[發明專利]混合數字/模擬功率放大器

有效

• 申請號: 201310713316.0
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103916092B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 羅斯·S·威爾遜;瑟德·E·阿得利;彼得·吉斯;卡瑪瑞·阿扎德;唐納德·R·拉特瑞;詹姆斯·F·麥克唐納
• 申請（專利權）人: 安華高科技通用IP(新加坡)公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 王田

技術領域

本發明涉及適用于無線通信的大功率射頻功率放大器(RF-PAs)，尤其涉及一個使用混合數字/模擬RF架構的預驅動器部件，該混合數字/模擬RF架構包括一重新同步數字模擬轉換器以驅動高效大功率輸出級。

背景技術

在本領域幾種類型射頻功率放大器(RF-PA)發射鏈路是熟知的。基于模擬的鏈通常通過數字信號處理(DSP)執行基帶和中頻信號，然后在中頻(IF)通過精確的高速度高分辨率的數字模擬轉換器(DACs)過渡到模擬域。在IF濾波，正交增頻轉換到期望的載波頻率，并且功率放大完成該鏈。這種類型的模擬放大器鏈對任意輸出功率等級享有可延長性的優勢，尤其在最終的大功率級，使這種類型的預驅動器適合驅動應用于無線基站的大功率放大器(HPAs)，比如，Doherty大功率放大器。然而，多重低抖動、低相位噪音合成器和功能塊的必要條件使同相和正交(I和Q)不匹配的調零設計和要求復雜化。

S-類(Class-S)數字放大器在那些應用于開關模式的D-類(Class-D)視頻放大器中使用類似技術。S-類放大器具有將驅動功能的主要部分遷移至數據域的優勢，數據域的超大規模集成(VLSI)技術降低芯片數量和消除模擬電路的偏移和漂移特性。然而，涉及到的高開關頻率與輸出設備的非理想因素相結合，降低效率和引入光譜扭曲，是載波頻率的四倍。由于大量的必需設備和更高的寄生功率損耗，這些效應隨著功率輸出的上升而增大。

因此，依然需要適用于驅動用于無線通信的大功率RF-PAs的改良預驅動器電路。尤其需要使應用可延長性數字設計的S-類的VLSI集成優點和模擬設計的任意輸出功率等級特性相結合的預驅動器電路架構。

發明內容

本發明涉及RF-PA預驅動器電路，使用包括重新同步數字-模擬轉換器的混合模擬/數字RF架構以驅動用于無線通信的有效的高功率輸出級。該混合模擬/數字RF架構保持了傳統的S-類架構中高數字內容集成的優勢，同時放松了輸出晶體管和比特流發生器的性能要求。目標預驅動器電路結合了使用可延長性的S-類數字設計的VLSI集成優勢與模擬設計的任意輸出功率等級特性。因此，該混合模擬/數字預驅動器電路非常適合與標準模擬大功率發生器一起用于無線通信系統。

包裝整個RF-PA部件是容易的，因為傳統的通頻帶RF匹配技術可以被用于除了RF-DAC集成電路的信號為數字的任何地方。帶通濾波器在低功率等級下被執行，從而降低后置-DAC增益級的帶外比特流噪聲和放松互調要求。進一步的，比特流發生器的全方位的穩定性的需要被放松，因為低比特流調制深度可以隨著DAC中增強的增益和后來的增益級被補償。另外，混合模擬/數字RF架構可以延伸數字RF技術到任意高發射功率等級和任意高載波頻率，該高發射功率等級和高載波頻率中，傳統的S-類超諧波輸出設備以載波頻率的倍數切換是不可能的。由于移動到數字域的大部分信號的遷移，效率很大程度上依靠為大功率輸出級選擇的結構。

上述的概括說明和以下的詳細說明都應該被理解為是該發明的典型例子和起解釋作用的例子，并不能限制本發明。包含在說明書內并組成說明書的一部分的圖示，闡述了該發明的具體實施例，并和概括說明共同解釋該發明的原料。

附圖簡要說明

通過參考下列附圖，本領域技術人員可更好地理解本發明的多個特點：

圖1是混合模擬/數字RF預驅動器驅動大功率放大器的原理圖；

圖2是混合模擬/數字RF放大器系統的可選擇實施例的原理圖；

圖3是混合模擬/數字RF放大器系統的第一個實施例的重新同步DAC的框圖；

圖4是混合模擬/數字RF放大器系統的第一個實施例的重新同步DAC的原理圖；

圖5A是混合模擬/數字RF預驅動器中輸入比特流的頻譜的曲線圖；

圖5B是混合模擬/數字RF預驅動器中輸入比特流的頻譜的放大部分的曲線；

圖6A是混合模擬/數字RF預驅動器中輸出比特流的頻譜的曲線圖；

圖6B是混合模擬/數字RF預驅動器中輸出比特流的頻譜的放大部分的曲線；

圖7是混合模擬/數字RF預驅動器驅動的HPA的時間域內的輸出RF信號的曲線圖。

具體實施方式