[发明专利]具有极化发送器的功率放大器控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制RF PA(射频功率放大器)的电路， 并且更具体地涉及一种与极化(polar)发送器一起操作的RF PA控 制器电路。

背景技术

RF(射频)发送器和RF功率放大器广泛地使用于便携式电子 设备如蜂窝电话、膝上型计算机和其它电子设备中。RF发送器和RF 功率放大器在这些设备中用来放大和远程发送RF信号。RF PA是这 些电子设备中的最显著的功率消耗源之一，并且它们的效率对这些便 携电子设备上的电池寿命有显著的影响。例如，蜂窝电话制造商致力 于增加RF PA电路的效率，因为RF PA的效率是决定蜂窝电话的电 池寿命及其通话时间的最关键因素之一。

图1图示了包括极化调制器102(有时称为极化发送器)和外 部功率放大器(PA)104的常规RF发送器电路的例子。例如，可以 在使用一个或者多个蜂窝电话标准(调制技术)如EDGE、UMTS(通 用移动电话系统)或者CDMA(码分多址)的蜂窝电话设备中包括 RF发送器电路，尽管可以在任何其它类型的RF电子设备中包括RF 发送器电路。仅出于示例目的，RF发送器电路将在这里被描述为蜂 窝电话设备的一部分。极化调制器102包括用于生成所需RF调制信 号的幅度分量105的包络生成器304和用于生成所需RF调制信号的 相位分量307的相位生成器305。相位调制器306接收相位分量307 并且将信号调制到RF载波上用于作为相位调制信号108输出到可变 增益放大器(VGA)107。幅度分量105调制VGA 107的增益，由此 组合幅度分量105和相位调制分量108以生成将由PA 104放大而由 天线(未示出)远程发送110的RF信号106。例如，RF信号106可 以是极化调制器102根据EDGE、UMTS或者CDMA标准来调制的 RF信号。

RF功率放大器104一般包括用于它的最后放大级的输出晶体 管(未示出)。在RF调制信号106由RF PA 104放大时，输出晶体 管往往使RF调制信号106失真从而导致在输出信号110处比在输入 信号106处更宽的频谱占用。由于在蜂窝电话的用户之间共享RF频 谱，所以宽的频谱占用是不希望的。因此，蜂窝电话标准通常规定可 接受的失真的量，由此要求输出晶体管满足高线性要求。就此而言， 在RF输入信号106为幅度调制时，PA 104的输出晶体管需要以它在 峰值发送功率保持线性这样的方式来偏置。这通常导致在RF输入信 号106的幅度的非峰值期间浪费功率，因为为了得到峰值功率电平处 的可接受的失真，偏置保持固定。

某些RF调制技术已经演变成要求甚至更高的频谱效率并且由 此迫使RF PA 104牺牲更多的效率。例如尽管PA 104的输出晶体管 在峰值功率的效率可以在60％以上，但是在使用如WCDMA的调制 格式时，就某些编码类型而言RF PA 104的效率降至30％以下。这一 性能改变归因于如下事实：RF PA 104中的一个或者多个RF晶体管 在RF输入信号106的幅度的非峰值期间维持于几乎固定的偏置。

存在用于在RF PA 104中提供效率增益的某些常规技术。一种 常规技术是图2中所示大信号极化(Large Signal Polar)。大信号极 化技术是图1所示极化调制器的一种变形。这里，分别向功率放大器 104的2个端口、即它的供给电压端口(Vcc)109和它的RF输入端 口107单独地施加所需RF调制信号的幅度分量105和相位调制信号 108。调制PA 104的供给电压在RF输入信号106的幅度变化期间动 态地调整偏置并且因此在理论上提高了PA 104的效率。然而，大信 号极化技术常常无法提供显著的净效率增益，因为对PA 104的供给 电压109不能以能量高效方式变化以适应所需RF调制信号的幅度信 号的大的变化，因此它无法在RF PA 104中提供实质的能量效率增益 而又维持RF信号的所需线性放大。这主要地归因于难以实现快速、 精确、宽范围和能量高效的电压转换器以驱动RF PA 104的供给电压。