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。對信號進(jìn)行處理以利于減少和／或消除信號中不需要的分量。根據(jù)一個或多個實施例，輸入／延遲電路對提供給各個放大器的輸入信號的相位進(jìn)行偏移。當(dāng)合并各個放大器的輸出時，利用相位偏移來消除信號中不需要的分量。當(dāng)合并模擬域中的信號時，通過校正可以使該方法包括時域中的相移。
【專利說明】帶濾波的放大器設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001〕 本發(fā)明的各個實施例涉及放大器設(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)制方波的極性開關(guān)功率放大器。由于從這樣的開關(guān)功率放大器發(fā)射的載波的諧波會造成與其他無線電接收器的共存問題，因此已經(jīng)利用模擬濾波來減少不需要的發(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，從開關(guān)功率放大器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來看，線性功率放大器的功率效率比開關(guān)功率放大器的功率效率差。
[0003]將開關(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題，同時可以實現(xiàn)理想的功率效率。例如，開關(guān)功率放大器的加權(quán)電壓可以被合并起來。然而，發(fā)射的諧波會造成與其他無線電接收器的共存問題。
[0004]這些問題和其他問題對放大器及其在各種應(yīng)用中的實施提出了挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]各個實施例涉及的是放大器及其實現(xiàn)，用于解決諸如上述關(guān)于共存以及功率效率的問題。
[0006]根據(jù)一個或多個實施例，開關(guān)電容器功率放大器包括利用(調(diào)制)正弦波載波運行的半數(shù)字濾波器。利用半數(shù)字濾波方法抑制不需要的信號分量，諸如帶外雜散信號，頻譜復(fù)制信號，量化噪聲以及帶外調(diào)制信號。輸入信號在相位上發(fā)生偏移并被各個放大器處理，然后被合并以實現(xiàn)帶外消除。結(jié)合線性功率放大器的頻譜純度實施這樣的方法，(例如在極性開關(guān)功率放大器中)可以實現(xiàn)高功率效率?？梢栽跀?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匹配，還利于提高數(shù)據(jù)率，而不會引起功率損失。
[0007]根據(jù)另一個實施例的設(shè)備包括輸入電路、輸出電路以及多個延遲電路。各個延遲電路處理數(shù)字輸入信號以提供經(jīng)處理的信號，該經(jīng)處理的信號中不需要的分量的相位相對于由各個其他延遲電路提供的經(jīng)處理的信號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，并將數(shù)字輸入信號耦接至各個延遲電路，輸出電路將各個經(jīng)處理的信號提供給多個放大器電路中的各個放大器。利用這個方法，當(dāng)對經(jīng)處理的信號進(jìn)行放大并合并時，消除了不需要的分量。
[0008]另一個實施例涉及的是消除輸入信號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，以提供各個經(jīng)處理的信號，其中各個經(jīng)處理的信號中不需要的分量的相位相對于其他經(jīng)處理的信號中不需要的分量的相位是偏移的。各個經(jīng)處理的信號被耦接至多個放大器中的一個放大器的輸入端，多個放大器各自具有連接到多個電容器中的一個電容器的輸出端，每個電容器被連接到不同的一個放大器的輸出。通過經(jīng)由電容器將放大器的輸出合并到公共的輸出端上，以消除輸入信號中不需要的分量。
[0009]上述說明/概述并不是要描述本發(fā)明的每個實施例或每個實現(xiàn)方式。下面的附圖和詳細(xì)說明對各個實施例進(jìn)行了舉例說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1示出了根據(jù)另一個實施例的具有半數(shù)字濾波的開關(guān)電容器功率放大器
⑶?八)；
[0011]圖2示出了根據(jù)另一個實施例的集成在芯片上的30^類型的設(shè)備；
[0012]圖3示出了根據(jù)另一個實施例的另一個八設(shè)備；
[0013]圖4示出了與另一個實施例有關(guān)的用于內(nèi)插的設(shè)備；
[0014]圖5示出了根據(jù)另一個實施例的設(shè)備，該設(shè)備包括具有半數(shù)字濾波的開關(guān)電容器功率放大器；
[0015]圖6示出了根據(jù)另一個實施例的放大器設(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)另一個實施例的設(shè)備，該設(shè)備`用于半數(shù)字濾波；
[0017]圖8示出了根據(jù)另一個實施例的消除二次、四次、六次諧波的實例；以及
[0018]圖9示出了根據(jù)另一個實施例的想要的信號的時域和相量表示。
[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“實例”或“實施例”僅僅是用來舉例說明，而不是用來限制本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0020]本文的各個方面適用于包括濾波的各種不同類型的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。
[0021]各個實施例涉及濾波方法，在該濾波方法中減少或者消除了不需要的信號分量。這樣的設(shè)備包括輸入電路，輸入電路通過向各個放大器(例如開關(guān)電容器功率放大器)提供移相信號來處理輸入信號。當(dāng)合并輸出時，移相信號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(例如過采樣和內(nèi)插)，這樣利于后面消除不需要的分量。相對于放大器的數(shù)目以及其他信號各自的相位來設(shè)置相移(例如相對于另一個信號設(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由此連接在一起。利用這種方法可以過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進(jìn)行相移。在某些實施例中，相對于之前的經(jīng)處理的信號，通過分別將經(jīng)處理的信號接下來的信號移位一定的時移(例如接下來的信號是提供給不同放大器的)，輸入信號中不需要的分量的相位在每個經(jīng)處理的信號中發(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，消除了輸入信號中的諧波。因此，利用時移信號的時域表示和相量表示可以消除諧波。
[0023]在一個更特定的實施例中，生成調(diào)制正弦波載波信號，并將該信號以設(shè)置經(jīng)處理的信號的各個相位的偏移量，提供給不同放大器各自的輸入端，以利于在合并各個放大器的輸出時消除不需要的分量。這樣的放大器和各個延遲電路(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實現(xiàn)。另外，各個實施例涉及的是執(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，各個實施例涉及的輸入電路提供的各個信號可以用于本文中所描述的放大器電路。在一個這樣的實施例中，輸入電路包括多個延遲電路，這些延遲電路處理數(shù)字輸入信號以提供經(jīng)處理的信號，該經(jīng)處理的信號具有不需要的分量，該不需要的分量的相位相對于由各個其他延遲電路提供的經(jīng)處理的信號中不需要的分量的相位偏移。其他實施例涉及的是這樣的輸入電路以及所連接的各個放大器，各個放大器用于接收經(jīng)處理的信號中的一個(例如經(jīng)一個放大器處理的信號)。
[0025]圖1示出了根據(jù)另一個實施例的具有半數(shù)字濾波的開關(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)，多個放大器部分120、
130和140，以及適合特定實施例的另外的部分(用省略號表示)。每個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，可以實現(xiàn)這樣的方法來解決共存問題，而不需要使用模擬濾波，這樣利于比較小的面積，并且可以減少對其他元件的需要，同時可以通過開關(guān)功率放大器實現(xiàn)滿意的功率系數(shù)。利用這個方法，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)字地過濾掉帶外信號(例如量化噪聲丨頻譜復(fù)制信號)。通過將相反的(180°相移)信號添加到帶外信號中可以消除這些帶外信號，這是通過結(jié)合具有不同相位的多個30^來實現(xiàn)的(例如，將經(jīng)處理的輸入信號提供給放大器部分120、130...140，以致它們各自的輸出在相位上發(fā)生移位)。在某些實施例中，通過對提供給各個放大器的輸入進(jìn)行內(nèi)插來提高實際的采樣頻率，這樣可以消除復(fù)制信號。在某些情況下，通過實施這樣的方法來抑制某些可配置的頻帶中的發(fā)射。
[0027]圖2示出了根據(jù)另一個實施例的集成在芯片上的八類型的設(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。通過在芯片上集成匹配網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)自動匹配，而且還利于提高數(shù)據(jù)率，但不會招致功率損失。關(guān)于根據(jù)一個或多個實施例實現(xiàn)的集成的一般信息或具體信息，可以參考申請?zhí)枮?3 / 229，070的美國專利申請，該美國專利申請通過引用被完全結(jié)合在本文中。
[0028]如上所述，各個實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，以減輕方波信號的問題。例如，在載頻為^的開關(guān)功率放大器中，相對于載波(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: 多個放大器，每個放大器都具有輸入端和輸出端； 多個電容器，分別I禹接到多個放大器的輸出端中不同的一個輸出端； 輸出電路，耦接到多個電容器，并且被配置成將經(jīng)由多個電容器傳送過來的多個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: 處理輸入信號以提供各個經(jīng)處理的信號，其中每個經(jīng)處理的信號中不需要的分量相對于其他經(jīng)處理的信號中不需要的分量在相位上是偏移的；以及 將各個經(jīng)處理的信號耦接至多個放大器的不同輸入端，從而當(dāng)在輸出電路中合并多個放大器的輸出時，消除輸入信號中不需要的分量。
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，通過將每個經(jīng)處理的信號的相位偏移成當(dāng)合并其他經(jīng)處理的信號時消除不需要的分量的相位，以此來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，通過分別將接下來的經(jīng)處理的信號相對于前一經(jīng)處理的信號移位一定的時間，使相移與頻率成正比，以此來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放大器的輸出時，消除輸入信號中的諧波。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，通過利用時移信號的時域表示和相量表示來消除諧波。
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，通過對輸入信號進(jìn)行過采樣和內(nèi)插以提供每個經(jīng)處理的信號，以及偏移提供給各個放大器的各個經(jīng)處理的信號的相位，以此來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，通過生成調(diào)制正弦波載波信號，并將調(diào)制正弦波載波信號以一定偏移提供給每個放大器各自的輸入端，該偏移使得各個經(jīng)處理的信號的相位利于當(dāng)合并各個放大器的輸出時消除不需要的信號分量，以此來處理輸入信號以提供各個經(jīng)處理的信號。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，多個放大器并聯(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，通過延遲被提供給各個放大器的信號，以此來偏移經(jīng)處理的信號的相位。
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。
10.一種方法，其特征在于，包括: 處理輸入信號以提供各個經(jīng)處理的信號，其中每個經(jīng)處理的信號中不需要的分量相對于其他經(jīng)處理的信號中不需要的分量在相位上是偏移的； 將各個經(jīng)處理的信號分別耦合至多個放大器中的一個放大器的輸入端，多個放大器各自具有連接到多個電容器中的一個電容器的輸出端，每個電容器被連接到不同的一個放大器的輸出端； 通過將多個放大器的輸出經(jīng)由多個電容器合并到公共的輸出端上，以此來消除輸入信號中不需要的分量。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，處理輸入信號包括將每個經(jīng)處理的信號的相位偏移成當(dāng)合并其他經(jīng)處理的信號時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，處理輸入信號包括，分別將接下來的經(jīng)處理的信號相對于前一經(jīng)處理的信號移位一定的時間，使相移與頻率成正比，從而當(dāng)在輸出電路中合并多個放大器的輸出時，消除輸入信號中的諧波。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，處理輸入信號包括對輸入信號進(jìn)行過采樣和內(nèi)插以提供經(jīng)處理的信號，以及偏移提供給各個放大器的各個經(jīng)處理的信號的相位。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于， 處理輸入信號包括生成調(diào)制正弦波載波信號，以及 將各個經(jīng)處理的信號分別耦合至多個放大器中的一個放大器的輸入端包括，將調(diào)制正弦波載波信號以一定偏移提供給每個放大器各自的輸入端，該偏移使得各個經(jīng)處理的信號的相位利于當(dāng)合并各個放大器的輸出時消除不需要的信號分量。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，將各個經(jīng)處理的信號分別耦合至多個放大器中的一個放大器的輸入端包括，將各個經(jīng)處理的信號分別耦合至并聯(lián)連接在輸入電路和輸出電路之間的多個放大器中的一個放大器，還包括利用多個放大器來放大各個經(jīng)處理的信號，并將放大的經(jīng)處理的信號提供給多個電容器。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，處理輸入信號包括，通過延遲被提供給各個放大器的信號來偏移各個經(jīng)處理的信號的相位。
17.—種放大器設(shè)備，其特征在于，包括: 多個延遲電路，每個延遲電路被配置成處理數(shù)字輸入信號以提供經(jīng)處理的信號，經(jīng)處理的信號具有不需要的分量，不需要的分量相對于由各個其他延遲電路提供的經(jīng)處理的信號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)字輸入信號并將數(shù)字輸入信號耦合至每個延遲電路；以及 輸出電路，被配置成將各個經(jīng)處理的信號分別提供給多個放大器電路中的一個，從而利于當(dāng)放大和合并經(jīng)處理的信號時消除不需要的分量。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于， 多個放大器電路，每個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合并在電容器呈現(xiàn)的信號來消除不需要的分量。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，多個延遲電路被配置成，通過對輸入信號進(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，以此來提供經(jīng)處理的信號。
20.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，多個延遲電路被配置成，通過將每個經(jīng)處理的信號的相位延遲成當(dāng)合并其他經(jīng)處理的信號時消除不需要的分量的相位，以此來偏移每個信號中不需要的分量的相位。
【文檔編號】H03F1/26GK103840778SQ201310610830
【公開日】2014年6月4日 申請日期: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 申請人:Nxp股份有限公司