[发明专利]数字控制功率放大器及数字控制功率放大器单元

说明书

【技术领域】

本发明实施例有关功率放大，尤其是指一种具有带通滤波/暂态波形控制(transient waveform control)的数字控制功率放大器以及相关的数字控制功率放大器单元。

【背景技术】

极座标传送器(polar transmitter)具有若干优点，例如可降低调制路径的复杂度和电流消耗以及消除镜像干扰抑制(image rejection)问题的能力，因而极座标传送器较适合使用先进的互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)制程技术。更具体地说，极座标传送器为一发射装置，用来将分解(spit)由一振幅调制(amplitude-modulated,AM)分量以及一相位调制(phase-modulated,PM)分量所组成的复合基频信号，而非是由一同相位分量(in-phase component)与一正交相位分量(quadrature component)所组成的复合基频信号。此两正交分量被重组为一射频(radio-frequency,RF)输出信号并且经由空气来传递。

为了提高功率效率(power efficiency)并且减少硬件成本和芯片面积，极座标传送器使用一全数字射频传送器前端电路。该全数字射频传送器前端电路的传统作法使用一数字控制功率放大器(digitally-controlled power amplifier,DPA)，操作上就如同一射频数模转换器(RF digital-to-analog converter,RF-DAC)。该数字控制功率放大器可含有多个数字控制功率放大器单元，用来结合一振幅调制信号以及一相位调制信号，并且依照所要的射频载波频率和所需的功率电平来传递一整体信号。因此，如何设置并且控制该多个数字控制功率放大器单元来达到所期望的数字控制功率放大器功能已成为此领域所亟需解决的问题。

就传统的数字控制功率放大器单元的作法来说，使用的是一种高效能的切换模式(反向D级/E级(inverse class-D/class-D))功率放大器，然而，电流切换模式数字控制功率放大器为电感负载的(inductor-loaded)，因此，由于此电感负载的切换模式放大器的固有特性，电压摆幅(voltage swing)将会大于π乘上VDD，其中VDD为供应电压。为了减少电压摆幅，必须使用一较低的供应电压VDD。例如，一直流－直流转换器(DC-DC converter)及/或一低压差稳压器(low-dropout regulator)可以被用来将一电池所提供的一高直流电压转换为该数字控制功率放大器所需要的一低供应电压VDD，然而不幸的是，由于经过了功率转换，将会造成电池效能的降低。

此外，振幅调制取样若使用一周期性取样时钟会产生带外(out-of-band,OOB)噪声/复制信号(replica)。一种减少带外噪声/复制信号的传统做法是使用一个更高的取样频率，然而此举将导致更高的功率消耗。另一种传统上做法则是使用一个更高解析度的数模转换器，不过这样的作法会具有布局上以及物理上的限制。而又另外一种传统做法是使用一射频带通滤波器，然而，此一射频带通滤波器的品质因数偏低且面积偏大。

因此，需要一种创新的数字控制功率放大器单元设计，其具有较佳的效能同时可以有效地减少带外噪声/复制信号。

此外，由于磁耦合(magnetic coupling)及/或直接耦合(direct coupling)(例如，经由印刷电路板接地及/或封装接地(package ground)耦合)所建立的反馈路径的缘故，传送器输出可能会反馈至传送器的时钟源(clock source)，因而降低传送器效能。因此，也需要一个减轻输出反馈干扰(pulling mitigation)的机制来改善传送器的效能。

【发明内容】

有鉴于此，根据本发明的示范性实施例，提出一种具有带通滤波/暂态波形控制的数字控制功率放大器以及相关数字控制功率放大器单元，以解决上述问题。