用于开关模式RF放大器的可变偏压控制制造技术

一般而言，本发明专利技术提供了对开关模式ＲＦ放大器中的动态偏压控制的有效使用，以获得具有宽动态范围的输出信号。一方面，提供了使用包括具有控制端子的末级放大级的放大器放大ＲＦ信号以产生可变输出信号的方法。该方法包括：将驱动信号和偏压信号施加给该末级放大级的控制端子；以及使作为期望输出功率的函数的偏压信号和驱动信号变化。该驱动信号和该偏压信号一起使该末级放大级在硬开状态和硬关状态两个状态之间被重复地驱动，而不需要在线性运行区域内运行可观比例的时间，该末级放大级可被控制，而不需要对该可变输出信号进行连续或频繁测量和反馈调整。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及RF放大器，尤其涉及开关模式RF放大器。
技术介绍
传统的RF放大器的体系结构遵循线性方法，其中放大元件--即晶体管--在它们的线性区域内被操作。尽管这种操作是相对低效率的，但是容易理解。 为了提高效率，人们提出了各种开关模式的放大器体系结构，最著名的是起 始于在Sokal等(1975)的美国专利3,900,823中描述的E类放大器体系结构 (the Class E amplifier architecture),将其结合于此作为参考。在E类操作中， 放大元件像幵关那样被操作，形成了非线性系统。前述专利描述了负反馈技 术的使用，以控制非线性的、开关模式的放大器的输出信号。其它专利描述了其中使多个非线性放大级成对或成组且其输出信号被组 合以形成结果线性输出信号的体系结构。此类专利的例子包括美国专利 5,990,738，此处引用供参考。就开关模式的RF放大器已经实施来说，还常常 使用反馈控制或叠加原理。一个例外是法国专利2,768,574，将其结合于此作为参考。该专利描述了 不依赖于反馈而控制输出放大器输出信号的开关模式RF放大器体系结构。然 而，该提议的体系结构受制于专利中没有提到的各种实际因素的限制。具体 地，经验表明该提议的体系结构受制于独特的放大调制频率的限制，其输出 信号展示了有限的动态范围。高频操作和宽动态范围是新兴高速无线数据通 信起始的关键。为了改善效率，在传统的RF放大器体系结构中提出了动态偏压控制。参见例子美国专利6,025,754。偏压控制还在前述美国专利3，卯0，823中提到。然 而，前述现有技术都没有描述对开关模式RF放大器中的动态偏压控制的有效 使用，以获得具有宽动态范围的输出信号。
技术实现思路
一般而言，本专利技术提供了对开关模式RF放大器中的动态偏压控制的有效 使用，以获得具有宽动态范围的输出信号。 一方面，提供了使用包括具有控 制端子的末级放大级的放大器放大RF信号以产生可变输出信号的方法。该方 法包括将驱动信号和偏压信号施加给该末级放大级的控制端子；以及使作 为期望输出功率的函数的偏压信号和驱动信号变化。该驱动信号和该偏压信 号一起使该末级放大级在硬开状态(hard-on state)和硬关状态(hard-off state) 两个状态之间被重复地驱动，而不需要在线性运行区域内运行可观比例的时 间，该末级放大级可被控制而不需要对该可变输出信号进行连续或频繁的测 量和反馈调整。另一方面，提供了具有可变输出信号并包括具有控制端子的末级放大级 的放大器；在该末级放大级之前有驱动级，该驱动级产生施加到该末级放大 级的控制端子的驱动信号；且该控制电路产生也施加到该末级放大级的控制 端子的可变偏压信号。该驱动信号和该偏压信号一起再次使该末级放大级在 硬开状态和硬关状态两个状态之间被重复地驱动，而不需要在线性运行区域 内运行可观比例的时间，且该末级放大级可被控制而不需要对该可变输出信 号进行连续或频繁的测量和反馈调整。根据本专利技术的第一方面，提供一种生成可变输出信号的放大器装置，包括末级放大级，所述末级放大级为非线性放大级并具有控制端子； 驱动级，所述驱动级设置于所述末级放大级之前，生成施加于所述末级放大级的控制端子的驱动信号；以及控制电路，生成施加于所述末级放大级的控制端子的可变偏压信号； 所述控制电路，在所述末级放大级进行开关动作期间，通过动态减小成为所述末级放大级的瞬时输出功率的函数的所述偏压信号，并动态减小成为所述末级放大级的瞬时输出功率的函数的所述驱动信号，使所期望的输出 电压动态地减小。根据本专利技术的第二方面，提供一种生成可变输出信号的放大器装置，包括末级放大级，所述末级放大级为非线性放大级并具有控制端子；驱动级，所述驱动级设置于所述末级^(大级之前，生成施加于所述末 级放大级的控制端子的驱动信号；以及控制电路，生成施加于所述末级放大级的控制端子的可变偏压信号以 及用于控制所述驱动信号的振幅的、施加于所述驱动级的操作信号；所述控制电路，在所述末级放大级进行开关动作期间，通过动态减小 所述偏压信号，并动态减小所述驱动级所生成的所述驱动信号，使所期望的 输出电压动态地减小。根据本专利技术的第三方面，提供一种生成可变输出信号的放大器装置，包括末级放大级，所述末级放大级为非线性放大级并具有控制端子；驱动级，所述驱动级设置于所述末级放大级之前，生成施加于所述末 级放大级的控制端子的驱动信号；以及控制电路，生成施加于所述末级放大级的控制端子的可变偏压信号以 及用于控制所述驱动信号的振幅的、施加于所述驱动级的操作信号；所述控制电路，在所述末级放大级进行开关动作期间，通过动态减小 作为所述末级放大级的瞬时输出功率的函数的所述偏压信号，并动态减小作 为所述末级放大级的瞬时输出功率的函数的所述驱动信号，使所期望的输出 电压动态减小。根据本专利技术的第四方面，提供一种极化调制发送装置，包括 末级放大级，所述末级放大级为非线性放大级并具有控制端子； 驱动级，所述驱动级由相位调制信号生成驱动信号，对所述末级放大 级输出所述驱动信号；以及控制电路，生成以下信号(l)施加到所述末级放大级的控制端子的可变偏压信号；^(2)用于接收的振幅分量信号和电源电压协同控制所述驱动信号的振幅 的、施加到所述驱动级的第1操作信号；以及(3)用于接收的振幅分量信号和电源电压协同控制输出信号的振幅的、施 加到所述末级放大级的第2操作信号；所述控制电路，在所述末级放大级进行开关动作期间，通过减小所述偏 压信号，并减小所述驱动级生成的所述驱动信号，使所期望的输出电压动态地减小。附图说明结合附图，从下面的描述中将更进一步地理解本专利技术。在附图中图1是示范性实施例中的放大器的框图2是代表图1所示的放大器元件的跨导的图示；图3是在固定偏压条件下末级放大级中的相关信号的图示；图4是在固定偏压条件下在各种驱动级别下的末级放大级内的电流的图图5示出现有技术和使用本专利技术的电路的AM—PM失真特征的比较图6是在可变偏压条件下末级放大级内的相关信号的图示；以及图7是在可变偏压条件下在各种驱动级别下的末级放大级内的电流的图具体实施例方式现在参照图l，示出了根据本专利技术的示范性实施例的RF放大器的方框图。 为清楚起见，省略了放大器电路的不必要的细节。RF输入信号RFin通过电 容器C1施加到驱动器放大级的控制端子，该驱动器放大级具有放大元件，在 本示例中以FET (例如，MESFET) Mdrv，示出。该放大级M^可具有如图2 中的示例所示的跨导。RF输入信号优选为恒定峰值振幅信号，且通常被相位 调制。驱动器放大级产生放大的输出信号，其通过电容器C2施加到末级放大 级的控制端子。该末级放大级具有放大元件，在本示例中以FET Mfm示出。 末级放大级产生进一步放大的输出信号，其被施加到谐振网络101。谐振网络的输出信号形成该RF放大器的输出信号，RFout。放大元件M^和Mfin每个都具有施加到其控制端子的偏压电压，和施加到其另一端子(例如，漏极端子)的操作电压。特别地，偏压V^^由控制 电路103产生并通过电阻器Rl施加到放大元件M^v的控制端子，且操作电压 VD^也由控制电路103产生，通过负载阻抗Z2施加到放大元件M^的漏极。 类似地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生成可变输出信号的放大器装置，包括：　　　　末级放大级，所述末级放大级为非线性放大级并具有控制端子；　　　　驱动级，所述驱动级设置于所述末级放大级之前，生成施加于所述末级放大级的控制端子的驱动信号；以及　　　　控制电路，生成施加于所述末级放大级的控制端子的可变偏压信号；　　　　所述控制电路，在所述末级放大级进行开关动作期间，通过动态减小成为所述末级放大级的瞬时输出功率的函数的所述偏压信号，并动态减小成为所述末级放大级的瞬时输出功率的函数的所述驱动信号，使所期望的输出电压动态地减小。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小厄尔W麦丘恩，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]