[发明专利]功率放大器以及相关的功率放大方法

说明书

技术领域

本发明关于一功率放大器以及一相关的功率放大方法，尤其涉及一数字功率放大器和一相关的功率放大方法。

背景技术

因为先进的互补（complementary）金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor,CMOS)技术为数字功率放大器（digital power amplifier,DPA）提供快速切换速度，所以在无线通信系统中的一些发射器（transmitter）中使用数字功率放大器是可取的。传统的，一个数字功率放大器包括一坐标旋转数字计算机（Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC）以及一数字极坐标发射器（digital polar transmitter），其中，该坐标旋转数字计算机用于将一数字同相信号I(digital in-phase signal)以及一数字正交信号Q（digital quadrature signal）转换成一数字相位调制（phase modulation,PM）信号以及一数字幅度调制（amplitude modulation,AM）信号，并且数字极坐标发射器用于根据该数字相位调制信号以及该数字幅度调制信号输出一放大的射频（Radio Frequency,RF）信号。该数字极坐标发射器包括一解码器（decoder）以及多个功率单元（unit power cell），其中，该多个功率单元接收该数字相位调制信号，该解码器对数字幅度调制信号进行解码，以选择性的打开一适当数量的功率单元。换句话说，该数字幅度调制（AM）信号作为一控制码字（codeword），以控制该放大的RF信号的功率。在数字功率放大器的回退（back-off）操作（例如，被放大的RF信号的大部分或者全部功率）中，因为该数字极坐标发射器的代码相关（code-dependent）的输出电容量（output capacitance），使得数字功率放大器的功率效率以及信号线性度被大大的降低。例如，当放大的RF信号的功率大时数字极坐标发射器的输出电容量就变大，反之亦然。因此，需要一个创新的数字功率放大器设计来处理该数字极坐标发射器的代码相关的输出电容量，以提高功率效率以及信号线性度。

发明内容

本发明的一个目的是提供一具有优异的功率效率以及信号线性度的功率放大器，以及一相关的功率放大方法。

根据一第一实施方式，揭露一功率放大器，该功率放大器包括：多个放大级，一匹配电路以及一电容电路。多个放大级，用于根据一相位调制信号以及多个幅度调制信号在一输出端产生一输出信号，其中，每一放大级用于接收该相位调制信号以及该多个幅度调制信号中的一个；一匹配电路，耦接在该输出端以及一负载电路之间，用于在该输出端以及该负载电路之间提供一匹配阻抗；以及一电容电路，与该输出端耦接，用于根据一调整信号提供一可调电容量，以调整该输出端的一负载电容量；其中，该调整信号表示该输出信号的一功率。

根据一第二实施方式，揭露一功率放大方法，该功率放大方法包括：提供多个放大级，以根据一相位调制信号以及多个幅度调制信号在一输出端产生一输出信号，其中，每一放大级用于接收该相位调制信号以及该多个幅度调制信号中的一个；提供一匹配电路，用以在该输出端以及一负载电路之间提供一匹配阻抗；以及提供一具有一可调电容量的电容电路，用以根据一调整信号调整在该输出端上的一负载电容量；其中，该调整信号表示该输出信号的一功率。

上述功率放大器以及功率放大方法通过采用具有可调电容量的电容电路，使得输出端的负载电容量对输出信号的功率的依赖性降低，进而提高了功率放大器的功率效率以及信号线性度。

附图说明

图1为一数字功率放大器的一理想漏极效率（drain efficiency）的示意图；

图2为基于本发明一第一实施例的一数字功率放大器的示意图；

图3为基于本发明一实施例的多个放大级中一单个放大级的示意图；

图4为基于本发明一实施例的一放大级的半部电路（half-circuit）的示意图；

图5为基于本发明一实施例的半部电路（half-circuit）的一简化电路示意图；

图6为在功率回退状态，如果该数字功率放大器中没有电容电路以及控制电路，在一输出端上的一输出电压以及一输出电流的一时间示意图（timing diagram）；

图7为依据本发明一实施例，与多个幅度调制信号对应的幅度调制（AM）控制字以及电容电路的电容量之间的关系的示意图；