[发明专利]具有宽带乘积模式控制的极化调制发射机

说明书

宽带极化调制发射机包括功率放大器(PA)、PA驱动器、动态电源(DPS)、PA驱动器VH控制器和相位调制器。相位调制器通过输入相位调制信号PM(t)调制射频(RF)载波，以产生经相位调制的RF载波。同时，DPS为PA产生跟随输入振幅调制信号AM(t)的DPS电压。使用经相位调制的RF载波，PA驱动器生成用于驱动PA的PA驱动信号VDRV。PA驱动信号V_DRV具有高驱动电平VH和低驱动电平V_L。PA驱动器VH控制器被配置为对高驱动电平VH的幅度进行控制，使得在大多数时间该幅度保持足够高以迫使PA在压缩模式(C模式)下工作，但在DPS电压中发生低幅度事件的时间期间，降低高驱动电平VH，以迫使PA在乘积模式(P模式)下工作。

背景技术

现代射频(RF)通信系统采用复杂的调制方案，其中，对RF载波的幅度和角度(相位或频率)两者进行调制，以传送信息。使用这些复杂的调制方案是因为它们提高了频谱效率。然而，它们也使设计节能的RF发射机(transmitter)变得困难。节能在电池供电的RF发射机(例如，诸如手机中的RF发射机)中尤为重要。由于RF发射机的功率放大器(PA)通常是RF发射机中消耗和耗散最多功率的部件，因此将PA设计成使其尽可能高效地工作通常是RF发射机设计中的主要目标之一。然而，实现高度节能却遇到了困难，特别是在采用所谓的“线性PA”(例如，A类PA、AB类PA和B类PA)的RF发射机中。由于在使用复杂调制方案时，RF发射机的RF输出的信号包络会随时间推移而变化，因此必须回退(back off)RF输出功率以避免信号削峰，即，保持线性。不幸的是，回退输出功率的需要严重限制了PA的可实现效率，从而限制了整个RF发射机，特别是当应用的调制方案产生具有高峰均功率比(PAPR)的RF输出时。

规避影响线性PA的低节能限制的一种方式是采用称为“极化调制”发射机的不同类型的RF发射机。如图1所例示，极化调制发射机100包括动态电源(DPS)102、相位调制器104和开关模式PA(SMPA)106。在极域中工作时，DPS 102通过输入振幅调制信号AM(t)调制直流(DC)电源电压VDD(DC)，以产生动态电源电压V_DD(t)，而相位调制器104通过输入相位调制信号PM(t)调制RF载波，以产生经相位调制的RF载波。SMPA 106通常包括功率场效应晶体管(FET)108，该功率场效应晶体管(FET)108的漏极被配置为经由RF扼流圈110接收DPS电压V_DD(t)，并且其栅极被配置为接收经相位调制的RF载波RF_IN，在此之前该RF_IN首先经由AC耦合电容器112进行AC耦合并由DC偏置电压V_BIAS偏置。DC偏置V_BIAS和RF_IN的电平到电平摆动均在设计期间被设置，使得当经AC耦合且经DC偏置的RF输入信号RF_IN施加至功率FET 108的栅极时，在压缩状态与截止状态之间导通和断开SMPA 106。这种“开关模式”操作在功率放大器领域被称为“压缩模式”或“C模式”。

SMPA 106相对于线性PA的一个重要特性和优势是其RF输出功率P_OUT与DPS电压V_DD(t)的幅度的平方成正比，即，P_OUT∝V_DD²(t)。在极性调制发射机100中利用这种依赖性来将由原始输入振幅调制信号AM(t)(即，“预期”AM)承载的信号包络叠加到RF输出RF_OUT上。具体地，当SMPA 106将经相位调制的RF载波RF_IN转换为更高的RF功率时，它还通过由DPS 102产生的DPS电压V_DD(t)调制SMPA 106的RF输出RF_OUT，使得理想情况下，RF输出RF_OUT的信号包络完全跟随(follow)原始输入振幅调制信号AM(t)。