放大器的框圖；圖10為圖9所示電路中波形的波形圖；圖11為圖9所示電路中的波形的另一波形圖；圖12為圖9所示開關(guān)模式功率放大器的解釋性實(shí)施例的一個(gè)更加詳細(xì)的圖；圖13為圖12所示電路中波形的波形圖。
在圖2所示的放大器中，信號209和219是可被相位調(diào)制的等幅(CA)信號(即，具有恒定峰值振幅的振蕩信號)。開關(guān)控制信號219的振幅由功率控制邏輯電路215確定。功率控制邏輯電路215還控制由DC電源203產(chǎn)生并被施加到開關(guān)201上的DC電源電壓216。當(dāng)功率控制邏輯電路215使DC電源電壓216增大時(shí)，在諧振網(wǎng)絡(luò)205內(nèi)產(chǎn)生且隨后傳送到負(fù)載207的振蕩信號的峰值電壓也增大。相似地，當(dāng)功率控制邏輯電路215使DC電源電壓216減小時(shí)，在諧振網(wǎng)絡(luò)205內(nèi)產(chǎn)生且隨后傳送到負(fù)載207的振蕩信號的峰值電壓也減小。
在前述的專利出版物中描述了根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的圖2所示放大器電路的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，以一種與控制DC電源電壓216協(xié)調(diào)的方式，信號218被用于控制開關(guān)控制信號219的振幅，進(jìn)而避免了開關(guān)控制信號219的過量泄漏通過開關(guān)201并進(jìn)入諧振網(wǎng)絡(luò)205。
更詳細(xì)地，在任何物理實(shí)施例中，在開關(guān)201周圍的雜散(非故意的)電容212不可避免地存在。該雜散電容為開關(guān)控制信號219泄漏進(jìn)入諧振網(wǎng)絡(luò)205提供泄漏路徑，在此其與期望開關(guān)輸出信號混合。因?yàn)殚_關(guān)控制信號219與期望開關(guān)輸出信號異相，因此當(dāng)期望輸出信號的幅度接近或小于泄漏信號的幅度時(shí)，在開關(guān)輸出端會產(chǎn)生一個(gè)大相移。圖3中示出了這種效應(yīng)，其描述了作為期望幅度的參量函數(shù)的輸出相位和輸出幅度(即當(dāng)期望幅度減小時(shí)，朝逆時(shí)針方向描繪出了圖3所示的曲線)。在所示的情況下，在-170度的相對相移處，信號泄漏假定為35dB，低于最大輸出信號(1.7％)。如果開關(guān)控制信號沒有減少(曲線A)，則當(dāng)期望輸出幅度小于峰值輸出幅度的10％時(shí)，放大器輸出信號會發(fā)生嚴(yán)重的AM-PM(和AM-AM)失真。
對于低幅度輸出信號(例如小于峰值輸出幅度的10％)，通過相應(yīng)地減少開關(guān)控制信號(例如減少至初始值的10％)，該作用會被抵消。如圖3所示，這種方法實(shí)質(zhì)上去除了期望的輸出信號上的AM-PM和AM-AM失真(曲線B)。原則上說，這種方法可以任意擴(kuò)展到低的期望輸出信號幅度。
為了說明目的，我們考慮需要在時(shí)隙網(wǎng)絡(luò)內(nèi)產(chǎn)生等幅RF信號，其中輸出功率可以從時(shí)隙變化到時(shí)隙。在圖2所示的放大器中，可通過在給定時(shí)隙內(nèi)保持電源電壓216恒定，和在給定時(shí)隙內(nèi)保持控制信號的峰值振幅恒定實(shí)現(xiàn)這種工作方式，如圖4所示。結(jié)果，輸出信號213的峰值振幅在給定時(shí)隙內(nèi)是恒定的。注意，當(dāng)電源電壓216為低電平時(shí)，控制信號219也相應(yīng)地為低電平(例如，時(shí)隙(N))。以這種方式，獲得圖3中曲線B所示的低失真特性。
圖5、圖6、和圖7分別示出了可被用于圖2所示功率控制邏輯電路215內(nèi)以控制放大級功率應(yīng)用的不同特定電路。
首先參見圖5，DC電源電壓VSUPPLY以共用發(fā)射極結(jié)構(gòu)被加到PNP雙極晶體管Q的發(fā)射極。DC電源電壓可以未經(jīng)調(diào)節(jié)的，或者也可以被調(diào)節(jié)至用于期望的瞬時(shí)輸出功率的合適的DC電平，例如使用開關(guān)電源電壓和在前述的專利出版物中已詳細(xì)描述的線性調(diào)節(jié)器。晶體管Q的集電極通過電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)R1、R2接地。運(yùn)算放大器501被連接以在負(fù)輸入上接收功率設(shè)置命令信號523，且在其正輸入上接收在電阻R1和R2連接點(diǎn)處產(chǎn)生的電壓信號。運(yùn)算放大器501產(chǎn)生被加到晶體管Q的基極的輸出信號。工作時(shí)，在運(yùn)算放大器的501控制下，晶體管起控制電阻的作用，以將精確控制的電壓傳送到多個(gè)放大級，包括例如驅(qū)動級503(響應(yīng)于與圖2中信號209類似的RF信號509)和末級505。在驅(qū)動級503的情況下，來自晶體管Q的受控電壓被通過電阻R3施加以說明相對于末級放大器的驅(qū)動放大器的大小。上述電路可實(shí)現(xiàn)快控制，并可能結(jié)合或代替單獨(dú)的DC調(diào)整電路被加以使用。
例如，如圖6所示，提供了一個(gè)或多個(gè)附加驅(qū)動級。在圖6中，初級607的電源電壓被不太嚴(yán)格地控制。若干個(gè)離散電源電壓(V1，V2，...，VN)被加到開關(guān)609上，其被控制以選擇該離散電壓的期望的一個(gè)。末級605的控制和在前緊鄰的驅(qū)動級603可以仍為如前所述。
如果期望輸出信號具有大的動態(tài)范圍，共同控制驅(qū)動級和末級可能證明是不足的。參見圖7，提供了對每個(gè)多級放大級的單獨(dú)控制。該方法可以擴(kuò)展到任意數(shù)目的級。
再次參考圖2，在等幅輸出信號情況下，如圖所示的放大器可以有效提供有效的放大和功率控制。然而，它不具有調(diào)幅能力。
現(xiàn)在參看圖8，示出了廣義的有效功率放大器結(jié)構(gòu)，其允許多級控制以實(shí)現(xiàn)對放大器輸出信號的包括調(diào)幅的復(fù)雜控制。在圖8中，RF輸入信號RFin被加到包括N級的放大器電路。該放大器電路產(chǎn)生RF輸出信號RFout。每級的電源電壓都被獨(dú)立控制。一個(gè)或多個(gè)控制塊接收DC電源電壓，而且響應(yīng)來自控制器(圖中未示出)的控制信號，產(chǎn)生用于每個(gè)N放大器級的單獨(dú)的電源電壓。在圖8所示的示例中示出了兩個(gè)控制塊一個(gè)功率/短脈沖控制塊801和一個(gè)調(diào)制控制塊803。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，控制塊的功能可被容易地合并或再分。
隨意地，獨(dú)立偏壓信號可施加到每個(gè)級。在一個(gè)實(shí)施例中，偏壓信號的可能值包括可關(guān)閉級的數(shù)值，例如，將該級的有源元件放在高阻抗?fàn)顟B(tài)下。此外，每級可隨意地包括控制旁路元件或網(wǎng)絡(luò)，圖8中示出的為連接該級的輸入端子和輸出端子的電阻。這樣一個(gè)旁路可以允許在低輸入信號電平下的放大級的性能受到更全面的特征化和控制。特別地，因?yàn)橥ㄟ^明確地提供旁路，電路寄生效應(yīng)不可避免地產(chǎn)生了旁路效應(yīng)，因此它可用這種方式被設(shè)計(jì)以控制寄生效應(yīng)。
現(xiàn)在將詳細(xì)描述圖8所示的廣義放大器結(jié)構(gòu)的特例。
參看圖9，示出了提供圖2所示放大器的優(yōu)點(diǎn)且另外能夠調(diào)幅的放大器。在圖9中，提供了開關(guān)901、DC電源903、諧振網(wǎng)絡(luò)905、負(fù)載907、控制信號909、控制信號放大器911、輸出信號913和功率控制邏輯電路915，它們通常對應(yīng)于并被給予與圖2所示元件相同的標(biāo)記?？刂菩盘柗糯笃?11響應(yīng)于驅(qū)動控制信號918，以產(chǎn)生開關(guān)控制信號919。然而，在圖9中，另外還提供了響應(yīng)于AM信號923的調(diào)幅器917。代替功率控制邏輯電路915直接對控制信號放大器911進(jìn)行控制(如圖2所示)，功率控制邏輯電路915耦合至調(diào)幅器917，其響應(yīng)于功率控制邏輯電路915以對控制信號放大器911進(jìn)行控制。在調(diào)幅器917的控制下，控制信號放大器911產(chǎn)生加到開關(guān)901的開關(guān)控制信號919。DC電源903耦合至調(diào)幅器917，其響應(yīng)于AM信號923以適當(dāng)調(diào)整電源電壓并將形成的開關(guān)電源信號921加到開關(guān)901。
圖9所示的放大器的兩種工作情況可以被區(qū)別開來。圖10示出了一種情況，其中調(diào)幅僅通過開關(guān)電源信號921的變化實(shí)現(xiàn)，且功率控制通過DC電源903的變化和開關(guān)控制信號919的變化(通過信號918)共同得到。在時(shí)隙(N-1)內(nèi)，開關(guān)控制信號919的峰值振幅保持恒定。在此時(shí)間內(nèi)，控制信號909的峰值也保持恒定。另一方面，開關(guān)電源信號921將調(diào)幅信號變化加到其上。結(jié)果，輸出信號913顯示了相應(yīng)的幅度變化。在時(shí)隙(N)內(nèi)，控制信號909和開關(guān)控制信號919的振幅在較低電平下是恒定的，且DC電源電壓904(圖10中未示出)在較低電平下也是恒定的，表示較低的期望輸出功率電平。不同調(diào)幅信號變化被施加到開關(guān)電源信號921，且在輸出信號913的振幅內(nèi)是顯然的。在時(shí)隙(N+1)內(nèi)，控制信號909和開關(guān)控制信號919的電平又被提高，DC電源電壓904也是如此，對應(yīng)于較高的期望輸出功率電平。開關(guān)控制信號919的固定峰值振幅被設(shè)置更高以用于更高的期望輸出功率電平，被設(shè)置更低以用于更低的期望輸出功率電平，以使開關(guān)901根據(jù)需要被成功打開和關(guān)閉，同時(shí)使通過開關(guān)901進(jìn)入諧振網(wǎng)絡(luò)905的開關(guān)控制信號919的不良泄漏達(dá)到最小。
在較低的功率電平下，為了避免開關(guān)控制信號919的過量泄漏進(jìn)入輸出信號913，有必要通過開關(guān)電源信號921和開關(guān)控制信號919的協(xié)調(diào)變化實(shí)現(xiàn)輸出信號的調(diào)幅。這代表前述的工作的第二種情況，且如圖11所示。特別地，圖11示出了開關(guān)電源信號921的調(diào)幅和開關(guān)控制信號919的調(diào)幅之間的不同關(guān)系的示例。開關(guān)電源信號921和開關(guān)控制信號919的功率控制和調(diào)幅根據(jù)需要被施加以擴(kuò)展輸出信號913的動態(tài)范圍。在示范性實(shí)施例中，開關(guān)控制信號919的調(diào)幅僅當(dāng)AM信號923降至功率電平獨(dú)立的閾值以下時(shí)被應(yīng)用。
時(shí)隙(N-1)說明了在時(shí)隙持續(xù)過程中AM信號923低于功率電平獨(dú)立閾值(如圖11最上面的框中的虛線所示)的情況。因此，在時(shí)隙的整個(gè)持續(xù)過程中開關(guān)控制信號919與開關(guān)電源信號921一起被調(diào)幅。在時(shí)隙(N)中，在該時(shí)隙的初始部分持續(xù)過程中和最終部分持續(xù)過程中，AM信號923假定高于閾值。因此，在時(shí)隙的這些部分中，開關(guān)控制信號919未被調(diào)幅。(在圖11的中間框中，虛線表示當(dāng)AM信號923高于閾值時(shí)開關(guān)控制信號919的標(biāo)稱振幅。)然而，在時(shí)隙的中間部分，AM信號923假定為低于閾值。因此在時(shí)隙的這個(gè)部分，開關(guān)控制信號919與開關(guān)電源信號921一起被調(diào)幅。最后，在時(shí)隙(N+1)中，AM信號923假定為在整個(gè)時(shí)隙持續(xù)過程中都高于閾值。開關(guān)控制信號919的振幅(峰值-峰值)在整個(gè)時(shí)隙的持續(xù)過程中保持恒定。注意，實(shí)際調(diào)幅仍舊通過開關(guān)電源信號921單獨(dú)施加在輸出信號913上。信號918的變化和與信號921相呼應(yīng)的引起的信號919的變化單獨(dú)執(zhí)行以減少泄漏。這樣，信號918所要求的精確度就從信號921的精確度被大大減少。
參看圖12，示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的放大器的更詳細(xì)的圖示，其中相同的元件用與圖9所示的相同標(biāo)號表示。在圖12所示的實(shí)施例中，控制信號放大器1211和開關(guān)1201被設(shè)置為第一和第二放大器級，分別為“增益”級和“開關(guān)”級。增益級211可通過多種方式實(shí)現(xiàn)。一種實(shí)現(xiàn)有具有眾所周知的等級A、AB、B、和C的傳統(tǒng)增益控制線性CCS(控制電流源)放大器。另一種實(shí)現(xiàn)為在前述的未決U.S.申請中描述的小規(guī)模的開關(guān)模式級。
在虛線塊917內(nèi)示出了圖9所示的調(diào)幅器917的一個(gè)實(shí)施例的更多的細(xì)節(jié)。響應(yīng)于AM信號采樣1223和來自功率控制邏輯電路1215的信號1232，AM邏輯電路1231計(jì)算用于第一放大器級1211和第二放大器級1201的合適的供應(yīng)電平。
在第一放大器級1211的情況下，DC電源電壓通過晶體管1235-1被提供。晶體管1235-1的基極驅(qū)動由AM邏輯電路1231通過DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)1233-1加以控制。因此，DAC 1233-1設(shè)置可被第二放大器級1201看到的開關(guān)控制信號1219的電平。相似地，在第二放大器級1201的情況下，DC電源電壓通過晶體管1235-2被提供。晶體管1235-2的基極驅(qū)動由AM邏輯電路1231通過DAC1233-2所控制。
在一個(gè)示范性實(shí)施例中，DAC 1233-1的輸出由以下規(guī)則給出DAC1(t)=v(p),for a(t)≥m(p)]]>=v(p)·a(t)m(p),for a(t)<m(p)]]>其中，a(t)為時(shí)間t處的AM信號，m(p)為由功率電平p確定的閾值，且v(p)為對于功率電平p的DAC1的標(biāo)稱輸出電壓。
根據(jù)上述規(guī)則，圖12所示的放大器的工作情況如圖13所示?？梢钥闯?，由于信號a(t)(時(shí)間t處的AM信號的振幅)在第一個(gè)時(shí)間段內(nèi)波動，信號超出電流功率電平p的閾值m(p)。在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，電壓DAC1(t)被設(shè)定為標(biāo)稱電平v(p)。此后，信號a(t)降至閾值以下一段時(shí)間。在該時(shí)間段內(nèi)，根據(jù)信號a(t)的波動DAC1(t)進(jìn)行調(diào)幅。而當(dāng)信號a(t)再次上升到閾值以上時(shí)，電壓DAC1(t)也再次被設(shè)定為標(biāo)稱電平。
這樣，已描述了RF信號有效放大器，其可以實(shí)現(xiàn)在寬動態(tài)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)幅。開關(guān)控制信號的振幅可被調(diào)整以減少不良泄漏作用。結(jié)果，在較寬范圍內(nèi)的各處，都有可能產(chǎn)生具有平均功率的輸出信號；或者說，極大地增加了在給定的平均功率電平下進(jìn)行調(diào)幅的動態(tài)范圍；或者二者兼有。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明能用其它具體形式實(shí)現(xiàn)而不偏離其精神或本質(zhì)特征。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，所描述的實(shí)施例意圖都是描述性的而非限定性的。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定，而不是上面的描述，在其等同物的意義和范圍內(nèi)的所有變化都包含在其中。
權(quán)利要求
1.一種使用包括末級放大級的放大器裝置產(chǎn)生可變輸出信號的方法，所述末級放大級具有至少三個(gè)端口，包括一個(gè)輸入端口、一個(gè)輸出端口、和一個(gè)電源端口，所述方法包括改變施加給所述放大器裝置的所述電源端口的信號，以便控制功率輸出和在其輸出端口產(chǎn)生的放大器裝置的輸出信號的調(diào)制特性中的至少一個(gè)；以及根據(jù)所述放大器裝置的輸出信號的期望特性，選擇性地改變施加給所述放大器裝置的所述輸入端口的輸入信號的振幅；其中所述末級放大級具有驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號使所述末級放大級在硬開狀態(tài)和硬關(guān)狀態(tài)兩個(gè)狀態(tài)之間被重復(fù)地驅(qū)動，而不需要在線性運(yùn)行區(qū)域內(nèi)運(yùn)行可觀比例的時(shí)間，所述末級放大級可被控制而不需要對所述可變輸出信號進(jìn)行連續(xù)或頻繁的測量和反饋調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇性地改變包括將所述末級放大級的輸出信號的期望振幅與閾值進(jìn)行比較；以及當(dāng)所述期望振幅低于所述閾值時(shí)，減小所述輸入信號的振幅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述閾值為可變閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述閾值由期望平均輸出功率決定。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中減小所述輸入信號的振幅包括，根據(jù)所述輸出信號的期望振幅和所述閾值的比值，按比例減小所述輸入信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括，當(dāng)所述期望振幅高于所述閾值時(shí)，將所述輸入信號的振幅設(shè)定為預(yù)定值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述預(yù)定值由期望平均輸出功率決定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生施加給所述末級放大級的所述輸入信號，作為另外的放大級的輸出信號，所述另外的放大級具有至少三個(gè)端口，包括一個(gè)輸入端口、一個(gè)輸出端口、和一個(gè)功率控制端口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中選擇性地改變包括改變施加給所述另外的放大級的功率控制端口的信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述另外的放大級的輸入信號可被調(diào)相。
11.一種放大器裝置，包括至少一個(gè)末級放大級，所述末級放大級具有至少三個(gè)端口，包括一個(gè)輸入端口、一個(gè)輸出端口、和一個(gè)電源端口；以及控制電路，用于改變施加給所述末級放大級的電源端口的信號，以便控制功率輸出和在其功率輸出端產(chǎn)生的末級放大級的可變輸出信號的調(diào)制特性的至少一個(gè)；以及根據(jù)所述末級放大級的輸出信號的期望特性，選擇性地改變施加給所述末級放大級的輸出端口的輸入信號的振幅；其中所述末級放大級具有驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號使所述末級放大級在硬開狀態(tài)和硬關(guān)狀態(tài)兩個(gè)狀態(tài)之間被重復(fù)地驅(qū)動，而不需要在線性運(yùn)行區(qū)域內(nèi)運(yùn)行可觀比例的時(shí)間，所述末級放大級可被控制而不需要對所述可變輸出信號進(jìn)行連續(xù)或頻繁的測量和反饋調(diào)整。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述控制電路包括至少一個(gè)另外的放大級，所述放大級具有至少三個(gè)端口，包括一個(gè)輸入端口、一個(gè)輸出端口、和一個(gè)電源端口。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述另外的放大級的輸入信號可被調(diào)相。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述控制電路包括可變電源。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述可變電源在一條或多條電源線上產(chǎn)生功率，所述一條或多條電源線被耦合至所述末級放大級和所述另外的放大級的功率輸入端口。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，包括響應(yīng)于用于控制所述可變電源的功率電平的功率控制信號的功率控制邏輯電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述一條或多條電源線分別通過第一和第二有源電路耦合至所述末級放大級和所述另外的放大級的功率輸入端口。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，包括響應(yīng)于用于控制所述第一和第二有源電路的調(diào)制信息的調(diào)制控制邏輯電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述調(diào)制控制邏輯電路響應(yīng)于來自所述功率控制邏輯電路的信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述調(diào)制控制邏輯電路包括在處理器上運(yùn)行的軟件代碼，還包括連接在所述處理器和所述第一和第二有源電路之間的接口電路。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述接口電路包括至少一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
22.一種放大器裝置，包括至少一個(gè)末級放大級，所述末級放大級具有至少三個(gè)端口，包括一個(gè)輸入端口、一個(gè)輸出端口、和一個(gè)電源端口；用于改變施加給所述末級放大級的電源端口的信號，以便控制功率輸出和在其功率輸出端口產(chǎn)生的所述末級放大級的可變輸出信號的調(diào)制特性中的至少一個(gè)的裝置；以及用于根據(jù)所述末級放大級的輸出信號的期望特性，選擇性地改變施加給所述末級放大級的輸出端口的輸入信號的振幅的裝置；其中所述末級放大級具有驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號使所述末級放大級在硬開狀態(tài)和硬關(guān)狀態(tài)兩個(gè)狀態(tài)之間被重復(fù)地驅(qū)動，而不需要在線性運(yùn)行區(qū)域內(nèi)運(yùn)行可觀比例的時(shí)間，所述末級放大級可被控制而不需要對所述可變輸出信號進(jìn)行連續(xù)或頻繁的測量和反饋調(diào)整。
23.一種可變輸出信號RF功率放大器裝置，包括響應(yīng)于用于在電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生來自電源電壓的多個(gè)電壓的多個(gè)不同控制信號的控制裝置；以及多個(gè)包括末級放大級的功率放大級，每個(gè)都具有所述多個(gè)電壓中的一個(gè)作為電源電壓；其中所述末級放大級具有驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號使所述末級放大級在硬開狀態(tài)和硬關(guān)狀態(tài)兩個(gè)狀態(tài)之間被重復(fù)地驅(qū)動，而不需要在線性運(yùn)行區(qū)域內(nèi)運(yùn)行可觀比例的時(shí)間，所述末級放大級可被控制而不需要對所述可變輸出信號進(jìn)行連續(xù)或頻繁的測量和反饋調(diào)整。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述控制裝置執(zhí)行功率控制、短脈沖控制、以及調(diào)制中的至少一個(gè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述控制裝置執(zhí)行功率控制、短脈沖控制、以及調(diào)制中的多個(gè)。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述控制裝置執(zhí)行功率控制、短脈沖控制、以及調(diào)制。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，還包括多個(gè)偏壓控制信號，其中多個(gè)功率放大級中的每個(gè)都響應(yīng)于所述偏壓控制信號中的一個(gè)。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述偏壓控制信號中的至少一些具有使響應(yīng)的功率放大級關(guān)閉的條件。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述多個(gè)功率放大級中的至少一些裝配有旁路元件或?qū)⒓壿斎脒B接至級輸出的網(wǎng)絡(luò)，所述旁路元件或網(wǎng)絡(luò)控制寄生旁路效應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制和調(diào)制開關(guān)模式功率放大器，以產(chǎn)生包括調(diào)幅(且可能，但非必要，調(diào)相)的信號，其平均功率可被控制在可能的寬范圍內(nèi)。
文檔編號H03F1/02GK1470102SQ01816984
公開日2004年1月21日 申請日期2001年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月6日
發(fā)明者斯特凡·V·沙伊爾, 溫德爾·B·桑德爾, 羅納德·A·梅克, A 梅克, B 桑德爾, 斯特凡 V 沙伊爾 申請人:特諾皮安公司