CN102986135B - 窄带可调谐射频（rf）功率放大器和相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了窄带可调谐射频（RF）功率放大器（PA）和相关方法。该窄带可调谐射频（RF）功率放大器和相关方法提供窄带可调谐增益响应，例如线性增益响应，该窄带可调谐增益响应可针对不同的频带被选择。从而窄带可调谐PA针对不同的可选择的频带提供频带以外的抑制，因此对于通信设备而言，在传输输入路径中不需要窄带滤波器。根据需要，使用不同的技术可调谐用于窄带增益响应的通带位置和/或带宽。如果需要，也可使用CMOS工艺制造集成电路，从而提供CMOS？PA集成电路。

Description

窄带可调谐射频（RF）功率放大器和相关方法
技术领域
本发明涉及射频（RF）功率放大器，更特别地涉及针对通信设备使用RF功率放大器的频带选择。
背景技术
通过放大无线设备（例如，蜂窝电话手机）中的弱输入信号，射频（RF）功率放大器（PA）被用来产生输出传输信号。许多这些通信设备被配置以运行在用于不同通信系统的不同频带中。例如，当前第三代（3G）蜂窝通信系统利用在1GHz以上的多种不同的频带，诸如，WCDMA利用1920~1980Mhz频带。现有的第二代（2G）蜂窝通信系统也利用多种不同的频带，诸如，用于GSM800的824~849Mhz频带、用于GSME900的880~915Mhz频带、用于DCS1800的1710~1785Mhz以及用于PCS1900的1850~1910Mhz。
为了运行在多个频带中，从而运行在多个通信系统中，蜂窝手机应用通常使用宽带功率放大器以放大并且输出传输信号。这些蜂窝宽带功率放大器跨越宽频率范围呈现出高增益，使得这些放大器能够放大多个频带。然而，某些频带中的传输信号增益和噪音有害系统性能，例如，在蜂窝接收频带中或在用于其他通信系统的频带（例如，蓝牙收发机和/或GPS（全球定位系统）接收器使用的频率）中。在蜂窝手机应用中，双工器通常紧跟着宽带功率放大器，该双工器针对选择的频带传递期望范围的频率并且抑制选择频带以外的频率中的信号。可调谐窄带滤波器过滤输入到功率放大器的信号，该可调谐窄带滤波器也可以被用来最小化所选频带以外的无用噪声贡献。
图1A（现有技术）是用于宽带功率放大器（PA）的增益响应102的例示图。宽带增益响应102提供针对低频拐角（fL）和高频拐角（fH）之间的宽频率范围的高增益。如所示，这种宽频率范围108的包括两个通信频带（B1，B2）。第一通信频带（B1）包括在第一低频（fL1）和第一高频（fH1）之间的频率范围104。第二通信频带（B2）包括在第二低频（fL2）和第二高频（fH2）之间的频率范围106。因为宽带PA跨越两个通信频带提供高增益，所以除了在期望的频带内的频率之外，在未选择的频带内的频率也可被放大在PA输出信号中。例如，如果通信设备使用第二频带（B2）进行传输，非期望的具有在第一频带（B1）内的频率的传输信号或噪声将仍被宽带PA放大并且输出。
图1B（现有技术）是用于输出电路的实施例150的框图，该输出电路被包括有宽带PA152的通信设备使用。如所述，宽带PA152接收通过可调谐窄带滤波器166传递的传输信号（TX）168。例如，从通信设备中的基带（BB）处理器和/或收发机（XCVR）160可提供此传输信号（TX）168。所述宽带PA152被配置用于两个可能的操作频带（B1、B2）。宽带PA152的放大的输出被提供到开关（SW）154。开关（SW）154被频带选择信号170控制，该频带选择信号170也可由BB处理器和/或收发机（XCVR）160提供。基于频带选择信号170，开关（SW）154发送放大的输出信号至用于第一频带（B1）的第一双工器156或至用于第二频带（B2）的第二双工器158。如所述，第一双工器（B1）156被配置用于传递第一频带（B1）内的频率并且抑制其他的频率。类似地，第二双工器（B2）158被配置用于传递第二频带（B2）内的频率并且抑制其他的频率。然后，从双工器156和158输出的传输信号被提供到天线开关模块（ASM）162。双工器156和158被用于在双向通信设备中的传输操作和接收操作。在接收模式，双工器156输出第一接收信号（RX1）157，该第一接收信号（RX1）157可被提供到基带处理器或收发机160。类似地，在接收模式，双工器158输出第二接收信号（RX2）157，该第二接收信号（RX2）157可被提供到基带处理器或收发机160。ASM162也可被配置用于接收频带选择信号170，并且该频带选择信号170可被ASM162使用以耦合合适的双工器到天线164。可调谐窄带滤波器166也可被配置用于接收频带选择信号170，并且该频带选择信号170可被用于针对选择的频带调谐可调谐窄带滤波器166。
应注意到除了第一频带（B1）和第二频带（B2）之外，通信设备也可被配置用于在额外的频带中操作，该通信设备利用与图1B（现有技术）所示电路不同的传输电路和/或接收电路。例如，该通信设备可以被配置以具有全球定位系统（GPS）接收器和/或蓝牙收发机，如果需要，该通信设备也利用相同的天线164。
为了减少未选择的频带中的能量，在输入到宽带PA152时需要可调谐窄带滤波器，这是图1B（现有技术）的输出电路的一个不利之处。许多通信系统相关的调节限制可由与通信系统操作的通信设备传输的频带以外的能量数。例如，在未选择的第一频带（B1）内传输的能量可能需要显著地少于在选择的第二频带（B2）内传输的能量。因此，如图1B所示，在输入到PA时，窄带滤波器被用于提供所需的必要的频带以外的频率抑制以满足调节要求。即使满足调节要求，为了提升系统的能力，需要额外的抑制以探测在未选择的频带内的非常弱的接收器信号（诸如，GPS或蓝牙）。然而，对于被配置用于在多个频带中操作的通信设备而言，窄带滤波器增加了花费和尺寸要求。
发明内容
本发明公开了窄带可调谐射频（RF）功率放大器（PA）和相关方法。该窄带可调谐射频（RF）功率放大器和相关方法提供窄带可调谐增益响应例如线性增益响应，该窄带可调谐增益响应可针对不同的频带被选择。从而窄带可调谐PA针对不同的可选择的频带提供频带以外的抑制，因此对于通信设备而言，在传输输入路径中不需要窄带滤波器。根据需要，可使用不同的技术调谐用于窄带增益响应的通带位置和/或带宽。在一个实施例中，窄带可调谐RFPA具有针对多个不同的频带选择的多个预定频率响应。更进一步地，通常也可将应用到天线开关模块（ASM）的频带选择信号提供到窄带可调谐RFPA以用来选择频率响应。其中窄带可调谐RFPA被实现在集成电路内，用于RFPA集成电路的一个或多个输出管脚可被用于接收一个或多个控制信号（例如，用于ASM的频带选择信号）以选择期望的操作频带和用于RFPA集成电路的频率响应。进一步地，这些外部的控制信号和/或内部的控制信号可被用于提供针对窄带可调谐RFPA的可编程的调谐控制。如果需要，也可使用CMOS工艺制造集成电路，从而提供CMOSPA集成电路。如果需要，可实现其他的特性和变型，并且也可利用相关的系统和方法。
在一个实施例中，窄带可调谐RF功率放大器包括被配置用于接收射频信号并且产生放大的RF输出信号的放大器电路，其中该放大器电路被配置用于基于一个或多个调谐控制信号提供窄带增益响应跨越多个不同的频带可调谐，其中该窄带增益响应跨越不同的频带呈线性。窄带RF功率放大器也包括基于频带选择信号被配置用于提供一个或多个调谐控制信号到放大器电路的控制电路。进一步地，多个不同的频带中的每个与不同的通信系统相关。窄带增益响应被配置用于传递选择的频带内的频率并且抑制选择的频带以外的频率。并且放大器电路和控制电路被集成到相同的集成电路上。如果需要，也可使用CMOS工艺制造集成电路，从而提供CMOSPA集成电路。
在另一实施例中，窄带可调谐RF功率放大器包括一个或多个放大级和与该一个或多个放大级相关的一个或多个可调谐的谐振结构，其中每个可调谐的谐振结构被配置用于接收一个或多个调谐控制信号以调整用于放大器电路的窄带增益响应。进一步地，针对窄带增益响应可调整中心频率和/或带宽。更进一步地，窄带可调谐RF功率放大器可包括耦合到放大器电路并且被配置以接收RF信号的传输输入管脚、耦合到放大器电路并且被配置以输出放大的RF信号的传输输出管脚、以及耦合到控制电路并且被配置以接收频带选择信号的至少一个频带选择输入管脚。此外，可配置频带选择信号以提供该信号到用于通信设备的天线开关模块。更进一步地，窄带可调谐RF功率放大器可包括耦合到放大器电路并且配置以接收RF信号的传输输入管脚、耦合到放大器电路并且配置以输出放大的RF信号的传输输出管脚、以及耦合到控制电路并且配置以接收控制信号（该控制信号被配置用于提供频带选择）的至少一个控制输入管脚。更进一步地，一个或多个内部控制信号可被耦合到控制电路以调整窄带增益响应。
在另一实施例中，用于操作窄带可调谐RF功率放大器的方法包括在单个集成电路内执行选择、调谐、接收、放大以及输出步骤：从多个不同的频带选择用于窄带可调谐RF功率放大器的操作的频带，其中多个不同的频带中的每个频带与不同的通信系统相关；调谐窄带可调谐RF功率放大器以具有用于选择的频带的窄带增益响应，其中该窄带增益响应被配置用于传递选择的频带内的频率并且抑制选择的频带以外的频率；接收射频（RF）信号；使用已调谐的窄带增益响应放大RF输入信号，该窄带增益响应跨越选择的频带呈线性；以及输出放大的RF信号。如果需要，也可使用CMOS工艺制造集成电路，从而选择、调谐、接收、放大以及输出步骤被执行在单个的CMOSPA集成电路上。
在另一实施例中，调谐步骤可包括调谐一个或多个放大级相关的一个或多个谐振结构以调整窄带增益响应。该调谐步骤也可包括针对窄带增益响应调谐中心频率和/或针对窄带增益响应调谐带宽。更进一步地，接收步骤可包括通过传输输入管脚接收RF信号；输出步骤可包括通过传输输出管脚输出放大的RF信号；以及选择步骤可包括通过至少一个频带输入管脚使用接收的频带选择信号。此外，频带选择信号可包括配置以提供到用于通信设备的天线开关模块的信号。更进一步地，接收步骤可包括通过传输输入管脚接收RF信号；输出步骤可包括通过传输输出管脚输出放大的RF信号；以及选择步骤可包括通过至少一个控制输入管脚接收的使用控制信号。进一步地，如果需要，一个或多个内部控制信号可被用于调整窄带增益响应。
附图说明
应注意到，附图仅示出本发明的例示性实施例，因此这些例示性实施例不应被视为限制本发明的范围，对于本发明而言，可允许其他等价的有效的实施例。
图1A（现有技术）是用于窄带功率放大器（PA）的增益响应的例示图。
图1B（现有技术）是用于输出电路的实施例的框图，该输出电路被包括宽带PA的通信设备使用。
图2A是用于窄带可调谐功率放大器（PA）的可调谐增益响应的例示图。
图2B是用于输出电路的实施例的框图，该输出电路被包括有窄带可调谐PA252的通信设备使用。
图2C是用于窄带可调谐PA集成电路的实施例的框图。
图3A是用于针对窄带可调谐PA的可调谐增益级的单端实施例的框图。
图3B是用于针对窄带可调谐PA的可调谐增益级的差分实施例的框图。
图3C是用于针对窄带可调谐PA的可调谐增益级的差分实施例的可替换框图。
图3D是与图3A~3C的实施例相关增益响应的例示图。
图3E是被配置用于提供调谐控制信号的控制电路的实施例的框图。
图4A是用于针对低电压信号的可变电容器实施方式的实施例400的电路图。
图4B是用于包括多个增益级和多个可变电容器的窄带可调谐PA架构的实施例470的电路框图。
图5提供用于针对如本文所述的窄带可调谐PA的调整增益响应的实施例的处理流程的流程图
具体实施方式
本发明公开了提供可调谐窄带增益响应的窄带可调谐射频（RF）功率放大器（PA）和相关方法。针对不同的频带该窄带可调谐增益响应可被选择，并且该窄带可调谐增益响应跨越这些不同的频带呈线性。从而该窄带可调谐RFPA为不同的可选择的频带提供频带以外的抑制，因此对于通信设备而言，在传输输入路径中不需要窄带滤波器。如果需要，也可使用CMOS工艺制造集成电路，从而提供CMOSPA集成电路。
应注意到本文所使用的“窄带”指的是仅围绕单个频带在高频以及低频具有3分贝（dB）折角的增益响应。也应注意到此处所使用的“频带”指的是用于传输和/或接收操作的通信系统使用的频率范围，或者是与接收操作相反用于传输操作的通信系统内使用的频率范围。例如，如以上背景技术所描述的，根据政府针对具体地理区域的规定，当前2G和3G蜂窝电话通信系统使用不同的专有频率范围。进一步地，在具体的通信系统内，一部分频率范围可专用于传输操作并且一部分频率范围可专用于接收操作。还应注意到，本文所使用的“线性”指的是功率放大器提供的输出信号跨越功率放大器的操作频率范围一般与输入信号成比例。
现在，将论述用于窄带可调谐PA的例示实施例。该窄带可调谐PA针对不同的通信系统跨越多个频带具有可选的线性增益响应。图2A~2C提供用于窄带可调谐PA的例示实施例。图3A~3E提供用于可调谐的谐振电路以及相关控制电路的例示实施例。图4A~4C提供用于可调谐电容器电路和在多级PA中相关位置的例示实施例。并且图5提供例示过程流程图。应注意到所述的实施例是例示并且不应被当作限制本发明。如本文所述，可以使用多种实施方式以提供跨越多个频带进行线性增益响应的窄带可调谐PA。
图2A是用于窄带可调谐功率放大器（PA）的可调谐增益响应的例示图。类似于图1A（现有技术），二个频带（B1，B2）被示出。此外，第三频带（B3）210被示出。第一通信频带（B1）包括在第一低频（fL1）和第一高频（fH1）之间的频率范围104。第二通信频带（B2）包括在第二低频（fL2）和第二高频（fH2）之间的频率范围106。第三通信频带（B3）包括在第三低频（fL3）和第三高频（fH3）之间的频率范围210。用于可调谐PA的窄带频率响应被示为响应208A，并且该响应208A被配置以具有高频率折角和低频率折角，该响应208A允许传递第二频带（B2）内的频率106而抑制频带以外的频率。
如箭头204所表示，响应208A的中心频率可被调低，因此响应208A被配置用于传递如虚线频率响应208B所表示的第一频带（B1）104内的频率。类似地，如箭头206所表示，响应208A的中心频率可被调高，因此响应208A被配置用于传递如虚线频率响应208C所表示的第三频带（B3）210内的频率。也应注意到除调整增益响应208A的中心频率以外，如果需要，针对不同的频带频率响应208A的带宽也可被对称地或不对称地调整。还应注意到增益响应208A也可被配置以在关注的期望频带内具有可调谐带宽和/或中心频率，因此仅频带内的部分频率被增益响应放大，例如，在频带中，一部分频带被用于传输操作并且一部分频带被用于接收操作。
图2B是用于输出电路250的实施例的框图，该输出电路250被包括窄带可调谐PA252的通信设备使用。如所述，基带（BB）处理器和/或收发机（XCVR）160提供传输（TX）信号168到窄带可调谐PA252，该窄带可调谐PA252被配置用于在两个频带（B1，B2）中操作。如图1B（现有技术），窄带可调谐PA252的输出被提供到开关（SW）154），该开关154选择性地发送放大的传输输出信号到用于第一频带的双工器（B1）156或用于第二频带的双工器（B2）158。如上文所述，双工器156和158可被配置以分别地输出用于双向通信系统的接收信号（RX1，RX2）157和159，并且这些接收信号可被提供回至基带（BB）处理器和/或收发机（XCVR）160。如上所述，BB处理器和/或收发机（XCVR）160可输出频带选择信号170，该频带选择信号170被提供到开关（SW）154和ASM162。该频带选择信号170也可被提供到窄带可调谐PA252。根据如下所述，尽管分离控制信号可被BB处理器和/或收发机（XCVR）160提供到窄带可调谐PA252，但是使用已经被供应到开关（SW）154和/或ASM162的频带选择信号170提供一种有效的实施方式，该实施方式用于为窄带可调谐PA252选择期望的调谐调节（tuningadjustments）。
应注意到窄带可调谐PA252优选地是线性PA，从而PA252跨越其操作的频率范围提供一般与其输入信号成比例的输出信号。还应注意到对于在蜂窝电话手机应用中使用的窄带可调谐PA而言，用于这些窄带可调谐PA的输入RF频率通常在600MHz以上并且一般在大约800MHz到2000MHz之间。
图2C是用于窄带可调谐PA集成电路（IC）270的实施例的框图。如果需要，如上所指明，也可使用CMOS工艺制造集成电路，从而提供CMOSPA集成电路。然而，根据需要也可使用其他的半导体工艺。如所述，PA集成电路270包括多个输入/输出管脚。传输（TX）管脚被配置用于接收传输输入信号，例如来自基带处理器和/或收发机的传输信号。电压电源（VSUPPLY）被耦合到一个或多个管脚272以提供用于PA集成电路270的电源电压。地平面（GND）被耦合到一个或多个管脚274以提供用于PA集成电路270的接地。也应注意到，如果需要，不同的电压电源和接地面可被耦合到PA集成电路270的输入管脚。输出（OUTPUT）管脚276被配置用于提供PA集成电路270的放大的输出。也可提供一个或多个控制输入管脚和/或控制输出管脚，例如，图2C中示出的N位控制（CONTROL）输入管脚280。例如，提供到这些CONTROL输入管脚280的控制信号可被用于控制可调谐PA集成电路270的增益和/或控制用于可调谐PA集成电路270的增益响应。进一步地，如上所指明，PA集成电路270也可包括频带选择（BAND）输入管脚282，该频带选择（BAND）输入管脚282可从例如基带处理器和/或收发机接收频带选择信号。还应注意到用于PA集成电路270的一个或多个输入/输出管脚可是多用管脚和/或通用输入/输出管脚，在用于PA集成电路270的操作的不同模式中，该管脚可被用于不同的用途。
根据需要，应注意到可使用不同的技术选择用于窄带可调谐PA的增益响应的通带位置和/或带宽。例如，窄带可调谐PA可被配置以具有多个预定的增益响应设置，该增益响应设置可被选择用于多个不同的频带。进一步地，如上所指明，通常也可提供应用到天线开关模块（ASM）的频带选择信号到窄带可调谐PA以选择使用的频率响应。又如上所指明，其中窄带可调谐PA被实现在集成电路内，为了选择用于PA集成电路的期望的操作频带和频率响应，用于PA集成电路的一个或多个管脚可被用于接收一个或多个控制信号（例如，用于ASM的频带选择信号）。进一步地，通过输入管脚提供的控制信号可被用来提供用于PA的可编程的调谐控制。
还应注意到，可以利用多种接口以提供用于可调谐PA集成电路270的控制信号。该PA集成电路270被用于跨越多个操作频带调整操作频带的增益响应。例如，串口（诸如，2-管脚串口或3-管脚串口）可以被用于传送控制信息到可调谐PA集成电路270。如果需要，内部控制信号进一步可以被用来至少部分地控制增益响应的调谐。此外，一个或多个输入管脚也可以被配置用于编程可调谐PA集成电路270，从而PA集成电路270获取针对期望操作频带的期望的增益响应。片上寄存器、查找表或其他的数据存储电路也可以被用来存储增益响应的调谐相关的信息。根据需要，该数据存储电路也可被配置用于包含固化的数据或可编程的数据或两者兼有。简而言之，可以实现多种控制接口和技术以控制用于可调谐PA的增益响应。一种可使用的此类控制接口协议是MIPI标准协议，该MIPI标准协议由MIPI（移动工业处理器接口）联盟的RF前端（Front-End）控制（RFFE）的工作组开发。
如本文所述，可将CMOSPA配置为窄带可调谐CMOSPA，该窄带可调谐CMOSPA提供线性增益响应，该CMOSPA包括以下共同审理中的申请中所述的CMOSPA：U.S.专利申请序列号12/151,812，命名为“CONTROLLINGPOWERWITHANOUTPUTNETWORK”并且申请于2008.5.5（现在公开于U.S.公开专利申请2009-0273397），以及U.S.专利申请序列号12/151,812，命名为“SUPPLYCONTROLFORMULTIPEPOWERMODESOFAPOWERAMPLIFIER”并且申请于2008.5.8（现在公开于U.S.公开专利申请2009-0278609），通过参考这些申请的全部内容，将这些申请中的每个并入本文。如下共同审理中的申请是可使用集成OTP（一次可编程）内存部分编程CMOSPA以在制造之后提供可编程调谐：U.S.专利申请序列号12/657,996，命名为“CMOSPOWERAMPLIFIERSHAVINGINTEGRATEDONE-TIMEPROGRAMMABLE（OTP）MEMORIES”并且申请于2010.2.1，进一步地，通过参考此申请的全部内容，将此申请并入本文。
现在论述有关图3A~3E的用于实现窄带可调谐PA的例示实施例。这些实施例利用随着电感器或变压器谐振的可调谐电容器，这些电感器或变压器被放置在窄带可调谐PA内的增益级之间。谐振产生窄带增益响应，并且可调谐电容器使增益响应能被在频率中相移。应注意到这些实施例被作为例示提供并且不应被视为限制本发明。根据需要，可以利用多种可调谐电路的实施方式以实现本文所述的窄带可调谐PA。
图3A是用于针对窄带可调谐PA的可调谐增益级的单端实施例的框图。第一增益级302接收输入信号，该输入信号表示通信设备输出的传输信号。第一增益级302提供信号到第二增益级304，第二增益级304进而提供输出信号，该输出信号被提供到PA内的又一增益级或被提供为用于PA的输出。电感器306、电容器308以及可变电容器310提供调谐用于单端实施例300的增益响应的谐振结构。可变电容器310接收控制信号，该控制信号允许选择以符号B1：N表示的多个频带（B1、B2…BN）中的一个。
图3B是用于针对窄带可调谐PA的可调谐增益级的差分实施例310的框图。第一增益级312接收差分输入信号，该差分输入信号表示通信设备输出的传输信号。第一增益级312提供差分信号到第二增益级314，第二增益级314进而提供差分输出信号，该差分输出信号被提供到PA内的又一增益级或被提供为用于PA的输出。变压器316、电容器318、可变电容器310A以及可变电容器310B提供调谐用于差分实施例310的增益响应的谐振结构。可变电容器310A和310B接收控制信号，该控制信号允许选择以符号B1：N表示的多个频带（B1、B2…BN）中的一个。
图3C是用于针对窄带可调谐PA的可调谐增益级的差分实施例320的可替换框图。第一增益级322接收差分输入信号，该差分输入信号表示通信设备输出的传输信号。第一增益级322提供差分信号到开关323，该开关323被用来选择多个不同的第二增益级324A、324B…324C中的一个，开关323进而提供差分输出信号，该差分输出信号被提供到PA内的又一增益级或被提供为用于PA的输出。第二增益级324A、324B…324C中的每个关联于一个或多个不同的期望频带B1、B2…BN。如果第一频带（B1）被选择，第一增益级322A提供差分信号到第二增益级324A，并且电容器318A和变压器326A提供调谐用于差分实施例320的增益响应的谐振结构。如果第二频带（B2）被选择，第一增益级322A提供差分信号到第二增益级324B，并且电容器318B和变压器326B提供调谐用于差分实施例320的增益响应的谐振结构。如果第N频带（BN）被选择，第一增益级322A提供差分信号到第N增益级324N，并且电容器318C和变压器326C提供调谐用于差分实施例320的增益响应的谐振结构。开关323接收控制信号，该控制信号允许选择以符号B1：N表示的多个频带（B1，B2…BN）中的一个。
如果需要，也应注意到，为了提供用于窄带可调谐PA的可调谐增益响应，可实现在图3A、3B和3C中的各种实施例。
图3D是与图3A~3C的实施例相关的增益响应的例示图。第一增益响应352具有被提供用于第一频带（B1）的第一中心频率（f1）。第二增益响应354具有被提供用于第二频带（B2）的第二中心频率（f2）。并且第N增益响应356具有被提供用于第N频带（BN）的第N中心频率（fN）。
图3E是用于被配置以提供调谐控制信号的控制电路的实施例350的框图。如所述，用于PA的可调谐放大器电路360接收输入传输信号（TXIN）362并且产生放大的传输输出信号（TXOUT）364。可调谐放大器电路360也接收调谐控制信号358，该调谐控制信号358被用来调谐用于放大器电路360的增益响应。调谐控制信号被调谐控制电路352提供。使用外部控制信号354可控制调谐控制电路352，该外部控制信号354可通过外部接口被提供。外部接口可为用于提供频带控制信号到PA的任何需要的接口。如果需要，调谐控制电路352也可通过一个或多个内部控制信号356被部分地控制。也可以提供进一步变型，而仍利用本文所述的窄带可调谐PA技术。
用于实现可被使用在用于窄带可调谐PA的可调谐放大器电路内的可变电容器的例示实施例将在有关图4A被讨论。应注意到这些实施例被作为例示提供并且不应被视为限制本发明。根据需要，为了实现本文所述的窄带可调谐PA，可以利用多种可变电容器的实施方式和/或可调谐放大器电路。
图4A是用于针对低电压信号的可变电容器实施方式的实施例400的电路图。如所述，可变电容器包括被并联耦合到信号线402和信号线404之间例如地平面的多个电容器（C0、C1、C2...CN）。通过数字控制信号（D0、D1、D2…DN）控制的晶体管开关，从总可变电容器406中可选择性的包括或排除这些电容器（C0、C1、C2…CN）。具体的，电容器C0通过信号D0控制的晶体管开关被耦合到信号线402和地平面404。电容器C1通过信号D1控制的晶体管开关被耦合到信号线402和地平面404之间。电容器C2通过信号D2控制的晶体管开关被耦合到信号线402和地平面404之间。继续以上直至最终地电容器CN通过信号DN控制的晶体管开关被耦合到信号线402和地平面404之间。因此总电容406被由D1：N表示的数字控制信号408控制。进一步地，当数字控制信号（D0、D1、D2…DN）关闭晶体管开关时，为了提供偏置到浮动电容器节点，电阻器（R0、R1、R2…RN）可被耦合在偏置电压（VBIAS）以及在电容器（C0、C1、C2...CN）和晶体管开关之间的节点之间。如果需要，还应注意到，在电阻器（R0、R1、R2…RN）和偏置电压（VBIAS）之间或在电阻器（R0、R1、R2…RN）和浮动电容器节点之间也可以提供额外的开关，从而当晶体管开关被关闭时，电阻器（R0、R1、R2…RN）仅被切换到电路用于提供偏置电压到浮动电容器节点。
图4B是用于包括多个增益级和多个可变电容器的窄带可调谐PA架构的实施例470的电路框图。如所述，可调谐PA实施例470包括三个增益级：第一预放大器（PRE-AMP）增益级472、第二驱动器（DRIVER）增益级474和第三输出（OUTPUT）增益级476。实施例470接收输入传输信号（TXIN）478并且提供放大的传输输出信号（TXOUT）480到负载，该负载由电阻器（RL）492表示。用于多个可变电容器的可能位置被有关于可变电容器483、486、488和489示出。这些可变电容器可被用来修改由变压器482、490和/或电感器484、485和487组合形成的谐振结构的谐振。就上述实施例而言，图4A的实施例400可被利用于可变电容器483、486、488和489。应再次注意到可变电容器的一个或多个可被利用来提供用于窄带可调谐PA的期望的可调谐增益响应。如果需要，进一步地，如果利用多个可变电容器，多个不同的控制信号可被利用来控制不同的可变电容器电路。
图5提供用于针对如本文所述的窄带可调谐PA的调整增益响应的实施例500的处理流程的流程图。在框502中，期望的操作频带被选择用于通信设备和窄带可调谐PA。在框504中，基于期望的操作频带调谐控制信号被提供用于可调谐PA。在框506中，窄带可调谐PA的增益响应被可调谐PA内的电路调整。并且在框508中，窄带可调谐PA被操作在所选频带中以放大用于所选操作频带的传输信号。应注意到可以实现多种不同的过程或额外的过程，然而仍利用本文所述的窄带可调谐PA的优点。
对于了解本说明书的本领域的技术人员，本发明的进一步修改和可替换实施例是显而易见的。所以，应认识到本发明不局限于这些例示实施例排列。因此，本说明书被解读为仅作为描述，并且本说明书旨在指导本领域技术人员实施本发明的方式。应理解到，本文中所示和所描述的组成部分作为当前优选的实施例。在实施方式和架构中可进行各种变化。例如，本文中所示和所描述的装置可替换为等同的装置，以及独立于其他特性的使用利用本发明的一些特性，所有这些对于获知本发明的益处的本领域的技术人员是显而易见的。

Claims (24)

1.一种窄带可调谐射频（RF）功率放大器，其包括：
放大器电路，其被配置用于接收射频（RF）信号并且产生放大的RF输出信号，所述放大器电路被配置用于基于一个或多个调谐控制信号跨越多个不同的频带提供可调谐的窄带增益响应，并且所述窄带增益响应跨越所述不同的频带呈线性；以及
控制电路，其被配置用于基于频带选择信号提供所述一个或多个调谐控制信号到所述放大器电路；
其中所述多个不同的频带中的每个与不同的通信系统相关；
其中所述窄带增益响应被配置用于传递选择的频带内的频率并且抑制所述选择的频带以外的频率；以及
其中所述放大器电路和所述控制电路被集成在相同的集成电路上。
2.根据权利要求1所述的窄带可调谐RF功率放大器，其中使用CMOS工艺制造所述放大器电路和所述控制电路。
3.根据权利要求1所述的窄带可调谐RF功率放大器，其中所述放大器电路包括一个或多个放大级和与所述一个或多个放大级相关的一个或多个可调谐谐振结构，每个所述可调谐谐振结构被配置用于接收所述一个或多个调谐控制信号以调整用于所述放大器电路的所述窄带增益响应。
4.根据权利要求3所述的窄带可调谐RF功率放大器，其中所述一个或多个可调谐谐振结构包括一个或多个可变电容器。
5.根据权利要求3所述的窄带可调谐RF功率放大器，其中用于所述窄带增益响应的中心频率是可调整的。
6.根据权利要求5所述的窄带可调谐RF功率放大器，其中用于所述窄带增益响应的带宽是可调整的。
7.根据权利要求1所述的窄带可调谐RF功率放大器，其中所述多个频带在600MHz以上。
8.根据权利要求1所述的窄带可调谐RF功率放大器，其中所述放大器电路包括单端的输入信号和单端的输出信号。
9.根据权利要求1所述的窄带可调谐RF功率放大器，其中所述放大器电路包括差分的输入信号和差分的输出信号。
10.根据权利要求1所述的窄带可调谐RF功率放大器，其进一步包括：
传输输入管脚，其被耦合到所述放大器电路并且被配置用于接收所述RF信号；
传输输出管脚，其被耦合到所述放大器电路并且被配置用于输出所述放大的RF信号；以及
至少一个频带选择输入管脚，其被耦合到所述控制电路并且被配置用于接收频带选择信号。
11.根据权利要求10所述的窄带可调谐RF功率放大器，其中所述频带选择信号包括被配置以提供到通信设备的天线开关模块的信号。
12.根据权利要求1所述的窄带可调谐RF功率放大器，其进一步包括：
传输输入管脚，其被耦合到所述放大器电路并且被配置用于接收所述RF信号；
传输输出管脚，其被耦合到所述放大器电路并且被配置用于输出所述RF信号；以及
至少一个控制输入管脚，其被耦合到所述控制电路并且被配置用于接收控制信号，所述控制信号被配置用于提供频带选择。
13.根据权利要求1所述的窄带可调谐RF功率放大器，其进一步包括被耦合到所述控制电路以调整所述窄带增益响应的一个或多个内部控制信号。
14.一种用于操作窄带可调谐射频（RF）功率放大器的方法，其包括：
从多个不同的频带选择用于窄带可调谐RF功率放大器的操作频带，所述多个不同的频带中的每个与不同的通信系统相关；
调谐所述窄带可调谐RF功率放大器以具有针对所述选择频带的窄带增益响应，所述窄带增益响应被配置用于传递在选择的频带内的频率并且抑制在所述选择的频带以外的频率；
接收射频（RF）信号；
使用已调谐的所述窄带增益响应放大所述RF输入信号，所述窄带增益响应跨越所述选择的频带呈线性；以及
输出放大的所述RF信号；
其中所述选择、调谐、接收、放大和输出步骤在单个集成电路内被执行。
15.根据权利要求14所述方法，其中所述选择、调谐、接收、放大和输出步骤在单个CMOS集成电路内被执行。
16.根据权利要求14所述方法，其中所述调谐步骤包括调谐与一个或多个放大级相关的一个或多个谐振结构以调整所述窄带增益响应。
17.根据权利要求16所述方法，其中所述调谐步骤进一步包括调谐在所述一个或多个可调谐谐振结构内的一个或多个可变电容器。
18.根据权利要求16所述方法，其中所述调谐步骤包括调谐用于所述窄带增益响应的中心频率。
19.根据权利要求18所述方法，其中所述调谐步骤包括调谐用于所述窄带增益响应的带宽。
20.根据权利要求14所述方法，其中所述多个频带在600MHz以上。
21.根据权利要求14所述方法，其中所述接收步骤包括通过传输输入管脚接收所述RF信号，其中所述输出步骤包括通过传输输出管脚输出放大的所述RF信号，并且其中选择步骤包括通过至少一个频带选择输入管脚使用接收的频带选择信号。
22.根据权利要求21所述方法，其中所述频带选择信号包括被配置以提供到用于通信设备的天线开关模块的信号。
23.根据权利要求14所述方法，其中所述接收步骤包括通过传输输入管脚接收所述RF信号，其中输出步骤包括通过传输输出管脚输出放大的所述RF信号，并且其中所述选择步骤包括通过至少一个控制管脚使用接收的控制信号。
24.根据权利要求14所述方法，其中所述调谐步骤进一步包括使用一个或多个内部控制信号以调整所述窄带增益响应。
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