[发明专利]具有负载控制以产生幅度包络的放大器系统

说明书

本申请与下述未获授权的美国专利申请相关：申请号：___(CS10069)由Alberth等提交，名称是“负载包络跟随放大器系统”，申请号：___(CS10069)由David Schlueter提交，名称是“具有供电调整以控制相邻和相间信道功率的功率放大电路”，申请号：___(CS10022)由Klomsdorf等提交的，名称是“基于存储器的放大器负载调整系统”，申请号：___(CS90025)由Klomsdorf等提交，名称是“具有负载调整以控制相邻和相间信道功率的功率放大电路”。

本发明涉及一种高效率的功率放大器系统。特别是，本发明涉及一种带有线性调制方案中的有效放大的负载控制的放大器系统。

蜂窝电话使用的迅速、巨大的增长导致处理所有的蜂窝用户的频谱的不足。这个不足已经激发了向一种频谱效率更高的有更高的用户容量的数字调制方案的迁移。这样的调制方案包含临时标准(IS)-136时分多址(TDMA)，个人数字蜂窝，基于码分多址的IS-95，全球移动通信系统(GSM)和TDMA边缘。另外，新的并且更高的数据速率容量系统被建议并发展成为第三代蜂窝系统。

该数字蜂窝系统通常需要线性调制，该线性调制确实促进了更高的系统容量，但是它也导致了较低效率的功率放大器。功率放大器持续地消耗着使用于蜂窝通信系统中的便携式无线电话的整个耗用电流的相当大的百分比部分。该耗用电流越高，可用的通话时间和待机时间就越少，这是由于便携式无线电话的电池组将被更快地消耗掉。因此，使用于便携式无线电话中的功率放大器的效率是一种临界的参数；效率越高，便携式无线电话的功率放大器消耗的电流越少，可用的通话／待机时间就越多。已经有一些技术被用来改进功率放大器线性调制系统的效率了。

一种改进功率放大器的效率的技术是包络消除与恢复(EER)。EER是Leonard Kahn在1952年首先提出(July Proceedings of the I．R．E．第803页-806页)。一个功率放大器(PA)EER系统的框图示例如图1所示。该PA EER系统100包括一个与功率放大器4耦合的限幅器2，同时功率放大器4与天线14耦合。该PA EER系统100还包括通过一个滤波器8与功率放大器4耦合的供电电压控制电路6。

在许多数字蜂窝系统中，载带信息的射频信号同时包含调幅(AM)与调相(PM)分量。一个出现在输入端12处带有AM与PM分量的RF信号由限幅器2进行处理。该限幅器2除去AM信息并且传递一个实质上恒定的包络信号给功率放大器4。该限幅器可以是一个简单的限幅射频放大器。

另外，一个出现在输入端16的包络信号包含着关于一个出现在输入端12的射频信号的射频信号包络的信息。该包络信号被加载到供电电压控制电路6。最后，一个实质上恒定的供电电压被加载到输入端10的供电电压控制电路6。滤波器8和供电电压控制电路6包含一个开关电源，该开关电源响应于出现在输入端16的供电电压来调制出现在输入端10的包络信号。上述供电电压控制电路6和滤波器8如此地在线路18上提供根据原始出现在输入端12的射频信号的AM包络变化的变化电压信号。通过调制功率放大器的供电电压，该期望的AM包络被外加在功率放大器的输出信号上，而且带有恢复的AM包络的合成信号通过天线14传输。因为除去了出现在输入端12的射频输入信号的AM部分，所以PA EER系统100允许功率放大器4作为一种非常有效率的C类放大器来运转。所有的AM信息都是通过变换出现在线路18上的功率放大器供电电压来外加到功率放大器的输出信号上的。