[发明专利]使用输出网络控制功率

说明书

背景技术

在许多无线通信系统中，例如蜂窝电话、移动互联网设备(MID)、个人数字助理(PDA)、膝上型电脑、个人计算机等等移动无线设备以射频(RF)进行无线通信。为了在给定的无线通信系统中实现通信，要求这样的设备输出具有给定功率水平的RF信号。不同的无线系统对于功率水平有不同的要求，而且在给定的通信系统中，功率水平可以根据通信模式而变化。为了产生传输信息所需的输出功率，典型的移动设备包括功率放大器(PA)或者其他这样的放大器，其接收来自例如基带处理器和收发机等之类的设备的处理电路的RF信号并且将该RF信号放大到所需的功率水平。

由于许多发射机系统中的功率控制要求，平均输出功率可能在宽范围(例如，数十分贝(dB))上变化。这使得功率放大器的效率在功率范围上显著变化。大多数PA在最大输出功率处具有最大效率，并且当功率降低时效率迅速下降。

发明内容

根据一方面，本发明包括一种具有多个增益级和耦合到该增益级的输出网络的设备。每个增益级能够被独立控制以将射频(RF)信号放大到用于从诸如蜂窝手持送受话器等移动无线设备传输的输出功率水平。当被控制为不活动(inactive)时，增益级中的至少一个能够被置于低阻抗状态。每个增益级在它们活动(active)时可以具有基本上不同的驱动点阻抗，以适应不同的输出功率水平。在一个实施方式中，输出网络可以包括变压器。

本发明的另一方面针对功率放大器，该功率放大器具有多个级(每个级包括放大器对)和耦合到每个级输出的变压器，其中变压器具有不同的匝比。这些级可以被控制为使得当给定级不活动时，该级能够被置于低阻抗状态，并且净电感(net inductance)被开关成与反相变压器(opposite transformer)的输出线圈并联耦合。

本发明的又一个方面针对集成电路，该集成电路包括至少三个增益级和至少三个变压器，每个变压器耦合到对应的一个增益级。所述变压器中的至少两个可以具有基本上相等的匝比，所述匝比又大于另一个变压器的匝比。该增益级能够被单独地使能，并且增益级中的至少两个可以对应于高功率增益通道，而另一个增益级对应于低功率增益通道。

本发明的更进一步方面针对具有多个差分互补放大器级和输出变压器的功率放大器。该输出变压器可以被耦合以接收来自任何放大器级(取决于哪个被使能)的放大的输出信号。输出变压器的匝比也可以取决于哪个放大器级被使能。在一些实施方式中，非使能的(一个或多个)放大器级能够被置于高阻抗状态。

更进一步，本发明的一个方面针对集成电路，该集成电路除了多个增益级之外还包括多个变压器。每个变压器可以具有基本上相等的匝比并且包括电感器形成的线圈，该电感器与增益级一起集成在公共的互补型金属氧化物半导体(CMOS)管芯上。更具体地，电感器能够被定尺寸以管理CMOS工艺的电感变化，并且该变压器可使得增益级能够看到远远小于该电路耦合到的负载的负载阻抗的驱动点阻抗。

附图说明

图1是依照本发明的功率放大器输出级和输出网络的概念示意图。

图2是依照本发明的一个实施例的输出网络的概念示意图。

图3A是依照本发明的一个实施例的多抽头变压器实施方式的概念示意图。

图3B是依照本发明的实施例的另一多抽头变压器实施方式的概念示意图。

图3C是图3B所示电路在高功率操作模式下的等效示意图。

图3D是图3B所示电路在低功率操作模式下的等效示意图。

图3E是能够结合多抽头变压器使用的调谐电路的实施方式。

图4A是依照本发明的实施例的并联增益级和输出网络的概念示意图。

图4B是依照本发明的实施例的并联增益级和输出网络的另一个概念示意图。

图4C是依照本发明的一个实施例的耦合到增益级的替代输入的概念示意图。

图5A是依照本发明的另一个实施例的可重配置输出网络的概念示意图。

图5B是图5A所示电路在高功率操作模式下的等效示意图。

图5C是图5A所示电路在低功率操作模式下的等效示意图。

图6A是依照本发明的另一个实施例的可重配置输出网络的概念示意图。

图6B是图6A所示电路在高功率操作模式下的等效示意图。

图6C是图6A所示电路在低功率操作模式下的等效示意图。

图6D是示出依照本发明的一个实施例的可重配置输出网络的单端实施方式的概念示意图。

图7是依照本发明的另一个实施例的可重配置输出网络的概念示意图。

图8A是依照本发明的又一个实施例的可重配置输出网络的概念示意图。