CN102318185A

CN102318185A - 用于调制和放大的模块

Info

Publication number: CN102318185A
Application number: CN2010800077874A
Authority: CN
Inventors: 安东尼·塞耶斯; 保罗·安东尼·摩尔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2012-01-11
Also published as: WO2010095100A3; US20120119830A1; WO2010095100A2; EP2399336A2

Abstract

本申请涉及包括至少两个放大器的模块。第一放大器配置成放大同相信号。第二放大器配置成放大正交信号。该模块包括组合器，配置成组合至少两个已放大的信号。该模块包括相位反转单元，配置成提供包括最大相位差2p的至少两个已放大信号。

Description

用于调制和放大的模块

技术领域

本申请涉及包括至少两个放大器的模块。更具体地，第一放大器配置成放大同相信号，以及第二放大器配置成放大正交信号。本申请还涉及包括所述模块的发射机以及包括所述发射机的移动电话。

背景技术

很多消费电子，比如移动设备和其它连接性应用，包括用于发送信息到其它实体的发射机。为了达到高数据传送速率，在现代无线电系统中，比如通用移动通信系统(UMTS)(比如用于3G电话中)或正交频分复用(OFDM)系统(比如用于无线以太网兼容性联盟(WiFi)和电视应用中)，可以调制待发送信号的幅度分量和相位分量。

但是，由于所用的放大器，会发生问题。典型地，高效放大器要求具有近似恒定的幅度的输入信号。根据现有技术，可以使用放大器的电源来调制输入信号的相位以及调制幅度。另一现有技术的解决方案是使用包括相位差为90度或

的两个相位调制信号。这些信号可以通过使用两个放大器被独立地放大并被组合以生成所需的经相位和幅度调制的信号。

参考图1，示出了根据现有技术的这种功率组合器的结构。本结构包括第一放大器2.1和第二放大器2.2以及组合器4。可以通过输入端子12.1和12.2向放大器2.1和2.2提供电源电压。同相分量或同相信号6可以由第一放大器2.1放大，而正交分量或正交信号6可以由第二放大器2.2放大。所提供的组合器可以配置成组合两个放大的信号。结果，可以获得期望的经相位和幅度调制的信号10。

然而，根据上述现有技术的解决方案的问题在于，没有用于产生相位与载波信号相反的正交分量的装置。例如，没有用于产生与同相载波异相180度的信号的装置。因此，根据图1的电路的输出限于仅在一个象限角(即90度或

)上的相位变化的调制。

发明内

本申请的一个目的是提供一种实现改进的调制和放大结构的模块。另一目的是增加调制的可能的相位变化范围。再一目的是提供具有改进效率的放大模块。

这些和其它的目的以包括至少两个放大器的模块来实现。第一放大器配置成放大同相信号。第二放大器配置成放大正交信号。该模块包括组合器，配置成组合至少两个已放大的信号。该模块包括相位反转单元，配置成提供包括最大相位差2p的至少两个已放大信号。

该模块可以用在处理经相位和幅度调制的信号的任意发射机中。该模块可以实现在模拟域中、数字域中、或部分地在数字域和模拟域中。

根据本申请，该模块包括第一放大器和第二放大器，具体是高效功率放大器。应该理解，根据本申请的其它变体，该模块也可包括三个或更多放大器。第一放大器配置成将同相信号放大到期望的发射功率，而第二放大器配置成将正交信号放大到期望的发射功率。两个信号均可包括要发送的信息。

已放大的信号由所设置的组合器组合成期望的输出信号。更具体地，功率组合器可配置成组合已放大的信号，以使得到的信号是期望的相位和幅度调制的信号。

根据本申请，发现如果使用至少一个相位反转单元，则可以增加相位变化范围，并因此增加数据速率。具体地，相位反转单元(比如适宜的信号调制器)被配置成提供包括最大相位差2p的至少两个已放大信号。因为可能的相位差不局限于一个象限角或

而也可为p、

或最多为2p，所以该模块的效率可被显著提高。

根据另一实施例，同相信号和正交信号可以包括近似恒定的幅度。因为高效率放大器可以用作第一和第二放大器，因此使用具有恒定幅度的信号是有利的。

此外，根据本申请的另一实施例，至少一个放大器可配置成通过放大器的电源来控制已放大信号的幅度。放大器的功率输出可以是经由电源可控的。通过简单手段可获得期望的输出幅度。应该理解根据本申请的其它变体，所有被使用的放大器是可以经由它们的电源而可控的。

为了产生期望的经相位和幅度调制的输出信号，根据实施例，组合器可配置成组合至少两个已放大的信号，以使组合的输出信号为非恒定的输出信号。

在另一实施例中，相位反转单元可在至少两个放大器之前布置。在这种情况下，可以对放大器的输入信号进行预处理，以获得在四个象限上的期望的相位变化。可省略随后的处理单元。

此外，相位反转单元可以形成为第一相位反转单元和第二相位反转单元。特别地，在同相信号分支和正交信号分支这两个信号分支中，可以实现相位反转单元。可以通过布置在相应放大器之前的两个相应的相位反转单元，独立地控制和调制每个信号。应该理解，可以提供适合的控制器件，比如微处理器，以用于控制相位反转单元。

根据本申请的另一实施例，相位反转单元可形成为相移键控调制器。相移键控(PSK)调制器特别地适合于反转各个信号的相位，并且能以简单手段实现。得到的放大器的输入信号可以是包括最大相位差2p的二进制PSK信号。

备选地，根据本申请的另一实施例，相位反转单元可以形成为两个附加的放大器。两个附加的放大器可以与先前提及的放大器并行布置。换句话说，可以提供四个并行的放大器和相应的信号分支。可以由具有四个输入端子的适合的组合器来组合得到的已放大信号。至少四个放大器的输入信号可以是完全未调制的。

此外，四个放大器中每一个均可配置成放大四相载波输入信号。换句话说，每个放大器可接收90度相移的信号。例如，正和负同相分量以及正和负正交分量可由相应的放大器接收。应该理解，在同一时间仅两个放大器可被激活。应该理解，可以布置适合的控制器件来控制相应的放大器。

为了获得具有减小功耗的高效系统，组合器可包括针对每个放大器而设置的至少一个阻抗反转器。阻抗反转器可布置在与每个放大器对应的每个输入信号路径中。发现了反转器可仅包括这种阻抗反转器，而没有任何其它组件，例如用于以提高的效率获得期望的组合相位和幅度调制信号的电感器或电容器。

根据本申请的另一实施例，阻抗反转器可包括近似四分之一波长的长度。这种阻抗反转器能被简单地实现。

本申请的另一方面是包括上述模块的发射机。例如，发射机可用于蜂窝、移动、连接性应用等。发射机尤其适合于其中调制包括非恒定包络的应用。

本申请的另一方面是包括上述发射机的移动电话。

根据下述附图以及参考下述附图将做的阐述，本专利申请的这些和其它方面变得明显。应理解公开了上述本申请及其示例性实施例的特征以及所有可能的彼此组合。

附图说明

附图示出：

图1根据现有技术的实施例，

图2根据本申请的模块的第一实施例，

图3根据本申请的组合器结构的实施例，

图4根据本申请的模块的第二实施例。

不同附图中的相似附图标记表示类似元件。

具体实施方式

在下述本申请的详细描述中，本申请示例性实施例将被描述，并且将指出经改进的放大模块，其可提供调制的更高效率和更大的可能相位变化范围。

图2示出了根据本申请的模块的第一简化实施例。如图2中所见，提供了第一放大器2.1、第二放大器2.2以及一个组合器4。可使用威尔金森(Wilkinson)功率组合器。组合器的另一实施例将随后借助图3来阐述。

如以上设计的放大器2.1和2.2，功率放大器能用作高效的功率放大器，例如D或E类放大器。此外，所提供的放大器2.1和2.2的功率输出是通过使用输入端子12.1和12.2经由电源(为示出)而可控的。

参见图2，在放大器2.1和2.2之前，布置了相位反转单元14。更具体地，该相位反转单元14包括第一相位反转单元14.1和第二相位反转单元14.2。例如，每个相位反转单元可以形成为PSK调制器。每个放大器2.1和2.2的输入信号为二进制PSK信号。更具体地，该PSK信号可包括的彼此的相位差最多为2p。应该理解，根据本申请的其它变体，也可以使用提供期望的相位变化范围和具有恒定斜率的调制信号的其它调制器。

还应该理解，由于输出调制信号可具有有限的带宽，所以同相和正交分量的幅度可连续地改变。如果这些分量的符号改变，则所需信号的幅度改变可能较小。由符号改变导致的错误也可能不会极大地影响总输出10。

在图3中，根据本申请的组合器结构的简化实施例。更具体地，所示出的组合器4.1与第一放大器2.1的输出16.1和第二放大器2.2的输出16.2通信。应该理解，根据本模块的变体具有多于两个的放大器，比如四个放大器，组合器可包括到这些放大器的输出的相应数量的连接。

此外，通过使用所布置的两个阻抗反转器20，为负载22提供组合信号。因此，阻抗转换器20可包括大约四分之一波长的长度18。得到的输出信号可以是具有非恒定包络的信号。

比如功率放大器输出16.1和16.2处的电感器和/或电容器等另外的组件已被省略。这些和另外的元件能够省略，因为依据可能未知的相反放大器的相位，这些元件可是电感性的或电容性的。然而，如图3所示，只要可以将放大器输出16.1和16.2建模为电压源，则组合器4.1就可以工作。在放大器的输出16.1和16.2为重度饱和时可以如此。显著增加了所述组合器4.1的效率。例如，与威尔金森(Wilkinson)组合器相比，效率可提高50％。

图4示出了根据本申请的模块的第二简化实施例。在示出的实施例中，除了已知的组件，即，两个放大器2.1和2.2以及组合器4，还提供了另外两个放大器2.3和2.4。

另外两个放大器2.3和2.4可用作相位反转单元14。更特别地，四个放大器2.1至2.4可接收四个信号，比如正同相分量24.1，正正交分量24.2，负同相分量24.3和负正交分量24.4。换句话说，至少两个已放大信号可包括最大相位差2p。

上述模块的优点在于，到放大器2.1和2.4的输入信号可以是完全未调制的。此外，在任一时间仅使用四个放大器2.1至2.4中的两个。

此外，对于本领域技术人员来说容易明白示意性框图中的逻辑块至少部分地以电子硬件和/或计算机软件实现，其中，依据逻辑块的功能和施加到各自器件上的设计约束，在该程度上逻辑块以硬件或软件实现。例如，所示逻辑块可在一个或多个数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程逻辑门阵列或其它可编程器件中实现。计算机软件可存储于多种电、磁、电磁或光类型的存储介质中，并可由处理器(比如微处理器)读取和执行。为此，处理器和存储介质可耦合以互相交换信息，或者存储介质可包含在处理器中。

Claims

1.一种模块，包括：

-至少两个放大器，

-其中，第一放大器配置成放大同相信号，

-其中，第二放大器配置成放大正交信号，

-组合器，配置成组合至少两个已放大信号，以及

-相位反转单元，配置成提供包括最大相位差2p的至少两个已放大信号。

2.根据权利要求1所述的模块，其中，同相信号和正交信号包括近似恒定的幅度。

3.根据权利要求1所述的模块，其中，至少一个放大器被配置成通过放大器的电源来控制已放大信号的幅度。

4.根据权利要求1所述的模块，其中，组合器配置成组合至少两个已放大信号以使组合的输出信号为非恒定输出信号。

5.根据权利要求1所述的模块，其中，相位反转单元在至少两个放大器之前布置。

6.根据权利要求2所述的模块，其中，相位反转单元形成为第一相位反转单元和第二相位反转单元。

7.根据权利要求2所述的模块，其中，相位反转单元形成为相移键控调制器。

8.根据权利要求1所述的模块，其中，相位反转单元形成为两个附加放大器。

9.根据权利要求8所述的模块，其中，四个放大器中的每个均配置成放大四相载波输入信号。

10.根据权利要求1所述的模块，其中，组合器包括针对每个放大器布置的至少一个阻抗反转器。

11.根据权利要求10所述的模块，其中，阻抗反转器包括近似四分之一波长的长度。

12.一种发射机，包括根据权利要求1的模块。

13.一种移动电话，包括根据权利要求9的发射机。