CN101171744A

CN101171744A - 用于向分布式功率放大系统提供输入的系统和方法

Info

Publication number: CN101171744A
Application number: CNA2006800154499A
Authority: CN
Inventors: 布鲁斯·M·汤普森; 罗伯特·E·施滕格尔
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2026-04-27
Also published as: WO2006121629A3; EP1886405A4; US20060250189A1; KR20100046283A; US7233207B2; ATE527752T1; KR20070116987A; EP1886405B1; WO2006121629B1; EP1886405A2; WO2006121629A2; KR100976638B1; AU2006246355B2; AU2006246355A1; CN101171744B

Abstract

提供了一种系统和方法，用于向分布式功率放大系统提供输入。在一个实施例中，分布式功率放大系统包括多个放大部(102，104，106和108)和多个驱动器(110，112，114和116)。多个驱动器的每一个都接收公共传输信号(118)和单独控制信号(120，122，124和126)。多个驱动器的每一个都独立地预处理公共传输信号，以向多个放大部的每一个提供传输输出信号(128，130，132和134)。基于单独控制信号，提供到多个驱动器的每一个的公共传输信号都被预处理。

Description

用于向分布式功率放大系统提供输入的系统和方法

技术领域

本发明涉及分布式功率放大系统的领域。具体的，本发明涉及驱动器，其向分布式功率放大系统的不同放大部提供输入。

背景技术

分布式功率放大系统通过沿着传输线，通常是均匀传输线，连续地收集不同放大部的影响而产生输出。在常规分布式功率放大系统中，单一驱动器向分布式功率放大系统的不同放大部提供输入信号。到单一驱动器的输入是由m(t)表示的信号。单一驱动器由m(t)产生多个信号S₁(t)，S₂(t)…，和S_N(t)。多个信号S₁(t)，S₂(t)…，和S_N(t)驱动分布式功率放大系统的不同放大部(1，2，…，N)。

由驱动器所产生的信号的数量(N)依赖于分布式功率放大系统的放大部的数量。当分布式功率放大系统的放大部的数量增大或减小时，单一驱动器受到输入负载作用，其限制了可使用部分的数量。

而且，由驱动器产生的多个信号S₁(t)，S₂(t)…，和S_N(t)是相关的。由于在信号S₁(t)，S₂(t)…，和S_N(t)之间的相关性，在多个信号S₁(t)，S₂(t)…，和S_N(t)中的噪声也是相关的。

因此，需要一种改进的设备和方法，用于向分布式功率放大系统的不同放大部提供多个信号S₁(t)，S₂(t)…，和S_N(t)。

附图说明

在附图中，作为实例但不是限制示出了本发明，其中相同的参考标记指示类似的元件，其中：

图1是根据本发明的不同实施例，示出分布式功率放大系统的框图；

图2是根据本发明的实施例，示出驱动器部件的框图，其向分布式功率放大系统的放大部提供输入；

图3是根据本发明的另一实施例，示出驱动器部件的框图，其向分布式功率放大系统的放大部提供输入；

图4是根据本发明的另一个实施例，示出驱动器部件的框图，其向分布式功率放大系统的放大部提供输入；以及

图5是根据本发明的不同实施例的流程图，示出了一种方法，用于预处理公共传输信号，该公共传输信号被提供到分布式功率放大系统的放大部。

本领域技术人员会意识到，在附图中的元件是为了简要且清楚而被示出的，而不必按比例来绘制。例如，图中得一些元件的尺寸可以相对于其它元件被放大，以有助于改善对本发明实施例的理解。

具体实施方式

在一个实施例中，分布式功率放大系统包括多个放大部和多个驱动器。多个驱动器的每一个都接收公共传输信号和单独控制信号。多个驱动器的每一个都独立地预处理公共传输信号，以向多个放大部的每一个提供传输输出信号。基于单独控制信号，提供到多个驱动器的每一个的公共传输信号都被预处理。

在另一个实施例中，给出了一种方法，其用于预处理提供到分布式功率放大系统的公共传输信号。为了预处理公共传输信号，由驱动器获得公共传输信号。此后，公共传输信号由多个被独立控制的驱动器预处理，以产生传输输出信号。此外，由每个驱动器产生的传输输出信号被提供到分布式功率放大系统的放大部。

在详细说明用于向分布式功率放大系统的放大部提供输入的方法和系统之前，根据本发明，应注意到本发明基本上存在于与放大系统有关的方法步骤与系统部件的组合中。因此，在图中以常规符号在适当的位置表示设备部件和方法步骤。这些附图仅示出了特定细节，其与理解本发明有关，以便不会使具有细节的本公开和在此说明的优点难以理解，该细节对于本领域普通技术人员是显而易见的。

在该文件中，相关联的术语，例如第一和第二、顶和底等可以被仅仅用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不必要求或暗示在这种实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”或其任何其它变化旨在覆盖非排他性的包含，以使得包含元件列表的过程、方法、产品或设备不仅包括这些元件，还可以包括没有被明确列出的或对于这种过程、方法、产品或设备是固有的其它元件。在其之前有“包括一个…”的元件，在没有更多约束的情况下，不排除另外的相同元件存在于包括该元件的过程、方法、产品或设备中。

本发明的不同实施例提供了一种系统和方法，用于预处理公共传输信号，以产生传输输出信号。该传输输出信号被提供给分布式功率放大系统的放大部。根据本发明的实施例，基于提供给驱动器的控制信号，通过调整其相位和振幅来预处理公共传输信号。

图1是根据本发明的不同实施例，示出分布式功率放大系统100的框图。放大系统包括多个放大部(例如，放大部102、放大部104、放大部106和放大部108)，多个驱动器(例如，驱动器110、驱动器112、驱动器114、驱动器116)，以及输出负载144。尽管以双极晶体管来示出，但放大部可以包括任何有源设备和延迟网络。

基于所接收的单独的控制信号120、122、124和126，驱动器110、驱动器112、驱动器114和驱动器116独立地预处理公共传输信号118。如图1所示，驱动器110接收控制信号120，驱动器112接收控制信号122，驱动器114接收控制信号124，以及驱动器116接收控制信号126。在本发明的不同实施例中，公共传输信号118可以是单端射频(RF)信号、差动RF信号、单端微波信号、差动微波信号、单端音频信号或差动音频信号。

驱动器110、驱动器112、驱动器114和驱动器116预处理公共传输信号118，以分别产生传输输出信号128、传输输出信号130、传输输出信号132和传输输出信号134。此外，传输输出信号128、传输输出信号130、传输输出信号132和传输输出信号134被分别提供给放大部102、放大部104、放大部106、和放大部108。

放大部102、104、106和108放大传输输出信号128、130、132和134，以分别产生放大的传输输出信号136、放大的传输输出信号138、放大的传输输出信号140、放大的传输输出信号142。此外，放大的传输输出信号136、138、140、142之和被提供给输出负载144。信号整形器还对信号进行整形，用于由延迟元件进行的最佳处理。

在本发明的一个实施例中，放大部102、104、106和108可以是使用非线性部件(LINC)放大器的线性放大的放大部。在本发明的另一个实施例中，放大部102、104、106和108可以是多赫蒂(Doherty)型放大器。在本发明的再一个实施例中，放大部102、104、106和108可以是向量合成放大器的放大部。

图2是根据本发明的实施例，示出驱动器部件110的框图，其向分布式功率放大系统100的放大部102提供输入。驱动器110包括信号整形器202、多个延迟元件(例如，延迟元件204、延迟元件206和延迟元件208)、多个缓冲器(例如，缓冲器210、缓冲器212和缓冲器214)、信号选择开关216、偏置电路220、放大器222、检测器224、延迟调谐模块226、锁定检测单元228、比较器232、及控制信号接收器和更新器234。

信号整形器202接收公共传输信号118，并对其进行整形。例如，信号整形器202可以通过调整公共传输信号118的振幅，来对公共传输信号118进行整形。可以或者通过将其振幅缩放到预期振幅值，或者通过以预期振幅值替换其振幅，来调整公共传输信号118的振幅。信号整形器202对公共传输信号118进行整形，以调节(accommodate)在传输期间公共传输信号118所遭受的损失。[对于发明者：按照我们的理解，信号整形器对公共传输信号进行整形，以调节在传输期间其所遭受的损失。请确认我们的理解。]

在整形之后，公共传输信号118被提供给延迟元件204。延迟元件204向公共传输信号118提供预定相移。关于该预定相移的信息由控制信号120提供，该控制信号120被提供给控制信号接收器和更新器234。该预定相移是在放大部102(在图2中未示出)的相位基础上而确定的，由驱动器110将传输输出信号128提供给所述放大部102。在由控制信号120提供的信息的基础上，延迟调谐模块226调谐延迟元件204、206和208，以提供预定的相移。预定相移的稳定性由锁定检测单元228来检测。延迟元件204的输出是相移信号205，其被提供给缓冲器210和延迟元件206。延迟元件206向相移信号205提供预定的相移。延迟元件206的输出是相移信号207。此外，相移信号207被提供给缓冲器212和延迟元件208。延迟元件208向相移信号207提供预定的相移。延迟元件208的输出是相移信号209。此外，相移信号209被提供给缓冲器214。缓冲器210、缓冲器212、和缓冲器214分别向相移信号205、相移信号207和相移信号209提供负载缓冲。缓冲器210、212、和214存储相移信号205、207和209，以稳定相移信号205、207和209。

缓冲器210、212、和214向信号选择开关216提供相移信号205、207和209。在控制信号120的基础上，信号选择开关216选择相移信号205、207和209中的一个。信号选择开关216的输出是选择的相移信号218。选择的相移信号218被提供给偏置电路220。

偏置电路220向选择的相移信号218提供工作电压。偏置电路220向放大器222提供选择的相移信号218。提供工作电压，以使得选择的相移信号218具有足够的电压电平来驱动放大器222。

在控制信号120的基础上，放大器222放大选择的相移信号218，以产生传输输出信号128。选择的相移信号218被放大，以调节在驱动器110中公共传输信号118所遭受的损失。放大器222向放大部102(图2中未示出)和检测器224提供传输输出信号128。

检测器224对传输输出信号128进行采样。检测器224的输出是采样信号230，其被提供给比较器232。比较器232分别将采样信号230的振幅和相位与预定振幅阈值和预定相位阈值相比。如果预定振幅和预定相位阈值条件没有被满足，那么控制信号接收器和更新器234就更新控制信号120。例如，对于45度的输出，延迟驱动器110的阈值可以是幅度1，相位0°，驱动器112可以是幅度2，相位45°，驱动器124可以是幅度1，相位90°，驱动器126可以是幅度1，相位135°，用于相位功率组合中。控制信号120被更新，以产生更新的控制信号236，其被提供给延迟调谐模块226。此外，基于更新的控制信号236，公共传输信号118被预处理，以向传输输出信号128提供预定振幅和预定相位阈值。

在本发明的实施例中，驱动器110具有两个检测器224和两个比较器232，以向差动分布式功率放大系统提供两个传输输出信号128。

图3是根据本发明的另一实施例，示出驱动器110部件的框图，其向分布式功率放大系统100的放大部102提供输入。驱动器110包括混频器302、缓冲模块304、偏置模块306、镇流模块308、调制信号接收器和更新器314、检测器316和比较器320。

混频器302接收公共传输信号118、相位调制信号310和振幅调制信号312。混频器302从调制信号接收器和更新器314接收相位调制信号310和振幅调制信号312，该调制信号接收器和更新器314在控制输入信号322的控制之下。混频器302调整公共传输信号118的相位和振幅。混频器302通过将公共传输信号118乘以相位调制信号310，来调整公共传输信号118的相位。此外，通过将公共传输信号118乘以振幅调制信号312，来调整公共传输信号118的振幅。混频器302的输出被传递给缓冲模块304。

缓冲模块304放大并缓冲公共传输信号118，以稳定公共传输信号118。公共传输信号118的电流驱动被增大，以满足放大部102(图3中未示出)的电流要求。缓冲模块304的输出被提供给偏置模块306。偏置模块306将偏压添加到输入缓冲信号，以提供足以偏置放大部102(图3中未示出)的工作电压。偏置模块306的输出被传递给镇流模块308。镇流模块308提供对电流不平衡的保护。镇流模块308的输出是传输输出信号128。传输输出信号128被提供给放大部102和检测器316。

检测器316对传输输出信号128采样，以产生采样信号318。采样信号318被提供给比较器320。比较器320将采样信号318的振幅与预定振幅阈值相比较，将采样信号318的相位与预定相位阈值相比较。如果预定振幅和相位阈值条件没有被满足，调制信号接收器和更新器314就更新相位调制信号310和振幅调制信号312。

图4是根据本发明的再一个实施例，示出驱动器110部件的框图。驱动器110包括移相器402、增益控制放大器404、检测器412、比较器416、及控制信号接收器和更新器418。

移相器402接收公共传输信号118和控制信号120。移相器402从控制信号接收器和更新器418接收控制信号120。基于控制信号120，移相器402移位公共传输信号118的相位，以产生相移信号403。此外，相移信号403和控制信号120被提供给增益控制放大器404。增益控制放大器404放大该相移信号403，以产生传输输出信号128。基于控制信号120，增益控制放大器404放大该相移信号403。在本发明的一个实施例中，传输输出信号128被提供给放大部102。在本发明的另一个实施例中，增益控制放大器404的输出被传递给缓冲模块406。

缓冲模块406放大并缓冲公共传输信号118，以稳定公共传输信号118。公共传输信号118的电流驱动被增大，以满足放大部102(图3中未示出)的电流要求。缓冲模块406的输出被提供给偏置模块408。偏置模块408将偏压添加到输入缓冲信号，以提供足以偏置放大部102(图3中未示出)的工作电压。偏置模块408的输出被传递给镇流模块410。镇流模块410提供对电流不平衡的保护。镇流模块410的输出是传输输出信号128。此外，传输输出信号128被传递给放大部102(图4中未示出)和检测器412。

检测器412采样传输输出信号128，以产生采样信号414。采样信号414被提供给比较器416。比较器416将采样信号414的振幅与预定振幅阈值相比较，并将采样信号414的相位与预定相位阈值相比较，例如先作为实例给出的那些。此外，如果预定振幅和相位阈值条件没有被满足，控制信号接收器和更新器418就更新控制信号120，以产生更新的控制信号420。

图5是根据本发明的不同实施例的流程图，示出了一种方法，用于预处理公共传输信号118，其被提供到分布式功率放大系统100的放大部102。在步骤502，获得公共传输信号118。在本发明的一个实施例中，由驱动器110来获得公共传输信号118。在步骤504，基于控制信号120，公共传输信号118的相位和振幅被预处理。在本发明的一个实施例中，由延迟元件204、206和208来调整公共传输信号118的相位。此外，公共传输信号118的振幅由放大器222来预处理，以产生传输输出信号128。在本发明的另一个实施例中，公共传输信号118的相位和振幅由混频器302预处理(混频器302的输出被偏置、镇流和缓冲)，以产生传输输出信号128。在本发明的再一个实施例中，公共传输信号118的相位由移相器402来调整。此外，公共传输信号118的振幅由控制增益放大器404来调整，以产生传输输出信号128。在步骤506，传输输出信号128被采样，以产生采样信号230。在本发明的一个实施例中，传输输出信号128被检测器224采样。在步骤508，将采样信号230的振幅与预定振幅阈值相比较。此外，还将采样信号230的相位与预定相位阈值相比较。在本发明的一个实施例中，采样信号230的相位和振幅由比较器232进行比较。如果预定振幅和相位阈值没有被满足，那么就执行步骤512。在步骤512，控制信号120被更新，并且重复步骤504到508。如果满足了预定振幅和相位阈值，那么在步骤510，传输输出信号128被提供给放大部102。

本发明的不同实施例对于驱动器提供了制造灵活性。通过使用独立的驱动器来提供制造灵活性，所述独立的驱动器向放大部提供传输输出信号。驱动器的数量可以增加或减少，而不必改变全部的驱动器。例如，如果由于所需放大系数的减少，无需一个放大部，就可以从分布式功率放大系统中移除一个驱动器。此外，如果由于所需放大系数增加，需要一个额外的放大部，就可以将额外的驱动器添加到分布式功率放大系统中。此外，本发明的不同实施例提供了一种机构，其从充当独立输入源的独立驱动器向分布式功率放大系统的放大部提供输入信号。来自独立驱动器的输入信号具有不相关的噪声分量。结果，希望的输入信号在相位上被增加，而噪声信号在相位上没有被增加，以增大信噪比。此外，由独立驱动器提供的输入信号被调节，以满足预定相位和振幅要求。调节的输入信号增加了分布式功率放大系统的放大部的效率。调节的信号消除了终端不匹配及其脉动。根据本发明的不同实施例，独立驱动器使得输入信号更为单向的。单向的输入信号意味着输出不会被回送到输入。本发明的分布式功率放大系统减小了反向耦合作用。反向耦合的减小减少了嵌套环路。此外，由于以增加的部的数量消除了增加的输入负载，分布式放大系统克服了放大部的高频限制。

在前述的说明书中，参考特定实施例说明了本发明及其益处和优点。然而，本领域普通技术人员会意识到，可以做出各种修正和改变，而不脱离如以下权利要求中所阐明的本发明的范围。因此，说明书和附图被认为是说明性的意义，而不是限制性的意义，所有这种修改都意图被包含在本发明的范围内。益处、优点、对问题的解决方案，以及可以导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更明确的任何要素都不应被解释为任何或全部权利要求的关键的、所需的、或基本特征或要素。本发明仅由所附的权利要求来限定，其包括在该申请未决期间所做的任何修正和如提出的这些权利要求的全部等价物。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种分布式功率放大系统，包括：

多个放大部；

多个驱动器，接收公共传输信号和单独控制信号，基于所述单独控制信号，多个驱动器的每一个都独立地预处理所述公共传输信号，以向多个放大部的每一个提供传输输出信号；以及

其中多个驱动器的每一个都包括检测器，用于对所述传输输出信号进行采样，以提供采样信号，将采样信号与预定阈值相比较，且响应于其来调整所述单独控制信号。

2.一种分布式功率放大系统，包括：

多个放大部；

其中多个驱动器的每一个都使用移相器和增益控制放大器来预处理所述公共传输信号。

3.一种分布式功率放大系统，包括：

多个放大部；

其中多个驱动器的每一个都使用混频器来预处理所述公共传输信号，以调整所述公共传输信号的相位和振幅。

4.一种分布式功率放大系统，包括：

多个放大部；

其中多个驱动器的每一个都使用一系列选择性受控延迟元件和放大器来预处理所述公共传输信号。

5.一种分布式功率放大系统，包括：

多个放大部；

其中多个驱动器的每一个都包括：

一系列延迟元件，用于偏移所述公共传输信号的相位，以在多个驱动器的每一个中提供多个相移信号；

信号选择开关，用于基于多个驱动器每一个的单独控制信号，选择多个相移信号的至少一个，以提供选择的相移信号；以及

放大器，用于放大选择的相移信号，从而向多个放大部之一提供所述传输输出信号。

6.如权利要求5所述的分布式功率放大系统，还包括：

检测器，用于对所述传输输出信号进行采样，以提供采样信号；

比较器，用于将采样信号的振幅和相位与预定振幅阈值和预定相位阈值相比较；

延迟调谐模块，用于调谐所述一系列延迟元件的延迟；以及

如果预定阈值没有被满足，则更新单独控制信号，更新的控制信号被提供给信号选择开关和延迟调谐模块。

7.如权利要求5所述的分布式功率放大系统，其中多个驱动器的每一个还包括多个缓冲器，每一个缓冲器稳定多个相位偏移信号中的一个。

8.如权利要求5所述的分布式功率放大系统，其中多个驱动器的每一个还包括锁定检测单元，用于在多个驱动器的每一个中为所述一系列延迟元件检测稳定的相位延迟。

Claims

1.一种分布式功率放大系统，包括：

多个放大部；以及

多个驱动器，接收公共传输信号和单独控制信号，基于所述控制信号，多个驱动器的每一个都独立地预处理所述公共传输信号，以向多个放大部的每一个提供传输输出信号。

2.如权利要求1所述的分布式功率放大系统，其中多个放大部的每一个都独立地放大所述传输输出信号，以提供放大的传输输出信号。

3.如权利要求1所述的分布式功率放大系统，其中多个驱动器的每一个都包括检测器，用于对所述传输输出信号进行采样，以提供采样信号，将采样信号与预定阈值相比较，且响应其来调整所述单独控制信号。

4.如权利要求1所述的分布式功率放大系统，其中多个驱动器的每一个都使用移相器和增益控制放大器来预处理所述公共传输信号。

5.如权利要求1所述的分布式功率放大系统，其中多个驱动器的每一个都使用混频器来预处理所述公共传输信号，以调整所述公共传输信号的相位和振幅。

6.如权利要求1所述的分布式功率放大系统，其中多个驱动器的每一个都使用一系列选择性受控延迟元件和放大器来预处理所述公共传输信号。

7.如权利要求1所述的分布式功率放大系统，其中多个驱动器的每一个都包括：

8.如权利要求7所述的分布式功率放大系统，还包括：

延迟调谐模块，用于调谐所述一系列延迟元件的延迟；以及

如果预定阈值没有被满足，则更新控制信号，更新的控制信号被提供给信号选择开关和延迟调谐模块。

9.如权利要求7所述的分布式功率放大系统，其中多个驱动器的每一个还包括多个缓冲器，每一个缓冲器稳定多个相位偏移信号中的一个。

10.如权利要求7所述的分布式功率放大系统，其中多个驱动器的每一个还包括锁定检测单元，用于在多个驱动器的每一个中为所述一系列延迟元件检测稳定的相位延迟。