CN105049074A - 传送器及传送方法 - Google Patents

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CN105049074A CN201510085298.5A CN201510085298A CN105049074A CN 105049074 A CN105049074 A CN 105049074A CN 201510085298 A CN201510085298 A CN 201510085298A CN 105049074 A CN105049074 A CN 105049074A
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洪梦熊
林群为
洪伟凯
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Abstract

一种传送器及传送方法。该传送器包含一传送链路、一可调功率放大器装置以及一阻抗调整电路。该传送链路用以产生一射频信号；该可调功率放大器装置用以支持至少一第一功率放大器组态以及一第二功率放大器组态，其中该可调功率放大器装置在该传送器操作于一第一操作模式时使用该第一功率放大器组态来接收并且放大该射频信号，以及在该传送器操作于一第二操作模式时使用该第二功率放大器组态来接收并且放大该射频信号；以及该阻抗调整电路用以在该传送器操作于一第二操作模式时调整使用该第二功率放大器组态的该可调功率放大器装置的输出阻抗。本发明可依据需求来选用适合的放大器，进而在不牺牲效能的情况下改善传送器的整体功率效率。

Description

传送器及传送方法
【技术领域】
本发明的实施例涉及无线通信，尤其是涉及一种传送器以及相关的用以增强功率效率的传送方法。
【背景技术】
无线保真(wirelessfidelity，WiFi)技术已广泛地应用在日常生活中，最常见的是被应用在行动装置上，例如智能手机、平板、无线储存装置，以及用于传送视频数据的装置，例如无线多频视频分享(Miracast)装置，以及可穿戴式电子装置，例如智能眼镜装置。以现有WiFi设计而言，具有低功率消耗的功率放大器仍难以实现，因此行动装置的电池的寿命无法被延长。
有效率的功率放大器设计系为延长电池寿命，以改善使用者体验的关键。虽然目前可穿戴式装置已广泛地采用低功率蓝牙(例如蓝牙4.0)技术，然而现有的传送器的功率消耗仍然不够理想。因此，有需要一种新的方法以及相关架构来改善传送器的整体功率效率。
【发明内容】
本发明的目的之一在于提供一传送器以及一相关的方法来改善功率效率，以解决上述背景技术中所面临的问题。
本发明的一实施例提供了一种传送器,该传送器包含一传送链路、一可调功率放大器装置以及一阻抗调整电路。该传送链路用以产生一射频信号；该可调功率放大器装置用以支持至少一第一功率放大器组态以及一第二功率放大器组态，其中该可调功率放大器装置在该传送器操作于一第一操作模式时使用该第一功率放大器组态来接收并且放大该射频信号，以及在该传送器操作于一第二操作模式时使用该第二功率放大器组态来接收并且放大该射频信号；以及该阻抗调整电路系用以在该传送器操作于一第二操作模式时调整使用该第二功率放大器组态的该可调功率放大器装置的输出阻抗。
本发明的另一实施例提供了一种传送方法，该传送方法包含:产生一射频信号；使用一可调功率放大器装置来支持至少一第一功率放大器组态以及一第二功率放大器组态，其中当一传送器操作于一第一操作模式时，该可调功率放大器装置使用该第一功率放大器组态来接收并且放大该射频信号，以及当该传送器操作于一第二操作模式时使用该第二功率放大器组态来接收并且放大该射频信号；以及当该传送器操作于该第二操作模式时，调整使用该第二功率放大器组态的该可调功率放大器装置的输出阻抗。
本发明所提供的可调功率放大器可依据需求来选用一适合的功率放大器组态，并且可基于输入的射频信号来对可调阻抗转换网络电路进行调整，进而在不牺牲效能的情况下改善传送器的整体功率效率。
【附图说明】
图1为根据本发明的一实施例的一传送器的示意图；
图2为根据本发明的另一实施例的一传送器的示意图；
图3～图5为根据本发明的实施例的图2所示的传送器的功率放大器的组态示意图；
图6为根据本发明的一实施例的一传送方法的流程图。
【具体实施方式】
在说明书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书当中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段，因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或者透过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
请参考图1，图1为根据本发明的一实施例的一传送器100的示意图。举例来说，传送器100可应用于一行动装置中，例如移动电话、平板或是可穿戴式装置。透过设置传送100，可使所述行动装置会具备无线通信能力。传送器100包含一传送链路20、一可调功率放大器(poweramplifier,PA)装置30、一阻抗调整电路40、一转换器(balun)60、一控制器70以及一天线80。传送链路20用以产生射频(radiofrequency，RF)信号，并且可包含至少一同相/正交(in-phase/quadrature，I/Q)调制器25，其中调制器25耦接于可调功率放大器装置30。请注意，为了简洁起见，图1仅示意了传送链路20的后端部份(例如I/Q调制器25)，然而实际上传送链路20可包含更多电路组件，以产生要被无线传输的射频信号。
可调功率放大器装置30用以支持至少一第一功率放大器组态以及一第二功率放大器组态，其中该第一功率放大器组态以及该第二功率放大器组态分别用来传送不同电平的信号。具体来说，当传送器100操作于一第一操作模式时，可调功率放大器装置30会使用该第一功率放大器组态来接收并且放大该射频信号；以及当传送器100操作于一第二操作模式时，可调功率放大器装置30会使用该第二功率放大器组态来接收并且放大该射频信号。其中该第一功率放大器组态用以发出具有较高电平的信号，以及该第二功率放大器组态用以发出具有较低电平的信号。
详细来说，当该射频信号符合一第一通信规范时，传送器100会操作于该第一操作模式；以及当该射频信号符合一第二通信规范时，传送器100会操作于该第二操作模式。举例来说，该第一通信规范可为一WiFi通信协议，以及该第二通信规范可例如是一蓝牙(Bluetooth，BT)通信协议。请注意，该第一功率放大器组态以及该第二功率放大器组态具有不同的功率消耗，且该第一功率放大器组态的功率消耗高于该第二功率放大器组态的功率消耗。
在本实施例中，可调功率放大器装置30可选用两个功率放大器31以及32以分别操作于上述两种操作模式，但这仅是举例，并非用以限定。在本实施例的一些变化例中，可调功率放大器装置30可包含更多分别操作在不同模式下的放大器，其对应不同的射频信号电平并且具有各自不同的功率消耗。
传送器100可根据功率消耗来使能功率放大器31、32其中一者，举例来说，当可调功率放大器装置30使用该第一功率放大器组态时，第一功率放大器31会被使能(enable)，且第二功率放大器32会被禁能(disable)；以及当可调功率放大器装置30使用该第二功率放大器组态时，第二功率放大器32会被使能，且第一功率放大器31会被禁能。
当传送器100操作于该第二操作模式时，可调功率放大器装置30将使用该第二功率放大器组态，在此时，阻抗调整电路40用以调整使用该第二功率放大器组态的可调功率放大器装置30的输出阻抗。阻抗调整电路40可为一阻抗转换网络(impedancetransformationnetwork，ITN)，尤其是图1所示的一可调阻抗转换网络。阻抗调整电路40可设计来使每个功率放大器各自达到最佳功率效率。由于该第一功率放大器组态的功率消耗高于该第二功率放大器组态的功率消耗，当传送器100操作于该第二操作模式时阻抗调整电路40所产生的调整后的输出阻抗会被设置成大于当传送器100操作于该第一操作模式时使用该第一功率放大器组态的可调功率放大器装置30的输出阻抗。
控制器70可基于上述的功率放大器设计来被设计/编程，举例来说，当可调功率放大器装置30使用该第一功率放大器组态时，控制器70可使能第一功率放大器31并且禁能第二功率放大器32；以及当可调功率放大器装置30使用该第二功率放大器组态时，控制器70可使能第二功率放大器32并且禁能第一功率放大器31。请注意，传送器100可另包含耦接于控制器70与第一功率放大器31之间的一开关，以及耦接于控制器70与第二功率放大器32之间的另一开关。如此一来，该第一/第二操作模式可透过开启一开关以及关闭另一开关来作切换使用，但这只是举例，并不用以限制本发明的范围。
转换器60耦接于天线80与阻抗调整电路40之间，并且用以将接收自阻抗调整电路40的射频信号(差分信号)转换单端(single-ended)射频信号以透过天线80发射。由于本领域普通技术人员可轻易了解转换器60的功能以及相关操作，更细部的说明将不另赘述。
在本实施例中，传送器100可依据输入自传送链路20的射频信号的类型来选择一适合的操作模式，以达到高传输效率。可调功率放大器架构可在各种操作模式下节省电流，诸如BT、WiFi、Miracast以及基础网络(Infrastructure)等操作模式。此外，阻抗调整电路40(例如一可调阻抗转换网络)用以对分开的功率放大器31、32提供优化的阻抗，以达到最佳的功率效率。
请参考图2，图2为根据本发明的另一实施例的一传送器200的示意图。举例来说，传送器200可实作在一行动装置中，诸如一移动电话、一平板或一穿戴式装置。由于配置有传送器200，行动装置因此具备无线通信能力。需注意的是，在本实施例中，位在垂直虚线的右侧的组件为芯片内(on-chip)组件，且位在垂直虚线的左侧的组件为芯片外(off-chip)组件。传送器200包含有一传送链路220、功率放大器231以及232、一阻抗调整电路240、一转换器60以及一天线80。图2所示的实施例与图1所示的实施例的差别在于，图2所示的实施例中的传送器200另包含有一匹配网络250以及一低噪声放大器(lownoiseamplifier,LNA)290，以作为一接收链路。传送链路220用以产生射频信号，并且包含有至少一同相/正交(in-phase/quadrature，I/Q)调制器225，其耦接于一可调功率放大器装置，该可调功率放大器装置具有功率放大器231以及232。在本实施例中，功率放大器231可为一5GHz的全功率(full-power)功率放大器(标注为5GPA)，功率放大器232可为一5GHz的中等功率(middle-power)功率放大器(标注为MPPA)，同相/正交调制器225可为一5GHz的同相/正交调制器225，以及低噪声放大器290可为一5GHz的低噪声放大器(标注为5GLNA)。
低噪声放大器290为用以放大非常微弱的信号(例如一天线所撷取到的信号)的电子放大器。来自传送器200的转换器60以及阻抗调整电路240的噪声所造成的效应可藉由匹配网络250的增益来降低。此外，匹配网络250用以对低噪声放大器290进行输入阻抗匹配，以及可包含一些被动组件，例如一电容器、一电感器以及一开关。请注意，示于阻抗调整电路240中的组件仅作为举例的目的，并不用以限定本发明的范围。
转换器60可设置在芯片内或是芯片外，即低噪声放大器290可耦接于转换器60的前端或是后端。举例来说，当低噪声放大器290耦接于转换器60的后端时(即差分的一侧)，低噪声放大器290的匹配网络可用一可调阻抗转换网络(例如图1所示的阻抗调整电路)来实作。此外可调阻抗转换网络可用来协助接收链路匹配。
相似地，传送器200可依据传送链路220所输入的射频信号的类型来选取一适合的操作模式，以达到高传输效率。传送器200的可调功率放大器架构能够在多种不同的操作模式下节省电流，诸如BT、WiFi、Miracast以及基础网络(Infrastructure)等模式。此外，阻抗调整电路(例如一可调阻抗转换网络)240用以对功率放大器231以及232提供优化的阻抗，以达到最佳的功率效能。
请注意，功率放大器231以及232可设置为级联(cascade)、并接(parallelconnection)的方式，或是内嵌于一放大器电路中。请参考图3～图5，图3～图5为根据本发明的实施例的图2所示的传送器的功率放大器231、232的可能的组态。如图3所示，功率放大器231、232皆可内嵌于一放大器电路230中。此外，图4以及图5分别示意了一并接的架构以及一级联的架构。为了简洁起见，在图3～图5中，功率放大器231以及232的右侧部份用一调制器装置来示意，且功率放大器231以及232的左侧部份用一阻抗转换网络(impedancetransformationnetwork，ITN)来示意，此外，图2中的部份组件予以省略。
请参考图6，图6为根据本发明的一实施例的一传送方法的流程图。请注意，只要可实质上产生相同结果，步骤的执行次序不一定要完全按照图6所示的次序来执行。图6所示的方法可并用在前述的传送器100、200，并可简单归纳如下。
步骤602:开始。
步骤604:产生一射频信号。
步骤606:检测传送器的操作模式，若该传送器操作于一第一操作模式，执行步骤608；若该传送器操作于一第二操作模式，执行步骤610。
步骤608:控制一可调功率放大器装置使用一第一功率放大器组态来接收并且放大该射频信号，以及维持该可调功率放大器装置的原有的输出阻抗，接着执行步骤614。
步骤610:控制可调功率放大器装置使用一第二功率放大器组态来接收并且放大该射频信号。
步骤612:调整该可调功率放大器装置的输出阻抗。
步骤614:结束。
上述的传送方法列举了传送器100、200的相关操作方式。由于本领域普通技术人员在阅读完以上段落后应可轻易了解图6中每一步骤的细节，为简洁之故，在此将省略进一步的描述。
总结来说，本发明所提供的可调功率放大器可依据需求来选用一适合的放大器，并且可基于输入的射频信号来对可调阻抗转换网络电路进行调整，进而在不牺牲效能的情况下改善传送器的整体功率效率。此外，虽然在本发明的一些实施例中所示的可调功率放大器装置的两个功率放大器为并接的形式，然而这并非用以限制本发明的范围。在上述实施例的些变化例中，所述的两个功率放大器可视设计上的需求来设置为级联的形式。
虽然本发明已以具体实施例揭露如上，然其仅为了易于说明本发明的技术内容，而并非将本发明狭义地限定于该实施例，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本申请的权利要求所界定者为准。

Claims (23)

1.一种传送器，其特征在于，包含有：
一传送链路，用以产生一射频信号；
一可调功率放大器装置，用以支持至少一第一功率放大器组态以及一第二功率放大器组态，其中该可调功率放大器装置在该传送器操作于一第一操作模式时使用该第一功率放大器组态来接收并且放大该射频信号，以及在该传送器操作于一第二操作模式时使用该第二功率放大器组态来接收并且放大该射频信号；以及
一阻抗调整电路，用以在该传送器操作于该第二操作模式时，对使用该第二功率放大器组态的该可调功率放大器装置的一输出阻抗进行调整。
2.如权利要求1所述的传送器，其特征在于，该可调功率放大器装置包含有：
一第一功率放大器；以及
一第二功率放大器；
其中当该可调功率放大器装置使用该第一功率放大器组态时，该第一功率放大器用以接收并且放大该射频信号，以及当该可调功率放大器装置使用该第二功率放大器组态时，该第二功率放大器用以接收并且放大该射频信号。
3.如权利要求2所述的传送器，其特征在于，另包含：
一控制器，用以在该传送器操作于该第一操作模式时使能该第一功率放大器并且禁能该第二功率放大器，以及在该传送器操作于该第二操作模式时使能该第二功率放大器并且禁能该第一功率放大器。
4.如权利要求2所述的传送器，其特征在于，该第一放大器以及该第二放大器以级联的方式连接。
5.如权利要求2所述的传送器，其特征在于，该第一放大器以及该第二放大器以并接的方式连接。
6.如权利要求2所述的传送器其特征在于，该第一放大器以及该第二放大器内嵌于一放大器电路中。
7.如权利要求1所述的传送器，其特征在于，该阻抗调整电路为一阻抗转换网络。
8.如权利要求7所述的传送器，其特征在于，该阻抗转换网络为可调。
9.如权利要求1所述的传送器，其特征在于，该第一功率放大器组态以及该第二功率放大器组态具有不同的功率消耗。
10.如权利要求1所述的传送器，其特征在于，该第一功率放大器组态的功率消耗高于该第二功率放大器组态的功率消耗。
11.如权利要求10所述的传送器，其特征在于，该传送器操作于该第二操作模式时由该阻抗调整电路所产生的调整后的该输出阻抗大于该传送器操作于该第一操作模式时使用该第一功率放大器组态的该可调功率放大器装置的一输出阻抗。
12.如权利要求1所述的传送器，其特征在于，当该射频信号符合一第一通信规范时，该传送器操作于该第一操作模式；以及当该射频信号符合一第二通信规范时，该传送器操作于该第二操作模式。
13.如权利要求12所述的传送器，其特征在于，该第一通信规范系一无线保真通信协议，以及该第二通信规范为一蓝牙通信协议。
14.一种传送方法，其特征在于，包含：
产生一射频信号；
使用一可调功率放大器装置来支持至少一第一功率放大器组态以及一第二功率放大器组态，其中当一传送器操作于一第一操作模式时，该可调功率放大器装置使用该第一功率放大器组态来接收并且放大该射频信号，以及当该传送器系操作于一第二操作模式时使用该第二功率放大器组态来接收并且放大该射频信号；以及
当该传送器操作于该第二操作模式时，调整使用该第二功率放大器组态的该可调功率放大器装置的一输出阻抗。
15.如权利要求14所述的传送方法，其特征在于，另包含：
当该可调功率放大器装置使用该第一功率放大器组态时，使用该可调功率放大器装置的一第一功率放大器来接收并且放大该射频信号；以及
当该可调功率放大器装置使用该第二功率放大器组态时，使用该可调功率放大器装置的一第二功率放大器来接收并且放大该射频信号。
16.如权利要求15所述的传送方法，其特征在于，另包含：
当该传送器操作于该第一操作模式时，使能该第一功率放大器以及禁能该第二功率放大器；以及
当该传送器操作于该第二操作模式时，使能该第二功率放大器以及禁能该第一功率放大器。
17.如权利要求14所述的传送方法，其特征在于，调整该可调功率放大器装置的该输出阻抗的步骤包含：
使用一阻抗转换网络来在该传送器操作于该第二操作模式时，调整使用该第二功率放大器组态的该可调功率放大器装置的该输出阻抗。
18.如权利要求17所述的传送方法，其特征在于，该阻抗转换网络为可调。
19.如权利要求14所述的传送方法，其特征在于，该第一功率放大器组态以及该第二功率放大器组态具有不同的功率消耗。
20.如权利要求14所述的传送方法，其特征在于，该第一功率放大器组态的功率消耗高于该第二功率放大器组态的功率消耗。
21.如权利要求20所述的传送方法，其特征在于，透过调整在该传送器操作于该第二操作模式时使用该第二功率放大器组态的该可调功率放大器装置的该输出阻抗而产生的调整后的该输出阻抗大于在该传送器操作于该第一操作模式时使用该第一功率放大器组态的该可调功率放大器装置的一输出阻抗。
22.如权利要求14所述的传送方法，其其特征在于，当该射频信号符合一第一通信规范时，该传送器操作于该第一操作模式；以及当该射频信号符合一第二通信规范时，该传送器操作于该第二操作模式。
23.如权利要求22所述的传送方法，其特征在于，该第一通信规范为一无线保真通信协议，以及该第二通信规范为一蓝牙通信协议。
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