[发明专利]用于极性发射器的带有数字滤波器的RF放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率放大器，尤其是射频(RF)功率放大器，以及对应的发射器、收发器、集成电路以及其操作方法。

背景技术

自US2007275676中已知，应用于诸如蜂窝、个人和卫星通信的现代无线RF发射器，使用通常与码分多址(CDMA)通信结合的诸如频移键控(FSK)、相移键控(PSK)和其变型的数字调制方式。RF发射器输出信号将具有这样的包络：该包络在某些上述提到通信方式中，是恒包络，且在其它通信方式中，将随时间变化。可变-包络调制方式的一示例就是所谓的极性发射器。在极性发射器中，数字基带数据进入对某些中频(IF)载波fIF进行必要的脉冲整形和调制的数字处理器，以产生数字包络(已调幅)以及数字已调相信号。数字已调幅信号沿振幅路径输入数模转换器(DAC)，接着是低通滤波器(LPF)。数字已调相信号沿相位路径输入另一DAC，接着是另一LPF。振幅路径上的LPF的输出是模拟振幅信号，而相位路径上的LPF的输出是模拟基准信号。模拟基准信号被输入锁相环路以使RF输出信号的相位能够跟踪模拟基准信号的相位。在非线性功率放大器(PA)内通过模拟已调幅信号调制RF输出信号。

因此，在极性发射器结构中，RF信号的相位分量通过非线性功率放大器放大，而调幅是在功率放大器的输出端进行。然而，此结构需要相位校准以及振幅校准，以确保在正确的时刻应用已调幅数据和已调相数据。此外，极性发射器还具有关于振幅调制和功率控制的若干难题。传统的振幅调制技术通常是基于供电的调制。然而，RF信号的振幅分量占用的带宽是相位数据和振幅数据组合的几倍。因此，传统的供电调制技术被限于多个宽带应用。此外，在多个无线系统中，必须控制输出功率以便防止接收的信号以相同的功率级到达所有的用户。然而，在开关功率放大器中，使用与用于振幅调制的方法相同的方法而进行功率控制。结果，在开关功率放大器中，在功率控制动态范围和振幅调制的分辨率之间存在平衡。此外，AM(调幅)信号路径需要极为线性。任意变形导致相邻的发射信道内的不能接受的频谱功率发射(频谱泄露或频谱再生)。

在上述提到的US2007275676中提供多级功率放大器，以解决本机振荡器泄露的问题。由于电容的电压和电流间的90°的相位差，泄露电流与开关晶体管的漏电流是正交的。因此，当应用振幅调制时，由于作为载波的包络(振幅)的函数的泄露，载波的相位有变化。这种效应被称为AM到PM(调相)转换，且当功率放大器工作在高输出功率电平时，这种效应是很严重的。为补偿极性发射器内的AM到PM转换，能够使用预失真滤波器或相位反馈回路。除了预失真滤波器和/或相位反馈回路之外或在其中之一，能够在开关晶体管的上方使用共源共栅晶体管，这同时减少了开关晶体管的电压变化，且因此减少了AM到PM转换。

在低功率运行中，通过CGD(栅-漏)电容的本机振荡器泄露能够与输出RF信号相当，或高于输出RF信号。结果，在输出端泄露覆盖RF信号，且因此限制功率控制动态范围。泄露信号还会限制低功率工作的振幅调制的线性。为克服在低功率的泄露问题，通过在功率放大器中提供多级来减少用于低功率电平的开关尺寸。例如，能够分为开关尺寸比为^*1，^*8和^*64的3级。各级包括开关对和对应的尾电流源。各电流源可操作地连接以接收已调幅信号以及功率控制比特，来控制通过其各自的开关对的电流，且各级与不同的功率电平相关，以使低功率电平的泄露最小。连接到各开关对的开关选择一级或多级以产生合适的用于功率放大器的输出功率，或能够使用功率控制字的最高有效位(MSBs)来选择级，以导通合适的级。能够使用剩余的最低有效位(LSBs)以控制尾电流。使较大级截止改善了低功率工作中的功率放大器的线性。