[發明專利]用于極化調制的放大器構造

無效

• 申請號: 200780033672.0
• 申請日: 2007-09-10
• 公開（公告）號: CN101512895A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 安東尼厄斯·J·M·德格拉烏;萊昂·C·M·范登厄費爾
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03F1/02;H03F1/06;H03F3/24;H04L27/36;H04L27/34;H03C5/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳 源;張天舒

技術領域

本發明涉及用于射頻信號的功率高效線性放大的電子裝置，更 加具體地講，涉及一種基于極化調制的功率放大器。

背景技術

″大信號極化調制″(也稱為″包絡消除及恢復(EER)″)為大家 所普遍了解并且應用于具有已調幅度和相位的射頻(RF)信號的高效 線性功率放大。大信號極化調制的基本原理在本領域中是公知的。幅 度和相位經過調制的射頻信號被分成包含相位信息(PM)的恒定幅度 射頻信號和代表幅度信息(AM)的低頻信號。隨后在高效率非線性放 大器中放大恒定包絡射頻信號。該信號通過放大器的最后一級或多級 按照代表幅度信息的低頻信號進行的集電極調制(或漏極調制，取決 于所使用的技術)再次得到重構。這一般是這樣實現的：驅動最后幾 級進入壓縮，從而使得流過放大器級的射頻信號的幅度實際上是由低 頻集電極電壓(或漏極電壓)確定的。

在本領域中眾所周知的是，大信號極化功率放大器的線性度受 到輸出信號重構期間的不完善的束縛。在重構期間，必定要將幅度經 過調制的分量AM和相位經過調制的分量PM重新組合起來，以便構造 出輸入信號的經過放大的版本。理想的極化功率放大器應該僅僅會依 照AM信號來改變所放大的相位經過調制的射頻信號的幅度。不過， 在實際的實現過程中，AM信號還會影響所放大的相位經過調制的射 頻信號的相位。這一不完善被量化為″AM2PM″傳遞特性。AM2PM定義 的是信號重構處理期間由于幅度調制造成的不期望有的相位調制的 量。第二個重要的特征是幅度到幅度失真，通常記為″AM2AM″。AM2AM 對基帶包絡信號與射頻輸出信號的包絡之間的關系進行量化。這兩個 包絡信號發生背離的起因是幅度調制處理中的失真，例如由集電極 (或漏極)電壓和射頻輸出信號的包絡之間的非線性關系造成的失 真。

傳統集電極調制(或漏極調制)辦法的主要缺點在于，射頻功 率放大器的線性度是有限的。有限的線性度削減了動態范圍，即，使 得放大器能夠維持高線性度的幅度最大范圍。線性范圍的上限一般受 到電源電壓(例如，電池電源電壓)的限制。下限是由放大晶體管的 最小集電極電壓(或漏極電壓)決定的。在最小集電極(或漏極)電 壓以上，由于施加給放大晶體管級的AM信號造成的不希望有的相位 變化仍然處于線性限度以內。低于該最小值，晶體管會表現出非線性 性狀，從而引起因AM信號造成的相位變化，導致所要放大的信號發 生失真。削減動態范圍的另一個方面是射頻放大級的隔離度降低。輸 出信號幅度的下限是在將AM控制信號設置為它的最小值的情況下由 功率放大器對恒定包絡輸入信號造成的衰減確定的。放大器隔離度在 這種情況下受截止晶體管的寄生電容限制。

對于今天和未來的移動低功率應用而言，隨著電源電壓降低和 調制方案變得更加復雜，與放大器的線性度、噪聲和動態范圍有關的 要求也變得越來越至關重要。對于移動設備，典型的電池電源電壓等 于3V。使用雙極射頻裝置的功率放大器提供不低于0.3V的最小可用 集電極電壓。這得到大約20dB的最大動態范圍。不過，現代蜂窩系 統需要超過40dB的總動態范圍，以便在平均輸出功率的整個范圍內 覆蓋調制信號的幅度范圍。應對這些高動態范圍信號的傳統辦法是相 位和/或幅度預矯正，以便補償在放大和重構處理期間的相位和/或幅 度失真。不過，這種辦法有多個重大缺陷。預矯正或預修正方法在某 些工作條件下不適用，或者至少對補償頻率、驅動功率、溫度、天線 阻抗和電源的偏差不起作用。一般來說，預矯正原理對于不能由(例 如，數字)預修正方法補償的大動態范圍系統而言沒有任何吸引力， 因為這些方法不足夠強健或沒有可操作性。此外，常規的辦法需要復 雜的設計和生產期間的額外調校過程(如果與(例如，數字)預矯正 方法相結合地運用這些調校過程)。這導致額外的成本和上市時間推 后。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種具有較大動態范圍和改善的線性 度的用于射頻信號線性功率放大的電子裝置。