[發明專利]可使用不同電池電源電壓的射頻功率放大器及其操作方法

有效

• 申請號: 201010152409.7
• 申請日: 2010-04-21
• 公開（公告）號: CN101873104A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 李明遠;阿里·阿弗薩希;阿里亞·雷扎·貝扎特
• 申請（專利權）人: 美國博通公司
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30;H03F3/20
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 蔡曉紅;紀媛媛

技術領域

本發明涉及無線通信系統，更具體地說，涉及一種這樣的無線通信系統內的無線設備的發射器內使用的射頻功率放大器。

背景技術

已知通信系統支持無線通信設備和/或有線通信設備之間的無線和/或有線通信。這樣的通信系統涵蓋了國內和/或國際蜂窩電話系統、互聯網、點對點室內無線網絡。任何一種通信系統都要按照一種或多種通信標準建立，并藉此運行。比如，無線通信系統可以按照后面所列舉的一種或多種標準運行(包括但不僅限于)：IEEE802.11x、藍牙、無線廣域網(例如WiMAX)、先進移動電話服務(AMPS)、數字先進移動電話服務(DAMPS)、全球移動通信系統(GSM)、碼分多址(CDMA)、寬帶CDMA、本地多點分配業務(LMDS)、多路多點分配技術(MMDS)、射頻識別(RFID)、GSM演化的增強數據率(EDGE)、通用分組無線業務(GPRS)及其它各種標準。

根據無線通信系統的類型，無線通信設備(例如蜂窩電話、對講機、個人數字助手、個人電腦(PC)、手提電腦或家庭娛樂設備)直接或間接與其它無線通信設備通信。對于直接通信也稱作點對點通信，參與其中的無線通信設備調整其接收器和發射器至同一個信道或多個信道，并在所述信道上通信。每個信道可使用無線通信系統的多個無線電(RF)載波中的一個或多個。對于間接無線通信，每個無線通信設備可通過分配的一個或多個信道與相關的基站(例如，對于蜂窩服務)和/或相關的接入點(例如，對于室內或建筑內無線網絡)直接通信。為了完成無線通信設備之間的通信連接，相關的基站和/或相關的接入點通過系統控制器、公用交換電話網絡、互聯網和/或其他廣域網互相直接通信。

對于每一個參與無線通信的無線通信設備，都具有內置的無線收發器(也就是有接收器和發射器)，或者被連接到相關的無線收發器上(例如，室內或建筑物內無線通信網絡的基站、射頻調制解調器等)。眾所周知，接收器連接到天線，包括低噪放大器、一個或多個中頻級、濾波級和數據恢復級。低噪放大器接收經天線傳來的輸入射頻信號并把信號放大。一個或多個中頻級把放大的射頻信號與一個或多個本地振蕩混合，轉換成基帶信號或中頻信號。濾波級對基帶信號或中頻信號進行濾波，以削弱不需要的波段外的信號，這樣便得到濾波后的信號。數據恢復級按照特定的無線通信標準把濾波后的信號恢復成原始數據。發射器包括數據調制級、一個或多個中頻部分、以及功率放大器。數據調制級按照特定的無線通信標準，將原始數據轉換成基帶信號。一個或多個中頻部分將基帶信號與一個或多個本地振蕩混合后得到射頻信號。功率放大器將射頻信號放大后從天線發射出去。

如果不是全部的話，也有大部分的無線通信標準都對發射功率級作出了限制。此外，某些無線通信標準具有反向鏈路功率控制，其允許遠端設備控制另一無線設備的發射功率，例如，基站控制手持設備的反向鏈路發射功率。因此，在大部分的無線設備內，功率放大器被有效地控制，從而控制發射功率。這樣便出現了與功率放大器的效率相關的缺陷。當功率放大器與天線很好的匹配時，得到有效的發射。然而，若出現了不匹配，則發射效率低。這樣的低效率導致了過度的功率消耗(由功率放大器)，并降低發射功率。這種不匹配會因下列原因而出現：天線的操作偏差(例如因天線配置和/或位置引起的輸入阻抗的改變)以及功率放大器的操作偏差、以及因溫度波動、電源電壓偏差等引發的無線設備的其它射頻信號路徑分量。在無線通信設備內，經常需要功率放大器在其輸出上提供高的擺幅。功率放大器還必須在其操作中保持高度線性，并還在可能的情況下用作小電源。這些競爭目標是非常難滿足的，特別是在由電池供電且以相對低電壓工作的便攜式設備中。

發明內容

本發明提供的裝置和操作方法將在后續附圖說明、具體實施方式和權利要求書部分中給出進一步的介紹。

根據本發明的一方面，提供一種可使用不同的電池電源電壓的射頻(RF)功率放大器，所述射頻功率放大器包括：

跨導級，具有一晶體管，所述晶體管的柵極具有射頻信號輸入；

共源共柵(cascode)級，具有至少兩個共源共柵晶體管，所述共源共柵級與跨導級串聯在電池電壓節點和地之間，所述共源共柵級具有射頻信號輸出和至少兩個偏壓輸入給所述至少兩個共源共柵晶體管；以及

共源共柵偏壓反饋電路，用于：

針對低電池電壓，施加固定的偏置電壓給所述至少兩個偏壓輸入；

針對高電池電壓，施加反饋偏置電壓給所述至少兩個偏壓輸入，其中所述反饋偏置電壓是基于所述電池電壓節點的電壓的。